Einleitung:
In der Entwicklung von Schienenfahrzeugen werden auch die Relativbewegungen zwischen zwei zusammenhängenden Wagenkästen ermittelt. Aktuell eingesetzte Messverfahren haben den Nachteil, einerseits sehr zeit- und kostenaufwendig bei Installation und Inbetriebnahme, sowie andererseits komplex in der Auswertung zu sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb die Realisierbarkeit eines bildgestützten Systems zur Messung von Relativbewegungen zwischen Wagenkästen überprüft. Das entwickelte Verfahren stellt eine neuartige Alternative zu den konventionell eingesetzten Methoden dar, da es die gestellten Anforderungen hinsichtlich technischer Eignung und Wirtschaftlichkeit bestens erfüllt.
Hauptkomponenten eines Schienenfahrzeugs:
Blau: Wagenkästen, Rot: Fahrwerke, Grün: Schiene
Aufgabenstellung:
Im Betrieb schwingen zwei benachbarte Wagenkästen gegeneinander. Die Relativbewegungen zwischen den beiden Wagenkästenenden mit 6 Freiheitsgraden (3 Translationen, 3 Rotationen) sollen kontinuierlich bestimmt werden.
Messaufbau:
Das Problem wird zurückgeführt auf das Schätzen der 3D-Pose (6 Freiheitsgrade) einer im ersten Wagenkasten eigenschwingungsfrei installierten Kamera relativ zu einem Szenenkoordinatensystem. Diese Kamera nimmt während der Messfahrt kontinuierlich Bilddaten auf. Aus den Bewegungen der ‘Targets’ (weisse Platten mit konzentrischen Kreisen) in den Bilddaten werden anschliessend die Relativbewegungen zwischen den beiden Wagenkästen ermittelt.
Videos: gekürzte Fassung
| Simulation am Prüfstand | Test des Verfahrens im Echtbetrieb |
Resultate:
- Nachweis der Einhaltung der spezifizierten Genauigkeitsanforderungen.
- Erfolgreiche Validierung der Realisierbarkeit und der Einsatzfähigkeit des entwickelten Systems anhand der protoypischen Implementierung.
- Praxistest des Systems im Rahmen einer Messfahrt mit einem Hochgeschwindigkeitszug auf dem Prüfcenter Wegberg-Wildenrath.
- Ausarbeitung eines “Best practice approach” für Messfahrten.
Master-Arbeit: (in Englisch)
Datei enthät nur die Kurzfassung und das Inhaltsverzeichnis da die Arbeit gesperrt ist.
RobertHoedl_2013_MastersThesis_Abstract.pdf [.PDF | 280 K]
Die Masterarbeit wurde mit dem Siemens Railway Engineering Award 2014 ausgezeichnet.
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