Bachelorprojekt 2022/2023 mit der DB Systel: FlexiDug – neue Verkehrsspinnen für die Lausitz

Prof. Dr. Andreas Polze
Betreuung HPI: Arne Boockmeyer, Lukas Pirl
Betreuung DB Systel:

Ingo Schwarzer (Fellow, Chief Digitalist)
Henry Hübler (Projektleiter, agile Coach)

Das Forschungsprojekt FlexiDug hat das Ziel ein nachhaltiges Nutzungskonzept von Werksbahnen zur Erschließung des Nahverkehrs in strukturschwachen Regionen zu erstellen. Dies wird mit in FlexiDug in der Lausitz erprobt, um die Region als Wohn- und Industriestandort attraktiver zu gestalten. Das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderte Projekt wird von den Industriepartnern DB Systel, A+S Consult Dresden, DB Regio, LEAG, sowie den akademischen Partnern BTU Cottbus, TU Chemnitz, TU Berlin und HPI in den Jahren 2021-2024 durchgeführt.

Bei allen Visionen für die Zukunft muss den Betreibern – gerade in der gegenwärtigen politischen Situation – großen Respekt für den verlässlichen Betrieb kritischer Infrastrukturen gezollt werden. Nichtsdestotrotz sollen mit FlexiDug Möglichkeiten aufgezeigt werden um die Energiewende zu befördern. Dabei sollen Konzepte wie digitale Zwillinge, Building Information Models, Sensornetzwerke, sowie neuartige Leit- und Sicherungstechnik evaluiert werden. Die Idee vom Disponenten und Fahrdienstleiter "in der Cloud" steht im Fokus der Professur für Betriebssysteme und Middleware in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet für Bahnbetrieb und Infrastruktur an der TU Berlin.

In diesem Bachelorprojekt in Kooperation mit DB Systel soll mithilfe von Simulationen verschiedene Algorithmen zur Disposition auf Basis von Zeitfenstern statt festen Zeiten entwickelt und evaluatiert werden. Dafür ist im ersten Schritt eine umfangreiche Analyse der existierenden Verkehre, deren Anforderungen, sowie deren Modelliung notwendig. Diese Eingaben sollen dann genutzt werden, um verschiedene Technologien und Algorithmen zu evaluieren. Die genaue Zielsetzung des Projektes wird agil und mit den Studierenden zusammen gestaltet. Durch die guten Kontakte zu den Partnern TU Berlin (inkl. EBuEf) und LEAG können einerseits die Infrastrukturen vor Ort studiert, als auch die Erkenntnisse praktisch erprobt werden (Exkusionen).

Projektaufgaben

Im Rahmen des Projekts stellen sich den Teilnehmenden die folgenden Aufgaben:

  • Analyse und Modellierung der dortigen Gegebenheiten und Anforderungen
  • Entwicklung und Evaluation von Algorithmen zur Disposition
  • Konzeption und prototypische Umsetzung einer Architekturanpassung
  • Einsatz von Simulation, Testbeds und Vorbereitung, sowie Begleitung von Feldtests
  • Vergleich der Architekturansätze und Erarbeitung von Best Practices

Projektverlauf

Das Projekt umfasst ein Vorbereitungsseminar, bei dem die Teilnehmenden sich mit den Spezifika der produktiven Verfahren, Architekturen und Modelle vertraut machen. Technologieentscheidungen sollen in Absprache mit den Projektpartnern getroffen werden. Außerdem wird das Vorbereitungsseminar interessante Einblicke zum Projektpartner DB Systel, aber auch zum Konzern DB AG und der LEAG eröffnen.

  • Wintersemester 2022/2023 (Projektvorbereitung)
    • Einarbeitung in Bahnkonzepte, Simulationsumgebungen und zugehörigen Datenmodellen
    • Analyse und Entwicklung von Simulationsmodellen der dortigen Gegebenheiten
    • Überblicksgewinnung über mögliche Technologien zur Umsetzung
    • Arbeitsort ist am HPI
  • Sommersemester 2023 (Projektdurchführung)
    • Entwicklung eines Frameworks zur Evaluation von Algorithmen zur Disposition von Zugverkehr
    • Evaluation mittels Simulation anhand von Echt-Daten
    • Vergleich verschiedener Algorithmen zur Disposition, Entwicklung von Best Practices
    • Arbeitsort ist bei der DB Systel

Projektort

Die DB Systel GmbH als Tochterunternehmen der Deutschen Bahn mit Sitz in Frankfurt am Main ist mit rund 4.400 Mitarbeitern einer der führenden Anbieter von ICT-Lösungen (Information and Communication Technology) in Deutschland. Arbeitsort wird das HPI (inkl. IoT-Labor) sowie ein Standort der DB Systel in Berlin sein.

Termine

Im Wintersemester finden wöchentliche Treffen mit den Betreuenden statt. Den Wochentag und die Uhrzeit für dieses Treffen legen wir bei Projektstart gemeinsam fest. Außerdem vereinbaren die Studierenden untereinander wöchentliche Kernarbeitszeiten. Mitte/Ende Februar starten anschließend die Vollzeit-Projektarbeit direkt beim Projektpartner. Ende Juni/Anfang Juli muss dann die Bachelorarbeit abgegeben werden, zudem findet Anfang/Mitte Juli das Bachelorpodium statt.

18.06.
  • Vorstellung der Bachelorprojekte (Folien)
25.10.
  • Auftakttreffen
02.11.
  • 6 Kurzvorträge à 10' + 3'
  • Werkzeugkette Ausarbeitungen: Vorstellung (Betreuung)
10.11.
  • Werkzeugkette Ausarbeitungen: Demo & Pläne (Teilnehmer:innen)
  • Denkrunde zu Themen für Vorträge und Ausarbeitungen
17.11.
  • Besprechung und Festlegung der Themen
  • Organisches Reise nach Chemnitz
  • Organisches Auftakttreffen mit der DB
  • Organisches Infrastruktur
24.11.
  • Projektarbeit, Treffen nach Bedarf
01.12.
  • Vortrag LEAG, Leit- & Sicherungstechnik (Max)
  • Vortrag Fahrpläne: Erstellung & Repräsentation (Antony)
  • Vortrag Simulation: Theorie (Christian)
08.12.
  • Vortrag Simulation mit SUMO (Anton)
  • Vortrag Simulation mit ns-3 (Lukas)
  • Vortrag OpenStreetMap: Daten & Algorithmen (Lucas)

Bachelorarbeit

Die Bachelorarbeit wird gemäß der Studienordnung integriert im Projekt während des Sommersemesters erstellt. Benotet wird die Arbeit jede:r Teilnehmer:in - Engagement, technische Fähigkeiten, organisatorische Fähigkeiten und schriftliche Ausarbeitung. Die jeweiligen Einzelthemen der ProjektteilnehmerInnen werden im Februar dafür schriftlich fixiert.

Zusätzlich werden sporadisch Treffen mit den Projektpartnern stattfinden.


Tipps zu den schriftlichen Ausarbeitungen

Im Internet finden sich zwar bereits zahlreiche Anleitungen zum strukturierten Vorgehen bei der Planung und Erstellung einer wissenschaftlichen Ausarbeitung – um für zukünftige Arbeiten die Herangehensweise zu erleichtern und die Form zu vereinheitlichen, fassen wir unter /theses/tipps die wichtigsten Aspekte einer schriftlichen Ausarbeitung zusammen.

Achtung: Das zu verwendende Template für technische Berichte am HPI (hpitr) ist nicht dasselbe wie die auf der zuvor genannten Seite verlinkte Vorlage für die Bachelorarbeiten.

Spezielle Hinweise für Ausarbeitungen im Bachelorprojekt-Vorbereitungsseminar

  • Repositorium
    • Pro Thema bitte einen Unterordner mit den nötigen Dateien anlegen (siehe Ordner "sample").
      • Namensschema für den Ordner: [Erster Buchstabe Vorname als Kleinbuchstabe][Nachname in Kleinbuchstaben]_[Titel des Themas]. Der Titel des Themas kann gekürzt werden.
      • Innerhalb des Ordners die Einstiegs-TEX-Datei ebenso benennen (z. B. mmustermann_testautomatisierung-in-iOS.tex).
    • Pro Projekt gibt es gegebenenfalls ein separates Dokument (BP20yy*.tex).
      • Im Projekt-Dokument bitte euer Kapitel im contributions-Teil ergänzen.
  • Dokument
    • Ein Inhaltsverzeichnis direkt in den Ausarbeitungen braucht ihr nicht. Falls ihr die Struktur unbedingt darlegen wollt, solltet ihr das als Prosatext in der Einleitung machen.
    • Den Abstract bitte in die LaTeX-Abstract-Umgebung einfügen (nicht als erste Section).
    • ⚠️ Kein \newpage, \pageBreak, \vspace, \smallskip etc. verwenden. Damit optimiert ihr das Layout für eine einzige Ausgabeart, zerstört aber in der Regel alle anderen.
    • Die entsprechenden Befehle wie \autoref, \autopageref etc. funktionieren auch Dokumentenübergreifend (im Gesamtdokument). Da die Verweisziele im Einzeldokument jedoch nicht bekannt sind, sollte dafür eine Fallunterscheidung eingebaut werden: Wenn das Label bekannt ist, auf das verwiesen werden soll (=Gesamtdokument), kann der entsprechende Text ("siehe Abbildung 11 auf Seite 47" o. ä.) gerendert werden, ansonsten (=Einzeldokument) halt nicht. Dies geht mit: \ifcsdef{r@labelname}{ Kommandos wenn definiert }{ Kommandos wenn nicht definiert } Beispiel: "\label{fig:BoundedContext}\ifcsdef{r@fig:BoundedContext}{(siehe \autoref{fig:BoundedContext} auf \autopageref{fig:BoundedContext})}{} …".
  • Ablauf
    • Eine Woche nach dem Vortrag müssen die Quell-Dateien der Ausarbeitung im Repositorium sein und die Betreuenden erhalten eine PDF-Version per E-Mail vom CI.
    • Eine Woche nachdem ihr Feedback von den Betreuenden bekommen habt, müssen die überarbeiteten Quell-Dateien der Ausarbeitung im Repositorium sein und die Betreuenden erhalten eine PDF-Version des überarbeiteten Dokuments per E-Mail vom CI.

Informationen zu COVID-19

Die Gesundheit der TeilnehmerInnen und Dritter hat oberste Priorität. Die Möglichkeiten von Treffen in Präsenz wägen wir fortwährend entsprechend der aktuellen Infektionslage ab. Selbstverständlich werden die Bestimmungen und Empfehlungen der Universität eingehalten.