Capacidad de carga de redes ferroviarias/Es

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Contents

Capacidad de carga de su red

Tenga en cuenta que esta página hace un tratamiento puramente teórico sobre la capacidad de carga de las redes de ferrocarril. Los cruces y la organización de la red son mucho más importantes. Después de este aviso, vamos a considerar los diversos factores que afectan la capacidad de carga de su red.

Distancia entre señales (DES)

Es un parámetro obvio, relativamente. Las señales muy espaciadas reducen la capacidad de transporte. Con una distancia entre señales (DES) de una señal cada n casillas, el espacio disponible entre dos trenes a máxima velocidad nunca podrá ser inferior a n+1 casillas (figura 1); cuando los trenes estén tan próximos entre sí que hayan alcanzado la densidad máxima teórica posible. Lo que en la práctica es imposible.

Figura 1: El espacio mínimo entre los dos trenes es de 5 casillas, para una distancia entre señales (DES) de 4 casillas.

¿Qué distancia entre señales (DES) debo usar?

¿Cuál cree que es la distancia óptima entre señales? ¿1 señal cada dos casillas? ¿una señal por casilla? ¿o incluso menos? (en los tramos diagonales cada casilla cuenta como media).

Figura 2: Señalización irregular. "Este hueco puede causar problemas".

La ley de la mayor distancia entre señales

Cualquiera que sea la distancia entre señales que elija, debe de tener en cuenta también la regularidad. La capacidad de un tramo de vía se determina en primer lugar por la mayor distancia que haya entre dos señales de entre todas las señales que haya en ese tramo. Así, por ejemplo, en un tramo con una señal cada dos casillas, si hay una anomalía de tres o cuatro casillas sin señales, se sufrirá una reducción en su capacidad y pueden producirse atascos y violar la Regla Nº 1 (Figura 2). (Recuerda que las señales no pueden colocarse en cruces, puentes y túneles. Por lo tanto es inútil colocar señales cada dos casillas si luego hay un puente de 12 casillas).

Figura 3: ABAJO: Hemos puesto una señal cada casilla. ARRIBA: Hemos puesto una señal cada media casilla (en diagonal dos casillas cuentan como una para el juego).

Vías en diagonal

Como usted habrá notado, las vías se construyen en casillas cuadradas. Por defecto, el motor del juego considera que las vías en diagonal tienen una distancia que equivale a la diagonal de una casilla (√2=1,41). Por eso los trenes recorren menos casillas cuando van por tramos diagonales que cuando van por los tramos rectos (¡gracias SmatZ!).

Figura 4: Pitágoras.

Como los trenes se mueven más lentamente (en términos de casillas, no de distancias) por las casillas diagonales, en estos tramos requerirán mayor número de señales, (o reducir la distancia entre señales) para evitar atascos. La relación es de 1 a 1'41 (aplicando Pitágoras). O sea que, 1 casilla oblicua (h, en figura 4) equivale a 1'41 casillas rectas; y a la inversa 1 casilla recta (a, en figura 4) equivale a 0'7 oblicuas.

Longitud de los trenes (LT)

Se trata de un arma de doble filo. Un tren más largo aumenta la probabilidad de incurrir en una penalización de la aceleración realista, necesitándose construcciones más extensas y complejas. Pero por otro lado, un tren más largo aumenta también la capacidad máxima de carga de su red. Tenga en cuenta que si utiliza locomotoras repartidas entre la cabeza y la cola de tren, la media casilla de pérdida reduce aún más la baja capacidad de los trenes cortos.

Los valores típicos son de tres a cinco casillas, cuatro es especialmente ideal para redes de alta velocidad (tenga en cuenta que normalmente cogen 2 unidades en cada casilla, lo que significa de seis a diez unidades, 8 para la alta velocidad).

Cuantificar la capacidad de transporte

Densidad de trenes (DT)

Su red va a soportar cierto número de trenes, y suponiendo que usted tiene una longitud de tren estandarizada, podemos definir algunos parámetros. La densidad de trenes (DT) para una vía se mide en unidades de trenes por cada mil casillas, y puede calcularse contando el número de trenes en esa vía dividido por la longitud de la vía.

Los valores típicos de medida para una red de trenes de cuatro casillas de largo (8 unidades) sin optimizar, es una densidad de trenes (DT) de 25 (trenes por 1000 casillas)

La máxima densidad de trenes (DT) (antes de que se auto-propaguen los atascos) se puede medir permitiendo que una fila de trenes acelere desde una parada, midiendo después la distancia entre los trenes cuando hayan alcanzado su máxima velocidad, y usando la fórmula siguiente:

1000 / (LT + distancia entre trenes)

Por ejemplo, si con un «Lev4 'Chimaera'» ((MagLev de gama alta) completamente cargado, con una longitud de de 4 casillas, obtienes una distancia entre trenes de 12, habrá una densidad de trenes (DT) crítica de 1000/16 o 62,5.

Debido a que esta densidad crítica incorpora información sobre la aceleración y el tiempo necesario para alcanzar la velocidad máxima, también le puede servir para conocer la capacidad práctica de su red. Por ejemplo, utilizar trenes con una velocidad máxima inferior, hace más fácil en realidad tener una red más densa. La distancia media entre trenes es mucho menor para el ferrocarril que para el monorraíl o el maglev. Si repite el ejemplo anterior utilizando el ferrocarril eléctrico "T.I.M." obtendrá una distancia entre trenes de sólo 6, y una densidad crítica de 100. Sin embargo, lento no significa mejor, ya que la reducción de la densidad es más que compensada por el tiempo de respuesta más rápido.

Se puede construir una red con una densidad más alta que la densidad crítica, pero es poco aconsejable.

Densidad máxima teórica de trenes

En pocas palabras, es la densidad de trenes si la red está totalmente llena, con trenes a la distancia mínima entre sí. Usted nunca llegará a esto. Se obtiene con la fórmula:

1000 / (LT + DES + 1)

Por ejemplo, con trenes de 4 casillas de longitud y una distancia entre señales de 2 ontenemos una densidad máxima teórica de 140 trenes.

Capacidad de carga (CC)

Puesto que la LT altera la capacidad de carga de una línea, no tiene sentido comparar la DT usando diferentes LT. Para comparar con cifras la eficacia entre diversas preferencias personales, necesitamos una nueva medida. Esta nueva medida será simplemente cuántas unidades de carga transporta su red por año y por longitud de vía. Será directamente proporcional a la cantidad media de carga por casillas de vía, y también a la velocidad a la que esta carga se esté moviendo.

El trabajo en esta unidad está pendiente.

Hacer más eficiente la red

Bueno, ahora que hemos definido los parámetros que ya habíamos intuido, ¿cómo podemos utilizarlos para mejorar nuestras redes? La regla de oro de la optimización de las redes es que nunca circulen los trenes en la red más lentamente. Hay dos lugares posibles en una red en la que esto puede pasar: donde se juntan varias vías y donde se separan.

Separaciones

En una separación o bifurcación de vías, debe asegurarse de que no hay un distanciamiento entre las señales más largo de lo normal, en el punto de cruce o intersección. Esto se puede conseguir con una señalización más cuidadosa o más abundante.

Uniones

Las confluencias nos presentan un único problema. En una confluencia trivial, los trenes de la vía principal podrían ser detenidos por un tren que vaya por la vía secundaria. Ya existe un trabajo sobre las prioridades de nuestros colegas de #opentttdcoop (en inglés). Con una lectura atenta de este vínculo se familiarizará con los principios de prioridad en las confluencias.

Considere una confluencia de vías típica, a la salida de una estación de carga. Un flujo de trenes optimizado bien repleto entra en la estación, pero debido a las diferencias en el tiempo de carga, el orden se altera a la salida de la estación, y usted termina con dos vías de tren sin optimizar y parcialmente llenas. En una de estas líneas, la llamaremos línea principal, se tiene, en promedio, un hueco entre trenes lo suficientemente grande como para que quepa otro tren. Conectar simplemente las dos vías juntándolas no funciona y es necesario una confluencia con prioridades.

Tenga en cuenta que, debido a que los trenes de carga siempre pasan la misma cantidad de tiempo en un andén, es posible desmontar y volver a montar una flujo apretado de trenes, ¡incluso por encima de la densidad crítica! (Figura 5)

Figura 5: Vías de entrada y salida en diamante: Esta estación desmonta un flujo continuo de trenes y lo vuelve a montar con el mismo flujo continuo e idéntico. No hay señales previas y las vías largas de salida permiten la aceleración.

Un cruce de primer paso que use un bloque con prioridades reduce el ratio del tráfico de 1:1 a 3:1 a favor de la línea principal (Figura 6). Añadir un segundo cruce con prioridades justo después del primero sería un gesto inútil, ya que los trenes de ambas líneas continuarán circulando a la misma velocidad y solo conseguiremos que el tren que ya tiene prioridad la vuelva a solicitar. Introducir un retraso con un bucle en la vía, seguido de un cruce con prioridad secundaria, reduce el tráfico de la vía secundaria a un simple goteo de trenes, llenándose la mayoría de los huecos libres de la vía principal. Estas soluciones implican la necesidad de una vía de pre-aceleración, pero un ciclotrón elimina la necesidad de perder el impulso.

Figura 6: Cruce con prioridades.

Ciclotrones

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Consider a sideline that loops back on itself after a failed priority merge. A train in this loop would continue to re-test the mainline for entry conditions, once every 8 * 'TL tiles until it found a space large enough to merge with the main line. After the cyclotron was empty, the next waiting train could pre-accelerate and be injected into the cyclotron, ready to continue the cycle. This system has some flaws, however, as it has a capacity of one train and there will be many missed opportunities due to the train being in the wrong position in the accelerator. The design is pictured here for reference. Junctions are a large and well-trodden area of openttd; I have restricted myself to unbranched feeder structures. You will find that a highly-optimised stream of trains does NOT weather a junction well.

Refinements to the cyclotron are possible. There is enough space on the track loop to contain two trains, and a system of priority signals will enable a second train to optionally enter the cyclotron. With two trains in the cyclotron, there will be a doubled chance of entering a slot on the mainline. In order to prevent a traffic jam inside the cyclotron (which would be disasterous), some delay tweaking is necessary, but the end result is exceedingly useful.

The injection delay assumes that the second injected train is accelerating from standstill, and there is a small chance that second train has in fact chanced upon the cyclotron entrance at full speed. In this case, the timing will be wrong and the second train will almost certainly cause a jam within the cyclotron (and consequently on the main line). This can be compensated for by some additional signalling to filter out full-speed trains. The filtered out full-speed trains can either be diverted onto a second loop, or simply drained of momentum by a signal.

A cyclotron incorporating all the optimisations discussed, and some additional fixes, is shown in Figure 5
Figure 7: full-featured cyclotron
.

A savegame containing all of the techniques discussed above is available Here (version 0.7 or higher required to open).

Editor's note: Whilst I would like to defend my cyclotron refinements, experimentation has proven that pre-acceleration is a more robust system. The two have been combined in the savegame linked previously.


Feature availability

<1.0

1.0-1.2

1.3

1.4

1.5-1.7

Nightly

Ciclotrones paralelos

An attempt to minimize the drawbacks of the full featured cyclotron leads to parallel, small, 1-train cyclotrons. In this design, an array of cyclotrons, each handling one train, may be fed simultaneously. They may have different loop size in order to prevent synchronization between the cycling trains, giving more chance to find a slot in the flow of the main line. Each loop still needs it own acceleration lane so the trains enter the loop at full speed. If a train happened to enter the loop at low speed, it would get a chance to join the main line at non-max speed and cause a possibly large traffic jam.

Figure 6 shows a parallel cyclotron with two loops.

Figure 8: Parallel cyclotron

A savegame with the example given in Figure 8 is available Here (version 0.7 or higher required to open).

Advantages over the full featured cyclotron:

  • Can handle more than two trains
  • Faster fail-and-retry pace
  • No need to synchronize the looping trains
  • Easier to build and remember

Drawbacks:

  • Bigger when using more than one loop
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