| Simulation of Railway Traffic based on Cellular Automata |
Schlüsselwörter:
simulation, model, railway, traffic
Simulation, Modellierung, Eisenbahnverkehr
Sachgruppe der DNBAbstract
Models based on Cellular Automata (CA) have properties which makes them extremely useful for simulating large transport-networks. The calculation of only discrete states yield to very fast calculation times. Even very large systems can then be calculated in multiple realtime. The aim of this work was to develop a model based on a cellular automaton, which reproduces the basic properties of railway traffic combined with very fast implementations on workstations. Because of the division of the railway network in safetyblocks by signals there is no direct interaction between preceding trains, instead they interact through the infrastructure. This interaction is basically different to existing traffic-models, e.g. for road-traffic. The concept of safetyblocks can still not prevent that trains get stuck in a deadlock-situation. In real railway-systems this situations are avoided by the intervention of human dispatchers. When simulating railway-traffic, the development of appropriate dispatch-routines is needed. Usually exact solutions are not available, hence one is forced to use approximative methods. In this work a hierarchical model is developed, which makes the simulation of railway systems possible. Every level of the model is based on a discrete division of the network in cells. This cells can only take discrete states, which values are determined by a local rule-set.
Simulationsmodelle auf der Basis von Zellularautomaten bietensich gerade für die Anwendung in großen Transport-Netzwerken an. DieEigenschaft, nur diskrete Zustände zu berechnen erlaubt sehrschnelle Rechenzeiten. So können auch für große NetzwerkeBerechnungen in mehrfacher Echtzeit durchgeführt werden. Das Ziel dieser Arbeit war es, ein Modell zur Simulation vonSchienenverkehr auf der Basis von Zellularautomaten zuentwickeln. Durch die Einteilung der Eisenbahnstrecken inSicherungsblöcke kann dabei im Gegensatz zu bestehenden Ansätzen, wie sie beispielsweise zur Modellierung von Straßenverkehr verwendet werden,nicht mehr von einer direkten Fahrzeug-Fahrzeug-Wechselwirkungausgegangen werden. Vielmehr interagieren einzelne Züge indirektüber den Fahrweg miteinander. Das Konzept der Sicherungsblöckekann dabei allerdings nicht verhindern, dass es in einzelnenNetzabschnitten zu Blockaden, so genannten Deadlock-Situationen,kommen kann. In realen Schienensystemen verhindert das Eingreifender Disponenten solche Konfliktsituationen. Auch in derModellierung kann auf einen entsprechende Dipositionsroutinenicht verzichtet werden. Da eine exakte Berechnung vonDispositionsentscheidungen die Kenntnis der Positionen undGeschwindigkeiten aller Züge im Netzwerk erfordert, ist man andieser Stelle auf Näherungslösungen angewiesen. In dieser Arbeit ist eine hierarchischer Modellierungsansatzentwickelt worden, der eine komplette Beschreibung vonSchienensystemen ermöglicht. Jeder Modellierungsebene liegt einediskrete Einteilung des Netzwerks in Zellen zugrunde. DieseZellen können diskrete Zustände annehmen, deren Wert durch einenlokalen Regelsatz bestimmt wird.
| Betreuer | Schreckenberg, Michael; Prof. Dr. |
| Gutachter | Schreckenberg, Michael; Prof. Dr. |
| Gutachter | Wolf, Dietrich; Prof. Dr. |
| Upload: | 2001-10-23 |
| URL of Theses: | http://duepublico.uni-duisburg-essen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-5150/Stebens_Dissertation.pdf |