УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА Российский патент 2017 года по МПК G06F17/00 G06F17/18 G06F19/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании процессов функционирования судоходных шлюзов при различных стратегиях шлюзования судов с учетом их очереди в верхнем и нижнем бьефах, а также специфики подготовки отдельных систем шлюза и динамки их применения.

Из уровня техники известно устройство для моделирования систем массового обслуживания (СМО) [1], содержащее вход, N+1 выходов, N блоков обслуживания заявок, каждый из которых имеет элемент И, триггер, элемент ИЛИ, два генератора импульсов со случайным интервалом следования, причем в каждом блоке обслуживания заявок выход элемента И соединен со входами запуска первого и второго генератора импульсов со случайным интервалом следования и единичным входом триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, первый и второй входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов импульсов со случайным интервалом следования, выход элемента ИЛИ подключен к нулевому входу триггера, выход первого генератора импульсов со случайным интервалом следования подключен ко входу останова второго генератора импульсов со случайным интервалом следования, выход которого подключен ко входу останова первого генератора импульсов со случайным интервалом следования, второй вход элемента И первого блока обслуживания заявок группы является информационным входом устройства, выход первого генератора импульсов со случайным интервалом следования является выходом обслуживаемых с высоким качеством заявок блока обслуживания заявок группы, выход второго генератора импульсов со случайным интервалом следования К-го блока обслуживания заявок группы (К=1, N) соединен со вторым входом элемента И (К+1)-го блока обслуживания заявок группы.

Однако данное устройство позволяет моделировать только ограниченные процессы, характерные для судоходных шлюзов при судопропуске - ожидание и общую подготовку. В то же время это устройство не позволяет моделировать процессы формирования и управления очередью судов в верхнем и нижнем бьефах судоходных шлюзов, а также процессы случайного выбора диспетчером центрального пульта управления шлюзом различных стратегий шлюзования (обслуживания) судов и процессы непосредственного шлюзования судов, а именно подготовку отдельных систем шлюза, открытие и закрытие верхних и нижних ворот шлюза, наполнение и опорожнение камеры шлюза, вход судна в камеру, швартовка, расчаливание и выход судна из камеры шлюза.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования процессов функционирования судоходных шлюзов [2], содержащее модель центрального пульта управления шлюзом, включающую первый триггер, первый элемент И, выход которого соединен с входом установки в "1" первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, модель камеры шлюза, включающую элемент ИЛИ, первый и второй генераторы случайных импульсов, выходы которых подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ соответственно, модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, каждая из которых включает элемент ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов и генератор случайных импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, модель светофоров верхнего бьефа, модель светофоров нижнего бьефа, каждая из которых включает триггер, первый и второй элементы индикации, входы которых подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно, а модель камеры шлюза также содержит элемент И, третий, четвертый, пятый и шестой генераторы случайных импульсов, причем входы запуска третьего и четвертого генераторов случайных импульсов подключены к первому и второму входам элемента И модели камеры шлюза соответственно, выход которого соединен с входами останова третьего и четвертого генераторов случайных импульсов, выходы которых соединены с вычитающим входом реверсивного счетчика моделей верхнего и нижнего бьефов соответственно, с входами установки в "1" триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефа соответственно и с входами запуска пятого и шестого генераторов случайных импульсов соответственно, выходы которых подключены к входам установки в "0" триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефов соответственно и к входам запуска первого и второго генераторов случайных импульсов модели камеры шлюза соответственно, а модель центрального пульта управления шлюзом также содержит второй и третий триггеры, со второго по девятый элементы И, с первого по восьмой элементы ИЛИ и элемент индикации, вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, вход установки в "0" которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а вход установки в "1" которого соединен с первым входом второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ модели верхнего бьефа, к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И также подключен к инверсным входам четвертого и пятого, к первым прямым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, выходы четвертого, пятого, шестого элементов И подключены к первому, второму, третьему входам первого элемента ИЛИ соответственно, выход четвертого элемента И также соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "0" второго триггера, прямой выход которого соединен с первым прямым входом четвертого и вторым прямым входом седьмого элементов И, а инверсный выход второго триггера подключен к первому прямому входу пятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, с первым входом четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входом останова первого и входом запуска второго генераторов случайных импульсов соответственно, выход второго элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска первого генератора случайных импульсов, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента ИЛИ, входу установки в "1" второго триггера, входу запуска третьего генератора случайных импульсов и первому входу элемента И модели камеры шлюза, выход третьего элемента И подключен ко второму входу пятого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ модели нижнего бьефа, вторым входом второго элемента ИЛИ, инверсным входом шестого и девятого, вторым прямым входом пятого и восьмого, третьим прямым входом седьмого элементов И, выход восьмого элемента И соединен со вторым входом шестого и седьмого элементов ИЛИ, первым входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "0" третьего триггера, прямой выход которого соединен с прямым первым входом девятого и прямым третьим входом восьмого элементов И, а инверсный выход третьего триггера подключен ко второму прямому входу шестого элемента И, выход седьмого элемента ИЛИ подключен к входу останова второго генератора случайных импульсов, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, входом запуска четвертого генератора случайных импульсов и вторым входом элемента И модели камеры шлюза, а также с входом устройства в "1" третьего триггера, выход девятого элемента И подключен к четвертому входу первого и второму входу восьмого элементов ИЛИ, выход элемента ИЛИ модели камеры шлюза соединен со вторым прямым входом четвертого и девятого элементов И, третьим прямым входом пятого и шестого и четвертыми входами седьмого и восьмого элементов И модели центрального пульта управления шлюзом, выход элемента И модели камеры шлюза подключен также к пятому входу первого элемента ИЛИ модели центрального пульта управления шлюзом.

Однако данное устройство позволяет моделировать процессы формирования и управления очередью судов в верхнем и нижнем бьефах судоходных шлюзов, а также процессы случайного выбора диспетчером центрального пульта управления шлюзом различных стратегий шлюзования (обслуживания) судов и процессы непосредственного шлюзования судов, а именно подготовку, открытие и закрытие верхних и нижних ворот шлюза, наполнение и опорожнение камеры шлюза, вход судна в камеру, швартовка, расчаливание и выход судна из камеры шлюза.

Указанное выше устройство не позволяет моделировать процессы подготовки различных систем шлюзов с учетом выполнения требуемого количества и качества элементарных операций и ограниченных возможностей каждого исполнителя по количеству выполненных операций при различных стратегиях шлюзования судов.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении точности моделирования, расширении функциональных возможностей и области применения устройства за счет имитации процессов подготовки различных систем шлюзов с учетом выполнения требуемого количества и качества элементарных операций и ограниченных возможностей каждого исполнителя по количеству выполненных операций при различных стратегиях шлюзования судов.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство для моделирования процессов функционирования судоходного шлюза, содержащее модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, каждая из которых включает элемент ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов и генератор случайных импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, модель светофоров верхнего бьефа, модель светофоров нижнего бьефа, каждая из которых включает триггер, первый и второй элементы индикации, входы которых подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно, модель камеры шлюза, включающую элемент ИЛИ, первый и второй генераторы случайных импульсов, выходы которых подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ соответственно, элемент И, третий и четвертый генераторы случайных импульсов, входы которых соединены с входом установки в «1» триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефов соответственно и с вычитающим входом реверсивного счетчика моделей верхнего и нижнего бьефов соответственно, а выходы третьего и четвертого генераторов случайных импульсов подключены к входам запуска первого и второго генераторов случайных импульсов соответственно и к входам установки в «0» триггеров моделей светофоров верхнего и нижнего бьефов соответственно, модель центрального пульта управления шлюзом, включающую первый триггер, первый элемент И, выход которого соединен с входом установки в "1" первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий триггеры, со второго по девятый элементы И, первый и второй генераторы случайных импульсов, с первого по восьмой элементы ИЛИ и элемент индикации, вход которого соединен с первым входом первого элемента И, с прямым выходом первого триггера, вход установки в «0» которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а вход установки в «1» которого соединен с первым входом второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ модели верхнего бьефа, к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, к инверсным входам четвертого и пятого, к первым прямым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, выходы четвертого, пятого и шестого элементов И соединены с первым, вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ соответственно, выход четвертого элемента И подключен также к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в «0» второго триггера, прямой выход которого соединен с первым прямым входом четвертого и вторым прямым входом седьмого элементов И, а инверсный выход второго триггера подключен к первому прямому входу пятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, с первым входом четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входом останова первого и входом запуска второго генераторов случайных импульсов соответственно, выход второго элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска первого генератора случайных импульсов, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента ИЛИ, входу установки в «1» второго триггера и первому входу элемента И модели камеры шлюза, выход третьего элемента И соединен со вторым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ модели нижнего бьефа, второму входу второго элемента ИЛИ, инверсным входам шестого и девятого, вторым прямым входам пятого и восьмого, третьему прямому входу седьмого элементов И, выход восьмого элемента И соединен со вторыми входами шестого, седьмого и первым входом восьмого элементов ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в «0» третьего триггера, прямой выход которого соединен с прямым первым входом девятого и прямым третьим входом восьмого элементов И, а инверсный выход третьего триггера подключен ко второму прямому входу шестого элемента И, выход седьмого элемента ИЛИ соединен с входом останова второго генератора случайных импульсов, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, с входом установки в «1» третьего триггера и вторым входом элемента И модели камеры шлюза, выход которого подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ модели центрального пульта управления шлюзом, выход девятого элемента И которой соединен с пятым входом первого и вторым входом восьмого элементов ИЛИ, выход элемента ИЛИ модели камеры шлюза подключен ко второму прямому входу четвертого и девятого элементов И, третьим прямым входам пятого и шестого и четвертым входам седьмого и восьмого элементов И модели центрального пульта управления шлюзом, в модель камеры шлюза введены первая и вторая группа блоков подготовки, включающая каждая генератор тактовых (счетных) импульсов, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, элемент задержки и i (i=1…N) блоков подготовки, причем каждый i-й блок подготовки содержит четыре элемента ИЛИ, три элемента И, три элемента задержки, генератор случайных импульсов, формирователь импульсов, дешифратор и счетчик импульсов, причем выход первого элемента ИЛИ i-го (i=1…N) блока подготовки подключен к входу запуска генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом запуска формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого, инверсному входу второго и через первый элемент задержки к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом второго элемента задержки и через первые входы - выходы второго и третьего элементов ИЛИ с входами останова генератора случайных импульсов и формирователя импульсов соответственно, выход первого элемента И подключен к суммирующему входу счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен со вторым входом третьего элемента И, а остальные разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен через третий элемент задержки с прямым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу установки в исходное состояние счетчика импульсов и к первому входу первого элемента ИЛИ, вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ i-х (i=1…N) блоков каждой группы блоков подготовки объединены и соединены с выходом элемента И модели камеры шлюза, вторые входы первого элемента ИЛИ i-х (i=1…N) блоков подготовки первой группы блоков подготовки объединены и соединены с выходом первого генератора случайных импульсов модели центрального пульта управления шлюзом, а вторые входы первого элемента ИЛИ i-х (i=1…N) блоков подготовки второй группы блоков подготовки объединены и соединены с выходом второго генератора случайных импульсов модели центрального пульта управления шлюзом, выход генератора тактовых (счетных) импульсов в каждой группе блоков подготовки подключен ко вторым входам первых элементов И i-х (i=1…N) блоков подготовки, выходы вторых элементов задержки i-х (i=1…N) блоков подготовки соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ группы блоков подготовки, выход которого подключен к входу счетчика импульсов группы блоков подготовки, выход которого через элемент задержки соединен с его входом установки в исходное состояние, выход счетчика импульсов первой группы блоков подготовки также подключен к входу запуска третьего генератора случайных импульсов модели камеры шлюза, выход счетчика импульсов второй группы блоков подготовки также подключен к входу запуска четвертого генератора случайных импульсов модели камеры шлюза.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что в модель камеры шлюза дополнительно введены первая и вторая группы блоков подготовки, при этом каждая включает генератор тактовых (счетных) импульсов, элемент ИЛИ, элемент задержки, счетчик импульсов и i (i=1…N) блоков подготовки, причем каждый i-й блок подготовки содержит четыре элемента ИЛИ, три элемента И, три элемента задержки, генератор случайных импульсов, формирователь импульсов, дешифратор и счетчик импульсов и соответствующими функциональными связями с остальными элементами устройства, что соответствует критерию новизны.

Поиск технических решений в научно-технической литературе и смежных областях техники не выявил решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, что соответствует критерию изобретательский уровень.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для моделирования процессов функционирования судоходного шлюза, на фиг. 2 представлена структурная схема группы блоков подготовки отдельных систем судоходного шлюза к пропуску судов. Устройство содержит модель 1 центрального пульта управления шлюзом (МЦПУШ), включающую первый 2 триггер, первый 3, второй 4, третий 5 элементы И, первый 6, второй 7 генераторы случайных импульсов, элемент 8 индикации, первый 9, второй 10, четвертый 11, пятый 12, шестой 13, седьмой 14 элементы ИЛИ, четвертый 15, пятый 16, шестой 17, седьмой 18, восьмой 19, девятый 20 элементы И, третий 21 и восьмой 22 элементы ИЛИ, второй 23, третий 24 триггеры, модель верхнего 25 и нижнего 26 бьефов (МВБ и МНБ), включающая каждая генератор 27 случайных импульсов, реверсивный счетчик 28 импульсов, элемент ИЛИ 29, модель светофоров верхнего 30 и нижнего 31 бьефов (МСВБ, МСНБ), включающая каждая первый 32, второй 33 элементы индикации и триггер 34, модель 35 камеры шлюза, включающую первый 36, второй 37, третий 38, четвертый 39 генераторы случайных импульсов, первую 40 и вторую 41 группу блоков подготовки, элемент ИЛИ 42 и элемент И 43. При этом каждая группа блоков подготовки (40 и 41) включает генератор 44 тактовых (счетных) импульсов, элемент ИЛИ 45, счетчик 46 импульсов, элемент задержки 46а, i (i=1…N) блоков 47 подготовки, первый 48, второй 49 входы и выход 50, причем каждый i-й блок 47 подготовки содержит первый 51, второй 60, третий 61 и четвертый 57 элементы ИЛИ, генератор 52 случайных импульсов, формирователь 53 импульсов, первый 54, второй 59 и третий 64 элементы И, счетчик 55 импульсов, дешифратор 56, первый 63, второй 62 и третий 58 элементы задержки.

Генераторы 6, 7 модели 1 формируют одиночные импульсы, которые появляются после запуска на выходе через случайный временный интервал, распределенный по одинаковым или различным законам распределения. Генераторы 27 моделей 25, 26 формируют случайные импульсные последовательности, интервалы между импульсами которых распределены по определенным (различным или одинаковым) законам. Генераторы 36, 37, 38, 39 модели 35 и генераторы 52 блоков 47 подготовки групп 40 и 41 формируют одиночные импульсы, которые появляются на выходе после запуска через случайные временные интервалы, распределенные по принятым законам выполнения операций на шлюзах.

В модели 1 вход установки в "1" триггера 2 соединен с первыми входами элементов И4, И5, с выходом элемента И3, первый вход которого подключен к элементу индикации 8 и прямому выходу триггера 2, второй вход - к выходу элемента ИЛИ 10. Вход установки в "0" триггера 2 соединен с выходом элемента ИЛИ 9, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого подключены соответственно к выходу элементов И15, И16, И17, И43, И20. Выход элемента И15 соединен с первыми входами элементов ИЛИ 9 и ИЛИ 21, выход которого подключен к входу установки в "0" триггера 23. Второй вход элемента И4 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10, с инверсными входами элементов И15, И16, первыми прямыми входами элементов И17, И18, И19 и с выходом элемента ИЛИ 29 модели 25, входы которого подключены к разрядным выходам реверсивного счетчика 28, суммирующий вход которого соединен с выходом генератора 27 модели 25. Второй вход элемента И5 подключен ко второму входу элемента ИЛИ 10, к инверсным входам элементов И17, И20 и ко вторым входам элементов И16, И19 и к третьему входу элемента И18, а также к выходу элемента ИЛИ 29 модели 26, входы которого соединены с разрядными выходами реверсивного счетчика 28, суммирующий вход которого подключен к выходу генератора 27 модели 26.

Выходы элементов И4, И5 соединены соответственно с первым входом элемента ИЛИ 13 и вторым входом элемента ИЛИ 12, выходы которых подключены соответственно к входу запуска генераторов 6, 7, входы останова которых соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 11, 14. Выход генератора 6 подключен к первому входу элементов ИЛИ 14, входу 48 группы 40 блоков подготовки и первому входу элемента И43 модели 35, а также к входу установки в "1" триггера 23, прямой выход триггера 23 соединен с первым прямым входом элемента И15, вторым прямым входом элемента И18, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ 21, к первому входу элементов ИЛИ 11, 12.

Выход генератора 7 подключен ко второму входу элемента ИЛИ 11, входу 48 группы 41 блоков подготовки и ко второму входу элемента И43 модели 35, а также к входу установки в "1" триггера 24, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И20, с третьим прямым входом элемента И19, выход которого подключен ко второму входу элементов ИЛИ 13, 14 и первому входу элемента ИЛИ 22, второй вход которого подключен к выходу элемента И20, а выход элемента ИЛИ 22 соединен с входом установки в "0" триггера 24. Инверсный выход триггера 23 подключен к первому прямому входу элемента И16, а инверсный выход триггера 24 соединен со вторым прямым входом элемента И17. Выход элемента И 43 модели шлюза камеры соединен с входом 49 групп 40 и 41 блоков подготовки соответственно. Выходы 50 групп 40 и 41 блоков подготовки модели 35 подключены соответственно к входам запуска генераторов 38, 39, выходы которых соединены с входами запуска генераторов 36, 37, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 42 модели 35, выход которого подключен ко вторым прямым входам элементов И15, И20, к третьим прямым входам элементов И16, И17 и четвертым прямым входам элементов И18, И19 модели 1.

Кроме того, выход 50 группы 40 блоков подготовки подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 28 модели 25 и к входу установки в «1» триггера 34 модели 30. Вход установки в "0" триггера 34 модели 30 соединен с выходом генератора 38 модели 35, а прямой и инверсный выходы триггера 34 подключены к входам элементов индикации 32, 33 модели 30 соответственно.

Кроме того, выход 50 группы 41 блоков подготовки подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 28 модели 26 и к входу установки в «1» триггера 34 модели 31. Вход установки в "0" триггера 34 модели 31 соединен с выходом генератора 39 модели 35, а прямой и инверсный выходы триггера 34 подключены к входам элементов индикации 32, 33 модели 31 соответственно.

В каждой группе 40, 41 блоков подготовки выход первого 51 элемента ИЛИ i-го (i=1…N) блока 47 подготовки подключен к входу запуска генератора 52 случайных импульсов, выход которого соединен с входом запуска формирователя 53 импульсов, выход которого подключен к первому входу первого 54, инверсному входу второго 59 и через первый элемент 63 задержки к первому входу третьего 64 элементов И, выход которого соединен с входом второго 62 элемента задержки и соответственно через первые входы элементов 60, 61 ИЛИ с входами останова генератора 52 случайных импульсов и формирователя 53 импульсов, выход первого 54 элемента И подключен к суммирующему входу счетчика 55 импульсов, выход переполнения которого соединен со вторым входом третьего 64 элемента И, а остальные разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам дешифратора 56, выходы которого соединены с соответствующими входами четвертого 57 элемента ИЛИ, выход которого подключен через третий 58 элемент задержки к прямому входу второго 59 элемента И, выход которого соединен с входом установки в исходное состояние счетчика 55 импульсов и первым входом первого 51 элемента ИЛИ, выход генератора 44 тактовых импульсов группы 40 (41) блоков подготовки подключен ко вторым входам первых 54 элементов И i-x (i=1…N) блоков подготовки, выходы вторых элементов 62 задержки i-х (i=1…N) блоков 47 подготовки подключены к соответствующим входам элемента 45 ИЛИ группы 40 (41) блоков подготовки, выход которого соединен с входом счетчика 46 импульсов группы 40 (41) блоков подготовки, выход 50 которого подключен к входу запуска третьего 38 (четвертого 39) генератора случайных импульсов, а также через элемент 46а задержки соединен с входом установки счетчика 46 импульсов в исходное состояние, вторые входы первых 51 элементов ИЛИ i-x (i=1…N) блоков 47 подготовки объединены (вход 48 группы блоков подготовки) и соединены с выходами первого 6 и второго 7 генераторов случайных импульсов модели 1 соответственно.

Устройство предназначено для решения следующей задачи. Судоходный шлюз в исходном состоянии находится в режиме ожидания, т.е. шлюзование судов не проводится. По мере поступления случайным образом сообщений от судов, входящих в верхний или в нижний бьеф, диспетчер центрального пульта управления шлюзом (ЦПУШ) формирует очереди судов в верхнем и (или) нижнем бьефах, анализирует состав очередей судов и выбирает соответствующую стратегию шлюзования судов (сверху-вниз, снизу-вверх, двустороннее поочередное движение судов, начиная сверху-вниз или снизу-вверх и т.п.).

После анализа состава очередей судов, находящихся в бьефах шлюза, и выбора стратегии шлюзования диспетчер ЦПУШ выдает команду на подготовку камеры шлюза к приему судна. Подготовка шлюза к пропуску судов при различных стратегиях шлюзования является ответственным мероприятием и требует качественного выполнения и контроля всех операций, проводимых на отдельных системах шлюза.

Допустим, диспетчер выбрал стратегию шлюзования двустороннего поочередного движения судов, начиная первое шлюзование сверху-вниз, а потом снизу-вверх и т.д.

По команде диспетчера на подготовку шлюза к приему судна для шлюзования сверху-вниз проводятся различные подготовительные мероприятия на отдельных системах шлюза с требуемым количеством и качеством выполнения элементарных операций при ограниченных возможностях каждого исполнителя по количеству выполненных операций. Только после качественного проведения подготовительных мероприятий на всех системах судоходный шлюз будет готов к приему судна для шлюзования сверху-вниз.

По завершении подготовки всех систем шлюза к приему судна загорается сигнал светофора верхнего бьефа, разрешающий вход судну из верхнего бьефа в камеру шлюза, после этого судно входит в камеру шлюза, швартуется у стенки, закрываются верхние ворота шлюза и загорается сигнал светофора верхнего бьефа, запрещающий вход очередных судов в камеру шлюза. Далее проводится опорожнение камеры шлюза, открытие нижних ворот шлюза, расчаливание и выход судна в нижний бьеф. После выхода судна из камеры в нижний бьеф шлюза диспетчер принимает решение и выдает команду на подготовку шлюза к шлюзованию судна снизу-вверх.

По команде диспетчера на подготовку шлюза к приему судна для шлюзования «снизу-вверх» проводятся различные подготовительные мероприятия на отдельных системах шлюза с требуемым количеством и качеством выполнения элементарных операций при ограниченных возможностях каждого исполнителя по количеству выполненных операций. Только после качественного проведения подготовительных мероприятий на всех системах судоходный шлюз будет готов к приему судна для шлюзования снизу-вверх.

После завершения качественной подготовки систем шлюза к приему судна загорается сигнал светофора нижнего бьефа, разрешающий вход судна из очереди нижнего бьефа в камеру шлюза. Судно из очереди нижнего бьефа входит в камеру шлюза, швартуется у стенки, закрываются нижние ворота шлюза и загорается сигнал светофора нижнего бьефа, запрещающий вход очередных судов в камеру шлюза. Далее проводится наполнение водой камеры шлюза, открытие верхних ворот шлюза, расчаливание и выход судна из камеры шлюза в верхний бьеф. После завершения выхода судна из камеры в верхний бьеф шлюза диспетчер принимает решение и выдает команду на шлюзование судна сверху-вниз. Далее процесс повторяется.

Если очередь судов формируется только в одном бьефе шлюза (верхнем или нижнем), то шлюзование осуществляется только сверху-вниз или снизу-вверх. Если очередь судов имеется только в одном бьефе шлюза и проводится их шлюзование в одну сторону и подходят суда в другой бьеф, формируя очередь, то возникает необходимость в переходе к двустороннему поочередному шлюзованию судов. Возможны и другие ситуации, некоторые из которых рассмотрены при описании работы устройства.

Вышеперечисленные процессы функционирования судоходных шлюзов при пропуске судов могут начинаться в случайные моменты времени и протекать случайные интервалы времени, распределенные по различным законам.

Задача устройства состоит в следующем. Моделируя с помощью устройства процессы функционирования судоходных шлюзов при разных стратегиях шлюзования и для различных законов распределения случайных временных интервалов их протекания с учетом динамики и специфики подготовки и их применения и подсчитывая статистические характеристики этих процессов по показаниям счетчиков, подключенных к различным элементам устройства, можно оценивать различные вероятностно-временные статистические показатели функционирования как отдельных систем, так и судоходных шлюзов в целом, а также исследовать влияние на них основных эксплуатационно-технических характеристик судоходных шлюзов с учетом динамики и специфики и качества подготовки и их функционирования, обосновывать требования к ним и пути их обеспечения.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии триггер 2 модели 1 установлен в положение, при котором на первом входе элемента ИЗ имеется разрешающее напряжение, а элемент индикации 8 показывает нахождение шлюза в режиме ожидания, триггеры 23, 24 модели 1 установлены в положение, при котором на первом прямом входе элементов И15, И20, втором прямом входе элемента И18 и третьем прямом входе элемента И19 отсутствует разрешающее напряжение, триггер 34 моделей 30, 31 установлен в положение, при котором на прямом выходе имеется разрешающее напряжение, что отображается на элементе индикации 32 моделей 30, 31 (запрещающие сигналы светофоров), генераторы 6, 7, 36, 37, 38, 39, 44, 52 и формирователи 53 не запущены, реверсивный счетчик 28 моделей 25, 26 обнулены. Элементы И16 по второму, элемент И17 по первому, а элементы И4, И5 по второму прямым входам закрыты, т.к. реверсивные счетчики 28 моделей 25, 26 и 45, 55 групп 40 (41) блоков подготовки обнулены.

Устройство может работать в режимах, реализующих следующие стратегии шлюзования; пропуск судов через шлюз сверху-вниз, т.е. шлюзование судов из верхнего бьефа; пропуск судов через шлюз снизу-вверх, т.е. шлюзование судов из нижнего бьефа в верхний; двустороннее движение судов через шлюз, т.е. поочередное шлюзование судов сверху-вниз и снизу-вверх (или снизу-вверх и сверху-вниз); пропуск судов сначала из одного из бьефов через шлюз с последующим переходом к двустороннему поочередному шлюзованию; пропуск судов сначала с двусторонним шлюзованием и последующим переходом к одностороннему (из верхнего или нижнего бьефа).

После включения устройства триггеры 2, 23, 24, 34 устанавливаются в исходное состояние. На выходе триггера 2, подключенном к первому входу элемента И3, имеется разрешающее напряжение, а на прямых выходах триггера 23, 24, подключенных к первым прямым входам элементов И15, И20, ко второму прямому входу элемента И18 и к третьему входу элемента И19, разрешающие напряжения отсутствуют. Такое состояние устройства соответствует нахождению шлюза в режиме ожидания. На счетчиках 45 импульсов i-x (i=T…N) блоков 47 подготовки группы 40 (41) устанавливаются значения, адекватные требуемому времени подготовки i-x (i=1…N) подсистем шлюза при шлюзовании сверху-вниз (снизу-вверх), а на счетчике 55 импульсов группы 40 (41) устанавливается значение, адекватное числу подсистем шлюза, участвующих при его подготовке к шлюзованию сверху-вниз (снизу-вверх). В дальнейшем во всех режимах функционирование устройства поддерживается автоматически после включения раздельно или одновременно генераторов 27 моделей 25, 26.

Работа устройства при шлюзовании судов из верхнего бьефа в нижний происходит следующим образом. Моделирование начинается с включения генератора 27 модели 25 (генератор 27 модели 26 выключен), который формирует последовательности случайных импульсов, адекватно отражающих законы поступления заявок от судов верхнего бьефа. Импульсы с выхода генератора 27 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 28, имитируя формирование очереди судов в верхнем бьефе. При наличии хотя бы единицы (одного судна) на выходе реверсивного счетчика 28 появляется высокий потенциал, который через элемент ИЛИ 29 модели 25 открывает по второму входу элемент И4 модели 1 и через первый вход элемента ИЛИ 10 поступает на второй вход открытого элемента И3, и далее поступает на единичный вход триггера 2, переводя его в положение, при котором на его прямом выходе появляется низкий потенциал, элемент И3 закрывается по первому входу, элемент индикации 8 фиксирует окончание нахождения шлюза в режиме ожидания.

Высокий потенциал с выхода элемента И3 одновременно поступает на первый вход элементов И4, И5. Так как элемент И5 по второму входу закрыт, потому что на выходе элемента ИЛИ 29 модели 26 нулевой потенциал, то на выходе элемента И5 не будет сигнала и через элемент ИЛИ 12 генератор 7 не будет запущен. Так как элемент И4 по второму входу открыт, то сигнал (высокий потенциал), поступивший с выхода элемента И3 на первый вход открытого элемента И4, проходит через первый вход элемента ИЛИ 13 на вход запуска генератора 6.

Через некоторое случайное время на выходе генератора 6 появляется одиночный импульс, имитирующий момент принятия диспетчером центрального пульта управления шлюзом решения о шлюзовании по стратегии сверху-вниз, выдачи команды на подход судна из очереди верхнего бьефа на установленное расстояние до ворот и на подготовку систем шлюза к пропуску судна сверху-вниз.

Импульс с выхода генератора 6 переводит триггер 23 в положение, при котором открыты по первому входу элемент И15 и по второму входу элемент И18, поступает через первый вход элемента ИЛИ 14 на вход останова генератора 7, а также поступает на вход 48 группы 40 блоков подготовки модели 35 камеры шлюза, т.е. на вторые входы элементов ИЛИ 51 всех i (i=1…N) блоков 47 подготовки, имитируя тем самым команду на начало подготовки отдельных систем шлюза к пропуску судов сверху-вниз.

В каждом i-м блоке 47 подготовки импульс с выхода элемента ИЛИ 51 запускает генератор 52 и через промежуток времени, адекватный времени подготовки i - системы шлюза исполнителем, на его выходе появляется импульс, который запускает формирователь 53 импульсов, на выходе которого формируется импульс длительностью, пропорциональной количеству элементарных операций, которые выполняет исполнитель при проведении подготовки i-й системы шлюза.

Этот импульс поступает на первый вход элемента И54 и открывает его для прохождения счетных импульсов от генератора 44 блока 40, которые с выхода элемента И54 поступают на суммирующий вход счетчика 55.

Если появляется сигнал на выходе переполнения счетчика 55, то это означает, что число поступивших импульсов J на вход счетчика 55 совпадает с требуемым числом Jтр (все операции при подготовке i-й системы шлюза выполнены в полном объеме). Этот сигнал поступает на второй вход элемента И64 и через элементы ИЛИ 60 и ИЛИ 61 соответственно проходит на вход останова генератора 52 и формирователя 53, приводя их в исходное состояние, а также поступает через элемент задержки 62 и элемент ИЛИ 45 блока 40 на вход счетчика 46, что соответствует качественному проведению подготовки i-й системы шлюза к пропуску судна «сверху-вниз».

Если же за время длительности импульса на выходе формирователя 53 не будет сигнала на выходе переполнения счетчика 55, т.е. число поступивших импульсов J на вход счетчика 55 меньше Jтр, то сигнал с разрядных выходов счетчика 55 поступит на вход дешифратора 56 и через элемент ИЛИ 57 и элемент задержки 58 пройдет через прямой вход открытого элемента И 59 на вход установки в исходное состояние счетчика 55 и на первый вход элемента ИЛИ 51, что соответствует некачественному выполнению мероприятий при проведении исполнителем подготовки i-й системы шлюза к пропуску судов «сверху-вниз». Импульс с выхода элемента ИЛИ 51 запускает генератор 52 и далее i-й блок 47 группы 40 блоков подготовки работает аналогично описанному выше до тех пор, пока не появится импульс на выходе элемента И 64, т.е. пока не будет проведена качественная подготовка i-й системы шлюза. Таким образом реализуется моделирование процесса подготовки i-й и других систем шлюза при подготовке шлюза к пропуску судов сверху-вниз.

Для общей оценки качества подготовки всех систем шлюза к пропуску судов «сверху-вниз» служат элемент ИЛИ 45, элемент задержки 46а и счетчик импульсов 46 группы 40 блоков подготовки. При достижении на выходе переполнения счетчика 46 импульсов числа N, равного требуемому числу Nтр, соответствующего заданному количеству и качеству выполненных мероприятий при подготовке систем шлюза к пропуску судна «сверху-вниз» (на выходе 50 группы 40 блоков подготовки), появляется импульс, который запускает генератор 38 модели 35. Импульс с выхода счетчика 46 через элемент 46а задержки поступает на вход установки его в исходное состояние (на выходе переполнения число Nтр сохраняется).

Случайное время от момента запуска генератора 51 до появления импульса на выходе элемента И62 запрета i-го блока 47 подготовки группы 40 блоков подготовки адекватно времени подготовки i-й системы шлюза к пропуску судна «сверху-вниз».

Случайное время от момента запуска генераторов 51 блоков 47 группы 40 блоков подготовки до появления импульса на выходе переполнения счетчика 46 группы 40 блоков подготовки адекватно времени подготовки всех систем Nтр шлюза к пропуску судна «сверху-вниз».

Появление импульса на выходе 50 группы 40 блоков подготовки, т.е. на выходе счетчика 46 импульсов, имитирует окончание качественной подготовки всех систем шлюза к пропуску судов сверху-вниз, а поступление его на вход установки в «1» триггера 34 модели 30 переводит его в положение, при котором на его инверсном входе появляется высокий потенциал и элемент индикации 33 имитирует разрешающий сигнал для входа судна из верхнего бьефа в камеру шлюза. Этот импульс с выхода счетчика 46 поступает также на вычитающий вход реверсивного счетчика импульсов 28 модели 25, имитируя тем самым выход судна из очереди верхнего бьефа, а также на вход запуска генератора 38 модели 35. Через некоторое случайное время после запуска генератора 38, пропорциональное времени входа судна в камеру шлюза, швартовке судна и закрытия верхних ворот шлюза, на выходе генератора 38 появляется импульс, который, поступая на нулевой вход триггера 34 модели 30, переводит его в положение, при котором изменяется отображение элементов индикации 32, 33, соответствующее запрещающему сигналу светофора для входа судна в камеру шлюза. Импульс с выхода генератора 38 запускает также генератор 36, который через некоторое случайное время, адекватное времени опорожнения камеры шлюза, открытия нижних ворот, расчаливания судна и выхода в нижний бьеф, выдает одиночный импульс, который через первый вход элемента ИЛИ 42 поступает на вторые прямые входы элементов И15 и И20, на третьи прямые входы элементов И16, И17 и на четвертые прямые входы элементов И18, И19. Так как элемент И15 закрыт по инверсному входу (если в очереди верхнего бьефа есть хотя бы одно судно), элемент И18 - по третьему прямому входу (т.к. на выходе элемента ИЛИ 29 модели 25 нулевой потенциал), элемент И16 закрыт по входам, элемент И17 открыт по всем входам и импульс с выхода элемента ИЛИ 42 модели 35, поступив на третий вход открытого элемента И17 и, пройдя через третий вход элемента ИЛИ 9, переводит триггер 2 в положение, при котором высокий потенциал появляется на первом входе элемента И3, т.е. устройство перешло в режим ожидания. Далее устройство работает автоматически при шлюзовании судов сверху-вниз, т.е. рассмотренный цикл повторяется.

При шлюзовании последнего судна из очереди верхнего бьефа импульс с выхода элемента ИЛИ 42 поступает через второй прямой вход открытого по первому прямому и инверсному входам элемента И15 и через первый вход элемента ИЛИ 9 на вход установки в "0" триггера 2, переводя его в положение, при котором элемент И3 открывается по первому входу. Одновременно импульс с выхода элемента И15 поступает через элемент ИЛИ 21 на нулевой вход триггера 23, переводя его в исходное состояние. Таким образом, триггеры 2, 23, 24 находятся в исходном состоянии и устройство переведено в режим, соответствующий режиму ожидания шлюза.

Работа устройства при шлюзовании судов из нижнего бьефа в верхний бьеф происходит следующим образом. Моделирование начинается с запуска генератора 27 модели 26 (генератор 27 модели 25 выключен), который формирует последовательность случайных импульсов, адекватно отражающих законы поступления заявок от судов нижнего бьефа. Импульсы с выхода генератора 27 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 28 модели 26, имитируя формирование очереди судов в нижнем бьефе. При наличии хотя бы единицы на выходе реверсивного счетчика 28 (одного судна) на его выходе появляется высокий потенциал, который через элемент ИЛИ 29 модели 26 открывает по второму входу элемент И5 и через второй вход элемента ИЛИ 10 поступает на второй вход открытого элемента И3 и далее на единичный вход триггера 2, переводит его в положение, при котором на его прямом выходе появляется низкий потенциал и элемент И3 закрывается по первому входу, элемент индикации 8 фиксирует окончание нахождения шлюза в режиме ожидания. Высокий потенциал с выхода элемента И3 одновременно поступает на первый вход элементов И4, И5. Так как элемент И4 по второму входу закрыт потому, что на выходе реверсивного счетчика 28 модели 25 нулевой потенциал, то на выходе элемента И4 не будет сигнала и через элемент ИЛИ 13 генератор 6 не будет запущен. Так как элемент И5 по второму входу открыт, то высокий потенциал, поступивший с выхода элемента И3 на первый вход элемента И5 передается через второй вход элемента ИЛИ 12 на вход запуска генератора 7.

Через некоторое случайное время на выходе генератора 7 появляется одиночный импульс, имитирующий момент принятия диспетчером центрального пульта управления шлюзом решения о шлюзовании по стратегии снизу-вверх, выдачи команды на подход судна из очереди нижнего бьефа на установленное расстояние до ворот и на подготовку систем шлюза к пропуску судна снизу-вверх.

Импульс с выхода генератора 7 также переводит триггер 24 модели 1 в положение, при котором открыты по первому прямому входу элемент И20 и по третьему прямому входу элемент И19, поступает через элемент ИЛИ 11 на вход останова генератора 6, а также поступает на вход 48 группы 41 блоков подготовки, т.е. на вторые входы элементов ИЛИ 51 всех i-x (i=1…N) блоков 47 подготовки модели 35 камеры шлюза, имитируя тем самым команду на начало подготовки отдельных систем шлюза к пропуску судов «снизу-вверх».

В каждом i-м блоке 47 подготовки импульс с выхода элемента ИЛИ 51 запускает генератор 52 и через промежуток времени, адекватный времени подготовки i - системы шлюза исполнителем, на его выходе появляется импульс, который запускает формирователь 53 импульсов, на выходе которого формируется импульс длительностью, пропорциональной количеству элементарных операций, которые выполняет исполнитель при проведении подготовки i-й системы шлюза для пропуска судна снизу-вверх.

Этот импульс поступает на первый вход элемента И54 и открывает его для прохождения счетных импульсов от генератора 44 блока 41, которые с выхода элемента И54 поступают на суммирующий вход счетчика 55.

Если появляется сигнал на выходе переполнения счетчика 55, то это означает, что число поступивших импульсов Z на вход счетчика 55 совпадает с требуемым числом Zтр (все операции при подготовке i-й системы шлюза выполнены). Этот сигнал поступает на второй вход элемента И 64 и через элементы ИЛИ 60 и ИЛИ 61 соответственно проходит на вход останова генератора 52 и формирователя 53, приводя их в исходное состояние, а также поступает через элемент задержки 62 и элемент ИЛИ 45 блока 41 на вход счетчика 46, что соответствует качественному проведению подготовки i-й системы шлюза к пропуску судна «снизу-вверх».

Если же за время длительности импульса на выходе формирователя 53 не будет сигнала на выходе переполнения счетчика 55, т.е. число поступивших импульсов Z на вход счетчика 55 меньше Zтр, то сигнал с разрядных выходов счетчика 55 поступит на вход дешифратора 56 и через элемент ИЛИ 57 и элемент задержки 58 пройдет через прямой вход открытого элемента И 59 на вход установки в исходное состояние счетчика 55 и на первый вход элемента ИЛИ 51, что соответствует некачественному выполнению мероприятий при проведении исполнителем подготовки i-й системы шлюза к пропуску судов «снизу-вверх».

Импульс с выхода элемента ИЛИ 51 запускает генератор 52 и далее i-й блок 47 группы 41 блоков подготовки работает аналогично описанному выше до тех пор, пока не появится импульс на выходе элемента И64, т.е. пока не будет проведена качественная подготовка i-й системы шлюза.

Для общей оценки качества подготовки всех систем шлюза к пропуску судов «снизу-вверх» служат элемент ИЛИ 45, счетчик импульсов 46 и элемент задержки 46а группы 41 блоков подготовки. При достижении на выходе переполнения счетчика 46 импульсов числа М, равного требуемому числу Мтр, соответствующего заданному количеству и качеству выполненных мероприятий при подготовке шлюза к пропуску судна «снизу-вверх» (на выходе 50 группы 41 блоков подготовки), появляется импульс, который запускает генератор 39 группы 41 блоков подготовки.

Импульс с выхода счетчика 46 группы 41 блоков подготовки через элемент 46а задержки поступает на вход установки его в исходное состояние. Случайное время от момента запуска генератора 52 до появления импульса на выходе элемента 62 запрета i-го блока 47 подготовки группы 41 блоков подготовки адекватно времени подготовки i-й системы шлюза к пропуску судна «снизу-вверх».

Случайное время от момента запуска генераторов 52 блоков 47 группы 41 блоков подготовки до появления импульса на выходе переполнения счетчика 46 группы 41 блоков подготовки адекватно времени подготовки всех систем шлюза к пропуску судна «снизу-вверх».

Импульс с выхода счетчика 46 группы 41 блоков подготовки, поступив на единичный вход триггера 34 модели 31, переводит его в положение, при котором на его инверсном выходе появляется высокий потенциал и элемент индикации 33 имитирует разрешающий сигнал для входа судна из нижнего бьефа в камеру шлюза. Этот импульс с выхода счетчика 46 поступает также на вычитающий вход реверсивного счетчика импульсов 28 модели 26, имитируя тем самым выход судна из очереди нижнего бьефа, а также на вход запуска генератора 39.

Через некоторое случайное время после запуска генератора 39, адекватное времени входа судна в камеру шлюза из нижнего бьефа, швартовке судна и закрытия нижних ворот шлюза, на выходе генератора 39 появляется импульс, который поступает на нулевой вход триггера 34 модели 31, переводит его в положение, при котором изменяется отображение элементов индикации 32, 33 модели 31, соответствующее запрещающему сигналу для входа судов в камеру шлюза. Импульс с выхода генератора 39 запускает генератор 37, который через некоторое случайное время, адекватное времени наполнения камеры шлюза, открытия верхних ворот шлюза, расчаливания и выхода судна из камеры шлюза в верхний бьеф, формирует импульс, который через второй вход элемента ИЛИ 42 поступает на вторые прямые входы элементов И15, И20 и третьи прямые входы элементов И16, И17 и четвертые прямые входы элементов И18, И19. Так как элемент И15 закрыт по первому прямому входу, элемент И18 закрыт по первому и второму прямому входам, элемент И19 - по первому прямому входу, а элемент И20 - по инверсному входу, элемент И16 открыт по всем входам. Импульс с выхода элемента ИЛИ 42 модели 35, поступив на третий вход элемента И16, проходит через второй вход элемента ИЛИ 9 и переводят триггер 2 в положение, при котором высокий потенциал появляется на первом входе элемента И3, т.е. устройство переведено в режим, соответствующий режиму ожидания шлюза. Далее устройство работает автоматически при шлюзовании судов снизу-вверх, т.е. рассмотренный цикл повторяется.

При обслуживании последнего судна из очереди нижнего бьефа импульс с выхода элемента ИЛИ 42 поступает через второй прямой вход открытого по первому прямому и инверсному входам элемента И20 и через четвертый вход элемента ИЛИ 9 на вход установки в "0" триггера 2, переводя его в положение, при котором элемент И3 открывается по первому входу. Одновременно импульс с выхода элемента И20 поступает через элемент ИЛИ 22 на нулевой вход триггера 24, переводя его в исходное состояние. Таким образом, триггеры 2, 23, 24 находятся в исходном состоянии и устройство перешло в режим ожидания.

Работа устройства при двустороннем шлюзовании судов через шлюз происходит следующим образом. Моделирование начинается с одновременного запуска генератора 27 моделей 25 и 26. Эти генераторы выдают последовательности случайных импульсов, адекватно отражающих законы поступления заявок от судов верхнего и нижнего бьефов на прохождение шлюза соответственно. Импульсы с выходов генераторов 27 моделей 25 и 26 поступают на суммирующие входы реверсивных счетчиков 28 моделей 25, 26 соответственно, имитируя формирование очереди судов в верхнем и нижнем бьефах. При наличии очереди судов (хотя бы по одному) в верхнем и нижнем бьефах на выходе реверсивных счетчиков 28 моделей 25, 26 появляется высокий потенциал, который через элемент ИЛИ 29 открывает по второму входу элементы И4, И5 соответственно и через элемент ИЛИ 10 и отрытый элемент И3 поступает на единичный вход триггера 2, переводя его в положение, при котором элемент И3 закрывается по первому входу, элемент индикации 8 фиксирует окончание нахождения шлюза в режиме ожидания. Высокий потенциал с выхода элемента И3 одновременно поступает на первый вход элементов И4 и И5, открытых по второму входу высоким потенциалом с выхода реверсивных счетчиков 28 через элемент ИЛИ 29 моделей 25, 26, и передается через элементы ИЛИ 13, 12 на вход запуска генераторов 6, 7 соответственно. Через некоторое случайное время на выходе одного из генераторов 6 или 7 появляется импульс, имитирующий момент принятия диспетчером ЦПУШ решения и разрешения на шлюзование судов по выбранной стратегии.

В принципе, на выходе генераторов 6 и 7 импульсы могут появиться одновременно (хотя такое событие маловероятно). Для исключения такого события в устройство введен элемент И43 в модели 35. На выходе элементы И43 сигнал появится только тогда, когда на его входах будут одновременно импульсы от генераторов 6 и 7. Сигнал с выхода элемента И43 поступит на вход 49 группы 40 и 41 блоков подготовки и далее через элементы ИЛИ 60 и ИЛИ 61 соответственно на вход останова генератора 52 и формирователя 53 каждого i-го блока 47 подготовки, исключая тем самым появление импульсов на их выходах, т.е. двойное шлюзование судов, а также через элемент ИЛИ 9 - на нулевой вход триггера 2, переводя его в исходное состояние.

Для конкретности предположим, что первым появился импульс на выходе генератора 6 (диспетчером выбрана стратегия шлюзования сверху-вниз). Если первым появился импульс на выходе генератора 7, то выбрана стратегия шлюзования снизу-вверх. Импульс с выхода генератора 6, поступая через элемент ИЛИ 14 на вход останова генератора 7, прекращает его работу, а поступая на единичный вход триггера 23, переводит его в положение, при котором элемент И15 открыт по первому прямому входу, но закрыт по инверсному входу с выхода модели 25, элемент И18 открыт по второму входу - с прямого выхода триггера 23, по первому прямому входу - с выхода модели 25, а по третьему входу - с выхода модели 26. Импульс с выхода генератора 6 также поступает на вход 48 группы 40 блоков подготовки и запускает i-е блоки 47 подготовки. Далее устройство работает как описано при шлюзовании сверху-вниз. Импульс с выхода элемента ИЛИ 42 поступает на четвертый вход открытого элемента И18 и через элемент ИЛИ 11 поступает на вход останова генератора 6, а через элемент ИЛИ 12 - для запуска генератора 7, а также через элемент ИЛИ 21 - на нулевой вход триггера 23, переводя его в положение, при котором элемент И15 закрывается по первому прямому входу, а элемент И18 по входу. Импульс с выхода генератора 7 поступает через элемент ИЛИ 11 на вход останова генератора 6, дублируя его останов. Далее устройство работает как описано при шлюзовании снизу-вверх. Импульс с выхода элемента ИЛИ 42 поступает на четвертый вход элемента И19, открытого по всем входам, и через элемент ИЛИ 13 запускает генератор 6, а через элемент ИЛИ 14 останавливает генератор 7, а также, поступая через элемент ИЛИ 22 на нулевой вход триггера 24, переводит его в положение, при котором элемент И20 закрывается по первому прямому входу, а элемент И19 - по третьему входу. Далее устройство работает автоматически по изложенной схеме до тех пор, пока в одном из бьефов шлюза не будет очереди судов, т.е. реверсивный счетчик 28 модели 25 или 26 на выходе будет иметь нулевой потенциал. При наличии очереди судов в одном из шлюзов устройство также автоматически по выше описанным схемам.

Допустим реверсивный счетчик 28 модели 26 на выходе имеет нулевой потенциал (т.е. закончилось изъятие последнего судна из очереди нижнего бьефа и судно входит в камеру), а реверсивный счетчик 28 модели 25 на выходе имеет высокий потенциал (т.е. в верхнем бьефе есть еще очередь судов). В этом случае устройство работает следующим образом. Импульс с выхода 50 группы 41 блоков подготовки (с выхода счетчика 46 импульсов) поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 28 модели 26, имитируя выход последнего судна из очереди нижнего бьефа, в результате чего на выходе реверсивного счетчика 28 модели 26 появляется нулевой потенциал, который закрывает элементы И3, И5, И16, И19 по второму входу, элемент И18 - по третьему входу, и открывает по инверсному входу элемент И20 (по первому прямому входу открыт триггером 24), элемент И17 по второму прямому входу низким потенциалом с инверсного выхода триггера 24. Тогда импульс с выхода элемента ИЛИ 42, имитирующий проход шлюза судном из очереди нижнего бьефа, пройдет через открытый элемент И20, четвертый вход элемента ИЛИ 9 на нулевой вход триггера 2, переводя его в исходное состояние, а пройдя через элемент ИЛИ 22 переводит триггер 24 также в исходное состояние. Далее устройство работает автоматически, как описано при шлюзовании сверху-вниз. Остальные режимы функционирования устройства аналогичны рассмотренным.

Статистические характеристики процессов функционирования судоходного шлюза с учетом специфики подготовки отдельных систем шлюза и динамики его применения при различных стратегиях шлюзования судов могут быть определены по показаниям счетчиков, подключенных к различным элементам устройства. Получаемые статистические характеристики с помощью предлагаемого устройства для различных стратегий шлюзования судов и законов распределения случайных временных интервалов протекания процессов функционирования судоходного шлюза с учетом динамики, специфики подготовки различных систем шлюза и его применения позволяют решать задачи оценивания, прогнозирования и обеспечения различных показателей эксплуатационных свойств как отдельных систем, так и в целом судоходного шлюза, например эффективности, готовности, надежности и других.

Таким образом, как видно из описания работы устройства, достигается указанный технический результат.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1418738, кл. G06F 15/20, 1988.

2. Патент РФ на изобретение №2123719, кл. G06F 17/00, МПК⁶, 1999.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании процессов функционирования судоходных шлюзов для различных стратегий движения судов через судоходный шлюз с учетом специфики подготовки отдельных систем шлюза и динамики его применения. Технический результат заключается в повышении точности моделирования за счет имитации процессов подготовки отдельных систем шлюзов с учетом выполнения требуемого количества и качества элементарных операций и ограниченных возможностей каждого исполнителя по количеству выполненных операций при различных стратегиях шлюзования судов. Устройство содержит модель центрального пульта управления шлюзом, модель камеры шлюза, модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, модель светофора верхнего бьефа, модель светофора нижнего бьефа и i (i=1…N) блоков подготовки. 2 ил.

Устройство для моделирования процессов функционирования судоходного шлюза, содержащее модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, каждая из которых включает элемент ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов и генератор случайных импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, модель светофоров верхнего бьефа, модель светофоров нижнего бьефа, каждая из которых включает триггер, первый и второй элементы индикации, входы которых подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно, модель камеры шлюза, включающую элемент ИЛИ, первый и второй генераторы случайных импульсов, выходы которых подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ соответственно, элемент И, третий и четвертый генераторы случайных импульсов, входы которых соединены с входом установки в «1» триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефов соответственно и с вычитающим входом реверсивного счетчика моделей верхнего и нижнего бьефов соответственно, а выходы третьего и четвертого генераторов случайных импульсов подключены к входам запуска первого и второго генераторов случайных импульсов соответственно и к входам установки в «0» триггеров моделей светофоров верхнего и нижнего бьефов соответственно, модель центрального пульта управления шлюзом, включающую первый триггер, первый элемент И, выход которого соединен с входом установки в "1" первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий триггеры, со второго по девятый элементы И, первый и второй генераторы случайных импульсов, с первого по восьмой элементы ИЛИ и элемент индикации, вход которого соединен с первым входом первого элемента И, с прямым выходом первого триггера, вход установки в «0» которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а вход установки в «1» которого соединен с первым входом второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ модели верхнего бьефа, к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, к инверсным входам четвертого и пятого, к первым прямым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, выходы четвертого, пятого и шестого элементов И соединены с первым, вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ соответственно, выход четвертого элемента И подключен также к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в «0» второго триггера, прямой выход которого соединен с первым прямым входом четвертого и вторым прямым входом седьмого элементов И, а инверсный выход второго триггера подключен к первому прямому входу пятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, с первым входом четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входом останова первого и входом запуска второго генераторов случайных импульсов соответственно, выход второго элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска первого генератора случайных импульсов, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента ИЛИ, входу установки в «1» второго триггера и первому входу элемента И модели камеры шлюза, выход третьего элемента И соединен со вторым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ модели нижнего бьефа, второму входу второго элемента ИЛИ, инверсным входам шестого и девятого, вторым прямым входам пятого и восьмого, третьему прямому входу седьмого элементов И, выход восьмого элемента И соединен со вторыми входами шестого, седьмого и первым входом восьмого элементов ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в «0» третьего триггера, прямой выход которого соединен с прямым первым входом девятого и прямым третьим входом восьмого элементов И, а инверсный выход третьего триггера подключен ко второму прямому входу шестого элемента И, выход седьмого элемента ИЛИ соединен с входом останова второго генератора случайных импульсов, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, с входом установки в «1» третьего триггера и вторым входом элемента И модели камеры шлюза, выход которого подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ модели центрального пульта управления шлюзом, выход девятого элемента И которой соединен с пятым входом первого и вторым входом восьмого элементов ИЛИ, выход элемента ИЛИ модели камеры шлюза подключен ко второму прямому входу четвертого и девятого элементов И, третьим прямым входам пятого и шестого и четвертым входам седьмого и восьмого элементов И модели центрального пульта управления шлюзом, отличающееся тем, что в модель камеры шлюза введены первая и вторая группа блоков подготовки, включающая каждая генератор тактовых (счетных) импульсов, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, элемент задержки и i (i=1…N) блоков подготовки, причем каждый i-й блок подготовки содержит четыре элемента ИЛИ, три элемента И, три элемента задержки, генератор случайных импульсов, формирователь импульсов, дешифратор и счетчик импульсов, причем выход первого элемента ИЛИ i-го (i=1…N) блока подготовки подключен к входу запуска генератора случайных импульсов, выход которого соединен с входом запуска формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого, инверсному входу второго и через первый элемент задержки к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом второго элемента задержки и через первые входы - выходы второго и третьего элементов ИЛИ с входами останова генератора случайных импульсов и формирователя импульсов соответственно, выход первого элемента И подключен к суммирующему входу счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен со вторым входом третьего элемента И, а остальные разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен через третий элемент задержки с прямым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу установки в исходное состояние счетчика импульсов и к первому входу первого элемента ИЛИ, вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ i-х (i=1…N) блоков каждой группы блоков подготовки объединены и соединены с выходом элемента И модели камеры шлюза, вторые входы первого элемента ИЛИ i-х (i=1…N) блоков подготовки первой группы блоков подготовки объединены и соединены с выходом первого генератора случайных импульсов модели центрального пульта управления шлюзом, а вторые входы первого элемента ИЛИ i-х (i=1…N) блоков подготовки второй группы блоков подготовки объединены и соединены с выходом второго генератора случайных импульсов модели центрального пульта управления шлюзом, выход генератора тактовых (счетных) импульсов в каждой группе блоков подготовки подключен ко вторым входам первых элементов И i-х (i=1…N) блоков подготовки, выходы вторых элементов задержки i-х (i=1…N) блоков подготовки соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ группы блоков подготовки, выход которого подключен к входу счетчика импульсов группы блоков подготовки, выход которого через элемент задержки соединен с его входом установки в исходное состояние, выход счетчика импульсов первой группы блоков подготовки также подключен к входу запуска третьего генератора случайных импульсов модели камеры шлюза, выход счетчика импульсов второй группы блоков подготовки также подключен к входу запуска четвертого генератора случайных импульсов модели камеры шлюза.