modelowanie stacyjnych systemów sterowania ruchem kolejowym

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 65
Transport
2008
Wiesław Zabłocki
Wydział Transportu
MODELOWANIE STACYJNYCH SYSTEMÓW
STEROWANIA RUCHEM KOLEJOWYM
Re˛kopis dostarczono 19.05.2008 r.
Efektywne i bezpieczne sterowanie ruchem kolejowym na stacji jest realizowane przez
złożone systemy srk. Jedna˛ z podstawowych metod badania systemu srk jest metoda modelowania prowadza˛ca do badań symulacyjnych z zastosowaniem symulatora komputerowego. Metoda
modelowania wpisuje sie˛ w schemat przyje˛tej metody badawczej. W pracy określono ogólne
i szczegółowe cele modelowania systemu srk.
Podstawowym celem modelowania jest wnioskowanie o zachowaniu systemu rzeczywistego
srk, który odwzorowuje zadania sterowania. Na podstawie opisu nieformalnego powstał opis
formalny systemu srk, reprezentowany przez model systemu steruja˛cego. Model systemu steruja˛cego MSS obejmuje model statyczny MSTA i model dynamiczny MDYN.
Informacje modelu statycznego i dynamicznego sa˛ odwzorowywane przez dwie struktury
statyczne i dwie struktury dynamiczne.
Struktury statyczne zawieraja˛ informacje: o własnościach obiektów w drogach przebiegu na
stacji, wartości funkcji sprzeczności dla dróg przebiegów wyróżnionych na stacji.
Struktury dynamiczne tworza˛ rejestr przebiegów i stanów przebiegów wyste˛puja˛cych na stacji
i przechowuja˛ wartości sygnałów odwzorowuja˛cych stan urza˛dzeń zewne˛trznych na stacji.
Model systemu srk złożony jest zbioru automatów odpowiadaja˛cych drogom przebiegów
i obiektom. Każdy przebieg odpowiadaja˛cy konkretnej drodze przebiegu jest traktowany jako
skończony automat sekwencyjny o określonych wejściach i wyjściach oraz własnym stanie
wewne˛trznym. Podobnie opisywane sa˛ również obiekty urza˛dzenia zewne˛trzne.
Statyczne własności drogi przebiegu i dynamiczne własności przebiegu staja˛ sie˛ podstawa˛
formalizacji zależności, ze szczególnym uwzgle˛dnieniem funkcji sprzeczności dróg przebiegów.
Własności drogi przebiegu i przebiegu pozwalaja˛ sformułować relacje modelu systemu steruja˛cego. Do relacji tych należa˛ relacje zależnościowe, które wyrażaja˛: warunki sprzeczności lub
niesprzeczności dróg przebiegów, predyspozycje przebiegowe, kryteria zwalniania oraz pozostałe relacje opisuja˛ce zmiany stanu systemu srk. Na podstawie relacji i funkcji zależnościowych
tworzone sa˛ równania zależnościowe, wyznaczaja˛ce wartości sygnałów zmiennych stanu przebiegów i obiektów oraz sygnałów wyjściowych obiektów do zewne˛trznych urza˛dzeń wykonawczych tych obiektów.
Zasady formalizacji systemu srk zostały dostosowane do koncepcji cyklicznego przetwarzania
równań zależnościowych dla każdego przebiegu. Stan procesu zachodza˛cego w systemie i stany
4
Słownik poje˛ciowy
obiektów sa˛ wczytywane na pocza˛tku każdego cyklu przetwarzania. Po wczytaniu sygnałów od
obiektów naste˛puje przetwarzanie informacji o przebiegach i poleceniach do obiektów, zakończone wyznaczeniem nowych stanów przebiegów i obiektów oraz generacja˛ poleceń
sygnałów
wyjściowych obiektów do urza˛dzeń wykonawczych obiektów. Przeprowadzone eksperymenty
symulacyjne dla zadanych ograniczeń i przykładowo przyje˛tego układu torowego potwierdzaja˛,
że koncepcja opisu formalnego systemu oraz przygotowane na podstawie tego opisu oprogramowania symulatora systemu srk sa˛ poprawne i spełniaja˛ warunek przetwarzania w czasie rzeczywistym. Uzyskane wyniki modelowania i symulacji sa˛ istotne m.in. z naste˛puja˛cych wzgle˛dów:
opracowany model systemu srk staje sie˛ forma˛ standaryzacji opisu takiego systemu,
opracowany opis formalny stwarza podstawy do:
zastosowania nowoczesnych metod projektowania oprogramowania, uwzgle˛dniaja˛cych
je˛zyk UML lub metody specyfikacji formalnej, np. logiki modalnej,
projektowania oprogramowania rzeczywistego systemu zależnościowego,
Słowa kluczowe: transport kolejowy, ruch kolejowy, system sterowania, stacja, droga przebiegu, przebieg, sprzeczność, zależności stacyjne, modelowanie, symulacja
SŁOWNIK POJE˛CIOWY
Atrybuty systemu
symbole i wartości
zbiór własności systemu, które moga˛ być wyrażone poprzez nazwy,
Droga kolejowa (dawn. żelazna)
zbiór poła˛czonych elementów układu torowego stanowia˛cych droge˛ jazdy dla pojazdów szynowych
Droga przebiegu1
zbiór obiektów, należa˛cych do drogi jazdy, drogi ochronnej oraz obiektów (urza˛dzeń) ochronnych, obejmuja˛cy urza˛dzenia sygnalizacyjne (sygnalizatory i inne znaki)
i elementy drogi kolejowej (odcinki torowe i rozjazdy), po których przemieszcza sie˛ pojazd
i które zabezpieczaja˛ przemieszczaja˛cy sie˛ pojazd przed zderzeniem z innym taborem
Funkcja zwia˛zek lub zależność dwóch lub wie˛cej wielkości, polegaja˛ca na przyporza˛dkowaniu argumentom odpowiadaja˛cych im wartości
Funkcja zależnościowa
najcze˛ściej wieloargumentowa funkcja logiczna, wyrażaja˛ca zwia˛zek wielkości zależnościowych, np. funkcja sprzeczności dróg przebiegów
Informacja zależnościowa
informacja istotna ze wzgle˛du na bezpieczeństwo ruchu kolejowego na stacji, np. określaja˛ca sprzeczność dróg przebiegów
Interlocking (ang., zob. także → zależności): a) zależności oraz zbiór metod i zasobów służa˛cych do projektowania, oprogramowania, testowania i weryfikacji zależności, b) urza˛dzenia
systemu srk odpowiedzialne za przetwarzanie i realizacje˛ zależności
Komputer zależnościowy
struktura komputerowa przetwarzaja˛ca informacje zależnościowe
do celów sterowania ruchem na stacji
1
Niektórzy autorzy, np. [20], jako składnik drogi przebiegu wyróżniaja˛ także droge˛ zbliżania
jako droge˛ poprzedzaja˛ca˛ droge˛ jazdy w drodze przebiegu, w pracy pominie˛to ja˛ jako mało
istotna˛.