Trains are constrained to the railway tracks they operate on. This can be leveraged for absolute train positioning, where a train’s position can be mapped onto a digital track map (DTM). Extensive research has been dedicated to enhancing the accuracy of DTMs. However, certain practical applications necessitate compact DTMs that can be processed and transferred in real-time, thereby introducing a trade-off between accuracy and memory requirements. This study focuses on data reduction techniques for generating compact DTMs, presenting three distinct methods. Equidistantly sampled Cartesian coordinates are the input to all three methods as they employ different approaches: the linear method simplifies the polygonal chain that connects the coordinates, the spline method utilises smoothing B-splines for interpolation, and the geometric method interpolates the coordinates with a cubic spline and analyse the curvature to identify track segments and describe them geometrically. The performance of these methods is evaluated by their compactness in terms of the number of data fields needed, accuracy in representing track length, and the perpendicular distances between the ground truth track and the generated DTM. The compact DTM generation techniques are applied to three evaluation tracks specifically generated for this study, as well as two existing tracks in the Swedish railway network, each with distinct complexities and characteristics. On the evaluation tracks, the geometrical DTM excels when accuracy is prioritised. As greater perpendicular deviations are tolerated, the smoothed spline DTM method outperforms the other techniques in terms of compactness. The linear DTM method is superior when even greater perpendicular deviations are tolerated. On the existing tracks, the linear DTM method is outperforming the other methods in both accuracy and compactness, presumably because of limitations with the used data set. In conclusion, the choice of technique for generating compact DTMs depends on multiple factors, including the characteristics of the track and the desired level of accuracy. / Tåg är bundna till de järnvägsspår de trafikerar. Detta innebär att tågets digitala position kan förfinas genom att knyta tågets sensorinformation till en position på en digital spårkarta. Tidigare forskning har fokuserat på att förbättra precisionen i digitala spårkartor. Eftersom en del praktiska användningsområden av digitala spårkartor kräver att kartan är kompakt för att kunna bearbetas och överföras i realtid, uppstår en avvägning mellan precision och minneskrav. Denna studie fokuserar således på olika tekniker för datareduktion som kan användas för att generera kompakta spårkartor. Tre metoder tillämpas som alla använder samplade koordinater längs med järnvägsspåret som indata. Den linjära metoden förenklar det polygontåg som förbinder koordinaterna. I spline-metoden används utjämnande splines för att interpolera koordinaterna. Den geometriska metoden interpolerar koordinaterna med en kubisk spline och använder kurvaturen i splinen för att identifiera spårsegment och beskriva dessa geometriskt. De tre metoderna utvärderas och jämförs utifrån en analys avseende kompakthet, avvikelse från järnvägsspårets egentliga längd samt genom att mäta de vinkelräta avstånden mellan det riktiga spåret och spåret i den digitala spårkartan. Tre tågspår har skapats syntetiskt för att utvärdera de tre metoderna. Dessutom har två tågsträckor längs med Kinnekullebanan och Södra stambanan valts ut. Analysen visade att den geometriska spårkartan var mest kompakt på de syntetiska tågspåren när precision prioriterades högst. När kraven på precision minskades var spline-kartan mest kompakt på de syntetiska spåren. Däremot var den linjära metoden mest kompakt när kompakthet prioriterades över precision. Den linjära metoden var dominant med avseende på både precision och kompakthet på Kinnekullebanan och Södra stambanan, troligtvis på grund av begränsningar med den data över järnvägen som använts. Slutsatsen från denna studie är att valet av teknik för att generera kompakta spårkartor beror på flera faktorer, inklusive järnvägsspårets egenskaper och krav på precision.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-338210 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Andersson, Adam |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:712 |
Page generated in 0.0027 seconds