Устройство для моделирования процессов движения поездов Советский патент 1986 года по МПК G06G7/52 

пути транспортов, а через элемент НЕ 21 управляет работой ключа 9, ко- торьй пропускает напряжение с интегратора 4 на второй информационный вход интегратора З . Элемент 15 сравнения определяет момент прихода транспорта на конечный пункт и выдает сигнал 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-t шение достоверности моделирования процессов движения поездов:.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема интеграторов.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 генераторов случайного напряжения блок 2 источников опорного напряжения, пять интеграторов 3-7, блок 8 управления, три электронных ключа 9- II, два пороговых элемента 12 и 13, два элемента сравнения 14 и 15, элементы И 16-18, три элемента НЕ 19-2 четыре счетчика 22-25. В блок 8 уп- равления входят тактовый генератор 26, сдвиговый регистр 27, элемент ИЛИ 28. ,

Интеграторы 3-7 состоят из типовых неинвертирующих интеграторов (см.фиг.2) с цепями управления, содержащих два операционных усилителя 29 и 30, два электронных ключа 31 и 32, конденсатор 33, шесть резисторов 34-39.

Блок 1 генераторов случайного напряжения состоит из двух стабилизированных источников с регулируемым выходным напряжением.

Блок 8 управления представляет собой типовой распределитель импульсов, состояний из тактового генератора 26 и сдвигового регистра 27, к части выходов которого подключен элмент ИЛИ 28.

Устройство предназначено для пронозирования численных значений пока

мент И 16 на счетчик 22 для регистрации количества опоздавших транспортов, а через элемент И 17 - на счетчик 23 для регистрации коли- честна опоздавших транспортов,прибывших своевременно .С третьего выхода блока Зсигнал поступает на счетчик 24для регистрации количества реализаций.2ил.

зателей надежности транспортной магистрали с учетом отказов и восстановлений ее участков. Магистраль считается находящейся в состоянии

отказа, если отправленное транспорт- ное средство не имеет возможности в течбшие фиксированного времени прибыть на конечный пункт из-за отказа участка магистрали. Решающее значение отказы тех участков, которые в момент отказа расположены между транспортным средством и .концом магистрали. Отказы участков после прохождения их транспортным средством на надежность магистрали влияния не оказывают.

Устройство работает следующим образом.

На выходах блока генераторов

случайных напряжений формируются случайные процессы изменения положительных, напряжений, мгновенные зна- чения которых распределены по заданному закону. Мгновенные значения напряжения на первом выходе блока 1 пропорциональны скорости движения транспортного средства на магистрали. Случайные напряжения на втором вы- , ходе блока 1 имеют равномерный .закон распределения и служат для за- дани.я места (участка) отказа транспортной магистрали. Данный тип распределения выбран исходя из условия равнонадежности всех участков магистрали. На третьем выходе блока 1 значение случайного н апряжения пропорционально промежутку времени до появления отказа участка магис.траши. Напряжение на четвертом выходе блока 1 пропорционально длительности восстановления работоспособности участка.

Перед началом каждой реализации случайного процесса прохождения тран спортного средства по магистрали на первом выходе блока 4 управления появляется импульс единичного уровня По этому сигналу, поступающему на вторые вхо,цы 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 скорое- ти движения транспортного средства, на выходе интегратора 5 - месту (определенному частку) отказа магистрали, на выход интегратора 6 - времени до наступления отказа данного участ ка, на выходе интегратора 7 - времени восстановления отказавшегося участка. 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 начальньк 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, по- этому на выходе порогового элемента 12 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.

-

15

20

25

2446804

Это }}апряжение поступает на вторюй вход элемента )4 сравнения. Элемент 14 сравнения выдает единичный сигнал лишь при совпадении по уровню на5 пряжений 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 9. 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 перемещению транспортного средства по магистрали.

Одновременно с этим положительное I 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 еди1 ичный сигнал, который в сочетании с единичным сигналом на выходе элемента 13 приводит к о крытию ключа 0, закрытию ключа 11, а также к открытию второго ключа 32 интегратора 7. Интегратор 7 начинает интегри35 ровать напряжение, поступающее с первого выхода блока 2.

К второму входу элемента 14 оказывается подключенным выход интегратора 5, напряжение на котором задает

40 место (участок) отказа магистрали. Если во время восстановления отказавшего участка транспортное средство оказывается в месте отказа, то оно останавливается вплоть до восстанов ления работоспособного состояния участка.

Данная ситуация имитируется следующим образом. Напряжение на первом входе элемента 14 становится равным

50 напряжению на его втором входе, на выходе элемента сравнения 14 появляется единичный сигнал. Этот сигнал, пройдя через инвертор 21, закрывает ключ 9, и напряжение на выходе ин55 тегратора 3 перестает возрастать, что равносильно ожиданию транспортным средством восстановления отказавшего участка магистрали.

30

S

Сигнал с выхода элемента 14 сравнения поступает на вход счетчика 25 и регистрируется им. В это время напряжение на выходе интегратора 7 постепенно уменьшается за счет интегрирования отрицательного напряжения, и как только оно становится равным нулю (участок магистрали восстановлен) , на выходе порогового элемента 13 появляется нулевой сигнал, что приводит к дальнейшему росту напряжения на выходе интегратора 3. Это моделирует дальнейшее перемещение транспортного средства после восстановления отказавшего участка.

Если за время восстановления участка магистрали местоположение транспортного средства не совпало с координатой отказавшего участка, то движение транспортного средства осуществляется безостановочно на протяжении всей реализации. В этом случае элемент 14 сравнения не срабатывает л возрастание напряжения на выходе интегратора 3 происходит непрерывно на протяжении данной реализации.

Регистрация результатов прохождения транспортных средств по магистрали производится следующим образом

После окончания каждой реализации (единичный сигнал на втором выходе блока 8 управления меняется на нулевой) и появляется единичный сигнал на третьем выходе блока 8. Этот сигнал постут1ает на входы элементов И 17 и 16, а также на вход счетчика 24, который фиксирует количество реализаций (количество отправленных транспортных средств).

Регулируемым напряжением на втором выходе блока 2 задается длина транспортной магистрали. Это напряжение, поступает на второй вход элемента 15. На выходе элемента 15 сравнения появляется единичный сигнал в тот момент, когда напряжение на первом входе элемента 14 превосходит напряжение на его втором входе, что моделирует йрибытие транспортного средства в конец магистрали.

Если транспортное средство прибыло в конец магистрали до истечения контрольного срока, т.е. до появления импульса на третьем выходе, блока 8 управления, то содержимое счетчика 23 увеличивается на единицу. В противном случае на единицу увеличивается содержимое счетчика 22.

44680

Таким образом, в счетчике 23 фиксируется количество К 2 своевременна прибывших транспортных средств, в счетчике 22 - число К 1 опоздав- 5 ших транспортных средств, в счетчике 25 - количество транспортных средств, остановившихся на магистрали за счет отказа ее участка, в счетчике 24 - количество реализа10

ции.

После проведения достаточного количества реализаци случайного процесса движения транспортного средства по магистрали вычисляются численные значения показателей надежности магистрали, а именно вероятность своевременного приби)тия транспортного средства

р - 12 Se,- к

вероятность опоздания транспортного средства из-за ненадежности магистрали

Р -41 к

вероятность остановки транспортного средства перед отказавшим участком

Р к

где К4 - число, записанное в счет- ке 25.

Формула изобретения

Устройство для моделирования процессов движения поездов, содержащее блок генераторов случайных напряже- НИИ, 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, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования, в устройство введены четыре интегратора, два элемента НЕ, три элекTpoHHbix ключа, четыре счетчика и два пороговых элемента, причем первый, второ.й, третий и четвертый выходы блока генераторов случайных напряжений соответственно соединены с первыми информационными входами вто-- рого, третьего, четвертого и пятого интеграторов, выходы которых соединены с вторыми информационными входами первого и второго электронных ключей и е входами первого и второго пороговых элементов соответственно , первый выход блока управления соединен с первыми управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого интеграторов, второй выход - с вторыми управляющими входами 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, первьй вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй вход - с вторым выходом блока источников опорного напряжения, первый выход которого соединен с вторыми информационными входами четвертого и

пятого интеграторов и информационным входом третьего электронного ключа, выход которого соединен с выходом второго электронного ключа и вторым входом первого элемента сравнения, выход которого соединен со счетным входом четвертого счетчика и входом третьего элемента НЕ, выход которого

соединен с управляющим входом первого электронного ключа, выход которого соединен с вторым информационным входом первого интегратора, первый информационньш вход которого заземлен, выходы первого и второго пороговых элементов соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента И, выход которого соединен с вторым управляющим вхо-

дом пятого интегратора, с управляющим входом второго электронного ключа и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с управляющим входом третьего электронного ключа,

выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика.

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 первого выхода блока 8 управления дается разрешение на запись в интеграторы 3-7 начальных 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. Нат пряжение с выходов интеграторов -6 и 7 через пороговые элементы 12 и 13 и элемент И 18 приводят к срабатыванию либо электронного ключа 10, либо ключа 11 через элемент НЕ 20. Напряжения с выходов ключей 10 и 11 сравниваются на элементе 14 сравнения с напряжением с выхода интегратора 3. Сигнал с выхода элемента 14 сравнения поступает на счетчик 25 для регистрации количества остановок в ««.7

Редактор М.Циткина

Заказ 3920/53Тираж 67 Подписное

ВНИИПИ Государственного- комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Составитель В.Копылов

Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга