Telematik-Dienste und -Anwendungen im Schienenverkehr unter Nutzung von Galileo

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1 Telematik-Dienste und -Anwendungen im Schienenverkehr unter Nutzung von Galileo Vortrag auf der Fachtagung Effizienzsteigerung im Bahnverkehr durch Telematik 24. November 2006 in Dresden Foto: ESA Dr. Uwe Plank-Wiedenbeck Büro Leipzig Karl-Liebknecht-Str. 14, D Leipzig Tel: +49(0)341 / plankw@pw-p.de 24. November 2006 Seite 1

2 - Beteiligungen Partnerschaftsgesellschaft Univ.-Prof. Dr. Ulrich Brannolte & Dr. Uwe Plank-Wiedenbeck Unternehmenszweck: Sitz der Gesellschaft: Forschungsmanagement für Verkehrsforschung in Mitteldeutschland Leipzig pwp-systems GmbH Unternehmenszweck: Sitz der Gesellschaft: Entwicklung und Vertrieb von Verkehrstelematik- Systemen auf Basis von Navigationstechnologie Bad Camberg 24. November 2006 Seite 2

3 Gliederung Galileo das System Leistungsspektrum von Galileo Problemfelder und Anwendungen im Bahnbereich Entwicklungsprozesse 24. November 2006 Seite 3

4 Galileo das System 30 Satelliten auf 3 Bahnen (3 aktive Ersatzsatelliten) Umlaufbahn km - 14h Umlaufzeit 10 Signale 6 Signale für offene sicherheitskritische Dienste 2 Signale exklusiv für den kommerziellen Dienst 2 Signale exklusiv für den regulierten Dienst 3 Frequenzen E5, E6, L1 (GPS Kompatibel) 5 Dienste für div. Anwendungen Gesamt-Kosten: 3,2-3,4 Mrd. ppp-modell für Aufbau und Betrieb Ziel: Das System wird bis 2010 operativ sein. 24. November 2006 Seite 4

5 Anwendungsfelder für Galileo Verkehr Hauptanwendung: Verkehr & Mobilität Energie Finanzen, Banken, Versicherungen Landwirtschaft und Fischerei Personennavigation (LBS) Such- und Rettungsdienste Krisenmanagement Umweltmanagement Freizeit und Erholung etc. Foto: ESA Foto: ESA Foto: ESA 24. November 2006 Seite 5

6 Gliederung Galileo das System Leistungsspektrum von Galileo Problemfelder und Anwendungen im Bahnbereich Entwicklungsprozesse 24. November 2006 Seite 6

7 Genauigkeit von GNNS-Signalen Bild: VEGA 24. November 2006 Seite 7

8 Beispiel für Ortungsgenauigkeiten Quelle: GLORIA, November 2006 Seite 8

9 Vergleich GPS - Referenzmessung 24. November 2006 Seite 9

10 Sensorfusion Galileo / GPS Optimale Sensorfusion Gyro Odometer Sensor 1 Sensor 2 Optimale Navigation Balisen o.ä.... Nav-Algorithmus Weiterverarbeitung mit Map-Matching- Verfahren Wichtigste Anforderungen bei den relevanten Anwendungen im Verkehr: Sensorfusion Hohes Maß an Zuverlässigkeit (Genauigkeit, Verfügbarkeit, Integrität) Moderate Kosten der On-board-Units 24. November 2006 Seite 10

11 4. Wo liegt der USP? Performance einfach modelliertes Kalman-Filter Rekursiver Smoother Mathematischer Navigationsoptimal Monitor modelliertes Kalman-Filter Tiefpass- Filter Maximum Likelyhood Least Squares Luenberger Beobachter Weighted Least Squares Wiener Filter Systemvoraussetzungen 24. November 2006 Seite 11

12 Technischer Lösungsansatz Medon-Produktfamilie: Verwendung von optimaler deterministischer und stochastischer Algorithmik Lernendes System: Kompensation von Sensorfehlern Optimale Ergebnisse für Navigation in 4D Konfiguration: Sensors beliebige Sensor-Auswahl (Hersteller-neutral) Produktvarianten: e K - GPS / D-GPS / Galileo - - Odometrie / Differentialodometrie dx - Gyro (low cost) / Gyro (medium) System-Model Optimale Abstimmung des Systems Error-Model auf die spezifischen Anforderungen von Fahrerassistenz-Systemen, Maut, Routing, FCD, Bahn, ÖPNV etc. Offene System-Architektur zur Integration neuer Navigations-Technologien Sensor-Model Y X 24. November 2006 Seite 12

13 Gliederung Galileo das System Leistungsspektrum von Galileo Problemfelder und Anwendungen im Bahnbereich Entwicklungsprozesse 24. November 2006 Seite 13

14 Problemfelder und Lösungsansätze im Bahnbereich Störungsarmer Zulauf auf Knotenbahnhöfe. aktuelle und umfassende Informationen von Fahrgästen im Falle von Störungen und Verspätungen. dynamischer Einsatz von Güterzügen durch kurzfristiges Einlegen neuer Fahrplantrassen. Integration der Bahnen in ein effektives Verkehrsmanagement mit dynamischer Fahrgastinformation und Ansschlusssicherung. leistungsfähiger Betrieb von Nebenbahnen mit kostengünstiger Leit- und Sicherungstechnik. Senkung von Personalkosten beim Betrieb mit veralteter Leit- und Sicherungstechnik. Steigerung des Kostendeckungdeckungsgrades beim Schienenpersonennahverkehr November 2006 Seite 14

15 Beispiel für Lösungsansätze - Nebenbahnbetrieb Verlagerung von Leit- und Sicherungstechnik ins Fahrzeug. Ausstattung der Triebfahrzeuge mit OBUS (Ortung, Datenbank, Display, Fahrplan, Kommunikation). Umsetzung eines neuen, flexiblen Betriebskonzepts auf Basis einer vollständigen Informationsplattform im Triebfahrzeug mit kontinuierlicher Anzeige der eigenen Position sowie der anderen Objekte im relevanten Netz. Hohes Maß an Zuverlässigkeit (Genauigkeit, Verfügbarkeit, Integrität) der Ortungskomponente sowie der Kommunikation erforderlich. Berücksichtigung von Aspekten der - Zugvollstädigkeitskontrolle, - Moving Block, - Verkürzung der Durchrutschwege, - Einbindung der Bahnübergänge und Reisendenübergänge. => komplexer Entwicklungsprozess mit Integration von Technik und Betrieb. => weltweite Anwendung. 24. November 2006 Seite 15

16 Vorteile Energiesparendes Fahren kann unter allen Betriebsbedingungen (Störung, Verspätung, Wetter etc.) optimal realisiert werden. punktgenaues Anhalten am Bahnsteig kann in Verbindung mit entsprechenden Markierungen auf dem Bahnsteig ein schnelleres Einsteigen und damit kürzere Zughaltezeiten bewirken. die Fahrgäste können über die Ankunftszeit bzw. Verspätungen informiert werden. ereignisgesteuerte, rechtzeitige Disposition von Anschlußprozessen oder zügen/ bussen werden möglich. die Sicherheit gegenüber Strecken mit geringen Sicherheitsausrüstungen oder dem Erfordernis, auf Sicht zu fahren, wird gesteigert. die Zuverlässigkeitsanforderungen an den Zugführer werden abgesenkt. die Migration kann schrittweise erfolgen. 24. November 2006 Seite 16

17 Gliederung Galileo das System Leistungsspektrum von Galileo Problemfelder und Anwendungen im Bahnbereich Entwicklungsprozesse 24. November 2006 Seite 17

18 Entwicklungsprozess mit Galileo-Komponente Simulation (GSSF): Bild: VEGA Berechnung: - GPS - Galileo GPS-Vergleich: - Simulation - Messung Ergebnis: Nachweis der Simulationsqualität Feldversuch: Messung: - GPS - Gyroscope - Odometer - etc. Forcing Tape: - Galileo / GPS - Gyroscope - Odometer - etc. Ergebnis: Potenzial von Galileo in der Andwendung 24. November 2006 Seite 18

19 Galileo-Anwendungsentwicklung Derzeitige Vorgehensweise: Galileo sucht (verzweifelt) nach Anwendungsfeldern - auch im Verkehr. 1. Schritt 2. Schritt Entwicklung Suchen einer Basis- nach Technologie Anwendungsfeldern Erforderliche Strategie: Die Probleme im Verkehr werden mit inteligenten Ansätzen gelöst - Navigation und Kommunikation sind dabei die entscheidenden Schlüsseltechnologien. 1. Schritt 2. Schritt Analyse Entwicklung von von Problemen Lösungen 24. November 2006 Seite 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 24. November 2006 Seite 20