Устройство для моделирования процессов движения поездов

СО)ОЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИХ 468 7 Д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН РСКОМУ СВИДЕ ЬСТ орожного тран 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодфспорта(56) Авторское свидетельство СССР В 164439, кл. С 06 С 7(52, 1963.Авторское свидетельство СССР В 1018130, кл. С 06 С 7(52, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ. (57) Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для прогнозирования численных значений показателей надежности транспортной магистрали и позволяет повысить достоверность моделирования процессов движения поездов. С первоговыхода блока 8 управления дается разрешение на запись в интеграторы 3-7начальных значений моделируемых параметров, поступающих с выходов блока 1 генераторов случайных напряжений. После появления единичного сигнала на втором выходе блока 8 интеграторы 3 и 6 начинают работать. Натпряжение с выходов интеграторов б и7 через пороговые элементы 12 и 13 иэлемент И 18 приводят к срабатываниюлибо электронного ключа 10, либо ключа 11 через элемент НЕ 20. Напряжения с выходов ключей 10 и 11 сравниваются на элементе 14 сравнения снапряжением с выхода интегратора 3.Сигнал с выхода элемента 14 сравнения поступает на счетчик 25 для регистрации количества остановок в1244680 мент И 16 на счетчик 22 для регистрации количества опоздавших транспортов, а через элемент И 17 - насчетчик 23 для регистрации колипути транспортов, а через элементНЕ 21 управляет работой ключа 9, который пропускает напряжение с интегратора 4 на второй информационный ших своевременно.С третьего выхода блока 8 сигнал поступает насчетчик 24 длярегистрации количествареализаций.2 ил,нения определяет момент прихода транслорта на конечный пункт и выдаетсигнал через элемент НЕ 19 и элеИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для прогнозирования численных значений показателей надежности транспортной магистрали.Целью изобретения является повы-,шение достоверности моделированияпроцессов движения поездов.На фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на фиг.2 - функциональная схема интеграторов.Устройство (фиг.) содержит блокгенераторов случайного напряжения,блок 2 источников опорного напряжения, пять интеграторов 3-7, блок 8управления, три электронных ключа 911, два пороговых элемента 12 и 13,два элемента сравнения 14 и 15, элементы И 16-18, три элемента НЕ 19 - 21четыре счетчика 22 - 25. В блок 8 управления входят тактовый генератор26, сдвиговый регистр 27, элементИЛИ 28,Интеграторы 3- состоят из типовых неинвертирующих интеграторов(см.фиг.2) с цепями управления, содержащих два операционных усилителя29 и 30, два электронных ключа 31и 32, .конденсатор 33, шесть резисторов 34-39.Блок 1 генераторов случайногонапряжения состоит из двух стабилизированных источников с регулируемым выходным напряжением.Блок 8 управления представляетсобой типовой распределитель импульсов, состоящий иэ тактового генератора 26 и сдвигового регистра 27, кчасти выходов которого подключен элемент ИЛИ 28.Устройство предназначено для прогнозирования численных значений пока-,зателей надежности транспортной магистрали с учетом отказов и восстановлений ее участков, Магистраль считается находящейся в состоянии отказа, если отправленное транспортное средство не имеет возможности в течение фиксированного времени прибыть на конечный пункт из-за отказа участка магистрали, Решающее значение имеют отказы тех участков, которые в момент отказа расположены между транспортным средством и .концом магистрали. Отказы участков после прохождения их транспортным средствсм на надежность магистрали влияния не оказывают,Устройство работает следующим образом.На выходах блока 1 генераторов случайных напряжений формируются случайные процессы изменения положительных напряжений, мгновенные значения которых распределены по заданному закону. Мгновенные значения напряжения на первом выходе блока 1пропорциональны скорости движениятранспортного средства на магистрали.Случайные напряжения на втором выходе блока 1 имеют равномерный заЗО 35 кон распределения и служат для за,цания места (участка) отказа транспортной магистрали, Данный тип распределения выбран исходя из условияравнонацежности всех участков магистрали. На третьем выходе блока 1значение случайного напряжения пропорционально промежутку времени допоявления отказа участка магистрали.Напряжение на четвертом выходе бло 4 О ка 1 пропорционально длительности восс:;ановления работоспособностиучастка. 1гвход интегратора 3. Элемент 5 срав- чества опоздавших транспортов, прибыв 1244680Перед началом каждой реализации случайного процесса прохождения транспортного средства по магистрали на первом выходе блока 4 управления появляется импульс единичного уровня. По этому сигналу, поступающему на вторые вхо,щ интеграторов 3-7, первые ключи интеграторов кратковременно открываются. На конденсаторах 33 оказываются записанными мгновенные значения напряжений, поступающих на первые входы соответствующих интеграторов 3-7.На выходе интегратора 4 напряжение пропорционально средней скорости движения транспортного средства, на выходе интегратора 5 - месту (оп - ределенному частку) отказа магистрали, на выход интегратора 6 - времени до наступления отказа данного участка, на выходе интегратора 7 - времени восстановления отказавшегося уча- стка. Напряжение на выходе интегратора 3 пропорционально пути, пройденному транспортным средством (на конденсаторе этого интегратора оказывается записанным нулевое напряжение, т.к. его первый вход подключен к нулевому проводу) .После записи начальных условий интегрирования начинается реализация случайного процесса прохождения транспортного средства по магистрали.При этом на втором выходе блока 4 управления присутствует сигнал единичного уровня, который поступает на третьи входы интеграторов 3 и 6 и открывает их вторые ключи 32.Напряжения с выходов интеграторов 6 и 7 поступают на входы пороговых элементов 12 и 13 соответственно. На выходе элемента 12 единичный сигнал появляется в том случае, если входное напряжение принимает отрицательное значение, на выходе элемента 13 - при положительном значении входного напряжения, В начале реализации на выходах интеграторов 6 и 7 присутствуют положительные напряжения, поэтому на выходе порогового элемента712 нулевой сигнал, на выходе элемента И 18 - также нулевой сигнал, Этот сигнал поступает на управляющий вход ключа 10, который при этом закрыт и через инвертор 20 на управляющий вход ключа 11. Ключ 11 открыт, и на выходе оказывается отрицательное напряжение с первого выхода блока 2.50 напряжению на его втором входе, навыходе элемента сравнения 14 появляется единичный сиги и. Этот сигнал, пройдя через инвертор 21, закрываетключ 9, и напряжение на выходе интегратора 3 перестает возрастать, что равносильно ожиданию транспортным средством восстановления отказавшего участка магистрали. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 Это напряжение поступает на второй вход элемента 14 сравнения, Элемент 14 сравнения выдает единичный сигнал лишь при совпадении по уровню напряжений на втором и первом входах, На первый вход элемента 14 поступает положительное напряжение с выхода интегратора 3, поэтому на выходе элемента 14 сравнения присутствует нулевой сигнал. Этот сигнал, пройдя через инвертор 21, открывает ключ Ч. На четвертый вход интегратора 3 поступает напряжение с выхода интегратора 4, которое пропорционально средней скорости движения транспортного средства по магистрали. Напряжение на выходе интегратора 3 линейно возрастает, что соответствует перемеще - нию транспортного средства по магистрали.Одновременно с этим положительное напряжение, записанное на конденсаторе 33 интегратора 6, уменьшается за счет интегрирования отрицательного напряжения с первого выхода блока 2. Как только напряжение на выходе интегратора 6 станет меньше нуля,на выходе порогового элемента 12 появится единичный сигнал, который в соче - танин с единичным сигналом на выходе элемента 13 приводит к открытию ключа 10, закрытию ключа 11, а также к открытию второго ключа 32 интегратора 7. Интегратор 7 начинает интегрировать напряжение, поступающее с первого выхода блока 2.К второму входу элемента 14 оказывается подключенным выход интегратора 5, напряжение на котором задает место (участок) отказа магистрали. Если во время восстановления отказавшего участка транспортное средство оказывается в месте отказа, то оно останавливается вплоть до восстановления работоспособного состояния участка.Данная ситуация имитируется следующим образом. Напряжение на первом входе элемента 14 становится равнымСигнал с выхода элемента 14 сравнения поступает на вход счетчика 25и регистрируется им. В это время напряжение на выходе интегратора 7 постепенно уменьшается за счет интегрирования отрицательного напряжения,и как только оно становится равнымнулю (участок магистрали восстановлен), на выходе порогового элемента13 появляется нулевой сигнал, чтоприводит к дальнейшему росту напряжения на выходе интегратора 3, Этомоделирует дальнейшее перемещениетранспортного средства после восстановления отказавшего участка.Если за время восстановления участка магистрали местоположение транспортного средства не совпало с координатой отказавшего участка, тодвижение транспортного средства осуществляется безостановочно на протяжении всей реализации, В этом случае1/элемент 14 сравнения не срабатывает.и возрастание напряжения на выходеинтегратора 3 происходит непрерывнона протяжении данной реализации.Регистрация результатов прохождения транспортных средств по магистрали производчтся следующим образом,После окончания каждой реализации 30(единичный сигнал на втором выходеблока 8 управления меняется на нулевой) и появляется единичный сигнална третьем выходе блока 8. Этот сигнал поступает на входы элементов 35И 17 и 16, а также на вход счетчика24, который фиксирует количество реализаций (количество отправленныхтранспортных средств),Регулируемым напряжением на втором выходе блока 2 задается длинатранспортной магистрали. Это .напряжение. поступает на второй вхо,ц элемента 15На выходе элемента 15 сравнения появляется единичный сигнал в 45тот момент, когда напряжение на первом входе элемента 14 превосходитнапряжение на его втором входе, чтомоделирует прибытие транспортногосредства в конец магистрали. 50Если транспортное средство прибыло в конец магистрали до истеченияконтрольного срока, т.е, до появления импульса на третьем выходе блока8 управления, то содержимое счетчика 23 увеличивается на единицу, Впротивном случае на единицу увеличивается содержимое счетчика 22. Таким образом, в счетчике 23 фиксируется количество К 2 своевременно прибывших транспортных средств, в счетчике 22 - число К 1 опоздавших транспортных средств, в счетчике 25 - количество транспортных средств, остановившихся на магистрали за счет отказа ее участка, в счетчике 24 - количество реализаций.После проведения достаточного количества реализаций случайного процесса,цвижения транспортного средства по магистрали вычисляются численные значения показателей надежности магистрали, а именно вероятность своевременного прибытия транспортного средстваК 2РВеь Квероятность опоздания транспортного средства из-за ненадежности магистрадиК 1Роь ( фвероятность остановки транспортногосредства перед отказавшим участкомК 4Рост Кгде К 4 - число, записанное в счетке 25.РФормула изобретенияУстройство для моделирования процессов движения поездов, содержащее блок генераторов случайных напряжений, блок источников опорного напряжения, блок управления, интегратор, два элемента сравнения, три элемента И, первый элемент НЕ, причем второй вход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, выход первого интегратора соединен с первым входом первого элемента сравнения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности моделирования, в устройство введены четыре интегратора, два элемента НЕ, три электронных ключа, четыре счетчика и два пороговых элемента, причем первый, второй, третий и четвертый выходы блока генераторов случайных наО/53 ТиражВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Ра Подпистета СССР крытиикая наб., д. 4/ роизводственно-полиграфическое пре тие,г.ужгород,ул.Проектная пряжений соответственно соединены спервыми информационными входами вто-.рого, третьего, четвертого и пятогоинтеграторов, выходы которых соединены с вторыми информационными входами первого и второго электронныхключей и с входами первого и второго пороговых элементов соответствен вно, первый выход блока управлениясоединен с первыми управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого интеграторов, второй выход - с вторыми управляющимивходами первого и четвертого интеграторов, третий выход - со счетным входом третьего счетчика и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, а первый вход - с выходом второго элемента сравнения,первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второйвход - с вторым выходом блока источников опорного напряжения, первыйвыход которого соединен с вторыми информационными входами четвертого и пятого интеграторов и информационнымвходом третьего электронного ключа,выход которого соединен с выходомвторого электронного ключа и вторымвходом первого элемента сравнения,выход которого соединен со счетнымвходом четвертого счетчика и входомтретьего элемента НЕ, выход которого 10 соединен с управляющим входом первого электронного ключа, выход которого соединен с вторым информационнымвходом первого интегратора, первыйинформационный вход которого зазем лен, выходы первого и второго пороговых элементов соединены соответственно с первым и вторым входамитретьего элемента И выход которогосоединен с вторым управляющим вхо дом пятого интегратора, с управляющим входом второго электронного ключа и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с управляющимвходом третьего электронного ключа,выход первого элемента И со- .единен со счетным входом первого счетчика.