TU Braunschweig

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KONDISK-MOVESYN II

Hochpräzise Verhaltensmodellierung von Bahnsystemen für Sicherheitsbetrachtungen unter Verwendung eines kontinuierlich-diskreten Beschreibungsmittels

Projektbearbeiter: Gebhard Decknatel
Auftraggeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

In diesem Forschungsvorhaben werden die Anforderungen an ein kontinuierlich-diskretes Beschreibungsmittel mit Hilfe der anwendungsorientierten Modellierung von Systemen des spurgebundenen Verkehrs erarbeitet. Als Anwendungsgebiet sind Bahnsysteme besonders geeignet, weil sie eine Vielzahl typischer Eigenschaften zu automatisierender Systeme besitzen: hybride Dynamik, komplexe Strukturen, Modularisierbarkeit und die Notwendigkeit einer sicherheitsrelevanten Modellverifikation.

Nachdem im ersten Jahr der Förderung kontinuerliche und diskrete Formalismen zur Beschreibung von Bahnsystemen untersucht worden sind, stand im zweiten und dritten Jahr die Entwicklung und Erprobung eines geeigneten hybriden Beschreibungsmittels im Vordergrund. Aufbauend auf dem im ersten Jahr entwickelten Aufgabenkatalog und den Bewertungen existierender Formalismen fiel dabei zunächst eine grundsätzliche Entscheidung zugunsten hybrider höherer Petrinetze als Beschreibungsmittel. Diese bieten einerseits im Anschluss an höhere Petrinetze die für die Anwendung nötige Mächtigkeit und Abstraktionsfähigkeit und erfassen andererseits kontinuierliche Prozesse durch eine geeignete Manipulation reellwertiger Attribute.

Es wurde eine konkrete Definition der hybriden höheren Petrinetze entwickelt, die eine klare, einfache Semantik besitzt und durch die Anlehung an Coloured Petri Nets (CPN) die Welt der konventionellen diskreten Petrinetze für die Simulation, die auf der Basis des Standart-Werkzeugs Design/CPN durchgeführt werden konnte, obgleich die eigentlichen hybriden Netze mit diskreten Netzen nicht darstellbar sind. In Anbetracht der verschiedenen zum Teil widersprüchlichen Anforderungen an das Beschreibungsmittel wurde im Projekt VEBASI eine Unterscheidung zwischen der Modellisierung, der Simulation und der Analyse getroffen. Während die hybriden Netze zur Modellierung hybrider Systeme herangezogen werden, bietet die Überführung in konventionelle CPN eine Möglichkeit zur Simulation. Die analytische Untersuchtung spezieller Fragestellungen ist andererseits auf der Basis des hybriden Modells durch die Ableitung Hybrider Automaten und durch symbolische Anaylse möglich. Die Entwicklung und Erprobung der hybriden Netze und der abgeleiteten Formalismen wurde gestützt von der Modellierung bahntypischer Probleme, insbesondere im Zusammenhang mit der kontinuierlichen Bewegung über eine diskrete Gleistopologie.


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