Entwicklung eines Algorithmus für die Kalibrierung von Modellen zur Betriebssimulation in spurgeführten Verkehrssystemen unter Berücksichtigung stochastischer Bedingungen
Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im hier beschriebenen Forschungsprojekt wurde die im Antrag genannte Zielsetzung erreicht. Der entwickelte Algorithmus mit der entsprechenden Prototypsoftware bzw. dessen allgemeingültiger Spezifikation ermöglicht eine automatische Kalibrierung bei der Betriebssimulation. Damit wurde der Kalibrierungsaufwand signifikant reduziert und die Qualität der Simulationsergebnisse verbessert. Bei Vergleichen zwischen der manuellen Kalibrierung (bei der fachkundige Bediener/innen auf eigener Erfahrung basierende Initialwerte benutzten) und der automatischen Kalibrierung (die bei einem beliebigen ungünstigen Initialwert begannen), zeigte sich bei gleicher Bearbeitungszeit, dass die Qualität der Kalibrierung durch die automatische Methode regelmäßig deutlich höher war. Für das theoretische Eisenbahnnetz sind die Abweichungen des Mittelwerts der Verspätungen von 11,54 Sekunden (bei der manuellen Kalibrierung) auf 4,17 Sekunden (bei der automatischen Kalibrierung) reduziert worden. Ebenso wurde die Abweichung der Wahrscheinlichkeit einer Verspätung von 1,82% (bei der manuellen Kalibrierung) auf 0,92% (bei der automatischen Kalibrierung) reduziert. Wird bei der Anwendung des neu entwickelten Algorithmus dieselbe Qualitätsanforderung wie bei der bisherigen manuellen Vorgehensweise an das Ergebnis der Kalibrierung gestellt, so reduziert sich der Zeitaufwand von 8,5 Stunden auf 2,6 Stunden. Fachkundige Bediener werden bei Anwendung der automatischen Kalibrierung einen günstigeren Initialwert für die Iteration wählen, wodurch die Qualität des Ergebnisses noch weiter gesteigert bzw. der Zeitaufwand reduziert wird. Aus den Erkenntnissen des beendeten Projektes ergeben sich sinnvolle Ansätze für weitere Forschungen, wie z.B.: Die systematischen Fehler/Beschränkungen eines bestimmten Simulationstools können durch den Kalibrierungsprozess systematisch untersucht und zielgerichtet identifiziert werden. - Aus der Sensitivitätsanalyse lässt sich der Zusammenhang verschiedener beliebiger Einflussparameter ableiten und somit deren Bedeutung abschätzen. - Die verwendete Struktur des Suchalgorithmus zur Anpassung eines Simulationsmodells kann auch in anderen Anwendungsfällen (z. B. Optimierung der Leistungsfähigkeit oder des Dispositionsablaufs, automatische Suche von Verbesserungsmaßnahmen für ein bestimmtes Betriebsprogramm) umgesetzt werden.
