◄ گزارشی از برنامه شبیه سازی حرکت قطار در سال 76

توسعه شبکه زیرساخت و اجرای هرگونه تصمیم مدیریتی بسیار پرهزینه و زمانبر است، بنابراین انتخاب سیاست های درست با بیشترین تأثیر بر بهبود وضعیت راه آهن، بسیار مهم خواهد بود. انتخاب سیاست صحیح منوط به استفاده از ابزارهای مناسب برای آزمون سیاست های مدیریتی قبل از انجام بوده که قابلیت شناسایی عوامل بحرانی و تنگناهای شبکه فعلی را نیز داشته باشد، از این رو با طراحی و برنامه نویسی توسط کارشناسان مرکز تحقیقات راه آهن (فریبرز نوروزی، حسین زمانی و سعید یحیایی)، در سال 77- 1376 پروژه شبیه سازی مکانیسم دینامیک قطار در قالب نرم افزار کامپیوتری تهیه شد.

هدف از شبیه سازی سیستم حرکت قطار، محاسبه مدت زمان سیر قطار در بلاک ها و ثبت سرعت های لحظه ای با توجه به اثر عواملی همچون شیب و فراز، قوس، نیروهای مقاوم دینامیکی لکوموتیو و واگن، وضعیت رگلاتور (دنده)، شتاب ترمز، ضریب چسبندگی و غیره می باشد. البته مدلسازی 8 وضعیت دنده، خود منجر به شبیه سازی مصرف سوخت لکوموتیو، نیروهای  وارد بر قلاب، تغییرات جریان و ولتاژ ترکشن موتور و ژنراتور و محاسبه نیروی ترمز جهت کنترل قطار می شود.

نرم افزار دینامیک شبیه ساز قطار توسط  بانک اطلاعاتی ACCESS II و با استفاده از زبان برنامه نویسیVISUAL BASIC و VISUAL C ++ براساس نیازهای راه آهن طراحی و اجرا گردیده است.

از ویژگی های بارز این نرم افزار می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

1- وارد کردن اطلاعات به شیوه Interactive

2- استفاده از نرم افزار به شیوه Menu driven  

3- سهولت کار با نرم افزار

4- پارامتری بودن مدل و قابلیت تغییر ضرایب و داده ها جهت انجام آنالیز حساسیت مدل های مورد آزمایش

5-قابلیت تعریف ایستگاه، شیب و فراز و قوس در مسیرهای  مختلف  از  جمله مسیرهای موجود و  یا حتی مسیرهای در دست مطالعه و یا پیشنهادی جهت تست عملکرد رفتار دینامیکی قطار

6- امکان تعریف لکوموتیو با پارامترهای از پیش تعریف شده و در صورت نیاز قابلیت تغییر مشخصات لکوموتیو

7- امکان اعمال آرایش مختلف واگن ها و تغییر مشخصات واگن ها

8-قابلیت کنترل حرکت در قوس ها با تیلتینگ و بدون تیلتینگ در واگن های مسافری

9-امکان تعریف سرعت و جهت حرکت باد نسبت به حرکت قطار

10- امکان تقلیل سرعت برنامه ای در بخش هایی از مسیر

11-امکان انتخاب کل مسیر یا بخشی از آن به صورت رفت یا برگشت

12- قابلیت تعریف ترمز هوایی (کفشک تنها، کفشک جفت و دیسک)

13- قابلیت تعریف ماکزیمم سرعت در بلاک ها و ایستگاه ها به صورت یکسان یا متغیر

14- کنترل سرعت قطار به صورت هوشمند با توجه به وضعیت مسیر و شرایط از پیش تعیین شده.

لازم به ذکر است نیروهای مقاوم دینامیکی لکوموتیو و واگن از روابط مگ گراث موجود در جداول اطلاعاتی تن کشش لکوموتیوهای GE استخراج شد که تقریب مناسبی برای محاسبه نیروهای مقاوم سایر لکوموتیوها را نیز دارا بود.

نرم افزار با توجه به داده های متغیر (مشخصات قطار) و داده های ثابت (پروفیل مسیر) پردازش های لازم را انجام داده و سرعت لحظه ای قطار را محاسبه می نمود. همچنین با در نظر گرفتن محدودیت ها و آلترناتیوهای موجود، کنترل  هوشمند قطار صورت گرفته و باتوجه به پیشامدهای صورت گرفته،  اقدام به تغییر آلترناتیو (عملکرد دنده و ترمز) نموده و بنابراین فرآیند مدیریت حرکت قطار توسط مدل تصمیم گیری صورت می پذیرفت. همچنین خروجی نرم افزار شامل بخش های سیر و حرکت، انرژی، نیروهای مقاوم ومحرک، پروفیل مسیر و گزارش جامع گرافیکی بود.

به منظور کالیبراسیون و احراز اعتبار مدل، اقدام به آزمایش عملی سیر قطار و مقایسه آن با نتایج حاصل از شبیه سازی شد، بدین منظور قطار مورد آزمایش، از نوع مسافری در مسیر تهران- مشهد با تعداد 9 سالن 50 تنی و یک دستگاه لکوموتیو سنگین جی ام انتخاب و پس از اجرای برنامه، کل زمان سیر 767 دقیقه محاسبه شد و در مقایسه با نمونه آزمایشی با زمان سیر 783 دقیقه، اختلاف زمان 16 دقیقه را در 926  کیلومتر نشان می داد که نمایانگر دقت 98 درصد بود.**

* کارشناس حمل و نقل

** برگرفته از گزارش مهندس یحیایی