Die Herausforderung
von Bailey Kluczny (Strongside Technology)
Vorgestellt auf der Wintersimulationskonferenz 2015
Die Simulation wurde eingesetzt, um den Entwicklungsingenieuren zu helfen, die Betriebsdynamik eines einzigartigen, noch nicht gebauten Fahrgeschäfts in einem Themenpark besser zu verstehen, um einen Einblick zu erhalten, ob das Fahrgeschäft wahrscheinlich wie geplant funktioniert und dabei die Sicherheitsparameter einhält oder nicht. Die Analyse bewertete auch verschiedene Methoden zur Konfiguration des Fahrbetriebs, um einen maximalen Durchsatz an Fahrgästen zu gewährleisten und Unterbrechungen des Fahrerlebnisses aufgrund von Verzögerungen an der Be- und Entladestation zu vermeiden. Zu den Faktoren, die im Rahmen dieser Analyse bewertet wurden, gehörten Zeitlimits für das Be- und Entladen von Fahrgästen, der Zeitpunkt des Wechselns von Fahrgeschäften, die Geschwindigkeit und Beschleunigung der ein- und ausfahrenden Fahrzeuge, die Position von Fahrzeugpuffern und die Reihenfolge der Abfertigung an den Stationen. Für die Erstellung des Modells wurde die Simulationssoftware Simio verwendet. Aufgrund von Vertraulichkeitsanforderungen können die Details der Fahrten und die Kundenorganisationen nicht genannt werden.
Einführung
Strongside Technologies wurde beauftragt, einem Unternehmen beim Testen und Verfeinern seiner Entwürfe für eine Fahrattraktion zu helfen, die für einen großen Themenpark entwickelt wird. Aufgrund der komplexen Fahrzeugsteuerungssysteme und der synchronisierten Fahrzeugbewegung mit wenig Spielraum für Fehler wurde die Simulation als Methode gewählt, um die Fahrgeschäfte zum Leben zu erwecken und den Ingenieuren die Gewissheit zu geben, ob ihr Fahrgeschäft wahrscheinlich wie geplant funktioniert oder nicht. Simulationsvideos, Bildschirmschnappschüsse und eine detaillierte Positionsanalyse wurden verwendet, um dem Ingenieursteam die nötigen Beweise zu liefern, um das Projekt voranzutreiben.
Überblick über das Fahrkarussellsystem
Die Hauptkomponenten des Fahrsystems sind: autonome Fahrzeuge, das Fahrgleis, das Bahnhofsgleis, 4 Be- und Entladebuchten und 4 Weichen, um die Fahrzeuge vom Bahnhofsgleis zur Ladebucht zu bewegen. Dieses System wird durch einen konstanten Impuls gesteuert, bei dem die Fahrzeuge mit einer konstanten Geschwindigkeit in den Bahnhof ein- und ausfahren. Wenn ein Fahrgeschäft mit Fahrgästen beladen ist und die Laderampe verlässt, nähert sich das nächste einfahrende Fahrgeschäft dem ausfahrenden Fahrzeug und fährt in die neu verfügbare Laderampe ein. Unten ist ein schematischer Screenshot des Bahnhofsbereichs zu sehen.
Die Lösung
Modellierung des ursprünglichen Stationsentwurfs
Der Ausgangspunkt für diese Analyse war die Erstellung einer Basissimulation der Haltestelle auf der Grundlage der ursprünglichen Entwurfsparameter, um festzustellen, ob das System wahrscheinlich sicher und wie geplant funktionieren würde oder nicht. Unter Verwendung der Impulsrate von X Sekunden sowie der geschätzten Be- und Entladezeiten, der Fahrzeugleistung und des Schaltzeitpunkts wurde nur der Stationsabschnitt des Fahrgeschäfts modelliert, wobei die Fahrzeuge bei der Ausfahrt aus der Station entsorgt wurden. Die Analyse ergab, dass es unter den Ausgangsbedingungen wahrscheinlich zu Fahrzeugkollisionen im Bahnhofsbereich kommen würde, so dass Änderungen erforderlich wären. Mithilfe der Simulation konnten wir eine Kombination aus Ladezeiten, Weichengeschwindigkeit und Fahrzeugbeschleunigung ermitteln, die die Synchronisationsprobleme in der Station beheben würde.
Ausweitung auf das Full Ride System und Stresstest
Nach einer Reihe von Änderungen am Stationsdesign wurde die Simulation auf das gesamte Fahrsystem ausgeweitet. Dieses Modell funktioniert als geschlossenes System, bei dem die Fahrzeuge aus dem Bahnhof ausfahren, die Fahrstrecke durchfahren und schließlich zum Bahnhof zurückkehren. An diesem Punkt mussten wir die zusätzliche Komplexität der Synchronisierung der Fahrgeschäfte berücksichtigen, um den konsistenten X-Sekunden-Zyklus in und aus der Station aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zeitpunkt bewerteten wir auch die Auswirkungen von Verzögerungen in der Be- und Entladestation. Aufgrund des erforderlichen präzisen Timings und des fehlenden Pufferplatzes für ankommende Fahrzeuge könnten Verzögerungen in der Station leicht zu einem Rückstau führen und das Fahrvergnügen der Gäste unterbrechen. Es wurden mehrere Szenarien untersucht, um besser zu verstehen, wie viele Gäste wahrscheinlich betroffen wären, wenn es an der Station zu Verzögerungen von bis zu zwei Minuten käme. Es wurde eine Strategie zur Pufferung der Fahrzeuge entwickelt, um die Anzahl der Fahrzeuge zu reduzieren, die von den Verspätungen an der Station betroffen sind. Leider ging diese Lösung auf Kosten eines geringeren Fahrtendurchsatzes, da ausfahrende Fahrzeuge, die sonst zur Abfertigung bereit wären, durch die gepufferten Fahrzeuge blockiert wurden. Aus diesem Grund wurde eine flexiblere Lösung untersucht.
Die geschäftlichen Auswirkungen
Flexibler Fahrbetrieb
In der nächsten Phase der Arbeit wurde die Möglichkeit untersucht, alternative Abfertigungssequenzen an den Bahnhöfen zu verwenden, um die Vorteile der Schnelllader zu nutzen und mögliche Verspätungen an den Bahnhöfen zu verringern. Anstatt die Fahrzeuge in der gleichen, sich wiederholenden Reihenfolge abzufertigen, untersuchten wir, ob die Fahrt wie geplant weiterlaufen würde, wenn diese Reihenfolge geändert würde (d. h. Fahrzeuge in umgekehrter und abwechselnder Reihenfolge abgefertigt würden). Nachdem wir einige Anpassungen an den Stationsparametern vorgenommen hatten, konnten wir erfreulicherweise feststellen, dass alle Testsequenzen genauso gut oder besser funktionierten als die ursprünglichen Szenarien. Diese Arbeitsphase ist noch nicht abgeschlossen, aber die ersten Ergebnisse sind vielversprechend...