Opracowaną procedurę symulacji obciążeń eksploatacyjnych zaimplementowano w środowisku Matlab, zapisując ją w procedurze (m-pliku) pod przyjętą nazwą symulacja_OE.m. Jej dokładny zapis zamieszczono w załączniku do niniejszej pracy. Najważniejsze bloki i mechanizmy działania procedury symulacja_OE.m opisano w niniejszym rozdziale.
Główne etapy symulacji (jej główne bloki funkcjonalne) są następujące:
I. Załadowanie danych wejściowych:
– definicji kolejnych przystanków i odległości pomiędzy nimi dla przejazdu „tam” i
„z powrotem”,
– danych o godzinach odjazdu z pętli początkowej i końcowej - rys. 8.14,
– rozkładu obciążeń momentem obrotowym dla trasy 172 z badań referencyjnych, – macierzy warunków eksploatacji dla przejazdu „tam” i „z powrotem”.
II. Symulacja obciążeń eksploatacyjnych momentem obrotowym:
1. zdefiniowanie godziny początku symulacji,
2. symulacja dojazdu z zajezdni do pętli początkowej – procedura przejazdu na odcinku pomiędzy przystankami (symulacja2017_between_stops.m),
3. symulacja przejazdu po trasie:
a. zdefiniowanie ilości przejazdów tam i z powrotem ( 7 przejazdów dla trasy 172),
b. zdefiniowanie godziny wyjazdu z pętli początkowej i końcowej (w efekcie uwzględnienie czasów postoju) – zdefiniowane w plikach tekstowych (rys.
8.14),
c. realizacja symulacji dla kolejnych przystanków (25 przystanków) wg schematu dla przejazdu „tam” a następnie także dla przejazdu „z powrotem”:
• procedura przejazdu na odcinku pomiędzy przystankami (symulacja2017_between_stops.m)
• obliczenie parametrów statystycznych dla odcinka (symulacja2017_parametry_stat_odcinka.m),
• obliczenie czasu dojazdu do przystanku (symulacja2017_stop_time.m),
• obliczenie czasu wyjazdu z przystanku (dodanie czasu postoju na przystanku),
• wykonanie wykresów kontrolnych w funkcji czasu dla następujących zmiennych: przebyty dystans, prędkość, moment na wale napędowym,
• przypisanie wyniku symulacji jako kolejnych sekwencji zbiorczych sygnałów dotyczących przejazdu po trasie:
– wektor czasu symulacji: sym_czas_2_razem,
– wektor przebytego dystansu : sym_dystans_2_razem,
– wektor prędkości jazdy: sym_v_z_obr_2_razem,
– wektor momentu obciążającego wał napędowy:
sym_moment_2_razem,
• obliczenie parametrów statystycznych dla przejechanego odcinka,
• porównanie rozkładu wartości momentów na wale dla symulowanego odcinka z widmem dla całodziennej eksploatacji z badań firmy ZF i Timiken (symulacja2017_weryfikacja_widma.m).
4. Symulacja dojazdu do zajezdni z pętli początkowej – procedura przejazdu na odcinku pomiędzy przystankami (symulacja2017_between_stops.m).
• Przypisanie wyniku symulacji dojazdu do pętli, jazdy po trasie i zjazdu do zajezdni jako kolejnych sekwencji zbiorczych sygnałów dotyczących przejazdu po trasie:
• wektor czasu symulacji: sym_czas,
• wektor przebytego dystansu : sym_dystans,
• wektor prędkości jazdy: sym_v_z_obr,
• wektor momentu obciążającego wał napędowy: sym_moment.
6. Analiza momentu i prędkości obrotowej (szczegółowy opis w rozdziale 8.4):
a. analiza częstości występowania wartości momentu w przedziałach co 100 Nm, b. analiza częstości występowania prędkości obrotowych wału w przedziałach co
50 obr/min.,
c. analiza częstości występowania wartości momentu w przedziałach momentu i prędkości obrotowej jednocześnie.
Na rysunku 8.14 przedstawiono zawartość dwóch dodatkowych plików sterujących symulacją – są to macierze czasów wyjazdu z pętli początkowej oraz końcowej na trasie 172. Czas pomiędzy dojazdem do pętli a ponownym z niej wyjazdem jest czasem przerwy pomiędzy kolejnymi kursami.
Rys. 8.14. Pliki definiujące godziny odjazdów z pętli początkowej i końcowej
Na rysunku 8.15 szczegółowo przedstawiono najistotniejszą procedurę, realizującą łączenie fragmentów plików z danymi o obciążeniu momentem obrotowym przy określonych prędkościach obrotowych - symulacja2017_between_stops.m uruchamianą w ramach uruchomienia procedury symulacja_OE.m. Procedura ta jest procedurą generowania sygnału prędkości obrotowej wału napędowego oraz obciążenia go momentem obrotowym dla symulacji przejazdu pomiędzy dwoma przystankami. Procedura symulacja2017_between_stops.m na podstawie danych wejściowych:
– nr_przystanku, – odległość, – index_start,
– start_H, start_M, start_S, – czas_start,
– dystans_start,
– macierz_warunkow_eksploatacji,
generuje dane do zapisania w symulowanych sygnałach kolejnej sekwencji z przejazdu pomiędzy kolejnymi dwoma przystankami. Procedura symulacja2017_between_stops.m jest uruchamiana zarówno dla symulacji zarówno dojazdu z i do zajezdni jak i dla przejazdów pomiędzy przystankami.
Rys. 8.15. Schemat procedury symulacji przejazdu na odcinku pomiędzy przystankami
Procedurami o charakterze pomocniczym są procedury:
– symulacja2017_parametry_stat_odcinka.m - procedura ta realizuje obliczenia takich parametrów symulowanego odcinka jak:
o indeks ostatniego elementu symulowanego wektora danych, o minimalna i maksymalna wartość przejechanej drogi,
o przejechany dystans,
o średnia prędkość przejazdu odcinka, o czas początku i końca odcinka, o czas trwania przejazdu odcinka,
– symulacja2017_stop_time.m - procedura ta na podstawie czasu symulowanego przejazdu odcinka oraz godziny początku przejazdu odcinka (zdefiniowanej jako godziny, minuty i sekundy - hh:mm:ss) oblicza godzinę zakończenia przejazdu odcinka (również w formie hh:mm:ss), niezbędną przy starcie kolejnego odcinka do ustalenia odpowiedniego kodu do wyboru warunków eksploatacji z macierzy warunków eksploatacji.
Po symulacji przejazdu każdego z odcinków budowany od początku symulacji wektory danych o obciążeniu momentem obrotowym - sym_moment, oraz pozostałe wektory
sym_obroty_mean_2_razem, sym_v_z_obr_2_razem, sym_czas_2_razem oraz
sym_dystans_2_razem są wydłużane o kolejne próbki z danych eksperymentalnych. Szczególnie istotnym jest wektor przebytego dystansu, który jest jedną ze zmiennych sterujących symulacją - jego wartość jest kontrolowana w celu decydowania o zakończeniu procesu przejazdu pomiędzy przystankami. Wartość końcowa przejechanego dystansu jest kontrolowana w taki sposób, że od wymaganego dystansu odejmuje się odcinki ruszania z przystanku (rozpędzanie) i zwalniania w celu dojechania do przystanku, a pozostały dystans wypełnia się losowanymi plikami „jazdapotras” na dwa sposoby:
1. gdy dystans przebyty w ramach wczytywanego pliku jest mniejszy niż brakujący dystans pomiędzy przystankami - plik wczytywany jest w całości,
2. gdy dystans jest dłuższy niż brakująca odległość - plik jest „przycinany” do próbki najbliższej pozostałemu dystansowi.
Ze względu na krok próbkowania 0,2 sekundy uzyskiwany dystans jest w niewielkim stopniu odmienny od dokładnej wartości zdefiniowanej odległości pomiędzy przystankami. Zauważyć to można w obliczanych parametrach statystycznych odcinka zaprezentowanych w tabeli 8.2 dla jednego z przejazdu od pętli do pętli.
Tab. 8.2. Przykładowa dokumentacja parametrów symulowanego jednego przejazdu w jednym kierunku trasy 172
Nr przystanku końcowego dla odcinka przebyty dystans zdefiniowany dystans godzina dojazdu do przystanku średnia prędkość przejazdu odcinka
2 691,8 692 19 : 27 : 22 9,5