BG112419A

BG112419A - Метод за управление на метрото, при който вагончетата се движат без да се изпреварват и без да спират на всички спирки

Info

Publication number: BG112419A
Application number: BG112419A
Authority: BG
Inventors: Димитър Добрев; Димитров Добрев Димитър
Original assignee: Димитър Добрев
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-29
Also published as: JP7091334B2; BG67273B1; EP3617033A1; EP3617033A4; CN110087971A; JP2020500772A; WO2018098537A1

Abstract

Метод за управление на метрото, при която вагончетата се движат без да се изпреварват и без да спират на всички спирки. Метода се характеризира с това, че всяко вагонче се движи в режима 1, 2, 3, 4, което значи, че първо спира на следващата станция, после прескача една, после прескача две и накрая прескача три станции и спира на четвъртата. След което цикъла 1, 2, 3, 4 започва отначало. Изобретението цели да увеличи максималната пропускателна възможност на линията на метрото, както и да намали времето необходимо за пътуване и да икономиса електроенергия.

Description

Област на техниката:

Изобретението се отнася до метод за управление на метрото, при който вагончетата се движат едно след друго без да се изпреварват и без да спират на всички спирки.

Изобретението цели да увеличи максималната пропускателна възможност на линията на метрото, както и да намали времето необходимо за пътуване, да икономиса електроенергия и да намали физическото износване на вагончетата на метрото (най-вече на спирачките им).

Предшестващо състояние на техниката:

В момента вагончетата на метрото се движат закачени във влакови композиции (обикновено по три или четири вагончета в композиция). Тези влакови композиции спират на всяка станция. Когато пътника се качва на влаковата композиция, няма значение на кое вагонче ще се качи, защото те всичките отиват на едно и също място.

Това е много неефективно, особено когато имаме дълга линия с много спирки и малко разстояние между спирките. Тогава пътника, който пътува на дълго разстояние, ще загуби голяма част от времето си в ненужно спиране на междинните спирки.

Най-близкия на представения в този патент метод за управление е метода [1] публикуван от същия автор на 3 декември, 2015 г. и неговите варианти, публикувани по-късно [2-5]. Основната разлика между методите [1-5] и представената в този патент метод се състои в това, че тук вагончетата се движат едно след друго без да се изпреварват, докато в [1-5] те се изпреварват. По тази причина методите [1-5] имат теоретично значение, но на практика не могат да бъдат реализирани, докато представеният тук в този патент метод за управление може лесно и безпроблемно да се реализира.

Техническа същност на изобретението:

Всяко вагонче ще го движим по схемата 1, 2, 3, 4. Което значи, че първо ще го спрем на следващата спирка, после ще прескочим една спирка и ще го спрем на втората, после се прескочим две и ще го спрем на третата, после ще прескочим три и ще го спрем на четвъртата, след което ще започнем цикъла 1, 2, 3, 4 отначало.

По този начин всяко вагонче ще спира през следващите 10 спирки само на 4 от тях. Тоест, броят на станциите, на който ще се спира, ще се намали 2,5 пъти.

За всяко вагонче, трябва да броим 1, 2, 3, 4, за да знаем в кой етап от режима 1, 2, 3, 4 то се намира. Освен това, трябва да броим спирките на вагончето, за да знаем кога да го спрем. На фигури 1 и 2 са изобразени вагончетата и на всяко едно е отбелязана стойността на тези два брояча във вида (Х:У). Например на фигура 1 синьото вагонче (4:4) тъкмо тръгва от червения перон и ще трябва да спре чак на четвъртата станция. Зад него идва друго синьо вагонче (4:3), което ще пропусне тази станция и още две и ще спре чак на третата (гледано оттук, то ще спре на третата станция, но гледано от предишната, откъдето е тръгнало, то ще спре на четвъртата).

Ако през една точка мине вагонче, което е тръгнало от предишната станция и което ще спре на следващата, то това вагонче ще има стойност на броячите (1:1) и то е в първия етап на режима 1, 2, 3, 4. Следващите две вагончета, които ще минат през тази точка ще бъдат в етап 2 и ще имат стойност на броячите (2:2) и (2:1). Първо ще мине (2:2) и след него ще мине (2:1). Следващите три вагончета ще са в етап 3 и ще имат съответно стойност на броячите (3:3), (3:2) и (3:1). Накрая ще минат още четири вагончета, които ще са в етап 4 и ще имат стойност съответно (4:4), (4:3), (4:3), (4:1). След преминаването на тези десет вагончета последователността ще се повтори и следващото вагонче отново ще е (1:1).

Тоест, ако гледаме стойностите на броячите, вагончета, които ще преминат през една точка, ще са в следната последователност:

(1:1), (2:2), (2:1), (3:3), (3:2), (3:1), (4:4), (4:3), (4:2), (4:1).

На следващата станция ще спрат само тези, чийто втори брояч е едно. Тоест, ще спрат само четири от десетте вагончета. Останалите шест ще пропуснат станцията и ще продължат.

Освен последователността, в която ще се движат вагончетата, важни са и местата, на които ще спират.

Перонът на станцията ще е разделен на четири по-малки перона (фигури 1 и 2). На всеки един от тези четири по-малки перона ще спира з

само по едно вагонче. Дължината на вагончетата ще бъде приблизително една четвърт от дължината на влаковата композиция, която би могла да се събере на целия перон (т.е. на четирите малки перона).

На първия малък перон ще спираме само вагончета, които прескачат две спирки и отиват на третата. (Първият е този, който е найотзад по посока на движението.) Съответно на втория ще спираме вагончета, които прескачат три спирки и отиват на четвъртата. На третия ще спираме вагончета, които прескачат една спирка и отиват на втората. На последния, четвърти перон (този, който е най-отпред по посока на движението) ще спираме вагончета, които отиват на следващата спирка.

Четирите малки перона (подредени по посока на движението) ще бъдат означени с числата 3, 4, 2,1 и оцветени съответно с цветовете жълто, червено, синьо, зелено. Тук зелено означава перона за вагончетата, които отиват най-близо (на следващата спирка). Червено означава перона за вагончетата, които отиват най-далеч (т.е. на четвъртата спирка броено от тази, от която се тръгва).

Няма да е все едно от кой перон се качвате. В зависимост от това за коя станция пътувате ще трябва да изберете съответния перон. За да се помогне на пътниците при избора на перон ще има табло (фигури 2, 3 и 4), където спирките на метрото са означени с цветовете на пероните. Съдържанието на това табло се илюстрира от следната таблица:

Станция:	Цветове:
На която е поставено таблото	Бяло кръгче
Първа (следваща)	зелено

Втора	синьо
Трета	жълто, зелено
Четвърта	червено
Пета	червено, синьо
Шеста	зелено
Седма	жълто, червено
Осма	жълто
Девета	синьо
Десета	зелено, червено, жълто, синьо

Всяка спирка ще бъде означена с кръгче в съответния цвят. Когато цветовете са два или четири (тоест, когато за тази спирка има два или четири възможни перона), тогава спирката се означава с две или четири частично припокриващи се кръгчета, като най-горното е с цвета на перона, където най-напред ще пристигне вагонче. Тоест, това табло трябва да е електронно, а не хартиено, защото то динамично ще се променя, за да отрази, кое от няколкото възможни вагончета първо ще дойде.

Таблото след 10~тата спирка ще се повтаря аналогично (11-тата ще е като първата и т.н.) В обратна посока таблото ще е оцветено аналогично (минус първата ще е като първата и т.н.)

На различните спирки това табло ще изглежда различно. Например, първата спирка винаги ще е представена със зелено кръгче, но гледано от различни места една спирка може да е първа, а може и да не е. На фигури 4 и 5 можете да видите, че станция Сердика е зелена на таблото, което е на Опълченска, защото гледано оттам тя е следващата станция. На таблото, което е на станция Константин Величков, станция Сердика е означена със синьо, защото гледано оттам тя е втората станция.

От таблицата може да се види, че за всяка спирка има поне по едно вагонче, което води до там без да е нужно да се прекачвате.

Методът за управление може да се обобщи и за друг брой малки перончета. Например за 3 или за 5. При 3 всяко вагонче ще го движим по схемата 1, 2 , 3. На всяка спирка ще спират по 3 вагончета и 3 ще прескачат. Тогава намалението на броя на спирките ще е 2 пъти. При 5 всяко вагонче ще го движим по схемата 1, 2, 3, 4, 5. На всяка спирка ще спират по пет вагончета и по 10 ще прескачат. Тогава намалението на броя на спирките ще е 3 пъти.

Това, че от всеки десет вагончета 4 спират и 6 прескачат станцията, е една от причините, поради която предложения метод за управление увеличава пропускателната възможност на линията на метрото. Другата причина е в специалното подреждане на вагончета и на перончетата (местата където вагончето ще спре). Това подреждане осигурява три вагончета да мога да спрат едновременно. Това са вагончетата със стойност на броячите: (4:1), (1:1), (2:1). Заедно с тях принудително би спряло и вагончето със стойност (2:2). Тоест, едновременно могат да спрат (4:1), (1:1), (2:2), (2:1). По този начин при максимално натоварване на линията десет вагончета ще минат през станцията с две спирания, като веднъж ще спрат три вагончета и веднъж ще спре само едно. Ако се използва традиционният метод за управление на метрото, то ще минат десет вагончета организирани в два влака и половина. Това прави две спирания и половина вместо две.

Новият метод за управление на метрото намалява броя на междините спирки 2,5 пъти и с това намалява времето за пътуване. От друга страна времето за чакане се удължава 2,5 пъти. Това означава, че при интензивен трафик, когато вагончета са близко едно след друго и чакането е минимално, тогава новият метод за управление на метрото е изгоден и икономисва време. Обратното при слаб трафик, когато се чака много, тогава новият метод за управление не е изгоден и води до увеличаване на времето за пътуване.

Това налага методът за управление на метрото да има два режима. Единият да е гореописания и да е за силен трафик, а втория да е за слаб трафик. При втория режим вагончета ще спират на всички спирки, на които има пътници за слизане или за качване. При втория режим времето за чакане ще се намали 4 пъти, защото вместо да мине влакче с 4 вагона ще минат 4 отделни вагона. При този режим няма да се пропускат спирки, освен в случай, че никой не е заявил желание за слизане или качване. Това, все пак ще се случва често, защото при слаб трафик пътуват малко хора.

В режима на слаб трафик ще се използват само два от четирите перона. Обикновено първия и последния или двата, които са по средата, в зависимост от това къде са входовете на съответната метростанция.

В този режим вагончетата ще са два вида. Такива, които спират на по-предния перон и такива които спират на по-задния. По този начин пътника ще знае, че ако се е качил на предния, то ще слезе пак на предния, както сега знае, че ако се е качил в началото на влака, ще слезе пак в началото на влака. По линията вагончетата ще се редуват, едно от първия вид, едно от втория. По този начин ще могат да спират по две вагончета едновременно.

Важно е, че когато се сменя режима от слаб трафик на силен и обратно, тогава ще се променя режима само на вагончета, които тръгват от началната станция, а тези, които вече са на път, ще продължават в същия режим до края на линията.

Описание на приложените фигури

Фигура 1. Тук се вижда станция Константин Величков и две сини вагончета, които вървят на дясно. Вижда се едно червено вагонче, което върви на ляво и което е тръгнало от жълтия перон на станцията (в момента вече е между червения и синия). В горната част на фигурата се вижда по-голяма част от метрото (изобразена в по-дребен мащаб).

Фигура 2. Тук се вижда станция Опълченска. Виждат се сини вагончета, които вървят на дясно и червени, които вървят на ляво. Сините (1:1) и (2:2) тъкмо са тръгнали от зеления и синия перон съответно. Червеното (4:0) се е насочило към зеления перон където ще спре. Когато това вагонче тръгне отново ще има стойност на броячите (1:1), защото след етап 4 започва отново етап 1.

На тази фигура се вижда и таблото, което ще ориентира пътниците от кой перон да се качат.

Фигура 3. Тук отново се вижда станция Опълченска и въпросното табло в по-едър мащаб.

Фигура 4. Тук отново се вижда станция Опълченска и отново въпросното табло в още по-едър мащаб. Сега се виждат дори номерата и имената на спирките.

Фигура 5. Тук отново се вижда станция Константин Величков и таблото на тази станция, което е различно от таблото на станция Опълченска. Времето на фигура 5 е 6 секунди преди това на фигура 1. Тук се вижда как синьото вагонче още не е тръгнало, а червеното още е пред жълтото перонче, от което е тръгнало.

Примери за изпълнение

Пример 1.

Да разгледаме линия на метрото където спирките са на разстояние от 1200 метра една от друга. Нека влакчетата се движат със скорост 20 м/с (72 км/ч). Нека ускорението при тръгване и спиране да е 1 м/с². Нека средното време за престой на станцията да е 10 секунди.

В този случай всяко ненужно спиране ще е загуба от 30 секунди (10 за спирането, 10 за престой и 10 за тръгването). Предвижването от една станция до следващата при скорост от 20 м/с би отнело 60 секунди. Това означава, че в този случай 1/3 от времето ще се губи за ненужно спиране. При тук предложената схема броя на междинните спирки се намалява 2,5 пъти, което означава че икономията на време ще е 4/30=13%. Трябва да отбележим, че ще се увеличи времето за чакане, поради което може да се приеме, че средната икономия на време ще е в порядъка на 10%.

Нека приемем, че половината от електроенергията се губи за спиране и тръгване, а другата половина за движение с постоянна скорост. При това предположение намаляваме спиранията 2,5 пъти и икономисваме 20% от електроенергията.

Да изчислим с колко ще се увеличи пропускателната възможност на линията на метрото. При предположение, че дължината на вагончетата е 20 метра, то за да тръгне и да спре след 80 метра влакче от 4 вагона ще са нужни приблизително 18 секунди. Добавяме още 10 секунди престой и получаваме 28 секунди минимално време за преминаването на 4 вагона. За преминаването на 10 вагона умножаваме по 2,5 и получаваме 70 секунди.

В случая на новата схема при максимално натоварване за 10 вагона ще имаме две спирания. При едното спиране ще трябва да тръгнем и да спрем на 80 метра, а при другото на 120 метра. Това прави 18 плюс 22 секунди. Добавяме още две по 10 секунди престой. Резултата е, че при максимално натоварване 10 вагона ще минат за 60 секунди, което прави около 17% по-голям капацитет на метрото при новата схема.

Тук не е отчетено, че времето за престой когато спират по-малко вагончета (едно или три вместо 4) би трябвало да е по-малко. Тоест, може да очакваме увеличение на капацитета дори и с повече от 17%.

Друг фактор, който не е отчетен е това, че при новата схема слизащите и качващите се ще са с 2,5 пъти повече. Тоест, ако при традиционната схема средно слизат по 10% от пътниците, сега ще слизат средно по 25%. Това може да ни доведе до предположението, че времето за престой на станцията ще се увеличи, защото повече хора ще слизат и ще се качват. От друга страна, когато имаме блъсканица, тогава тези, които не слизат, пречат на тези, които искат да слязат и тогава 25% може да слязат за приблизително същото време, за което биха слезли 10%.

Приложение (използване) на изобретението

Тази схема за движение на метрото може да се приложи при автоматично метро. При метро управлявано от ватмани, тази схема не е подходяща, защото тя увеличава четири пъти броя на ватманите. Освен това тази схема предполага по-голяма гъстота и по-малка дистанция между влакчетата, което при управление от хора би довело до по-голяма опасност от катастрофи.

Литература

1. Metro where every wagon has its own opinion (Beta 1), This is a computer program, 3 December, 2015, http://www.dobrev.com/software/Metro_bl.pro

2. Metro where every wagon has its own opinion (Beta 2), This is a computer program, 10 December, 2015, http://www.dobrev.com/software/Metro_b2.pro

3. Metro where every wagon has its own opinion (Beta 3), This is a computer program, 18 January, 2016, http://www.dobrev.com/software/Metro_b3.pro

4. Metro where every wagon has its own opinion (Beta 4), This is a computer program, 26 March, 2016, http://www.dobrev.com/software/Metro_b4.pro

5. Metro where every wagon has its own opinion (Beta 5), This is a computer program, 5 April, 2016, http://www.dobrev.com/software/Metro_b5.pro

Claims

Патентни претенции

1. Схема за движение на метрото, при която вагончетата се движат без да се изпреварват и без да спират на всички спирки, характеризираща се с това че вагончетата се движат в режима 1, 2, 3, 4, което значи, че се спира на следващата станция, после се прескача една, после се прескачат две и накрая се прескачат се три станции, отива се на четвъртата и схемата започва отначало.

2. Схема за движение на метрото съгласно претенция 1, характеризираща се с това че режима 1, 2, 3, 4 се редува с режим, при който вагончета спират на всички спирки, на които има пътници за слизане или качване.