用于優(yōu)化運(yùn)行在多交叉鐵路網(wǎng)上的多個(gè)軌道車(chē)輛的參數(shù)的方法

專利名稱：用于優(yōu)化運(yùn)行在多交叉鐵路網(wǎng)上的多個(gè)軌道車(chē)輛的參數(shù)的方法
用于優(yōu)化運(yùn)行在多交叉鐵路網(wǎng)上的多個(gè)軌道車(chē)輛的參數(shù)的方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2007年8月24日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2007/076699、國(guó)家申 請(qǐng)?zhí)枮?00780001513. 2、發(fā)明名稱為“用于優(yōu)化運(yùn)行在多交叉鐵路網(wǎng)上的多個(gè)軌道車(chē)輛的 參數(shù)的系統(tǒng)和方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)是2006年3月20日提交的美國(guó)申請(qǐng)No. 11/3853M的部分繼續(xù)申請(qǐng)，其合 并于此以作參考。本申請(qǐng)要求2006年10月2日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/849，101和 2007年5月23日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/939，851的優(yōu)先權(quán)。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及軌道車(chē)輛的操作，該軌道車(chē)輛例如是列車(chē)，更特別地，涉及優(yōu)化 參數(shù)，該參數(shù)例如是多個(gè)列車(chē)運(yùn)行在交叉鐵路網(wǎng)上時(shí)列車(chē)操作參數(shù)、燃料效率、排放效率和 到達(dá)時(shí)間。
背景技術(shù)：
機(jī)車(chē)是具有多個(gè)子系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)獨(dú)立于其它子系統(tǒng)。操作者在機(jī) 車(chē)上以確保機(jī)車(chē)的正確操作和其運(yùn)貨車(chē)廂的相關(guān)負(fù)荷。除了確保機(jī)車(chē)的準(zhǔn)確操作外，操作 者還負(fù)責(zé)確定列車(chē)的運(yùn)行速度和列車(chē)中的力，機(jī)車(chē)為該列車(chē)的一部分。為執(zhí)行該功能，操作 者通常必須具有在特定地形上操作機(jī)車(chē)和各種列車(chē)的豐富經(jīng)驗(yàn)。這一知識(shí)是必要的，從而 遵循規(guī)定的運(yùn)行速度，該速度隨列車(chē)沿軌道的位置變化。而且，操作者還負(fù)責(zé)確保列車(chē)內(nèi)的 力保持在可接收的限度內(nèi)。
基于特定的列車(chē)任務(wù)，通常慣用的是設(shè)置一列機(jī)車(chē)以驅(qū)動(dòng)列車(chē)，這依賴于可用動(dòng) 力和運(yùn)行歷史記錄。這導(dǎo)致用于單獨(dú)列車(chē)的可用機(jī)車(chē)動(dòng)力的較大變化。另外，對(duì)于關(guān)鍵列 車(chē)，例如Z-列車(chē)，備用動(dòng)力，一般為備用機(jī)車(chē)設(shè)置用于應(yīng)付設(shè)備故障的情形并且確保列車(chē) 準(zhǔn)時(shí)到達(dá)其目的地。
當(dāng)操作列車(chē)時(shí)，列車(chē)操作者通常基于相同軌道上的類似列車(chē)的先前操作而進(jìn)行相 同的檔位設(shè)置，這樣會(huì)導(dǎo)致燃料消耗的較大變化，因?yàn)榱熊?chē)不是完全相同。因此，操作者通 常無(wú)法操作機(jī)車(chē)使得每次行程的燃料消耗最小。這是難于做到的，因?yàn)?，例如，列?chē)的負(fù)荷 和尺寸會(huì)發(fā)生變化，并且機(jī)車(chē)和它們的燃料/排放特性是不同的。
一般地，一旦列車(chē)被編組，且一旦其離開(kāi)軌道車(chē)場(chǎng)或駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)，那么列車(chē)動(dòng)態(tài)性 能，例如燃料效率/速度、最大加速度和軌道狀況以及軌道容許度對(duì)于列車(chē)和機(jī)務(wù)人員通 常是已知的。然而，列車(chē)運(yùn)行在具有多個(gè)列車(chē)同時(shí)運(yùn)行的鐵路軌道的網(wǎng)絡(luò)上，其中鐵路軌道 網(wǎng)絡(luò)交叉和/或列車(chē)必須沿路線駛過(guò)會(huì)車(chē)/超車(chē)軌道。網(wǎng)絡(luò)信息諸如到達(dá)時(shí)間、新列車(chē)和 機(jī)務(wù)人員的調(diào)度以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的健康度在中心位置或分布地點(diǎn)是已知的，例如在列車(chē)之外 的調(diào)度中心。需要把局部列車(chē)信息和全局網(wǎng)絡(luò)信息結(jié)合，來(lái)確定鐵路網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)列車(chē)的 優(yōu)化系統(tǒng)性能。為此目的，在鐵路網(wǎng)絡(luò)中，操作者將受益于多個(gè)交叉的軌道的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)和列3車(chē)的優(yōu)化的燃料效率和/或排放效率和到達(dá)時(shí)間。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例公開(kāi)一種用于優(yōu)化參數(shù)的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)軟件代碼， 這些參數(shù)包括但不限于多個(gè)列車(chē)在相交鐵路網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行時(shí)的燃料效率、排放效率和到達(dá)時(shí) 間。為了這一目的，公開(kāi)一種在鐵路網(wǎng)絡(luò)中將列車(chē)參數(shù)、燃料效率、排放效率和負(fù)荷其中的 至少一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)信息連通、使得在列車(chē)執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)隨著時(shí)間調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)效率的方法。該 方法包括采用公共交叉點(diǎn)將列車(chē)任務(wù)分成多個(gè)區(qū)段。另一步驟包括根據(jù)鐵路網(wǎng)絡(luò)中的其它 列車(chē)計(jì)算列車(chē)運(yùn)行參數(shù)，以確定特定區(qū)段上的優(yōu)化參數(shù)。將優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)與當(dāng)前運(yùn)行參數(shù) 進(jìn)行比較。公開(kāi)的另一步驟是改變列車(chē)的當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)，以與當(dāng)前軌道區(qū)段和未行進(jìn)軌道 區(qū)段的至少一個(gè)上的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)一致。
在另一示例性實(shí)施例中，公開(kāi)一種將列車(chē)參數(shù)、燃料效率和負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)信息相連 通使得隨著時(shí)間調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)效率的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于確定鐵路網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)列車(chē)在每個(gè) 列車(chē)任務(wù)區(qū)段上優(yōu)化運(yùn)行狀況網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器。還公開(kāi)一種用于在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器與列車(chē)之間通信 的無(wú)線通信系統(tǒng)。也公開(kāi)一種為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器提供至少一個(gè)關(guān)于列車(chē)的運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)收 集系統(tǒng)。
在另一實(shí)施例中，公開(kāi)一種將列車(chē)運(yùn)行參數(shù)、燃料效率和負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)信息相連通 使得隨著時(shí)間調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)效率的計(jì)算機(jī)軟件代碼。該計(jì)算機(jī)軟件代碼包括用于以公共交叉點(diǎn) 將列車(chē)任務(wù)分成多個(gè)區(qū)段的計(jì)算機(jī)軟件模塊。也包括一種用于基于鐵路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它列車(chē)計(jì) 算列車(chē)運(yùn)行參數(shù)從而確定特定區(qū)段上的至少一個(gè)優(yōu)化參數(shù)的計(jì)算機(jī)軟件模塊。還公開(kāi)一種 用于將至少一個(gè)優(yōu)化參數(shù)與至少一個(gè)當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較的計(jì)算機(jī)軟件模塊。也公開(kāi)一 種用于改變列車(chē)的至少一個(gè)當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)以與當(dāng)前區(qū)段和未來(lái)區(qū)段其中至少一個(gè)的至少 一個(gè)優(yōu)化參數(shù)一致的計(jì)算機(jī)軟件模塊。
在另一示例性實(shí)施例中，公開(kāi)一種使用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器和車(chē)載行程優(yōu)化器來(lái)優(yōu)化列車(chē) 運(yùn)行的方法。該方法包括為列車(chē)提供網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器的初始列車(chē)參數(shù)集。在整個(gè)任務(wù)中驅(qū)動(dòng)列 車(chē)的步驟以及隨著列車(chē)在整個(gè)任務(wù)中前進(jìn)而將列車(chē)運(yùn)行狀況報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器。還提供一 個(gè)步驟，在列車(chē)上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器提供的列車(chē)參數(shù)考慮列車(chē)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。如果由網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化器建立的列車(chē)參數(shù)超過(guò)列車(chē)上實(shí)現(xiàn)的限制，那么另一步驟忽略由該網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器提供的 列車(chē)參數(shù)。
在具有多個(gè)軌道的鐵路網(wǎng)絡(luò)中，一些軌道與網(wǎng)絡(luò)中的其他軌道相交，公開(kāi)一種用 于優(yōu)化在該鐵路網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的軌道車(chē)輛的方法。該方法包括在每個(gè)相應(yīng)任務(wù)的開(kāi)始時(shí)確定 每個(gè)軌道車(chē)輛的任務(wù)目標(biāo)。提供另一步驟以基于任務(wù)目標(biāo)確定每個(gè)軌道車(chē)輛的優(yōu)化行程計(jì) 劃。根據(jù)相應(yīng)軌道車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)調(diào)節(jié)和臨近另一軌道車(chē)輛的其他軌道車(chē)輛調(diào)節(jié) 每個(gè)相應(yīng)行程計(jì)劃并且同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。


參考圖示的特定實(shí)施例，將對(duì)上文簡(jiǎn)要描述的本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。應(yīng)理解 這些附圖僅描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，且不是要因此被認(rèn)為是其范圍的限制，通過(guò)全部 附圖，本發(fā)明將被利用附加特征和細(xì)節(jié)予以說(shuō)明和解釋，其中4
圖1示例性示出本發(fā)明的流程圖2描述可使用的列車(chē)的簡(jiǎn)化模型；
圖3描述本發(fā)明的元件的示例性實(shí)施例；
圖4描述燃料使用/行程時(shí)間曲線的示例性實(shí)施例；
圖5描述行程計(jì)劃的區(qū)段分解的示例性實(shí)施例；
圖6描述區(qū)段實(shí)例的示例性實(shí)施例；
圖7描述本發(fā)明的示例性流程圖8描述由操作者使用的動(dòng)態(tài)顯示的示例性圖示；
圖9描述由操作者使用的動(dòng)態(tài)顯示的另一示例性圖示；
圖10描述由操作者使用的動(dòng)態(tài)顯示的另一示例性圖示；
圖11描述鐵路軌道網(wǎng)絡(luò)的示例性實(shí)施例；
圖12描述鐵路軌道網(wǎng)絡(luò)的另一示例性實(shí)施例；
圖13描述用于使特定參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息相連通的示例性步驟的流程圖14描述用于使特定參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息相連通的示例性步驟的流程圖15描述可作為優(yōu)化鐵路軌道網(wǎng)絡(luò)中的列車(chē)操作的系統(tǒng)的一部分的示例性元件 的方框圖；和
圖16描述優(yōu)化運(yùn)行在鐵路網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)軌道車(chē)輛的步驟的流程圖。
具體實(shí)施方式
詳細(xì)參考與本發(fā)明一致的實(shí)施例，其例子在附圖中示出。無(wú)論在何處，在所有附圖 中使用的相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同或相似的零件。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例解決了本領(lǐng)域中的一些問(wèn)題，其提供了一種系統(tǒng)、方法、計(jì) 算機(jī)執(zhí)行的方法，例如計(jì)算機(jī)軟件編碼，用于通過(guò)優(yōu)化的列車(chē)動(dòng)力組成來(lái)改善列車(chē)的總體 燃料效率。當(dāng)機(jī)車(chē)編組處于分布式動(dòng)力操作中時(shí)，也可操作本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到，例如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的裝置可被編程或以其它方式設(shè)計(jì)，以便于本發(fā)明的方法的實(shí)施， 該裝置包括CPU、內(nèi)存、I/O、程序存儲(chǔ)器、連接總線和其它合適的組件。這樣的系統(tǒng)包括用 于執(zhí)行本發(fā)明的方法的適當(dāng)編程裝置。
而且，制造的物品，例如預(yù)先記錄的盤(pán)或其它類似的計(jì)算機(jī)編程產(chǎn)品，用于數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)，該物品包括存儲(chǔ)介質(zhì)和記錄在其上的用于指令數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的編程裝置，以便于 實(shí)施本發(fā)明的方法。這樣的裝置和制造的物品也落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
寬泛地講，本發(fā)明的技術(shù)效果是改善運(yùn)行在作為交叉鐵路網(wǎng)絡(luò)的一部分的多段軌 道中的列車(chē)的燃料效率和/或排放效率。為了便于理解本發(fā)明的示例性實(shí)施例，下文將參 考其具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)明。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以以計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般文字內(nèi)容描 述，例如由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序模塊。通常，程序模塊包括例行程序、程序、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)等，其執(zhí)行特定的任務(wù)或執(zhí)行特定的抽象數(shù)據(jù)類型。例如，本發(fā)明的示例性實(shí)施例的軟件 程序可被以不同的語(yǔ)言編碼，以用于不同的平臺(tái)。在下面的描述中，本發(fā)明的例子可以在采 用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的門(mén)戶網(wǎng)站的環(huán)境下進(jìn)行說(shuō)明。然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的示例性實(shí)施例的原 理可被利用其它類型的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)來(lái)執(zhí)行。
然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的示例性實(shí)施例可被用其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置實(shí)現(xiàn)，包括手持裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的或可編程的消費(fèi)電子產(chǎn)品、微形 計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還可在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，其中任務(wù)是 由通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)控處理設(shè)備來(lái)執(zhí)行的。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可位于本 地和遠(yuǎn)控計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括內(nèi)存存儲(chǔ)裝置。這些本地和遠(yuǎn)控計(jì)算環(huán)境可整個(gè)包括在 機(jī)車(chē)內(nèi)、或機(jī)車(chē)編組中的相鄰機(jī)車(chē)中、或使用無(wú)線和/或有線通信的非車(chē)載的路邊或中心 辦公室。
在整個(gè)文檔中，使用了術(shù)語(yǔ)“機(jī)車(chē)編組”。當(dāng)在此使用時(shí)，機(jī)車(chē)編組可以被描述為具 有一個(gè)或多個(gè)連續(xù)地連接在一起的機(jī)車(chē)，以提供驅(qū)動(dòng)和/或制動(dòng)能力。機(jī)車(chē)連接在一起，其 中在這些機(jī)車(chē)之間沒(méi)有列車(chē)車(chē)廂。列車(chē)的組成部分中具有多于一個(gè)機(jī)車(chē)編組。特別地，存 在導(dǎo)引編組和多于一個(gè)的遠(yuǎn)控編組(remote consist)，例如中間的一串車(chē)廂和位于列車(chē)端 部的另一遠(yuǎn)控機(jī)車(chē)編組。每個(gè)機(jī)車(chē)編組可具有第一機(jī)車(chē)和一個(gè)或多個(gè)拖車(chē)機(jī)車(chē)。應(yīng)理解導(dǎo) 引機(jī)車(chē)可存在于整個(gè)列車(chē)編組中的任意位置。更特別地，即使第一機(jī)車(chē)通常被視為導(dǎo)引機(jī) 車(chē)，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將容易地得知多機(jī)車(chē)編組中的第一機(jī)車(chē)可以在物理上位于物理拖車(chē) 位置。雖然機(jī)車(chē)編組通常被視為連續(xù)機(jī)車(chē)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地得知，即使當(dāng)至少 一個(gè)車(chē)廂使這些機(jī)車(chē)分離時(shí)，諸如當(dāng)機(jī)車(chē)編組被配置用于分布式動(dòng)力操作時(shí)，編組的機(jī)車(chē) 組也可被認(rèn)為是一個(gè)編組，其中節(jié)流和制動(dòng)命令通過(guò)無(wú)線電鏈接或物理電纜從導(dǎo)引機(jī)車(chē)傳 送至遠(yuǎn)控列車(chē)。為此目的，討論處于同一列車(chē)中的多節(jié)機(jī)車(chē)時(shí)，術(shù)語(yǔ)“機(jī)車(chē)編組”不應(yīng)被認(rèn) 為是限制因素。
現(xiàn)在參考附圖，將描述本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可被以各種方式 實(shí)施，包括系統(tǒng)(包括計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng))、方法(包括計(jì)算機(jī)化的方法)、裝置、計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、圖形用戶界面(包括網(wǎng)絡(luò)門(mén)戶)、或確實(shí)地固定在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ) 器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。下面將討論本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。
圖1描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的流程圖的示例性圖示。如圖所示，指令被輸入， 以在車(chē)上或從例如調(diào)度中心10的遠(yuǎn)控位置計(jì)劃行程。這樣的輸入信息包括但不限于列車(chē) 位置、編組說(shuō)明(如機(jī)車(chē)型號(hào))、機(jī)車(chē)動(dòng)力說(shuō)明、機(jī)車(chē)牽引傳送性能、作為輸出動(dòng)力的函數(shù)的 發(fā)動(dòng)機(jī)消耗，作為動(dòng)力設(shè)定速度和負(fù)荷動(dòng)力學(xué)的函數(shù)的機(jī)車(chē)或列車(chē)的排放、冷卻特性、所需 的行程路線(作為里程的函數(shù)的有效軌道坡度和曲率或反映遵循標(biāo)準(zhǔn)鐵路實(shí)踐的“有效坡 度”分量)，由車(chē)廂編組和負(fù)荷加上有效阻力系數(shù)表示的火車(chē)，行程所需的參數(shù)包括但不限 于出發(fā)時(shí)間和位置，終點(diǎn)位置、要求的行程時(shí)間、機(jī)務(wù)人員(使用者和/或操作者)身份識(shí) 別、機(jī)務(wù)人員輪班截止時(shí)間和路線。
該數(shù)據(jù)可被以多種方式提供給機(jī)車(chē)42，例如但不限于操作者通過(guò)車(chē)載顯示器手工 把該數(shù)據(jù)輸入到機(jī)車(chē)42、由制造者或操作者設(shè)置的特征、插入包含有該數(shù)據(jù)的例如硬卡和 或USB驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)裝置到機(jī)車(chē)上的插槽內(nèi)、以及從中心或路邊位置41 (例如軌道信號(hào)發(fā) 送裝置和/或路邊裝置)經(jīng)由無(wú)線通信傳送信息到機(jī)車(chē)42。機(jī)車(chē)42和列車(chē)31的負(fù)荷特征 (如阻力)還可在路線上變化(如隨海拔、環(huán)境溫度和軌道列車(chē)及軌道的狀況)，且計(jì)劃可 被更新以反映該變化，如上面討論的和/或?qū)崟r(shí)自主收集的機(jī)車(chē)/列車(chē)狀況的要求。這包 括例如由(各)機(jī)車(chē)42上車(chē)載或非車(chē)載的監(jiān)控設(shè)備檢測(cè)的機(jī)車(chē)或列車(chē)特征的變化。
該軌道信號(hào)系統(tǒng)確定列車(chē)的允許速度。存在多種類型的軌道信號(hào)系統(tǒng)和與每種信 號(hào)相聯(lián)系的操作規(guī)則。例如，一些信號(hào)具有單一的光(開(kāi)/關(guān))，一些信號(hào)具有多種顏色的6單一鏡頭，且一些信號(hào)具有多種光和顏色。這些信號(hào)可表示軌道是無(wú)障礙的并且列車(chē)可以 最大允許速度前進(jìn)。這些信號(hào)還指示減速或停車(chē)的要求。減速可能需要立即實(shí)現(xiàn)，或在特 定位置實(shí)現(xiàn)(如先于下一信號(hào)或交叉口)。
信號(hào)狀態(tài)通過(guò)各種方式傳送到列車(chē)和/或操作者。一些系統(tǒng)在軌道中具有電路和 在機(jī)車(chē)上具有感應(yīng)拾取線圈。其它系統(tǒng)具有無(wú)線通信系統(tǒng)和/或有線通信系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng) 還要求操作者可視地檢查信號(hào)并采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。
信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)可與車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)通信并根據(jù)輸入和適當(dāng)?shù)牟僮饕?guī)則調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)速 度。對(duì)于要求操作者可視地檢查信號(hào)狀態(tài)的信號(hào)系統(tǒng)，基于列車(chē)的位置，操作者屏幕將出現(xiàn) 適當(dāng)?shù)男盘?hào)選項(xiàng)供操作者進(jìn)入。信號(hào)系統(tǒng)的類型和操作規(guī)則，作為位置的函數(shù)，可被儲(chǔ)存在 車(chē)載數(shù)據(jù)庫(kù)63內(nèi)。
基于輸入到本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的規(guī)格數(shù)據(jù)，計(jì)算一優(yōu)化的計(jì)劃以產(chǎn)生行程 特性圖12，該優(yōu)化計(jì)劃最小化燃料使用和/或產(chǎn)生的排放，其受沿具有所需出發(fā)時(shí)間和到 達(dá)時(shí)間的路線的速度極限的限制。該特性圖包括列車(chē)要遵循的優(yōu)化速度和動(dòng)力(檔位)設(shè) 定，表示為距離和/或時(shí)間的函數(shù)，且這樣的列車(chē)操作極限包括但不限于最大檔位動(dòng)力和 制動(dòng)設(shè)定、和作為位置的函數(shù)的速度極限、和預(yù)期的使用燃料和產(chǎn)生的排放。在示例性實(shí)施 例中，檔位設(shè)定的數(shù)值被選擇，以獲得約每10至30秒的節(jié)流變化決定值。本領(lǐng)域技術(shù)人員 可容易地知道節(jié)流變化的決定可發(fā)生在較長(zhǎng)或較短的期間，如果需要和/或想要遵循優(yōu)化 的速度特性圖。在較寬的范圍內(nèi)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是該特性圖提供列車(chē)的 動(dòng)力設(shè)定，無(wú)論是在列車(chē)級(jí)別、編組級(jí)別和/或單獨(dú)的列車(chē)級(jí)別。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的離散檔位動(dòng)力設(shè)定的操作，本發(fā)明的示例性實(shí)施例能夠選擇對(duì)于所選定的特性圖 來(lái)說(shuō)可被確定為最優(yōu)的連續(xù)動(dòng)力設(shè)定。因此，例如如果最優(yōu)特性圖指定6. 8的檔位設(shè)定，而 不是以檔位設(shè)定7操作，則機(jī)車(chē)42可以6. 8運(yùn)行。允許這樣的中間動(dòng)力設(shè)定可帶來(lái)下述的 額外高效的益處。
用于計(jì)算最優(yōu)特性圖的程序可以是任意方法，其用于計(jì)算驅(qū)動(dòng)列車(chē)31的動(dòng)力順 序，以最小化受機(jī)車(chē)操作和時(shí)刻表限制的燃料和/或排放，如下面的概述。在一些情況下， 由于列車(chē)配置、路線和環(huán)境條件的相似性，所需的最優(yōu)特性圖可足夠接近先前確定的那個(gè)。 在這些情況中，足以在數(shù)據(jù)庫(kù)63中查找驅(qū)動(dòng)軌跡并試圖遵循該軌跡。當(dāng)沒(méi)有合適的先前計(jì) 算的計(jì)劃時(shí)，計(jì)算新計(jì)劃的方法包括但不限于利用近似列車(chē)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的微分方程模型直接 計(jì)算最優(yōu)特性圖。該設(shè)置需要選擇量化的目標(biāo)函數(shù)，通常為對(duì)應(yīng)于燃料消耗率和所產(chǎn)生排 放的模型變量的加權(quán)和(積分)加上懲罰過(guò)度節(jié)流變化的項(xiàng)。
最優(yōu)控制公式設(shè)立成在包括但不局限于速度限制以及最大和最小動(dòng)力(節(jié)流)設(shè) 置的約束下最小化該量化目標(biāo)函數(shù)。根據(jù)任意時(shí)刻的計(jì)劃目標(biāo)，該問(wèn)題可靈活地提出，以在 排放和速度限制的約束下最小化燃料，或者在燃料使用和到達(dá)時(shí)間的約束下最小化排放。 還可以提出例如一個(gè)目標(biāo)，在沒(méi)有約束總排放或燃料使用的情況下最小化總行程時(shí)間，其 中約束的這種放寬是在特定任務(wù)的允許或需要下進(jìn)行的。
在整個(gè)文檔中，示出示例性方程式和目標(biāo)函數(shù)，從而最小化機(jī)車(chē)燃料消耗。這些方 程式和函數(shù)僅僅是用于說(shuō)明，其它方程式和目標(biāo)函數(shù)可用于優(yōu)化燃料消耗或優(yōu)化其它機(jī)車(chē) /列車(chē)操作參數(shù)。
采用數(shù)學(xué)方法，要解決的問(wèn)題可以被更精確地表述?；疚锢磉^(guò)程表示為權(quán)利要求
1.在具有多個(gè)軌道的鐵路網(wǎng)絡(luò)中，一些軌道與網(wǎng)絡(luò)中的其他軌道相交，一種用于優(yōu)化 在該鐵路網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的軌道車(chē)輛的方法，該方法包括a.在每個(gè)相應(yīng)任務(wù)的開(kāi)始時(shí)確定每個(gè)軌道車(chē)輛的任務(wù)目標(biāo)；b.基于任務(wù)目標(biāo)確定每個(gè)軌道車(chē)輛的優(yōu)化行程計(jì)劃；和c.根據(jù)相應(yīng)軌道車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)和臨近另一軌道車(chē)輛的其他軌道車(chē)輛來(lái)調(diào) 節(jié)每個(gè)相應(yīng)行程計(jì)劃并且同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括比較排放輸出/速度、燃料效率/速度、排放/速 度/燃料效率其中的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)步驟是基于所述比較步驟確定的結(jié)果而實(shí) 現(xiàn)的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)包括燃料參數(shù)、排放參數(shù)和速度 參數(shù)其中的至少一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)是由軌道車(chē)輛和中心網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器其中 的至少一個(gè)確定的優(yōu)化參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)第二相應(yīng)軌道車(chē)輛的優(yōu)先任務(wù)，導(dǎo)引第一相應(yīng) 軌道車(chē)輛以行進(jìn)到用于會(huì)車(chē)和錯(cuò)車(chē)的側(cè)軌上。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括改變相應(yīng)軌道車(chē)輛的當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)，以避免與使 用該鐵路網(wǎng)絡(luò)的另一軌道車(chē)輛沖突。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中改變特定軌道車(chē)輛的相應(yīng)當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)是由所述相 應(yīng)軌道車(chē)輛上的行程優(yōu)化器執(zhí)行的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于優(yōu)化運(yùn)行在多交叉鐵路網(wǎng)上的多個(gè)軌道車(chē)輛的參數(shù)的方法。在具有多個(gè)軌道的鐵路網(wǎng)絡(luò)中，一些軌道與網(wǎng)絡(luò)中的其他軌道相交，用于優(yōu)化在該鐵路網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的軌道車(chē)輛的方法包括在每個(gè)相應(yīng)任務(wù)的開(kāi)始時(shí)確定每個(gè)軌道車(chē)輛的任務(wù)目標(biāo)；基于任務(wù)目標(biāo)確定每個(gè)軌道車(chē)輛的優(yōu)化行程計(jì)劃；和根據(jù)相應(yīng)軌道車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)和臨近另一軌道車(chē)輛的其他軌道車(chē)輛來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)行程計(jì)劃并且同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)B61L27/00GK102030024SQ201010584148
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月2日
發(fā)明者埃夫倫·厄尤里克, 格倫·R·謝弗, 沃爾夫?qū)ざ嗄?申請(qǐng)人:通用電氣公司