Dans les années 90, la commission européenne a sollicité la mise au point d'un système de contrôle commande et de signalisation ferroviaire commun à tous les réseaux des états membres : le système ERTMS " European Railway Traffic Management System ". Il s'agit d'un système réparti complexe dont le déploiement complet est long et coûteux. L'objectif global consiste à diminuer les coûts de validation et de certification liés à la mise en œuvre de ce nouveau système en Europe. La problématique scientifique réside dans la modélisation formelle de la spécification afin de permettre la génération automatique des scénarios de test. Les verrous scientifiques, traités dans cette thèse, sont liés d'une part à la transformation de modèle semi-formel en modèle formel en préservant les propriétés structurelles et fonctionnelles des constituants réactifs du système réparti, et d'autre part à la couverture des tests générés automatiquement. Les constituants sont sous la forme de boîte noire. L'objectif consiste à tester ces derniers à travers la spécification ERTMS. Nous avons développé une approche de modélisation basée sur le couplage de modèles semi-formels (UML) et de modèles formels (Réseaux de Petri). Ce couplage se fait à travers une technique de transformation de modèles. Nous avons développé ensuite une méthode de génération automatique de scénarios de test de conformité à partir des modèles en réseaux de Petri. Les scénarios de test ont été considérés comme une séquence de franchissement filtrée puis réduite du réseau de Petri interprété représentant la spécification. Ces scénarios ont été exécutés sur notre plateforme de simulation ERTMS

Dans les années 90, la commission européenne a sollicité la mise au point d'un système de contrôle commande et de signalisation ferroviaire commun à tous les réseaux des états membres : le système ERTMS " European Railway Traffic Management System ". Il s'agit d'un système réparti complexe dont le déploiement complet est long et coûteux. L'objectif global consiste à diminuer les coûts de validation et de certification liés à la mise en œuvre de ce nouveau système en Europe. La problématique scientifique réside dans la modélisation formelle de la spécification afin de permettre la génération automatique des scénarios de test. Les verrous scientifiques, traités dans cette thèse, sont liés d'une part à la transformation de modèle semi-formel en modèle formel en préservant les propriétés structurelles et fonctionnelles des constituants réactifs du système réparti, et d'autre part à la couverture des tests générés automatiquement. Les constituants sont sous la forme de boîte noire. L'objectif consiste à tester ces derniers à travers la spécification ERTMS. Nous avons développé une approche de modélisation basée sur le couplage de modèles semi-formels (UML) et de modèles formels (Réseaux de Petri). Ce couplage se fait à travers une technique de transformation de modèles. Nous avons développé ensuite une méthode de génération automatique de scénarios de test de conformité à partir des modèles en réseaux de Petri. Les scénarios de test ont été considérés comme une séquence de franchissement filtrée puis réduite du réseau de Petri interprété représentant la spécification. Ces scénarios ont été exécutés sur notre plateforme de simulation ERTMS

Ziel dieser Arbeit ist eine möglichst umfassende Aufbereitung der aktuellen Situation für die Zwecke der Lehre an der Professur für Verkehrssicherungstechnik der Technischen Universität Dresden. Die Studienarbeit stellt dazu eine Momentaufnahme der Situation zur Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken dar. Ausgehend von den Festlegungen der System Requirements Specification für ERTMS/ETCS werden nationale Lösungen zuerst dar- und anschließend gegenübergestellt. Des Weiteren wird eine Umsetzung auf drei Laboranlagen des Integrierten Eisenbahnlabors der Technischen Universität Dresden nach technischen, didaktischen und praktischen Aspekten geprüft. Abschliessend wird ein Planungsbeispiel für ETCS L1 LS und ETCS L2 im Bereich der DB AG erarbeitet. / The intention of this paper is a most comprehensive preparation of the current status for the purposes of the teaching at the Chair of Railway Signalling Transport Safety Technology of the Technical University of Dresden. This student research project shows the current situation concerning the embedding of Level Crossings on railway lines equipped with ETCS. Based on the description of the regulations of the System Requirements Specification of ERTMS/ETCS national solutions are first presented and then set in contrast to each other. Furthermore an implementation on three potentially suitable laboratory assets of the Integrated Railway Laboratory of Technical University of Dresden considering technical, didactical and practical aspects is investigated. At last the planning of an example of a Level Crossing once in combination with ETCS L1 LS and once in combination with ETCS L2 is developed.

Les Systèmes de Systèmes (SdSs) sont des grands systèmes dont les composants sont eux-mêmes des systèmes qui interagissent en vue de la réalisation de certaines fonctions, et pour lesquels le dysfonctionnement d'un seul système peut avoir des conséquences graves sur le fonctionnement du SdS entier. Il est donc important que la conception de ces SdSs tienne compte des exigences de Sûreté de Fonctionnement (SdF) et notamment de leur fiabilité et leur disponibilité quand ils sont sollicités. Par ailleurs, il est nécessaire qu'elle s'assure, par le biais d'analyses quantitatives, du respect de ces exigences. L'incertitude est également une partie importante de la thèse, parce qu'il y a toujours des différences entre un système et sa représentation par un modèle. L’objectif de cette thèse est de proposer une méthodologie de conception sûre des SdSs. Il s'agit dans un premier temps de proposer un modèle dysfonctionnel du SdS global intégrant les aspects matériels, les aspects réseaux ainsi que le facteur humain. Dans un second temps, il s'agit d'évaluer des exigences de SdF. Dans un troisième temps, il s'agit de prendre en compte de différents types d'incertitudes dans les modèles. Concernant la partie applicative, le sujet s'articulerait autour de la conception sûre d'un système ferroviaire. La contribution principale de cette thèse réside dans trois aspects. Premièrement, on propose une méthodologie générale pour modéliser des SdSs. Deuxièmement, on considère l'ERTMS Niveau 2 comme un SdS et évalue ses exigences de SdF en tenant compte de l'indisponibilité du SdS comme une propriété émergente. Troisièmement, on modélise quantitativement différents types d'incertitudes dans les modèles proposés en utilisant les théories probabilistes et non probabilistes. / Systems of Systems (SoS) are large systems whose components are themselves systems which interact to realize a common goal, and for which the malfunction of a single system can have some serious consequences on the performance of the whole SoS. So it’s important that the design of these SoSs takes into account the dependability requirements of safety standard. In this thesis, our interests concern the modeling of SoS and the reliability analysis of SoS under uncertainty which is due to the lack of knowledge related to failure data and model. Therefore, two modeling methods which deal with different issues are applied to model SoSs and the corresponding quantitative reliability analysis is proposed. The objective of this thesis is to propose graphical models for dependability assessment and risk analysis of SoSs under uncertainty. Firstly, it will propose a dysfunctional model of the ERTMS which is considered as an SoS. The model will integrate the hardware aspect, the network aspect and the human factors. Then, it will evaluate some dependability attributes of the whole SoS. Later, it will take different kinds of uncertainties into account quantitatively. The proposed methodology is applied on the ERTMS Level 2. The main contribution of this thesis lies in three aspects. First, we propose a methodology to model and evaluate SoSs. Second, we consider ERTMS Level 2 as an SoS and seek to evaluate its dependability parameters by considering the unavailability of the whole SoS as an emergent property. Third, we model quantitatively different kinds of uncertainties in the proposed models.

Ziel dieser Arbeit ist eine möglichst umfassende Aufbereitung der aktuellen Situation für die Zwecke der Lehre an der Professur für Verkehrssicherungstechnik der Technischen Universität Dresden. Die Studienarbeit stellt dazu eine Momentaufnahme der Situation zur Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken dar. Ausgehend von den Festlegungen der System Requirements Specification für ERTMS/ETCS werden nationale Lösungen zuerst dar- und anschließend gegenübergestellt. Des Weiteren wird eine Umsetzung auf drei Laboranlagen des Integrierten Eisenbahnlabors der Technischen Universität Dresden nach technischen, didaktischen und praktischen Aspekten geprüft. Abschliessend wird ein Planungsbeispiel für ETCS L1 LS und ETCS L2 im Bereich der DB AG erarbeitet.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 13 1.1 Motivation 13 1.2 Zielstellung 13 1.3 Vorgehen 14 2 Grundlagen der System Requirements Specification 16 2.1 Verwendung der System Requirements Specification 16 2.2 Prinzipien und Prozeduren in Verbindung mit Bahnübergängen 16 2.2.1 Prinzipien 16 2.2.2 Prozeduren 18 2.3 Möglichkeiten der Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken 23 2.3.1 Verwendbare Pakete 23 2.3.2 Temporary Speed Restriction 24 2.3.3 Level Crossing Information 29 3 Länderspezifische Lösungen der Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken 31 3.1 Vorgehen 31 3.2 Deutschland – Deutsche Bahn AG 31 3.2.1 ETCS-Planungen 31 3.2.2 Grundlegendes zur Bahnübergangsicherung 32 3.2.3 Bahnübergänge auf ETCS L1 LS-Strecken 37 3.2.4 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 41 3.3 Systemführerschaft ETCS Schweiz 50 3.3.1 Grundlegendes zu ETCS in der Schweiz 50 3.3.2 Grundlegendes zur Bahnübergangssicherung 50 3.3.3 Bahnübergänge auf ETCS L1 LS-Strecken 57 3.3.4 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 63 3.4 Ungarn – Magyar Államvasutak Zrt. 66 3.4.1 Grundlegendes zur Bahnübergangssicherung 67 3.4.2 Bahnübergänge auf ETCS L1-Strecken 69 3.4.3 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 74 3.5 Dänemark – Banedanmark 76 3.5.1 Grundlegendes zur Bahnübergangssicherung 76 3.5.2 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 77 4 Vergleich der unterschiedlichen Lösungen 82 4.1 Vorgehen 82 4.2 Sicherungsarten 82 4.3 Einschaltarten 83 4.4 Überwachungsarten 85 4.5 Prozedur des Passierens eines gestörten BÜ 87 4.6 Sicherungsmöglichkeiten 89 4.7 Resümee des Vergleichs 91 5 Untersuchung der Umsetzbarkeit auf einer Laboranlage des Integrierten Eisenbahnlabors 93 5.1 Anlass und Vorgehen 93 5.2 Eignungsprüfung des Eisenbahnbetriebslabors 93 5.2.1 Beschreibung des Eisenbahnbetriebslabors 93 5.2.2 Technische Aspekte 96 5.2.3 Didaktische Aspekte 97 5.2.4 Praktische Aspekte 100 5.3 Eignungsprüfung des Sicherungstechnischen Labors – ETCS-Versuchsstand 104 5.3.1 Beschreibung des ETCS-Versuchsstands 104 5.3.2 Technische Aspekte 107 5.3.3 Didaktische Aspekte 109 5.3.4 Praktische Aspekte 111 5.4 Eignungsprüfung des Sicherungstechnischen Labors – BUES 2000-Anlage 112 5.4.1 Beschreibung der BUES 2000-Anlage 112 5.4.2 Technische Aspekte 114 5.4.3 Didaktische Aspekte 115 5.4.4 Praktische Aspekte 116 5.5 Empfehlungen zur Implementierung 117 5.5.1 Vorgehen 117 5.5.2 Empfehlung im Hinblick auf technische Aspekte 117 5.5.3 Empfehlung im Hinblick auf didaktische Aspekte 118 5.5.4 Empfehlung im Hinblick auf praktische Aspekte 118 5.5.5 Zusammenfassung der Empfehlungen 119 6 Anwendung der Planungsregeln 121 6.1 Vorgehen bei der Entwicklung des Planungsbeispiels 121 6.2 Grundlegende Bahnübergangsplanung 122 6.3 Planung der Ausrüstung mit ETCS L1 LS 133 6.4 Planung der Ausrüstung mit ETCS L2 138 7 Zusammenfassung und Ausblick 147 7.1 Zusammenfassung 147 7.2 Ausblick 148 Abkürzungsverzeichnis 150 Verzeichnis terminologischer Besonderheiten 155 Abbildungsverzeichnis 156 Tabellenverzeichnis 158 Literaturverzeichnis 160 Erklärung 163 Anhang A: Besprechungsprotokolle 164 Anhang B: BÜ Klardorf – Berechnung der technischen Sicherung 187 Anhang C: BÜ Hallalit der ETCS-Strecke Berlin – Rostock 190 / The intention of this paper is a most comprehensive preparation of the current status for the purposes of the teaching at the Chair of Railway Signalling Transport Safety Technology of the Technical University of Dresden. This student research project shows the current situation concerning the embedding of Level Crossings on railway lines equipped with ETCS. Based on the description of the regulations of the System Requirements Specification of ERTMS/ETCS national solutions are first presented and then set in contrast to each other. Furthermore an implementation on three potentially suitable laboratory assets of the Integrated Railway Laboratory of Technical University of Dresden considering technical, didactical and practical aspects is investigated. At last the planning of an example of a Level Crossing once in combination with ETCS L1 LS and once in combination with ETCS L2 is developed.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 13 1.1 Motivation 13 1.2 Zielstellung 13 1.3 Vorgehen 14 2 Grundlagen der System Requirements Specification 16 2.1 Verwendung der System Requirements Specification 16 2.2 Prinzipien und Prozeduren in Verbindung mit Bahnübergängen 16 2.2.1 Prinzipien 16 2.2.2 Prozeduren 18 2.3 Möglichkeiten der Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken 23 2.3.1 Verwendbare Pakete 23 2.3.2 Temporary Speed Restriction 24 2.3.3 Level Crossing Information 29 3 Länderspezifische Lösungen der Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken 31 3.1 Vorgehen 31 3.2 Deutschland – Deutsche Bahn AG 31 3.2.1 ETCS-Planungen 31 3.2.2 Grundlegendes zur Bahnübergangsicherung 32 3.2.3 Bahnübergänge auf ETCS L1 LS-Strecken 37 3.2.4 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 41 3.3 Systemführerschaft ETCS Schweiz 50 3.3.1 Grundlegendes zu ETCS in der Schweiz 50 3.3.2 Grundlegendes zur Bahnübergangssicherung 50 3.3.3 Bahnübergänge auf ETCS L1 LS-Strecken 57 3.3.4 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 63 3.4 Ungarn – Magyar Államvasutak Zrt. 66 3.4.1 Grundlegendes zur Bahnübergangssicherung 67 3.4.2 Bahnübergänge auf ETCS L1-Strecken 69 3.4.3 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 74 3.5 Dänemark – Banedanmark 76 3.5.1 Grundlegendes zur Bahnübergangssicherung 76 3.5.2 Bahnübergänge auf ETCS L2-Strecken 77 4 Vergleich der unterschiedlichen Lösungen 82 4.1 Vorgehen 82 4.2 Sicherungsarten 82 4.3 Einschaltarten 83 4.4 Überwachungsarten 85 4.5 Prozedur des Passierens eines gestörten BÜ 87 4.6 Sicherungsmöglichkeiten 89 4.7 Resümee des Vergleichs 91 5 Untersuchung der Umsetzbarkeit auf einer Laboranlage des Integrierten Eisenbahnlabors 93 5.1 Anlass und Vorgehen 93 5.2 Eignungsprüfung des Eisenbahnbetriebslabors 93 5.2.1 Beschreibung des Eisenbahnbetriebslabors 93 5.2.2 Technische Aspekte 96 5.2.3 Didaktische Aspekte 97 5.2.4 Praktische Aspekte 100 5.3 Eignungsprüfung des Sicherungstechnischen Labors – ETCS-Versuchsstand 104 5.3.1 Beschreibung des ETCS-Versuchsstands 104 5.3.2 Technische Aspekte 107 5.3.3 Didaktische Aspekte 109 5.3.4 Praktische Aspekte 111 5.4 Eignungsprüfung des Sicherungstechnischen Labors – BUES 2000-Anlage 112 5.4.1 Beschreibung der BUES 2000-Anlage 112 5.4.2 Technische Aspekte 114 5.4.3 Didaktische Aspekte 115 5.4.4 Praktische Aspekte 116 5.5 Empfehlungen zur Implementierung 117 5.5.1 Vorgehen 117 5.5.2 Empfehlung im Hinblick auf technische Aspekte 117 5.5.3 Empfehlung im Hinblick auf didaktische Aspekte 118 5.5.4 Empfehlung im Hinblick auf praktische Aspekte 118 5.5.5 Zusammenfassung der Empfehlungen 119 6 Anwendung der Planungsregeln 121 6.1 Vorgehen bei der Entwicklung des Planungsbeispiels 121 6.2 Grundlegende Bahnübergangsplanung 122 6.3 Planung der Ausrüstung mit ETCS L1 LS 133 6.4 Planung der Ausrüstung mit ETCS L2 138 7 Zusammenfassung und Ausblick 147 7.1 Zusammenfassung 147 7.2 Ausblick 148 Abkürzungsverzeichnis 150 Verzeichnis terminologischer Besonderheiten 155 Abbildungsverzeichnis 156 Tabellenverzeichnis 158 Literaturverzeichnis 160 Erklärung 163 Anhang A: Besprechungsprotokolle 164 Anhang B: BÜ Klardorf – Berechnung der technischen Sicherung 187 Anhang C: BÜ Hallalit der ETCS-Strecke Berlin – Rostock 190

The global rail network every year is used to transport approximately 21 billion of people and 10 billion tons of cargo. These numbers is estimated that are going to increase in the future. Railway will become the transportation of the future. The actors involved in the rail market realizing these needs started to invest funds to upgrade both the network and the electronic systems on the trains to meet the demands and attract even more customers. Currently two different electronic systems are installed on-board trains, one related to safety and security and the other for passenger services. For safety and security two different systems have deployed for signaling and train control. The first one is ERTMS system that is mainly deployed in Europe, China and other regions of the world using GSM-R technology operating at 900 MHz while the other one is solely deployed in the USA operating at 220 MHz. For passenger-services more and more operators install Wi-Fi systems on-board the train. Each of these systems has different requirements to function. The common factor of these platforms is the train-borne antenna, which plays an active role to all the systems and can improve the quality of the services provided. SMARTEQ having experience in the transportation sector, more specifically in trucks wanted to explore this growth of rail transport followed by huge investments will create openings to enter the market and expand their business portfolio. The purpose of this report is to deploy a business case for train-antennas in order to help SMARTEQ decide if there is value in the rail sector. To achieve this goal a market analysis was conducted, followed by a technical description of the systems and the needs that exist on antennas and in the end concluding with a business model. This study reveals that antenna-rail market is really difficult to enter for a new company not related to train industry and needs proper acquaintances and partnerships to become a leading supplier. In addition due to the oligopoly of the market, competition is really high and needs a unique and competitive solution both price and technology-wise to attract the end customer.

Detecting anomalies in computer-based systems, including Cyber-Physical Systems (CPS), has attracted a large interest recently. Behavioral anomalies represent deviations from what is regarded as the nominal expected behavior of the system. Both Process science and Data science can yield satisfactory results in detecting behavioral anomalies. Within Process Mining, Conformance Checking addresses data retrieval and the connection of data to behavioral models with the aim to detect behavioral anomalies. Nowadays, computer-based systems are increasingly complex and require appropriate validation, monitoring, and maintenance techniques. Within complex computer-based systems, the European Rail Traffic Management System/European Train Control System (ERTMS/ETCS) represents the specification of a standard Railway System integrating heterogeneous hardware and software components, with the aim of providing international interoperability with trains seemingly interacting within standardized infrastructures. Compliance with the standard as well as expected behavior is essential, considering the criticality of the system in terms of performance, availability, and safety. To that aim, a Process Mining Conformance Checking process can be employed to validate the requirements through run-time model-checking techniques against design-time process models. A Process Mining Conformance Checking methodology has been developed and applied with the goal of validating the behavior exposed by an ERTMS/ETCS system during the execution of specific scenarios. The methodology has been tested and demonstrated correct classification of valid behaviors exposed by the ERTMS/ETCS system prototype. Results also showed that the Fitness metric developed in the methodology allows the detection of latent errors in the system before they can generate any failures.

The main purpose of this Master Thesis is to investigate how front-facing, train-mounted cameras and Computer Vision, a type of Artificial Intelligence (AI), can be used to compensate for GPS inaccuracies. By using footage from track-recording cameras, Computer Vision can be utilized to determine the number of tracks and the track occupancy of the train, which would compensate GPS inaccuracies in the lateral positioning. GPS usage in railway applications is rare, however, an AI-based positioning system would facilitate the usage of GPS for higher capacity and better utilization of current railway infrastructure. This is especially interesting for ERTMS, a European effort to create a standardized signalling system while simultaneously increasing capacity, where potential for an AI-based positioning system can be found in both ERTMS level 2 and level 3. Two Computer Vision models were created, based on two different methods. Images for both models were collected from YouTube videos of train trips recorded with train-mounted cameras. In the first model, the images were labelled according to the number unoccupied adjacent tracks. For example, a left-track occupancy of a double track section would be labelled “01”. The model architecture was based on Convolutional Neural Networks (CNN), a type of AI algorithm specifically developed for image processing, where every pixel in each image was analysed to find patterns corresponding to each label. In the second model, Python software was utilized to manually label every track with bounding boxes. The purpose of the bounding boxes was to demarcate the tracks within the images. Thus, the latter employed strategy did not require the labelling of both the number of tracks and their position. However, it was magnitudes more time consuming. The model was trained using YOLOv3 real-time object detection, a system perfectly fit for real-time track detection. The first model, which was limited to a recognition of up to four tracks, had a 60 % accuracy. The results were adequate considering the unfit method used to train the model and detect tracks. It was not further considered, as the discovery of the second method involving YOLOv3 resulted a more suitable model for the task. The second model was limited to a recognition of up to three tracks due to limited availability of processing power, computer memory, and time. The performance of the second model was evaluated using clips of different track scenarios.  In summary, the second model performed well in the following scenarios:  ·        Main-track detection in any environment.  ·        Side-track recognition in simple environments.  It performed mediocre in the following scenarios:  ·        Medium-illuminated tunnels.  ·        Tracks seen through windscreens obscured by water droplets.  ·        Side-track detection in complex environments.  It performed poorly in the following scenarios: ·        Low-illuminated tunnels.  ·        Bright tunnel exits.  ·        Side-track detection in snowy conditions. In conclusion, it is possible to create a computer-vision model for track recognition. Although the results presented in this thesis are promising in certain scenarios, the image dataset is far too limited. Only approximately 350 labelled images were available for the model training. To develop a full-scale AI-based positioning system, many more images must be used to fully encapsule all the possible track scenarios. Furthermore, numerous technical specifications must be defined for the development of such a large-scale system, such as camera type (normal, thermal, event-based, lidar etc.), system design, safety analysis, system evaluation strategy etc. Nevertheless, if the development of an AI-based positioning system is successful, it can transition to become a future full-scale railway system of autonomous freight, passenger, and shunting operations. / Syftet med denna Masteruppsats är att undersöka hur hyttmonterade tågkameror tillsammans med datorseende, en typ av Artificiell Intelligens (AI), kan användas för att kompensera bristande GPS-positionering. Genom att använda kameror som kontinuerligt filmar framförvarande räls från tåghytten, kan datorseende utnyttjas för att avgöra antalet spår vid tågets aktuella position, samt vilket spår tåget belägger, och på så sätt kompensera eventuella GPS-felaktigheter i tågets laterala position. Användning av GPS inom järnvägens signalsystem är sällsynt, då tekniken inte är särskilt beprövad i signaltekniska syften. Det skulle emellertid kunna främjas genom att introducera ett AI-baserat signalsystem i syfte att höja järnvägens kapacitet och öka utnyttjandegraden av befintliga banor. I synnerhet när det kommer till utvecklingen av ERTMS kan ett AI-baserat signalsystem vara av intresse, då det finns potentiella tillämpningsområden för både ERTMS level 2 och level 3. Två olika modeller för datorseende utvecklades, baserat på två olika metoder. Bildmaterial för båda modellerna togs från YouTube-klipp innehållande inspelningar från hyttmonterade kameror. För den första modellen kategoriserades bilderna i enlighet med antalet fria intilliggande spår. Exempelvis skulle ett vänster-belagt dubbelspår kategoriseras ”01”. Modellarkitekturen baserades på Convolutional Neural Networks (CNN) en AI-algoritm specialanpassad för bland annat bildanalysering, där alla pixlar i varje bild analyserades i syfte att upptäcka mönster mellan bilderna och dess kategori. I den andra modellen användes Python-programvara för att manuellt kategorisera varje spår med en så kallad avgränsningsruta. Avgränsningsrutorna användes i syfte att urskilja spåren från resterande del av bilderna. Kategorisering i enlighet med antalet fria intilliggande spår krävdes således inte, däremot ökade tidsåtgången för kategorisering markant. Modellen tränades med ”YOLOv3 real-time object detection”, ett verktyg speciellt framtaget för bildanalys i realtid, vilket passade perfekt för spårdetektering i realtid. Den första modellen begränsades till igenkänning av maximalt fyra spår och hade 60 % precision. Resultatet var tillfredsställande med tanke på den olämpliga modell som användes för träning samt detektering av spår. Utvecklingen av denna modell avstannades då ett bättre system för spårdetektering baserat på YOLOv3 upptäcktes. Den andra modellen, baserad på YOLOv3 begränsades till igenkänning av maximalt tre spår, då tillgängligheten av processorkraft, lagringsutrymme och tid var begränsad. Precisionen av denna modell bedömdes med hjälp av korta klipp på olika spårmiljöer.  Sammanfattningsvis presterade modellen bra i följande scenarion: ·        Huvudspårsdetektering i alla typer av miljöer ·        Sidospårsdetektering i enkla miljöer Modellen presterade mediokert i följande scenarion: ·        Spårdetektering i halvmörka tunnlar ·        Vindrutor täckta med vattendroppar ·        Sidospårsdetektering i avancerade miljöer Modellen presterade mycket dåligt i följande scenarion: ·        Spårdetektering i mörka tunnlar. ·        Spårdetektering i ljusa tunnelportaler. ·        Sidospårsdetektering i snöförhållanden. Ur detta kan slutsatsen dras att det är fullt möjligt att skapa ett signalsystem baserat på datorseende. Fastän de resultat som presenterats i denna masteruppsats tyder på god prestanda i vissa scenarion, kan det inte uteslutas att storleken på det använda bildmaterialet inte är adekvat.  Endast cirka 350 kategoriserade bilder användes. För en fullskalig utveckling av ett AI-baserat positioneringssystem måste många fler bilder tas i beaktning, för att säkerställa en inkludering av så många spårmiljöer som möjligt. Dessutom måste åtskilliga tekniska specifikationer definieras, så som kameratyp (vanlig kamera, värmekamera, eventbaserad kamera, Lidar osv.), systemdesign, säkerhetsanalys, systemutvärderingsstrategi osv. Om däremot utvecklingen av ett AI-baserat signalsystem lyckas, kan det vidareutvecklas till ett framtida fullskaligt signalsystem för autonoma passagerar- och godståg samt autonoma rangerlok.

The thesis work was carried out within the Swedish Transport Agency's ERTMSproject to assist in deciding on the power supply of the facilities along the railways related to the project. This work applies to areas such as the implementation of the new rectifier, the Rectiverter, and power supply design with focus on redundancy and the overall electricity quality. The work was carried out by processing data from one week's power quality measurement at one of the signal plants where there was an installed Rectiverter. The results were set against current standards and causes of events discussed. The work indicates that the tested facility where power quality was measured meets the applicable standards. However, measures can be made to increase the efficiency of the facility, concerning both redundancy and direct power losses. This refers to the choice of power supply at facilities around the country and the conversion of AC to DC before the UPS and DC to AC-voltage after UPS to the Rectiverter. In chapter one terminology and abbreviations are listed. Chapter two contains an introduction to the report where background, purpose and objectives are formulated. Theory of power quality concepts, data processing, prevailing standards and information about the facilities of the Swedish Transport Administration can be found under chapter three. In chapter four, the methodology used for the power quality measurement and how it was carried out is presented. This includes the collection of sources, used equipment, practical set-up and used method for analysis. In chapter five, the results from the measurement are presented, which are then discussed further in the discussion (chapter six). The report is then summarized with conclusions and suggestions for further work in chapters seven and eight.