maszyna/track_uneven_doc.md

# Nierówności toru

Opcjonalny atrybut wpisu toru, przed `endtrack`:

```
node -1 0 tor1 track normal 100.0 1.435 0.15 25.0 20 0 flat vis
rail_screw_used1 6 1435mm/tpbps-new2 0.2 0.5 1.1
0.0 0.2 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0
0.0 0.2 100.0 0.0
0.0
uneven 18;;;25;6
endtrack
```

Liczby w mm, 0-100, rozdzielone średnikiem, bez spacji:

| pozycja | tor `normal`                                     | rozjazd `switch`            |
|---------|--------------------------------------------------|-----------------------------|
| 1       | największa odchyłka toku na cięciwie 10 m        | to samo, droga p1-p2        |
| 2       | w pionie                                         | droga p3-p4                 |
| 3       | w poziomie                                       | droga p1-p2, w pionie       |
| 4       | przechyłka                                       | droga p1-p2, w poziomie     |
| 5       | zapadnięcie na styku, domyślnie 0,4 pionu        | droga p3-p4, w pionie       |
| 6       |                                                  | droga p3-p4, w poziomie     |

Pozycję pominiętą zastępuje pierwsza liczba, a zapadnięcie liczy się z pionu. Końcowe można opuścić. Sam bok to `uneven 0;;30`, a same zapadnięcia na stykach to `uneven 0;;;;6`. Rozjazd bez składowych na drodze p3-p4 przyjmuje wartości z drogi p1-p2. Rozjazd na 100 km/h na wprost i 40 km/h na bok to na przykład `uneven 14;35`.

Wszystkie są też w edytorze, w panelu toru, w sekcji „Ride and sound”. Na drogach, rzekach i obrotnicach są ignorowane.

## Jaką wartość wybrać

`uneven` odpowiada kolumnie „nierówności pionowe” z instrukcji PLK Id-14, załącznik 1 (klasa C):

| prędkość [km/h] | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 160 |
|-----------------|----|----|----|----|-----|-----|-----|
| `uneven` [mm]   | 50 | 35 | 25 | 18 | 14  | 10  | 6   |

Tor w dobrym stanie to według instrukcji połowa tej wartości (klasa A), w dostatecznym 3/4 (klasa B).

Tor z `uneven 18` mierzy się tak (`tests/unit/test_track_uneven.cpp`), w nawiasie limit Id-14 dla 80 km/h:

| parametr                  | wynik   | Id-14   |
|---------------------------|---------|---------|
| nierówności pionowe       | 18 mm   | 18 mm   |
| nierówności poziome       | 19 mm   | 17 mm   |
| wichrowatość na bazie 5 m | 15 mm   | 16 mm   |
| szerokość toru            | ±10 mm  | +10/-8 mm |
| przechyłka                | 20 mm   | 20 mm   |
| wskaźnik J                | 6,1     | 5,3     |

## Jak to działa

Nierówność to pole przesunięć zależne od położenia na mapie, złożone z fal o długości 5-42 m. W pionie krótkich fal jest mniej, żeby częściej dochodziły blisko wartości szczytowej, a do tego są fale 47-83 m: na cięciwie 10 m prawie się nie liczą, pudło unosi się na nich i opada, a pantograf za nimi nadąża. Nie ma w nim losowania: to samo miejsce wygina się tak samo przy każdym uruchomieniu. Przesunięty tor dostaje fale z nowego miejsca.

Każda składowa łączy się osobno:

- **Tor z torem:** na styku obowiązuje mniejsza z dwóch wartości, a każdy tor dochodzi do niej płynnie na 20 m. Wolny koniec toru leży w projekcie.
- **Rozjazd:** każda droga ma swoją wartość, a na wspólnym końcu obu obowiązuje mniejsza z nich. Rozjazdy złączone bezpośrednio przyjmują najmniejszą z tej samej drogi, a na styku dwóch dróg mniejszą z obu. Dołączony tor dochodzi do wartości rozjazdu na końcu, do którego dochodzi, także większej od własnej. Tor bez danej składowej trzyma w niej cały rozjazd w projekcie.
- **Styki:** zapadnięcia są co `fSoundDistance`, na długości 6 m, i biegną dalej przez kolejne tory o tym samym odstępie. Stukot osi wypada w miejscu zapadnięcia. Przy odstępie 6 m lub mniejszym oraz na rozjazdach zapadnięć nie ma.
- **Przechyłka:** dolicza się do projektowej. Jest pochyleniem w planie mapy, więc tory wpisane ku sobie spotykają się na tej samej przechyłce. Na rozjazdach tylko ta wynikająca z fal, bez osobnego siadania toków.

Końce złączonych dróg spotykają się w środku między sobą, z jednym kierunkiem poprzecznym, jeśli są bliżej niż 20 cm, co zamyka pęknięcia z niezgodnych współrzędnych w danych, także na torach bez nierówności. Przechyłkę na takim styku rozjazd bierze od zwykłego toru, a dwa tory albo dwa rozjazdy spotykają się w połowie. To dotyczy też fizyki.

Za nierównością idą szyny, wierzch podsypki, `sleepermodel`, osie, przechył pudła i bujanie kabiny. Skarpa podsypki przejmuje różnicę, a jej spód zostaje w projekcie, na terenie.

Nie idą za nią modele z includów (np. napędy i podkłady rozjazdów), teren ani sieć trakcyjna, więc przy dużych wartościach szyna rozjeżdża się z takim modelem o kilka centymetrów.

Na torze z nierównością kabinę buja sam tor. Odpada kołysanie wyliczane z przyspieszenia poprzecznego, czyli z promienia łuku, oraz losowe szarpnięcia przy większej prędkości. Na torach bez nierówności działają jak dotąd.

Pantograf podnosi się z szybkością ciśnienia, ok. 0,14 m/s, a szczelina do drutu większa niż 1 cm odcina napięcie i wybija wyłącznik szybki. Nierówność dokłada się do tego przy dużej prędkości. Na torach Bałtyku symulacja daje szczelinę 0,6 cm, gdy składowa w pionie razy prędkość w km/h wynosi 925, czyli np. 8 mm przy 120 km/h, 13 mm przy 70 km/h i 23 mm przy 40 km/h. Wartości z tabeli Id-14 są od tego większe. Sam drut też to potrafi: na Bałtyku przy `tor0290` wznosi się o ok. 1%, więc pantograf nadąża tam do ok. 46 km/h, a powyżej wyłącznik wybija także na prostym torze.

Fizyka bierze promień łuku i pochylenie z projektu, więc nierówności nie zmieniają tych wartości, a do wykolejeń dokładają tylko przechyłkę, ok. 0,06 m/s² przy `uneven 18` wobec progu ok. 3,2 m/s².

## Ocena torów dowolnej scenerii

`tools/track_uneven_grade.py` wylicza wartości z tego, co widać w scenerii: z tekstur podsypki i szyn, trawy na torze, łuków, prędkości i przejazdów drogowych. Czyta plik `.scn`, `.scm` albo `.inc` razem z jego includami, oryginałów nie zmienia, a kopie plików z torami zapisuje do `--out`. Bez `--out` tylko wypisuje raport.

```
python tools/track_uneven_grade.py scenery/lk357.scn --out graded
python tools/track_uneven_grade.py scenery/baltyk_skm1.scn --out graded --route -107,2300 -4120,2491
```

- `--route X,Z X,Z`: tory pogarszają się od pierwszego punktu do drugiego, licząc po torach.
- `--gain`: mnożnik stanu torów, domyślnie 1.
- `--near`: jaka część torów na drewnie i przy zmianach krzywizny idzie bliżej granicy Id-14, domyślnie 0,6. Wybór jest stały.
- `--straight`: nazwy torów bez nierówności, po przecinku.
- `--root`: folder `scenery`, gdy podany plik leży głębiej.

Wartości trzymają się pod sufitem pantografu, liczonym symulacją na tych torach, ale bez wznosu samego drutu. Zużycie tekstur odczytywane jest z ich nazw, według tabel na początku skryptu, a nieznana nazwa dostaje 0,5. Tory z plików `.inc` z parametrami są pomijane, a bloki `rotate` nieuwzględniane. W obu przypadkach raport wypisuje uwagę. Tor, który ma już nierówność, zostaje bez zmian.

## Wydajność

Tor z nierównością ma geometrię co 2 m zamiast co 10 m na prostych. Rozjazdy zachowują swój podział.

Zmierzone (kamera w ruchu lub kabina, 1920×1080):

| scena                                 | bez flag           | z flagami 18/35    |
|---------------------------------------|--------------------|--------------------|
| Bałtyk, 56 km torów: wierzchołki      | 0,56 mln (ok. 27 MB) | 2,17 mln (ok. 104 MB) |
| Bałtyk: najdłuższa klatka w przelocie | 31,5 ms            | 64 ms              |
| `td.scn`, jazda 120 km/h: klatka      | 2,73 ms            | 2,93 ms            |

Koszt rośnie z liczbą oflagowanych torów, a najdłuższe klatki pojawiają się przy budowaniu geometrii kolejnych sekcji. Sama jazda po takim torze praktycznie nie kosztuje: ok. 0,3 µs na oś w kroku fizyki.