TRain

Ausgangssituation / Motivation

Seit dem Jahr 2016 rüsten die österreichischen Bundesbahnen ihre Zugflotte mit Multi-GNSS- Empfängern im Rahmen des ÖBB-Projektes Greenlight zum Zweck der Online-Positionierung aus. Mit Stand Ende 2019 verfügen bereits über 500 Triebfahrzeuge über Einfrequenzempfänger, welche mittels RTK-Positionierung und Referenzierung zum EPOSA-GNSS-Korrekturdienst eine Positionierung auch schnell bewegter Zugsgarnituren im dm-Bereich erlauben. Die GNSS Empfänger erlauben parallel auch die Speicherung der GNSS-Rohdaten der Fahrten innerhalb eines Zeitbereichs von bis zu 3 Wochen.

Für das hier beschriebene Projekt TRain stellen die ÖBB ein Subset dieser GNSS-Messdaten für Forschungsarbeiten zur Verfügung. Mit hoher Synergie können damit die beiden Hauptziele des Projekts basierend auf den gleichen Rohdaten bearbeitet werden. Diese Ziele, nämlich die Nutzung von GNSS-Messdaten für die numerische Wettervorhersage und die Untersuchung der Positionierung mit Hilfe von 1-Frequenzdaten und dem im Aufbau befindlichen Galileo CS High Accuracy Service (HAS), spiegeln sich im Acronym (TRain) wider.

Ausgangssituation für das vorliegende Projekt sind Vorarbeiten des Departments für Geodäsie und Geoinformation in Kooperation mit der ZAMG zur Berechnung von Parametern der troposphärischen GNSS-Signalverzögerungen und deren Assimilation in numerische Wettermodelle.

Gegenständlich können auf Basis von GNSS-Mehrfrequenzbeobachtungen gewonnen in einem Referenzstationsnetz von ca. 35 österreichischen Stationen des EPOSA Netzwerkes Zenitverzögerungen (ZTD) im 1-Stundentakt berechnet werden, welche seit 2 Monaten auch in die operationelle Wettervorhersagemodelle der ZAMG einfließen als auch im Rahmen des europäischen EGVAP Programmes bereitgestellt werden.

TRain geht weit über dieses Konzept hinaus. Die auf den Gleisstrecken im Bundesgebiet betriebenen Zuggarnituren sollen als bewegliche meteorologische Sensoren genützt werden. Der große Vorteil im Vergleich zum derzeitigen Vorgehen läge in der wesentlich dichteren Abdeckung durch eine Vielzahl von Sensoren, welche in verschiedenen Höhenlagen aktuelle Wetterzonen kreuzen und damit kleinräumige Wetterphänomene hervorragend erfassen können.

Inhalte und Zielsetzungen

In diesem Projekt sollen die Grundlagen erarbeitet werden, um trotz Bewegung der Zugsgarnituren mit bis zu 120km/h die troposphärischen Feuchtparameter mit ausreichender Genauigkeit ableiten zu können. Das dies möglich ist, konnten bereits erste Untersuchungen zeigen, welche an der Galileo-Science Konferenz im September 2019 präsentiert wurden (Aichinger-Rosenberger, 2019).

Wesentlich hierfür wird auch ein qualitativ hochwertiges Modell zur ionosphärischen Signal-Korrektur der Einfrequenzdaten sein. Das Problem der schnellen Weitergabe der Rohdaten mittels Cloud-Services in den Bahnhofsbereichen zur operationellen Bereitstellung der Parameter soll zu Ende der Projektlaufzeit behandelt werden.

Erwartete Ergebnisse

Ende des Jahres 2020 soll der Galileo High-Accuracy Service (HAS) in einer ersten Phase in Betrieb gehen. HAS sendet über bis zu 20 mit dem Galileo Service Center (GSC) in Kontakt stehenden Galileo Satelliten aktuelle Bahndaten und vor allem Satelliten-Uhrkorrekturen auf der Frequenz E6B aus.

Diese können von geeigneten Nutzerempfängern im Rahmen von Precise Point Positioning (PPP) Algorithmen verarbeitet werden. Wieder ausgehend von den bereits oben beschriebenen GNSS-Rohdaten der Zugsgarnituren soll in TRain die reelle mittels HAS erreichbare Positionierungsgenauigkeit für schnell bewegte Garnituren ermittelt werden. Daneben stehen auch Aussagen über die auf Grund der natürlichen und künstlichen Signalabschattungen im Gleisnetz gegebene Verfügbarkeit von HAS im Mittelpunkt.

Projektleitung

TU Wien - Technische Universität Wien

Projektpartner:innen

Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG)

TU Wien - Technische Universität Wien
Karlsplatz 13
A-1040 Wien
Web: www.tuwien.at