Моделирование.

Опыт исследования транспортных систем позволил выработать четыре основных подхода к их моделированию.

Аналитический детерминированный — это расчет числа путей, локомотивов, пропускной способности устройств, времени простоя вагонов и т.п. по детерминированным формулам. Диагностика сводится к оценке максимальной (или эффективной) пропускной способности и сопоставлению полученных результатов с фактическими показателями работы комплекса. Трудно разрешимой задачей при этом является математическое описание процессов, протекающих в реальных транспортных системах. Так как найти точное математическое выражение сложных зависимостей при определении пропускной способности комплекса в целом не удается, его обычно «делят» на части, и для каждой отдельной части (элемента, звена) определяют пропускную способность. В железнодорожных узлах, например, такими взаимодействующими звеньями являются станции, перегоны, подъездные пути промышленных предприятий и другие сооружения и устройства. В свою очередь, каждая железнодорожная станция как линейное подразделение транспорта может служить объектом самостоятельного диагностического анализа.

Достоинством его (пожалуй — единственным) является простота. Качественные особенности внутренней структуры, влияние случайных процессов учитываются коэффициентами. Естественно, пользоваться этим методом следует с большой осторожностью, ибо значения коэффициентов, подсчитанные для одних условий, будут неверно отражать действительность для других (рис. 1).

Рисунок 1. Значения коэффициентов.

Расчет транспортных объектов как систем массового обслуживания позволяет хорошо учитывать влияние случайных процессов на величину межоперационных простоев, но плохо отображает внутреннюю структуру и почти не отображает управление.

Графический метод — это в основном построение суточного плана-графика работы станции или графика движения поездов на полигоне. Важным недостатком тут является невозможность корректного отображения случайных процессов: ошибки могут быть значительными. Особенность диагностики графическим способом вокзалов, платформ и других пассажирских устройств состоит лишь в том, что одновременно с изображением занятия путевого развития пассажирских станций производится построение кривых накопления пассажиров в различных помещениях вокзала. По горизонтальной оси показывается время, а по вертикальной оси, помимо обычного графика занятия путей станции, изображают накопление пассажиропотока (обычно в сотнях пассажиров). Количество отъезжающих пассажиров, а также время прихода пассажиров к поездам и сроки начала посадки на схеме приняты условно. Необходимо учитывать, что поезда разных категорий имеют разное время стоянки, а пассажиры этих поездов прибывают на вокзал в разное время и в разной мере пользуются вокзальными помещениями.

Имитационное моделирование — это воспроизведение технологического процесса, специальным образом закодированного в памяти компьютера. Здесь можно с требуемой подробностью отобразить все основные свойства транспортных систем. Оно основывается на знании технологии моделируемого объекта, его внутреннего строения (схемы) и характера взаимодействия с потоком любой заданной структуры. Модель комплекса, не являясь усложненной, должна обладать определенной достоверностью, позволяющей на ее основе решать не одну, а ряд сложных инженерно-экономических задач. Недостатки — трудоемкость и требуемая высокая квалификация исследователей. Однако создание систем автоматизированного построения моделей может в значительной мере устранить эти минусы.

Опыт использования разных методов позволяет оценить уровень возможных ошибок при расчете различных систем (рис. 2).[11]

Рисунок 2. Уровень возможных ошибок.

В дальнейшем метод имитационного моделирования будем рассматривать на примере имитационной системы ИСТРА, наиболее широко и долго использующейся для расчета и оптимизации различных транспортных систем. Имитационная система ИСТРА представляет собой абстрактную модель, которая при задании параметров структуры и технологии превращается в модель конкретного объекта. Абстрактная модель S представляет собой упорядоченную тройку.

Автоматизированное построение моделей включает в себя:

-автоматизированное, удобное для пользователя построение схемы путевого развития и отображение структурных параметров моделируемой системы;

-автоматическое преобразование структуры в элементы модели;

-автоматизированное отображение технологии с заданием технологических параметров;

-автоматическое преобразование технологии в операции модели и их взаимосвязи;

-автоматическое поучение параметров структуры и технологии из оперативных баз данных, информационного хранилища или из электронных справочников;

-удобный диалоговый интерфейс для исследователя.[6]