Seamless middleware integration requires conversion of the message format from the source of the request to that of its target. A number of solutions have been proposed and implemented, but they lack wide applicability and ease of use. This thesis proposes an improved solution based-on dynamic protocol-level systems integration using configuration, rather than programming. This allows large complex enterprises to extend and enhance their existing systems more easily. The major components of this solution are a Middleware Protocol Definition Language (MPDL) based on the Object Management Group (OMG) Interface Definition Language (IDL) that can describe a wide range of protocols declaratively, and a run-time environment, The Ubiquitous Broker Environment (TUBE), that takes these protocol descriptions and performs the necessary mediation and translation. The MPDL can describe a range of synchronous, asynchronous, object-based, and binary and text-based protocols. Ea ch protocol need only be described once, and the framework provides a means to easily implement special extensions to the protocol. Further, this approach can be used as the basis for developing new middleware protocols; the protocol used internally by TUBE is itself defined and executed using this approach. TUBE has been implemented and successfully tested across a range of commonly used middleware, including synchronous, asynchronous, object-based, binary and text-based protocols. Key components of the system are currently in operation in a large Australian corporation.

With the smart handheld devices and the rapid development of network applications, data exchange between devices as the first problem. There are many ways the information can be transmitted from one end to the other end, but which one is the best way? This paper examines several common data package method, compare their features, advantages and disadvantages, and to test the effectiveness of the data package, the size of data packaged, the package needed time. In order to prove the practicality of packages, designed a "file synchronization system," using Protocol Buffer as data exchange formats, implementing the Android system.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / This thesis demonstrates a novel idea on how components in a distributed real-time & embedded (DRE) system can choose from different data interchange formats at run-time. It also quantitatively evaluates three binary data interchange protocols used in distributed real-time & embedded (DRE) systems: the Common Data Representation (CDR), which collects data "as-is" into a buffer; Binary JSON (BSON), which enables "on the fly" discovery of elements in a message; and FIX Adapted for Streaming (FAST), which is a binary compression algorithm popularly used for data exchange in financial stock market domain. We compare these three data exchange formats to determine if it is possible to minimize the data usage without compromising CPU processing times, data throughput, and data latency. The lack of such a study has made protocols such as CDR popular based on the assumption that collecting data "as-is" will consume less processing time and send with high throughput. We perform the study in the context of an Open Source Architecture for Software Instrumentation of Systems (OASIS). To perform our study, we modified its existing data interchange framework to flexibly and seamlessly integrate either format, and let the components choose a format at run-time. The experiments from our study shows that as data size increases, the throughput of CDR, BSON, and FAST decreases by 96.16%, 97.23%, and 84.41%, respectively. The increase in packaging and un-packaging times are 1985.12% and 1642.28% for FAST, compared to 3158.96% and 2312.50% for CDR, and 5077.98% and 3686.48% for BSON.

The management of terminal yards requires quite complex day-to-day operations when hundreds of trains could be entered and/or exited marshalling yards every day. More specifically, multi-dimensional decisions are necessary to be taken in daily basis for management of operations. Manual solutions might cause inefficiency in the yard’s operation and consequently to the network. Nowadays, many freight trains in Sweden fail to follow their scheduled plan. In particular, a small portion of trains are following the scheduled arrival and departure time while the majority of trains run ahead of schedule.This master thesis aims to conduct evaluation of internal procedures within a marshalling yard in terms of time, examine the magnitude of delays from the scheduled departure time, and to identify the key reasons causing the delay during departure and their main implications. Furthermore, the master this aims to investigate ways of optimizing operations to increase system punctuality. The Malmo’s marshalling yard was used as a case study.The methods are used for this master thesis are a qualitative as well as a quantitative assessment. A literature review has been conducted using journal papers, conference papers and technical reports from other relevant projects as well as on-site visit and interviews. In order to manipulate the data for the research, the software Planimate was used and a simulation model is built based on operations in Malmo’s marshalling yard. Three scenarios are performed. The first one is considered without any usage of automation. The second one, automation is applied in the case of the arrival yard and the third one, automation is applied in the arrival and the departure yard.The findings from the qualitative research show that there are several factors cause delays, either network failures such as the late arrival of trains in the yard or internal factors as the reduced railway capacity. Also, as the simulation model has been demonstrated, any application of automated processes within the marshalling yard’s operations will be beneficial because will speed up the internal processes. For instance, the third scenario turns out the best scenario among the others because time is reduced almost to half time compared to the first scenario.

This paper analyzes the effects of emerging technologies in intermodal terminals and marshallingyards, based on “Intelligent Video Gate” project within the H2020 – Shift2Rail initiative. Projectaim is to initiate the next logical step to a higher level of automation in terminals and to reduce thelead-time needed for the identification/verification process of freight trains. Thesis projectexamine different emerging technologies that could be applied in intermodal terminal automationand possibilities for their application in different processes. Technologies considered in researchare RFID, cameras, scanners, sensors, GPS and scales. Marshalling yard as important freight nodeon railway network is included in research, where departing processes are examined, andtechnology proposed for automation of brake test procedures.Qualitative research is used as a method to investigate current processes in intermodal terminaland marshalling yards. This research included all the processes from train arrival to the terminal,through transshipment processes and train departure from the terminal. Research also conducteddifferent steps which Intermodal Transport Units go through during operations in intermodalterminal. Knowing processes enabled next step in qualitative research, finding the opportunitiesfor improvements in operations. Third step in qualitative research investigated different emergingtechnologies and as a result gave opportunities and obstacles behind each of technologies.Complementing findings from qualitative research, model simulation is performed, based onoperations in Malmö Kombiterminal. Intermodal terminal operations are simulated in Planimate®software. Addition to the qualitative research is finding the opportunities for improvements inmarshalling yards and proposing emerging technology that could be applied.Master thesis successfully accomplished the task of finding the effects of emerging technologiesin intermodal terminals and marshalling yards. The methodology concluded to be appropriate onefor building task solution. The project is viewed as a breakthrough in this domain but theexpectations for Intelligent Video Gate should stay realistic and proceeded carefully. Eliminationof brake test in marshalling yards is also very optimistic goal but should be followed by appropriatesafety rules and regulations. Simulation of complex systems such as intermodal terminals andmarshalling yards is the task that should be supported by accurate and detailed data, in order tokeep the model and results more realistic.

Zur Verbesserung der Marktsituation des Schienengüterverkehrs und damit zur Umsetzung der verkehrspolitischen Zielvorgaben für eine Verkehrsverlagerung von der Straße auf die Schiene sind neben einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit vor allem auch eine Steigerung der Qualität der Leistungserstellung und die bedarfsgerechte Weiterentwicklung der Angebotsformen insbesondere des Bündelungsverkehrs erforderlich. Eine entscheidende Voraussetzung hierfür stellt die Verbesserung der Abläufe und Verfahren bei der betrieblichen Planung der Zugbildungsbahnhöfe dar. Die bestehenden Verfahren hierfür weisen allerdings wesentliche Schwachstellen hinsichtlich der Qualität der Planungsergebnisse sowie des zeitlichen und personellen Aufwands für ihre Anwendung auf. Sie sind daher nicht geeignet, die anstehenden Herausforderungen bei der Weiterentwicklung des Schienengüterverkehrs im zunehmenden Spannungsfeld zwischen Digitalisierung und demografischem Wandel zu bewältigen. Auch die Mehrzahl der diesbezüglichen wissenschaftlichen Ansätze der letzten Jahre und Jahrzehnte besitzt nicht das notwendige Potential für eine entscheidende Weiterentwicklung der Planungsverfahren. Die Erfahrungen aus angrenzenden Planungsbereichen des Eisenbahnsystems lassen vermuten, dass die mathematische Optimierung geeignet ist, eine neue Qualität bei der betrieblichen Planung von Zugbildungsbahnhöfen zu erreichen, indem das vollständige Planungsproblem in geeigneter Weise als mathematisches Optimierungsproblem formuliert und gelöst wird. Begünstigend wirkt dabei, dass durch die fortschreitende Entwicklung der Computertechnik heute auch umfangreiche reale Problemstellungen mit Hilfe effizienter Lösungsverfahren in akzeptabler Rechenzeit lösbar sind. Für die pratkische Umsetzung des daraus abgeleiteten neuartigen Ansatzes, nämlich der Beschreibung des Problems „Betriebsplanung für einen Zugbildungsbahnhof“ durch ein geeignetes Totalmodell und die Lösung desselben mit Hilfe der mathematischen Optimierung, werden in der vorliegenden Arbeit zunächst die notwendigen wissenschaftlichen Voraussetzungen zu schaffen. Die verschiedenen Zugbildungsbahnhöfe weisen weder in Bezug auf ihre bauliche Gestaltung, noch in Hinblick auf die Ausprägung der Betriebsprozesse und die eingesetzten Ressourcen eine einheitliche Form auf. Auch die verkehrlichen und betrieblichen Anforderungen unterscheiden sich teilweise erheblich. Für die Entwicklung eines allgemeingültig auf alle Zugbildungsbahnhöfe anwendbaren Planungsverfahrens sind daher die betriebstechnologischen und ressourcenspezifischen Abhängigkeiten und Randbedingungen zunächst in einer allgemeinen Art und Weise zu formalisieren. Da dies mit den derzeit bekannten Beschreibungsmodellen nicht möglich ist, wurde ein universelles Betriebsprozessmodell abgeleitet, das auf beliebige Zugbildungsbahnhöfe anwendbar ist. Für einen konkreten Zugbildungsbahnhof lässt sich daraus in Verbindung mit den zu erfüllenden Leistungsanforderungen das logische Planungsproblem mit allen einzuhaltenden Abhängigkeiten und Nebenbedingungen vollständig formulieren. Für die Lösung dieses logischen Planungsproblems mit Hilfe der mathematischen Optimierung ist ein geeignetes mathematisches Optimierungsmodell erforderlich. Dieses muss bezüglich der Art der zu berücksichtigenden Nebenbedingungen und der Detaillierung der Prozessabbildung kompatibel zum Betriebsprozessmodell sein. Hierbei konnte auf bereits vorhandene erste Ansätze für eine entsprechende mathematische Modellformulierung zurückgegriffen werden. Um jedoch das mathematische Optimierungsproblem vollständig formulieren und mit Hilfe geeigneter Lösungsverfahren lösen zu können, ist es zunächst erforderlich, das logische Planungsproblem vollständig zu beschreiben. Da die Leistungsanforderungen in der Praxis durch den teilweise langen zeitlichen Vorlauf häufig nur unvollständig beschrieben werden können, wird ein zusätzlicher Aufbereitungsschritt zur Vervollständigung der planerischen Problemstellung erforderlich. Ein weiterer Aufbereitungsschritt ergibt sich nach der Optimierung, in dem die gefundene Lösung vor der Ausgabe noch bezüglich bestimmter sekundärer Kriterien, die nicht in der Zielfunktion berücksichtigt werden, zu verfeinern ist. Anhand dieser grundsätzlichen Funktionsweise konnte ein Verfahren zur Betriebsplanung in Zugbildungsbahnhöfen auf Basis der mathematischen Optimierung abgeleitet und beschrieben werden. Es erlaubt für die der Disposition zeitlich vorgelagerten Planungsteilbereiche erstmals die Erstellung optimaler Betriebspläne, wobei sämtliche Betriebsprozesse und Ressourcen simultan geplant werden. Das Verfahren kann über die verschiedenen zeitlichen Planungsebenen durchgehend angewandt werden und bildet zudem die Grundlage für eine Automatisierung der einzelnen Teilschritte. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass das entwickelte Planungsverfahren für die Anwendung auf eisenbahnbetriebswissenschaftliche Fragestellung erweiterbar ist und dabei ein hohes Potential für die Weiterentwicklung der eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Verfahrenswelt besitzt. Hierbei ergibt sich insbesondere bei der Untersuchung des Leistungsverhaltens von Gleisgruppen und Zugbildungsbahnhöfen erstmals die Möglichkeit zur Bestimmung einer optimalen Betriebsqualität. Die praktische Anwendbarkeit dieses Ansatzes und die Eignung des hierfür entwickelten mathematischen Optimierungsmodells konnten im weiteren Verlauf der Arbeit ebenfalls gezeigt werden. Die Einhaltung einer geforderten Betriebsqualität stellt neben wirtschaftlichen und leistungsbezogenen Vorgaben eine wesentliche Zielstellung bei der betrieblichen Planung von Zugbildungsbahnhöfen dar. Die erzeugten Betriebspläne müssen also gegenüber vielfältigen stochastischen Einflüssen robust sein. Um dies zu gewährleisten ist eine Erweiterung des Planungswerkzeugs um eine Komponente zur Auswahl und Bemessung der hierfür notwendigen planerischen Maßnahmen erforderlich. Als Grundlage hierfür dient die zuvor hergeleitete Vorgehensweise zur Untersuchung der Betriebsqualität in Zugbildungsbahnhöfen. Das darin formulierte mathematische Modell zur Optimierung der Betriebsqualität bildet die Basis für eine systematische Vorgehensweise zur Auswahl und Bemessung der planerisch vorzusehenden Robustheitsmaßnahmen, womit ein völlig neuer Ansatz gegenüber bisherigen Verfahren verfolgt wird. Durch diese Erweiterung des zuvor entwickelten Planungsansatzes liegt schließlich das vollständige Verfahren zur robusten Betriebsplanung in Zugbildungsbahnhöfen auf Basis der mathematischen Optimierung ('ROBEZO') vor. Dieses stellt nicht nur eine neue Qualität von Planungsverfahren für Zugbildungsbahnhöfe dar, sondern schafft zudem die Voraussetzungen für eine vollständige Automatisierung der betrieblichen Planung in Zugbildungsbahnhöfen. In der Arbeit erfolgte überdies eine umfangreiche wissenschaftliche Untersuchung der verschiedenen stochastischen Einflüsse aus dem Betriebsablauf. Es konnte gezeigt werden, dass diese kategorisierbar sind und sich nicht nur in Form ihrer qualitativen und quantitativen Ausprägungen, sondern auch hinsichtlich ihrer prinzipiellen Wirkungen auf einen Betriebsplan deutlich unterscheiden. Für eine Reihe dieser Einflüsse gelang in diesem Zusammenhang erstmals eine tiefgehende Analyse und theoretische Darstellung. Hervorzuheben ist hierbei insbesondere die gefundene Möglichkeit zur allgemeingültigen modellmäßigen Beschreibung von Einbruchsverfrühungen durch Weibull-Verteilungen, die auch eine hohe Relevanz für andere eisenbahnbetriebswissenschaftliche Anwendungen besitzt.