Rechnergestützte Betriebsleitsysteme (RBL) werden zur Steuerung, Überwachung und
Fahrzeugkommunikation in öffentlichen Nahverkehrsnetzen eingesetzt. Während der
Entwicklung dieser Systeme ist es nicht ohne weiteres möglich, Funktionalität und Belastbarkeit noch vor der Auslieferung an den Kunden mit Hilfe echter Fahrzeuge zu verifizieren. Ein Fahrzeugsimulator ist deshalb ein wichtiges Werkzeug der Qualitätssicherung.
Die Diplomarbeit beschreibt, wie eine bestehende Simulationslösung durch eine bezüglich der Simulation realistischere und hinsichtlich der Belastung eines RBLs vollständigere Version ersetzt wird. Inhalte sind eine Anforderungsanalyse anhand des bestehenden Simulators, die Entwicklung eines umfassenden Simulationskonzepts zur Durchführung von Last- und Funktionstests in einem RBL, der Enwurf einer flexiblen und zukunftssicheren Systemarchitektur, die Implementierung eines Prototyps auf Basis bestehender Komponenten unter Verwendung der Sprache C# und des .NET-Frameworks sowie die abschließende Bewertung der Simulationskonzepte anhand des Prototyps.
Der neu entwickelte Simulator ist über Plugins projektierbar und ermöglicht Last- und
Funktionstests auf Basis von Szenarienbeschreibungen, die Fahrzeugverhalten anhand von Fahrprofilen und Simulationsereignissen definieren und zur Berechnung von Simulationsdaten dienen. Auf Erweiterungsmöglichkeiten der Lösung wird hingewiesen.
Inhaltsverzeichnis
0. Einleitung
1. Simulation in rechnergestützten Betriebsleitsystemen
1.1. Rechnergestützte Betriebsleitsysteme
1.2. Notwendigkeit und Ziel der Simulation im RBL
1.3. Analyse der Bestandslösung
1.4. Anforderungen an den neuen Fahrzeugsimulator
2. Simulationskonzepte
2.1. Szenarien
2.2. Fahrprofile und Simulationsereignisse in Szenarien
2.3. Spezifikation von Szenarien- und Simulationsbeschreibungen
2.4. Überführung von Szenarien- in Simulationsbeschreibungen
2.5. Ablauf der Fahrzeugsimulation
3. Systemarchitektur
3.1. Entwicklung mit dem .NET-Framework
3.2. Komponenten des Simulators und Anbindung an das RBL
4. Implementierung eines Prototyps
5. Bewertung des Prototyps und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, einen realistischeren und leistungsfähigeren Fahrzeugsimulator für rechnergestützte Betriebsleitsysteme (RBL) zu entwickeln, um Last- und Funktionstests vor der Auslieferung an Kunden effizienter durchzuführen. Die zentrale Forschungsfrage befasst sich mit der Konzeption und Implementierung einer flexiblen Systemarchitektur, die unabhängig von internen Prozessabläufen des RBL-Objektmodells agiert.
- Anforderungsanalyse bestehender Simulationslösungen
- Entwicklung eines zukunftssicheren Simulationskonzepts auf Basis von Szenarien und Fahrprofilen
- Architekturentwurf eines generischen Simulationsframeworks
- Implementierung eines C#-basierten Prototyps unter Nutzung des .NET-Frameworks
Auszug aus dem Buch
1.2. Notwendigkeit und Ziel der Simulation im RBL
Im Zuge der Qualitätssicherung von Softwareprodukten sollte ein sorgfältiger und intensiver Testzyklus selbstverständlich sein. Gerade bei einem so komplexen System wie einem RBL, dem die Steuerung und Überwachung eines großen Teils der Infrastruktur eines Unternehmens anvertraut wird und das aus vielen unterschiedlichen Komponenten besteht, sind diese unabdingbar, um große finanzielle oder gar Personenschäden durch softwarebedingte Fehlfunktionen zu vermeiden. Bei der Entwicklung des RBLs sind die folgenden Arten von Tests wichtig:
Funktionstests: Hierbei geht es darum, die Funktionalität einzelner Komponenten und ihr Zusammenspiel auf grundsätzliche Korrektheit zu überprüfen und Fehlfunktionen zu entdecken.
Lasttests: Jedes Fahrzeug, das mit einem RBL kommuniziert, erzeugt eine Last durch die Nachrichten, die es dem RBL sendet. Diese kann sehr unterschiedlich sein, da einige Nachrichten einfach nur zur Kenntnis genommen und bestätigt werden, während andere weitere Berechnungen im RBL implizieren. Diese Last als einzelne ist aber meistens nur von minimaler Wirkung, in der Summe kann sie jedoch sehr hoch sein, z.B. wenn viele Fahrzeuge gleichzeitig kommunizieren. In der Praxis kann besonders dann eine hohe Last entstehen, wenn viele Fahrzeuge durch Verspätungen (oder auch Verfrühungen) um einen definierten Schwellenwert (Hysterese) vom Sollfahrplan abweichen, da Fahrzeuge in aktuellen Projekten sich besonders dann mit zusätzlichen Positionsmeldungen bemerkbar machen. Fahren sie hingegen nach Sollfahrplan, berechnet das RBL ihre aktuelle Position. Darüber hinaus besteht natürlich eine Grundlast auf dem RBL, die durch die laufenden Applikationen und Dienste bestimmt wird. Jedes System besitzt eine maximale Belastbarkeit. Im Falle einer Überlastung des RBLs müssen Ereignisse entweder verworfen oder können nur verzögert berücksichtigt werden. Kurzfristige Lastspitzen können eventuell wieder abgebaut werden, aber eine dauerhafte Überbelastung macht das System unbrauchbar. Ziel von Lasttests ist es, die Belastbarkeit eines Systems zu messen und sein Verhalten auch bei zu hoher Last beobachten zu können.
Zusammenfassung der Kapitel
0. Einleitung: Diese Einleitung stellt die Motivation und Zielsetzung der Diplomarbeit dar, einen bestehenden Fahrzeugsimulator durch eine realistischere und belastbarere Version zu ersetzen.
1. Simulation in rechnergestützten Betriebsleitsystemen: Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen von RBLs und analysiert die Anforderungen an eine neue Simulationslösung auf Basis der bestehenden Architektur.
2. Simulationskonzepte: Hier werden die theoretischen Grundlagen für eine realistische Fahrzeugsimulation definiert, insbesondere die Erstellung von Szenarien, Fahrprofilen und Simulationsereignissen.
3. Systemarchitektur: Dieses Kapitel beschreibt den Entwurf einer flexiblen Softwarearchitektur unter Verwendung des .NET-Frameworks, um den Simulator modular und zukunftssicher zu gestalten.
4. Implementierung eines Prototyps: Hier wird der in der Praxis entstandene Softwareprototyp vorgestellt, der die Kernkomponenten und die Funktionalität des geplanten Simulators exemplarisch umsetzt.
5. Bewertung des Prototyps und Ausblick: Das abschließende Kapitel evaluiert die Leistungsfähigkeit des Prototyps in ersten Last- und Funktionstests und diskutiert Möglichkeiten für zukünftige Erweiterungen.
Schlüsselwörter
Fahrzeugsimulator, Rechnergestütztes Betriebsleitsystem, RBL, Lasttest, Funktionstest, Simulation, .NET-Framework, C#, Szenarienbeschreibung, Fahrprofil, Softwarearchitektur, Qualitätssicherung, Simulationskonzept, XML, Messaging
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines neuen Fahrzeugsimulators für rechnergestützte Betriebsleitsysteme (RBL), um Last- und Funktionstests der Software unter realistischen Bedingungen zu ermöglichen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die Anforderungsanalyse, die Entwicklung eines Simulationskonzepts auf Basis von Szenarien, den Entwurf einer zukunftssicheren Systemarchitektur sowie die Prototypenimplementierung mit .NET.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es, einen Simulator zu schaffen, der unabhängig von internen RBL-Prozessen agiert, um eine präzisere Simulation von Fahrzeugverhalten und damit verbundenen Lasten für Tests zu gewährleisten.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Die Arbeit basiert auf einem softwaretechnischen Ansatz, der Anforderungsanalyse, Architekturdesign, Implementierung und anschließende praktische Evaluation mittels Prototyping und Testläufen verbindet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil behandelt die theoretischen Konzepte für Szenarien- und Simulationsbeschreibungen, die technische Systemarchitektur mit C# sowie die konkrete Umsetzung und Bewertung eines Softwareprototyps.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Schlüsselwörter sind Fahrzeugsimulator, RBL, Lasttest, Funktionstest, Simulationskonzept, .NET-Framework und XML-basierte Datenspezifikationen.
Warum war eine Neuentwicklung des Simulators notwendig?
Die bestehende Lösung war zu stark in das interne Objektmodell des RBLs integriert, was Plausibilitätsprüfungen des Frameworks auslöste und damit realistische Szenarien, insbesondere bei Lasttests, verhinderte.
Welche Rolle spielt XML in diesem Simulationskonzept?
XML wird genutzt, um flexible, textbasierte Formate für Szenarien- und Simulationsbeschreibungen zu definieren, die durch das .NET-Framework nativ validiert und verarbeitet werden können.
- Quote paper
- Dipl.-Inf. (FH) Florian Klemenz (Author), 2004, Entwicklung eines Fahrzeugsimulators für die Durchführung von Last- und Funktionstests in einem rechnergestützten Betriebsleitsystem, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/84507
