Page 17 - bilgem-teknoloji-dergisi-7

Veysi ÖZTÜRK, Burak Selçuk SOYER TRENSİM - Sanal Ortam Tren Sürüş Eğitimleri İçin Milli Benzetim Sistemlerinin Geliştirilmesi Projesi
DOORS aracılığı ile bağlantı kurularak tüm isterlerle ilgili verilerini bir ön işlemden geçirmeden simülatöre
test durumlarının yazılmış olduğu doğrulandı. göndermek sistem kaynakların kötü kullanılmasına ve kimi
durumlarda istenilen gerçekçiliğe ulaşılamamasına neden
• İş paketlerinde yazılım ve donanım test durumlarının olabilmektedir. Bu nedenle, TRENSİM donanım sistemi,
birbirleriyle ilişkisini gösteren ilişki matrisi hazırlandı. Bu merkezi donanım bilgisayarı denilen ve insandaki omurilik
ilişki matrisine göre tümleştirmeden dolayı olması gereken soğanı gibi çalışan, reflekslerin kontrolü gibi bir takım
test durumları ortaya çıkarılarak sisteme eklendi. işlemlerde simülatör bilgisayarını hiç yormadan kendisinin
üstesinden gelebildiği, gelişmiş bir gömülü bilgisayara
• Geliştirilen yazılım ve donanımın eklenerek test
edilmesine olanak verecek test ortamı hazırlandı. sahiptir.
E 43000 lokomotifinde bulunan sistemlerin birçoğunun
TRENSİM Yazılım Tasarlama ve Geliştirme modelleri de doğrudan merkezi donanım bilgisayarındadır.
Çalışmaları Bu modeller sırasıyla şöyledir: Totman, elektropnömatik
sistem, batarya şarj, cer motorları enerjilendirme, hızlı devre
TRENSİM yazılım tasarım çalışmalarında Enterprise
Architect tasarım aracı kullanıldı. DOORS ister yönetimi kesici (HDK), üfürücüler, hen sofaj, dinamik fren aktivasyon,
düdük/kumlama, lambalar ve elektronik dolap devreleri
aracı kullanılarak izlenilen sistem isterlerinin her birisi modelleridir.
Enterprise Architect tasarım aracına kaydedildi. Her bir
isterin gerçeklendiği modüller ve sınıflar ilgili isterlerle Bu modellerden, çoğu dinamik model dışındaki
bağlanarak izlenebilirlikleri bu araç üzerinden izlendi. modellerdir. TRENSİM’e özgün donanım sistemi, dinamik
Sistem katmanlı bir mimariye göre modüllere ayrıştırılarak model ve modelleme ile ilgilenmekte, onun dışındaki tren
her bir modül için aşağıdaki diyagramlar üretildi: modellerini ve arıza verme modellerini, büyük oranda kendi
içerisinde çözebilmektedir.
• Statik Diyagramlar;
E 43000 lokomotifinin markiz kabinin içinde olmayan
• Dinamik Diyagramlar;
ancak makinist eğitimi için gerekli bileşenler de vardır.
• Veri modeli; Bunların kontrol ve yönetilmesi, ayrıca geliştirilen bir
dokunmatik ekran üzerinden yapılmaktadır.
• Kullanıcı Grafik Arayüz Diyagramları.
Donanım sistemindeki her bir gösterge, şalter vb. birimler
Statik diyagramlar, bileşen diyagramları ve sınıf mikroişlemcili devreler ile yönetilmektedir. Böylece, işlem
diyagramlarıyla gösterilmektedir. Bu kapsamda, isterleri yükü dağıtılmakta, modüler ve esnek bir sistem geliştirilmiş
gerçekleştiren her bir sınıfın öznitelik ve metot olmaktadır.
tanımlamaları ayrıntılı parametre açıklamalarıyla verildi.
Sınıf diyagramları doğrudan yazılım kodlarıyla Tüm donanım bileşenleri kendi aralarında CAN veri yolu
ilişkilendirilerek yazılım geliştirme sürecinde ortaya çıkacak protokolü ile haberleşmektedir. Bu da simülatör sistemine
yapısal değişikliklerin tasarım aracından yapılması ve yeni birimler eklenip çıkarılmasına ve haberleşmenin
değişmelerin gözlenmesi sağlandı. güvenilir olmasını sağlamaktadır.
Dinamik diyagramlar, eylem (activity) diyagramları olarak TRENSİM Geliştirme çalışmaları
her bir modül için çıkarıldı. Benzetim döngüsü içerisinde
işlevsel değer içeren mesajlara ait üst seviye eylem Projede birçok yazılım ve gömülü donanım sistemleri
diyagramları ve eylem tanımları ayrıntılı olarak çıkarılarak geliştirilmiştir. Projenin bu aşaması önemli bir süreçtir, zira
sistemin bütün dinamik davranışları tasarımsal olarak kayıt bu aşamada ortaya çıkacak bir eksiklik veya alan bilgisinin
altına alındı. yanlış yorumlanması, yazılım geliştirme sürecinin önceki
aşamalarını (analiz ve tasarım) olumsuz yönde etkileyecektir.
Sistem kullanıcıları için kullanıcı grafik arayüzleri için Ancak, sağlıklı bir yönetim ve uyumlu çalışma ortamıyla
şablonlar tasarlandı ve grafik arayüzlerinin birbiriyle olan aşağıda özetlenen geliştirme süreci sorunsuz
geçiş ilişkileri diyagramlarla tasarım aracında oluşturuldu. tamamlanabilmiştir.
TRENSİM Donanım Tasarlama ve Geliştirme Benzetim modelleri geliştirme kapsamında aşağıdaki
Çalışmaları faaliyetler gerçekleştirilmiştir:
• İki hattın (Büyükderbent-Arifiye, Karaköy-Pelitözü) 3B
TRENSİM’in donanımı, simülatör sistemini kullanıcılara görsel modellenmesi yapıldı.
etkinleştiren önemli bir bileşendir. Simülatör, kursiyerle olan
etkileşimini önemli ölçüde gerçek kabin donanımları • Trenin hareketi (dinamik model), tren dizisinin
üzerinden sağlamaktadır. Bu nedenle donanım iş paketi, özellikleri, tren yolunun geometrik özellikleri ve senaryo
kullanıcı girdilerini simülatör bilgisayarına taşımak ve editöründen gelen parametreler dikkate alınarak
simülatör bilgisayarından gelen komutları da donanım gerçekleştirildi. Geliştirilen dinamik model, bazı kol
bileşenleri üzerinde gerçeğine benzer şekilde sunmaktan bilgilerini (cer kolu, dinamik fren kolu vb.) dışarıdan
sorumludur. almaktadır. Böylece ivme değerleri, pozisyon, hız, vagonlar
arası basınç, gerilim gibi hareketle ilgili çıktılar, yeterli bir
E 43000 lokomotifi, yüzlerce sigorta, gösterge, şalter, vana duyarlılıkla üretildi.
gibi donanımsal bileşenlerden oluşmaktadır. Bunların
30 Sayı 07 · Eylül-Aralık 2011
• Sanal trenlerin davranışları modellendi. Gerçekleştirilen değişimlerinin emüle edilmesi (donanımların yazılımla
bu modelde, sanal trenler kesişim modeline, yolda bulunan benzetiminin yapılması) sağlandı.
sinyal elemanlarına ve makaslara göre yavaşlama ve
hızlanma yapabilmektedir. KONTROL VE İZLEYİCİ İSTASYONU
YAZILIMLARI
• Senaryo editöründen kontrol edilen, trenlerin konum
bilgilerine göre otomatik sinyal değişimi yapabilen Sistemin çalışması sırasında, eğitmene ve izleyicilere her
sinyalizasyon modeli gerçekleştirildi. türlü sayısal ve görsel olarak veri aktaran ve bunları
görselleştirebilen yazılımlar söz konusudur. Benzetimin
• ATS (Automatic Train Stop) modeli gerçekleştirildi. çalıştırılması sırasında görev yapan yazılımlar bu bölümün
• E 43000 modeline özgü havalı fren sistemi modellendi. konusunu oluşturmaktadır.
Bu modelle makinist musluğu, modrabl gibi pönomatik Kumanda Masası
elemanların kademe bilgisine göre hava basıncı, lokomotif
ve vagonlardaki fren kuvveti değerleri elde edilebilmektedir. Kumanda masası ekranı, Şekil 5’te gösterildiği gibi tren
• Arıza durumları için cer motorları ile ilgili olan kısımlar sürüş benzetimi sırasında markiz donanımında yer alan
gerçekleştirildi, fren sistemi ile ilgili valflar modellendi. pedal, kol, düğme, anahtar, LED ve gösterge durumlarını
izlemek amacıyla kullanılmaktadır. Benzetim sırasında diğer
• Modelinin tamamlanmasından sonra, modelin gerçek benzetim öğelerinden gelen mesajlara göre ekrandaki
ortamda doğrulanması ve test edilmesi amacıyla, İTÜ ve bir gösterge ve kol durum değerleri güncellenmektedir. Ekran
firmayla birlikte veri toplandı. 3-4 Mayıs 2010 tarihlerinde, üzerinde markiz donanımlarının konumlandırılması,
E 43000 lokomotifi ve 8 yolcu vagonu ile pedallar, göstergeler, kollar, düğmeler, LED’ler ve
Haydarpaşa-Eskişehir ve Eskişehir-Haydarpaşa arasında anahtarların gerçekteki yerleri dikkate alınarak yapılmıştır.
önceden belirlenmiş olan senaryolara göre tren sürüşü
gerçekleştirildi. 6-7 Mayıs 2010 tarihlerinde, E 43000 Bu ekran aynı zamanda bir emülatör olarak da
kullanılabilmektedir. Emülatör olarak kullanıldığında,
lokomotifi ve 10 yük vagonu vagonu ile ekranda yer alan kolların, pedalların ve anahtarların
Haydarpaşa-Eskişehir ve Eskişehir-Haydarpaşa arasında davranışı ve ürettiği değerler gerçek donanımla aynı olur. Bu
önceden belirlenmiş olan senaryolara göre tren sürüşü
gerçekleştirildi. Ayrıca 5 Mayıs’ta, yük vagonları bırakılarak ekranın emülatör modu, özellikle test aşamasında, gerçek
sadece E 43000 lokomotifi ile ilgili senaryolar donanım olmadığında kullanılmaktadır. Kimi zaman da
senaryo hazırlanırken, hazırlanan senaryonun simülatör
gerçekleştirildi. Tüm bu sürüşlerden aşağıdaki değerler olmadan çalıştırılabilmesi için, gerekli donanım ayarlarını
değişik sensörlerle toplandı:
ekran emülatör modunda yapılabilmektedir.
- Makinistin kullandığı temel kolun hareket bilgisi;
- Lokomotif mastır ünitesinin ve arka bojinin üstünden
x, y, z yönlü ivme ve açısal hız bilgileri;
- Lokomotifin koltuk altı ve arka teker seti yataklarından
x, y, z yönlü ivmeler;
- Tüm gösterge bilgileri;
- Lokomotif ile 1. vagon ve 3. vagon ile 4.vagon arası
kanca ve damperlerde oluşan itme çekme kuvveti;
- GPS bilgisi.
Benzetim Yönetim Sistemi’nin geliştirilmesinde aşağıdaki
çalışmalar yapıldı:
• Ayrıntılı hat, uzaklık ve kurp görünümlerinde gerekli
değişiklikler yapılarak senaryo editörü yazılımı yol modeli
ile uyumlu duruma getirildi. Ayrıntılı hat görünümünde; Şekil 5. Kumanda masası ekranı.
makaslar, sinyaller, yollar, peronlar, istasyon binalarına ek
olarak tüneller, üst geçitler ve hemzemin geçitler durum Senaryo Editörü
değişikliği yapılabilecek şekilde çizdirildi.
Senaryo Editörü eğitmene yeni senaryolar tanımlama, var
• Kumanda masası yazılımı, markiz kol durumlarını, hız, olanları düzenleme, düzenlenen senaryoları saklama ve
basınç, akım ve voltaj bilgilerini gösterecek şekilde senaryoyu simülatörde çalıştırmak üzere sisteme yükleme,
gerçekleştirildi. Bununla birlikte diğer donanımların benzetimi başlatma, duraklatma ve sonlandırma işlemlerini
geliştirilmesi ve üretimi bitene kadar, dinamik modelin gerçekleştir
gerçekle uyumlu çalışmasını sağlamak amacıyla markizde
bulanan bazı kolların (hızlandırma kolu, dinamik fren, Senaryo Editörü, diğer yandan, benzetimde yer alan
nesnelerle ilgili parametre ayarlarının yapılmasına da izin
makinist musluğu ve bazı ATS butonları) durum
http://www.bilgem.tubitak.gov.tr/ 31