modelowanie stacyjnych systemów sterowania ruchem kolejowym
Transkrypt
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˛.