Systemsteuerung und -kommunikation
RailCab bedeutet Individualverkehr auf der Schiene mit kleinen vollautomatischen Fahrzeugen, die bedarfsgerecht und zielrein eingesetzt werden. Der Betrieb wird abgesehen vom Nahverkehr keinem Linienfahrplan folgen. Buchungssysteme berechnen direkt aus Kundenanfragen Fahrzeugbewegungen. Für jeden Transportwunsch kann ein Fahrzeug bereitgestellt werden und die Fahrzeuge sind dem Transportbedarf angepasst. Aus Sicht des Kunden bedeutet dies: Er bucht ein Fahrzeug zu seiner gewünschten Abfahrtzeit und wird von seinem Standort vollautomatisch zu seinem gewünschten Ziel gefahren.
Um eine schnelle Antwortzeit auf die Kundenanfragen zu gewährleisten, werden die Aufgaben auf verschiedene Kommunikations- und Steuerungsagenten verteilt. So verwaltet ein Bahnhof die Haltepunkte während die Streckenabschnittskontrollen und Weichen den Zugriff auf die Strecke regeln. Die RailCabs kennen die Zielorte und Ankunftszeiten ihrer Passagiere und planen dementsprechend ihre Route. Grundsätzlich ist die innere Struktur des Systems jedoch nicht streng dezentral, sondern hierarchisch organisiert. So steuern Regionenkontrollen die Auftragsabwicklung für ihre einzelne Region zentral.
Aufgrund dieser Organisation und Aufgabenverteilung ist ein RailCab-System nahezu beliebiger Ausprägung möglich. Es kann flexibel erweitert werden, indem einfach neue Streckenabschnitte und/oder RailCabs hinzugefügt werden. Dieses hat keinen Einfluss auf die Antwortzeiten, da das System mit seinen eigenen Anforderungen mitwächst.
Für die Realisierung eines sicheren, autonomen Fahrbetriebs müssen die einzelnen Agenten miteinander und mit dem Buchungssystem kommunizieren können. Die Kommunikation der Agenten untereinander ist durch eine Vielzahl von Kommunikationsprotokollen spezifiziert und muss dabei über ein Funknetz abgewickelt werden. Dabei müssen für viele Kommunikationsprotokolle Echtzeiteigenschaften spezifiziert werden, die garantieren, dass Anfragen innerhalb einer bestimmten Zeit beantwortet werden. Dies ist insbesondere für ein sicheres, verzögerungsfreies Überfahren von Weichen und den Konvoibetrieb notwendig.
Für einen sicheren Fahrbetrieb ist eine Korrektheit der Kommunikationsprotokolle unerlässlich. Die Korrektheit wird durch einen modellgetriebenen Entwurf mit der Modellierungsmethode MechatronicUML und den Einsatz formaler Methoden sichergestellt. Dabei wird formal bewiesen, ob die modellierten Kommunikationsprotokolle ihre Spezifikation erfüllen.