Fahrermodellierung für Schienenfahrzeuge unter Berücksichtigung kognitiver Prozesse im menschlichen Gehirn:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2007
|
| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik ; 666 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIII, 273 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 9783183666126 318366612X |
Internformat
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsübersicht
Inhaltsübersicht
Inhaltsverzeichnis VI
Thesenverzeichnis XI
Abkürzungsverzeichnis XII
Formelzeichen und Indizes XIII
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 4
3 Strukturierung des Systems „Fahrerrelevantes Schienenfahrzeug 52
4 Generierungeines Fahrermodells 64
5 Validierung des Fahrermodells 99
6 Überlegungen zur Einführung des Fahrermodells in das System Eisenbahn 232
7 Zusammenfassung und Ausblick 245
8 Anhang A - für Zugpersonal gültige Bestimmungen nach Konzernrichtlinie 408 248
9 Anhang B - Bewertungskennziffern Vorschriften und Signale 258
10 Literaturverzeichnis 261
V
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Thesenverzeichnis XI
Abkürzungsverzeichnis X
Formelzeichen und Indizes XIII
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise
2 Grundlagen 4
2.1 Grundbegriffe 4
2.1.1 Modell 4
2.1.2 Objekt 6
2.1.3 System und Systemgrenze
2.1.4 Intelligenz 10
2.1.5 Zusammenfassung
2.2 Grundlagen der Modellbildung
2.2.1 Allgemein
2.2.2 Kognitive Modellbildung 14
2.2.3 Modellbildung und Informationsverarbeitung beim Menschen
2.2.3.1 Drei-Speicher-Modell 17
2.2.3.2 Kognitive Karten 21
2.2.3.3 Kategorien 22
2.2.3.4 Verhaltensmuster
2.3 umgesetzte Modelle aus Psychologie und Informatik 2
2.3.1 PSI-Modell 26
2.3.1.1 Beschreibung der Theorie
2.3.1.2 Umsetzungsbeispiele
2.3.2 ACT-R-Modell 30
2.3.2.1 Beschreibung der Theorie 3°
VI
Inhaltsverzeichnis
2.3.2.2 Umsetzungsbeispiel 31
2.3.3 SOAR 7 - Modell 32
2.3.3.1 Beschreibung der Theorie 32
2.3.3.2 Umsetzungsbeispiel 34
2.3.4 ACME - Modell 34
2.3.4.1 Beschreibung der Theorie 34
2.3.4.2 Umsetzungsbeispiel 35
2.3.5 AMBR-Modell 36
2.3.6 NEH-Modell 36
2.3.7 Neuronale Netze - PDP Modelle 38
2.3.8 Mentales Referenzmodell nach Janhsen 38
2.3.9 Zusammenfassung bisheriger Theorien 40
2.3.10 Weitere Theorien und Umsetzungen aus dem Bereich der künstlichen
Intelligenz / artificial intelligence 42
2.4 Fahrermodelle aus dem Straßen- und Schienenverkehr 43
2.4.1 Straßenverkehr 43
2.4.1.1 Modell nach Marita Irmscher 44
2.4.1.2 Fahrermodell in LabCar 46
2.4.1.3 Weitere 46
2.4.2 Schienenverkehr 48
2.4.3 Gliederung für Fahrermodelle 48
2.5 Umweltmodellierung 50
3 Strukturierung des Systems „Fahrerrelevantes Schienenfahrzeug 52
3.1 Fahrer / Fahrendes Personal 52
3.1.1 Beobachten 53
3.1.2 Kommunizieren 54
3.1.3 Dokumentieren 55
3.1.4 Fahren 56
3.1.5 Allgemeines 57
3.1.6 Zusammenfassung und weitere Richtlinien 57
VII
Inhaltsverzeichnis . .
3.2 Umwelt des Schienenfahrzeugs 59
3.3 Fahrzeug 62
4 Generierung eines Fahrermodells M
4.1 Wissensmodul M
4.2 Wahrnehmungsmodul 68
4.3 Absichten-und Entscheidungsmodul 74
4.3.1 Kriterien zur Berechnung des Auswahldruckes 76
4.3.2 Kennzahlen für die, das fahrende Personal geltenden Vorschriften und Signale...85
Qft
4.4 Ausführungsmodul
4.5 Verknüpfung der Module 98
00
5 Validierung des Fahrermodells
5.1 Anwendungsfall 1 - störungsfreier Fahrbetrieb
5.1.1 Vorbereitung Anwendungsfall 1
5.1.1.1 Vorbereitung 1: Fließtext Anwendungsfall 1 101
5.1.1.2 Vorbereitung 2: Unterteilung in Tätigkeiten Anwendungsfall 1 104
5.1.2 Verarbeitung Augenblickssituation Anwendungsfall 1
5.1.2.1 Schritt 1: Wahrnehmung einer Situation Anwendungsfall 1 10°
5.1.2.2 Schritt2: Prüfung auf Plausibilität Anwendungsfall 1 7
5.1.3 Bildung Zielzustandsvektor ~ABS Anwendungsfall 1 125
5.1.3.1 Schritt 3: Bestimmung der Handlungsanweisungen / Befehle für
Anwendungsfall 1
5.1.3.2 Schritt 4: Bestimmung Kennziffern Anwendungsfall 1 132
5.1.3.3 Schritt 5: Ermittlung Kriterien-Gewichtungsfaktoren Anwendungsfall 1 -132
134
5.1.3.4 Schritt 6: Berechnung Auswahldruck Anwendungsfall 1
5.1.3.5 Schritt 7: Auswahl handlungsleitende Absicht und Obergabe an Prozedur
AUSFABS Anwendungsfall 1 149
149
5.1.4 Ausführung handlungsleitender Absicht Anwendungsfall 1
5.1.4.1 Schritt 8: Ausführung durch Prozedur AUSFABS Anwendungsfall 1 149
150
5.2 Anwendungsfall 2 - gestörter Fahrbetrieb
VIII
Inhaltsverzeichnis
5.2.1 Vorbereitung Anwendungsfall 2 150
5.2.1.1 Vorbereitung 1: Fließtext Anwendungsfall 2 150
5.2.1.2 Vorbereitung 2: Unterteilung in Tätigkeiten Anwendungsfall 2 155
5.2.2 Verarbeitung Augenblickssituation Anwendungsfall 2 158
5.2.2.1 Schritt 1: Wahrnehmung einer Situation Anwendungsfall 2 158
5.2.2.2 Schritt 2: Prüfung auf Plausibilität Anwendungsfall 2 180
5.2.3 Bildung Zielzustandsvektor ABS Anwendungsfall 2 190
5.2.3.1 Schritt 3: Bestimmung der Handlungsanweisungen / Befehle für
Anwendungsfall 2 190
5.2.3.2 Schritt 4: Bestimmung Kennziffern Anwendungsfall 2 200
5.2.3.3 Schritt 5: Ermittlung Kriterien-Gewichtungsfaktoren Anwendungsfall 2 ....200
5.2.3.4 Schritt 6: Berechnung Auswahldruck Anwendungsfall 2 201
5.2.3.5 Schritt 7: Auswahl handlungsleitende Absicht und Übergabe an Prozedur
AUSFABS Anwendungsfall 2 231
5.2.4 Ausführung handlungsleitender Absicht Anwendungsfall 2 231
5.2.4.1 Schritt 8: Ausführung durch Prozedur AUSFABS Anwendungsfall 2 231
6 Überlegungen zur Einführung des Fahrermodells in das System Eisenbahn 232
6.1 Umfeldbetrachtungen, Fahrermodellgrenzen 232
6.2 Einflussfaktoren auf zu untersuchenden Gegenstand / Einflussfaktoren auf
Triebfahrzeugführer 235
6.3 Merkmale der Einflussfaktoren (Deskriptoren) 235
6.4 Zukunftsmerkmale und Annahmen 236
6.5 Störereignisse und Annahmen 238
6.6 Szenarien 239
6.6.1 Szenario 1: Situation ohne Module des Fahrermodells 241
6.6.2 Szenario 2: Situation mit vier Modulen des Fahrermodells 241
6.6.3 Szenario 3: Situation mit sechs Modulen des Fahrermodells 241
6.6.4 Szenario 4: Situation mit neun Modulen des Fahrermodells 242
6.7 Bewertung der Szenarien und Konsequenzen für Untersuchungsumfeld 243
IX
Inhaltsverzeichnis
7 Zusammenfassung und Ausblick 245
8 Anhang A - für Zugpersonal gültige Bestimmungen nach Konzernrichtlinie 408 248
9 Anhang B - Bewertungskennziffem Vorschriften und Signale 258
10 Literaturverzeichnis 261
X
Thesenverzeichnis
Thesenverzeichnis
These 1 (Modell): Ein Fahrermodell ist ein Modell. 5
These 2 (mentales Modell): Ein Fahrermodell ist ein mentales Modell. 5
These 3 (Objekte): Ein Fahrermodell besteht aus Objekten 6
These 4 (System): Ein Fahrermodell ist ein System 6
These 5 (Systemgrenze): Ein Fahrermodell ist durch eine Systemgrenze von seiner Umwelt
abgegrenzt 6
These 6 (Orientoren Indikatoren): Die Entwicklung und das Verhalten eines
Fahrermodells richten sich nach Kriterien (Orientoren) und werden durch Systemgrößen
(Indikatoren) charakterisiert. 7
These 7 (Leitwerte): Ein Fahrermodell basiert auf dem Leitwertkonzept und berücksichtigt
die Leitwerte Existenz, Wirksamkeit, Handlungsfreiheit, Sicherheit, Wandlungsfähigkeit und
Rücksichtnahme 9
These 8 (autonomes mobiles System): Ein Fahrermodell ist ein Grundbaustein für ein
autonomes mobiles System 10
These 9 (Intelligenz): Ein Fahrermodell ist mindestens teilintelligent. 10
These 10 (modular objektorientiert): Ein Fahrermodell ist modular und zumindest das
zugehörige Umweltmodell objektorientiert aufgebaut. 11
These II (Vorgehensweise Modellbildung): Die Bildung eines (teil-)kognitiven
Fahrermodells erfolgt in der Reihenfolge allgemeine Theorie, theoretisches Wissen über den
Objektbereich und empirisches Wissen über das Untersuchungsobjekt. 12
These 12 (kognitiv): Ein Fahrermodell ist mindestens teilkognitiv. 15
These 13 (Reizbewertung): Ein Fahrermodell kann keine Umweltreize erfassen, jedoch
Bewertungen nach dem Prinzip der lateralen Hemmung vornehmen 16
These 14 (Wahrnehmen): Ein Fahrermodell kann wahrnehmen 17
These 15 (Klassifizieren): Ein Fahrermodell kann Klassifizieren 17
These 16 (Speicher): Ein Fahrermodell greift auf mindestens drei Speicher zurück. 19
These 17 (Objekte kategorisieren): Objekte in einem Fahrermodell sind durch das
Zusammenfügen von örtlichen Gegebenheiten mit Absichten kategorisierbar. 23
These 18 (Gliederung nach Verhaltensmustern): Fahrermodelle lassen sich nach
Verhaltensmustern von Lebewesen gliedern 25
These 19 (Alternativenauswahl): Ein Fahrermodell kann aus einer Menge von
Handlungsalternativen eine handlungsleitende Alternative auswählen und ausführen 25
These 20 (Motivation): Ein sich an kognitiven Prozessen im menschlichen Gehirn
orientierendes Fahrermodell kann (sinnvolle) Motivationen in die Auswahl einer Alternative
aus mehreren Handlungsalternativen einbeziehen 25
These 21 (Verfolgen von Zielen): Ein Fahrermodell sollte mindestens zwei Ziele gleichzeitig
verfolgen können 25
XI
|
| adam_txt |
Inhaltsübersicht
Inhaltsübersicht
Inhaltsverzeichnis VI
Thesenverzeichnis XI
Abkürzungsverzeichnis XII
Formelzeichen und Indizes XIII
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 4
3 Strukturierung des Systems „Fahrerrelevantes Schienenfahrzeug" 52
4 Generierungeines Fahrermodells 64
5 Validierung des Fahrermodells 99
6 Überlegungen zur Einführung des Fahrermodells in das System Eisenbahn 232
7 Zusammenfassung und Ausblick 245
8 Anhang A - für Zugpersonal gültige Bestimmungen nach Konzernrichtlinie 408 248
9 Anhang B - Bewertungskennziffern Vorschriften und Signale 258
10 Literaturverzeichnis 261
V
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Thesenverzeichnis XI
Abkürzungsverzeichnis X"
Formelzeichen und Indizes XIII
1 Einleitung '
1.1 Problemstellung '
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise
2 Grundlagen 4
2.1 Grundbegriffe 4
2.1.1 Modell 4
2.1.2 Objekt 6
2.1.3 System und Systemgrenze
2.1.4 Intelligenz 10
2.1.5 Zusammenfassung '"
2.2 Grundlagen der Modellbildung "
2.2.1 Allgemein "
2.2.2 Kognitive Modellbildung 14
2.2.3 Modellbildung und Informationsverarbeitung beim Menschen
2.2.3.1 Drei-Speicher-Modell 17
2.2.3.2 Kognitive Karten 21
2.2.3.3 Kategorien 22
2.2.3.4 Verhaltensmuster
2.3 umgesetzte Modelle aus Psychologie und Informatik 2
2.3.1 PSI-Modell 26
2.3.1.1 Beschreibung der Theorie
2.3.1.2 Umsetzungsbeispiele
2.3.2 ACT-R-Modell 30
2.3.2.1 Beschreibung der Theorie 3°
VI
Inhaltsverzeichnis
2.3.2.2 Umsetzungsbeispiel 31
2.3.3 SOAR 7 - Modell 32
2.3.3.1 Beschreibung der Theorie 32
2.3.3.2 Umsetzungsbeispiel 34
2.3.4 ACME - Modell 34
2.3.4.1 Beschreibung der Theorie 34
2.3.4.2 Umsetzungsbeispiel 35
2.3.5 AMBR-Modell 36
2.3.6 NEH-Modell 36
2.3.7 Neuronale Netze - PDP Modelle 38
2.3.8 Mentales Referenzmodell nach Janhsen 38
2.3.9 Zusammenfassung bisheriger Theorien 40
2.3.10 Weitere Theorien und Umsetzungen aus dem Bereich der künstlichen
Intelligenz / artificial intelligence 42
2.4 Fahrermodelle aus dem Straßen- und Schienenverkehr 43
2.4.1 Straßenverkehr 43
2.4.1.1 Modell nach Marita Irmscher 44
2.4.1.2 Fahrermodell in LabCar 46
2.4.1.3 Weitere 46
2.4.2 Schienenverkehr 48
2.4.3 Gliederung für Fahrermodelle 48
2.5 Umweltmodellierung 50
3 Strukturierung des Systems „Fahrerrelevantes Schienenfahrzeug" 52
3.1 Fahrer / Fahrendes Personal 52
3.1.1 Beobachten 53
3.1.2 Kommunizieren 54
3.1.3 Dokumentieren 55
3.1.4 Fahren 56
3.1.5 Allgemeines 57
3.1.6 Zusammenfassung und weitere Richtlinien 57
VII
Inhaltsverzeichnis . .
3.2 Umwelt des Schienenfahrzeugs 59
3.3 Fahrzeug 62
4 Generierung eines Fahrermodells M
4.1 Wissensmodul M
4.2 Wahrnehmungsmodul 68
4.3 Absichten-und Entscheidungsmodul 74
4.3.1 Kriterien zur Berechnung des Auswahldruckes 76
4.3.2 Kennzahlen für die, das fahrende Personal geltenden Vorschriften und Signale.85
Qft
4.4 Ausführungsmodul
4.5 Verknüpfung der Module 98
00
5 Validierung des Fahrermodells
5.1 Anwendungsfall 1 - störungsfreier Fahrbetrieb
5.1.1 Vorbereitung Anwendungsfall 1
5.1.1.1 Vorbereitung 1: Fließtext Anwendungsfall 1 101
5.1.1.2 Vorbereitung 2: Unterteilung in Tätigkeiten Anwendungsfall 1 104
5.1.2 Verarbeitung Augenblickssituation Anwendungsfall 1
5.1.2.1 Schritt 1: Wahrnehmung einer Situation Anwendungsfall 1 10°
5.1.2.2 Schritt2: Prüfung auf Plausibilität Anwendungsfall 1 "7
5.1.3 Bildung Zielzustandsvektor ~ABS Anwendungsfall 1 125
5.1.3.1 Schritt 3: Bestimmung der Handlungsanweisungen / Befehle für
Anwendungsfall 1
5.1.3.2 Schritt 4: Bestimmung Kennziffern Anwendungsfall 1 132
5.1.3.3 Schritt 5: Ermittlung Kriterien-Gewichtungsfaktoren Anwendungsfall 1 -132
134
5.1.3.4 Schritt 6: Berechnung Auswahldruck Anwendungsfall 1
5.1.3.5 Schritt 7: Auswahl handlungsleitende Absicht und Obergabe an Prozedur
AUSFABS Anwendungsfall 1 149
149
5.1.4 Ausführung handlungsleitender Absicht Anwendungsfall 1
5.1.4.1 Schritt 8: Ausführung durch Prozedur AUSFABS Anwendungsfall 1 149
150
5.2 Anwendungsfall 2 - gestörter Fahrbetrieb
VIII
Inhaltsverzeichnis
5.2.1 Vorbereitung Anwendungsfall 2 150
5.2.1.1 Vorbereitung 1: Fließtext Anwendungsfall 2 150
5.2.1.2 Vorbereitung 2: Unterteilung in Tätigkeiten Anwendungsfall 2 155
5.2.2 Verarbeitung Augenblickssituation Anwendungsfall 2 158
5.2.2.1 Schritt 1: Wahrnehmung einer Situation Anwendungsfall 2 158
5.2.2.2 Schritt 2: Prüfung auf Plausibilität Anwendungsfall 2 180
5.2.3 Bildung Zielzustandsvektor ABS Anwendungsfall 2 190
5.2.3.1 Schritt 3: Bestimmung der Handlungsanweisungen / Befehle für
Anwendungsfall 2 190
5.2.3.2 Schritt 4: Bestimmung Kennziffern Anwendungsfall 2 200
5.2.3.3 Schritt 5: Ermittlung Kriterien-Gewichtungsfaktoren Anwendungsfall 2 .200
5.2.3.4 Schritt 6: Berechnung Auswahldruck Anwendungsfall 2 201
5.2.3.5 Schritt 7: Auswahl handlungsleitende Absicht und Übergabe an Prozedur
AUSFABS Anwendungsfall 2 231
5.2.4 Ausführung handlungsleitender Absicht Anwendungsfall 2 231
5.2.4.1 Schritt 8: Ausführung durch Prozedur AUSFABS Anwendungsfall 2 231
6 Überlegungen zur Einführung des Fahrermodells in das System Eisenbahn 232
6.1 Umfeldbetrachtungen, Fahrermodellgrenzen 232
6.2 Einflussfaktoren auf zu untersuchenden Gegenstand / Einflussfaktoren auf
Triebfahrzeugführer 235
6.3 Merkmale der Einflussfaktoren (Deskriptoren) 235
6.4 Zukunftsmerkmale und Annahmen 236
6.5 Störereignisse und Annahmen 238
6.6 Szenarien 239
6.6.1 Szenario 1: Situation ohne Module des Fahrermodells 241
6.6.2 Szenario 2: Situation mit vier Modulen des Fahrermodells 241
6.6.3 Szenario 3: Situation mit sechs Modulen des Fahrermodells 241
6.6.4 Szenario 4: Situation mit neun Modulen des Fahrermodells 242
6.7 Bewertung der Szenarien und Konsequenzen für Untersuchungsumfeld 243
IX
Inhaltsverzeichnis
7 Zusammenfassung und Ausblick 245
8 Anhang A - für Zugpersonal gültige Bestimmungen nach Konzernrichtlinie 408 248
9 Anhang B - Bewertungskennziffem Vorschriften und Signale 258
10 Literaturverzeichnis 261
X
Thesenverzeichnis
Thesenverzeichnis
These 1 (Modell): Ein Fahrermodell ist ein Modell. 5
These 2 (mentales Modell): Ein Fahrermodell ist ein mentales Modell. 5
These 3 (Objekte): Ein Fahrermodell besteht aus Objekten 6
These 4 (System): Ein Fahrermodell ist ein System 6
These 5 (Systemgrenze): Ein Fahrermodell ist durch eine Systemgrenze von seiner Umwelt
abgegrenzt 6
These 6 (Orientoren Indikatoren): Die Entwicklung und das Verhalten eines
Fahrermodells richten sich nach Kriterien (Orientoren) und werden durch Systemgrößen
(Indikatoren) charakterisiert. 7
These 7 (Leitwerte): Ein Fahrermodell basiert auf dem Leitwertkonzept und berücksichtigt
die Leitwerte Existenz, Wirksamkeit, Handlungsfreiheit, Sicherheit, Wandlungsfähigkeit und
Rücksichtnahme 9
These 8 (autonomes mobiles System): Ein Fahrermodell ist ein Grundbaustein für ein
autonomes mobiles System 10
These 9 (Intelligenz): Ein Fahrermodell ist mindestens teilintelligent. 10
These 10 (modular objektorientiert): Ein Fahrermodell ist modular und zumindest das
zugehörige Umweltmodell objektorientiert aufgebaut. 11
These II (Vorgehensweise Modellbildung): Die Bildung eines (teil-)kognitiven
Fahrermodells erfolgt in der Reihenfolge allgemeine Theorie, theoretisches Wissen über den
Objektbereich und empirisches Wissen über das Untersuchungsobjekt. 12
These 12 (kognitiv): Ein Fahrermodell ist mindestens teilkognitiv. 15
These 13 (Reizbewertung): Ein Fahrermodell kann keine Umweltreize erfassen, jedoch
Bewertungen nach dem Prinzip der lateralen Hemmung vornehmen 16
These 14 (Wahrnehmen): Ein Fahrermodell kann wahrnehmen 17
These 15 (Klassifizieren): Ein Fahrermodell kann Klassifizieren 17
These 16 (Speicher): Ein Fahrermodell greift auf mindestens drei Speicher zurück. 19
These 17 (Objekte kategorisieren): Objekte in einem Fahrermodell sind durch das
Zusammenfügen von örtlichen Gegebenheiten mit Absichten kategorisierbar. 23
These 18 (Gliederung nach Verhaltensmustern): Fahrermodelle lassen sich nach
Verhaltensmustern von Lebewesen gliedern 25
These 19 (Alternativenauswahl): Ein Fahrermodell kann aus einer Menge von
Handlungsalternativen eine handlungsleitende Alternative auswählen und ausführen 25
These 20 (Motivation): Ein sich an kognitiven Prozessen im menschlichen Gehirn
orientierendes Fahrermodell kann (sinnvolle) Motivationen in die Auswahl einer Alternative
aus mehreren Handlungsalternativen einbeziehen 25
These 21 (Verfolgen von Zielen): Ein Fahrermodell sollte mindestens zwei Ziele gleichzeitig
verfolgen können 25
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