Train traffic control is a complex task in a dynamic environment. Different actors have to cooperate to meet strong requirements regarding safety, punctuality, capacity utilization, energy consumption, and more. The GMOC model has been developed and utilized in a number of studies in several different areas. This thesis describes GMOC and uses train traffic control as the application area for evaluating its utility. The GMOC model has its origin in control theory and relates to concepts of dynamic decision making. Human operators in complex, dynamic control environments must have clear goals, reflecting states to reach or to keep a system in. Mental models contain the operator’s knowledge about the task, the process, and the control environment. Systems have to provide observability, means for the operator to observe the system’s states and dynamics, and controllability, allowing the operators to influence the system’s states. GMOC allows us to constructively describe complex environments, focusing on all relevant parts. It can be utilized in user-centred system design to analyse existing systems, and design and evaluate future control systems. Our application of GMOC shows that automation providing clear observability and sufficient controllability is seen as transparent and most helpful. GMOC also helps us to argue for visualization that rather displays the whole complexity of a process than tries to hide it. Our studies in train traffic control show that GMOC is useful to analyse complex work situations. We identified the need to introduce a new control strategy improving the traffic plan by supporting planning ahead. Using GMOC, we designed STEG, an interface implementing this strategy. Improvements that have been done to observability helped the operators to develop more adequate mental models, reducing use of cognitive capacity but increasing precision of the operative traffic plans. In order to improve the traffic controllers’ controllability, one needs to introduce and share a real-time traffic plan, and provide the train drivers with up-to-date information on the surrounding traffic. Our studies indicate that driver advisory systems, including such information, reduce the need for traffic re-planning, improve energy consumption, and increase quality and capacity of train traffic. / KAJT / FTTS

Ever wondered how trains arrive and depart on time? Traffic Control systems are there to help control the traffic flow, with many operators monitoring and taking actions when necessary. Operators of the traffic control systems use a keyboard and a mouse to interact. Current user interface and work setup consist of many usability issues that can be improved in order to increase operator’s efficiency and productivity in controlling the traffic. Interviewing users of the system and researching on related topics led to a newly proposed design in interaction, user interface as well as some suggestions for increasing productivity. Gesture-based interaction is introduced and simulated for traffic control systems that tend to improve the operation. Various gestures are designed such as panning, zooming and hovering the map using Leap Motion controller which enables intuitive interaction. These gestures aim to solve identified usability issues discovered during the interview with the user. The project aims to answer the following question: Can gesture-based interaction solve usability issues and establish the intuitive use of the CTC system? Performing exploratory research on this topic involved designing, implementing and testing hand gestures with users. From an ergonomic perspective, body posture and hand position of the operator is examined and suggested to use sit-to-stand workstations in order to reduce pain and discomfort while working. Gesture-based interaction eliminates finding mouse cursor on large screens, it enables fast request of detailed information and also it provides a better overview of the map surroundings. Laboratory tests confirm that gesture-based interaction brings more natural and intuitive use of traffic control systems. There is a big potential for gesture-based interaction to increase usability and bring efficient controlling for operators. It would reduce delays of the train and maintain safe traffic flow. / Har du någonsin undrat hur tåg anländer och avgaå i tid? Trafikledningssystem (CTC-system) hjälper till att kontrollera trafikflöet där operatörer övervakar och vidtar åtgärder vid behov. Operatörer av ett trafikledningssystem använder idag ett tangentbord och en mus för att interagera. Det nuvarande användargränssnittet och arbetsinstallationen består av många användbarhetsproblem som kan förbättras för att öka operatörens effektivitet och produktivitet för att kontrollera trafiken. Intervjuer med användare av systemet samt forskning om ämnet ledde till ett nytt föreslag av interaktion, utformning av användargränssnitt samt några förslag för att öka produktiviteten. Den gestbaserade interaktionen som infördes och simulerades för trafikkontrollsystemet tenderar att förbättra funktionen. Olika gester utformades som möjliggör för användaren att panorera, zooma och sväva över kartan. Gesterna implementerades med hjälp av Leap Motion Controller som möjliggör intuitiv interaktion. Dessa gester syftar till att lösa identifierade användbarhetsproblem som upptäcks under intervjuerna med användarna. Syftet med detta arbete var att svara på följande forskningsfråga: Kan gestbaserad interaktion lösa användbarhetsproblem och etablera intuitiv användning av CTC-systemet? Den explorativa forskning som utfördes i detta arbete inkluderade att utforma, genomföra och testa gester med användare. Kroppshållning och handposition för operatorerna undersöktes ur ett ergonomiskt perspektiv och studien föreslår att använda sitt-till-stå arbetsstationer för att minska smärta och obehag under arbetet. Gestbaserad interaktion eliminerar problemet att hitta muspekaren på stora skärmar, vilket gör det enkelt att snabbt hitta detaljerad information och ger även en bättre överblick över kartans omgivning. Laboratorietester bekräftar att gestbaserad interaktion ger mer naturlig och intuitiv användning av trafikledningssystemet. Det finns en stor potential för gestbaserad interaktion för att öka användbarheten och ge en effektiv kontroll för operatörerna. Det skulle minska förseningarna av tåget och upprätthålla ett säkert trafikflöde.