Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Имитационные методы расчета показателей и анализ работы станции на ЭВМ



 

Метод имитационного модели­рования заключается в многократно повторяемой имитации на ЭВМ станционных процессов с большей или меньшей степенью их детализа­ции. При этом собирается статисти­ческий материал по интересующим параметрам процесса. Формализа­ция исследуемого процесса заклю­чается в расчленении на элементарные акты, между которыми устанав­ливаются взаимосвязи, существую­щие в реальном процессе. Далее не­обходимо только воспроизвести в действии построенный моделирую­щий алгоритм, чтобы получить ин­тересующие свойства, характеристи­ки процесса в целом.

Использование имитационного моделирования особенно эффектив­но при исследовании таких сложных систем, в которых применение ана­литических методов создает серьез­ные трудности. Оно не имеет огра­ничений на сложность описываемых объектов – любой фактор функцио­нирования системы может быть уч­тен в имитационной модели. Су­ществуют несколько алгоритмов и программ для имитации станцион­ных процессов на ЭВМ.

Имитационное моделирование в станционной технологии позволяет решить ряд задач совершенствова­ния работы сортировочных станций: выявить элементы, ограничивающие пропускную и перерабатывающую способность сортировочных стан­ций, научно обосновать нормирова­ние простоя вагонов в подсистемах с расчленением простоев по всем элементам станционной технологии, оценить эффективность мер перспек­тивного развития станции и усовер­шенствовать их технологию.

Поскольку моделирование дает возможность «проигрывать» на ЭВМ различные варианты, легко определить их выгодность и устано­вить наиболее оптимальную после­довательность внедрения. К недо­статкам имитационного моделиро­вания следует отнести сложность разработки программы моделиро­вания, ее отладки и верификации (проверки соответствия модели ори­гиналу в имитации интересующих свойств объекта); необходимость значительных затрат машинного времени на получение результатов моделирования. Моделирование на ЭВМ принято считать основным ме­тодом анализа и расчета больших систем.



В результате имитации работы сортировочной системы модель должна в качестве выходных пара­метров выдавать не только значение простоев вагонов на различных эта­пах их обслуживания, задержки со­ставов в результате отказов подси­стем, но и значения управляющих переменных системы – горочного ин­тервала и интервала перестановки для одного маневрового локомоти­ва, а также коэффициентов загрузки элементов путевого развития и за­держки передвижений горочных и маневровых локомотивов по раз­личным видам враждебностей. Для этого необходимо обеспечить ими­тацию передвижений не только со­ставов, но и маневровых поездных локомотивов, а также отобразить в модели путевое развитие станции с определенными длинами элемен­тов (путей, вытяжек, секций).

Рассмотрим основы алгоритма и программы А.М.Жидкова, раз­работанные с использованием языка GPSS и предназначенные для де­тального анализа надежности и тех­нологии работы сортировочных си­стем.

Путевое развитие сортировочной системы представляется в виде сложной сети одноканальных при­боров обслуживания, соответствую­щих отдельным секциям, путям пар­ков, вытяжкам и тупикам. В этой сети циркулируют заявки различных видов: составы, поездные, маневро­вые локомотивы; при этом они мо­гут занимать сразу по нескольку приборов, соответствующих секци­ям и путям маршрута, по которому движется заявка. В этом заключает­ся одна из особенностей обслужива­ния заявок приборами данного вида. Освобождение приборов заявка осу­ществляет последовательно, через интервалы времени, соответствую­щие полному проходу всего состава или локомотива по секции, которой соответствует данный прибор. Воз­можность освобождения заявкой прибора такого вида определяется рядом условий: возможностью дальнейшего продвижения подвижной единицы по секциям, наличием под составом маневрового локомотива и готовностью состава по каналам ПТО и СТЦ, окончанием накопле­ния состава на пути ПФ и т.д.



Существует другой вид приборов обслуживания, условием освобожде­ния которых является истечение определенного времени. Это прибо­ры, имитирующие работу каналов ПТО и СТЦ. Основными объектами модели служат обслуживающие приборы (одноканальные и много­канальные). Различают алгоритмы (дисциплины) ожидания заявок в на­копителе и обслуживания заявок каждым обслуживающим прибо­ром. Неоднородность заявок, отра­жающая процесс в реальной систе­ме, учитывается с помощью ведения классов приоритетов.

Одной из задач реализации ими­тационного моделирования на ЭВМ является выбор языка для описания модели. Используются как универсальные и процедурно-ориентированные языки общего назначения, так и специализированные языки имитационного моделирования (ЯИМ). Основными языками, ис­пользуемыми для моделирования дискретных процессов, являются НЕДИС, GPSS, SIMSCRIPT, SIMU­LA. Наибольшее распространение получил GPSS. Он в большей сте­пени является макроязыком, чем остальные, и следовательно, его лег­че освоить.

Особенностью этого алгоритма является то, что он состоит из не­скольких фрагментов, взаимодей­ствующих друг с другом в процессе имитации. Каждый фрагмент ими­тирует передвижение определенной группы объекта: составов, прини­маемых в ПП и проходящих подго­товку к роспуску; горочных локо­мотивов (ГЛ), осуществляющих цикл передвижений в зоне подсисте­мы ВхУ-ПП-Г, составов, накап­ливающихся в ПФ и осуществляю­щих свое передвижение вплоть до отправления; маневровых локомотивов (МЛ), осуществляющих цикл передвижений в зоне подсистемы ВФ-ПО-ВыхУ; поездных локомо­тивов (ПЛ), выходящих из депо под составы в ПО. Несколько особняком стоит фрагмент, имитирующий по­явление ниток графика для каждого выходного участка, на которые от­правляются поезда из ПО.



Взаимодействие фрагментов в алгоритме отражает фактическое взаимодействие реальных объектов между собой. Например, надвиг со­става на горку может быть начат только при условии, что под состав заехал ГЛ, а окончание формирова­ния накопленного на пути ПФ со­става может начаться только при условии, что к этому составу по­дошел МЛ, равно как и отправление подготовленного состава может произойти только при наличии под составом ПЛ и наличии нитки гра­фика на соответствующий выходной участок.

В схеме алгоритма точки взаимо­действия фрагментов имеют услов­ные обозначения: точка •← озна­чает, что фрагменты вступают во взаимодействие (объекты стыкуют­ся, например, ГЛ стыкуется с соста­вом); точка о→ означает, что фраг­менты выходят из взаимодействия (объекты расстыковываются, или происходит ответвление какого-ли­бо процесса, например, после окон­чания обработки состава в ПО пода­ется заявка на подачу поездного ло­комотива под состав).

Следует отметить, что реальные объекты взаимодействуют не только непосредственно, но и косвенно, че­рез путевое развитие станции в зо­нах передвижения объектов. Это взаимодействие проявляется в фор­ме враждебностей, когда передвиже­ние одного объекта блокируется за­нятием соответствующей зоны пу­тевого развития другим объектом. Для имитации такого взаимодей­ствия в модели отображено путевое развитие станции в виде сложной сети взаимосвязанных одноканальных СМО.

Длины элементов, их взаимо­связь, а также средние скорости по­движного состава задаются исход­ными данными. Это обеспечивает достаточно адекватную имитацию процессов занятия и освобождения подвижным составом элементов пу­тевого развития, что дает возмож­ность оценить влияние задержек по враждебности на основные показа­тели работы подсистем.

В модели имитируется процесс распределения отцепов разных на­значений на пути ПФ и накопления составов, что дает возможность оце­нить вероятность остановки рос­пуска из-за заполнения путей ПФ и оценить влияние наличия дополни­тельных путей в ПФ на величину горочного интервала, простоя соста­вов в ПП и объем повторной пере­работки вагонов. Кроме того, име­ется возможность оценить влияние последующих подсистем на величи­ну горочного интервала.

Чтобы реализовать вышеуказан­ную имитацию, для каждого поезда, появившегося перед участком при­ближения к станции (УП), модели­руется длина состава и его разложе­ние по номерам назначений и дли­нам отцепов. Для этого в качестве исходных данных модели задаются число назначений плана формиро­вания, вероятность попадания каж­дого назначения в состав, средняя длина отцепа каждого назначения и функции ее распределения, а также средняя длина состава и функция ее распределения.

Рассмотрим алгоритм имитации (рис. 10.2 и 10.3). Моменты появле­ния поездов перед УП определяются интервалом прибытия и функцией его распределения. После появления поезда перед УП имитируется длина и разложение состава, после чего проверяется свободность УП, и по результату проверки поезд ожидает освобождения УП или занимает его. После занятия УП сразу же проверяется возможность входа поезда в ПП (наличие не менее двух свобод­ных путей в ПП и свободность вход­ных секций). Если возможности нет, имитируется торможение состава (соответствующим приращением времени подхода поезда к входному светофору). После появления воз­можности входа в ПП прекращается уменьшение скорости, и от достиг­нутого уровня имитируется ее уве­личение. Одновременно поезд зани­мает входные секции и путь ПП.

 

 

 

 


По истечении соответствующего времени (учитывается факт сниже­ния скорости перед входным свето­фором и стоянка) имитируется по­следовательное освобождение поез­дом УП и входящих секций ПП. На этом заканчивается имитация прие­ма поезда в ПП. Далее имитируется отцепка поездного локомотива от состава и его выход в депо через выходные секции ПП при условии их свободности, а также обслужива­ние состава каналами ПТО и ОТК. После готовности состава к роспус­ку он ожидает захода горочного ло­комотива. В данном месте фрагмен­та имитации приема поезда в ПП и роспуска (ИП СР) имеется точка начала взаимодействия с фрагмен­том имитации передвижных гороч­ных локомотивов (ИПГЛ). Следует отметить, что начало взаимодей­ствия фрагментов может быть и ранее, так как горочный локомотив может подойти под состав сразу по­сле прибытия его в ПП.

После «стыковки» инициатива по имитации дальнейших операций с составом переходит к фрагменту ИПГЛ, который имитирует опера­ции, предшествующие роспуску, и роспуск состава. Если в процессе роспуска возникает отказ ПФ, то имитируется ожидание распускав­шимся составом окончания повтор­ного роспуска, после чего продол­жается и заканчивается прерванный роспуск. Далее проверяется, нужно ли осаживание: если да, имитируется процесс осаживания, если нет – горка освобождается от роспуска.

Для определения дальнейшего передвижения горочного локомоти­ва, окончившего роспуск, проверяет­ся возможность отказа ПФ следую­щему роспуску путем пробного рос­пуска этого состава. Если ожидается отказ следующему роспуску, то этот горочный локомотив уходит под горку и ждет там отказа ПФ сле­дующему роспуску, после чего вы­таскивает вагоны с отсевного пути на горку, делает повторный роспуск, а закончив его, проверяет возмож­ность войти в ПП. Если ее нет, то

горочный локомотив ожидает ее по­явления, если есть-проверяет, по какому маршруту возможен заход: через путь надвига или объездной путь, после чего занимает маршрут и двигается в сторону ПП.

Придя ко входной горловине ПП, горочный локомотив проверяет возможность захода под состав и, если она есть, заходит под состав для последующего его надвига. Да­лее цикл повторяется.

В процессе имитации роспуска на одном или нескольких путях ПФ происходит завершение накопления составов, в эти моменты в фрагмен­ты имитации передвижений накоп­ленных составов (ИПНС) появляют­ся соответствующие заявки, имити­рующие накопленные составы. По­сле имитации ожидания подхода ма­неврового локомотива под состав следует точка начала взаимодей­ствия фрагмента ИПНС с фрагмен­том имитации передвижений манев­ровых локомотивов (ИПМЛ).

После «стыковки» инициатива по имитации дальнейшего передвиже­ния состава вместе с маневровым локомотивом вплоть до ввода со­става в ПО переходит к фрагменту ИПМЛ, который проверяет возмож­ность проведения операций по окон­чанию формирования накопленного состава (ОФ) и имитирует этот про­цесс с занятием соответствующих элементов путевого развития. Затем проверяется возможность переста­новки состава в ПО и, если таковая есть, имитируется перестановка со­става в ПО с занятием и последую­щим освобождением соответствую­щих элементов путевого развития по маршруту движения.

После имитации перестановки оканчивается взаимодействие фраг­ментов (точка 4), фрагмент ИПМЛ имитирует отцепку маневрового ло­комотива от состава, проверку ус­ловий прохода его из ПО на ВФ и осуществление самого прохода, за­тем проверяется возможность входа в соответствующую группу путей ПФ и осуществляется этот вход. На этом цикл передвижения маневрово­го локомотива заканчивается. Необ­ходимо отметить, что выбор мар­шрута на вытяжку и самой вытяжки осуществляется с учетом того, в ка­кой группе путей ПФ имеется на­копленный состав.

После окончания взаимодей­ствия с фрагментом ИПМЛ (точка 4) вновь активизируется фрагмент ИПНС и имитирует занятие соста­вом каналов ПТО и СТЦ по отправ­лению, обслуживание состава этими каналами и последующее их осво­бождение. Затем следует ответвле­ние процесса (точка 5): для имита­ции подачи поездного локомотива (ПЛ) под данный состав с учетом задержек по враждебностям (точ­ка 6).

После захода ПЛ под состав имитируется ожидание нитки графи­ка (точка 7) на данный выходной участок, затем при условии свободности выходных секций ПО и участ­ка удаления (УУ) имитируется заня­тие этих элементов поездом, отправ­ление поезда с последовательным освобождением элементов.

Общий простой в подсистеме ВхУ-ПП- Г состоит из следующих элементов:


 

где - средняя продолжительность процесса приема состава ПП с момента открытия входного светофора на какой-либо путь ПП до момента остановки поезда на этом пути; – соответственно средние простои соста­вов в ПП в ожидании начала операции ПТО и СТЦ и под этими операциями (особенностью здесь является то, что ожидания и обработки идут параллельно); – средняя продолжительность ожидания составом, подготовленным к роспуску по каналу ПТО и СТЦ, подхо­да под него горочного локомотива; - средняя продолжительность ожидания надвига; - средняя продолжитель­ность надвига состава на горб горки; и –средняя продолжительность роспуска состава до момента освобож­дения пути ПП и остановки роспуска, отнесенные на один распускаемый со­став вследствие отказа ПФ.

Таким образом, очень важным интегрированным параметром под­системы ВхУ – ПП – Г является сред­няя продолжительность занятия пу­ти ПП составом (Tпс1), так как она оказывает значительное влияние на вероятность беспрепятственного приема в подсистему составов и на потребное число путей в ПП. Это время составляет 60 мин.

Длительность второй фазы на­хождения состава в подсистеме, мин, состоит из пяти составляющих:

 


где –средняя продолжительность ожидания составом окончания форми­рования; - средняя продолжитель­ность процесса окончания формирова­ния состава; – средняя продолжи­тельность ожидания начала перестанов­ки состава в ПО; - средняя продолжи­тельность задержек в перестановке, вы­званная отсутствием свободных путей в ПО (последствия отказа подсистемы ВФ – ПО - ВыхУ); - средняя продол­жительность части перестановки соста­ва, соответствующая его уборке с пути ПФ (состав покинул подсистему Г-ПФ-ВФ).

В подсистеме ВФ-ПО-ВыхУ простой составов складывается из следующих составляющих:

 

 

где – окончание перестановки состава в ПО с момента освобождения составом пути ПФ до момента остановки его в ПО; – соответственно средний простой составов в ПО в ожи­дании начала обслуживания и в течение обслуживания системами ПТО и СТЦ; –средняя продолжительность ожида­ния подготовленного к отправлению со­става, подхода под него поездного ло­комотива; – время на опробование ав­тотормозов; –средняя продолжитель­ность ожидания готовым поездом нитки графика для отправления на перегон; – продолжительность части отправ­ления, при котором поезд освобождает путь ПО.

Анализ результатов моделирова­ния по сортировочной системе пока­зывает, что в подсистемах доля вре­мени ожиданий выполнения после­дующих операций составляет 32-62%. Это потенциальные резервы сокращения простоев, однако сте­пень их снижения должна опреде­ляться экономической эффективно­стью при применении мер увеличе­ния надежности пропускной и пере­рабатывающей способности стан­ции. Для этих целей прежде всего и необходимо имитационное моде­лирование станционных процессов с достаточно детальным учетом функ­циональных взаимосвязей.


Просмотров 454

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!