Use of simulators to investigate complex issues relating to human factors

Die Entwicklung der Technik zusammen mit der Zunahme des Verkehrs auf der Schiene führen zu einer stets höheren Komplexität im System der Eisenbahn. Die Automatisierung in der Betriebsführung, der Sicherungsanlagen und der Fahrzeuge bewirkt, dass beim Personal Systemkenntnisse verloren gehen. Deshalb stellt sich heute die Frage, ob dem Ersetzen von jahrelanger Erfahrung durch die Technik gewisse Grenzen gesetzt und welche die Auswirkungen auf das Gesamtsystem sind. Dies betrifft insbesondere Problemstellungen im Zusammenhang mit den Schnittstellen zwischen Menschen und Maschinen. Untersuchung von betrieblichen und technischen Problemstellungen im System Eisenbahn können heute oft nicht mehr auf linearem Weg durchgeführt werden, weshalb man Simulatoren einsetzt. In dieser Arbeit wird ein Simulationssystem für die Untersuchung von komplexen Problemstellungen konzipiert. Es gibt momentan keine bekannten Simulationssysteme, die sowohl Lokführer als auch Zugverkehrsleiter gleichzeitig mit einbeziehen. Die Wechselwirkungen zwischen den Systemelementen und deren Tätigkeiten können mit gegenwärtig verfügbaren Simulatoren nicht berücksichtigt werden. Heute können komplexe Situationen oft deshalb nicht genügend tief untersucht werden, weil Beschaffung, Auswahl und Modellierung der notwendigen Daten als zu aufwändig erscheinen. Das Zusammenführen und Aufbereiten der Daten als Grundlage für Simulationen gestaltet sich auch deshalb schwierig, weil sowohl Infrastruktur als auch Betrieb Veränderungen in stets kürzeren Zeitabständen erfahren. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Methoden, wie ein elektronisches Modell für Untersuchungen im komplexen System des Schienenverkehrs aufgebaut werden kann. Es wird dargestellt, welche Daten für eine Systemmodellierung erforderlich sind. Dieses Modell dient als Basis für die Untersuchung von einzelnen Systemelementen und deren Wechselwirkungen. Die Arbeit befasst sich schliesslich mit den Anforderungen an die Visualisierung von Modellen und mit der Anwendung der Instrumente, welche auf den Datenmodellen basieren.Technological developments and increases in rail traffic are resulting in ever more complex rail systems. With the ongoing automation in rail operations, protection systems and vehicles, the human operators are gradually losing their system knowledge. Today, the question therefore arises to what extent technology can replace many years of experience, and how this affects the overall system. This refers particularly to issues concerning human-machine interfaces (HMI). In many cases, operational and technical issues in the rail system can no longer be studied using linear methods, which is why simulators are used instead. This paper presents a simulation system designed to investigate complex issues. There is currently no widely known simulation system that takes into account both the train driver‘s and the train dispatcher‘s perspectives. Currently available simulators are unable to take into account the interactions between these system elements and their activities. Today, complex situations can frequently not be studied in sufficient depth because collecting, selecting and modelling the necessary data would require too much effort. Merging and preparing data for use in simulations is also difficult because both the rail infrastructure and rail operations are subject to change at ever shorter intervals. This thesis focuses on possible methods of designing and constructing an electronic model for investigations in the complex rail system. It also shows what data are necessary for system modelling. Such a model forms the basis for studying individual system elements and the interactions between them. Finally, the thesis discusses the visualisation requirements for models and the application of various instruments based on the data models