Rautatieliikenteen simuloinnin merkitys ... - Liikennevirasto

384 SIMULOINTI RAUTATIELIIKENTEEN SUUNNITTELUSSA4.1 Simuloinnin perusteetSimuloinnissa jäljitellään eli mallinnetaan jotain todellisuuden ilmiötä. Simulointiavoidaan tehdä hyvin erilaisilla malleilla, esimerkiksi fyysisillä pienoismalleilla,mentaalisilla malleilla, matemaattisilla malleilla tai tietokonemalleilla. Simulaattoritarkoittaa laitetta, jolla simulointi tehdään ja simulointimalli kuvausta jäljiteltävästäkohteesta, eli mallia siitä, mitä simuloidaan. Simuloinnin avulla voidaan esimerkiksiopetella lentämään tai ajamaan autoa ajosimulaattoreilla, tutkia ilmakehäsimulaattorillakasvihuoneilmiötä tai mallintaa liikennetilannetta. (Hovi 2002, Kosonen 2007a.)Simulointimalliin liittyy aina ajan käsite. Simuloinnissa tarvitaan mekanismi, jollaedetään simulointiajassa arvosta toiseen tai ajankohdasta toiseen. Muuttujaa, joka antaasimulointiajalle nykyarvon, kutsutaan simulaatiokelloksi (engl. simulation clock).Simulointiaika voi kulkea eri tahdissa kuin reaaliaika. Aika etenee mallissa askelina jatapahtumana on muuttujan tilan muutos. Jokaisen askeleen jälkeen malli päivitetään.Päivitys voi olla joko aika- tai tapahtumapohjainen. Aikapäivityksessä aika-askel onvakio. Tapahtumapäivityksessä lasketaan aika muuttujan tilan muutokseen eliseuraavaan tapahtumaan, joten aika-askel on muuttuva. (Law 2007.)Simulointimallit voidaan erotella tulosten tarkkuuden mukaan joko stokastisiin taideterministisiin malleihin. Stokastisten mallien antamat tulokset poikkeavat toisistaan,kun verrataan samoilla lähtöarvoilla ajettuja eri simulointiajoja keskenään.Deterministiset mallit sitä vastoin antavat samat tulokset samoilla lähtöarvoilla,toistettiinpa simulointiajoja kuinka monta kertaa tahansa. Deterministinen malli ei siissisällä lainkaan satunnaisuutta, kun taas stokastisessa simulointimallissa on mukanasatunnaistekijä. Koska stokastiset mallit tuottavat vain sattumanvaraisia tuloksia,tuloksia voidaan pitää vain arvioina todellisen mallin arvoista tai tuloksista. (Law 2007.)Tietokonemallissa tapahtumat päivittyvät yleensä järjestyksessä, kun taas reaalimaailmassatapahtuu yhtäaikaisesti paljon erilaisia tapahtumia Samanaikaistentapahtumien käsittelyjärjestys määrää niiden kausaalisuhteen, mikä tulee ottaahuomioon mallinnettaessa. Tietokonesimulointi on determinististä. Todellisuudenmallintamiseksi mukaan tarvitaan satunnaiskomponentti, joka muuttaa tilannetta.Satunnaisuuden tuottaminen tietokoneen avulla onnistuu satunnaislukugeneraattorinavulla. (Kosonen 2007a.)Simulointi on usein ainut keino tutkia kaikkein monimutkaisimpia tosielämänjärjestelmiä, joiden tarkka arviointi analyyttisesti matemaattisilla malleilla ei onnistu.Simuloinnilla voidaan arvioida olemassa olevan systeemin toimintaa tietyissäolosuhteissa, vertailla vaihtoehtoisia suunnitelmia tai rakenteita, ja tutkia, mikävaihtoehdoista täyttää parhaiten asetetut vaatimukset. Simuloinnissa voidaan paremminkontrolloida simulointitilanteen olosuhteita, kuin että koetetaan itse tehdä tilanteitasysteemille. Simuloinnissa ei myöskään aiheuteta häiriötä systeemille. Lisäksisimuloimalla voidaan tehdä pitkän aikavälin tutkimuksia tiivistetyssä ajassa taipäinvastoin. (Law 2007.)