Eisenbahngesellschaften, wie in Deutschland die Deutsche Bahn AG, setzen Simulations-Software ein, um ihre Bahnnetze und Fahrpläne zu untersuchen und bezüglich Kosten und Service-Qualität zu verbessern. Die vorliegende Arbeit entwirft und bewertet einen neuen Algorithmus für diese Simulation von Eisenbahnnetzen. Distributed Railway Simulation (DRS) ist ein verteilter Meta-Algorithmus, der lokale, Constraint-basierte Simulationen koordiniert. Zur verteilten Simulation per DRS wird zunächst das Simulations-Modell anhand des Gleisnetzes in disjunkte Teile zerlegt, welche auf die verfügbaren Rechenknoten verteilt werden. DRS veranlaßt dann alle lokalen Simulatoren, ihre Teile zu berechnen. Nach jeder lokalen Simulation vergleichen die Simulatoren Ihre Ergebnisse an den Schnittstellen benachbarter Teile. Solange dort Inkonsistenzen bestehen, werden die lokalen Simulationen mit den Nachbardaten als zusätzliche neue Constraints wiederholt, um die Inkonsistenzen schließlich aufzuheben. Dieser Algorithmus wird hier detailliert formal beschrieben. Der entwickelte Formalismus ist so organisiert, daß damit zwei wichtige Eigenschaften gezeigt werden können: Terminierung (DRS berechnet in jeder denkbaren Konfiguration nach endlich vielen Schritten eine global konsistente Lösung) und Korrektheit (die berechnete Lösung ist ein korrektes Simulationsergebnis). Für den Entwurf von DRS werden zunächst aus der aktuellen Literatur die Anforderungen an ein solches verteiltes System abgeleitet. Anhand dieser Erkenntnisse wird dann das Design des Systems entwickelt und beschrieben unter Verwendung des Standards UML: Architektur des Gesamt-Systems, Aufbau der Komponenten, lokale und globale Abläufe. Außerdem wird genauer eingegangen auf die Steuerung des verteilten Algorithmus (einschließlich des Beweises der Korrektheit der Implementierung) auf den integrierten Entwicklungsprozess und auf die Möglichkeiten der Verwendung unterschiedlicher lokaler Simulatoren. Die empirischenn Untersuchungen anhand der vorliegenden Fallstudie zeigen, daß der Algorithmus DRS und die Implementierung die angestrebten Ziele erfüllen. So können gegebene Eisenbahn-Netze bei Verwendung von DRS schneller simuliert werden. Das hier entwickelte Verfahren läßt sich aber auch für viele andere Anwendungen einsetzen und bietet Ansätze für einige theoretische und praktische Erweiterungen.


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    Titel :

    Verteilte Constraint-basierte Eisenbahn-Simulation


    Beteiligte:
    Schlenker, H. (Autor:in)

    Erscheinungsdatum :

    2004


    Format / Umfang :

    220 Seiten, 86 Bilder, 10 Tabellen, 312 Quellen


    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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