Устройство для моделирования процессов функционирования судоходных шлюзов

Устройство для моделирования процессов функционирования судоходных шлюзов

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования движения судов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения отказов и восстановлений в процессе движения судов через шлюзы. Устройство содержит модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, модель светофоров верхнего бьефа, модель светофоров нижнего бьефа, модель центрального пульта управления шлюзом, модель камеры шлюза и блоки отказов и восстановлений. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании процессов функционирования как абсолютно надежных, так и с ограниченной надежностью судоходных шлюзов при различных стратегиях движения судов через судоходный шлюз с учетом динамики и специфики их применения.

Из уровня техники известно устройство для моделирования систем массового обслуживания (СМО), содержащее элемент И, триггер, три элемента ИЛИ, четыре генератора импульсов со случайным интервалом следования и блок счетчиков [1] . Устройство позволяет моделировать СМО с высоким качеством обслуживания. Заявка, обслуженная с высоким качеством, покидает устройство, заявка с низким качеством обслуживания повторяет или весь цикл обслуживания, или только один этап обслуживания.

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет моделировать процессы формирования и управления очередью судов в верхнем и нижнем бьефах шлюза, а также процессы случайного выбора диспетчером центрального пульта управления шлюзом различных стратегий шлюзования (обслуживания) судов и режимы их непосредственного шлюзования, а также возникновение отказов и их устранение в этих режимах.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования процессов функционирования судоходных шлюзов /2/, содержащее модель центрального пульта управления шлюзом, включающую первый триггер, первый элемент И, выход которого соединен с входом установки в "1" первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, модель камеры шлюза, включающую элемент ИЛИ, первый и второй генераторы случайных импульсов, выходы которых подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ соответственно, модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, каждая из которых включает элемент ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов и генератор случайных импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, модель светофоров верхнего бьефа, модель светофоров нижнего бьефа, каждая из которых включает триггер, первый и второй элементы индикации, входы которых подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно, а в модель камеры шлюза дополнительно введены элемент И, третий, четвертый, пятый и шестой генераторы случайных импульсов, причем входы запуска третьего и четвертого генераторов случайных импульсов подключены к первому и второму входам элемента И модели камеры шлюза соответственно, выход которого соединен с входами останова третьего и четвертого генераторов случайных импульсов, выходы которых соединены с вычитающим входом реверсивного счетчика моделей верхнего и нижнего бьефов соответственно, с входами установки в "1" триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефа соответственно и с входами запуска пятого и шестого генераторов случайных импульсов, соответственно, выходы которых подключены к входам установки в "0" триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефов соответственно и к входам запуска первого и второго генераторов случайных импульсов модели камеры шлюза соответственно, а в модель центрального пульта управления шлюзом дополнительно введены второй и третий триггеры, с второго по девятый элементы И, с первого по восьмой элементы ИЛИ и элемент индикации, вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, вход установки в "0" которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а вход установки в "1" которого соединен с первым входом второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И подключен к выходу элементов ИЛИ модели верхнего бьефа, к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И также подключен к инверсным входам четвертого и пятого, к первым прямым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, выходы четвертого, пятого, шестого элементов И подключены к первому, второму, третьему входам первого элемента ИЛИ соответственно, выход четвертого элемента И также соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "0" второго триггера, прямой выход которого соединен с первым прямым входом четвертого и вторым прямым входом седьмого элемента И, а инверсный выход второго триггера подключен к первому прямому входу пятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, с первым входом четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входом останова первого и входом запуска второго генераторов случайных импульсов соответственно, выход второго элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска первого генератора случайных импульсов, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента ИЛИ, к входу установки в "1" второго триггера, к входу запуска третьего генератора случайных импульсов и первому входу элемента И модели камеры шлюза, выход третьего элемента И подключен к второму входу пятого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ модели нижнего бьефа, с вторым входом второго элемента ИЛИ, с инверсным входом шестого и девятого, с вторым прямым входом пятого и восьмого, с третьим прямым входом седьмого элемента И, выход восьмого элемента соединен с вторым входом шестого и седьмого элементов ИЛИ, с первым входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "0" третьего триггера, прямой выход которого соединен с прямым первым входом девятого и прямым третьим входом восьмого элементов И, а инверсный выход третьего триггера подключен к второму прямому входу шестого элемента И, выход седьмого элемента ИЛИ подключен к входу останова второго генератора случайных импульсов, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, с входом запуска четвертого генератора случайных импульсов и вторым входом элемента И модели камеры шлюза, а также с входом установки в "1" третьего триггера, выход девятого элемента И подключен к четвертому входу первого и к второму входу восьмого элементов ИЛИ, выход элемента ИЛИ модели камеры шлюза соединен с вторым прямым входом четвертого и девятого элементов И, с третьим прямым входом пятого и шестого и с четвертыми входами седьмого и восьмого элементов И модели центрального пульта управления шлюзом, выход элемента И модели камеры шлюза подключен также к пятому входу первого элемента ИЛИ модели центрального пульта управления шлюзом.

Однако данное устройство позволяет моделировать процессы, характерные только для абсолютно надежных судоходных шлюзов при судопропуске и не позволяет моделировать возникновение отказов и восстановлений судоходного шлюза в режимах подготовки к пропуску судов, входа судов из бьефов в камеру шлюза, швартовки и расчаливания судов, закрытия и открытия верхних и нижних ворот шлюза, наполнения и опорожнения камеры шлюза, выхода судов из камеры шлюза в бьефы для различных стратегий шлюзования.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении точности моделирования и расширении функциональных возможностей за счет имитации отказов и восстановлений судоходного шлюза в режимах подготовки к пропуску судов, входа судов из бьефов в камеру шлюза, швартовки и расчаливания судов, закрытия и открытия верхних и нижних ворот шлюза, наполнения и опорожнения камеры шлюза, выхода судов из камеры шлюза в бьефы для различных стратегий шлюзования.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство для моделирования процессов функционирования судоходных шлюзов, содержащее модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, каждая из которых включает элемент ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов и генератор случайных импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, модель светофоров верхнего бьефа, модель светофоров нижнего бьефа, каждая из которых включает триггер, первый и второй элементы индикации, входы которых подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно, модель камеры шлюза, включающую первый элемент ИЛИ, элемент И, с первого по шестой генераторы случайных импульсов, выходы первого и второго генераторов случайных импульсов подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ соответственно, выходы третьего и четвертого генераторов случайных импульсов соединены с вычитающим входом реверсивного счетчика моделей верхнего и нижнего бьефов соответственно, с входами установки в "1" триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефа соответственно, выходы пятого и шестого генераторов случайных импульсов подключены к входам установки в "0" триггера моделей светофоров верхнего и нижнего бьефов соответственно, модель центрального пульта управления шлюзом, включающую с первого по третий триггеры, первый и второй генераторы случайных импульсов, элемент индикации, с первого по восьмой элементы ИЛИ, с первого по девятый элементы И, причем выход первого элемента И соединен с входом установки в "1" первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И и входом элемента индикации, вход установки в "0" первого триггера подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а вход установки в "1" которого соединен с первым входом второго и третьего элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к выходам элементов ИЛИ моделей верхнего и нижнего бьефов, к первому и второму входам второго элемента ИЛИ соответственно, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И также подключен к инверсным входам четвертого и пятого, к первым прямым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, выходы четвертого, пятого, шестого, девятого элементов И подключены к первому, второму, третьему, четвертому входам первого элемента ИЛИ соответственно, выход четвертого элемента И также соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "0" второго триггера, прямой выход которого соединен с первым прямым входом четвертого и вторым прямым входом седьмого элемента И, а инверсный выход второго триггера подключен к первому прямому входу пятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, с первым входом четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входом останова первого и входом запуска второго генераторов случайных импульсов соответственно, выход второго элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска первого генератора случайных импульсов, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента ИЛИ, к входу установки в "1" второго триггера и к первому входу элемента И модели камеры шлюза, выход третьего элемента И подключен к второму входу пятого элемента ИЛИ, а второй вход третьего элемента И также соединен с инверсным входом шестого и девятого, с вторым прямым входом пятого и восьмого, с третьим прямым входом седьмого элемента И, выход восьмого элемента И соединен с вторым входом шестого и седьмого элементов ИЛИ, с первым входом восьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом девятого элемента И, выход восьмого элемента ИЛИ подключен к входу установки в "0" третьего триггера, прямой выход которого соединен с прямым первым входом девятого и прямым третьим входом восьмого элементов И, а инверсный выход третьего триггера подключен к второму прямому входу шестого элемента И, выход седьмого элемента ИЛИ подключен к входу останова второго генератора случайных импульсов, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, и вторым входом элемента И модели камеры шлюза, с входом установки в "1" третьего триггера, выход первого элемента ИЛИ модели камеры шлюза соединен с вторым прямым входом четвертого и девятого элементов И, с третьим прямым входом пятого и шестого и с четвертыми входами седьмого и восьмого элементов И модели центрального пульта управления шлюзом, выход элемента И модели камеры шлюза подключен также к пятому входу первого элемента ИЛИ модели центрального пульта управления шлюзом, дополнительно введены в модель камеры шлюза второй и третий элементы ИЛИ, с первого по шестой блоки отказов и восстановлений, каждый из которых включает с первого по четвертый элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, первый и второй триггеры, дифференцирующую цепочку, генератор случайных интервалов времени восстановления и генератор случайных последовательностей импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу установки в "1" первого триггера, а через элемент задержки к прямому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом запуска генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого подключен через дифференцирующую цепочку к первому входу третьего элемента И и к входу установки в "0" первого триггера, прямой выход которого соединен с инверсным входом второго и первым входом четвертого элементов И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, второй вход которого подключен к второму входу первого элемента И и к прямому выходу второго триггера, вход установки в "0" которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход первого и второго генераторов случайных импульсов модели центрального пульта управления шлюзом подключен к второму входу четвертого элемента И и входу установки в "0" второго триггера первого и второго блоков отказов и восстановлений соответственно, выход элемента ИЛИ которых соединен с входом запуска третьего и четвертого генераторов случайных импульсов модели камеры шлюза соответственно, выход которых подключен к входу установки в "1" второго триггера первого и второго блоков отказов и восстановлений соответственно, выход первого элемента И которых соединен с первым входом второго и третьего элементов ИЛИ модели камеры шлюза соответственно, вторые входы которых подключены к выходу элемента И модели камеры шлюза, а выходы которых соединены с входами останова третьего и четвертого генераторов случайных импульсов соответственно, выходы которых подключены к второму входу четвертого элемента И и входу установки в "0" второго триггера третьего и четвертого блоков отказов и восстановлений соответственно, вход установки в "1" которых соединен с выходом пятого и шестого генераторов случайных импульсов соответственно, вход запуска которых подключен к выходу элемента ИЛИ, а останова к выходу первого элемента И третьего и четвертого блоков отказов и восстановлений соответственно, выход пятого и шестого генераторов случайных импульсов также соединен с вторым входом четвертого элемента И и входом установки в "0" второго триггера пятого и шестого блоков отказов и восстановлений соответственно, вход установки в "1" которых подключен к выходу первого и второго генераторов случайных импульсов соответственно, вход запуска которых соединен с выходом элемента ИЛИ, а вход останова которых - с выходом первого элемента И пятого и шестого блоков отказов и восстановлений соответственно.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием дополнительно введенных в модель камеры шлюза двух элементов ИЛИ, шести новых блоков отказов и восстановлений, каждый из которых включает генератор случайных последовательностей импульсов, элемент ИЛИ, четыре элемента И, два триггера, элемент задержки, дифференцирующий элемент и генератор случайных интервалов времени восстановления и соответствующими функциональными связями с остальными элементами устройства, что соответствует критерию новизны.

Поиск технических решений в научно-технической литературе и смежных областях техники не выявил решения, имеющего признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, что соответствует критерию изобретательский уровень.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 приведена структурная схема блока отказов и восстановлений. Устройство содержит модель 1 центрального пульта управления шлюзом, включающую первый 2 триггер, первый 3, второй 4, третий 5 элементы И, первый 6, второй 7 генераторы случайных импульсов, элемент 8 индикации, первый 9, второй 10, четвертый 11, пятый 12, шестой 13, седьмой 14 элементы ИЛИ, четвертый 15, пятый 16, шестой 17, седьмой 18, восьмой 19, девятый 20 элементы И, третий 21, восьмой 22 элементы ИЛИ, второй 23, третий 24 триггеры, модель верхнего 25 и нижнего 26 бьефов (МВБ и МНБ), включающие генератор 27 случайных импульсов, реверсивный счетчик 28 импульсов, элемент ИЛИ 29, модель светофоров верхнего 30 и нижнего 31 бьефов (МСВБ, МСНБ), включающие первый 32, второй 33 элементы индикации и триггер 34, модель 35 камеры шлюза, включающую первый 36, второй 37, пятый 38, шестой 39, третий 40, четвертый 41 генераторы случайных импульсов, первый элемент ИЛИ 42, элемент И 43, второй 44, третий 45 элементы ИЛИ, первый 46, второй 47, третий 48, четвертый 49, пятый 50, шестой 51 блоки отказов и восстановлений, каждый блок включает первый 52, второй 53, третий 54, четвертый 55 элементы И, первый 56, второй 57 триггеры, элемент 58 ИЛИ, дифферинцирующую цепочку 59, генератор 60 случайных последовательностей импульсов, генератор 61 случайных интервалов времени восстановления, элемент задержки 62, 63, 64 - входы, 65, 66 - выходы каждого из блоков отказов и восстановлений.

Генераторы 6, 7 модели 1 формируют одиночные импульсы, которые появляются после запуска на выходе через случайный временной интервал, распределенный по одинаковым или различным законам распределения. Генераторы 27 моделей 25, 26 и генераторы 60 блоков 46 - 51 формируют случайные импульсные последовательности, интервалы между импульсами которых распределены по определенным (различным или одинаковым) законам. Генераторы 36, 37, 38, 39, 40, 41 формируют одиночные импульсы, которые появляются на выходе после запуска через случайные временные интервалы, распределенные по принятым законам выполнения операций на шлюзах. Генератор 61 блоков 46 - 51 формируют после запуска одиночные импульсы со случайной длительностью, соответствующие случайным интервалам времени восстановления, распределенным по законам изменения времени восстановления шлюза в рассматриваемых режимах.

В модели 1 вход установки в "1" триггера 2 соединен с первыми входами элементов И4, И5, с выходом элемента И3, первый вход которого подключен к элементу индикации 8 и прямому выходу триггера 2, второй вход - к выходу элемента ИЛИ 10. Вход установки в "0" триггера 2 соединен с выходом элемента ИЛИ 9, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого подключены соответственно к выходу элементов И15, И16, И17, И20, И43. Выход элемента И 15 также соединен с первым входом элемента ИЛИ21, выход которого подключен к входу установки в "0" триггера 23. Второй вход элемента И4 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10, с инверсными входами элементов И15, И16, первыми прямыми входами элементов И17, И18, И19 и с выходом элемента ИЛИ 29 модели 25, входы которого подключены к разрядным выходам реверсивного счетчика 28, суммирующий вход которого соединен с выходом генератора 27 модели 25. Второй вход элемента И5 подключен к второму входу элемента ИЛИ 10, к инверсным входам элементов И17, И20 и к вторым входам элементов И16, И 19 и к третьему входу элемента И18, а также к выходу элемента ИЛИ 29 модели 26, входы которого соединены с разрядными выходами реверсивного счетчика 28, суммирующий вход которого подключен к выходу генератора 27 модели 26.

Выходы элементов И4, И5 соединены соответственно с первым входом элемента ИЛИ 13 и вторым входом элемента ИЛИ 12, выходы которых подключены соответственно к входу запуска генераторов 6, 7, входы останова которых соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 11, 14. Выход генератора 6 подключен к первому входу элемента ИЛИ 14, входу 63 блока 46 и первому входу элемента И43 модели 35, входу установки в "1" триггера 23, нулевой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ21, прямой выход которого соединен с первым прямым входом элемента И15, вторым прямым входом элемента И18, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ21, к первому входу элементов ИЛИ 11, 12. Выход генератора 7 подключен к второму входу элемента ИЛИ 11, входу 63 блока 47 и к второму входу элемента И43 модели 35, а также к входу установки в "1" триггера 24, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И20, с третьим прямым входом элемента И 19, выход которого подключен к второму входу элементов ИЛИ 13, 14 и первому входу элемента ИЛИ22, второй вход которого подключен к выходу элемента И20, а выход элемента ИЛИ22 соединен с входом установки в "0" триггера 24. Инверсный выход триггера 23 подключен к первому прямому входу элемента И 16, а инверсный выход триггера 24 соединен с вторым прямым входом элемента И17. Выход 66 блоков 46, 47 соединен с входом запуска генераторов 40, 41 соответственно. Выход генераторов 40, 41 модели 35 подключен к входу 64 блоков 46, 47 и к входу 63 блоков 48, 49 соответственно. Выход 65 блоков 46, 47 соединены с первым входом элементов ИЛИ 44, 45 модели 35 соответственно, выходы которых подключены к входам останова генераторов 40, 41 соответственно. Вторые входы элементов ИЛИ 44, 45 соединены с выходом элемента И 43, выход которого подключен к пятому входу элемента ИЛИ 9. Выход 66 блоков 48, 49 соединен с входом запуска генераторов 38, 39 соответственно, выходы которых подключены к входу 64 блоков 48, 49 и входу 63 блоков 50, 51 соответственно. Вход останова генераторов 38, 39 соединен с выходом 65 блоков 48, 49 соответственно. Выход 66 блоков 50, 51 подключен к входу запуска генераторов 36, 37 соответственно, выход которых соединен с входом 64 блоков 50, 51 соответственно, а вход останова генераторов 36, 37 подключен к выходу 65 блоков 50, 51 соответственно. Выходы генераторов 36, 37 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 42, выход которого подключен к вторым прямым входам элементов И15, И20, к третьим прямым входам элементов И16, И17 и четвертым прямым входам элементов И18, И 19 модели 1. Входы установки в "1" и "0" триггера 34 модели 30 соответственно соединены с выходами генераторов 40, 38 модели 35, а прямой и инверсный выходы триггера 34 подключены к входам элементов индикации 32, 33 модели 30 соответственно. Входы установки в "1", "0" триггера 34 модели 31 соответственно соединены с выходами генераторов 41, 39 модели 35, а прямой и инверсный выходы триггера 34 подключены к входам элементов индикации 32, 32 модели 31 соответственно. Выход генераторов 40, 41 модели 35 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 28 моделей 25, 26 соответственно.

Устройство предназначено для решения следующей задачи. Судоходный шлюз в исходном состоянии находится в режиме ожидания, т.е. шлюзование судов не проводится. По мере поступления случайным образом сообщений от судов, входящих в верхний или в нижний бьеф, диспетчер центрального пульта управления шлюзом (ЦПУШ) формирует очереди судов в верхнем и (или) нижнем бьефах, анализирует состав очередей судов и выбирает соответствующую стратегию шлюзования судов (сверху-вниз, снизу-вверх, двустороннее поочередное движение судов, начиная сверху-вниз или снизу-вверх и т.п.).

После анализа состава очередей судов, находящихся в бьефах шлюза, и выбора стратегии шлюзования диспетчер ЦПУШ выдает команду на подготовку камеры шлюза к приему судна. Допустим, диспетчер выбрал стратегию шлюзования двустороннего поочередного движения судов, начиная первое шлюзование сверху-вниз, а потом снизу- вверх и т.д. По завершении подготовки камеры шлюза к приему судна загорается сигнал светофора верхнего бьефа, разрешающий вход судну из верхнего бьефа в камеру шлюза, после этого судно входит в камеру шлюза, швартуется у стенки, закрываются верхние ворота шлюза и загорается сигнал светофора верхнего бьефа, запрещающий вход очередных судов в камеру шлюза. Далее проводится опорожнение камеры шлюза, открытие нижних ворот шлюза, расчаливание и выход судна в нижний бьеф. После выхода судна из камеры в нижний бьеф шлюза, диспетчер принимает решение и выдает команду на шлюзование судна снизу-вверх и после завершения подготовки камеры шлюза к приему судна загорается сигнал светофора нижнего бьефа, разрешающий вход судна из очереди нижнего бьефа в камеру шлюза. Судно из очереди нижнего бьефа входит в камеру шлюза, швартуется у стенки, закрываются нижние ворота шлюза и загорается сигнал светофора нижнего бьефа, запрещающий вход очередных судов в камеру шлюза. Далее проводится наполнение водой камеры шлюза, открытие верхних ворот шлюза, расчаливание и выход судна из камеры шлюза в верхний бьеф. После завершения выхода судна из камеры в верхний бьеф шлюза диспетчер принимает решение и выдает команду на шлюзование судна сверху-вниз. Далее процесс повторяется. Если очередь судов формируется только в одном бьефе шлюза (верхнем или нижнем), то шлюзование осуществляется только сверху-вниз или снизу-вверх. Если очередь судов имеется только в одном бьефе шлюза и проводится их шлюзование в одну сторону и подходят суда в другой бьеф, формируя очередь, то возникает необходимость в переходе к двустороннему поочередному шлюзованию судов. Рассмотренные выше процессы предполагают, что шлюз абсолютно надежен. Однако реальные шлюзы имеют ограниченную надежность, т.е. отказы могут возникать как при его подготовке, так и в процессе шлюзования, а именно, при входе судов из бьефов в камеру шлюза и из камеры в бьефы, при швартовке и расчаливании судов, наполнении и опорожнении камеры шлюза, закрытии и открытии верхних и нижних ворот шлюза. Возникающие отказы необходимо устранять, т. е. проводить восстановительные мероприятия. Возможны и другие ситуации, некоторые из которых рассмотрены при описании работы устройства. Вышеперечисленные процессы функционирования судоходных шлюзов при пропуске судов, включая возникновения отказов и проведение восстановлений, могут начинаться в случайные моменты времени и протекать случайные интервалы времени, распределенные по различным законам.

Задача устройства состоит в следующем. Моделируя с помощью устройства процессы функционирования как абсолютно надежных, так и с ограниченной надежностью, судоходных шлюзов при разных стратегиях шлюзования и для различных законов распределения случайных временных интервалов их протекания с учетом динамики и специфики их применения, возникновения отказов и восстановлений и подсчитывая статистические характеристики этих процессов по показаниям счетчиков, подключенных к различным элементам устройства, можно оценивать различные вероятностно-временные статистические показатели как абсолютно надежных, так и с ограниченной надежностью судоходных шлюзов, а также исследовать влияние на них основных эксплуатационно-технических характеристик судоходных шлюзов с учетом динамики и специфики их функционирования, обосновывать требования к ним и рекомендовать пути их обеспечения.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии триггер 2 модели 1 установлен в положение, при котором на первом входе элемента И3 имеется разрешающее напряжение, а элемент индикации 8 показывает нахождение шлюза в режиме ожидания, триггеры 23, 24 модели 1 установлены в положение, при котором на первом прямом входе элементов И15, И20, втором прямом входе элемента И18 и третьем прямом входе элемента И 19 отсутствует разрешающее напряжение, триггер 34 моделей 30, 31 установлен в положение, при котором на прямом выходе имеется разрешающее напряжение, что отображается на элементе индикации 32 моделей 30, 31 (запрещающие сигналы светофоров), генераторы 6, 7, 36, 37, 38, 39, 40, 41 не запущены, реверсивные счетчики 28 моделей 25, 26 обнулены. Элементы И16 по второму, элемент И17 по первому, а элементы И4, И5 по второму прямым входам закрыты, т.к. реверсивные счетчики 28 моделей 25, 26 обнулены. Триггеры 56, 57 блоков 46 - 51 установлены в положение, при котором элементы И51, 53, 54 закрыты, а элемент И55 открыт. Генератор 60 запущен, а генератор 61 не запущен блоков 46 - 51. При моделировании процессов функционирования абсолютно надежных шлюзов генераторы 60 блоков 46 - 51 выключаются.

Устройство может работать в режимах, реализующих следующие стратегии шлюзования; пропуск судов через шлюз "сверху-вниз", т.е. шлюзование судов из верхнего бьефа: пропуск судов через шлюз "снизу-вверх", т.е. шлюзование судов из нижнего бьефа в верхний; двустороннее движение судов через шлюз, т.е. поочередное шлюзование судов сверху-вниз и снизу-вверх (или снизу-вверх и сверху-вниз); пропуск судов сначала из одного (любого) бьефа через шлюз с последующим переходом к двустороннему поочередному шлюзованию; пропуск судов сначала с двусторонним шлюзованием и последующим переходом к одностороннему (из верхнего или нижнего бьефа).

После включения устройства триггеры 2, 23, 24, 34, 56, 57 устанавливаются в исходное состояние. На выходе триггера 2, подключенном к первому входу элемента И3, имеется разрешающее напряжение, а на прямых выходах триггеров 23, 24, подключенных к первым прямым входам элементов И15, И20, к второму прямому входу элемента И18 и к третьему входу элемента И19, разрешающие напряжения отсутствуют. В блоках 46 - 51 на входе триггера 56, подключенном к первому входу элемента И55, имеется разрешающее напряжение, а на инверсном входе элемента И53 - отсутствует, а на выходе триггера 57, подключенном к вторым входам элементов И52, И54, имеется разрешающее напряжение. Такое состояние устройства соответствует нахождению шлюза в режиме ожидания. В дальнейшем во всех режимах функционирование устройства поддерживается автоматически после раздельного или одновременного включения генераторов 27 моделей 25, 26, генераторов 60 блоков 46 - 51.

Работа устройства при шлюзовании судов из верхнего бьефа в нижний происходит следующим образом. Моделирование начинается с включения генератора 27 модели 25 (генератор 27 модели 26 выключен), который формирует последовательности случайных импульсов, адекватно отражающих законы поступления заявок от судов верхнего бьефа. Импульсы с выхода генератора 27 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 28, имитируя формирование очереди судов в верхнем бьефе. При наличии хотя бы единицы (одного судна) на выходе реверсивного счетчика 28 появляется высокий потенциал, который через элемент ИЛИ 29 модели 25 открывает по второму входу элемент И4 модели 1 и через первый вход элемента ИЛИ 10 поступает на второй вход открытого элемента И3, и далее поступает на единичный вход триггера 2, переводя его в положение, при котором на его прямом выходе появляется низкий потенциал, элемент И3 закрывается по первому входу, элемент индикации 8 фиксирует окончание нахождения шлюза в режиме ожидания.

Высокий потенциал с выхода элемента И3 одновременно поступает на первый вход элементов И4, И5. Так как элемент И5 по второму входу закрыт, потому что на выходе элемента ИЛИ 29 модели 26 нулевой потенциал, то на выходе элемента И5 не будет сигнала и через элемент ИЛИ 12 генератор 7 не будет запущен. Так как элемент И4 по второму входу открыт, то сигнал (высокий потенциал), поступивший с выхода элемента И3 на первый вход открытого элемента И4, проходит через первый вход элемента ИЛИ 13 на вход запуска генератора 6. Через некоторое случайное время на выходе генератора 6 появляется одиночный импульс, имитирующий момент принятия решения и выдачи разрешения на шлюзование судов сверху-вниз диспетчером центрального пульта управления шлюзом. Импульс с выхода генератора 6 переводит триггер 23 в положение, при котором открыты по первому входу элемент И 15 и по второму входу элемент И18, поступает через первый вход элемента ИЛИ 14 на вход останова генератора 7, а также через открытый элемент И55 и элемент ИЛИ 58 блока 46 запускает генератор 40, на выходе которого через некоторое случайное время (если не возник отказ при подготовке систем шлюза), адекватное времени подготовки систем шлюза к пропуску судов сверху-вниз, появляется одиночный импульс, который через открытый элемент И55 и элемент ИЛИ 58 блока 48 запускает генератор 38 и, поступив на единичный вход, переводит триггер 34 модели 30 в положение, при котором на его инверсном выходе появляется высокий потенциал и элемент индикации 33 имитирует разрешающий сигнал для входа судна из верхнего бьефа в камеру шлюза. Этот импульс поступает также на вычитающий вход реверсивного счетчика импульсов 28 модели 25, имитируя тем самым выход судна из очереди верхнего бьефа. Через некоторое случайное время после запуска генератора 38 (если не возник отказ), пропорциональное времени входа судна в камеру шлюза, швартовке судна и закрытия верхних ворот шлюза, на выходе генератора 38 появляется импульс, который поступая на нулевой вход триггера 34 модели 30, переводит его в положение, при котором изменяется отображение элементов индикации 32, 33, соответствующее запрещающему сигналу светофора для входа судна в камеру шлюза. Импульс с выхода генератора 38 проходит открытый элемент И55 и элемент ИЛИ 58 блока 50 и запускает также генератор 36, который через некоторое случайное время (если не возник отказ), адекватное времени опорожнения камеры шлюза, открытия нижних ворот, расчаливания судна и выхода в нижний бьеф, выдает одиночный импульс, который через первый вход элемента ИЛИ 42 поступает на вторые прямые входы элементов И15, на третьи прямые входы элементов И16, И17 и на четвертые прямые входы элементов И18, И19. Так как элемент И15 закрыт по инверсному входу (если в очереди верхнего бьефа есть хотя бы одно судно), элемент И18 - по третьему прямому входу (т.к. на выходе элемента ИЛИ29 модели 26 нулевой потенциал), элемент И16 закрыт по входам, элемент И17 открыт по всем входам и импульс с выхода элемента ИЛИ 42 модели 35, поступив на вход открытого элемента И17 и пройдя через третий вход элемента ИЛИ 9, переводит триггер 2 в положение, при котором высокий потенциал появляется на первом входе элемента И3, т.е. устройство перешло в режим ожидания. Импульсы с выходов генераторов 40, 38, 36 также поступают на вход установки в "1" триггеров 57 блоков 46, 48, 50 соответственно, переводя их в исходное состояние. Далее устройство работает автоматически при шлюзовании судов сверху-вниз, т.е. рассмотренный цикл повторяется.

Работа устройства при возникновении отказа и восстановления при подготовке шлюза к пропуску судов сверху-вниз реализуется следующим образом. Импульс с выхода генератора 6 проходит через открытый элемент И55 и элемент ИЛИ58 блока 46 и запускает генератор 40. Одновременно этот импульс переводит триггер 57 в состояние, при котором открываются элементы И52, И54 блока 46. И если до момента появления импульса на выходе генератора 40 появится импульс от генератора 60 на выходе элемента И52 блока 46, имитирующего отказ при подготовке шлюза, то этот импульс поступит через элемент ИЛИ44 модели 35 на вход останова генератора 40 и остановит его, на вход установки в "1" триггера 56, переведя его в положение, при котором элемент И55 закроется, а элемент И53 откроется. Импульс с выхода элемента И52, пройдя элемент задержки 62 и открытый элемент И 53, запустит генератор 61 блока 46, имитируя устранение возникшего отказа (восстановление). На выходе генератора 61 появляется импульс случайной длительности, адекватной случайному интервалу времени восстановления. По окончании этого импульса на выходе дифференцирующей цепочки 59 возникает импульс, который, пройдя открытый элемент И54 и элемент ИЛИ58, запустит генератор 40. Если опять возник отказ, то процесс будет автоматически повторяться до тех пор, пока не будут устранены все отказы, т. е. можно имитировать не только одиночные, но и последо