Wissensbasierte Entscheidungsunterstützung für die Disposition im Schienenverkehr: eine Anwendung von Fuzzy-Petrinetzen
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1999
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 12]
386 Berichte der Institute für Automtisierungstechnik |
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WISSENSBASIERTE ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNG FUER DIE DISPOSITION IM
SCHIENENVERKEHR - EINE ANWENDUNG VON FUZZY-PETRINETZEN
VON DER GEMEINSAMEN FAKULTAET FUER MASCHINENBAU UND ELEKTROTECHNIK DER
TECHNISCHEN UNIVERSITAET CAROLO-WILHELMINA ZU BRAUNSCHWEIG
ZUR ERLANGUNG DER WUERDE
EINES DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.)
GENEHMIGTE DISSERTATION
VON:
AUS:
EINGEREICHT AM:
MUENDLICHE PRUEFUNG AM:
BERICHTERSTATTER:
DIPL.-ING. ALEXANDER FAY
BRAUNSCHWEIG
30. NOVEMBER 1998
5. MAERZ 1999
PROF. DR.-ING. E. SCHNIEDER
PROF. DR.-ING. J. PACHL
1999
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS V
INHALTSVERZEICHNIS
VERZEICHNIS DER ABKUERZUNGEN IX
KURZFASSUNG X
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 INTENTION DER ARBEIT 1
1.2 AUFBAU DER ARBEIT 2
2 DIE BEDEUTUNG DER DISPOSITIONSUNTERSTUETZUNG 5
2.1 DER BAHNVERKEHR VOR NEUEN HERAUSFORDERUNGEN 5
2.2 VERKEHR ALS DIENSTLEISTUNG 6
2.3 AUFGABEN DER BETRIEBSFUEHRUNG 7
» 2.4 BERUEHRUNGSPUNKTE ZWISCHEN DIENSTLEISTUNGSQUALITAET UND DISPOSITION
8
» 2.5 ZUNEHMENDE SCHWIERIGKEIT DER DISPOSITION 8
* 2.6 AUFTEILUNG DER AUFGABEN DER BETRIEBSFUEHRUNG 9
2.6.1 GLIEDERUNG NACH DEM EBENENMODELL 9
2.6.2 ENTWICKLUNG DER BETRIEBSFUEHRUNG 10
2.7 BESTEHENDE UNTERSTUETZUNG AUF OPERATIVER EBENE 11
2.8 BESTEHENDE UNTERSTUETZUNG AUF DISPOSITIVER EBENE 13
2.9 ERFORDERLICHE UND BESTEHENDE UNTERSTUETZUNG AUF TAKTISCHER EBENE 14
2.9.1 ANFORDERUNGEN 14
2.9.2 BESTEHENDE DISPOSITIONSUNTERSTUETZUNGSSYSTEME 15
2.9.3 FOLGERUNGEN 18
3 DIE ROLLE VON ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNGSSYSTEMEN FUER LEITTECHNISCHE
AUFGABEN 20 3.1 MENSCH-MASCHINE-SYSTEME 20
3.1.1 GRUNDBEGRIFFE 20
3.1.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE VON MENSCH-MASCHINE-SYSTEMEN 21
3.1.3 GLIEDERUNG DER AUFGABEN IN MENSCH-MASCHINE-SYSTEMEN 23
O 3.2 (ENTSCHEIDUNGS-)UNTERSTUETZUNGSSYSTEME 25
* 3.2.1 ZU UNTERSTUETZENDE TAETIGKEITEN 25
3.2.2 EINORDNUNG VON UNTERSTUETZUNGSSYSTEMEN 26
»3.2.3 ANLEHNUNG AN MENSCHLICHES PROBLEMLOESUNGSVERHALTEN DURCH
REGELBASIERTE ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNGSSYSTEME 27
3.3 BEISPIELE FUER DEN EINSATZ VON REGELBASIERTEN
ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNGSSYSTEMEN AUF DER TAKTISCHEN EBENE 28
3.3.1 FERTIGUNGSLEITTECHNIK 29
3.3.2 PROZESSFUEHRUNG IN ENERGIE- UND VERFAHRENSTECHNIK 29
3.3.3 FLUGSICHERUNG 30
3.3.4 STRASSENVERKEHR 31
*3.3.5 SCHIENENVERKEHR 31
3.3.6 BEWERTUNG DER BEISPIELE 31
IMAGE 3
VI INHALTSVERZEICHNIS
4 ANSAETZE UND VERFAHREN ZUR PROBLEMLOESUNG 33
4.1 REGELBASIERTE EXPERTENSYSTEME 33
4.1.1 EIGNUNG VON EXPERTENSYSTEMEN 33
4.1.2 AUFBAU VON EXPERTENSYSTEMEN 35
4.1.3 WISSENSREPRAESENTATION 36
4.1.4 VERSTAENDNIS VON REGELBASIERTEN SYSTEMEN 38
4.2 ANDERE VERFAHREN 39
4.2.1 GRUNDLAGEN 39
4.2.2 ARTIFICIAL UND COMPUTATIONAL INTELLIGENCE 40
4.2.3 OPERATIONS RESEARCH 48
4.2.4 MULTI-AGENTEN-SYSTEME 50
4.3 TABELLARISCHER UEBERBLICK UEBER DIE UNTERSUCHTEN VERFAHREN 50
5 AUFBAU UND ARBEITSWEISE DES ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNGSSYSTEMS 51
5.1 ARBEITSWEISE 51
5.1.1 GRUNDSAETZLICHES 51
5.1.2 KLASSIFIZIERUNG 52
5.1.3 AUSWAHL VON MASSNAHMEN 52
5.1.4 BEWERTUNG DER MASSNAHMEN .-. 52
5.2 AUFBAU DES ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNGSSYSTEMS 53
5.3 DIE REGELBASIS 54
5.3.1 ZIELE 54
5.3.2 WISSENSAKQUISITION 56
5.3.3 UNSCHARFE IN REGELN UND IN DER KLASSIFIZIERUNG 57
5.3.4 AUFBAU DER REGELBASIS 59
5.4 SIMULATION 60
5.5 BEWERTUNG F 61
5.5.1 EINORDNUNG DER BEWERTUNGSAUFGABE 61
5.5.2 DER ORDERED WEIGHTED AVERAGING OPERATOR 62
5.6 DER EINFLUSS DES MENSCHEN 64
6 MODELLIERUNG MIT FUZZY-PETRINETZEN 66
6.1 EINFUEHRUNG IN PN, PN ZUR WISSENSMODELLIERUNG 66
6.2 FPN FUER PROZESS- UND WISSENSMODELLIERUNG 68
6.3 DER ZUSAMMENHANG ZWISCHEN (FUZZY-)EXPERTENSYSTEMEN UND
FUZZY-PETRINETZEN 70 6.3.1 PETRINETZE UND LOGIK 71
6.3.2 LOGIK UND EXPERTENSYSTEME 72
6.3.3 EXPERTENSYSTEME UND PETRINETZE 73
7 WISSENSMODELLIERUNG MIT FUZZY-PETRINETZEN 74
7.1 ANFORDERUNGEN AN FUZZY-PETRINETZE ZUR WISSENSMODELLIERUNG 74
7.2 DAS KONZEPT DER FPN 75
7.3 EINFUEHRUNG EINER FORMALEN DARSTELLUNG FUER DAS FUZZY-PETRINETZ 79
7.3.1 DAS BEDINGUNGS-EREIGNIS-NETZ IN FORMALER DARSTELLUNG 79
7.3.2 DAS FUZZY-PETRINETZ IN FORMALER DARSTELLUNG 81
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS VII
7.4 VERKNUEPFUNGSOPERATOREN 83
7.4.1 ZUR WAHL VON VERKNUEPFUNGSOPERATOREN 83
7.4.2 VERKNUEPFUNG VON BEDINGUNGEN 84
7.4.3 VERKNUEPFUNG VON ARGUMENTEN 86
7.5 ANALYSE DES FPN 87
7.5.1 NOTWENDIGKEIT DER VERIFIKATION VON REGELBASEN 87
7.5.2 FEHLER IN REGELBASEN 87
7.5.3 PETRINETZ-ANALYSEVERFAHREN FUER FUZZY-PETRINETZE 89
7.5.4 DER ERREICHBARKEITSGRAPH 92
7.5.5 DER FUZZY-ERREICHBARKEITSGRAPH 94
7.6 WEITERENTWICKLUNGSMOEGLICHKEITEN 95
7.6.1 AUTOMATISCHE UEBERFUEHRUNG DER REGELBASIS IN EIN ENTSPRECHENDES
FUZZY-PETRINETZ 95 7.6.2 STANDARDISIERUNG 95
7.6.3 WEITERE EINSATZGEBIETE 95
8 AUFBAU EINER ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNG FUER DIE
SCHIENENVERKEHRS-DISPOSITION 97 8.1 DIE ARBEITSWEISE DER
DISPOSITIONSUNTERSTUETZUNG 97
8.2 KLASSIFIKATION VON KONFLIKTEN 98
8.2.1 KONFLIKTFRUEHERKENNUNG 98
8.2.2 KONFLIKTARTEN 99
8.2.3 DATENQUELLEN DER DISPOSITION 99
8.3 DISPOSITIONSREGELN 92
8.3.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN REGELN UND ZIELEN 100
8.3.2 DISPOSITIONSMASSNAHMEN 100
8.3.3 DISPOSITIONSREGELN 101
8.4 UEBERPRUEFUNG UND KONKRETISIERUNG VON MASSNAHMEN 101
8.5 SIMULATION 102
8.6 BEWERTUNG VON DISPOSITIONSMASSNAHMEN 103
8.6.1 DIE VIELFALT DER BEWERTUNGSKRITERIEN ,. 103
8.6.2 DIE KUNDENZUFRIEDENHEIT ALS BEWERTUNGSKRITERIUM 105
9 IMPLEMENTIERUNG 110
9.1 WISSENSAKQUISITION 110
9.2 MODELLIERUNG DER REGELN IN FUZZY-PETRINETZEN 112
9.2.1 KONZEPT .». 112
9.2.2 IMPLEMENTIERUNG MIT KOMMERZIELLER PETRINETZ-SOFTWARE 112
9.2.3 IMPLEMENTIERUNG MIT OBJEKTORIENTIERTER PROGRAMMIERUNG 113
9.3 SIMULATION 116
9.4 VISUALISIERUNG... 117
9.5 ANWENDUNGSBEISPIELE 119
9.5.1 MOEGLICHKEITEN DER VALIDIERUNG MIT HILFE VON BEISPIELEN 119
9.5.2 DIE LOESUNG VON ANSCHLUSSKONFLIKTEN 119
9.5.3 STRECKENBELEGUNGSKONFLIKT 125
9.5.4 UEBERHOLUNG BEI TECHNISCHEM DEFEKT 126
9.5.5 STRECKENSPERRUNG 128
9.5.6 GRENZEN DER VALIDIERUNG MIT HILFE VON BEISPIELEN 133
9.5.7 ANALYSE DER REGELBASIS 133
IMAGE 5
VIII INHALTSVERZEICHNIS
10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 134
10.1 ZUSAMMENFASSUNG 134
10.1.1 FUZZY-PETRINETZE 134
10.1.2 WISSENSBASIERTE ENTSCHEIDUNGSUNTERSTUETZUNGSSYSTEME 134
10.1.3 DISPOSITIONSUNTERSTUETZUNG FUER DEN SCHIENENVERKEHR 135
10.2 AUSBLICK AUF WEITERENTWICKLUNGSMOEGLICHKEITEN 135
10.2.1 EINSATZFAEHIGE DISPOSITIONSUNTERSTUETZUNG 135
10.2.2 ANBINDUNG AN FAHRGASTINFORMATIONSSYSTEME 135
10.2.3 ZUKUENFTIGE ANFORDERUNGEN AN DIE DISPOSITION AUFGRUND EINES
VERAENDERTEN VERKEHRSMARKTS 136
10.2.4 DEZENTRALE ZUGSTEUERUNG UND -DISPOSITION 136
ANHANG 1: KONFLIKTE 138
ANHANG 2: RANDBEDINGUNGEN 140
ANHANG 3: ZIELE 142
ANHANG 4: MASSNAHMEN 143
ANHANG 5: GLOSSAR 147
LITERATURVERZEICHNIS 148
ABKUERZUNGEN IM LITERATURVERZEICHNIS 148
LITERATUR 148
VEROEFFENTLICHUNGEN DES VERFASSERS 162
STUDENTISCHE ARBEITEN 165
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Inhaltsverzeichnis
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Bibliotheksmagazin
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| Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |