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November 2022
Report
Titel
Sensorik als technische Voraussetzung für ATO-Funktionen
Titel Supplements
Projektnummer 2021-21-D-1202
Abstract
Der vorliegende Bericht zum Projekt "Sensorik als technische Voraussetzung für ATO-Funktionen"(kurz: ATO-Sensorik) ist die finale, mit dem Auftraggeber abgestimmte Fassung des Abschlussberichts. Die Projektaufgabe war die Spezifikation eines Messsystems, welches als allgemeingültige Plattform zur Datensammlung (Erfassung, Aufzeichnung und Bereitstellung) aus der betrieblichen Umgebung eines Schienenfahrzeugs Realdaten aufnehmen soll, um diese Test- und Trainingsdaten heutigen und zukünf-tigen Entwicklungsprojekten von Sensorsystemen zur Verfügung zu stellen. Der Bericht beschreibt die Ergebnisse aus vier Arbeitspaketen, welche durch die Aufgabenstellung für die Projektaufgabe vorgegeben sind.
Ein wesentliches Ergebnis aus dem Arbeitspaket 1 "Techniküberblick und Realisierungen"ist die Zusammenstellung einer Übersicht heute verfügbarer Sensorsysteme für das automatische Fahrsystem (ATO-System mit Sensorsystem) aus einer analytischen Betrachtung heraus, die im Kapitel 4 beschrieben ist. Darin enthalten ist eine Bewertung der verfügbaren Lösungen hinsichtlich ihres Entwicklungsstands, ihrer Marktverfügbarkeit und ihrer Eignung für das Eisenbahnsystem. Ebenso findet sich dort eine bewertende Schlussfolgerung zur Realisierbarkeit von ATO-Lösungen durch heutige und absehbare Sensor-systeme. Die Schlussfolgerung zeigt auf, welche heute verfügbaren Sensor- und ATO-Lösungen für den automatischen Fahrbetrieb geeignet und welche technischen Anforderungen noch nicht erfüllt sind.
Kapitel 3 enthält Ergebnisse aus dem Arbeitspaket 2, „ATO im Vollbahnbereich“, in dem wesentliche Merkmale des heutigen konventionellen Systems beschrieben werden. Ihre Zusammenstellung ist als Grundlage für die analytische Betrachtung verfügbarer Sensorsysteme in Kapitel 4 erforderlich. Die daraus abgeleiteten automatisierbaren Aufgaben eines automatischen Fahrsystems sowie die Wahrnehmungs- und Lokalisierungsfunktionen für ein Sensorsystem sind ebenfalls dort enthalten.
Kapitel 5 stellt die Bewertungsgrundlagen und die Ergebnisse aus der Sektorbefragung zusammen, die in Arbeitspaket 3, „Sektoranalyse“, durchgeführt worden ist. Mit dem Auftraggeber des Projekts wurde ein möglichst breites Spektrum an zu befragenden Unternehmen aus dem Sektor abgestimmt. Als Befragungsgrundlage ist ein Fragenkatalog erstellt und eine vorläufige Spezifikation des Messsystems beschrieben worden. Beides wurde online gestellt und Vertreter der Unternehmen konnten ihre fachliche Meinung im Fragenkatalog über vorgegebene Antwortmöglichkeiten (Multiple Choice) sowie über zusätzliche Kommentierungsmöglichkeiten frei äußern. Neben den Bewertungsgrundlagen sind die sich aus den Antworten der Befragungsteilnehmer ergebenden Konsequenzen für die Spezifikation des Messsystems im Kapitel wiedergegeben.
Kapitel 6 fasst die Ergebnisse aus dem Arbeitspaket 4, „Spezifikation“ zusammen. Es wird das Messsystem beschrieben, welches auch die aus den Ergebnissen der Sektorbefragung abgeleiteten konzeptionellen Anpassungen berücksichtigt. Ergänzt wird die Spezifikation des Messsystems durch eine Zuordnung von sinnvollen Sensorkombinationen zu den zuvor in Kapitel 3 herausgearbeiteten Standardaufgaben eines technischen Fahrsystems. Die betrachteten, als relevant eingestuften Sensoren werden detailliert spezifiziert und im Kontext mit den betrieblichen Anwendungsfällen für ein automatisches Fahrsystem bewertet. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen für die spätere Integration der Sensoren in eine technische Realisierung des in diesem Bericht spezifizierten Messsystems.
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This report on the project "Sensor technology as a technical prerequisite for ATO functions" (in short: ATO sensor technology) is the final version of the report agreed with the client. The project task was the specification of a measurement system, which should record real data from the operational environment of a rail vehicle as a general platform for data collection (acquisition, recording and provision) to make this test and training data available for current and future development projects of sensor systems. The report describes the results of four work packages, which are specified by the task for the project.
An essential result of work package 1 "Technical overview and implementations" is the compilation of an overview of sensor systems available today for the automatic driving system (ATO system with sen-sor system) from an analytical consideration described in Chapter 4. It includes an assessment of the available solutions in terms of their level of development, market availability and suitability for the rail system. There is also an evaluative conclusion on the feasibility of ATO solutions through current and foreseeable sensor systems. The conclusion shows which sensor and ATO solutions available today are suitable for automatic driving and which technical requirements have not yet been met.
Chapter 3 contains results from work package 2 "ATO in the mainline railway sector" by describing es-sential features of today's conventional system. Their compilation is required as a basis for the analytical consideration of available sensor systems in Chapter 4. The automatable tasks of an automatic driving system derived from this as well as the perception and localization functions for a sensor system are also included in the chapter.
Chapter 5 compiles the evaluation bases and the results of the sector survey carried out in Work Pack-age 3 "Sector Analysis". The broadest possible range of companies from the sector to be interviewed was coordinated with the client of the project. As a basis for the survey, a questionnaire has been drawn up and a preliminary specification of the measuring system has been described. Both were asked online and representatives of the companies were able to freely express their professional opinion in the question-naire via predefined answer options (multiple-choice) as well as additional comment options. In addi-tion to the evaluation bases, the consequences for the specification of the measuring system resulting from the answers of the survey participants are reproduced in the chapter.
Chapter 6 summarises the results of Work Package 4 "Specification". The measuring system is described, which also takes into account the conceptual adjustments derived from the results of the sector survey. The specification of the measuring system is supplemented by an assignment of meaningful sensor combinations to the standard tasks of a technical driving system previously elaborated in Chapter 3. The sensors considered to be relevant are specified in detail and evaluated in the context of the operational use cases for an automatic driving system. The chapter concludes with recommendations for the later integration of the sensors into a technical implementation of the measuring system specified in this report
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