Schienenfahrzeug- und Umgebungssimulation mit absolutem Raum- und Zeitbezug

Diese Arbeit beschreibt und validiert eine Simulationsumgebung, in der ein Schienenfahrzeugmodell und ein Eisenbahninfrastrukturmodell mit einem raum- und zeitabsoluten Umgebungsmodell gekoppelt sind. In einem ersten Anwendungsfall wird die Simulationsumgebung als Software-in-the-Loop-Entwicklungsumgebung zur Erforschung von neuer Schienenfahrzeug-Bewegungsmesstechnik (Odometriesysteme) mit Satellitennavigation, elektronischen Wegmarken und Inertialsensorik verwendet. Die aktiven Infrastruktursysteme Leitstelle und Stellwerk werden angelegt und führen eine signalgeführte Zugfahrt durch. Als Zugleit- und Sicherungssystem wird ERTMS/ETCS verwendet. Das Simulink-Zentralmodell enthält die signalbasierten Fahrzeugtechnik- und Steuergerätemodelle. Das Mehrkörpersimulationsprogramm SIMPACK simuliert die dreidimensionale Bewegung des Schienenfahrzeuges. In Sensormodellen werden physikalische und technische Sensorsignale in einander aufbauenden Teilmodellen ideal, gestört und fehlerbehaftet erzeugt. Zur Entwicklung GNSS-erweiterter Odometrieanwendungen werden Sensormodelle mit absolutem Raumbezug von Wegmarken mit einer festen Kilometrierung oder einer Geoposition, Inertialsensorik und ein GNSS-Empfängermodells zur kontinuierlichen Positions- und Bewegungsmessung verwendet. Ein weiteres Satellitennavigationsmodell simuliert die funktionalen Rohdaten aus wahren und Pseudo-Abständen zwischen GNSS-Satellit und GNSS-Empfänger. Die Galileo-Satellitennavigation-Testumgebung „railGATE“ ist als ein Spezialfall eines GNSS-Weltraumsegmentes implementiert. Das Vollbahn-Versuchsfahrzeug „IFS-Erprobungsträger 1“ der Universität RWTH Aachen ist als Referenzfahrzeug nachgebildet. Anhand realer Messdaten aus Versuchsfahrten werden die Simulationsergebnisse validiert.