Моделирование работы участка железной дороги
Анализ функционирования одноколейного участка железной дороги при помощи Matlab + Simulink. Моделирование работы участка железной дороги. Разработка программной модели и ее концептуальная схема. Анализ результатов моделирования, описание модели.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.10.2013 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Постановка задачи
- 1.1 Моделирование работы участка железной дороги
- 2. Разработка программной модели
- 2.1 Концептуальная схема модели
- 2.2 Структурная схема
- 3. Моделирование и анализ результатов моделирования
- 3.1 Решение поставленной задачи
- 3.2 Описание реализованной модели в Simulink
- 4. Выполнение заданий по моделированию
- Заключение
Введение
В данной работе рассматривается задача моделирования работы участка железной дороги.
Цель курсовой работы - составление и описание модели одноколейного участка железной дороги, получение основных характеристик модели исследуемой системы, анализ и интерпретация результатов.
Анализ системы можно проводить различными способами: опытным, математическим или анализируя модель статистическими методами в системах имитационного моделирования. Рассмотрим каждый из них. Наиболее простым является опытный метод. Но часто бывает трудно или совсем невозможно измерять требуемые параметры системы в силу протяженности процесса или, наоборот, его кратковременности; технической сложности измерения и т.п. Математический метод в этом отношении более удобен. Он сводится к построению математической модели и, следовательно, не требует наличия самой системы. Математический метод позволяет получить измеряемые параметры в аналитическом виде, что является более точным. Но построение математической модели может быть очень сложным, и ее расчет может занять много времени. Поэтому более удобным является анализ модели в системах имитационного моделирования. В данной работе мы будем использовать имитационное моделирование (Matlab 7.10.0 (R2010a) /Simulink).
Имитационное моделирование обеспечивает возможность испытания, оценки и проведения экспериментов с предлагаемой системой без каких-либо непосредственных воздействий на нее. При имитационном моделировании проводится эксперимент с программой, которая является моделью системы. В большинстве случаев модель является не точным аналогом системы, а скорее ее символическим изображением. Однако такая модель позволяет производить измерения, которые невозможно произвести каким-либо другим способом.
Модель обычно не является точным аналогом системы, а включает в себя лишь те ее аспекты, которые представляют интерес или нуждаются в исследовании.
Любая система может быть описана при помощи необходимого набора абстрактных элементов, называемых объектами. В модели в зависимости от ее назначения и характеристик, а также от специалиста, который ее разработал, может использоваться различное число объектов. Но в каждой модели обязательно должны присутствовать блоки. Без этих объектов невозможно просчитать систему.
программная модель железная дорога
1. Постановка задачи
1.1 Моделирование работы участка железной дороги
Двухколейная железная дорога имеет между станциями A и B одноколейный участок с разъездом C. На разъезде имеется запасной путь, на котором один состав может пропустить встречный поезд. К станциям A и B поезда прибывают с двухколейных участков каждые 40?10 мин. Участок пути AC поезда преодолевают за 15?3 мин, а участок пути BC - за 20?3 мин. Со станций A и B поезда пропускаются на одноколейный участок до разъезда только при условии, что участок свободен, а на разъезде не стоит состав. После остановки на разъезде поезда пропускаются на участок сразу после его освобождения. Поезд останавливается на разъезде, если по лежащему впереди него участку пути движется встречный поезд. Необходимо:
Задание по моделированию
Используя систему Simulink, смоделировать работу одноколейного участка железной дороги при условии, что в направлении AB через него должны проследовать 50 составов.
Определить среднее время ожидания составов на станциях A и B.
Определить среднее время ожидания на разъезде C.
Определить вероятность остановки поезда на разъезде.
Определить коэффициент загрузки запасного пути.
Определить пропускную способность одноколейного участка железной дороги
2. Разработка программной модели
2.1 Концептуальная схема модели
Рисунок 2.1 - Концептуальная схема модели работы участка железной дороги
В данной схеме имеется двухколейная железная дорога, которая содержит между станциями одноколейный участок с разъездом. На разъезде имеется запасной путь, на котором один состав может пропустить встречный поезд. Со станций поезда пропускаются на одноколейный участок до разъезда только при условии, что участок свободен, а на разъезде не стоит состав. После того как поезда проедут одноколейный участок железной дороги, они проследуют к двухколейной железной дороге.
2.2 Структурная схема
Для разработки алгоритма и для формализации процесса работы участка железной дороги удобно применять структурную схему модели (рисунок 2.2), наглядно изображающую работу системы, взаимосвязи прохождения составов и организацию работы участка железной дороги.
Рисунок 2.2 - Структурная схема
3. Моделирование и анализ результатов моделирования
3.1 Решение поставленной задачи
После того как мы описали концептуальную модель и структурную схему. Мы можем перейти к решению задачи.
Для моделирования на Simulink надо определить:
условия работы моделируемой системы;
какие элементы Simulink надо использовать для удовлетворения условий модели.
В данном случае есть три вида ограничивающих условий. Во-первых, имеется только одноколейный участок, по которому движутся поезда. Во-вторых, в направлении АВ должно проследовать 50 поездов. В-третьих одноколейный участок ж/д и разъезд должны быть свободными. Предусмотрев данные условия, мы можем составить блок - схему в Simulink (рисунок 3.1)
Рисунок 3.1 - Блок - схема решения задачи.
3.2 Описание реализованной модели в Simulink
Первый этап создание двухколейной дороги для этого используем блоки Subsystem, From, Global (The railway 1, Time AB) рисунок 3.2.1
Рисунок 3.2.1 - Двухколейная дорога со стороны станции А
С помощью блока Matlab Fcn задаем время прибытия поезда с двухколейного участка 40±10 мин. Блок Memory необходим для осуществления задержки на единицу модального времени. Тем самым мы осуществим проверку на свободность одноколейного участка ж/д. Проверка участка на наличие составов на участке будет определяться через временные интервалы, которые зависят от поступления поезда. Для второго двухколейного участка задаем аналогичные значения.
Второй этап создание участка АВ, где должно проследовать 50 составов (рисунок 3.2.2).
Рисунок 3.2.2 - Движение 50 составов в направлении АВ.
Третий этап создание одноколейного участка железной дороги и осуществление движения по одноколейному участку железной дороге (рисунок 3.2.3). Здесь осуществляется проверка, если участок свободен, то поезд движется по железной дороге (рисунок 3.2.4), но если на встречу движется поезд, то один из них останавливается на разъезде (рисунок 3.2.5). После того как поезд, стаявший на разъезде, пропустит встречный, то он начинает свое движение. Затем один из поездов проезжают через станцию А, другой через станцию В (рисунок 3.2.6).
Рисунок 3.2.3 - Движения по одноколейному участку железной дороге
Рисунок 3.2.4 - Движение поезда по одноколейной железной дороге с выбором пути.
Travel on the road reserve from B to A
Travel on the road reserve from А to В
Рисунок 3.2.5 - Движение поезда на разъезде.
4. Выполнение заданий по моделированию
Задания выполнены для терминалов, количество которых равно 10
1. Используя систему Simulink, смоделировать работу одноколейного участка железной дороги при условии, что в направлении AB через него должны проследовать 50 составов
Рисунок 4.1 - Движение 50 составов в направлении АВ.
2. Определить среднее время ожидания составов на станциях A и B.
Рисунок 4.2 - Среднее время ожидания составов на станциях A и B
3. Определить среднее время ожидания на разъезде C.
Рисунок 4.3 - Среднее время ожидания на разъезде С.
4. Определить вероятность остановки поезда на разъезде.
Вероятность остановки поезда на разъезде определяется отношением числа поездов побывавших на запасном пути к общему числу поездов проехавших через одноколейный участок ж/д. P-определяет общее число поездов.
Рисунок 4.4 - Вероятность остановки поезда на разъезде
5. Определить коэффициент загрузки запасного пути.
Рисунок 4.5 - Коэффициент загрузки запасного пути.
6. Определить пропускную способность одноколейного участка железной дороги.
Пропускная способность одноколейного участка железной дороги определяется по формуле Q = 1 - Potk, где Potk - есть вероятность остановки поезда на разъезде.
Рисунок 4.6 - Пропускная способность одноколейного участка железной дороги
Заключение
В данной курсовой работе мы исследовали функционирование одноколейного участка железной дороги при помощи Matlab + Simulink. При исследовании мы сначала построили концептуальную схему, затем структурную схему, после чего составили данную модель.
Имитационное моделирование дало ценную информацию о процессах, протекающих в движении составов по одноколейному участку железной дороги. На сбор подобной информации опытным путем было бы потрачено значительное количество времени. Имитационное же моделирование требует (при наличии готовой модели) простейшего анализа модели.
На основе курсовой работы можно сделать вывод, ожидание поездов на станциях А и В значительно велико и при этом же наблюдается высокая пропускная способность железной дороги. Поэтому при составлении графика движения поездов необходимо учитывать временные заделы и время стоянки состава на станциях для того, чтобы на участке ж/д не происходило столкновений.
Данный курсовая работа еще раз подтвердила достоинства имитационных средств моделирования.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование на основе микропроцессора контроллера для модели железной дороги, который должен управлять маршрутами поезда в соответствии с поступающими с клавиатуры командами. Модель движения поезда, рассмотренная в MatLab. Реализация машинной модели.
курсовая работа [558,3 K], добавлен 28.06.2011Применение, функции и элементы контроллеров. Функциональная структура системы управления движением поездов. Этапы проектирования контроллера для модели железной дороги на основе микропроцессора. Реализация машинной модели, блок-схема и листинг программы.
курсовая работа [744,6 K], добавлен 08.11.2009Основные понятия теории моделирования. Виды и принципы моделирования. Создание и проведение исследований одной из моделей систем массового обслуживания (СМО) – модели D/D/2 в среде SimEvents, являющейся одним из компонентов системы MATLab+SimuLink.
реферат [1,2 M], добавлен 02.05.2012Сравнительный анализ Matlab и Mathcad при моделировании динамических систем. Подсистема Simulink пакета MATLAB. Расчёт базовой модели и проведения исследований. Описание математической модели. Векторные и матричные операторы. Нижние и верхние индексы.
курсовая работа [338,5 K], добавлен 06.02.2014Создание систем имитационного моделирования AnyLogic, Arena, SimuLab, Simbigraph и Forio. Серверная и клиентская часть. Разработка модели работы отдела банка, участка цеха, движения автобуса по маршруту и социальной сети. Описание web-приложения.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 25.05.2015Характеристика работы сервиса технического обслуживания автомобилей и основные составляющие процесса. Структурная схема модели, временная диаграмма, Q-схема системы и их описание. Сравнение результатов моделирования и машинная программа работы сервиса.
дипломная работа [140,2 K], добавлен 18.06.2011Система массового обслуживания модели функционирования мастерской. Структурная и Q-схемы, построение временной диаграммы, варианты по оптимизации модели. Составление программы на языке имитационного моделирования GPSS и разбор результатов моделирования.
курсовая работа [74,2 K], добавлен 23.06.2011Описание моделируемой системы. Структурная схема модели системы. Q-схема системы и её описание. Математическая модель и укрупнённая схема моделирующего алгоритма. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик.
курсовая работа [46,7 K], добавлен 02.07.2011Моделирование работы вычислительной системы из двух процессоров и общей оперативной памяти. Структурная схема модели системы. Укрупненная схема моделирующего алгоритма. Результаты моделирования и их анализ. Машинная программа объекта исследования.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.06.2011Построение концептуальной модели системы и ее формализация. Алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация. Построение логической схемы модели. Проверка достоверности модели системы. Получение и интерпретация результатов моделирования системы.
курсовая работа [67,9 K], добавлен 07.12.2009Моделирование системы массового обслуживания (СМО) для транспортного цеха с использованием языка GPSS Wоrld. Детальная схема и блок-схема моделирующего алгоритма и их описание. Математическая модель и ее описание. Анализ результатов моделирования.
реферат [330,6 K], добавлен 28.06.2011Лазерные средства отображения информации. Особенности сопряжения имитационной модели Matlab-Simulink и программное обеспечение визуализации. Возможности средств разработки виртуальных миров, использующих VRML, для визуализации моделирования системы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 01.12.2014Разработка программы на языке GPSS для изучения работы обрабатывающего участка цеха: составление временной диаграммы, Q-схемы и моделирующего алгоритма. Анализ выходной статистики, внесение изменений в текст программы, создание и оформление документации.
курсовая работа [887,3 K], добавлен 21.06.2011Создание имитационной модели системы массового обслуживания с помощью языка имитационного моделирования GPSS/PC - моделирование обработки на участке 500 деталей. Определение загрузки второго станка на вторичной обработке и вероятности появления отходов.
курсовая работа [602,3 K], добавлен 30.11.2010Разработка концептуальной модели гибкого автоматизированного производственного участка, используя математический аппарат систем массового обслуживания. Программная реализация модели при помощи специализированного языка компьютерной имитации GPSS/H.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 30.12.2014Программное средство системного моделирования. Структурная схема модели системы, временная диаграмма и ее описание. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик. Описание машинной программы решения задачи.
курсовая работа [146,5 K], добавлен 28.06.2011Концептуальные разработки моделируемой системы, основные требования к ней. Разработка библиотеки функциональных блоков. Структурная модель системы. Результаты имитационных экспериментов. Расчет характеристик системы и графики происходящих процессов.
контрольная работа [390,8 K], добавлен 28.10.2013Изучение требований к процедуре расчета прогнозных значений эксплуатационных расходов железной дороги. Прогноз коэффициента измерителя на основе зависимости расходов от величины измерителя. Расчет затрат, связанных с разработкой проекта автоматизации.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 02.06.2012Анализ возможностей пакета MATLAB и его расширений. Язык программирования системы. Исследование выпрямительного устройства. Моделирование трёхфазного трансформатора. Схема принципиальная регулируемого конвертора. Возможности гибкой цифровой модели.
презентация [5,1 M], добавлен 22.10.2013Основные этапы имитационного моделирования станции мойки: определение условий задачи, разработка структурной, укрупненной и детальной схем ее реализации; написание математической и программной моделей ее решения. Представление результатов моделирования.
курсовая работа [137,4 K], добавлен 29.06.2011
