Железнодорожные светофоры, сигналы и блоки

Железнодорожные сигналы необходимы для функционирования железнодорожной системы в Factorio.
В данном учебном пособии объясняется, почему и когда используются сигналы, что такое тупиковые ситуации и где они могут произойти.
Цель состоит в том, чтобы позволить читателю поддерживать бесперебойную работу железнодорожной системы и исправлять типичные проблемы.
Приведены примеры частого использования.

Для новичков, которые только учатся использовать сигналы, рекомендуется разместить радары вблизи всех перекрестков, чтобы быстро обнаружить проблемы. Также рекомендуется как можно быстрее настроить автоматизацию заправки поездов при добавлении в систему нового поезда или станции. Поезда можно заправлять на одной станции по обычному расписанию (это может быть или не быть связано с транспортировкой топлива на станцию) или путем добавления в расписание отдельной заправочной станции.
 

Обычные ж/д светофоры и блоки

Why signals.gif

Всякий раз, когда на пути находится более одного поезда, существует вероятность того, что поезда могут врезаться друг в друга. Чтобы предотвратить это, мы помещаем сигналы через определенные промежутки времени на пути и на переездах. Обычный рельсовый сигнал защищает блок рельсов после него, до следующего сигнала или до конца пути. Сигналы гарантируют, что только один поезд может находиться в любом блоке. Всякий раз, когда второй поезд входит в блок, в котором уже есть поезд, он ждет сигнала, ведущего в блок.

 

Блоки рельсов показываются цветами, когда игрок держит в руках сигнал.
На рисунке изображены блоки, здесь одиннадцать блоков. Железнодорожные сигналы (и цепные сигналы) разбивают блоки, остановки поезда не делают.

Rail blocks example.png

Обычный сигнал — зеленый, когда за ним нет поезда. Когда поезд входит в блок, все сигналы, идущие в блок, становятся красными. Когда поезд входит в блок, сигнал на короткое время становится желтым, а затем красным.

 

Сигналы размещаются на правой стороне колеи. Поездам разрешается проезжать мимо сигналов, которые находятся справа по направлению движения. Поезд в автоматическом режиме не будет ездить по колее, если он будет проезжать мимо сигнала с левой стороны, если только на правой стороне нет также сигнала. Иногда это может привести к ошибке «нет пути», когда колеи кажутся подключенными, но частью соединения является односторонний путь.

Signal directions.png

На изображении направление ж/д путей сверху вниз:

  1. слева-направо,
  2. справа-налево,
  3. двунаправленный,
  4. двунаправленный,
  5. двунаправленный с левой стороны, разделенный на: справа-налево (верхний) и слева-направо (нижний).

 

Проходные ж/д светофоры

Использование светофоров предотвращает столкновение поездов друг с другом, но приносит с собой другие потенциальные проблемы. Каждый поезд будет ждать, пока блок перед ним не будет освобожден, поэтому поезд будет ждать другой поезд. Это становится проблемой, когда поезд начинает ждать на перекрестке. В этом случае другим поездам придется ждать, даже если они идут не в том направлении. Эти поезда, в свою очередь, могут вызвать ожидание других поездов, что приведет к замедлению работы всей системы. Система движения должна избегать ожидания поездов на перекрестках. В Factorio проходные светофоры используются для того, чтобы этого не произошло.

Chain-signal-guards-crossroad.png

 

Наиболее важным правилом является то, что поезд не может ждать длительное время в блоке после проходного светофора, в то время как он может ждать в блоке после обычного светофора. Поскольку поезда не должны ждать на переездах, это приводит к общепринятому правилу: Использовать проходные светофоры на переездах и перед ними, а также использовать обычные светофоры на выходе из переездов. В общем, когда ожидающий поезд блокирует другой поезд, идущий по другому пути, следует использовать проходной светофор, чтобы предотвратить ожидание поезда.

Double-crossing.gif

 

Как работают проходные светофоры? Чтобы определить, разрешено ли поезду проезжать проходной светофор, рассмотрите путь, который поезд пройдет от этого сигнала до следующего обычного светофора или до тех пор, пока он не достигнет станции, в зависимости от того, что наступит раньше. Проезд поезда разрешен только в том случае, если все блоки рельсов на этом пути свободны. Если поезд проходит, он резервирует все блоки на этом пути и не разрешает другим поездам проходить через блок до тех пор, пока не покинет блок. Проходной светофор, ведущий к блоку, который имеет только один выходной светофор, всегда будет иметь тот же цвет, что и этот светофор. Если железнодорожная линия разделяется, то может случиться так, что один выходящий сигнал будет красного цвета, а другой — зеленого. В этом случае проходной светофор, ведущий в блок, будет синего цвета, что указывает на то, что некоторые пути свободны, а другие — нет.

Chain signal colors.png

Если железнодорожная сеть содержит много проходных светофоров, то возможно, что при движении поезда по проходному светофору будет резервироваться очень большое количество блоков. Это ограничит другие поезда, что в целом снизит пропускную способность. Поэтому часто предлагается использовать обычные светофоры, когда это возможно, и проходные только там, где они необходимы.

 

Тупики

Использование светофоров может привести к тому, что поезда будут ждать другие поезда. Как следствие, может возникнуть цепь поездов, каждый из которых ждет следующего, а последний ждет первого. Эта ситуация называется тупиковой, потому что поезда будут ждать вечно или до тех пор, пока ситуация не будет решена вручную. Этого следует избегать и разрешать как можно быстрее, потому что каждый поезд, проходящий через этот район, застрянет.Наиболее частыми причинами тупиковых ситуаций являются

  1. поезда, ожидающие на перекрёстках и
  2. сеть железных дорог, которая не предоставляет достаточно места для поездов.

Deadlock anim.gif

На изображении выше показан тупик, вызванный отсутствием проходных светофоров, так как использовались только обычные железнодорожные светофоры. В результате — поезда могут ждать на переезде, что приводит к тупику. Исправленную версию этого перекрестка можно найти выше. Восемь светофоров до и на перекрёстке должны быть заменены проходными светофорами, те, которые выходят из перекрёстка, могут остаться без изменений. Как указано выше, в общем случае проходные светофоры должны использоваться до и на перекрестках.

Deadlock too many trains.png

Тупик на изображении произошел из-за того, что в сети есть круг, который использовался бОльшим количеством поездов, чем может поместиться в круг. Светофоры верны; для фиксации тупика окружность должна быть удалена или через эту зону должно быть пропущено меньше поездов.

Signal deadlock.png

 

 

Расстояние между светофорами

Deadlock signal space.png

На снимке виден тупик между двумя Т-образными перекрестками. Это произошло потому, что пока поезд ждал на перекрестке, его хвостовая часть все еще находилась на последнем перекрестке. На самих развязках по отдельности светофоры установлены правильно, однако, учитывая длину используемых поездов, они находятся слишком близко друг к другу. Можно утверждать, что они образуют один большой перекресток. Это можно исправить тремя способами: обычные светофоры между двумя перекрестками можно превратить в проходные светофоры, или перекрестки можно сдвинуть дальше друг от друга, или все поезда можно сократить.

После проезда светофора развязки, следующий светофор должен находиться как минимум на достаточном расстоянии, чтобы поместить самый длинный поезд в железнодорожной системе между сигналами. В общем, после каждого обычного светофора должно быть как минимум столько места.

Перед проектированием рельсовой системы рекомендуется выбрать максимальную длину поезда и придерживаться ее. Тогда блоки можно разместить в соответствии с максимальной длиной.

 

Разделение ж/д блоков

Ниже приводится объяснение того, куда следует ставить светофоры. Длинные непрерывные рельсовые пути должны иметь светофоры с равными интервалами, так как это позволяет большему количеству поездов двигаться по рельсам одновременно, что приводит к повышению пропускной способности. Пересечения должны быть отделены от непрерывных рельсов светофорами. Внутри переездов светофоры должны использоваться таким образом, чтобы несколько поездов могли проходить через переезды без замедления — например, поезда, идущие в противоположных направлениях, не должны замедляться друг для друга, поэтому они должны проходить через разные блоки внутри переездов. Примеры, приведенные ниже, следуют этим правилам.

 

Примеры

Наиболее распространенным способом построения рельсовой системы является использование двух параллельных рельсов, по одному для каждого направления. Примеры в основном следуют этой архитектуре. Одна двунаправленная рельсовая линия не должна использоваться для «главных» рельсовых линий в большинстве ситуаций.

 

Т-образный перекрёсток

На изображении показан основной трехсторонний перекресток. Железнодорожные светофоры были размещены внутри перекрестка, чтобы в некоторых случаях несколько поездов могли войти в перекресток. Например, для одного поезда, идущего слева-направо, и для одного, идущего справа-налево, поезда будут проходить через разные блоки: первый будет проходить через левый желтый, синий и нижний правый желтый блоки; второй будет использовать верхний желтый и верхний красный блоки. Потому что они используют разные блоки, они могут использовать перекресток одновременно. Хотя это не является строго необходимым для работы перекрестка, это позволит повысить пропускную способность при низких затратах.

 

Зона ожидания

Если несколько поездов используют одну и ту же станцию, то поезда будут ждать на главном железнодорожном пути, что приводит к пробкам в сети и может вызвать тупиковые ситуации. Один из способов избежать этого — добавить зоны ожидания для поездов на каждой станции.

Train waiting area.png

 

На изображении показана общая зона ожидания для двух станций. Светофоры, ведущие в зоны ожидания, являются обычными светофорами, так как именно здесь предполагается, что поезда будут ждать в течение длительного времени. Светофоры, ведущие из зон ожидания, являются проходными светофорами, так как путь от зон ожидания до станций не должен быть заблокирован. Кроме того, станции расположены в разных блоках, чтобы обеспечить возможность одновременного использования всех станций.

Существует два способа проектирования зон ожидания: параллельный (как указано выше) и последовательный. Параллельная версия легко расширяется, занимает меньше места, и несколько станций могут совместно использовать параллельную зону ожидания. Последовательная версия, как показано ниже, проще в настройке, но не может быть использована несколькими станциями (и имеет очень незначительные преимущества UPS).
Train waiting area sequential.png

Comments: