Công ty cổ phần Công nghệ và Tư vấn CIC

Phần mềm này được sử dụng rộng rãi bởi các công ty đường sắt, các nhà tư vấn, các nhà cung cấp công nghiệp và các trường đại học trên toàn thế giới.

Các loại hình hệ thống đường sắt sau đây mà OpenTrack cho phép mô hình hóa, mô phỏng và phân tích bao gồm:

• - Đường sắt cao tốc (High speed rail)

• - Đường sắt tải nặng / Đường sắt liên tỉnh (Heavy rail / Intercity rail)

• - Hệ thống đường sắt đi lại (Commuter rail systems)

• - Vận tải hàng hóa tải nặng (Heavy haul freight)

• - Hệ thống đường sắt khai thác mỏ (Mining railway systems)

• - Hệ thống tàu điện ngầm (Metro / Subway / Underground systems)

• - Đường sắt nhẹ (Light rail - LRT)

• - Hệ thống xe điện mặt đất (Tram / Streetcar systems)

• - Hệ thống vận chuyển người (People mover systems)

• - Đường sắt răng cưa / Đường sắt miền núi (Rack railways / Mountain railways)

• - Hệ thống tàu đệm từ (Maglev - magnetic levitation) systems (ví dụ: Transrapid)

Các Nhiệm vụ được OpenTrack Hỗ trợ

• - Xác định các yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng của mạng lưới đường sắt.

• - Phân tích năng lực của tuyến và nhà ga.

• - Tính toán khoảng cách tối thiểu giữa các tàu (tính toán headway), ví dụ: sử dụng công cụ Headway Calculator của OpenTrack.

• - Nghiên cứu về phương tiện giao thông đường sắt (ví dụ: các yêu cầu trong tương lai).

• - Tính toán thời gian chạy tàu.

• - Xây dựng biểu đồ chạy tàu (timetable); phân tích tính vững chắc của biểu đồ chạy tàu (mô phỏng đơn lẻ hoặc nhiều lần, mô phỏng Monte-Carlo).

• - Đánh giá và thiết kế các hệ thống tín hiệu khác nhau, chẳng hạn như hệ thống khối rời rạc (discrete block systems), khối ngắn (short blocks), khối di chuyển (moving blocks), LZB, CBTC (hệ thống điều khiển tàu dựa trên truyền thông), ATP, ATO, ETCS Cấp 1, ETCS Cấp 2, ETCS Phát hiện tàu lai ghép (ETCS Hybrid Train Detection - trước đây là ETCS Cấp 3), PTC (Điều khiển tàu tích cực).

• - Phân tích tác động của các sự cố hệ thống (chẳng hạn như hỏng hóc cơ sở hạ tầng hoặc tàu) và sự chậm trễ.

• - Tính toán điện năng và năng lượng tiêu thụ của các dịch vụ tàu.

• - Mô phỏng các hệ thống cung cấp điện đường sắt (sử dụng OpenPowerNet).

OpenTrack Data

Dữ liệu Mạng lưới (Network Data)

• - OpenTrack mô tả một mạng lưới đường sắt trong các biểu đồ đặc biệt được gọi là biểu đồ đỉnh kép (double vertex graphs). Người dùng có thể chỉnh sửa sơ đồ mạng lưới (topology) một cách đồ họa.

• - Mọi phần tử của biểu đồ đều chứa các thuộc tính khác nhau. Ví dụ, một cạnh (edge) chứa chiều dài của nó, độ dốc (gradient), tốc độ tối đa cho các loại tàu khác nhau và nhiều thông tin khác.

• - Người dùng có thể tạo và quản lý các đối tượng cho cạnh và đỉnh (vertices), cũng như tín hiệu (signals), cần gạt/ghi (switches), nhà ga (stations) và tuyến đường (routes).

Hình minh họa sau đây cho thấy một phần của sơ đồ mạng lưới:

Ví dụ về một nhà ga (Olten, Thụy Sĩ). Đồ họa này cũng có sẵn dưới dạng tài liệu PDF document.

Dữ liệu Phương tiện Giao thông Đường sắt (Rolling stock data)

• + OpenTrack lưu trữ các đặc điểm kỹ thuật của từng đầu máy, bao gồm:

  • - Sơ đồ lực kéo/tốc độ (tractive effort/speed diagrams)

  • - Tải trọng (load)

  • - Chiều dài (length)

  • - Hệ số bám dính (adhesion factor)

  • - Hệ thống điện năng (power systems)

• + Một cơ sở dữ liệu sẽ tổ chức các đầu máy thành các nhóm được gọi là depots (xưởng/trạm đầu máy).

• + Một đoàn tàu mô phỏng sử dụng một hoặc nhiều đầu máy từ một trạm cùng với một số toa xe chở khách hoặc toa xe chở hàng (carriages or wagons).

• + Các đoàn tàu hoàn chỉnh (trainsets - là các đơn vị tàu cố định, không tách rời) cũng được tổ chức trong một cơ sở dữ liệu riêng.

Dữ liệu Biểu đồ Chạy tàu (Timetable data)

• - Cơ sở dữ liệu biểu đồ chạy tàu lưu trữ thông tin cho mỗi chuyến tàu tại mỗi nhà ga, bao gồm:

• - Thời gian đến (arrival times) và thời gian khởi hành (departure times).

• - Thời gian dừng tối thiểu (minimal stop time).

• - Các kết nối (connections) với các chuyến tàu khác.

Người dùng có thể chỉnh sửa dữ liệu thời gian biểu ở dạng văn bản (cửa sổ bên trái) hoặc trực tiếp trong biểu đồ tàu bằng cách sử dụng chuột (cửa sổ bên phải)
(Xem thêm: phần video tham khảo).

Giao diện (Interfaces)

OpenTrack cung cấp các giao diện kết nối với:

• - Các định dạng dữ liệu chung (general data formats) như ASCII và XML.

• - Một số định dạng chuyên biệt của ngành đường sắt (railway-specific formats) bao gồm FBS, Protim, Simu VII và các định dạng khác.

• - OpenTrack cũng hỗ trợ railML, là định dạng tiêu chuẩn dựa trên XML để trao đổi dữ liệu đường sắt.

Bạn có thể tải xuống tài liệu giới thiệu về railML (railML product sheet) dưới dạng tệp PDF, dung lượng 800 kB.)

Mô Phỏng (Simulation)

Các đoàn tàu được xác định trước sẽ chạy theo biểu đồ chạy tàu (timetable) trên một mạng lưới đường sắt.

Trong quá trình mô phỏng, OpenTrack tính toán chuyển động của tàu dưới các ràng buộc của hệ thống tín hiệu và biểu đồ chạy tàu.

Sau khi một lần mô phỏng hoàn tất, OpenTrack có thể phân tích và hiển thị dữ liệu kết quả dưới dạng:

• - Các biểu đồ (diagrams)

• - Đồ thị tàu (train graphs)

• - Biểu đồ chiếm dụng đường ray (occupation diagrams)

• - Các số liệu thống kê (statistics)

OpenTrack xử lý cả các lần chạy mô phỏng đơn lẻ (single simulation runs) cũng như nhiều lần chạy mô phỏng (multiple simulation runs) trong đó các bộ tạo số ngẫu nhiên (random generators) tạo ra các độ trễ ban đầu và độ trễ tại nhà ga khác nhau.

Hình minh họa sau đây cho thấy cách thức công cụ mô phỏng hoạt động:

Hoạt Ảnh Mô Phỏng (Animation of the Simulation):

Ảnh chụp màn hình OpenTrack trong quá trình mô phỏng. Video có thể được tải xuống tham khảo: downloaded.

Các mô-đun của mô phỏng (đồ họa này cũng có sẵn dưới dạng tài liệu PDF): PDF download document

Trong quá trình mô phỏng, các đoàn tàu cố gắng tuân thủ biểu đồ chạy tàu đã cho. Các phương trình vi phân về tốc độ và quãng đường là cơ sở để tính toán chuyển động của tàu.

Hệ thống tín hiệu của mạng lưới đường sắt đặt ra các ràng buộc. Các đoạn đường ray bị chiếm dụng (occupied tracks) và các mặt tín hiệu hạn chế (restrictive signal aspects) có thể cản trở tiến trình của tàu.

Trong suốt quá trình mô phỏng, mỗi đoàn tàu liên tục lưu trữ các dữ liệu về tốc độ, gia tốc, vị trí, mức tiêu thụ điện năng và các dữ liệu khác. Dữ liệu này có thể được đánh giá sau khi mô phỏng.

Người dùng có thể theo dõi quá trình mô phỏng trong chế độ hoạt hình (animation mode), chế độ này hiển thị các đoàn tàu đang chạy và cho phép người dùng phân tích các đoạn đường ray bị chiếm dụng (occupied tracks), các đoạn đường ray được giữ chỗ (reserved tracks) và các mặt tín hiệu (signal aspects).

Công cụ Tính toán Headway / Tính toán Headway

Dựa trên một số thông số đầu vào (input parameters), công cụ tính toán headway sẽ tính toán khoảng cách tối thiểu giữa hai đoàn tàu (minimum headway) và có khả năng xác định đoạn khối quan trọng (critical block section).

Hai đoàn tàu này có thể khác nhau về loại hình (ví dụ: liên tỉnh, đi lại, chở hàng, v.v.), tuyến đường và mô hình dừng.

Việc tính toán headway hoạt động cho các hệ thống:

• - Khối cố định (fixed block - discrete block)

• - Khối di chuyển (moving block)

• - CBTC (Communication-Based Train Control - Điều khiển tàu dựa trên truyền thông)

Đồ họa này cũng có sẵn dưới dạng file PDF document tham khảo.

Dữ liệu Đầu ra (Output Data)

Sau khi mô phỏng, OpenTrack cung cấp một số hình thức đánh giá (evaluations). Có thể đánh giá theo chuyến tàu, tuyến đường hoặc nhà ga.

Đối với một chuyến tàu, OpenTrack cung cấp các biểu đồ như:

• - Gia tốc theo quãng đường (acceleration vs. distance)

• - Tốc độ theo quãng đường (speed vs. distance)

• - Các chướng ngại vật (obstructions)

Đối với một tuyến đường, có các đánh giá dưới dạng biểu đồ về:

• - Chuyển động của tàu (train movements)

• - Sự chiếm dụng tuyến đường (route occupation)

• - Hồ sơ tuyến đường (line profiles)

Mỗi nhà ga tạo ra dữ liệu đầu ra về tất cả các chuyến tàu đã sử dụng nó, bao gồm thời gian đến, thời gian dừng và thời gian khởi hành.

Người dùng có thể xem dữ liệu đầu ra dưới dạng biểu đồ, hoặc xuất và đánh giá chúng trong một bảng ASCII dễ đọc.

Ứng dụng OpenTrack (The OpenTrack Application)

Ứng dụng OpenTrack khả dụng cho các hệ điều hành sau:

• Windows 7 (32 và 64 Bit)

• Windows 8 (32 và 64 Bit)

• Windows 10 (32 và 64 Bit)

• Windows 11 (64 Bit)

• macOS (64 Bit)

Ứng dụng có sẵn trong hai phiên bản:

• Phiên bản đầy đủ (Full version): Cung cấp số lượng tàu chạy không giới hạn trong mỗi lần mô phỏng.

• Phiên bản Light (OpenTrack Light): Giới hạn tối đa hai chuyến tàu trong mỗi lần mô phỏng.

Giao diện Hỗ trợ (Support Interface OS)

Các hình ảnh sau đây là ví dụ về giao diện người dùng đồ họa (graphical user interface) của OpenTrack cho các phiên bản Windows và MacOSX khác nhau: Windows 8, Windows XP, MacOS X.

Các Đầu ra (Outputs)

OpenTrack tạo ra một số đầu ra dưới dạng văn bản và/hoặc đồ họa (text and/or graphic form).

Biểu đồ tàu hỏa (hình ảnh trực tuyến và ngoại tuyến). Đồ họa này cũng có sẵn dưới dạng PDF document.

Biểu đồ tốc độ/khoảng cách

Biểu đồ khoảng cách/thời gian

Công suất và năng lượng đầu ra (màu đỏ: Công suất đầu vào, màu xanh lam: Công suất cơ khí, màu xanh lá cây: biểu đồ năng lượng/khoảng cách)

Biểu đồ Chiếm Đường ray (Occupation Diagram)

Thống kê Chiếm đừng ray (ví dụ: tỷ lệ chiếm dụng vào giờ cao điểm). Đầu ra này có sẵn dưới dạng tài liệu PDF document.

Thống kê Trễ tàu (Delay Statistics)

Người dùng có thể nhận được mọi đầu ra dưới dạng văn bản ASCII, chẳng hạn để nhập vào Microsoft Excel.

OpenTimeTable có khả năng trực quan hóa (visualize) và phân tích các đầu ra từ nhiều lần chạy mô phỏng của OpenTrack

OpenTrack API

OpenTrack cung cấp một Giao diện Lập trình Ứng dụng (API) để kết nối các ứng dụng khác với OpenTrack.

Ứng dụng khác đó có thể gửi các lệnh được tiêu chuẩn hóa (standardized commands) đến OpenTrack và nhận lại các thông báo trạng thái được xác định (defined status messages) từ OpenTrack.

Về mặt kỹ thuật, các Thông điệp SOAP (SOAP-Messages) được trao đổi thông qua HTTP (SOAP over HTTP).

 

Các Ứng dụng Tiềm năng (Possible Applications)

• - Triển khai các thuật toán điều hành tàu (dispatching algorithms) theo yêu cầu của khách hàng.

• - So sánh các chiến lược điều hành tàu mới.

• - Phát triển và phân tích các khái niệm mới trong điều khiển tàu (ví dụ: tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng, giảm độ trễ và xung đột).

• - Đánh giá chuyên sâu về các hoạt động đường sắt.

(Một bài thuyết trình về OpenTrack API cho phép hiểu rõ hơn về chức năng của API. (Tải xuống bài thuyết trình - PDF, 2.9 MB).)