Устройство для моделирования процессов движения поездов

 

, СОЮЗ СОНЕТСКИХ

COUNVI

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н *втаюснаму csHgrrmwvav

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ю Н

{ 21 ) 3384 899/1 8-24 (22) 21.01.82 (46) 15.05.83. Бюл. У 18 (72) r.Â.Äðóæèíèí, Л.А.Карпов, В.M.Крылов и В.И.Грибков (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного . транспорта (53) 681,322(088 ° 8) (56) 3. Авторское свидетельство СССР

В 453164, кл. G 06 G 7/76 1972.

2. Гурский Л.Н. и др. Тяга поездов и тяговые расчеты. И., Транспорт, 1971.

3 . Авторское свидетельство СССР

9 164439, кл. О 06 О 7/52, 1963 (прототип) . (54)(57) уСТРОВСТВО для ИОДВЛИРОВАНИЯ НРОЦБССОВ ДВИЛЙНИЯ. ПОЕЗДОВ -co держащее первый генератор случайных ,напряжений, группу сумматоров, группу запоминающих блоков, интегратор, первый запоминающий блок, источник опорных напряжений, выходы которого подключены соответственно к первьи входам сумматоров группы, .первый триг гер . выход первого генератора случай- ных напряжений соединен с вторивши входом первого -сумматора группы,,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыыении точности моделирования, оно дополнительно содержит пять групп элементов И по три элемента И в каждой, элемент НЕ, две: схемы сравнения, второй триггер,- элемент задержки, два элемента И, группу амплитудных дискриминаторов, дифференциальный усилитель и два генератора случайных напряжений, причем выходи второго и третьего,генераторов случайных напряжений подключены соответственно к -вторым входам второго и третьего сумматоров группы, выходы которых соединены соответст-венно с прямыаи входами элементов И

„.SU„„1018130 А первой группы, инверсные входы ко торых соединены с выходом элемента . задержки, первьми входами nepaoro u второго э)сементов И, выходы, элементов И первой группы подключены к . входам соответствуксцих запоминающих блоков группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены соответственно к выхо:,цам элементов И третьей группы, выходы элементов И второй группы соединены с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя, второй . вход которого соединен с выходом первого запоминающего блока н первиа pg входом первой схемы сравнения, второй вход которой подключен .к соответ ствующему выходу источника опорных (напряжений и первому входу второй схемы сравнения, второй .вход которой соединен с выходом интегратора и ин- Я формационннк входом первого запомина", вящего блока, вход запуска которого подключен к первому выходу первого «© триггера и вхсщу элемЬнта задержки, :вход остаиова первого запоминающего блока соединен с выходом второй схемы сравнения и вторым входом второго элемента И„ второй выход первого запоминающего блока соединен с первьж входом первого триггера, второй вход которого является входом запуска устройства, первые входы элементов И четвертой группы соединены с выхо» дом элемента. задержки, выходы элементов И четвертой группы подключены соответственно к перви | вхо.дам элементов И третьей. группы, вто" рые входы которых соединены с первым выходом второго триггера, второй выход которого подключен.к второму

:входу nepaoro элемента И, выход которого соединен с вторим входом тре. тьего элемента И второй группы элементов И, выход дифференциального. 1018130 усилителя соединен с входами амплитудных дискриминаторов группы, выходы которых подключены соответственно к первым входам элементов И пятой группы, вторые входы которых соединены с выходом первой схемы сравнения и входом элемента НЕ, вы1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано при моделировании сложных процессов движения транспортных средств, а также при составлении 5 графиков движения поездов.

Известно устройство для моделирования режимов движения на автомобильных магистралях, содержащее источник стабилизированного напряжения с подключенными к нему задающими резисторами, переключателями и измерителями тока 1 ).

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет моделировать режимы движения транспортных средств с учетом влияния случайных возмущений.

Известно также устройство, со держащее функциональный преобразователь, сумматор, интегратор ско- 20 рости, инвертор, интегратор пути, записывающее устройство. Данное уст ройство служит для определения времени движения поезда по заданному участку пути при проведении тяговых 25 расчетов 2j.

Однако оно имеет невысокую точность из-за отсутствия воэможности .имитировать процесс движения поездов с учетом возникающих в реальных 30 условиях движения случайных отклонений скоростей поездов от расчетных нормативов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст-З5 ройатво для статистического моделирования процессов выполнения систе- мы работ, содержащее источник опорного напряжения, сумматор, запоминающее устройство интегратор гене 4 ратор случайного напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является входом опорного напряжения, выход сумматора подключен к входу запоминающего устройства 3 1. 45

Недостатком данного устройства является узкая область применения, обусловленная невозможностью моделировать процессы движения попутных поездов на двухпутных железно- 50 дорожных участках с учетом и.; взаход которого соединен с вторым вхоЯЖ1 третьего элемента И четвертой группы элементов И, выходы элементов И пятой группы соединены с вторыми входами элементов И четвертой группы соответственно, выход .второго, элемента

И является выходом устройства.

2 имного влияния, возникающего при случайных отклонениях скоростей движения поездов от расчетных нормативоы. Это существенно сужает область применения устройства, снижает точность моделирования и приводит к низкой достоверности получаемых результатов.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования процессов движения поездов, содержащее первый генератор случайных напряжений, группу сумматоров, группу запоминающих блоков, интегратор, первый запоминающий блок, источник опорных напряжений, выходы которого подключены соответственно к первым входам сумматоров группы, первый триггер, выход первого генератора случайных напряжений соединен с вторым входом первого сумматора группы, дополнительно введены пять групп элементов И по три элемента И в каждой, элемент НЕ, две схемы сравнения, второй триггер,-элемент задержки, два элемента И, группу амплитудных дискриминаторов, дифференциальный усилитель и два генератора случайных напряжений, причем выходы второго и третьего генераторов случайных напряжений подключены соответственно к вторым входам второго и третьего сумматоров группы, выходы которых соединены соответственно.с прямыми входами элементов И первой группы, инверсные входы которых соединены с выходом элемента задержки, первыми входами первого и второго элементов И, выходы элементов И первой груп. пы подключены к входам соответствующих запоминающих блоков группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены соответственно к выходам элементов И третьей группы, выходы элементов И второй группы соединены с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу дифференциальногс усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого запоминаю1018130

Триггер 17 имеет два положения и задает режимы работы устройства.

В первом положении на первом выходе триггера 17 имеется единичный сигнал, а на втором — нулевой.

При этом устройство имитирует процессы движения поездов с учетом их взаимного влияния, т.е. на различные (зеленые, желтые йли красные) показания путевых светофоров.

Во втором положении на первом выходе триггера 17 имеется нулевой сигнал, а на втором — единичный. В этом случае устройство моделирует процессы движения поездов на зеле15 ные показания светофоров.

Рассмотрим работу устройства при первом положении триггера 17.

Каждый из генераторов 1 вырабатывает значения случайных напря20 жений, пропорциональные отклонениям от расчетной величины скорости движения поезда на зеленое (1 3), желтое (1 ), красное показание путевого светофора. Эти напряжения

25 подаются на входы соответствующих сумматоров 2, где происходит суммирование постоянных напряжений, пропорциональных расчетным значениям скорости движения поезда, со случай ными напряжениями, пропорциональными отклонениям скорости поезда от норматива. щего блока и первым входом первой схемы сравнения, второй вход которой подключен к соответствующему выходу источника опорных .напряжений и первому входу второй схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом интегратора и информацион1 ным входом первого запоминающего .блока, вход запуска которого подключен к первому выходу первого-триггера и входу элемента задержки, вход останова первого запоминающего блока соединен с выходом второй схемы сравнения и вторым входом второго элемента И, второй выход первого запоминающего блока соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого является входом запуска устройства, первые входы элементов И четвертой группы соединены с выходом элемента задержки, выходы элементов И четвертой группы подключены соответственно к первым входам элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с первьм выходом второго триггера, второй выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с BTGpbM входом третьего элемента И второй группы элементов И, выход дифференциального усилителя соединеи с входами амплитудных дискриминаторов группы, выходы которых подключены соответственно к первым входам элементов И пятой группы, вторые входы которых соединены с выходом первой схемы сравнения и входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом, третьего элемента И четвертой груп- . пы элементов И, выходы элементов И пятой группы соединены с вторыми входами элементов И четвертой группы соответственно, выход второго элемента И является выходом устройства.

На чертеже представлена схема устройства для моделирования процессов движения поездов, Устройство содержит группу генераторов 1 -13 случайных напряжений, группу сумматоров 2, первую группу элементов И 3, первую группу запоминакицих блоков 4, четвертую группу элементов И 5, третью 6 и вторую

7 группу элементов И, интегратор 8, первый запоминающий блок 9, дифференциальный усилитель 10, группу амплитудных дискриминаторов 11, пятую группу элементов И 12 источник 13 опорных напряжений, вторую 14 и первую 15 схемы сравнения, элемент НЕ 16 второй 17 и первый 18 триггеры, первый элемент И 19, элемент 20 задерж- ки, второй элемент И 21.

Устройство для моделирования про-: цессов движения поездов работает следукиаим образом.

В подготовительном такте на выходах триггера 18, элемента 20 задержки, интегратора 8, блока 9, дифференциального усилителя 10, амплитудных дискриминаторов ll, схемы 14 сравнения имеются нулевые сигналы, а на выходе схемы 15 сравнения— единичный сигнал, элементы И 3 открыты по инверсному входу, элементы

И 5, 6, 12 и 21 закрыты. При этом случайные напряжения с выходов сумматоров 2 через соответствующие элементы И 3 подаются на блоки 4 запоминания.

Единичный сигнал с выхода триггера 17 поступает на вторые входы элементов И 6.

В момент времени, соответствующий отправлению ) -го поезда на перегон, запускакщий импульс опрокидывает триггер 18 и на его выходе появляется единичйый сигнал, поступакщий на первый вход второго блока 9 памяти и вход элемента 20 задержки. На втором выходе блока 9 начинается воспроизведение реализации напряжения U (t) имитирующего процесс движения j-ro поезда.

Напряжение U-(t) подается .на второй вход дифференциального усилителя 10 и на первый вход схемы 15 сравнения На выходе блока 10 определяется разность напряжения U (t) н напряжения U- (t) с выхода йнтегра1018130 тора 8, поступающая на входы амплитудных дискриминаторов

h U (t) = U3 (t) — U3 1 {t)

При подаче сигнала на вход элемента 20 задержки им формируется интервал времени, пропорциональный реальному.интервалу времени между моментами .отправления g-ro и (+1)-го поездов.

По окончании этого интервала на 10 выходе блока 20 появляется единичный сигнал, поступающий на вторые входы элементов И 3, первые входы эле ментов И 5, первый вход элемента И 19, второй вход элемента И 21. 15

При подаче этого сигнала на входы элементов И 3 происходит нх запирание. Выходы сумматоров 2 отключаются от входов блоков 4, в которых формируются случайные напря- 2() жения, пропорциональные скоростям движения поездов на различные сигналы путевых сфетофоров.

В момент появления на выходе блока 20 единичного сигнала на выходе блока 10 имеется некоторое напряжение,hU(t), пропорциональное расстоянию между j-м и {j +1) -м поезда, ми. В зависимости от величины этого напряжения происходит срабатывание соответствукщего амплитудного дискриминатора 11, и на его выходе появляется единичный сигнал.

Этот сигнал открывает соответствующую схему элемента И 12, сигнал с его выхода открывает определенный элемент И 5.

Единичный сигнал .с выхода элемента И 5 подается на первый вход соответствующего элемента И 6, открывая его. 40

При подаче сигнала с выхода элемента И 6 на второй вход определенного элемента И 7 напряжение с выхода запоминающего блока 4 подается на вход интегратора 8. На выходе ин- 45 тегратора 8 генерируется реализация линейно нарастающего напряжения

U. (1), имитирующая процесс движения (+1)-го поезда на соответствукщее показание путевого светофюра.

Напряжение U-+ . (t) c выхода бло- ка 8 подается на второй вход блока 9, где происходит его запоминание, а также на вход схемы 14 сравнения, где осуществляется его. сравнение с опорным напряжением U>, пропорциональным длине перегона.

Вычисленная в блоке 10 разность напряжений U (t)..и 0-+ (t) поступает на входы амплитудных дискриминато-.

pos 11 и сравнивается с эталонными напряжениями, пропорциональными длине одного, двуМ и трех блок-участков (что .соответствует движению поезда соответственно на красное, желтое или зеленое показание светофора). 65

На основании результатов сравнения срабатывает один из амплитудных дискриминаторов блока 11, а сигнал с его выхода, открывая последовательно элементы Й 12, 5, 6 поступает на вход соответствующего элемента

И 7 и приводит к его замыканию.

В момент совпадения значений напряжений U> и U ° (t), соответствующий прохождению -м поездом перегона, на выходе схемы 15 сравнения появляется нулевой сигнал, запирающий элементы И 12, единичный сигнал с выхода элемента НЕ 16 открывает элементы И 5>,6> и приводит к замыканию элемента И 7. На вход интегратора 8 при этом подается случайное напряжение, пропорциональное скорости движения поезда на зеленый сигнал, Необходимость этого обусловлена тем, что при прохождении (-м поездом перегона отсутствует его влияние на следующие поезда.

В МоМент совпадения значений на-, пряжений U + < (t) H U> cooTseTcTayroщий прохождению (j+1)-м поездом перегона, на выходе схемы 14 сравнения устанавливается уровень напряжения, соответствующий логической единице.

Этот сигнал поступает на третий вход блока 9, прекращая запись реализации U + (t) а также на первый вход элемента И 21 и приводит к его срабатыванию.

При подаче сигнала на третий вход блока 9 происходит останов записи, и возврат магнитного накопителя в исходное состояние, характеризуемое П + (С) =О.

В момент достижения накопителем исходного состояния на первом выходе блока 9 появляется единичный сигнал,. пост паки(ий на первый вход триггера 18 и переводящий устройство в подготовительный такт.

Отличие режима работы устройства при .втором положении триггера 17 состоит в том,. что нулевой сигнал с первого выхода блока .17 закрывает элементы И б, а единичный сигнал с выхода элемента И 19 открывает элемент И 7 на все время моделирования процессов движeииs поездов, независимо от разности напряжений

U3 (t) и УЬч (М

Этот режим моделирования используется для имитации процессов движения поездов на участках с небольшими размерами движения поездов, а следовательно, при отсутствии их взаимного влияния..

После воспроизведения определенного количества реализаций случайных процессов движения поездов находят статистические .оценки задержек поездов, характеризующие степень. влияния случайных отклонений скоростей движения от расчетных нормативов на ре=зультаты эксплуатационной работы.

Введение в устройство дополнительных блоков позволяет расширить его функциональные возможности и повысить точность за счет учета случайных отклонений режимов движения поездов от установленных нормативов.

Применение данного устройства при составлении графиков движения поездов ра участках с интенсивньм движением и незначительники резервами пропускной способности позволяет значительно повысить точность планирования эксплуатационной работы железных дорог, дает возможность разработки мероприятий по совершенствованию органи- зации движения. поездов в условиях возросшей плотности поездопотока и на их основе синтеза графиков движения поездов, устойчивых к воздей10 ствию случайных факторов.

Составитель В.Фукалов

Редактор Л;Алексеенко ТехредЕ.Харитончик Корректор С.Шекмар

Заказ 3546/48 - Тираж.706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4