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Operational Scenarios Page 1 of 44 CLUG ● D2.2 – Operational Scenarios Page 1 of 44 OPERATIONAL SCENARIOS D2.2 JANUARY 28, 2021 VERSION 2.4 PUBLIC This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 CLUG ● D2.2 – Operational Scenarios Page 2 of 44 D2.2 – OPERATIONAL SCENARIOS DOCUMENT’S ADMINISTRATION Title Operational Scenarios Deliverable number D2.2 Leader/Responsible of this DBN Deliverable Author(s) Florian Wulff (DB) Christoph Weirich (DB), Muthu Kumar Kumar (DB), Sebastian Grünwedel (DB), Reviewer(s) SBB, SNCF, ADS, CAF Validator(s) CLUG Operational and Technical Managment Team (OTMT) Due date of deliverable: November 30, 2020 Submission date January 28, 2021 Version 2.4 Status validated DISSEMINATION LEVEL PU Public X CO Confidential, restricted under conditions set out in Model Grant Agreement This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 870276 PUBLIC CLUG ● D2.2 – Operational Scenarios Page 3 of 44 VERSIONS OF THE DOCUMENTS Revision Date Description 0.1 24/01/2020 Initial structure of document 0.2 17/02/2020 Initial input from DB 0.3 03/03/2020 Input from DB 0.6 26/06/2020 Input from DB 0.7 22/07/2020 Input from DB 0.8 05/08/2020 Input from DB Comments from SBB 0.9 18/09/2020 Inputs from DB, Comments from SMO, SBB, SNCF 1.0 26/10/2020 Stable Version DB 1.1 29/10/2020 Consistent numbering and naming; cosmetic changes 1.2 13/11/2020 Integrated reviews by SBB, SNCF, ADS, CAF 2.0 13/11/2020 Final version 2.1 25/11/2020 Integrated reviews by ADS 2.2 27/11/2020 Integrated review comment by ADS 2.3 14/01/2021 DRS review integrated 2.4 22/01/2021 Feedback from DRS review meeting integrated PUBLIC CLUG ● D2.2 – Operational Scenarios Page 4 of 44 EXECUTIVE SUMMARY This document is the deliverable “D2.2 – Operational Scenarios” of the European project “CERTIFIABLE LOCALISATION UNIT WITH GNSS IN THE RAILWAY ENVIRONMENT” (hereinafter also referred to as “CLUG”). The purpose of the Operational Scenario definition is to specify operations, scenarios and environmental conditions for a train run under which the system under consideration has to function according to the specification. The definition of scenarios includes standard situations, but also challenging environments and situations which might define design parameters and impact the key performance of the localisation system. The operational scenarios might be influenced, for example, by conditions and parameters such as a maximum length of GNSS shading, GNSS multipath or non-line of sight (NLOS) effects or challenging manoeuvres for inertial measurement units (IMUs) including shock and vibration. This deliverable is to be used by the project in particular by WP4 for data acquisition and testing. No part of this work may be reproduced or used in any form or by any means (graphic, electronic, or mechanical including photocopying, recording, taping, or information storage and retrieval systems) without the written permission of the copyright owner(s) in accordance with the terms of the CLUG Consortium Agreement (EC Grant Agreement 870276). PUBLIC CLUG ● D2.2 – Operational Scenarios Page 5 of 44 TABLE OF CONTENTS VERSIONS OF THE DOCUMENTS ......................................................................................................................................... 3 EXECUTIVE SUMMARY ....................................................................................................................................................... 4 TABLE OF CONTENTS .......................................................................................................................................................... 5 LIST OF FIGURES ................................................................................................................................................................. 6 LIST OF TABLES ................................................................................................................................................................... 6 APPLICABLE DOCUMENTS .................................................................................................................................................. 7 REFERENCES ....................................................................................................................................................................... 7 ACRONYMS ........................................................................................................................................................................ 8 1 INTRODUCTION .......................................................................................................................................................... 9 1.1 IDENTIFICATION, PURPOSE AND USAGE .............................................................................................................................. 9 1.2 CONTEXT ...................................................................................................................................................................... 9 1.3 PRIOR ASSUMPTIONS .................................................................................................................................................... 10 2 APPROACH ............................................................................................................................................................... 12 3 CATEGORIZATION OF SCENARIOS ............................................................................................................................ 14 3.1 OPERATIONS ............................................................................................................................................................... 14 3.2 TRACK SECTIONS .......................................................................................................................................................... 14 3.3 MOVEMENT TYPES ....................................................................................................................................................... 14 3.4 IRREGULARITIES ........................................................................................................................................................... 14 3.5 CATEGORIES ................................................................................................................................................................ 14 4 SENSOR IMPACT BY ENVIRONMENTAL CONDITIONS ............................................................................................... 16 4.1 SENSORS .................................................................................................................................................................... 16 4.2 CONDITIONS ............................................................................................................................................................... 16 4.3 GNSS: MULTIPATH AND SHADOWING .............................................................................................................................. 21 4.4 WHEEL ENCODER: SLIP AND SLIDE ................................................................................................................................... 22 4.5 IMU: SHOCK AND VIBRATION ........................................................................................................................................ 23 4.6 IMU: DRIFT ................................................................................................................................................................ 24 4.7 DOPPLER RADAR: RESTRICTED MEASUREMENTS .................................................................................................................. 25 4.8 OPTICAL ENCODER: RESTRICTED MEASUREMENTS ............................................................................................................... 25 4.9 OPERATING CONDITIONS AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCES ......................................................................................... 26 5 OPERATIONAL SCENARIOS METHODOLOGY ............................................................................................................. 27 5.1 TABULAR CATEGORIZATION BY SCENARIOS, OPERATIONS AND AREAS ...................................................................................... 27 5.2 SENSORS AFFECTED BY ENVIRONMENTAL CONDITIONS ......................................................................................................... 30 5.3 SENSORS AFFECTED BY TRAIN TYPES CONDITIONS ................................................................................................................ 31 5.4 SENSORS AFFECTED BY OPERATION SPECIFIC CONDITIONS ..................................................................................................... 31 6 SCENARIO DECOMPOSITION .................................................................................................................................... 33 6.1 DECOMPOSED SCENARIOS LIST ........................................................................................................................................ 33 6.2 EXEMPLARY SCENARIOS ................................................................................................................................................. 37 7 CONCLUSION ..........................................................................................................................................................
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