РАЗДЕЛ 2
автоматизация синтеза путевого развития
железнодорожных станций
Целью исследований настоящего раздела является автоматизация параметрического
синтеза железнодорожных станций на основе преобразования исходного описания
объекта, представленного немасштабной схемой с минимальной параметризацией, в
его окончательное описание (масштабный план). Предметом исследований являются
геометрические модели станций (ГМ), используемые на отдельных этапах синтеза
(входные, внутренние, выходные), а также методы их преобразования для решения
поставленной задачи.
Концепция построения семейства моделей железнодорожных станций для
автоматизированного синтеза изложена автором в [165, 166].
Входная модель станции должна обеспечить возможность графического ввода
немасштабной схемы с его визуальным контролем. Графический ввод схем позволяет
избежать трудоемкого ручного кодирования, не исключающего появления
трудноуловимых ошибок. Графический ввод схем должен дополняться параметризацией
отдельных элементов, которая выполняется с использованием принципа умолчания
(вместо нерегламентированных параметров используются их наиболее вероятные
значения – марки стрелочных переводов, радиусы кривых, вставки и т.д.). Входная
модель должна включать также данные о точке привязки схемы к существующей
системе координат.
Для реализации графического ввода схем необходимы инструментальные средства,
которые обеспечивали бы эффективное взаимодействие проектировщика и ЭВМ в
диалоговом режиме.
Входная модель должна допускать возможность автоматического преобразования во
внутреннюю модель станции.
Внутренняя модель станции должна отображать состав элементов станции (пути,
стрелочные переводы, соединительные кривые и др.), их взаимное расположение и
взаимосвязь, а также необходимые размеры. Данная модель предназначена для
автоматического расчета основных параметров путевого развития; она должна
обеспечить:
входной контроль введенной информации;
возможность изменения отдельных параметров схемы, заданных по умолчанию;
анализ, автоматическое распознавание типовых элементов схемы путевого развития
и выбор программных модулей для расчета;
комплексный расчет плана путевого развития и построение выходной модели.
Внутренняя модель должна строиться с учетом требований системного подхода и
должна служить базой модели путевого развития станции, используемой для
функционального моделирования.
По окончании расчетов внутренняя модель преобразуется в выходную, отображающую
не только взаимное расположение элементов путевого развития станции в
пространстве, но и их геометрическую форму и размеры. Выходная ГМ предназначена
для визуализации результатов расчета плана в интерактивном режиме, а также для
построения чертежей и выдачи технической документации. Кроме того, на базе
данных выходной ГМ определяются строительные и полные длины путей, с помощью
которых могут быть определены показатели качества проекта, а также материальные
и стоимостные расходные показатели.
Перечисленные ГМ обеспечивают расчет плана путевого развития станции с
прямолинейными параллельными путями. Станции, которые целиком или частично
располагаются на кривых, необходимо разбить на секции (парки, отдельные
горловины), в пределах которых пути остаются прямолинейными и параллельными.
Каждая такая секция должна быть представлена отдельными моделями той же
структуры. Информация о взаимном расположении отдельных секций должна быть
задана путем привязки к некоторому базису, представляющему собой ломаную линию.
При этом расчет секций производится в локальной системе декартовых координат с
последующей их увязкой с помощью заданного базиса.
В целом интегрированное семейство ГМ должно обеспечить итерационный процесс
синтеза рациональных схем станций с заданными свойствами и наилучшими
характеристиками [167]. С этой целью предусматривается возможность
интерактивного изменения моделей; при этом редактирование схемы станции
(структурный синтез) выполняется на уровне входной ГМ, а отдельных ее
параметров (параметрический синтез) – на уровне внутренней ГМ.
Указанные модели должны обладать универсальностью, позволяя выполнять
конструирование и расчет как новых, так и реконструируемых станций.
Одновременно они должны обеспечивать возможность построения масштабных планов
действующих станций для анализа их работы с помощью методов имитационного
моделирования.
Учитывая, что методика синтеза горловин сортировочных парков существенно
отличается от других типов горловин, для их конструирования и расчетов должны
быть разработаны отдельные модели и методы их преобразований.
2.1. Структурно-параметрические модели станций
Как показал анализ типов структурных моделей, для реализации процедур
автоматизированного синтеза путевого развития станций наиболее подходящими
являются ГМ, основанные на взвешенных орграфах. Базовой в системе ГМ является
внутренняя модель станции, имеющая наиболее сложную структуру. В её состав
входят топологическая и параметрическая модели, а также модель горизонтальных
путей станции. Топологическая модель отображает состав элементов станции (пути,
стрелочные переводы, соединительные кривые и др.), их взаимное расположение и
взаимосвязь. Параметрическая модель содержит сведения о форме и геометрических
размерах соответствующих элементов. Указанные две модели образуют каноническую
модель, которая необходима не только для расчёта станции, но и используется в
дальнейшем для её функционального моделирования.
2.1.1. Топологическая модель станции. Модель представляет собой ориентированный
граф G = (V, E), в котором выделено три подмножества вершин: VS, VC и VW.
- Київ+380960830922