В С Могила, Н А Олешкевич - Имитационная модель городского электрического транспорта с учетом случайных факторов - страница 1

Страницы:
1 

Научно-технический сборник №69

Материалы 2-й Междунар. науч.-техн. конф. «Наука - образованию, производству, эко­номике». Т.1. - Минск: БНТУ, 2004. - С.279-281.

2.Аземша С.А. Выбор управляемых параметров критерия эффективности магист­ральных грузовых автомобильных перевозок // Сборник докладов 8-й Конференции молодых ученых Литвы «Литва без науки - Литва без будущего». - Вильнюс: Техника, 2005. - С.306-311.

Получено 14.02.2006

УДК 621.311.4.011.57

В.С.МОГИЛА, канд. техн. наук, Н.А.ОЛЕШКЕВИЧ

Белорусский государственный университет транспорта, г.Гомель (Республика Беларусь)

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА С УЧЕТОМ СЛУЧАЙНЫХ ФАКТОРОВ

Предлагается методика построения кривых движения подвижного состав город­ского электрического транспорта с большей, чем по традиционным методам точностью. Методика предполагает снижение требований к вычислительным мощностям машин.

Современный городской электрический транспорт (ГЭТ) работает совместно со многими другими видами подвижного состава (ПС), та­кими как автобусы, маршрутные такси, а также с видами транспорта, не имеющими никакого отношения к массовым перевозкам пассажи­ров: грузовые и частные автомобили, мотоциклы и т.д. В условиях го­рода также нередки случайные помехи на проезжей части в виде пе­шеходов, животных, дорожных выбоин. Все вышеперечисленные фак­торы с точки зрения моделирования являются случайными и носят непредсказуемый характер. Регулируемые и нерегулируемые перекре­стки, не смотря на кажущуюся предсказуемость светофорного регули­рования, так же являются случайной помехой. Это объясняется несо­вместимыми масштабами времени, в которых работают ГЭТ и отдель­но взятый светофор. Несмотря на сложность поставленной задачи уче­та всех таких случайностей, имитация непредсказуемых элементов является ключевой в повышении точности моделирования движения

ГЭТ.

Нами предлагается имитационная модель с возможностью учета такого случайного фактора, как светофорное регулирование. В даль­нейшем планируется усложнить модель и задействовать все (по воз­можности) случайные факторы, упоминавшиеся выше. Начальный выбор нами светофорного регулирования объясняется тем, что для имитации такого элемента не требуется использование каких-либо законов распределения и масштабных натурных исследований. Чтобы математически описать такой объект нужно знать только расстояние,на котором он расположен от условного начала профиля, и цикл рабо­ты сигналов светофора во времени. Однако при попытке программно описать данный элемент для имитации, авторы столкнулись с опреде­ленными проблемами моделирования. Одна из таких проблем заклю­чается в возможности проезда подвижной единицей на запрещающий сигнал светофора, если подряд идут несколько регулируемых перекре­стков с недопустимо близким друг к другу взаимным расположением. Такая особенность имитации названа светофорной ошибкой. Чтобы выяснить причины возникновения светофорных ошибок, необходимо сначала пояснить алгоритм проезда регулируемых перекрестков.

Перед описанием алгоритма работы части программы, нужно до­говориться о некоторых терминах и названиях, использованных авто­рами при пояснении. Так, назовем тяговую кривую, шаг построения которой совпадает с направлением движения подвижной единицы (прямое построение) прямой тягой, а кривую, шаг построения которой противоположен движению подвижной единицы (построение от об­ратного) обратным торможением. При этом, если кривая обратного торможения после некоторого заданного VT (VT - скорость начала тор­можения, км/ч) переходит на режим выбега, то она называется кривой мягкого обратного торможения (МОТ), а если в кривой обратного торможения присутствует только режим торможения, то такая кривая называется жестким обратным торможением (ЖОТ). На рис.1 приве­дены примеры различных видов кривых. На рис.1,г показано методику получения результирующей тяговой кривой на примере прямой тяги и МОТ. Следует отметить, что результирующую кривую также можно получить, соединив кривую прямой тяги с кривой ЖОТ. Ниже подроб­но будут рассмотрены оба варианта получения результирующей тяго­вой кривой. Точка Х на рис. 1 может быть как остановкой, так и концом профиля, так и светофором, на котором потребовался останов подвиж­ной единицы (ПЕ).

Проезд светофора в точке Х происходит следующим образом:

Этап №1: строится кривая прямой тяги до достижения светофора в точке Х (рис.1, а).

Этап №2: в точке Х модуль, ответственный за построение тяго­вой кривой задает блоку, ответственному за обработку светофоров, вопрос: «При расположении ПЕ в точке профиля Х и модельном вре­мени tX в этой точке возможно ли дальнейшее движение через задан­ный светофор?» Если возвращаемый блоком результат утвердитель­ный (да, возможно), построение тяги продолжается до очередного све­тофора, остановки или конца профиля. Если возвращаемый блокомрезультат отрицательный (нет, невозможно), то наступает следующий этап в построении кривой тяги.

 

Грямая Тяга

 

і         Шг построения

 

/ —

 

і          Направление даигения

 

' —"~

 

б)

Обратное Мягкое Торможене

S, м

\

1

11

 

Шг построения Л

1

 

 

1 I

 

Напржленіе движнія

 

 

1 »

 

S, м

X

 

в)

 

 

 

Обратное Жст кое Торможене

 

І=езугьт ірукная Кривая

 

иаг построения     % 1 1

/ Л

 

Направление даигения V

 

/          Направление даигенія 1

 

S, м X

 

S, м X

Рис.1 - Примеры тяговых кривых: a - кривая тяги в прямом направлении; б - кривая обратного торможения с режимом выбега; в - кривая обратного торможения без режима выбега; г - результирующая тяго­вая кривая на примере прямой тяги и мягкого обратного торможения.

Этап №3: (данный этап построения наступает только в том слу­чае, если на этапе №2 блок обработки светофоров вернул отрицатель­ный результат). Тот же модуль построения тяговых кривых строит из точки Х кривую МОТ (рис.1, б), затем находит точки пересечения кри­вой прямой тяги с новой кривой МОТ, отбрасывает «лишние» куски, и вычисляет общее модельное время (вплоть до точки Х) присоединен­ного отрезка тяговой кривой (рис.1, г).

Этап №4: на этом этапе блоку, обрабатывающему светофорное регулирование, опять задается вопрос: «При прежнем положении ПЕ (точка Х) и новом модельном времени tX1 возможен ли проезд?» Здесь возвращаемый ответ анализируется более подробно:

а) проезд невозможен и tX1 и tX находятся в одном временном сег­менте;

б) проезд невозможен, но tX1 и tX находятся в разных временных сегментах;

) проезд возможен.

Самым простым для моделирования является первый ответ блока (ответ а). В этом случае светофор ничем не отличается от обычной остановки. Модуль построения тяги отсчитывает время простоя ПЕ на данном перекрестке и загружает в память следующий участок профи­ля. Все этапы расчета повторяются. Более трудоемкими с точки зрения вычисления являются последние два ответа модуля (ответы б и в). От­вет б говорит о том, что за время, пока ПЕ сбрасывала скорость, на перекрестке успел загореться и погаснуть разрешающий сигнал свето­фора. При определенных параметрах ПС, уклона сегмента профиля и цикла светофорного регулирования такой исход вполне вероятен. От­вет в) свидетельствует о том, что за время остановки ПЕ запрещающий сигнал успел смениться разрешающим на заданном перекрестке.

Этап №5: далее, независимо от типа ответа или в), подпро­грамма сначала пытается разрешить ситуацию с помощью ЖОТ. Ис­полнение алгоритма возвращается к этапу №3, только в этом случае модуль тяговых расчетов строит не кривую МОТ, а ЖОТ. Данный прием использован для повышения скорости работы модели, а также для снижения вероятности возникновения светофорных ошибок, что будет рассмотрено ниже. На очередном этапе №4 (назовем его этап №6) опять происходит опрос соответствующего блока: «И те­перь, при всё неизменном положении ПЕ (расстояние Х), но новом модельном времени tX2 возможен ли проезд?» Возможные ответы бло­ка идентичны предыдущим:

а) проезд невозможен и tX2 и tX находятся в одном временном сегменте;

б) проезд невозможен, но tX2 и tX находятся в раз­ных временных сегментах;

в) проезд возможен. В случае ответа а ПЕ

осуществляет полный оста­нов, модуль прекращает рас­чет, цель считается достиг­нутой и подпрограмма пере­ходит на новый участок про­филя.

Этап №7: если ни МОТ, ни ЖОТ не смогли «превратить» пере­кресток в обычную остановку, активируется модуль подбора такой

Рис.2 - Пример подбора тяговой кривойтяговой кривой, при которой ПЕ проезжает светофор без полной оста­новки. Для более детального рассмотрения того, как это происходит, обратимся к рис.2. Здесь кривая ОС представляет собой прямую тягу, а кривая СХ - МОТ, построенное на этапе №3 тягового расчета. Точка С - это точка пересечения кривой прямой тяги с кривой обратного торможения. Подбор кривой начинается с выбора точки P1. Следует отметить, что расстояние dS между точками С и Р1 зависит от приня­того шага моделирования dV (км/ч), который задается пользователем перед началом моделирования. Другими словами, dS - это минималь­но возможное расстояние на тяговой кривой. Так, Р1 это очередная точка, следующая сразу за точкой С. Из выбранной точки Р1 строится кривая прямой тяги до достижения перекрестка в точке Х (серая кри­вая, выходящая из Р1 , на рис.2). Если такой ПЕ на заданном светофоре проезд запрещен, то вновь полученная кривая уничтожается, модуль возвращается к прежней результирующей кривой ОСХ, выбирает на ней очередную точку Р2 (которая следует сразу за Р1) и расчет повто­ряется. Вычисления идут до тех пор, пока не будет найдена некоторая тяговая кривая, которой на заданном светофоре в точке Х будет разре­шен проезд. На рис.2 такой тяговой кривой получилась кривая, по­строенная из точки Р3. Она и принимается как результирующая тяго­вая кривая для дальнейших расчетов (выделена жирной линией на рис.2). Здесь следует отметить, что данный алгоритм подбора кривых требует больших вычислительных ресурсов и машинного времени. Это одна из причин, по которой модуль тяговых расчетов сначала пытается остановить подвижную единицу на светофоре при помощи ЖОТ. Этап №7 является заключительным этапом в алгоритме проезда перекрест­ков. Графически дерево данного алгоритма показано на рис.3.

После того, как нами был подробно рассмотрен алгоритм проезда перекрестков, можно приступить к пояснению, что же такое светофор­ные ошибки.

Пусть на расстоянии Р от некоторого начала движения О нахо­дится перекресток со светофорным регулированием (рис.4). На рас­стоянии Х от того же начала движения О находится остановка. Также примем, что при построении кривой прямой тяги О-С-С1 на расстоя­нии Р при некотором времени tj> ПЕ был разрешен проезд (например, в результате подбора на этапе №7, рис.3). В силу этого кривая прямой тяги О-С-С1 была построена до самой остановки Х (серая сплошная линия на рис.4, этап №1 на рис.3). Затем из точки Х строится кривая МОТX-C (этап №3 на рис.3). Точка С является точкой пересечения

кривой прямой тяги с кривой МОТ. Здесь нужно привести небольшое уточнение. При построении кривой МОТ X-C подпрограмма, отве­чающая за эту функцию, не может знать общее модельное время t, так как расчет ведется из точки Х в обратном порядке. Поэтому для моду­ля вычисления обратного торможения не существует светофоров и построение кривой продолжается до ближайшей остановки или начала профиля (рис.4). Далее, соответствующий модуль программы синтези­рует из кривой прямой тяги О-С-С1 и кривой МОТ X-C результи­рующую кривую О-С-Х (жирная сплошная линия на рис.4). Но из-за наличия разности скоростей dVe нельзя утверждать, что ПЕ на пере­крестке Р с некоторым новым модельным временем tP1 разрешен про­езд. Проверка наличия проезда перекрестка Р проводилась для кривой О-С-С1 при одной скорости, а результирующая кривая О-С-Х прохо­дит этот же перекресток со скоростью на величину dVe меньшей. Вы­ходом из сложившейся ситуации является построение кривой ЖОТ Х-С1 из точки Х (часть жирной сплошной и серой пунктирной линий на рис.4). При этом мы получаем новую точку пересечения кривой пря­мой тяги и кривой обратного торможения С1 (см. рис.4). Полученная новая результирующая кривая О-С-С1гарантированно пересекает перекресток Р на разрешающий сигнал светофора. Разрешить данную

ситуацию удалось за счет того, что точка пересечения тяговых кривых при помощи ЖОТ бы­ла перенесена «за» (правее) перекрестка Р. Однако, такой прием можно применять толь­ко в случае, если причиной останова ПЕ на расстоянии Х явился конец профиля или стандартная остановка. Но при останове ПЕ на расстоянии Х из-за светофора прием с ис­пользованием ЖОТ не может быть осуществлен, так как из­менится модельное время не только на светофоре Р, но и на светофоре Х. Это означает, что возможность самой остановки на светофоре Х в таком случае уже не­очевидна. Поэтому при возникновении такой ситуации программа бе­

Рис.4 - Причины возникновения светофорных ошибокрет в качестве результирующей кривой тяги кривую, построенную с использованием МОТ (этап №3 на рис.3), и выдает пользователю со­общение об ошибке. Сам процесс моделирования не прерывается.

После того, как были подробно рассмотрены этапы построения тяговой кривой для прохождения перекрестков и способы построения кривых в случае близкого расположения остановок и перекрестков, можно дать определение термину светофорная ошибка.

Светофорная ошибка - это наличие в результирующей кривой тяги несанкционированного проезда перекрестка на запрещающий сигнал светофора.

Возможность имитировать светофорное регулирование на участ­ках ГЭТ поставило перед нами ещё одну задачу - наличие обгонов ПЕ в процессе движения друг другом. На данный момент идет доработка алгоритма имитации (рис.3) для обнаружения и предупреждения обго­нов.

Предлагаемая нами модель отличается от представленных ранее возможностью имитировать светофорное регулирование в условиях городского электрического транспорта. В дальнейшем планируется учесть и другие случайные факторы, непосредственно влияющие на движения электрического подвижного состава городов.

Получено 14.02.2006

УДК 658

Л.И.НЕФЕДОВ, д-р техн. наук

Харьковская национальная академия городского хозяйства О.И.МАРТЫЧЕНКО

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

ЛОГИСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОСТАВКАМИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

Рассматривается вопрос управления поставками оборудования для предприятий, чтобы обеспечить минимизацию суммарных затрат на доставку оборудования от источ­ников к потребителям.

Появление большого количества разнообразных товаров и услуг повышает степень неопределенности спроса на них, обусловливает резкие колебания качественных и количественных характеристик ма­териальных потоков, проходящих через логистические системы. В этих условиях способность логистических систем к адаптации и изме­нениям внешней среды является существенным фактором их устойчи­вого положения на рынке. Деятельность в области логистики имеет конечную цель, которая получила название "шести правил логистики"

Страницы:
1 


Похожие статьи

В С Могила, Н А Олешкевич - Имитационная модель городского электрического транспорта с учетом случайных факторов