6.4 MODELE SZCZEGÓŁOWE I PROGRAMY SYMULACYJNE UKŁADÓW 6.4.1 Węzły torowe W sec kolejowej można wyróżnć newelką lczbę typów elementów, z których składa sę każdy układ. Kombnacje tych podstawowych elementów równeż występują w newelkej lczbe różnących sę połączeń tak, że daje sę wyróżnć klka najczęścej występujących konfguracj, co pozwala stworzyć take modele układów, za pomocą których można wymarować praktyczne dowolne układy, W dalszej treśc przedstawono 6 model układów, które zawerają najczęstsze przypadk w praktyce wymarowana. Pewne zadana, chocaż dotyczą kształtowana układów nnych typów, dają sę po pewnych modyfkacjach sformułować w języku tych model. Oczywśce łatwo znaleźć zadana, których ne można wymarować za pomocą tych 6 model symulacyjnych, jednak są to, jak już stwerdzono, neczęsto występujące przypadk. Ważną klasą układów są węzły torowe. Występują one bowem jako elementy łącznkowe nnych elementów sec, stąd ch przepustowość ma duży wpływ na przepustowość sec kolejowej. Jak już stwerdzono w podrozdzale 6.1.4, układy są systemam otwartym, natomast ch modele muszą być systemam zamknętym, a węc aby odwzorowane układu na model było prawdłowe, należy ująć w modelu wpływ otoczena na modelowany układ. W przypadku posterunku odgałęźnego otoczenem są tory szlakowe; w przypadku stacyjnego węzła torowego oprócz torów szlakowych do otoczena należą tory główne układy specjalne. Tory szlakowe dla węzła torowego odgrywają rolę regulatorów strumen zgłoszeń pocągów. Tory główne zmenają (w stosunku do posterunku odgałęźnego) zasady obsług. W przypadku stacyjnych węzłów torowych dochodz obsługa technczno-handlowa możlwość zmany drog przejazdu przez węzeł, jeżel zgłaszająca sę jednostka zastaje zajęty tor główny. Stąd też modele węzłów torowych składają sę, oprócz odwzorowań węzłów w ścsłym sense, równeż z odwzorowań elementów ch otoczena. Wraz z konstrukcją model węzłów torowych Woch (1974b) wprowadzł lczne charakterystyk poszczególnych struktur węzła; z ważnejszych należy wymenć pozom nesprzecznośc wskaźnk rozplotu. Pozom nesprzecznośc e określa sę jako najwększą możlwą lczbę jednostek jednocześne (równolegle) obsługwanych przez węzeł. Jest to charakterystyka pojemnośc układu (podrozdzał 6.1.4), która jednak ne odzwercedla stopna złożonośc węzła; można bowem wskazać układy torowe węzłów stotne różnące sę pod względem złożonośc, a o tym samym pozome nesprzecznośc. Dlatego jako charakterystykę układu torowego węzła, wyrażającą jednocześne welkość złożoność struktury, wprowadza sę wskaźnk rozplotu a określany jako prawdopodobeństwo losowego wyboru pary dróg przejazdu wzajemne nesprzecznych. Nech b j oznacza element tablcy zależnośc węzła torowego: 0 gdy drog, j są nesprzeczne (mogą być realzowane jednocześne) b j = (6.31) 1 gdy drog, j są sprzeczne (ne mogą być realzowane jednocześne) Przy czym, j = 1,2...,f, gdze f jest lczbą dróg przejazdu przez węzeł. Wskaźnk rozplotu węzła torowego a wynos: TPR6-178
k, j b j a = 1 (6.32) 2 f Pojęce wskaźnka rozplotu (6.32) można uogólnć na wskaźnk rozplotu określonego jako wyrazy cągu {a }, gdze a 1 = l, a a jest prawdopodobeństwem losowego wyboru dróg wzajemne nesprzecznych ( = 2, 3,...). Wtedy wzór (6.32) określa a 2. W praktyce ne zachodz potrzeba posługwana sę wskaźnkam rozplotu wyższego rzędu nż 2. Wskaźnk rozplotu a określony przez (6.32) spełna warunk: 1 0 a 1 (6.33) f Maksymalna złożoność węzła odpowada przypadkow e =1, a a = 0 (wszystke drog są wzajemne zależne), natomast maksymalny rozplot węzła odpowada przypadkow a = l - l/f, a e = f (każda droga jest sprzeczna tylko z sobą; jest to tzw. węzeł zdegenerowany). Dla przykładu, wskaźnk rozplotu posterunku odgałęźnego, którego schemat przedstawono na rysunku 6.5 wynos 0,375 (e = 2). Podobne jak podstawowym elementem struktury torowej jest droga przejazdu, tak podstawowym elementem struktury ruchowej układu jest trasa pocągu. Zbór tras rozważanego układu dzel sę na kategore: trasy o różnych drogach przejazdu należą do różnych kategor; trasy o tej samej drodze przejazdu dzel sę jeszcze dalej na kategore według nnych, szczegółowych charakterystyk takch, jak herarcha ważnośc, parametry obsług. Strumene zgłoszeń do układu są opsane przez lczbę kategor tras - m oraz wektor obcążena r = (r 1,r 2,..., r m ), którego składowe r są ntensywnoścam zgłoszeń kategor, zwykle lczbam pocągów w dobe. Trasy ustalonej kategor mają tę samą drogę przejazdu przez układ. Obsługę tras w węźle torowym charakteryzuje macerz zależnośc. Dla jej zdefnowana koneczne są dodatkowe pojęca. Nech d, d j oznaczają drog tras kategor, j. Trasy kategor, j są nesprzeczne, jeżel ch drog są nesprzeczne, tzn. b d dj = 0 (6.31). Wśród tras sprzecznych (b d dj 0) wyróżna sę trzy typy sprzecznośc: - trasy krzyżujące sę, gdy końce dróg ne pokrywają sę; - trasy zbeżne, gdy końce ch dróg pokrywają sę; - trasy przecwne, gdy początek jednej drog pokrywa sę z końcem drugej drog. Macerz zależnośc tras węzła torowego C o wymarach m x m określa sę następująco: c j 0, t = ( z), t ( k ), t ( k ) + t ( d ) + t ( d ) j gdy trasy kategor, j są nesprzecz ne; gdy trasy kategor, j są krzyżujące sę; gdy trasy kategor, j są zbeżne;, gdy trasy kategor, j są przecwne; TPR6-179 (6.34)
gdze: t (z) jest czasem zajęca trasą kategor skrzyżowana (rdzeń węzła, patrz Woch, 1975); t (k) jest czasem zajęca trasą kategor odstępu węzłowego, w przypadku szlaków albo czasem zajęca toru głównego; t (d) jest czasem zajęca trasą kategor otoczena węzła wspólnego dla obu dróg. Dla węzłów torowych elementy macerzy zależnośc uważa sę za zdetermnowane. Węzły torowe są układam małym, poneważ składają sę z jednoodstępowych dróg przejazdu. W zwązku z tym każda trasa przeprowadzana przez węzeł może być regulowana co najwyżej raz. Koneczność regulacj trasy może wynkać z sytuacj wewnętrznej, tj. z zajęca węzła obsługą trasy sprzecznej, wcześnej zgłoszonej lub z sytuacj zewnętrznej, tj. z zapowedz zgłoszena późnejszej trasy prorytetowej. Ogólne borąc, o regulacjach decydują zasady prowadzena ruchu pocągów oraz regulamny kolejek, które opsano w dalszej treśc. Charakterystykam procesu regulacj są: - prawdopodobeństwo regulacj p określone przez (6.20); - średn czas regulacj x określony przez (6.21); - średna kolejka k określona przez (6.22). W praktyce oprócz tych globalnych charakterystyk regulacj wyznacza sę charakterystyk regulacj w odnesenu do struktury torowej dla zgłoszeń każdego strumena oraz w odnesenu do struktury ruchowej - dla każdej kategor pocągu. Dla wyznaczena charakterystyk regulacj węzła torowego skonstruowano dwa modele symulacyjne - SymPOST4 SymPOST5; perwszy - ż myślą o wymarowanu posterunków odgałęźnych, drug - z myślą o stacyjnych węzłach torowych. Zasady opsu obu model prawe ne różną sę; różnce występują w algorytmach symulacyjnych. W opse modelu węzła torowego można wyróżnć cztery grupy nformacj: - charakterystyk rozmaru opsu; - ops strumen zgłoszeń; - macerz zależnośc (ops możlwośc obsług); - ops regulamnu kolejk. Do charakterystyk rozmaru opsu należą: - lczba strumen zgłoszeń nazywana lczbą źródeł; - lczba kategor tras nazywana równeż lczbą przebegów; - maksymalna lczba kolejno obsługwanych tras, które mogą spowodować potrzebę regulacj następnej trasy (naczej - zadany rozmar hstor procesu obsług); - maksymalna lczba tras, które jednocześne mogą oczekwać w jednym źródle; - maksymalna lczba kategor tras jednego źródła. W drugej grupe opsu - w opse strumen zgłoszeń - znajdują sę parametry rozkładów prawdopodobeństwa zgłoszena tras poszczególnych kategor oraz parametry rozkładów odstępów czasu.pomędzy kolejnym zgłoszenam dla każdego strumena (źródła). O strumenach zgłoszeń z różnych źródeł zakłada sę, że są one nezależne oraz że odstępy czasu pomędzy kolejnym zgłoszenam ustalonego źródła tworzą cąg nezależnych zmennych losowych o tym samym rozkładze. Odstępy mędzy kolejnym zgłoszenam pocągów (ruch rzeczywsty) lub też mędzy kolejnym zgłoszenam tras (rozkład jazdy) z ustalonego kerunku mają przesunęty rozkład wykładnczy, patrz Węgersk (1971). Oznaczając przez X j -ty odstęp j-tego źródła można zapsać: X = d + Y (6.35) j TPR6-180 j j
gdze: d j - mnmalny (zdetermnowany) odstęp mędzy kolejnym zgłoszenam ze źródła j; Y j zmenna losowa o rozkładze wykładnczym. Każdy strumeń zgłoszeń (źródło) jest opsany przez: a jk - prawdopodobeństwo zgłoszena w źródle j trasy kategor k; d j - mnmalny odstęp (6.35); k j - parametr rozkładu wykładnczego częśc losowej Y j odstępu X j. Charakterystyk źródeł a jk λ j wynkają ze struktury obcążena węzła, tj. z lczby tras poszczególnych kategor w zadanym okrese. Natomast stałe d j zalezą od charakterystyk technczno-ruchowych otoczena węzła. Do trzecej grupy nformacj o węźle torowym należy macerz zależnośc tras C (6.34). Regulamn kolejk opsuje sę za pomocą wag prorytetów g ( = 1,2,..., m; g - dowolna lczba rzeczywsta). Trasy kategor, j są równoprawne, jeżel g = g j. Oznacza to, że w przypadku kolzj w ch obsłudze obsługuje sę trasę o wcześnejszym momence zgłoszena. Jeżel g g j, to, trasy kategor są uprzywlejowane (podporządkowane) w stosunku do tras kategor j z prorytetem p j : g g j, gdy g g j 1 p j = 1, gdy g g j > 1 (6.36) 1, gdy g g j < 1 Prorytet p j <1 nazywa sę częścowym uprzywlejowanem (podporządkowanem), w przecwnym przypadku - całkowtym uprzywlejowanem (podporządkowanem). Prorytet p j,, że obsługę trasy kategor j można rozpocząć na czas p j c j przed zgłoszenem trasy kategor, gdze c j jest czasem zależnośc trasy kategor j w stosunku do trasy kategor (6.34). Częścowe uprzywlejowane tras wprowadzł do rozważań Potthoff w metodze oceny przepustowośc węzłów torowych, patrz Woch (1971), wychodząc z bardzo szczególnych przypadków - węzłów dwustrumenowych. Zagadnene kolejnośc obsług komplkuje sę w przypadkach, gdy strumen zgłoszeń do węzła jest węcej nż 2. Mogą zdarzać sę sytuacje, że najwcześnejsze zgłoszene ne może być obsługwane z powodu zapowedz późnejszego prorytetowego zgłoszena, a to z kole także ne może być obsługwane z powodu następnego, bardzej uprzywlejowanego zgłoszena td. naczej mówąc, mogą powstawać łańcuchy prorytetowej zależnośc. Przestrzegane w sposób bezwzględny zasady obsług według prorytetów może prowadzć do znacznych regulacj, a ogólne, może ne dawać rozwązana sytuacj kolzyjnej (neskończony łańcuch zależnośc prorytetowej). W przypadkach złożonych należy węc przewdywać wyjśce z sytuacj według dodatkowej zasady regulamnu kolejk. Możlwość powstawana łańcuchów prorytetowej zależnośc stwarza najwększe trudnośc przy konstruowanu algorytmów symulacyjnych. W algorytmach symulacj węzłów torowych używanych w pracy wprowadzono zasadę, którą nazywa sę prorytetem sytuacyjnym": Według tej zasady, do obsług może być przyjęte zgłoszene A 1 którego obsługa spowoduje zakłócene zgłoszena prorytetowego A 2 przyjętego późnej, ale ne zakłóc obsług następnego zgłoszena bardzej prorytetowego A 3, z którego powodu tak zakłócone byłoby zgłoszene A 2. Zasada ta prowadz w pewnych przypadkach do TPR6-181
zmnejszena lczby zgłoszeń zakłóconych kosztem wydłużena czasu zakłócena zgłoszeń tak zakłóconych. W każdym przypadku zasada prorytetu sytuacyjnego pozwala, przerwać łańcuch zależnośc prorytetowej (p. ops algorytmu symulacyjnego zameszczony w dalszym cągu). Ogólne, zasada prorytetu sytuacyjnego polega na takm uszeregowanu obsług n zgłoszeń, aby lczba zgłoszeń zakłóconych była jak najmnejsza. W przypadku, gdy tylko jedno zgłoszene może być obsłużone bez zakłóceń powodując zakłócena pozostałych zgłoszeń, obsługuje sę w perwszej kolejnośc zgłoszene o najwyższym prorytece. W opse modelu SymPOST5 występuje jeszcze pąta grupa nformacj. Należą tu nformacje dotyczące każdej kategor, tras, opsujące możlwośc zmany kategor trasy w przypadku, gdy zmana powoduje zmnejszene czasu regulacj. Zmana kategor trasy w modelu odpowada w rzeczywstośc zmane drog przejazdu przez węzeł; zwykle dotyczy to tylko stacyjnych węzłów torowych (zmana toru wjazdowego dla zgłoszonego pocągu w sytuacjach, gdy tor perwotne przeznaczony dla tego pocągu jest zajęty). W modelu SymPOST5 kategore tras węzła dzel sę na główne oraz warantowe, przyporządkowane głównym kategorom. Tylko trasy głównych kategor są generowane przez źródła węzła. Ops algorytmów symulacyjnych wymaga wprowadzena pewnych nowych defncj. Zgłoszenem (trasy) lub obsługą (trasy) nazywa sę parę (w, h), gdze w jest momentem zgłoszena lub rozpoczęca obsług trasy kategor h. Aktualnym stanem procesu zgłoszeń A nazywa sę n-elementowy, uporządkowany układ zgłoszeń: ( w, h ), ( w, h ),..., ( w n, h ), A (6.37) : 1 1 2 2 n gdze n jest lczbą źródeł węzła nezależnych strumen zgłoszeń, w jest aktualne najwcześnejszym momentem zgłoszena w źródle oraz: w <w +1, =l,2,...,n - l (6.38) Hstorą procesu obsług H nazywa sę k-elementowy, uporządkowany układ: ( t, l ), ( t, l ),..., ( t k, l ), H (6.39) : 1 1 2 2 k gdze t jest momentem rozpoczęca obsług trasy kategor l, k jest zadanym rozmarem hstor oraz t t +1, = 1, 2,..., k-1 (6.40) Hstora H zawera wszystke kolejne obsług. Przez -te zgłoszene rozume sę w, h A t, l H zgłoszene ( ), natomast przez j-tą obsługę rozume sę obsługę - ( j j ). Najwcześnejszy możlwy moment rozpoczęca obsług -tego zgłoszena, oznaczony S jest wyznaczony na podstawe hstor procesu obsług: TPR6-182
S { t + c h } max w, max j j (6.41) J j = gdze w jest momentem zgłoszena : J { j : t, l H c 0} = j j ljh c ljh jest czasem sprzecznośc kategor l j z kategorą h. Dla każdej pary zgłoszeń aktualnego stanu zgłoszeń A określa sę Z j, tj. najwcześnejszy moment zakończena obsług zgłoszena dla zgłoszena j, przez co rozume sę najwcześnejszy możlwy moment rozpoczęca obsług trasy kategor l j pod warunkem, że poprzedno zostało obsłużone zgłoszene : S + ch, > 0 h gdy c j h h j Z j = (6.42) S j, gdy ch = 0 h j Dla zgłoszeń z aktualnego stanu A można określć bezwarunkowy czas regulacj zgłoszena wynkający z hstor procesu obsług H oraz warunkowy czas regulacj zgłoszena zależny od uszeregowana obsług zgłoszeń ze stanu A. Bezwarunkowy czas regulacj r zgłoszena wynos: r ( 0 S w ) = max, (6.43) natomast czas regulacj r ; zgłoszena pod warunkem, że poprzedno obsłuży sę zgłoszene j wynos: r j ( r Z S ) = max, (6.44) j Algorytm symulacyjny dzała cyklczne. Na jeden cykl przypada obsługa jednego zgłoszena, to jest przesunęce zgłoszena z rejestru A do rejestru H. W skład jednego cyklu algorytmu wchodzą następujące grupy operacj: 1) wybór jednego zgłoszena na podstawe analzy welkośc r j (6.44) zgodne z zasadam obsług; 2) oblczene na podstawe.hstor procesu H czasu regulacj r (6.43) rejestracja regulacj; 3) włączene zgłoszena do rejestru H; TPR6-183
4) generowane następnego zgłoszena z źródła, z którego pochodzło zgłoszene ; włączene wygenerowanego zgłoszena do rejestru A oraz generowane następnych zgłoszeń do aktualnego momentu t 1. Na uwagę zasługuje perwsza część cyklu algorytmu symulacyjnego - wybór zgłoszena - ze względu na dużą złożoność tej grupy operacj. Częśc pozostałe są operacjam standardowym w symulacj, jak podaje Leszczyńsk, (1974). Wyberane zgłoszena do obsług jest sprawdzanem, czy ustalone zgłoszene ne jest elmnowane przez nne zgłoszena z A. Warunkem elmnacj zgłoszena przez zgłoszene j (gdze zgłoszena, j należą do rejestru A) jest: r > p c oraz j hh j h jh p > 0 c > 0 (6.45) h h j h j h Innym słowy, zgłoszene może być wyelmnowane przez zgłoszene j w przypadku, gdy: - zgłoszene j jest prorytetowe w stosunku do (p hj hj > 0); - ne można jednocześne obsługwać tych zgłoszeń (c hjh > 0); - czas r j regulacj zgłoszena j w przypadku wcześnejszego obsłużena zgłoszena jest wększy nż założony dopuszczalny p hhj c hjh. Elmnowane rozpoczyna sę od zgłoszena najwcześnejszego - (w 1,h 1 ). Jeżel perwsze zgłoszene ne zostane wyelmnowane przez zgłoszene późnejsze, ale prorytetowe, to następuje obsługa perwszego zgłoszena, po którym następuje przejśce do następnych grup operacj algorytmu. Jeżel perwsze zgłoszene zostało wyelmnowane przez zgłoszene, to następuje badane, czy zgłoszene ne jest elmnowane przez nne zgłoszena. Jeżel ne, to zgłoszene jest obsługwane, w przecwnym przypadku powstaje łańcuch prorytetowej zależnośc zgłoszeń - (l,, j). Jeżel zgłoszene l ne jest elmnowane przez zgłoszene j, to obsługwane jest zgłoszene l, w przecwnym raze obsługwane jest zgłoszene j td. Można zauważyć, że opsany regulamn obsług, w przypadku gdy wszystke wag prorytetu są równe, jest regulamnem FIFS ( frst n - frst served ) - obsług według zgłoszeń. Model SymPOST5 jest stotnym uogólnenem modelu SymPOST4. W zasadze można by przeprowadzać dośwadczena tylko według modelu SymPOST5, jednak algorytm SymPOST4 jest znaczne szybszy w dzałanu, a lczne zagadnena praktyczne mogą być według nego modelowane. Uogólnene w modelu SymPOST5 polega na możlwośc zmany kategor zgłoszena w przypadkach, gdy zmana spowoduje zmnejszene lczby regulacj lub czasu regulacj. Dla każdego aktualnego stanu zgłoszeń A w algorytme symulacyjnym SymPOST5 określa sę stopeń skomplkowana sytuacj. Wyróżna sę cztery stopne 0) zgłoszene najwcześnejsze (w 1, h 1 ) ne jest elmnowane przez pozostałe zgłoszena z A oraz ne będze regulowane (r 1 = 0); 1) zgłoszene najwcześnejsze (w 1, h 1 ) ne jest elmnowane przez pozostałe zgłoszena z A oraz może być regulowane (r 1 > 0) 2) perwsze zgłoszene jest elmnowane przez zgłoszene, natomast zgłoszene ne jest elmnowane przez pozostałe; 3) zgłoszene l jest elmnowane przez zgłoszene, natomast zgłoszene jest elmnowane przez zgłoszene j, a węc powstaje łańcuch prorytetowej zależnośc (l,, j). Tylko w przypadku 0 rozwązane jest natychmastowe, jest nm obsługa zgłoszena najwcześnejszego. W sytuacjach stopn l do 3 poszukuje sę nnych możlwych kategor TPR6-184
warantowych dla zgłoszeń. Podczas poszukwana kategor warantowych obowązuje zasada, według której zmana kategor zgłoszena ne może spowodować wyższego stopna skomplkowana sytuacj, przy czym dąży sę do zmnejszena stopna skomplkowana, co odpowada zmnejszenu lczby regulacj. W sytuacj stopna l poszukuje sę nnej kategor zgłoszena - h ' -.takej, aby zmana spowodowała zmnejszene czasu regulacj r. Rozwązanem sytuacj l jest (w 1, h 1 '). W przypadku stopna 2 poszukuje sę dla zgłoszeń (l, ) takch par kategor warantowych (h 1 ', h '), aby zmnejszyć czas regulacj r 1 +r. Rozwązanem sytuacj 2 jest (w 1, h 1 ' ), gdy zmana spowoduje zmnejszene stopna skomplkowana sytuacj; w przecwnym przypadku rozwązanem jest (w, h ). W sytuacj stopna 3 rozwązanem może być obsługa każdego ze zgłoszeń (w 1, h 1 ') (w j,h j ' );(w,h ' ) Jeśl założy sę w opse modelu symulacyjnego, że ne ma możlwośc zmany kategor, to symulacja według SymPOST5 ne różn sę od symulacj według SymPOST4. Programy komputerowe, jake skonstruowano według opsanych przez Wocha (1975) algorytmów, składają sę - oprócz procedur symulacyjnych - z procedur kontrolujących zbeżność rejestrowanych statystyk oraz procedur zmenających ntensywność zgłoszeń w zadanym kerunku zman w celu wyznaczena optymalnych obcążeń ruchowych węzła. Programy SymPOST4 SymPOST5 napsano w ALGOL-u 1204 dla komputera ODRA 1204. Wyznaczene jednej wartośc estymatora funkcj efektywnośc jest dużym zadanem oblczenowym, na które składa sę: jałowy beg algorytmu, kontrola równowag statystyk, nezależne powtórzene przebegów w celu zmnejszena warancj estymatorów. Czas dzałana programu do momentu otrzymana jednej wartośc estymatora funkcj efektywnośc - dla programu Sym-POST4 waha sę średno w grancach od 5 do 10 mnut, a dla programu SymPOST5 - od 10 do 20 mnut. Ten bardzo krótk czas oblczeń - zważywszy, że na jeden przebeg składa sę symulacja przejazdu przez węzeł od klku do klkunastu tysęcy pocągów - uzyskano dzęk dużej efektywnośc ALGOL-u 1204 oraz specjalnym zabegom upraszczającym algorytm symulacyjny. W programach symulacyjnych SymPOST4, SymPOST5 wyznacza sę tylko momenty zdarzeń, które są nezbędne do rejestrowana lczby regulacj, czasu regulacj dla każdej kategor pocągów oraz czasu symulacj. Na tej podstawe oblcza sę wartośc szukanych estymatorów. W obydwu programach symulacyjnych najbardzej czasochłonną czynnoścą jest wybór, spośród aktualnych zgłoszeń ze wszystkch źródeł, jednego zgłoszena zgodne z opsanym poprzedno zasadam. Tablca 6/4 OPIS FUNKCJI NIESTANDARDOWEJ "PRIOR" - ELIMINACJA ZGŁOSZEŃ WCZEŚNIEJSZYCH PRZEZ PRIORYTETOWE nteger procedurs pror (k); value k; nteger k; begn nteger, j, hk, h; real p, r, z; pror: = k; j: = 0; TPR6-185
hk: = h[k]; z: = max (k); for : = 1 step 1 untl n do begn f = k then go to A; h: = h[]; f o[hk, h] 0 then begn p: = g[h] - g[hk]; f p < 0 then begn r: = max(); go to f r + c[h, hk] < z then C else A end; r: = o[hk, h]; p: = f p > 1 then r else p < r; p: = p + z; r: = max(); f p < r then go to A; C: f j = 0 then j: = else f r < max(j) then j: = end; A: end; If j 0 then pror: = j end W tablcy 6/4 przedstawono funkcję nestandardową pror, realzującą elmnację zgłoszeń wcześnejszych przez późnejsze prorytetowe. Parametr formalny k tej funkcj jest numerem źródła aktualne analzowanego zgłoszena. W przypadku gdy aktualne rozważane zgłoszene ne jest elmnowane przez nne, to wartość pror równa jest numerow źródła aktualnego zgłoszena, w przecwnym przypadku wartość pror równa jest numerow źródła zgłoszena prorytetowego, które ze wszystkch prorytetowych może być obsłużone najwcześnej. W treśc opsu funkcj pror z tab. 6/4 występują nazwy zmennych funkcj nelokalnych. Ich znaczene jest następujące: n - lczba źródeł węzła; h [] - numer kategor pocągu zgłoszonego aktualne w źródle ; c[, j] - element macerzy zależnośc określony wzorem (6.34); g [] - waga prorytetu pocągu kategor (6.36); max (k) - wartość funkcj nestandardowej - najwcześnej możlwy moment rozpoczęca obsług zgłoszena ze źródła k, określony wzorem (6.41). Za pomocą programów SymPOST4 SymPOS5 Woch (1974b) przeprowadzł obszerne dośwadczena z węzłam torowym wybranego okręgu kolejowego, wyznaczając najwększe obcążene ruchowe dla 73 węzłów. Dośwadczena te pozwolły mędzy nnym określć przedzał dopuszczalnych wartośc prawdopodobeństw regulacj w sense kryterum najwększej względnej płynnośc ruchu. Oszacowane dopuszczalnych wartośc prawdopodobeństwa regulacj (0,3; 0,4) dla węzłów torowych pozwala na konstruowane szybkch algorytmów automatycznego wymarowana 6.4.2 Układy rozrządowe TPR6-186
Ne mnej ważną klasą układów są układy rozrządowe. Rolę ch w sec kolejowej można określć jako urządzena przetwarzające pocąg tj. układy, które pochłanają oraz generują ruch pocągów. W każdym układze rozrządowym można wyróżnć następujące procesy: -proces zgłoszeń pocągów do układu rozrządowego; -proces czynnośc przygotowawczych do rozrządzana; -rozrządzane; -akumulacja wagonów, tj. powstawane składów pocągów; -proces czynnośc przygotowawczych do odjazdu; -proces odjazdu pocągów z układu. Każdemu z sześcu wyróżnonych procesów odpowada specyfczny układ torowy, od którego parametrów zależą charakterystyk tych procesów. Odstępy pomędzy kolejnym zgłoszenam pocągów do układu rozrządowego są nezdetermnowane. Jeżel do układu rozrządowego zgłaszają sę pocąg z jednego kerunku to przyjmuje sę, że odstęp pomędzy kolejnym zgłoszenam pocągów ma taką samą strukturę, jak w przypadku zgłoszeń do węzła torowego z ustalonego kerunku, a manowce odstęp X składa sę z częśc stałej losowej: X = d + Y (6.46) gdze: d - stała zależna od długośc odstępów szlakowych na podejścu do układu; Y - zmenna losowa najczęścej o rozkładze wykładnczym, rzadzej natomast o rozkładze Erlanga wyższego rzędu. W przypadku gdy kerunków podejśca pocągów do stacj rozrządowej jest węcej nż jeden przyjmuje sę, że odstęp pomędzy kolejnym zgłoszenam pocągów ma rozkład Erlanga rzędu wększego nż 1. Czynnośc przygotowawcze do rozrządzana na torach grupy przyjazdowej składają sę z welu obsług o charakterze techncznym handlowym. W celu wymarowana układów rozrządowych wystarcza, jeżel znany jest rozkład prawdopodobeństwa czasu od momentu zgłoszena pocągu na grupę przyjazdową do momentu gotowośc składu do rozrządzana. Czas ten nazywa sę obsługą I. Rozkład obsług I przyblża sę zwykle obustronne obcętym rozkładem normalnym, jak podaje Węgersk (1971). Rozrządzane składu na górce rozrządowej następuje po zakończenu obsług I. Zakłada sę, że rozrządzany może być tylko jeden skład. Czas rozrządzana nazywa sę w modelu obsługą II, przy czym jeszcze przez pewen okres podczas obsług II zajęty jest tor przyjazdowy. Jak przyjmuje Węgersk (1971), czas zajęca toru przyjazdowego od momentu zakończena obsług I jest ustaloną częścą obsług II? Rozkład prawdopodobeństwa obsług II przyblża sę równeż obustronne obcętym rozkładem normalnym, jak podaje Węgersk (1971). Oczekwane na rozrządzane (po zakończenu obsług I) zależy ne tylko od tego czy rozrządza sę nny skład, ale równeż może wynkać z zajęca górk rozrządowej na konserwację. Proces konserwacj górk rozrządowej może być nterpretowany jako odwzorowane w modelu rzeczywstych zabegów konserwacyjnych, jak równeż jako odwzorowane zewnętrznych procesów zakłócających pracę górk, np. wynkających z oddzaływana następnego elementu - grupy kerunkowej. W modelu zakłada sę, że konserwacja górk przebega według zadanego rozkładu prawdopodobeństwa oraz, że odstępy mędzy kolejnym konserwacjam są nezależne mają zadany rozkład prawdopodobeństwa. Zwykle dopuszcza sę tu dużą klasę rozkładów, zakładając strukturę czasu konserwacj odstępu mędzy konserwacjam podobną jak odstępu pomędzy TPR6-187
zgłoszenam pocągów (6.46). Można w ten sposób uzyskać w skrajnych przypadkach zdetermnowany proces konserwacj (wartośc oczekwane erlangowskch częśc równe zeru) lub - całkowce przypadkowy (d = 0). Dla akumulacj wagonów są przeznaczone tory grupy kerunkowej. Pełne składy pocągów, gotowe do dalszej obsług, powstają w odstępach czasu o strukturze odstępu zgłoszeń pocągów (6.46). Wymarowane grupy kerunkowej stanow odmennego rodzaju problem, należący do zagadneń organzacj przewozów. Modelowane grupy kerunkowej wymaga szerszych rozważań, nnego rodzaju, nż rozważana przepustowoścowe. Stąd tutaj ujmuje sę grupę kerunkową w forme zagregowanej. Czas czynnośc przygotowawczych do odjazdu ma rozkład normalny, dwustronne obcęty, podobne jak obsługa I na torach przyjazdowych. Na czas ten składają sę czasy czynnośc techncznych handlowych. Podobne jak w przypadku grupy przyjazdowej, ne wnka sę w szczegóły tych operacj traktując wszystke czynnośc jako jedną obsługę, gdze urządzenem obsługującym jest tor grupy odjazdowej. Po zakończenu obsług na torze odjazdowym pocąg gotowy jest do odjazdu, tzn. do obsług przez następny element układu. Tym następnym elementem jest węzeł torowy lub czasem klka węzłów torowych, gdy możlwy jest wyjazd na wele kerunków. Obsługa pocągów w tej faze jest węc obsługą przez węzeł torowy w sposób poprzedno przedstawony. Zwykle w praktyce pocąg wyjeżdżające z układu rozrządowego są podporządkowane pozostałym kategorom pocągów węzła torowego. Przedstawony ops modelu układu rozrządowego jako systemu masowej obsług sformułowany został przez Węgerskego (1971). Po raz perwszy zastosowano tu symulację komputerową do rozwązywana zadań wymarowana. Od czasu sformułowana perwszego programu symulacyjnego układu rozrządowego powstało wele udoskonalonych programów. W chwl obecnej eksploatuje sę dwa programy w języku FORTRAN dla komputerów ser ODRA 1300. Perwszy - PGP1 - jest programem wymarowana, tj. wyznaczana optymalnego obcążena lub optymalnej lczby torów grupy przyjazdowej stacj rozrządowej. Drug program - PGO1 - służy do wymarowana grupy odjazdowej stacj rozrządowej. Tak węc stację rozrządową odwzorowują dwa modele: model obsług przez grupę przyjazdową z górką rozrządową oraz model obsług przez grupę odjazdową z węzłem torowym. Są to modele systemów obsług dwufazowej. Schematyczną strukturę tych model lustrują rysunk 6.10 6.11. W P G K Z Rys.6.10. Schemat modelu grupy przyjazdowej z górką rozrządową W - wejśce, Z - zakłócena (przerwy w pracy górk), G - górka (1 kanał), K - grupa kerunkowa 2 1 n- K O TPR6-188 n-1 n
Rys.6.11. Schemat modelu grupy odjazdowej z węzłem torowym K - grupa kerunkowa, O - grupa odjazdowa, 1, 2,..., n - numery torów szlakowych przyległych do węzła torowego Na rysunkach 6.10 6.11 przyjęto specjalny sposób przedstawana schematów model układów. Poneważ seć kolejowa składa sę z newelkej lczby typowych elementów, to równeż modele układów składają sę z newelkej lczby typowych elementów. Elementy sec w modelu mogą występować w forme zagregowanej (np. źródła, ujśca). Na schematach są to koła kwadraty ne wypełnone (co najwyżej występują w nch znak alfanumeryczne) lub są odwzorowane szczegółowo (na schematach są to pozostałe znak). Znaczene nektórych znaków zostało wyjaśnone już na rys. 6.4; nterpretacja nnych ne pownna nastręczać trudnośc. Programy PGP1 PGO1 skonstruowano z myślą o wymarowanu grupy przyjazdowej oraz grupy odjazdowej stacj rozrządowej, a węc w celu automatycznego wyznaczana optymalnej struktury względem jednej ze zmennych lczby torów grupy lub ntensywnośc ogłoszeń. Modele układów rozrządowych są opsane przez wele zmennych można je równeż wykorzystywać do wyznaczana optymalnej struktury względem pozostałych zmennych, co prawda ne w sposób zupełne automatyczny, lecz na podstawe algorytmów symulacyjnych zawartych w programach. Jednym z tego rodzaju zadań może być określene optymalnego warantu automatyzacj górk rozrządowej. Warantów automatyzacj górk rozrządowej jest k znany jest efekt bezpośredn każdego warantu w postac skrócena czasu rozrządzana, to znaczy znane są odpowedne parametry rozkładu prawdopodobeństwa obsług II. Nech p 1, p 2., p k oznaczają prawdopodobeństwa odmówena przyjęca pocągu na grupę przyjazdową z powodu zajęca wszystkch torów dla każdego z warantów, a n 1, n 2.,n k oznaczają nakłady na realzację każdego z warantów. Można oczekwać, że m wększe występują nakłady {rozsądne wydane), tym mnejsze jest prawdopodobeństwo odmówena przyjęca. Powołując sę na ogólne rozważana nad optymalzacją układów, gdze zmany charakterystyk obsług traktowano ogólne jako zmany struktury torowej, można do powyższego zadana zastosować funkcję - kryterum (6. 16), wyrażającą koszt jednostkowy płynnośc ruchu na wejścu do układu. Stąd optymalny warant automatyzacj górk rozrządowej, to warant l: dla którego koszt jednostkowy płynnośc ruchu na wejścu do układu jest najmnejszy. n l 1 p =,... l n = mn 1 k 1 p (6.47) Oczywste jest, że ne ma sensu poszukwane zależnośc funkcyjnej nakładów na polepszene dzałana górk rozrządowej od charakterystyk rozkładu obsług II dla zautomatyzowana całego procesu wymarowana, poneważ w praktyce zadane to może być szybko rozwązane w sposób neautomatyczny za pomocą stnejących programów symulacyjnych przez wyznaczane p l z (6.47). Danym do programu automatycznego wymarowana grupy przyjazdowej PGP1 (FORTRAN - ODRA 1300), oprócz wartośc zmennych opsujących model, są dane sterujące przebegem programu: - stała początkowa x 0 generatora lczb pseudolosowych, o rozkładze jednostajnym na odcnku (0; 1); TPR6-189
- dopuszczalny pozom wahań ε estymatora prawdopodobeństwa regulacj na wejścu do układu; - dopuszczalna długość kolejk przed grupą k; - długość rozruchu algorytmu symulacyjnego 1, tj. lczba obsłużonych jednostek, po której osągnęcu rozpoczyna sę kontrolę wahań obserwowanych statystyk; - krok automatycznego wymarowana 2, tj. krok zman ntensywnośc zgłoszeń l lub lczby torów ltp; - tryb przebegu programu 3 : 3 = l - wyznaczane optymalnej ntensywnośc zgłoszeń; 3 = -l - wyznaczane optymalnej lczby torów przyjazdowych; 3 = 0 - generowane estymatora prawdopodobeństwa wejśca do układu bez oczekwana. Program PGP1 w trybe 3 = 0 dla 1 = 2000 jest wykonywany przez komputer ODRA 1325 (programowany zmenny przecnek, a węc neodpowedn komputer do tego rodzaju oblczeń) od 2 do 5 mn, natomast dla 3 = l, 1 = 2000 - około 200 mn w ekstremalnych warunkach (duży układ torowy, duża ntensywność zgłoszeń, złe dopasowane parametrów struktury ruchowej z parametram układu torowego). Model układu generującego ruch pocągów, a węc model grupy odjazdowej stacj rozrządowej wraz z węzłem torowym łączącym stację z secą, charakteryzują następujące grupy zmennych: - zmenne opsujące strumeń powstawana składów na torach kerunkowych; - zmenne opsujące welkość węzła torowego na wyjeźdze; - zmenne opsujące strumene zgłoszeń pocągów do tego węzła torowego; - charakterystyk obsług technczno-handlowej na torach odjazdowych; - charakterystyk obsług w węźle torowym na wyjeźdze; - regulamn kolejek w węźle torowym. Dane do programu automatycznego wymarowana grupy odjazdowej PGO1, sformułowanego w języku FORTRAN dla komputerów ser ODRA 1300, zawerają - oprócz wartośc wymenonych zmennych - dane sterujące przebegem programu take, jak dane sterujące programu PGP1. Program PGO1 jest o wele bardzej złożonym programem nż PGP1, stąd czas wymarowana grupy odjazdowej zwykle trwa dłużej nż dla grupy przyjazdowej. W trybe 3 = 0 (generowane statystyk dla ustalonych wartośc zmennych układu) program PGP1 wykonuje sę na komputerze ODRA 1325 od 5 do 15 mnut. Czas automatycznego wymarowana układów średnej welkośc (często spotykanych) za pomocą programu PGO1 wynos od l do 2 godzn, natomast dla bardzo dużych układów, np. dla 30 torów odjazdowych 20 kategor pocągów czas ten sęga 5 godzn pracy komputera ODRA 1325. W tablcy 6/5 przedstawono schemat dzałana programu PGP1. W opse można zauważyć pętlę wewnętrzną; są to fragmenty 3-9, które wykonywane są najczęścej. Realzacja fragmentów 3-9 odpowada co najmnej jednej zmane stanu procesu obsług na torach przyjazdowych lub procesu rozrządzana. Duża lczba zman stanów procesów obsług, podczas których rejestruje sę oczekwana na obsługę w różnych fazach, składa sę na jeden przebeg symulacyjny. Długość tego przebegu, zwykle wynosząca od klkuset do klku tysęcy obsłużonych składów, zależy od stablzacj statystyk oczekwana na obsługę fragment 11 z tablcy 6/5. Tablca 6/5 OGÓLNY SCHEMAT DZIAŁANIA PROGRAMU AUTOMATYCZNEGO WYMIAROWANIA GRUPY PRZYJAZDOWEJ (PGP1) TPR6-190
Nr Ops dzałań fragmentu programu Przejśce do, gdy tak ne bw 1 Wczytane danych 2 2 Ustalene stanu początkowego 3 3 Generowane zgłoszeń do momentu zgłoszena przekraczającego moment sterujący 4 4 Czy wszystke tory przyjazdowe są zajęte? 6 5 5 Wprowadzane zgłoszonych pocągów na tory przyjazdowe Ewentualna rejestracja zakłócena Generowane momentów zakończena obsług na 6 torach przyjazdowych 6 Czy moment zakończena ostatnego rozrządzana lub moment zakończena ostatnej konserwacj jest ne późnejszy nż najwcześnejszy moment zakończena obsług na torach przyjazdowych? 8 7 7 Rejestracja oczekwana na rozrządzane; 8 8 Rozrządzane składu o najwcześnejszym momence zakończena obsług I: zwolnene toru przyjazdowego, aktualzacja momentu 9 sterującego: = moment zakończena rozrządzana 9 Czy kontrola równowag statystyk? 10 3 10 Oblczene rejestracja średnch statystyk: wydruk kontrolny 11 11 Czy w kolejnych kontrolach średne statystyk ne różną sę stotne? 13 12 12 Zerowane rejestratorów 3 13 Rejestracja średnch statystyk wydruk kontrolny 14 14 Czy statystyk z nezależnych przebegów symulacyjnych różną sę nestotne? 15 12 15 Oblczene wartośc decyzyjnej Wydruk średnch statystyk 16 16 Czy trzeba poszukwać optymalnej struktury? 17 24 17 Czy kerunek zman kształtowanej struktury jest zgodny z ustalonym kerunkem zman wartośc decyzyjnej? 18 19 18 Zmana parametrów wejścowych układu w aktualnym kerunku zman 2 19 Zmana kerunku zman parametrów wejścowych układu 20 20 Czy po raz perwszy nastąpła zmana kerunku? 18 21 21 Czy relacje wartośc decyzyjnych są take same dla tych samych parametrów wejścowych z różnych kerunków zman? 23 22 22 Zmana parametrów wejścowych w przecwnym kerunku nż aktualny 2 23 Wyznaczene optymalnej struktury (optymalnej ntensywnośc zgłoszeń lub optymalnej lczby torów); wydruk 24 24 Zakończene dzałana programu Klka nezależnych przebegów symulacyjnych (klkakrotne powtórzene fragmentów 3-14) pozwala wylczyć estymator wartośc decyzyjnej - fragment 15 z tablcy 6/5. W trybe 3 = 0 wartoścą tą jest prawdopodobeństwo płynnego przyjęca zgłoszena do układu; po jej wyznaczenu program jest wykonany. W trybe 3 = l (wyznaczane optymalnej ntensywnośc zgłoszeń) wartoścą decyzyjną jest oczekwana lczba płynne przyjętych pocągów w ustalonym okrese. W trybe 3 = -l (wyznaczane optymalnej TPR6-191
lczby torów przyjazdowych) wartoścą decyzyjną jest jednostkowy koszt płynnośc ruchu. Dla trybu 3 0 koneczne jest welokrotne wyznaczane wartośc decyzyjnych dla różnych wartośc zmennego parametru, porównywane ch sprawdzane warygodnośc otrzymanych relacj ((fragmenty 17-23), aby wyznaczyć w końcu optymalną wartość zmennego parametru - fragment 24. Praktyczne na wyznaczene optymalnej struktury układu potrzeba symulacj obsług klkudzesęcu tysęcy pocągów. Stąd też efektywność programu zależy w głównej merze od efektywnośc fragmentów 3-9 (algorytm symulacyjny w ścsłym sense). Ogólny schemat dzałana programu PGOl przedstawono w tablcy 6/6. Poneważ algorytm decyzyjny programu na tym pozome szczegółowośc opsu jest podobny do algorytmu decyzyjnego programu PGP1 (fragmenty 9-24 z tablcy 6/5), zrezygnowano w tablcy 6/6 z powtarzana tej częśc, zameszczając jedyne ops częśc symulacyjnej. Tablca 6.6 OGÓLNY SCHEMAT DZIAŁANIA PROGRAMU AUTOMATYCZNEGO WYMIAROWANIA GRUPY ODJAZDOWEJ (PGOl) Nr Ops fragmentu programu Przejśce do, gdy tak ne bw 1 Wczytane danych 2 2 Ustalene stanu początkowego 3 3 Spośród pocągów znajdujących sę na torach grupy odjazdowej 4 lub znajdujących sę na szlakach przed węzłem (lub na torach głównych) wyznaczene (zgodne z regulamnem wg prorytetów") pocągu do wjazdu na węzeł, zajęce drog węzła torowego; rejestracja ewentualnych zakłóceń, aktualzacja momentu sterującego - jest to najpóźnejszy moment zajęca drog węzła; aktualzacja hstor" procesu zajęca dróg węzła; w przypadku wyjazdu z grupy odjazdowej - zwolnene toru. 4 Generowane zgłoszeń składów do grupy odjazdowej oraz 5 zgłoszeń pocągów do węzła torowego, do perwszego momentu (w każdym strumenu) późnejszego od momentu sterującego 5 Czy moment zgłoszena składu do grupy odjazdowej jest późnejszy nż moment sterujący lub wszystke tory odjazdowe są 7 6 zajęte? 6 Wprowadzene składu na grupę odjazdową; rejestracja 7 ewentualnego oczekwana; generowane momentu gotowośc do wyjazdu z grupy; generowane kategor pocągu 7 Czy kontrola równowag statystyk? 8 3 8 Ten fragment programu następne pełna tę samą rolę, co fragment nr 10 następne ze schematu programu PGP1 (tabl. 6/5) W opse algorytmu symulacyjnego PGOl (tablca 6/6) daje sę zauważyć wyraźny podzał na część symulującą procesy węzła torowego - fragment 3 - część symulującą procesy grupy odjazdowej - fragment 6. Fragment 3 jest algorytmem symulacyjnym węzła torowego według modelu SymPOST4, który został opsany poprzedno. Zawera sę w nm równeż procedura wyznaczana prorytetowych zależnośc przedstawone w tabl. 6/4. Algorytm symulacyjny PGO1 powstał przez dołączene do algorytmu SymPOST4 TPR6-192
algorytmu symulacj procesów grupy odjazdowej. Tak jak z węzłam torowym, tak z układam rozrządowym przeprowadzono lczne dośwadczena symulacyjne, mające na celu sformułowane ogólnych wnosków co do wymarowana tego typu układów. Badana te były nakerowane na jedną stronę zagadneń wymarowana, a manowce na określene optymalnego układu torowego. Jest to problem projektantów układów torowych. Wyznaczane optymalnego obcążena układu rozrządowego - problem projektantów struktury ruchu - jest zwykle mnej akcentowane. Węgersk (1971) przeprowadzł obszerne dośwadczena symulacyjne w celu wyznaczena zależnośc funkcyjnych właścwej lczby torów przyjazdowych od ważnejszych parametrów układu rozrządowego. Zależnośc te zostały znalezone przedstawone w forme nomogramów. Operają sę one na założenu, że właścwa lczba torów przyjazdowych to taka, dla której prawdopodobeństwo odmówena przyjęca pocągu z powodu zajętych wszystkch torów przyjazdowych jest małe, np. 0.05 lub 0,01. Przesłanką do wysunęca postulatu, aby prawdopodobeństwo zakłócena przed grupą przyjazdową było małe, jest w rozważanach J. Węgerskego ogólne sformułowana zasada płynnośc ruchu. Bardzo nteresujące dośwadczena przeprowadzła ostatno Kononowcz (1976). Dośwadczena jej dotyczyły oceny zależnośc optymalnej lczby torów grupy odjazdowej stacj rozrządowej od różnych parametrów modelu układu. Wnosk z pracy Kononowcz potwerdzają w całośc słuszność ogólnych, przedstawonych tu kryterów wymarowana. W praktyce, co najmnej równe często jak potrzeba oceny optymalnej lczby torów stacj rozrządowej występuje potrzeba oceny dopuszczalnego obcążena stacj. Tego rodzaju problem powstał przy rozważanu rekonstrukcj jednej z wększych stacj rozrządowych. Na stacj tej występują znaczne odkształcena podtorza wskutek szkód górnczych z tego powodu wynkła koneczność przebudowy stacj. Przebudową trzeba było objąć mędzy nnym rejon dróg zwrotncowych górk rozrządowej. Przebudowę stacj można realzować etapam, przy czym w każdym z nch jedyne część Układu stacj zostaje na krótk okres wyłączona z ruchu. Problem polega na odpowednm zaprojektowanu procesu przebudowy, a węc mędzy nnym na ocene skutków eksploatacyjnych wyłączana poszczególnych częśc układu rozrządowego na pewen czas. Analzowana stacja ne ma wydzelonej grupy odjazdowej, tzn. akumulacja wagonów czynnośc technczno-handlowe przed odjazdem pocągu odbywają sę na torach grupy kerunkowo-odjazdowej. Przebudowa rejonu zwrotncowego górk rozrządowej równoznaczna jest z wyłączenem pewnej lczby torów kerunkowo-odjazdowych. Po odpowednm sformułowanu model układu, do rozwązana powyższego zadana nadaje sę program PGO1 opsany poprzedno. Analzowano trzy waranty układu, tutaj oznaczone jako W28, W24, W20; perwszy z nch odzwercedlał stan stnejący (W28), natomast W24 W20 odzwercedlały stany odpowadające różnym fazom przebudowy stacj. W jednym przypadku badano zachowane sę stacj przy wyłączenu 4 torów kerunkowo-odjazdowych (W24), a w drugm - 8 torów kerunkowo-odjazdowych (W20). Założone wyjścowe obcążene stacj wynos 59 formowanych składów wyprawanych pocągów w cągu doby; jest to obcążene realzowane na pełnym układze (W28). Obcążene 59 pocągów na dobę należy dla tej stacj do bardzo dużych obcążeń. Intensywność ruchu pocągów tranzytowych - przeszkadzających w wyprawanu pocągów ze stacj - jest newelka (33 pocąg na dobę). Dla warantu W28 otrzymano za pomocą programu PGO1 dopuszczalne (optymalne) obcążene równe 64 pocągów na dobę; tak węc można określć, że w stnejącym układze realzuje sę 92% dopuszczalnego obcążena. Dla warantu W24 otrzymano dopuszczalne obcążene równe 62 pocąg na dobę; dla warantu W20-57 pocągów na dobę. Na tej podstawe TPR6-193
stwerdzono, że w przypadku wyłączena 8 torów kerunkowo-odjazdowych stacja może ne wykonać swoch zadań przy nezmenonym procese technologcznym. Łączny czas oblczeń komputera ODRA 1325 potrzebnych do sformułowana wyżej przedstawonej opn wynósł 2,5 godzny. 6.4.3 Układy welke, zagadnena regulacj ruchu Modele węzłów torowych odpowedne programy komputerowe, prezentowane poprzedno, są na tyle ogólne, że pozwalają na wymarowane dowolnych małych układów, rozumanych jako dowolny zbór jednoodstępowych dróg przejazdu. Modele układów rozrządowych wraz z programam automatycznego wymarowana PGO1 PGP1 pozwalają wymarować dowolne układy rozrządowe, a czasem nne typy układów take, jak np. stacja kontenerowa. Z praktycznego punktu wdzena jest to obszerna klasa najczęścej występujących zadań wymarowana, które można rozwązywać za pomocą tych 4 model. Jednak w praktyce występują równeż problemy wymarowana, których ne można opsać w języku powyższych model; są to mędzy nnym problemy dotyczące układów welkch. Z braku nnych metod można rozważać każdy układ jako sumę układów małych, lecz tak sposób postępowana zawera w sobe nebezpeczeństwo błędnych ocen z powodu newłaścwego ujęca wzajemnej zależnośc mędzy poszczególnym podukładam. Koneczne jest zatem konstruowane model różnych układów welkch. Z drugej strony trudno jest przewdzeć wszystke możlwe do wystąpena w praktyce wymarowana struktury lub konstruować za każdym razem ndywdualny model wraz z oprogramowanem komputera. Poneważ jednak modele, podobne jak układy, składają sę z newelkej lczby typowych elementów, można skonstruować ogólny model układu dopuszczający praktyczne dowolne konfguracje wszystkch typowych elementów. Jest to dea modularnej struktury modelu układu, której realzacją są opsywane w dalszym cągu modele układów welkch SymNETl SymNET2. Sama dea modularnej struktury modelu symulacyjnego została zaczerpnęta z opracowań Kondratowcza (1973) dotyczących model portu morskego. W strukturze modelu układu welkego występują dwa rodzaje elementów: nezagregowane oraz zagregowane. Te perwsze składają sę z odwzorowań dróg przejazdu, odstępów szlakowych, torów stacyjnych: naczej określając, są to dokładne odwzorowana składnków układu. Natomast elementy zagregowane są abstrakcyjnym elementarn { uogólnonym ); składają sę one, ogólne rzecz borąc, z generatorów zgłoszeń, generatorów zakłóceń, a także czasem mają zadaną pojemność, tj. określoną najwększą lczbą jednostek, które mogą sę znajdować jednocześne w składnku zagregowanym. Elementy zagregowane modelu nazywa sę punktam zewnętrznym. Poprzez punkty zewnętrzne ujmuje sę wpływ otoczena na szczegółowo rozważany układ. W modelu układu welkego punktem głównym nazywa sę dokładne odwzorowane stacyjnych torów głównych stacyjnych węzłów torowych oraz odwzorowane w sposób zagregowany przyległych układów specjalnych. Punkty główne połączone są z punktam zewnętrznym za pomocą nezagregowanyeh odwzorowań torów szlakowych, co ne dotyczy punktów zewnętrznych wchodzących w skład punktu głównego. Tor szlakowy składa sę z odstępów, na których w każdym momence może znajdować sę tylko jeden pocąg. Jeden pocąg może zajmować w pewnych okresach klka odstępów. Przykładową strukturą modelu układu welkego przedstawono na rys. 6.3c. Podsumowując, można stwerdzć, że model układu welkego składa sę z elementów trzech klas: TPR6-194
- punkty główne (elementy częścowo zagregowane); - tory szlakowe (elementy ne zagregowane); - punkty zewnętrzne (elementy zagregowane). Elementy te należy umeć łączyć w dowolne zestawena Jakkolwek struktura punktów zewnętrznych (zagregowanych) jest jednakowa, ze względu na umejscowene ch w modelu można podzelć na: - punkty końcowe, które generują, pochłanają lub zakłócają ruch pocągów które połączone są z nnym elementam modelu toram szlakowym; - punkty pośredne, które różną sę tym od poprzednch, że drog pewnych ustalonych kategor pocągów, przechodzą przez te punkty do dalszych elementów; - punkty przyległe, które połączone są z nnym elementam drogam węzłów torowych punktu głównego (elementy zagregowane punktu głównego). Komponowane szczegółowych model welkch układów pozwala wymarować dowolne układy welke. Należy tu podkreślć, że dla ustalonego układu można konstruować jego model na wele sposobów. Podukłady, których struktura jest nestotna, można formułować w jednych zadanach jako punkty zewnętrzne, a w nnych - jako główne. Charakterystyk punktów zewnętrznych można otrzymać na bardzej szczegółowym pozome modelowana korzystając z model poprzedno opsanych. W ten sposób wszystke modele zarówno węzłów torowych, układów specjalnych, jak układów welkch stwarzają razem możlwość wymarowana dowolnych struktur. W perwszym etape prac dla osągnęca postawonego celu skonstruowano szczególny model układu welkego - Sym-NET1. Ogranczenem modelu jest ogranczene możlwośc połączeń poprzedno wymenonych elementów. Założono, że każda trasa pocągu jest generowana przez punkt zewnętrzny, następne obsługwana jest przez szlak, punkt główny, ponowne przez szlak pochłanana jest przez punkt zewnętrzny, tzn., że każda droga przechodz przez punkt główny. Dopuszcza sę połączena punktów zewnętrznych bezpośredno z punktem głównym. Sformułowany według tego modelu dla komputera ODRA 1204 program symulacyjny SymNETl jest bardzo złożony. Dodatkowe ogranczena, które potęgowały trudnośc opracowywana programu, powodowane były stosunkowo małą pamęcą operacyjną komputera ODRA 1204 (16 k słów) oraz wymogam co do czasu dzałana programu dla typowych (średnch) układów. Zasadnczą trudność podczas formułowana programu stanowł ne rozwązany do dzś dostateczne ogólne tzw. problem regulacj, a w szczególnośc podproblem regulacj dopuszczalnej, tzn. zapobegana sytuacjom korkowym ( bez wyjśca ). Nektórzy z autorów publkacj, jake ostatno pojawły sę w tym zakrese, nazywają take sytuacje pętlą śmerc. Ogólne rzecz borąc, aby ne dopuszczać do tego rodzaju sytuacj, należy analzować różne przebeg procesów w przyszłośc. Z drugej strony, ze względu na czas dzałana programu symulacyjnego, ne można do tak bardzo czasochłonnych oblczeń wprowadzać za wele analz wybegających w przód. Wstępne rozpoznane problemu pozwala wyodrębnć układy, w których występuje problem regulacj dopuszczalnej oraz układy samoregulujące sę. Problem regulacj dopuszczalnej występuje w przypadku układów zawerających tory szlakowe, po których prowadz sę ruch dwukerunkowy. Dla takch układów, obcążonych ponadto dużym ruchem, może zdarzyć sę, że np. wszystke tory punktu głównego są zajęte przez pocąg o trase begnącej przez ustalony tor szlakowy, po którym prowadz sę ruch dwukerunkowy, a jednocześne na tym torze szlakowym znajduje sę pocąg w przecwnym kerunku. Jest to sytuacja nedopuszczalna ( korek, pętla śmerc ). Aby jej zapobec należy regulować kolejność wjazdów pocągów dużo wcześnej - już w punktach zewnętrznych. TPR6-195
Zagadnene regulacj polega węc na sformułowanu algorytmu szybkej oceny przyszłych sytuacj kolzyjnych, tak, aby ne dopuścć do sytuacj korkowej. Jest to problem o dużym znaczenu praktycznym; jego rozwązane jest jednym z konecznych warunków optymalnego sterowana ruchem kolejowym oraz algorytmcznej konstrukcj rozkładu jazdy pocągów. Problem ten w ogólnośc można zalczyć do problemów regulacj optymalnej; wykracza on poza zagadnena wymarowana, jednak w welu fragmentach ne można go pomjać. Na najnższym pozome problem regulacj optymalnej występuje przy rozważanu węzłów torowych, czego odzwercedlenem są opsane w podrozdzale 6.4.1 złożone zasady obsług pocągów według prorytetów według zasady najmnejszej lczby regulacj (procedura pror - tabl. 6/4, oraz zasady zmnejszana łańcuchów prorytetowej zależnośc występujące w opse modelu SymPOST5). Jest to tzw. problem małej regulacj, dotyczący kolejnośc obsług w węzłach torowych. W układach welkch należy regulować kolejność zajmowana weloodstępowych dróg przejazdu analzując przyszłe sytuacje kolzyjne, jake mogą zastneć w odległych odstępach tych dróg. Wymaga to rozpatrywana znaczne wększych okresów czasu znaczne wększej lczby wzajemne zależnych dróg nż w przypadku węzłów torowych. Konsekwentne problem ten nazywa sę tu problemem dużej regulacj. W jednym układze welkm występuje, ogólne rzecz borąc, koneczność dużej regulacj, tzn. sterowana globalnego oraz koneczność małej regulacj, tzn. regulowana następstw pocągów w węzłach torowych zawartych w tym układze. Często optymalne rozwązane lokalne decydujące o kolejnośc w węzłach torowych są neoptymalne z globalnego punktu wdzena, a czasem nawet wręcz nedopuszczalne. Tak węc duża regulacja ne może być sumą małych regulacj. W pewnych przypadkach można z góry stwerdzć, że suma małych lokalnych regulacj w układze ne prowadz do rozwązań nedopuszczalnych: są to tzw. układy samoregulujące sę. Łatwo wskazać przykłady takch układów. Najprostszym przypadkem (rozważa sę teraz tylko układy welke, tzn. o weloodstępowych drogach, których pewne odstępy tworzą węzły torowe) jest rejon stacj węzłowej wraz z szlakam o torach jednokerunkowych. Ogólnej, układem samoregulującym sę jest tak układ, w którym ne występuje żadna para dróg przejazdu o wspólnych co najmnej dwóch odstępach takch, że wewnątrz wspólnego odcnka znajduje sę węzeł torowy oraz drog są na tym wspólnym odcnku przecwne skerowane. Poneważ tory główne stacj są zwykle dwukerunkowe, praktyczne układem samoregulującym sę jest układ zawerający jednokerunkowe tory szlakowe. Ścślej, stopeń samoregulacj układu zależy od struktury obcążena. O układach samoregulujących sę można tylko powedzeć, że ne występują, w nch sytuacje nedopuszczalne, ale dalej pozostaje otwarty problem regulacj optymalnej w welkch układach. Jak już poprzedno stwerdzono, zagadnene regulacj optymalnej w ogólnośc należy do zagadneń sterowana ruchem pocągów, a ne do zagadneń wymarowana układów. Są to różne płaszczyzny rozważań. W zagadnenach wymarowana należy umeć jedyne ujmować w sposób zagregowany różne reguły sterowana ruchem. W przypadku węzłów torowych reguły te ujmuje sę w modelach w forme wag prorytetów. W modelach SymNETl oprócz wag prorytetów wprowadzono generatory zakłóceń zewnętrznych w punktach zagregowanych oraz tzw. prorytet sytuacyjny w punktach głównych. Generatory zakłóceń zewnętrznych odzwercedlają w modelu regulację lokalną (małą). Charakterystyk tych generatorów można wyznaczyć posługując sę jednym z mnejszych model symulacyjnych. Sterowane według prorytetu sytuacyjnego w punkce głównym modelu SymNETl stanow rozszerzene na przyległe szlak zasęgu regulacj TPR6-196