Capacité de transport de votre réseau

Avant d'aller plus avant, considérez que cette page traite de la capacité de transport du réseau de façon purement théorique. Les jonctions et l'organisation du réseau sont bien plus importants. Fin de la mise en garde. Considérons maintenant les différents facteurs qui affectent votre capacité de transport.

Distance inter-signaux (DIS)

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Figure 1: Espace minimum entre deux trains de 5 cases pour une DIS de 4

C'est un paramètre relativement évident. Des signaux très espacés vont réduire la capacité de transport. Avec une DIS de un signal toutes les n cases, l'espace entre deux trains à vitesse maximum ne sera jamais en dessous de n+1 cases (Figure 1). Quand les trains sont tous aussi proches l'un de l'autre, vous avez atteint la densité de trains maximale. En pratique, atteindre cette densité est impossible.

Donc quelle DIS devrais-je choisir ?

La loi de l'écart maximum

Figure 2 : Inefficacité due à l'écart de signalisation

Quelle que soit la DIS que vous choisissiez, une considération importante à prendre en compte est la cohérence. La capacité d'une voie est déterminée par l'écart de signaux le plus important. Ainsi, une voie avec un signal toutes les deux cases, qui a une anomalie de trois ou quatre cases entre deux signaux, souffrira d'une capacité grandement diminuée et pourra subir des embouteillages et violer la règle nº 1 (Figure 2). Il est à noter que les signaux ne peuvent être placés sur des jonctions, des ponts ou des tunnels. Ainsi il est inutile de faire un écart de 1 si la voie est séparée par un pont de 12 cases.

Les voies diagonales

Figure 3 : en bas, on voit que l'écart de 1 case est plus important sur les voies obliques que sur les voies parallèles. Sur la voie du haut, le nombre de signaux a été doublé afin de palier ce problème.

Comme vous l'avez remarqué, les voies sont posées sur des cases carrés. Par défaut le moteur de jeu considère qu'un écart d'une case, dans une voie oblique, correspond à la diagonale d'une case. Ainsi dans le moteur d'OpenTTD, les trains se déplacent plus lentement, en terme de case, sur les voies obliques (merci SmatZ !).

Figure 4 : Le théorème de Pythagore.

Donc il faut soit augmenter la densité de signaux sur les voies diagonales (on peut placer un signal toutes les demi cases), soit considérer que l'écart sur une voie diagonale est l'écart maximum. Par exemple, pour un écart de 1, le rapport d'écart inter-signaux pour une voie diagonale par rapport à une voie parallèle sera d'environ 1,41 (en utilisant le théorème de Pythagore)

Longueurs des trains (LT)

C'est une épée à double tranchant. Un train plus long augmentera la probabilité de subir une pénalité d'accélération réaliste, rendant ainsi les constructions plus étendues et complexes. Cependant, un train plus long augmente la capacité maximum de cargaison de votre réseau. Notez qu'en utilisant des moteurs répartis en tête et queue de train, la demi-case de perdue réduit encore la faible capacité des trains courts.

Les valeurs typiques sont de trois à cinq cases, quatre étant particulièrement idéal dans les réseaux à grande vitesse.

Quantifier la capacité de transport

Densité de Trains (DT)

Votre réseau va supporter un certain nombre de trains, et en partant du principe que vous avez une longueur de trains journalisés, on peut définir certaines mesures. La Densité de Trains (DT) pour une voie est donnée en unités trains par millier de cases et peut être calculée en comptant le nombre de trains sur la voie divisé par la longueur de la voie.

Des valeurs mesurées typiques pour un réseau non optimisé de trains de 4 cases sont un DT de 25 (trains par 1000 cases).

Le DT maximal avant que les embouteillages ne s'auto-propagent peut être mesuré en permettant à une file de trains d'accélérer depuis une halte et en mesurant alors la distance entre trains quand tous les trains ont atteint leur pleine vitesse, en utilisant la formule

1000 / (LT + espace entre trains)

Par exemple, un Chimaera (le meilleur des MagLev) de 4 cases à pleine charge se trouve avoir une distance inter-trains de 12, donnant une densité critique de 1000/16 ou 62.5.

Du fait que cette densité critique comprend des informations sur l'accélération et la durée d'atteinte de la vitesse maximale, elle peut aussi vous renseigner sur la capacité pratique de votre réseau. Par exemple, utiliser des trains avec une vitesse maximale faible rend plus facile l'obtention d'un réseau dense. L'espace moyen entre trains est plus petit pour le rail que pour le monorail ou le maglev. En répétant l'exemple précédent en utilisant le T.I.M sur rail électrique donne une distance inter-trains de seulement 6, et une densité critique de 100. Plus lent ne veut pas dire mieux, toutefois, car la densité réduite de la ligne sera plus que compensée par les temps de rotation rapides.

Il est possible de faire fonctionner un réseau au-delà de la densité critique, mais c'est peu judicieux.

Maximum théorique de densité de train

Pour le dire simplement, c'est la densité de train si votre réseau est entièrement rempli de trains à la distance minimale entre eux. Vous ne l'atteindrez jamais.

Il est donné par 1000 / (LT + DIS + 1)

Par exemple, des trains de 4 cases et une distance entre signaux de 2 donnera un maximum théorique de densité de train de 140.

Capacité de transport (CT)

Comme LT modifie la capacité de transport sur une ligne, comparer DT avec différents LT n'est pas significatif. Pour comparer les chiffres d'efficacité entre différentes préférences personnelles, il nous faut une nouvelle métrique. Cette nouvelle métrique sera simplement une mesure de combien d'unités de cargaison votre réseau peut transporter par année et par voie. Elle sera directement proportionnelle à la quantité moyenne de cargaison par case de voie, et aussi à la vitesse de déplacement de cette cargaison.

Le travail sur cette unité est en cours.

Rendre votre réseau plus efficace

Ok, donc maintenant que nous avons défini les paramètres que nous avons déjà compris intuitivement, comment pouvons-nous les utiliser pour améliorer nos réseaux? La règle d'or de l'optimisation est que les trains sur le réseau ne doivent jamais ralentir. Il y a deux endroits sur un réseau où cela peut se produire, les virages et les jointures.

Séparations

Pour une séparation de voies, on doit s'assurer qu'il n'y a pas un espace entre signaux plus long que la normale au point de séparation. Cela peut être réglé par une signalisation soigneuse ou surabondante.

Réunions

Les réunions nous posent un problème particulier. Pour une réunion triviale, les trains sur la ligne principale pourraient être stoppés par un train d'à côté. Il y a déjà tout un travail à ce sujet sur Priorités fait par nos collègues du côté coopératif. Une lecture de ce lien devrait vous familiariser avec les principes des priorités aux réunions.

Considérez une réunion typique sans jonction, à la sortie d'une gare de ramassage. Un flux optimisé bien chargé de trains entre dans la gare, mais à cause des différences dans les temps de chargement, cet ordre est perturbé à la sortie de la gare, et vous finissez avec deux suites peu chargées de trains. Une de ces lignes, appelée la ligne principale, aura, en moyenne, des espaces inter-trains plus importants pour y glisser un troisième train. Connecter simplement les deux lignes ensemble ne fonctionnera pas, et une réunion prioritaire est nécessaire.

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Figure 5: Chute avec une réunion des flux

Notez que, comme les trains qui déchargent leur cargaison passent toujours le même temps à quai, il est possible de dématérialiser et de réassembler un flux fortement chargé de trains, même au-delà de la densité critique (Figure 5)!

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Figure 6: Réunion avec priorité

Une jonction de premier passage utilisant un bloc de priorité va réduire le ratio de trafic de 1:1 à environ 1:3 en faveur de la voie principale (Figure 6). Ajouter une deuxième jonction prioritaire juste après la première serait inutile, car les trains sur les deux lignes continueraient à la même vitesse et le train de la ligne principale réclamerait de nouveau la priorité. Introduire un délai par une boucle de la voie, suivie d'une seconde jonction prioritaire, réduira la voie parallèle à un simple filet de trains et remplira la plupart des espaces libres de la voie principale. Des solutions existantes impliqueraient une voie de pré-accélération; cependant, un cyclotron élimine le besoin de perdre son élan.

Cyclotrons

Considérez une voie parallèle qui boucle sur elle-même après une jonction perdant la priorité. Un train dans cette boucle continuera de retester les conditions d'entrée de la ligne principale, tous les 8 * LT cases, jusqu'à trouver un espace assez large pour entrer sur la voie principale. Une fois le cyclotron vide, le prochain train en attente pourra pré-accélérer et être injecté dans le cyclotron, prêt à poursuivre le cycle. Le système a toutefois certains défauts, car il n'a la capacité que d'un seul train, et il pourra y avoir des occasions de perdues du fait que le train est dans une mauvaise position dans l'accélérateur. La conception est illustrée ici comme référence. Les jonctions sont une zone vaste et bien étudiée de OpenTTD; je me suis restreint aux structures d'alimentation non branchées. Vous trouverez qu'un flux hautement optimisé de trains ne s'accommode pas bien de jonctions.

Des raffinements dans le cyclotron sont possibles. Il y a assez de place sur la boucle de voie pour contenir deux trains, et un système de signaux de priorité permettra à un second train d'éventuellement y entrer. Avec deux trains dans le cyclotron, il y a une double chance d'entrée dans un emplacement sur la ligne principale. Afin d'éviter un encombrement dans le cyclotron (ce qui serait désastreux), une légère attente est nécessaire, mais le résultat final est extrêmement bénéfique.

Le délai d'injection garantit que le second train injecté accélère depuis le point mort, et il y a une petite chance que le second train soit arrivé par chance à l'entrée du cyclotron à pleine vitesse. Dans ce cas, la coordination serait mauvaise et le second train provoquerait presque à coup sûr un embouteillage dans le cyclotron (et par là sur la ligne principale). Cela peut être compensé par l'ajout de signaux additionnels pour filtrer les trains à pleine vitesse. Les trains à pleine vitesse ainsi filtrés peuvent soit être dirigés vers une seconde boucle, ou simplement voir leur vitesse réduite par un signal.

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Figure 7: Cyclotron à pleine capacité

Un cyclotron incorporant toutes les optimisations discutées, et quelques corrections supplémentaires, est illustré en figure 7.

Une sauvegarde contenant toutes les techniques discutées ci-dessus est disponible ici (version 0.7 ou supérieure requise pour l'ouvrir).

Note de l'éditeur: Bien que j'aimerais défendre mes raffinements de cyclotron, les expérimentations ont prouvé que la pré-accélération est un système plus robuste. Les deux ont été combinés dans la sauvegarde citée précédemment.

Cyclotrons parallèles

Une tentative de minimiser les inconvénients d'un cyclotron pleinement chargé conduit aux petits cyclotrons à un train parallèles. Dans ce schéma, un réseau de cyclotrons, chacun gérant un train, peut être alimenté simultanément. Ils peuvent avoir différentes tailles de boucle pour éviter la synchronisation entre les trains y tournant, leur donnant davantage de chance de trouver un emplacement dans le flux de la ligne principale. Chaque boucle doit avoir sa propre ligne d'accélération pour que les trains entrent dans la boucle à pleine vitesse. Si un train entrait dans la boucle à vitesse réduite, il y aurait une chance qu'il rejoigne la voie principale à vitesse non maximale et cause potentiellement un important encombrement.

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Figure 8: Cyclotrons parallèles

La figure 8 montre un cyclotron parallèle à deux boucles.

Une sauvegarde avec l'exemple fourni en figure 8 est disponible ici (version 0.7 ou supérieure requise pour l'ouvrir).

Les avantages sur un cyclotron complet:

• Peut gérer plus de deux trains
• Rythme d'échec et essai plus rapide
• Inutile de synchroniser les trains bouclant
• Plus facile à construire et à se rappeler

Inconvénients:

• Plus gros quand il utilise plus d'une boucle