CC BY
29
УДК 656.212
Д. М. КОЗАЧЕНКО (ДПТ)
МОДЕЛЬ СИСТЕМИ УПРАВЛ1ННЯ ПЕРЕСУВАННЯМ РУХОМОГО СКЛАДУ НА СОРТУВАЛЬНИХ Г1РКАХ
Наведено структуру моделi системи управлiння пересуванням рухомого складу для iмiтацiйного моде-лювання процесу розформування-формування вантажних по1здв на сортувальних гiрках. Модель побудова-на на основi зважених орieнтованих rрафiв. Модель може використовуватись у програмних комплексах для оцiнки плану та профшю сортувальних riрок, а також у комп'ютерних тренажерах чергових по прщ.
Приведена структура модели системы управления передвижением подвижного состава для имитационного моделирования процесса расформирования-формирования грузовых поездов на сортировочных горках. Модель построена на основании взвешенных ориентированных графов. Модель может использоваться в программных комплексах для оценки плана и профиля сортировочных горок, а также в компьютерных тренажерах дежурных по горке.
The structure of control system model of rolling stock movement for simulation of a process of braking-up and making-up of freight trains on hump yards is presented. The model is made on the basis of weighted directed graphs. The model can be used in computer simulators for switching foremen as well as in software complexes for estimation of plan and profile of hump yards.
Значш витрати енергоресурав в господарс-тв1 перевезень припадають на сортувальш ста-нцп, що виконують операцп з масового розформування-формування состав1в вантажних по-!зд1в, i зокрема на сортувальш прки. Удоскона-лення управлшня розпуском составiв повинно забезпечити виршення задач зменшення кшь-кост випадюв пошкодження вагошв, тдви-щення продуктивностi riрок, зменшення обся-riв маневрово! роботи по тквщацп наслiдкiв нероздiлення вiдчепiв на стршках та «вшон» на сортувальних колiях, скорочення енергетичних витрат на роботу уповiльнювачiв, покращення умов працi роб^ниюв riрки та iн. Вирiшення вказаних задач може бути досягнуто за рахунок удосконалення конструкцii, технiчноrо забез-печення i систем управлiння сортувальних ri-рок. Ефективним засобом для техшко-експлуа-тацiйноrо аналiзу та оцшки ефективностi рiз-номанiтних заходiв, спрямованих на удосконалення сортувального процесу, е iмiтацiйне мо-делювання роботи прки. В сучасних умовах оцшка конструкцii сортувальних riрок викону-еться на пiдставi моделювання скочування окремих вщчешв. В той же час ще в [1] обгрун-товано необхщнють переходу вiд моделювання скочування розрахункових вiдчепiв до моделювання розпуску составiв. Подiбнi моделi запро-понованi в [2 - 7]. Але наведеш моделi викори-стовувались лише для виконання окремих нау-кових дослщжень i не знайшли широкого впро-вадження у практичну роботу затзниць та про-
ектних установ. Одшею з причин цього е недо-статня увага до декомпозици системи. В ре-зультатi програмш реалiзацii наведених моделей е досить складними i вимагають значних витрат часу при синтезi моделей конкретних сортувальних гiрок. Для подолання цiеi про-блеми у [8] запропоновано модульну оргашза-цiю моделi для iмiтацiйного моделювання ста-нцшних процесiв, що базуеться на об'ектно-орiентованому аналiзi станцii як системи [9]. Така оргашзащя дозволяе, по-перше, спростити параметричний синтез моделей станцш за рахунок розробки та використання спещатзова-них програмних засобiв для автоматизованого вводу та контролю вхiдноi iнформацii, подруге, детально дослщжувати роботу технiчних засобiв чи окремi станцiйнi процеси за рахунок внесення змш у окремi базовi модулi комплексу. У данш статтi викладено основнi принципи побудови однiеi з базових моделей зазначеного комплексу - моделi системи управлшня пересуванням рухомого складу (УПРС) на сортувальних прках.
Модель системи управлшня пересуванням рухомого складу призначена для iмiтацii базових функцш систем прково1" автоматики. Модель контролюе стан iзольованих дшянок стр> лочних переводiв та гальмiвних уповшьнюва-чiв, iмiтуе переведення стршок, переключення сигналiв, загальмовування i розгальмовування уповiльнювачiв по маршрутах руху об'екпв (составiв, що насуваються, маневрових локомо-
© Козаченко Д. М., 2010
тивiв, вщчешв, що скочуються). Пiд час роботи УПРС взаeмодie з моделлю колiйного розвитку (МКР), моделлю технолопчного процесу та iнформацiйною моделлю сортувально! пр-ки [10]. В основу моделi УПРС покладено модель управлшня пересуванням рухомого складу на станщях, що обладнанi електричною чи ма-ршрутно-релейною централiзацieю [11], яка була удосконалена для можливостi iмiтащ! пр-кових процесiв. При цьому функци та структура даних базово! моделi зберiгаються для мож-ливостi iмiтацil роботи сортувального комплексу в цшому. Необхiдно вщм^ити, що базова модель УПРС iмiтуe лише загальнi функци систем прково! автоматично! централiзацil та ре-гулювання швидкостi вiдчепiв у вщповщносп з задачами дослiдження. При необхщносп модель може бути модифшована для iмiтацil кон-кретних систем за умови збереження штерфей-сних функцш, якi забезпечують И взаемодда з iншими складовими моделi сортувально! прки.
Модель УПРС побудовано на основi зваже-ного орiентованого графу О(V, Е). Множина
а)
301 1 2,
вершин V графа О дшиться на чотири тдмно-жини: стрiлочнi переводи V5, сигнали Vе, галь-мовi уповiльнювачi Vя, та iзольованi секцi! ко-лiй VW. Для розподiлу множини вершин графа О на тдмножини кожнш з них видiленi непе-ресiчнi групи номерiв: Ы5 = {1, 2,..., 199}, N° = {201, 202,., 399}, Vя = {401, 402,., 599}, VW = {601, 602,., 799}.
Дугам графа е е Е вщповщають дшянки ма-ршрутiв скочування вiдчепiв мiж вершинами. Прийнято, що всi дуги орiентованi злiва направо. Орiентований граф О у пам'ятi ЕОМ пред-ставляеться списками iнцидентностi вершин. Для прикладу на рис. 1, а наведено геометри-чну модель колiйного розвитку прки, а на рис. 1, б орграф О моделi УПРС, що !й вщпов> дае. Для реалiзацi! заданих функцiй граф схеми О доповнюеться списками технiчних парамет-рiв, що характеризують елементи сортувально! прки та !х функцiональний взаемозв'язок у си-стемi гiрково! автоматики.
308
10 1005 11п
♦ 11п, С 202
Стрiлочнi переводи № у„ уп ЫсК 1 601 602 1
Упов'льнювач!
гск1 гск2
5 6
№ V„
401 1
N
УК
гук1 2
Гук2
3
ГукЗ
4
Коли № ун 601 0 602 0
^у
11 12
гкк1 11 15
Сигнали № ун 201 401
N0 201
Рис. 1. Представления сортувально!' прки в модели а - геометрична модель колшного розвитку; б - граф модел1 системи управлшня пересуванням рухомого складу на сортувальних прках; в - представлення сис-теми управлшня пересуванням рухомого складу на сортувальних Ирках у вигляд1 структур даних
Таким чином, кожнш вершит V, тдмножини V5 поставлено у вщповщшсть вектор пара-метрiв:
у = {Vл, Vп, Ыск, .ск
^ск^- Wл, Wп, ^о;
] = 1, 2... п
шСу, Ыоб}, у- е 8,
де vл , vп - номери вершин, що пов язаш з да-ною вершиною, вщповщно, в напрямку лiво! та право! коли хрестовини стршочного переводу;
Ыск - iдентифiкатор стрiлочного переводу в геометричнш моделi колiйного розвитку (ГМКР) [10];
гск - список колшних дiлянок в ГМКР, що вщповщають iзольованiй дiлянцi стрiлочного переводу;
wл, wп - списки номерiв сортувальних колiй, маршрути слiдування на якi вщповщають лiво-му та правому положенню стршочного переводу;
1
5су - положення стршки (5су = 0 - влiво, 5су = = 1 - вправо);
тсу - режим управлшня стрiлкою (тсу = 0 -ручний, тсу = 1 - автоматичний);
N06 - щентифшатор об'екта, що займае iзольовану дiлянку, для незайнятих дшянок
Кб = 0.
Останнi три параметри е динамiчними i зм> нюються пiд час моделювання. Заповнення списюв , wп виконуеться автоматично на шд-ставi анатзу графа О.
Гiрочнi сигнали описуються наступними структурами:
Vе = (ун, Д., 5с}, Vе е С, 1 = 1, 2, ..., пс ;
де vн - номер вершини, iнцидентноi данiй; Дс, - iдентифiкатор сигналу в ГМКР; 5с - поточний стан сигналу. Для вершин, що вщповщають гальмiвним уповiльнювачам V, е Ук повинш бути заданi наступнi параметри:
V¡ = {Vн, NуK, Гук, 5уу}, v¡ е Vя ,
1, 2
де Nук - щентифшатор уповiльнювача в ГМКР;
гук - список колiйних дiлянок в ГМКР, що вщповщають iзольованiй д^нщ уповiльнюва-ча;
5уу - стан уповшьнювача (5уу = 0 - розгаль-мований; 5уу = 1 - загальмований).
Колiйнi дiлянки описуються наступними структурами:
V < ЛГ 1 V Т^
V, = {vн, Ду, гкк}, V, е V , 1 = 1, 2, ..., п№ ,
де Nку - номер коли у вщповщшстю з прийня-тою на станцii нумеращею;
гкк - список колiйних дшянок в ГМКР, що вщповщають данш iзольованiй дiлянцi.
Представлення моделi УПРС у вигщщ структур даних наведено на рис. 1, в.
Додатково до складу УПРС входить модель маршрутного накопичувача та модуль управ-лiння уповiльнювачами.
Маршрутний накопичувач представляеться списком М, в якому кожному вщчепу ставиться у вiдповiднiсть номер коли його призначення:
т, = {Доб, Д5у}.
Заповнення маршрутного накопичувача ви-конуеться перед розформуванням кожного состава.
Вибiр режимiв гальмування вiдчепiв в УПРС забезпечуе модуль управлшня уповшь-
нювачами. В базовш моделi УПРС реатзовано три способи моделювання роботи уповшьню-вачiв: ручне гальмування, автоматичне рiвно-мiрне гальмування у всш зонi дii уповшьнюва-чiв та автоматичне гальмування повною поту-жнютю уповiльнювача в зонi, що регулюе-ться [12]. При цьому в двох останшх випадках режими гальмування визначаються до початку скочування. Кожному уповшьнювачу у вщпо-вiднiсть ставиться список завдань, елементи якого представляються структурами:
- при рiвномiрному гальмуванш
Гур = {к, Доб, ^г};
- при гальмуванш змшною зоною
Гзр = {к, Доб, 1иг, 1з,
де к - спошб моделювання роботи уповiльню-вача;
wг - питомий гальмiвний опiр;
/пг - координата точки початку зони гальмування;
1з - довжина зони гальмування; - ступiнь гальмування.
Синхрошзащя УПРС з iншими моделями комплексу виконуеться за командами системного таймера. На кожному крощ системного часу УПРС виконуе контроль поточного стану iзольованих секцiй стрiлочних переводiв, упо-вiльнювачiв та колiй.
Для iзольованоi дiлянки кожного стршочно-го переводу з МКР визначаеться щентифшатор об'екта, що и займае Д'о&. При цьому виконуеться порiвняння Дб з iдентифiкатором об'екта, що займав стршочний перевод на попередньо-му кроцi Доб. У випадку змiни стану iзольованоi дiлянки (Доб Ф До6) виконуються наступнi дн:
- при Доб > 0 та Доб = 0 (звшьнення дiлянки) згiдно з даними маршрутного накопичувача М визначаеться напрям скочування наступного вщчепу по даному стршочному переводу i, при необхщносп, подаеться команда в МКР на зм> ну положення стрiлки;
- при Доб > 0 та N > 0 фiксуеться нерозд> лення вiдчепiв; стрiлочний перевод залишаеть-ся у попередньому станi, а колiя призначення вiдчепа Д'об змшюеться у вiдповiдностi з прий-нятим алгоритмом (за замовчуванням направ-ляеться на колiю попереднього вiдчепа), режим гальмування вщчепа Дб визначаеться з умови його роздшення з попередшм вiдчепом з мш> мальним штервалом.
Для гальмiвних уповiльнювачiв, iзольованi д^нки яких зайнятi рухомим складом, на кожному крощ системного часу в модуль управ-
лшня уповшьнювачами подаеться сигнал. За-дане чи розраховане значення wr передаеться в МКР. В базовш моделi УПРС прийнято, що пе-рехщ уповiльнювача 3i стану «розгальмований» до стану «загальмований» та назад вщбуваеться миттево. У випадку нероздiлення вщчетв на гальмiвному уповiльнювачi режим гальмування встановлюеться за першим вiдчепом.
1нформащя про стан iзольованих дiлянок сортувальних колш у базовiй моделi не викори-стовуеться. У бiльш складних моделях ця шфо-рмацiя може використовуватись для iмiтацil системи контролю зайняття колiй.
Розроблена iмiтацiйна модель системи управлшня пересуванням рухомого складу е ушверсальною. В запропонованому вигщщ модель може використовуватись в тренажерах чергового по прщ та в програмних комплексах для оцшки конструктивних параметрiв плану та профшю гiрок.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Шафит, Е. М. Расчет времени расформирования составов на автоматизированных сортировочных горках [Текст] / Е. М. Шафит // Вопросы эксплуатации железных дорог: Тр. ДИИТа. -Вып. 61. - М.: Транспорт, 1966. - С. 31-50.
2. Кирлан, А. И. Цифровая модель горки для исследования алгоритмов управления горочными процессами [Текст] / А. И. Кирлан // Автоматизация управления и совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: сб. науч. тр. - Вып. 13. - Свердловск: УО ЦНИИ МПС, 1969. - С. 112-114.
3. Kozak, T. Modelowy system rozrzadowy PKP i jego powiazanie z systemem kierowania praca stacji [Текст] / T. Kozak // Automat. kolej. -1980. - 3, № 11-12. - S. 296-299.
4. Seget, M. Model symulacyjny procesu rozrzadzania wagonow na gorce rozrzadowej [Текст] / M. Seget, K. Sztandera // Pr. Inst. transp. PWarsz. - 1988. - 28. - S. 5-12.
5. Муха, Ю. А. Цифровая модель процесса роспуска составов на автоматизированных сортировочных горках [Текст] / Ю. А. Муха, В. И. Бобровский, С. А. Попов // Вопросы механизации и автоматизации сортировочного процесса на станциях: Тр. ДИИТа. - Вып. 181/10. - Д., 1976. - С. 23-40.
6. Разработка адаптивной автоматической системы управления работой сортировочной горки [Текст] / Е. Н. Лебединская и др. // Вестник ВНИИЖТа. - 1999. - № 3. - С. 32-34.
7. Бобровский, В. И. Эргатические модели сортировочных горок [Текст] / В. И. Бобровский // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - 2001. - № 5. -С. 7-11.
8. Бобровский, В. И. Эргатические модели железнодорожных станций [Текст] / В. И. Бобровский, Д. Н. Козаченко, Р. В. Вернигора // Зб. наук. пр. КУЕТТ: Сер. «Транспортш системи 1 технологи». - Вип. 5. - К.: КУЕТТ, 2004. -С. 80-86.
9. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ [Текст] / Г. Буч [пер. с англ.]. - 2-е изд. -М.: Изд-во Бином; СПб.: Невский диалект, 2000. - 560 с.
10. Козаченко, Д. М. Модель колшного розвитку для 1мггацшного моделювання пркових проце-с1в [Текст] / Д. М. Козаченко // В1сник Дшпро-петр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - 2009. - Вип. 29. - Д.: Вид-во ДНУЗТ, 2009. - С. 53-57.
11. Вернигора, Р. В. Шдвищення ефективносп фун-кцюнування зал1зничних станцш як ергатичних систем [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.20 / ДНУЗТ. - Д., 2008. - 21 с.
12. Рогов, Н. В. Имитационная модель скатывания отцепов с регулируемой зоной торможения [Текст] / Н. В. Рогов, Н. П. Божко // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы ЬХУ Межд. науч.-практ. конф. - Д.: ДИИТ, 2005. - С. 109-110.
Надшшла до редколегп 07.12.2009.
Прийнята до друку 10.12.2009.
