Система и способ оптимизации рейса для поезда

Система и способ оптимизации рейса для поезда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Область техники изобретения относится к оптимизации эксплуатации поезда, а более точно к контролированию и управлению функционированием поезда для улучшения эффективности при удовлетворении ограничений графика.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Локомотивы являются сложными системами с многочисленными подсистемами, при этом каждая подсистема является зависящей от других подсистем. Машинист находится на борту локомотива для обеспечения правильного функционирования локомотива и связанной с ним нагрузки из грузовых вагонов. В дополнение к обеспечению правильного функционирования локомотива, машинист также отвечает за определение рабочей скорости поезда и сил, действующих внутри поезда, частью которого является локомотив. Для выполнения этой функции машинист обычно должен иметь большой опыт в эксплуатации локомотива и различных поездов на определенной местности. Это знание требуется для соблюдения предписанной рабочей скорости, которая может изменяться вместе с местоположением поезда по пути. Более того, машинист также отвечает за обеспечение того, что действующие внутри поезда силы остаются в допустимых пределах.

Тем не менее, даже со знанием для обеспечения безопасного функционирования, машинист обычно не может управлять локомотивом так, чтобы потребление топлива было минимизировано для каждого рейса. Например, другие факторы, которые необходимо принимать во внимание, могут включать в себя выпуск выбросов, условия окружающей среды машиниста, такие как шум/вибрация, взвешенная комбинация потребления топлива и выпуска выбросов и т.д. Это трудно выполнить, поскольку, например, размер и загрузка поездов изменяются, локомотивы и их топливные характеристики/характеристики выбросов различаются, а погода и условия движения изменяются. Машинисты могли бы более эффективно управлять поездом, если они были бы обеспечены средствами для определения лучшего способа управления поездом в заданный день для удовлетворения требуемому графику (времени прибытия) при использовании наименьшего возможного количества топлива, несмотря на источники непостоянства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты осуществления изобретения раскрывают систему для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав содержит один или более локомотивов. В примерном варианте осуществления система содержит компонент - локатор для определения местоположения поезда. Также предусмотрен описывающий путь компонент для предоставления информации о пути. Система также имеет узел обработки, выполненный с возможностью получения информации от компонента - локатора и описывающего путь компонента. Также предусмотрен алгоритм, который реализован в рамках узла обработки, имеющий доступ к информации для создания плана рейса, который оптимизирует параметры функционирования локомотивного состава в соответствии с одним или более эксплуатационными критериями поезда.

Вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает систему для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. Способ содержит определение местоположение поезда на пути. Способ также определяет характеристики пути. Способ дополнительно создает план рейса на основе расположения поезда, характеристик пути и условия функционирования локомотивного состава в соответствии с по меньшей мере одним эксплуатационным критерием.

Вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает код компьютерного программного обеспечения для управления поездом, имеющим компьютерный узел обработки, и один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. Код компьютерного программного обеспечения содержит программный модуль для создания плана рейса на основе расположения поезда, характеристик пути и условия функционирования локомотивного состава в соответствии с по меньшей мере одним эксплуатационным критерием поезда.

Примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов, где план пути был продуман для поезда. Способ содержит определение режима функционирования для локомотивного состава на основе плана пути. Способ также управляет локомотивным составом при установочном параметре мощности. Собирается действительная скорость поезда, действительный установочный параметр мощности локомотивного состава и/или местоположение поезда. Действительная скорость поезда, действительный параметр мощности локомотивного состава и/или расположение поезда сравниваются с установочным параметром мощности.

Другой примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов, где план пути был продуман для поезда на основе предполагаемых эксплуатационных параметров для поезда и/или локомотивного состава. Способ содержит оценочные эксплуатационные параметры поезда и/или эксплуатационные параметры локомотива. Способ дополнительно содержит сравнивание оценочных параметров поезда и/или оценочных параметров локомотивного состава с предполагаемыми операционными параметрами поезда и/или операционными параметрами локомотивного состава.

Другой примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов, где план пути был продуман для поезда на основе требуемого параметра. Способ содержит определение эксплуатационных параметров поезда и/или локомотивного состава, определение требуемого параметра на основе определенных эксплуатационных параметров и сравнение определенного параметра с эксплуатационными параметрами. Если существует разница из сравнения определенного параметра с эксплуатационными параметрами, способ дополнительно включает в себя корректировку плана рейса.

Примерный вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает систему для управления железнодорожной системой, имеющей один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. Способ содержит определение местоположения поезда на пути и определение характеристик пути. Способ дополнительно содержит создание плана управления для по меньшей мере одного из локомотивов на основе расположения рельсовой системы, характеристики пути и/или эксплуатационных условий локомотивного состава, для минимизации потребления топлива рельсовой системой.

Другой примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления железнодорожной системой, имеющей один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. С этой стороны способ содержит определение местоположения поезда на пути и определение характеристик пути. Способ дополнительно содержит предоставление управления силовой установкой локомотивному составу для того, чтобы минимизировать потребления топлива железнодорожной системой.

ЧЕРТЕЖИ

Далее подробное описание примеров изобретения, кратко описанных выше, будет представлено ссылкой на определенные варианты его осуществления, которые проиллюстрированы в приложенных чертежах. Понимая, что эти чертежи отображают только типичные варианты осуществления изобретения и таким образом не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, изобретение будет описано и объяснено с дополнительной спецификой и подробностью посредством использования прилагаемых чертежей, на которых:

Фиг. 1 изображает примерное изображение схемы последовательности операций примерного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 изображает упрощенную модель поезда, которая может быть использована;

Фиг. 3 изображает примерное изображение компонентов примерного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 изображает примерный вариант осуществления кривой использованного топлива/времени пути;

Фиг. 5 изображает примерный вариант разбиения на сегменты для планирования пути;

Фиг. 6 изображает примерный вариант примера разбиения на сегменты;

Фиг. 7 изображает примерную схему последовательности операций примерного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8 изображает примерное изображение динамического устройства отображения для использования машинистом;

Фиг. 9 изображает другое примерное изображение динамического устройства отображения для использования машинистом;

Фиг. 10 изображает другое примерное изображение динамического устройства отображения для использования машинистом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Далее будет сделана подробная ссылка на предпочтительные варианты осуществления, согласующиеся с настоящим изобретением, примеры которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах. Где только возможно, одни и те же ссылочные номера будут использоваться на всем протяжении чертежей, для ссылки на одни и те же или подобные детали.

Примерные варианты осуществления настоящего изобретения решают задачи области техники посредством предоставления системы, способа и машинно-реализуемого способа для определения и реализации стратегии управления поездом, имеющим локомотивный состав, определяющим подход к контролю и управлению функционированием поезда для улучшения требований к параметрам определенных целевых эксплуатационных критериев, при этом удовлетворяя ограничениям графика и скорости. На всем протяжении этого раскрытия используется термин "настоящее изобретение" или "изобретение". Даже если термин "примерный(е) вариант(ы) осуществления" не продолжает немедленно вышеупомянутый термин, значение "настоящее изобретение" или изобретение читается как значащее "примерный(е) вариант(ы) осуществления настоящего изобретения". Настоящее изобретение также осуществимо, когда локомотивный состав находится в распределенном механизированном управлении.

Специалист в данной области техники признает, что устройство, такое как система обработки данных, включающая в себя ЦПУ, память, вход/выход, хранилище программ, шину соединения и другие аппаратные компоненты, может быть запрограммировано или иным способом разработано для содействия осуществлению способа изобретения. Такая система будет включать в себя соответствующие программные средства для выполнения способа изобретения.

Также изделие, такое как предварительно записанный диск или другой подобный компьютерный программный продукт, для использования с системой обработки данных, могло бы включать в себя носитель хранения и программные средства, записанные на нем для направления системы обработки данных для содействия осуществлению способа изобретения. Такое устройство и изделия также попадают в пределы сущности и объема изобретения.

Вообще говоря, техническим эффектом является определение и реализация стратегии управления поездом, имеющим локомотивный состав, определяющий подход к контролю и управлению функционированием поезда для улучшения определенных требований к параметрам целевых эксплуатационных критериев, при этом удовлетворяя ограничениям графика и скорости. Для облегчения понимания настоящего изобретения оно будет описано в дальнейшем со ссылкой на отдельные варианты его осуществления. Изобретение описано в общем контексте машинно-исполняемых инструкций, к примеру, программных модулей, являющихся исполняемыми компьютером. Как правило, программные модули включают в себя процедуры, программы, объекты, компоненты, структуры данных и так далее, которые выполняют конкретные задачи или реализуют конкретные абстрактные типы данных. Например, программно реализованные программы, которые лежат в основе изобретения, могут быть закодированы на различных языках, для использования с различными платформами. В описании, которое последует, примеры изобретения описаны в контексте веб-портала, который использует веб-браузер. Тем не менее, будет принято во внимание, что принципы, которые лежат в основе изобретения, могут быть также реализованы совместно с другими типами компьютерных технологий.

Более того, специалист в данной области техники примет во внимание, что изобретение может быть реализовано на практике с другими конфигурациями вычислительных систем, включая в себя "карманные" устройства, многопроцессорные системы, основанную на микропроцессорах или программируемую бытовую электронную аппаратуру, сетевые ПЭВМ, мини-ЭВМ, универсальные вычислительные машины и т.п. Изобретение, к тому же, может быть осуществлено на практике в распределенной вычислительной среде, где задачи выполняются удаленными устройствами обработки, которые связаны через сеть передачи данных. В распределенном вычислительном окружении программные модули могут быть расположены в носителе хранения и локальной, и удаленной вычислительной машины, включающем в себя запоминающие устройства памяти. Эти локальные и дистанционные компьютерные среды могут содержаться полностью в локомотиве, или соседних локомотивах в составе, или вне них на путевой полосе или центральных офисах, где используется беспроводная связь.

На всем протяжении этого документа используется термин "локомотивный состав". В качестве используемого в этом документе локомотивный состав может быть охарактеризован как имеющий один или более локомотивов подряд, соединенных вместе, для того, чтобы предоставлять возможность приведения в движение двигателем и/или торможения. Локомотивы соединены вместе, так что между локомотивами нет вагонов поезда. Поезд может иметь более одного состава в своей структуре.

А именно, может быть головной состав, и более одного расположенные на расстоянии составы, такие как находящийся посредине в ряду вагонов и другой отдаленный состав на конце поезда. Каждый локомотивный состав может иметь первый локомотив и хвостовой локомотив(ы). Хотя состав обычно рассматривается как следующие друг за другом локомотивы, специалист в данной области техники без труда признает, что состав группы локомотивов может быть признан составом, даже если по меньшей мере один вагон разделяет локомотивы, например, когда состав скомпонован для распределенного механизированного управления, где команды набора скорости и торможения передаются от ведущего локомотива к расположенным на расстоянии хвостам по радиосвязи или физическому кабелю. С этой стороны, термин "локомотивный состав" не должен рассматриваться как ограничивающий фактор, когда обсуждается несколько локомотивов в пределах одного поезда.

Обращаясь теперь к чертежам, будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Изобретение может быть реализовано многочисленными способами, включающими в себя как систему (включающую в себя компьютерную систему обработки данных), способ (включающий в себя компьютеризированный способ), устройство, машиночитаемый носитель, компьютерный программный продукт, графический интерфейс пользователя, включающий в себя веб-портал, или структуру данных, материально зафиксированную в машиночитаемой памяти. Различные варианты осуществления изобретения рассматриваются ниже.

Фиг. 1 изображает примерное изображение схемы последовательности операций настоящего изобретения. Как проиллюстрировано, команды, характерные для планирования рейса, вводятся либо на борту, либо из отдаленного расположения, такого как диспетчерский центр 10. Такая вводимая информация включает в себя, но не ограничена, положением поезда, описанием состава (таким как модели локомотива), описания мощности локомотива, характеристикой передачи тягового усилия локомотива, потреблением двигательного топлива как функцией выходной мощности, характеристиками охлаждения, планируемым путем рейса (эффективный уклон пути и кривизна как функция мильных столбов или компонент «эффективного уклона» для отображения кривизны, следуя стандартной железнодорожной практике), поездом, представленным составом вагонов и нагрузкой вместе с эффективными коэффициентами сопротивления, требуемыми параметрами рейса, включающими в себя, но не ограниченными, временем и местом отправления, местом прибытия, требуемым временем пути, идентификацией экипажа (пользователь и/или машинист), временем окончания смены экипажа и курсом.

Эти данные могут быть предоставлены локомотиву 42 различными способами, такими как, но не ограниченными, вводом оператором вручную этих данных в локомотив 42 с помощью имеющегося на борту дисплея, вставки устройства памяти, такого как жесткая карточка и/или USB накопитель, содержащих данные, в приемник, находящийся на борту локомотива, и передачей информации через беспроводную связь от центрального или путевого расположения 41, такого как путевое сигнальное устройство и/или путевое устройство, локомотиву 42. Характеристики нагрузки локомотива 42 и поезда 31 (например, лобовое сопротивление) могут также меняться по пути (например, с высотой над уровнем моря, температурой окружающей среды и состоянием рельсов и железнодорожных вагонов), и план может быть обновлен для отображения таких изменений, как требуется, любым из способов, описанных выше и/или автономным сбором в реальном времени условий для локомотива/поезда. Это включает в себя, например, изменения в характеристиках локомотива или поезда, обнаруженных контролирующим оборудованием на борту или вне локомотива(ов) 42.

Система путевой сигнализации определяет допустимую скорость поезда. Существует много типов систем путевой сигнализации и правил эксплуатации, связанных с каждым из сигналов. Например, некоторые сигналы имеют один свет (вкл/выкл), некоторые сигналы имеют единственные линзы с различными цветами, а некоторые сигналы имеют различные фонари и цвета. Эти сигналы могут обозначать, что путь свободен и поезд может следовать на максимальной допустимой скорости. Они также могут обозначать, что требуется уменьшенная скорость или остановка. Может быть нужно, чтобы эта уменьшенная скорость была достигнута немедленно или в определенном месте (например, до следующего сигнала или переезда).

Статус сигнала передается поезду и/или оператору с помощью различных средств. Некоторые системы имеют цепи в самом пути и индуктивные катушки-съемники на локомотивах. Другие системы имеют беспроводные системы связи. Системы сигнализации могут также требовать, чтобы оператор визуально проверял сигнал и совершал соответствующие действия.

Системы сигнализации могут согласовываться с системами сигнализации на борту и корректировать скорость локомотива согласно входным данным и соответствующим рабочим скоростям. Для систем сигнализации, которые требуют от машиниста визуального контроля статуса сигнала, экран оператора будет представлять соответствующие сигналу варианты выбора для ввода машинистом на основе местоположения поезда. Тип систем сигнализации и правил функционирования как функция от местоположения может быть сохранен в базе 63 данных на борту.

На основе ввода данных детализации в настоящее изобретение рассчитываются оптимальный план, который минимизирует использование топлива и/или производимых выхлопов в зависимости от ограничений пределов скорости по пути с требуемыми временами отправки и прибытия для создания профиля 12 рейса. Профиль содержит установочные параметры оптимальной скорости и мощности (отметка), которым должен следовать поезд, выраженные как функции расстояния и/или времени, и такие пределы функционирования поезда, включающие в себя, но не ограниченные установочными параметрами максимальной отметки мощности и торможения, и пределами скорости как функции от местоположения, и предполагаемым использованным топливом и созданными выхлопами. В примерном варианте осуществления значение установочного параметра отметки выбирается для получения решений об изменении положения рукоятки регулятора скорости около одного раза в 10-30 секунд. Специалист в данной области техники без труда примет во внимание, что решения об изменении положения рукоятки регулятора скорости могут возникать через более длинные или короткие периоды, если требуется и/или желательно следовать профилю оптимальной скорости. В более широком смысле, специалисту в данной области техники будет очевидно, что профили предоставляют установки мощности для поезда, на уровне поезда, уровне состава и/или уровне индивидуального поезда. Мощность включает в себя мощность торможения, мощность вращения двигателя и мощность пневматического тормоза. В другом предпочтительном варианте осуществления вместо функционирования при традиционных дискретных параметрах отметки мощности, настоящее изобретение способно выбирать непрерывные установки мощности, определенные в качестве оптимальных для выбранного профиля. Таким образом, например, если оптимальный профиль определяет установочный параметр отметки 6.8, вместо функционирования на установочном параметре отметки 7, локомотив 42 может функционировать на 6.8. Допущение таких промежуточных установочных параметров мощности может привнести дополнительные преимущества эффективности, как описано ниже.

Процедура, используемая для вычисления оптимального профиля, может быть любым количеством способов для вычисления ряда мощности, который приводит поезд 31 для минимизации потребления топлива и выбросов, при условии функционирования локомотива и ограничений графика, как просуммировано ниже. В некоторых случаях требуемый оптимальный профиль может быть достаточно близок к предварительно определенному по причине сходности конфигурации поезда, пути и окружающих внешних условий. В этих случаях может быть достаточно найти траекторию управления в базе 63 данных и попытаться следовать ей. Если нет пригодного предварительно вычисленного плана, способы вычисления нового плана включают в себя, но не ограничены, прямым вычислением оптимального профиля с использованием моделей из дифференциальных уравнений, которые аппроксимируют физику движения.

Установка включает в себя выбор количественной целевой функции, в большинстве случаев, взвешенную сумму (интеграл) переменных модели, которые соответствуют скорости потребления топлива и генерации выбросов, плюс элемент для штрафования излишнего варьирования скорости.

Формулировка оптимального управления достигается в минимизации количественной целевой функции при условии ограничений, включающих в себя, но не ограниченных, пределами скорости и минимальными и максимальными установочными параметрами мощности (скорости). В зависимости от целей планирования в любое время задача может быть гибко приспособлена для минимизации топливного объекта для ограничений по пределам выбросов и скорости или для минимизации выбросов, при условии ограничений по топливу и времени прибытия. Также возможно установить, например, в качестве цели минимизацию общего времени в пути без ограничений по общим выбросам или использованию топлива, где такое ослабление ограничений может быть разрешено или требуемо для выполняемой целевой задачи.

Математически задача, которая должна быть решена, может быть сформулирована более точно. Основная физика выражается посредством:

где x - положение поезда, v - его скорость, а t - время (в милях, милях в час или минутах и часах, как предопределено), и u - ввод команды отметки (скорости). Далее, D обозначает расстояние, которое должно быть пройдено, T_f - требуемое время прибытия на расстоянии D по пути, T_e - сила тяги транспортного средства, производимой локомотивным составом, G_a - гравитационная тормозящая сила, которая зависит от длины поезда, состава поезда и местности, на которой расположен поезда, R - общее зависящее от скорости сопротивление комбинации из локомотивного состава и поезда. Начальная и конечная скорости могут также быть заданы, но без потери общности здесь принимаются нулевыми (поезд остановлен в начале и конце). В конечном счете модель легко модифицируется для того, чтобы включать в себя другие важные динамические свойства, такие как задержка между изменениями скорости, u, и результирующее тяговое усилие или торможение. Используя эту модель, формулировка оптимального управления достигается в минимизации количественной целевой функции при условии ограничений, включающих в себя, но не ограниченных, пределами скорости и минимальными и максимальными установочными параметрами мощности (скорости). В зависимости от целей планирования в любое время задача может быть гибко приспособлена для минимизации топливного объекта для ограничений по пределам выбросов и скорости или для минимизации выбросов, при условии ограничений по топливу и времени прибытия.

Также возможно установить, например, в качестве цели минимизировать общее время в пути без ограничений по общим выбросам или использованию топлива, где такое ослабление ограничений может быть разрешено или требуемо для выполняемой целевой задачи. Эти критерии эффективности могут быть выражены как линейная комбинация любого из следующего:

- Минимизирует общее потребление топлива

- Минимизирует время в пути

- Минимизирует предельный переход (кусочно-постоянный ввод)

- Минимизирует предельный переход (непрерывный ввод)

4. Замените выражение F топлива в (1) выражением, соответствующим выработке выбросов. Широко применимая и характерная целевая функция является такой

Коэффициенты линейной комбинации будут зависеть от важности (веса), заданного для каждого из членов. Заметим, что в уравнении (OP) u(t) - оптимизирующая переменная, которая является непрерывным положением отметки. Если требуется дискретная отметка, например, для более старых локомотивов, решение уравнения (OP) может быть дискретизировано, что может иметь результатом меньшее сбережение топлива. Нахождение решения минимального времени (α₁ и α₂ установлены в 0) используется для нахождения нижнего предела, предпочтительным вариантом осуществления является решение уравнения (OP) для различных значений T_f c α₃, установленных в 0. Для специалистов, знакомых с такими оптимальными задачами, может быть необходимо приложить ограничения, например пределы скорости по пути:

Или, когда используется минимальное время в качестве цели, что должно удовлетворять ограничение в конечной точке, например общее потребленное топливо должно быть меньше, чем то, что в баке, например с помощью:

где W_F - остающееся в баке топливо на T_f. Специалист в данной области техники без труда признает, что уравнение (OP) может быть также и в других формах и что то, что представлено выше, является примерным уравнением для использования в настоящем изобретении.

Упоминание выбросов в контексте настоящего изобретения фактически направлено на суммарные выбросы, производимые в виде оксидов азота (NOx), несгоревших углеводородов и твердых частиц выхлопных газов. Каждый локомотив по конструкции должен быть совместим со стандартами Управления по охране окружающей среды (EPA) для характерных для тормоза выбросов, и таким образом, когда в настоящем изобретении оптимизируются выбросы, это будут общие выбросы задачи, на которые сегодня не существует спецификации. Все время функционирование должно быть совместимо с федеральными поручениями Управления по охране окружающей среды (EPA). Если главной целевой функцией во время рейса является снижение выбросов, формулировка оптимального управления, уравнение (OP), будет изменено для учета этой цели рейса. Ключевой гибкостью в настройке оптимизации является то, что любая или все из целевых функций рейса могут изменяться в соответствии с районом или целью. Например, для высокоприоритетного поезда минимальное время может быть единственной целевой функцией на пути, поскольку это высокоприоритетный поток. В другом примере, производство выбросов может меняться от штата к штату по планируемому пути поезда.

Для решения результирующей задачи оптимизации, в примерном варианте осуществления настоящее изобретение расшифровывает задачу динамического оптимального управления во временном интервале в эквивалентную статистическую задачу математического программирования с N переменными решения, где N зависит от частоты, с которой делаются корректировки набора скорости и торможения и длительности рейса. Для типичной задачи, это N может быть в тысячах. Например, в примерном варианте осуществления, предположим, что поезд проходит по 172-мильной протяженности пути на северо-востоке Соединенных Штатов. Используя настоящее изобретение, примерные 7,6% экономии использованного топлива могут быть реализованы, когда сравнивают рейс, определенный и следуемый с использованием настоящего изобретения, в сравнении с историей набора скорости/торможения реального водителя, где рейс определялся оператором. Улучшенная экономия реализуется, потому что оптимизация, реализуемая посредством использования настоящего изобретения, создает стратегию управления с меньшей потерей на сопротивление движению и маленькой или без потери торможения в сравнении с планом рейса оператора.

Чтобы выполнить оптимизацию, описанную выше, непрерывно расшифровываемой, может быть использована упрощенная модель поезда, такая как проиллюстрированная на фиг. 2, и уравнения, рассмотренные выше. Ключевое улучшение в оптимальном профиле создается управлением более подробной модели с создаваемым оптимальным рядом мощности, для проверки, нарушены ли другие температурные, электрические или механические ограничения, приводящие к измененному профилю со скоростью в зависимости от расстояния, которая является наиболее близкой к движению, которое может быть получено без повреждения оборудования локомотива или поезда, т.е. удовлетворяя дополнительные предполагаемые ограничения, такие как температурные и электрические пределы локомотива и действующие между вагонов силы в поезде.

Обращаясь обратно к фиг. 1, как только рейс начался 12, создаются команды мощности 14 для приведения плана в движение. В зависимости от установки функционирования настоящего изобретения, одной командой является команда для локомотива следовать оптимизированной команде 16 мощности с тем, чтобы получить оптимальную скорость. Настоящее изобретение получает оптимальную скорость и информацию мощности от локомотивного состава поезда 18. Вследствие неизбежных приближений в моделях, используемых для оптимизации, вычисление замкнутого цикла корректировок для оптимизированной мощности получается для записи требуемой оптимальной скорости. Такие корректировки пределов функционирования поезда могут быть сделаны автоматически или машинистом, который всегда имеет конечное управление поездом.

В некоторых случаях используемая в оптимизации модель может существенно отличаться от настоящего поезда. Это может происходить из-за разных причин, включающих в себя, но не ограниченных, дополнительными подборами груза или расположениями, локомотивами, которые не достигли цели пути, и ошибками в первоначальной базе 63 данных или вводе данных оператором. По этим причинам система контроля находится в положении, которое использует данные поезда в реальном времени для оценки параметров локомотива и/или поезда в реальном времени 20. Оцененные параметры затем сравниваются с предполагаемыми параметрами, использованными, когда рейс был первоначально создан 22. На основе любых отклонений между предполагаемыми и оцененными значениями рейс может быть перепланирован 24, когда довольно большая экономия может происходить из нового плана.

Другие причины для того, чтобы рейс мог быть перепланирован, включают в себя команды от удаленного расположения, такие как запрос диспетчерской службы или оператора смены в целях, чтобы они согласовались с более общими целями планирования движения. Более общие цели планирования движения могут включать в себя, но не ограничивать, графики других поездов с учетом рассеивания выхлопных газов из тоннеля, обслуживающими работами и т.д. Другой причиной может быть следствие ошибки компонента на борту. Стратегии для перепланирования могут быть сгруппированы в инкрементальные и крупные корректировки, в зависимости от серьезности нарушения, как будет обсуждено более подробно ниже. В целом, "новый" план должен быть производным от решения уравнения (OP) задачи оптимизации, описанного выше, но зачастую могут быть найдены более быстрые приближенные решения, как описано в данном документе.

При функционировании локомотив 42 будет постоянно контролировать эффективность системы и непрерывно обновлять план рейса на основе фактической измеренной эффективности, всякий раз, когда такое обновление будет улучшать характеристики рейса. Вычисления перепланирования могут выполняться целиком в пределах локомотива(ов) или целиком или частично переданными на удаленное расположение, такое как диспетчерские или путевые средства обработки, где беспроводные технологии используются для передачи планов локомотиву 42. Настоящее изобретение может также создавать тренды эффективности, которые могут быть использованы для разработки данных парка локомотивов касательно функций переноса эффективности. Общие для парка данные могут быть использованы, когда определяется первоначальный план поезда, и могут быть использованы для общесетевой оптимизации согласования при рассмотрении положений множества поездов. Например, кривая согласования использования топлива во время движения, как проиллюстрировано на фиг. 4, отображает возможности поезда на отдельно взятом пути в текущее время, скорректированная из множества средних, собранных для множества поездов на одном и том же пути. Таким образом, кривые накопления центрального диспетчерского средства обработки, подобные представленным на фиг. 4, от множества локомотивов могут использовать эту информацию для лучшей координации общего движения поездов для достижения общесистемной выгоды в использовании топлива или в пропускной способности.

Многие события при ежедневном функционировании могут приводить к необходимости генерации или модификации исполняемого в настоящий момент плана, где желательно сохранить те же целевые функции рейса, когда поезд не присутствует в графике для планируемой встречи или расхождения с другим поездом и он требует времени наверстывания отставания. Используя фактическую скорость, мощность и расположение локомотива, делается сравнение между планируемым временем прибытия и текущим оцениваемым (предсказываемым) временем прибытия 25. На основе разницы во временах, так же как и разницы в параметрах (обнаруженных или измененных диспетчерской службой или оператором), план корректируется 26. Эта корректировка может быть выполнена автоматически, следуя требованию железнодорожной компании в том, как такие отходы от плана должны обрабатываться, или вручную предлагаются альтернативы для машиниста на борту и диспетчера совместно выбрать лучший способ вернуться обратно к плану. Всякий раз, когда план изменяется, но когда существуют исходные цели, такие как, но не ограниченные временем прибытия, которые остаются теми же, дополнительные изменения могут быть факторизированы одновр