Programación de una Maqueta Ferroviaria

Ver vídeo

Introducción y tarea Procesos  y Recursos Evaluación Conclusión

Introducción y Tarea

Para ilustrar el funcionamiento de un sistema de tiempo real simularemos un control de tráfico ferroviario empleando una sencilla maqueta del Área de Ingeniería de Sistemas y Automática. Los trenes se moverán a lo largo de las vías según el voltaje y la polaridad con la que se alimenten las vías, por tanto no hay un control directo de la velocidad de los trenes sino que se hace a través de las vías. Esto implica que si dos trenes circulan por una misma vía tendrán velocidades parecidas, no idénticas ya que el peso o el rozamiento de las locomotoras influye en su velocidad. La maqueta consta de dos óvalos concéntricos, siendo posible pasar de uno a otro mediante dos pares de cambios de aguja, uno para cada sentido de circulación. Desde el óvalo interior hay otro cambio de aguja que nos permite salir de él para ir a las vías terminales. Las vías se han dividido en secciones que están aisladas eléctricamente, podríamos tener, si así lo decidimos, dos secciones adyacentes con diferente alimentación eléctrica. Esto nos permite cambiar velocidades de los trenes dentro de un mismo óvalo. En la figura se ven estas regiones coloreadas, las que tienen igual color comparten alimentación eléctrica. No es posible que en un mismo óvalo los trenes circulen con sentidos contrarios. El objetivo de esta práctica es realizar un programa de control de la maqueta ferroviaria que nos permita establecer una serie de itinerarios de los trenes sin que se produzcan colisiones entre ellos y a la máxima velocidad . En esta práctica no habrá interactividad, una vez puesto en marcha el programa el usuario no debe intervenir aunque podrá recibir información de la situación de los trenes y los cambios de aguja. Aquí podéis ver otras maquetas de trenes empleadas en la docencia de sistemas de tiempo real. Laboratorio de Sistemas de Tiempo-Real y Empotrados de la Universidad de Northern Iowa Escuela de Ingenieros de Génova.

Procesos y Recursos

Trabajo para equipos de tres componentes. Cada componente es responsable de llevar al día su portafolio, donde se recogerán las informaciones utilizadas, los trabajos realizados, el esfuerzo dedicado etc. Se suministra un modelo de este portafolio. Para el desarrollo de esta práctica se cuenta con : Computador de control que determina las acciones a realizar. Computador que analiza imágenes y determina la posición de los trenes. 2 Cámaras tipo Webcam con interfase firewire. Autómata programable y circuitería electrónica. Cables de comunicaciones. Paquetes de software para el manejo de los elementos anteriores. Definición de las trayectorias La salida de los trenes deberá ser lo más simultánea posible. El tren 1 (T1) sale de la terminal 1 (T-1) de la región 1 para pasar al óvalo interior. Esto implica manejar los cambios de aguja C-1 y C-2. Dará 3 vueltas en sentido horario al óvalo interior y pasará al exterior por C-6 y C-5. Una vez en la región 8, en cuanto sea posible, dará 2 vueltas en sentido antihorario al óvalo exterior. Una vez dadas pasará al óvalo interior y seguirá en él girando en sentido antihorario 6 vueltas y entrará en su terminal El tren 2 (T2) sale de la terminal 2 (T-2) de la región 2 para pasar al óvalo interior. Esto implica manejar los cambios de aguja C-1 y C-2. Dará 3 vueltas en sentido horario al óvalo interior y pasará al óvalo exterior. Ahora la operación es distinta al caso anterior puesto que el óvalo exterior está alimentado en sentido contrario al interior y bajo estas circunstancias no se puede hacer el cambio. Por tanto habrá que cambiar la estrategia. Una vez en el óvalo exterior dará 3 vueltas en él en sentido antihorario y pasará al interior para dar 2 vueltas y entrar en su terminal. Análisis de las condiciones de colisión. · En primer lugar hay que determinar qué maniobras pueden conducir a una colisión de los trenes, que se pueden dar por situaciones de alcance o de choque. Choques al atravesar algunos de los cambios de aguja. Alcance porque dentro de un mismo óvalo las velocidades de los trenes no son iguales. El programa deberá analizar la situación de los trenes en la maqueta de tal manera que se impidan las maniobras que impliquen una colisión. Deberá haber una interfase sencilla que señale donde se encuentran los trenes, si se captan situaciones de riesgo y la acción que se realiza para evitarla. Todos los miembros deberán tomar notas de sus trabajos. Anota cada decisión y cada acuerdo que se tome en el grupo. Si es preciso volver atrás y cambiar de idea escribe los motivos. Anotar especialmente las colisiones que se produzcan durante las pruebas, explicar por que razón se han dado y lo hecho para evitarlas. Anotar los fallos que se produzcan con los paquetes y programas suministrados para realizar este trabajo de tal manera que puedan ser corregidos para etapas posteriores. Programar, probar y modificar. La maqueta de trenes debe ser programada con lenguaje Ada. A tal efecto contamos con el compilador de Gnat y el entorno Gps bajo el sistema operativo Linux. Este compilador y entorno ya se encuentran instalados en el computador que se utilizará para esta práctica Para comunicarse con el autómata y accionar las salidas está desarrollado un paquete de comunicaciones serie. Para comunicarse con el PC que maneja las cámaras se emplea un paquete de sockets llamado AdaSockets, este es un 'binding' que nos permite emplear la descripción de sockets BSD. Para que la comunicación funcione correctamente es preciso configurar adecuadamente los computadores tal como se describe en el documento comunicación con sockets. A través del socket se envía una cadena de 11 caracteres incluyendo tres campos separados por el carácter :. Se puede ver como se construye este mensaje y como se utilizan los sockets en el documento uso_de_sockets_pdf . Tanto la comunicación con el autómata como con los sockets se pueden realizar con los Paquetes propios de la maqueta. Para poder interpretar mejor la jerarquía de los paquetes se acompaña el documento de diseño del sistema empleando HRT-HOOD, aunque deberéis tomarlo como orientativo ya que en realidad no está hecho del todo así. Dado que es necesario integrar múltiples archivos en la compilación se hace preciso generar un pequeño archivo Makefile o incluir en el entorno GPS las instrucciones precisas. En el documento de compilación se detalla lo necesario para generar el ejecutable. Contamos también con un documento manual del programador para saber como es la instalación de los paquetes. También está disponible em Manual de Referencia del Lenguaje. Para comprobar el funcionamiento de los elementos de la maqueta y cómo deben estar preparados consultad el protocolo de puesta en marcha. La fecha de la presentación será el 29 de mayo durante la hora de prácticas. El día 25 de mayo es el límite para la entrega de la documentación que debe incluir. Análisis de las situaciones de riesgo de choque para las trayectorias fijadas con una explicación de cómo evitarlas. Portfolio de cada uno de los participantes. Actas de reuniones de los componentes del grupo. Código fuente debidamente comentado con una descripción de su estructura.

Evaluación

Este trabajo tiene una valoración global de 2 puntos.

Recordad que el proceso es tan importante como el resultado final de la circulación de los trenes.

Cada miembro del equipo debe ser capáz de responder a cualquier pregunta relativa al desarrollo del trabajo, no solo de la parte que él haya desarrollado.

proceso es tan importante como el resultado final de la circulación de los trenes.

Cada miembro del equipo debe ser capáz de responder a cualquier pregunta relativa al desarrollo del trabajo, no solo de la parte que él haya desarrollado.

Cada componente del equipo será evaluado de acuerdo a la siguiente tabla:

CATEGORÍA			Inicial	En desarrollo	Consumado	Ejemplar	Puntación
Individual		Peso	1 punto	2 puntos	3 puntos	4 puntos
Tareas	Se ha comprobado la complementariedad de las tareas	20 %	Todo el mundo hace lo mismo	Hay algo de reparto del trabajo.	El trabajo está repartido.	El trabajo está repartido y documentado
	Calidad de las explicaciones	20%	No hay documentos de análisis o diseño	Los análisis están poco desarrollados	Los análisis son correctos	Se hacen valoraciones o ampliaciones relevantes
	Puntualidad de las tareas entregadas	5	No se ajustan ni a tiempos.	No se ajusta del todo a formas y con cinco o más días de retraso	Se ajusta a formas con tres días de retraso	Se ajusta a tiempos y formas
	Calidad de la redacción	10	Faltas de ortografía. Poco inteligible.	Sin faltas, pero con mala redacción, difícil de leer.	Legible y correcto ortográficamente.	Se expresan las ideas de forma clara y correcta.
	Diagramas e ilustraciones cuando proceda	10	No se hacen diagramas explicativos	No son precisos o no ayudan al entendimiento del tema	Ordenados y precisos y algunas veces ayudan al entendimiento del tema	Ordenados y precisos y ayudan al entendimiento del tema
	Comunicación dentro del grupo	10	No se percibe comunicación, hay divisiones	La comunicación es informal.	La comunicación es efectiva	Comunicación es efectiva y además está documentada
	Calidad de las Actas	5	No se han realizado en plazos	Realizadas en plazos pero poco explicativas	Han sido realizadas con periodicidad	Realizadas periódicamente y completas
	Eficiencia	20	Hay colisiones, no se hacen los ciclos debidamente.	Los trenes dan las vueltas con paradas y a baja velocidad.	Se dan las vueltas requeridas sin paradas ni choques a buena velocidad.	Han sido los más rápidos en hacer el recorrido
Puntuación Final		100%

Conclusión

Aunque el trabajo no es complejo se hará enfasis en su realización en equipo, habrá que dividir las tareas, coordinarse, respetar los acuerdos y los plazos.

Última actualización: Mayo de 2007