BRPI0706025A2 - sistema e método para otimizar os parámetros de diversos veìculos ferroviários operando em malhas ferroviárias com diversas intersecções - Google Patents
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Abstract
Sistema e método para otimizar os parâmetros de diversos veículos ferroviários operando em malhas ferroviárias com diversas intersecções. Em uma malha ferroviária, um método para conectar ao menos um dos parâmetros de um trem, eficiência do combustivel, eficiência das emissões e carga, com uma rede de conhecimento de tal forma a podem ser feitos ajustes para a eficiência da rede, conforme passa o tempo, enquanto o trem está realizando uma missão. O método inclui dividir a missão do trem em diversos setores com pontos de intersecção em comum, e calcular os parâmetros de operação do trem com base em outros trens em uma malha ferroviária, de modo a determinar os parâmetros otimizados em relação a certo setor, O método ainda inclui comparar os parâmetros operacionais otimizados com os parâmetros operacionais atuais, e alterar os parâmetros operacionais atuais do trem para fazer com que estes coincidam com os parametros operacionais otimizados, ao menos para o setor atual da linha, e para um setor pendente da linha.
Description
Sistema e método para otimhcar os parâmetros de diversos veículos ferroviáriosoperando em malhas ferroviárias com diversas intersecções.
REFERÊNCIA AOS PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS
Este pedido é uma "continuação em parte" do pedido depatente norte americano de número 11/385.354, depositado em 20 de Março de 2006, oqual é aqui incorporado como referência. O presente pedido reivindica a prioridade dopedido de patente norte americano de número de série 60/849.101, depositado em 2 deOutubro de 2006 e do pedido de patente norte americano de número de série60/939.851, depositado em 23 de Maio de 2007.
CAMPO DA INVENÇÃO
O campo da invenção está direcionado para as operaçõesde veículos ferroviários, tal como os trens, e mais em particular direcionado à otimizaçãodos parâmetros, tais como os parâmetroà operacionais do trem, a eficiência dôcombustível, a eficiência das emissões e o horário de chegada, de diversos trens,conforme estes operem através de uma malha ferroviária com intersecções.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
As locomotivas são sistemas complexos com numerosossubsistemas, com cada subsistema sendo interdependente de outros subsistemas. Umoperador ou maquinista se encontra a bordo de uma locomotiva para garantir a corretaoperação da locomotiva e da sua carga associada de carros de frete. Ainda mais, paraassegurar as operações apropriadas da locomotiva, o operador também é responsávelpela determinação das velocidades operacionais do trem e as forças internas ao trem, doqual a locomotiva faz parte. Para realizar esta função, o operador, em geral, deve teruma grande experiência na operação da locomotiva e dos diversos trens através doterreno especificado. Além disto, o operador também é responsável por assegurar que asforças internas ao trem permaneçam dentro dos limites aceitáveis.
Com base em uma missão particular do trem, é uma práticacomum utilizar uma gama de locomotivas para tracionar o trem, dependendo da potênciadisponível e do histórico de locomoções. Isto leva a uma grande variação em relação àpotência disponibilizada pelas locomotivas para um trem. Ainda mais, para trens críticos,tal como os chamados trens Z, tipicamente é prevista uma potência de reserva,tipicamente na forma de locomotivas de reserva, para cobrir o caso de uma falha noequipamento e para garantir que o trem alcance o seu destino em tempo.
Quando da operação de um trem, o operador normalmenteutiliza o mesmo ajuste para a marcha de trabalho [notche] com base nas operaçõespreliminares de trens similares percorrendo a mesma linha, o que, por sua vez, leva auma grande variação no consumo de combustível tendo em vista que os trens não sãoexatamente iguais. Destarte, o operador normalmente não pode operar as locomotivasde forma a minimizar o consumo de combustível em cada viagem. Isto é difícil de serfeito, pois, como um exemplo, o tamanho e a carga dos trens variam e as locomotivas eas suas características de consumo/emissão são diferentes.
Tipicamente, uma vez que um trem é composto e uma vezque este deixa o pátio de manobras, ou o pátio de montagem, a dinâmica do trem, talcomo a eficiência do combustível em função da velocidade, a aceleração máxima e ascondições da linha, assim como as permissões/limites da linha, são em geral conhecidospelo trem e pela tripulação. Contudo, o trem opera dentro de uma malha de linhas férreascom diversos trens trafegando concomitantemente com as linhas da malha de linhasférreas se interceptando e/ou com os trens devendo navegar encontrando e passandoatravés das linhas ao longo da rota. As informações sobre a malha ferroviária, tal como ohorário de chegada, a agenda para os novos trens e tripulações, assim como a saúdegeral da malha, são conhecidas por um local central, ou em postos distribuídos, tal comoos centros de despacho, mas não a bordo do trem. Seria desejável combinar asinformações locais do trem com as informações globais da malha de modo a sedeterminar uma performance otimizada do sistema para cada trem dentro de uma malhaferroviária. Neste sentido, e em uma malha ferroviária, os operadores poderiam sebeneficiar da otimização da eficiência do combustível e/ou da eficiência das emissões edo horário de chegada para toda a malha ou rede composta por diversas linhas e trensse interceptando.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
As formas de realização de exemplo da invençãodescrevem um sistema, um método e um código de programa de computador paraotimizar os parâmetros, tais como, mas não limitados a, eficiência do combustível,eficiência das emissões e o horário de chagada, de diversos trens, conforme estesoperam através de uma malha ferroviária com intersecções. Neste sentido, e em umamalha ferroviária, um método para conectar ao menos um dos parâmetros de um trem,eficiência do combustível, eficiência das emissões e carga, com uma rede deconhecimento de ta| forma a podem ser feitos ajustes para a eficiência da rede, conforhriepassa o tempo, enquanto o trem está realizándo uma missão. O método inclui dividir amissão do trem em^diversos setorès ou segmentos com pontos comuns de intersecção.
Uma outra etapa envolve calcular os parâmetros de operação do trem com base emoutros trens em uma malha ferroviária, de modo a determinar os parâmetros otimizadosem relação a certo setor. Os parâmetros otimizados são comparados com os parâmetrosoperacionais atuais,. Outra etapa descrita é a de alterar os parâmetros operacionaisatuais do trem para fazer com que estes coincidam com os parâmetros operacionaisotimizados ao menos para o setor atual da linha e para um setor pendente da linha.
Em uma outra forma de realização de exemplo, é descritoum sistema para conectar os parâmetros de um trem, eficiência do combustível, 'eficiência das emissões e carga, com uma rede de conhecimento de tal forma a podemser feitos ajustes para a eficiência da rede, conforme passa o tempo. O sistema inclui umotimizador de rede, o qual determina as condições operacionais ótimas para umapluralidade de trens em uma malha ferroviária para os trechos de cada missão do trem.Também é descrito um sistema de comunicação sem fio para realizar a comunicaçãoentre o otimizador de rede e o trem. Também é descrito o sistema de coleta de dados, oqual fornece ao menos uma condição operacional sobre o trem para o otimizador derede.
Em mais uma outra forma de realização, é descrito umcódigo de programa de computador para conectar os parâmetros operacionais do trem,eficiência do combustível, eficiência das emissões" e carga, com uma rede deConhecimento de tal forma a podem ser feitos ajustes para a eficiência da rede, conformepassa o tempo. O código de programa de computador inclui um módulo de programa decomputador para dividir a missão do trem em diversos setores, com pontos deintersecção em comum. Também é descrito um módulo de programa de computadorpara calcular ao menos um parâmetro de operação do trem com base em outros trensem uma malha ferroviária, de modo a determinar ao menos um parâmetro otimizado emrelação ã certo setor. É ainda descrito um módulo de programa de computador paracomparar os parâmetros otimizados com os parâmetros operacionais atuais. É aindadescrito um módulo de programa de computador para alterar os parâmetros operacionaisatual do trem para fazer com que estes coincidam com os parâmetros otimizados para aomenos o setor atual da linha e para um setor futuro.
Em uma outra forma de realização de exemplo é descritoum método para otimizar as operações de um trem usando um otimizador de rede e umotimizador de viagem embarcado. O método inclui a etapa de fornecer ao trem umconjunto inicial de parâmetros do trem a partir de um otimizador de rede. Uma etapa demonitorar o trem durante a missão e uma etapa de reportar ão trem as condiçõesoperacionais do trem para o otimizador de rede conforme o trem avança na missão.Também é prevista uma etapa de, embarcado no trem, considerando as condiçõesoperacionais em tempo real do trem, em vista do otimizador de rede, fornecendo osparâmetros do trem: Caso um dos parâmetros do trem estabelecidos pelo otimizador derede exceder as limitações percebidas a bordo do trem, uma outra etapa prevê ignorar oao menos um parâmetro do trem fornecido pelo otimizador de rede.
Em uma malha ferroviária apresentando uma pluralidade delinhas, nas quais algumas podem ser interceptadas por outras linhas da malha, é descritoum método para otimizar a operação de veículos ferroviários operando em uma malhaferroviária. O método inclui uma etapa de determinar um objetivo da missão para cadaveículo ferroviário no início de cada respectiva missão. É prevista uma outra etapa dedeterminar um plano de viagem otimizado para cada veículo com base no objetivo damissão. Cada respectivo plano de viagem é ajustado ao mesmo tempo em que semonitora, com base em ao menos um entre um respectivo parâmetro operacional de umveículo ferroviário e outros veículos ferroviários próximos de outro veículo ferroviário.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Será ora feita uma descrição mais particularizada dainvenção descrita supra de forma sucinta, com base em referência ás formas específicasde realização desta, as quais são ilustradas nos desenhos em anexo. Compreendendoque estas figuras ilustram apenas as formas típicas de realização da invenção e,portanto, não devem ser consideradas como sendo Iimitativos do escopo, a, invençãoserá ora descrita e explicada com especificidade e detalhamento adicionais através douso dos desenhos que a acompanham, nos quais:
- A figura 1 mostra uma ilustração de exemplo de um diagrama de fluxo da presenteinvenção;
- A figura 2 mostra um modelo simplificado do trem, o qual pode ser empregado;
- A figura 3 mostra uma forma de realização de exemplo dos elementos da presenteinvenção;
A figura 4 mostra uma forma de realização de exemplo da curva entre o uso decombustível e o tempo de viagem;
- A figura 5 mostra uma forma de realização de exemplo da decomposição em trechospara um pano de viagem;
A figura 6 mostra um exemplo de uma forma de realização relativa a um exemplo desegmentação;
- A figura 7 mostra um exemplo de um diagrama de fluxo da presente invenção;
- A figura 8 mostra uma ilustração de exemplo de um mostrador dinâmico para usopelo operador;
- A figura 9 mostra uma outra ilustração de exemplo de um mostrador dinâmico parauso pelo operador;
- A figura 10 mostra uma outra ilustração de exemplo de um mostrador dinâmico parauso pelo operador;
- A figura 11 mostra uma forma de realização de exemplo de uma malha de trilhosferroviários;
- A figura 12 mostra uma outra forma de realização de exemplo de uma malha detrilhos ferroviários;.
- A_ figura 13 mostra um diagrama de fluxo ilustrando as etapas de exemplo paraconectar certos parâmetros com a rede de conhecimento;
- A figura 14 mostra um diagrama de fluxo ilustrando as etapas de exemplo paraconectar certos parâmetros com a rede de conhecimento;
- A figura 15 mostra um diagrama de blocos de elementos de exemplo os quais podemser parte de um sistema para otimizar a operação de um trem dentro de uma malhade linhas ferroviárias; e
- A figura 16 mostra um diagrama de fluxo das etapas de otimização de umapluralidade de veículos ferroviários dentro de uma malha ferroviária.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Agora será feita referência, em detalhes, às formas derealização consistentes com a invenção, exemplos das quais estão ilustradas nosdesenhos em anexo. Sempre que possível, os mesmos números de referência usadosnas diversas figuras se referem a partes iguais.
As formas de realização de exemplo da invençãosolucionam os problemas da arte através do fornecimento de um sistema, de um métodoe de um método implementado através de um computador, tal como um código deprograma de computador, para melhorar a eficiência geral do consumo de combustívelpor um trem através do ajuste otimizado da potência do trem. A presente invençãotambém pôde ser operada quando uma consistência de locomotivas se encontrarealizando operações com potência ou tração distribuída. As pessoas com proficiência naarte irão perceber que um dispositivo, tal como um sistema de processamento de dados,incluindo uma CPU, uma memória, um dispositivo de entrada e saída l/O, umarmazenador de programa, um barramento de conexão e outros componentesapropriados, poderia ser programado, ou de qualquer forma projetado, para facilitar arealização, na prática, do método da invenção. Tal sistema poderia incluir meiosapropriados de programa para executar o método da invenção.
Além disto, um artigo manufaturado, tal como um disco pré-gravado ou um produto de programa de computador semelhante, para uso em umsistema de processamento de dados, poderia incluir um meio de armazenamento emeios de programa gravados neste, de modo a orientar o sistema de processamento dedados a permitir a realização, na prática, do método da invenção. Tais dispositivos eartigos manufaturados também estão incluídos dentro do espírito e do escopo dainvenção.
Falando de forma geral, o efeito técnico é uma melhoria naeficiência do consumo de combustível e/ou na eficiência das emissões de um trem queojaera em uma linha com diversos trechos ou segmentos, a qual faz parte de uma malhaferroviária dotada de intersecções. Para facilitar o entendimento das formas derealização dé exemplo, doravante será feita uma descrição com referência as formasespecíficas de implementação da mesma. As formas de realização de exemplo dainvenção pòdem ser descritas dentro do contexto geral das instruções executáveis porum computador, tais como os módulos de programa de computador, que são executadospor um computador. De forma geral, os módulos de programa de computador incluemrotinas, programas, objetos, componentes, estruturas de dados, etc., os quais realizamtarefas em particular ou que implementam tipos particulares de dados abstratos. Porexemplo, os programas de computador consubstanciam as formas de realização deexemplo da invenção e podem ser codificados através de diversas linguagens, para usoem plataformas diferentes. Na descrição que segue, os exemplos da invenção podem serdescritos dentro do contexto de um portal web o qual emprega um navegador web.Contudo, poderá ser percebido que os princípios da invenção que formam a base dasformas de realização de exemplo da invenção podem ser igualmente implementadosatravés de outros tipos de tecnologias de programação de computador.
Ainda mais, os peritos na arte irão perceber que as formasexemplificativas de realização da presente invenção podem ser realizadas, na prática,através de outras configurações de sistemas de computador, incluindo os dispositivosportáteis ou hand-held, os sistemas de microprocessadores, os dispositivos eletrônicosbaseados em microprocessadores ou programáveis pelo usuário, minicomputadores,computadores de tipo mainframe, e similares. As formas de realização de exemplo dainvenção também podem ser realizadas na prática em ambientes de computaçãodescentralizados, nos quais as tarefas são realizadas por dispositivos remotos deprocessamento e os quais estão ligados através de uma rede de comunicação. Em umambiente de computação descentralizado, os módulos do programa podem estarlocalizados em meios de armazenamento de instruções de computador, tanto locaisquanto remotos, incluindo as memórias de armazenamento. Estes ambientes decomputação, tanto locais quanto remotos, podem estar totalmente contidos dentro dalocomotiva, ou em locomotivas adjacentes à consistência, ou não embarcados nestas ásmargens da linha ou em escritórios centrais, com os quais é utilizada uma comunicaçãosem fio ou através de cabeamento.
Por todo este documento será empregado o termoconsistência de locomotivas. Tal còmo ora empregado, uma consistência de locomotivaspode ser descrita como apresentando uma ou mais locomotivas em sucessão, ligadasentre elas de tal forma a fornecer uma capacidade motora ou de frenagem. Aslocomotivas estão ligadas entre elas quando não existem vagões ou carros ferroviáriosentre as locomotivas. O trem pode apresentar mais de uma consistência de locomotivasna sua composição. Especificamente, pode existir uma consistência líder e mais de umaconsistência remota, tal como no meio da linha de vagões e outra consistência remota aofinal do trem. Cada consistência de locomotivas pode apresentar uma primeiralocomotiva e locomotiva(s) atrás desta. Deve ser entendido que a consistência líder podeser colocada em qualquer posição dentro da composição do trem. Mais especificamente,apesar da primeira locomotiva ser normalmente vista como a locomotiva líder, os peritosna arte irão rapidamente perceber que a primeira locomotiva, em uma consistência comdiversas locomotivas, pode estar fisicamente disposta em uma posição fisicamenteposterior. Uma vez que uma consistência de locomotivas é normalmente vista como umasucessão de locomotivas, os peritos na arte irão prontamente perceber que um grupo deconsistências de locomotivas também pode ser reconhecido como uma consistênciamesmo quando um carro ou vagão separa as locomotivas, tal como quando aconsistência de locomotivas é configurada para uma operação com tração distribuída, naqual os comandos de aceleração e de frenagem são disseminados a partir da Iocomotjvalíder para os trens remotos através de um canal de radio ou de um cabo elétrico. Nestesentido, o termo consistência de locomotivas não deve ser considerado como um fatorIimitativo quando da descrição de diversas locomotivas dentro do mesmo trem.
Ora serão descritas as formas de realização da presentéinvenção, fazendo-se referência aos desenhos. As formas de realização de exemplo dainvenção podem ser implementadas de diversas formas, incluindo um sistema (o qualinclui um sistema de processamento de dados), um método (o qual inclui um métodocomputadorizado), um dispositivo, um meio passível de ser lido por um computador, umproduto na forma de um programa de computador, uma interface gráfica para com ousuário, incluindo um portal web, ou uma estrutura de dados fixada de forma tangível emuma memória passível de ser lida por um computador. Abaixo serão descritas diversasformas de realização da invenção.
A figura 1 apresenta uma ilustração de exemplo de umdiagrama de fluxo de uma forma de realização de exemplo da presente invenção. Talcomo ilustrado, as instruções são entradas ou inserções específicas para o planejamentode uma viagem tanto a bordo quanto a partir de um local remoto, tal como um centro deexpedição 10. Tais informações inseridas incluem, mas não estão limitadas a, a posiçãodo trem, a descrição da consistência (tal como os modelos das locomotivas), a descriçãoda potência da locomotiva, a performance da transmissão de tração da locomotiva, oconsumo de combustível pelo motor como uma função da potência útil transferida, asemissões do trem ou da locomotiva como uma função da velocidade pelo ajuste dapotência e das cargas dinâmicas, as características de refrigeração, a rota pretendidapara a viagem (grau de inclinação efetivo e curvatura como uma função dos marcosferroviários ou um componente de "grau de inclinação efetivo" para refletir a curvatura deacordo com o padrão para as práticas ferroviárias), o trem representado pela composiçãoe pela carga junto com os coeficientes de arrasto efetivo, os parâmetros desejados paraa viagem incluindormas não limitados a, o momento de início e a localização, o loca! dechegada, o tempo desejado de viagem, a identificação da tripulação (usuário e/ouoperador), o final do turno da tripulação e a rota.Estes dados podem ser fornecidos para a locomotiva 42através de diversas formas, tais como, mas não limitadas a, um operador inserindo estesdados de forma manual na locomotiva 42 através de uma tela a bordo, as característicasfornecidas pelo fabricante ou pelo operador, a inserção de um dispositivo de memória talcomo um cartão rígido e/ou um dríve USB contendo os dados em um receptáculo ouconector a bordo da locomotiva, e através da transmissão das informações por meio deuma comunicação sem fio, a partir de um local 41 centralizado ou às margens daferrovia, tal como um dispositivo de sinalização da linha e/ou um dispositivo marginal,para a locomotiva 42. As características de carga da locomotiva 42 e do trem 31 (p. ex.,arraste) também podem ser alteradas durante a rota (p. ex., com a altitude, atemperatura ambiente e as condições dos trilhos e dos vagões), e o plano pode seratualizado de modo a refletir tais mudanças, conforme" necessário, através de qualquerum dentre os método supra descritos e/ou através da captüra autônoma e em tempo realdas condições do trem/locomotiva. Isto inclui, por exemplo, as mudanças detectadas nascaracterísticas do trem ou da locomotiva detectadas pelo equipamento de monitoramentoa bordo ou não da locomotiva(s) 42.
O sistema de sinalização de linha determina a velocidadepermitida para o trem. Existem diversos tipos de sistemas de sinalização de linha e deregras operacionais associadas a cada um destes sinais. Por exemplo, alguns sinais sãocompostos por uma única luz (liga/desliga), alguns sinais são compostos por uma únicalente com diversas cores, e alguns sinais apresentam diversas luzes e cores. Estessinais podem indicar que a linha está livre e que o trem pode seguir com a velocidademáxima permitida. Estes também podem indicar que é necessária uma velocidadereduzida ou uma parada. Esta velocidade reduzida pode precisar ser efetivada_ imediatamente, ou em certo local (p. ex., antes do próximo sinal ou cruzamento).
A situação do sinal é comunicada para o trem e/ou para ooperador através de diversos meios. Alguns sistemas apresentam circuitos na linha ebobinas indutivas de captura dispostas nas locomotivas. Outros sistemas compreendemos sistemas de comunicação sem fio e/ou os sistemas dé comunicação por meio decabos. Os sistemas de sinalização também podem precisar que o operador, oumaquinista, inspecione visualmente o sinal e tome a atitude apropriada.
Os sistemas de sinalização podem fazer uma interface como sistema de sinalização a bordo e ajustar a velocidade da locomotiva de acordo com asentradas e com as regras operacionais apropriadas. Para os sistemas de sinalização querequerem que o operador inspecione visualmente a situação do sinal, a tela do operadorira mostrar as opções apropriadas do sinal para o operador entrar, com base nalocalização do trem. O tipo de sistema de sinalização e de regras de operação, comouma função da localização, pode ser armazenado em um banco de dados 63 a bordo.Com base na especificação dos dados de entrada nasformas de realização de exemplo da presente invenção, é calculado um plano otimizadopara produzir um perfil de viagem 12, o qual minimiza o uso de combustível e/ou asemissões produzidas; sujeito àsTestrições dos~limites de"velocidade aoiongo"da"rota~e~considerando os horários de partida e de chagada. O perfil contém a velocidadeotimizada e os ajustes de potência (marcha de trabalho) otimizados do trem que segue,expressos como uma função da distância e/ou do tempo, e os limites operacionais dotrem incluindo, mas não limitados a, os ajustes máximos para a marcha de trabalho epara a frenagem, e os limites de velocidade como uma função da localização, e oconsumo de combustível e a geração de emissões que são esperados. Em uma formade realização de exemplo, o valor do ajuste para a marcha de trabalho \notch] éselecionado de modo a se obter as decisões de mudança de aceleração a cada períodode 10 a 30 segundos. Os peritos na arte irão prontamente perceber que as decisões demudança de aceleração podem acontecer em períodos maiores ou menores, senecessário e/ou desejado, de modo a seguir um perfil otimizado de velocidade. Emsentido amplo, deve ficar evidente para uma pessoa com proficiência na arte que osperfis fornecem os ajustes de potência para o trem, tanto a nível do trem quanto a nívelda consistência e/ou a nível do trem individual. A potência compreende a força defrenagem, a força motriz e a força dos freios a ar. Em uma outra forma preferida dérealização, ao invés de operar, de forma tradicional, com ajustes discretos para asmarchas de trabalho, a forma de realização de exemplo da presente invenção está apta aselecionar um ajuste contínuo da potência, o qual é determinado como sendo o otimizadopara o perfil selecionado. Destarte, e por exemplo, se um perfil otimizado especifica umajuste da marcha de trabalho de 6,8, ao invés de operar com um ajuste da marcha detrabalho de 7, a locomotiva 42 pode operar em 6,8. A possibilidade de se operar comajustes de potência intermediários pode trazer benefícios adicionais para a eficiência, talcomo descrito abaixo.
O procedimento usado para computar o perfil ótimo podeser através de qualquer um dos métodos de computação para uma seqüência depotência a qual guia o trem 31, de modo a minimizar o consumo de combustível e/ou asemissões, desde que respeitados as restrições para a locomotiva e para a programaçãoou agenda de horários, tal como sintetizado abaixo. Em alguns casos, o perfil otimizadonecessário pode ser muito próximo de um anteriormente determinado, devida àsimilaridade da configuração do trem, da rota e das condições ambientais. Nestes casos,pode ser suficiente consultar o guia de trajeto dentro do banco de dados 63 e tentarsegui-lo..-Quando^ não existe nenhum plano previamente computado, os métodos paracalcular um novo incluem, mas não estão limitados a, calcular diretamente o perfil ótimoutilizando modelos de equações diferenciais os quais reproduzem, de forma aproximada,a movimentação física do trem. O ajuste envolve é seleção de uma quantidade defunções objetivas, usualmente uma soma ponderada (integral) das variáveis do modelo,as quais correspondem à taxa de consumo do combustível e de geração das emissões,mais um termo para penalizar uma variação excessiva da aceleração.
Uma fórmula otimizada de controle é acertada paraminimizar a função quantitativa objetiva que é submetida às restrições incluindo, mas nãolimitada a, os limites de velocidade e os ajustes mínimo e máximo para a potência(aceleração). Dependendo dos objetivos do plano, a qualquer tempo, o problema podeser ajustado de forma flexível de modo a minimizar o consumo de combustível sujeito asrestrições das emissões e dos limites de velocidade, ou para minimizar as emissõessujeito às restrições de combustível e do horário de chegada. Também é possívél ajustar,por exemplo, o objetivo de minimizar o tempo total de viagem sem as restrições relativasà quantidade total de emissões ou de uso de combustível, sendo que tal relaxamento dasrestrições poderia ser permitido ou necessário para a missão.
Por todo este documento, são apresentados exemplos deequações e de funções objetivas destinadas a minimizar o consumo de combustível dalocomotiva. Estas equações e funções tem apenas o intuito de ilustração, posto quepodem ser empregadas outras equações e funções objetivas para otimizar o consumo decombustível ou para otimizar outros parâmetros operacionais do trem/locomotiva.
O problema a ser solucionado pode ser posto maisprecisamente de forma matemática. A física básica do movimento é expressa por:
<formula>formula see original document page 11</formula>
na qual χ é a posição de trem, ν é a sua velocidade e t é o tempo (em milhas, milhas porhora e minutos ou horas, conforme apropriado) e υ é o comando de entrada para amarcha de trabalho (aceleração). Além disto, D indica a distância a ser percorrida, Tf ohorário desejado de chegada na distância D ao longo da linha, Te é o esforço de traçãoproduzido pela consistência de locomotivas, Ga é o arraste gravitacional o qual dependedo comprimento do trem, da composição do trem e do terreno no qual o trem estálocalizado, R é o arraste dependente da velocidade efetiva [net speed\ da consistência delocomotivas e da composição do trem. As velocidades iniciais e finais também podem serespecificadas, mas sem perda do caráter genérico são tidas aqui como sendo zero (tremparado no início e no final). Por fim, o modelo é prontamente modificado para incluiroutras dinâmicas.importantes tais como o atraso entre uma mudança de aceleração, u, edo esforço de tração ou de frenagem resultante. Utilizando este modelo, uma fórmula decontrole otimizada é acertada para minimizar a função objetiva quantitativa sujeita asrestrições incluindo, mas não limitadas a, os limites de velocidade e os ajustes máximo emínimo da potência (aceleração). Dependendo dos objetivos do plano, a qualquer tempo,o problema pode ser ajustado de forma flexível de modo a minimizar o consumo decombustível sujeito às restrições das emissões e dos limites de velocidade, ou paraminimizar as emissões sujeito às restrições de combustível e do horário de chegada.
Também é possível acertar, por exemplo, o objetivo deminimizar o tempo total de viagem sem as restrições relativas à quantidade total deemissões ou de uso do combustível, sendo que tal relaxamento das restrições poderiaser permitido ou necessário para a missão. Todas estas medidas de performance podemser expressas na forma de uma combinação linear entre qualquer um dos seguintes:
<table>table see original document page 12</column></row><table>
Nesta equação, E é a quantidade de emissões em gramas por cavalo vapor-hora (g/hph)para cada uma das marchas de trabalho (ou ajustes de potência). Ainda mais poderia serfeita uma minimização com base no total ponderado do combustível e das emissões.
Uma função objetiva comumente empregada erepresentativa é a seguinte:
7Z............Tfmina, }F(u(t))dt + a.iTf+a2 ^{du ldt)2dt (QP)
Os coeficientes da combinação linear dependem daimportância (peso) dado a cada um dos termos. Note-se que na equação (OP)1 u(t) é avariável de otimização que é a posição da marcha de trabalho contínua. Caso sejanecessária uma marcha de trabalho discreta, p. ex., para locomotivas antigas, a soluçãoda equação (OP) é;tornada discreta, o que pode resultar em uma menor economia decombustível. Encontrar a solução de menor tempo (ai é fixado em zero ea2é fixado emzero ou em um valor relativamente pequeno) é usado para encontrar a menor ligaçãopara o tempo de possível (Tf = Tmin). Neste caso, tanto u(t) quanto Tf são as variáveis deotimização. A forma preferida de realização soluciona a equação (OP) para diversosvalores de Tf com Tf > Tfmin com a3 fixado em zero. Neste último caso, Tt é tratado comouma restrição.
Para aqueles que estão familiarizados com as soluções detais problemas de otimização, pode ser necessário adicionar restrições, p. ex., os limitesde velocidade ao longo da trajetória:
<formula>formula see original document page 13</formula>
ou quando se utiliza o tempo mínimo como o objetivo, tal restrição do ponto final deveaguardar, p. ex. o total de combustível consumido deve ser menor que aquele dentro dotanque, p. ex., por meio de:
<formula>formula see original document page 13</formula>
na qual Wf é a quantidade de combustível restante dento do tanque. Os peritos na arteirão prontamente perceber que a equação (OP) pode estar em outras formas, assimcomo o quanto apresentado supra é um exemplo de equação para uso na forma derealização de exemplo da presente invenção.
A função de otimização podeincluir a eficiência do consumode combustível ou as emissões, ou uma combinação entre a eficiência do consumo decombustível e as emissões. Note-se que, tal como discutido abaixo, as emissõespoderiam ser de tipos diferentes e também poderiam ser ponderadas.
As referencias as emissões, no contexto das formas derealização de exemplo da presente invenção, de fato, são direcionadas para as emissõescumulativas produzidas na forma de emissões de óxido de nitrogênio (NOx), de emissõesde hidrocarbonetos (HC), de emissões de monóxido de carbono (CO) e/ou de emissõesde materiais particulados (PM). Um requisito em relação às emissões pode fixar um valormáximo para as emissões de NOx, de HC1 de CO e/ou de PM. Outros limites deemissões podem incluir um valor máximo para uma emissão eletromagnética, tal comoum limite para a potência útil em; rádio freqüência (RF)1 medida em watts, pararespectivas freqüências emitidas pela locomotiva. Ainda uma outra forma de emissão é oruído produzido pela locomotiva, tipicamente medido em decibéis (dB). Um requisito emrelação à emissão pode ser variável de acordo com o horário do dia, o período do ano,e/ou das condições atmosféricas tais como o clima ou o nível de poluentes na atmosfera.É sabido que os regulamentos relativos às emissões podem variar geograficamenteatravés do sistema ferroviário. Por exemplo, uma área operacional, tal como uma cidadeou um estado, pode apresentar padrões específicos de emissões, e uma áreaoperacional adjacente pode apresentar padrões de emissões diferentes, por exemplouma menor quantidade de permitida de emissões ou uma taxa mais alta para um dadonível de emissão. Deste modo, um perfil de emissão para certa área geográfica pode serdimensionado de forma a incluir um valor máximo de emissão para cada emissãoregulamentada, incluindo no perfil o cumprimento de um padrão predeterminado deemissão necessário para aquela área. Tipicamente, e para uma locomotiva, estesparâmetros de emissão são determinados por, mas de forma não limitada a, a potência(marcha de trabalho), as condições ambientes, os método de controle do motor, etc.
Por projeto, cada locomotiva deve obedecer a uma agência(tais como, mas não limitadas a Agência de Proteção Ambiental (EPA), SindicatoInternacional dos Ferroviários (UIC), etc.) e/ou aos padrões de regulamentação paraemissões específicas dos freios, e assim, quando as emissões são otimizadas na formade realização de exemplo da presente invenção, esta será a quantidade de emissõestotais da missão para a qual não existe especificação hoje. Em qualquer momento, asoperações devem obedecer aos regulamentos federais da EPA, UIC, etc. Caso umobjetivo chave, durante uma missão, seja o de reduzir as emissões, a fórmula de controleotimizada, equação (OP), deve ser aditada de modo a levar em consideração esteobjetivo da viagem. Uma flexibilização chave no ajuste da otimização é o de que todos equaisquer objetivos da viagem possam variar de acordo com a região ou com a missão.Por exemplo, para um trem de alta prioridade, um tempo mínimo pode ser o únicoobjetivo em uma rota, devido a sua alta prioridade de trânsito. Como um outro exemplo, ageração das emissões pode variar de estado para estado, ao longo da rota planejadapara o trem.
Para solucionar o problema resultante da otimização, umaforma de realização de exemplo da presente invenção transfere o problema do controledinâmico otimizado, dentro do domínio do tempo, para um problema equivalente deprogramação de estatística matemática com N variáveis de decisões, na qual o número"N" depende da freqüência com a qual são feitos os ajustes no acelerador e nos freios,bem como a duração da viagem. Para os problemas típicos, este N pode ser de milhares.Por exemplo, e em uma forma de realização de exemplo, pode-se supor um tremviajando por uma linha direta com 172 milhas [cerca de 275 Km] pelo sudoeste dosEstados Unidos. Empregando a forma de realização de exemplo da presente invenção,uma economia de, p. ex., 7,6% no consumo de combustível pode ser conseguida quandose compara uma viagem determinada e realizada utilizando a forma de realização deexemplo da presente invenção contra o histórico real de uso da aceleração/frenagemdeterminado por um maquinista. O aumento da economia é conseguido devido ao fato deque a otimização obtida através do uso da forma de realização de exemplo da presenteinvenção produz uma estratégia de condução tanto com um menor arraste quanto comuma perda por freios menor, ou nenhuma, quando em comparação com um plano deviagem de um maquinista ou operador.
Para tornar a otimização supra descrita passível de sertratada por computador, deve ser empregado um modelo simplificado do trem, tal como oquanto ilustrado na figura 2 e nas equações supra descritas. Um refinamento chave doperfil otimizado é produzido através da condução de um modelo mais detalhado, no qualé gerada a seqüência de tração otimizada, de modo a testar se as demais restriçõestérmicas, elétricas e mecânicas são violadas, levando a um perfil modificado davelocidade pela distância que seja mais próximo a um deslocamento que pode serconseguido sem danificar a locomotiva ou os equipamentos do trem, isto é, satisfazendoas restrições adicionais implícitas tais como os limites térmicos ou elétricos da locomotivaou as forças internas aos vagões do trem.
Fazendo novamente referência a figura 1, uma vez que éiniciada 12 a viagem, são gerados os comandos de tração 14 de modo a colocar o trèmem movimento. Dependendo do ajuste operacional para a forma de realização deexemplo da presente invenção, um comando é destinado a que a locomotiva siga ocomando otimizado de tração 16 de modo a atingir a velocidade otimizada. A forma derealização de exemplo da presente invenção obtém a velocidade real e as informaçõesde tração a partir da consistência 18 de locomotivas do trem. Devido as inevitáveisaproximações pelos modelos usadós para a otimização, um cálculo em Ioop Tethado dascorreções para a tração otimizada é obtido através do rastreamento da velocidadeotimizada desejada. Tais correções dos limites operacionais do trem podem ser feitas deforma automática ou através do operador, o qual sempre tem o comando final do trem.
Em alguns casos, o modelo usado na otimização podediferir significativamente do trem real. Isto pode acontecer por diversos motivos, incluindomas não limitado a, alocação e encaminhamento de cargas extras, locomotivas quefalham durante a rota, e a erros no banco de dados 63 inicial ou a entradas de dadoserrôneas feitas pelo operador. Por estas razões, é previsto um sistema de monitoramentoo qual se utiliza de dados em tempo real para estimar os parâmetros da locomotiva ou dotrem em tempo real 20. Os parâmetros estimados são então comparados com osparâmetros assumidos e que foram usados quando a viagem foi inicialmente criada 22.Baseado em qualquer diferença entre os valores assumidos e estimados, a viagem podeser re-planejada 24, pelo que uma economia maior pode advir do novo plano.
Outras razões para que uma viagem venha a ser re-planejada incluem as diretivas emitidas por uma localidade remota, tal como pelaexpedição, e/ou do operador solicitando que uma mudança nos objetivos sejaconsistente com os objetivos mais globais de planejamento dos movimentos. Osobjetivos mais globais de planejamento dos movimentos podem incluir, mas não estãolimitados a, as programações ou as agendas de outros trens, para permitir que aexaustão se dissipe de um túnel, as operações de manutenção, etc. Outra razão podeser devida a uma falha de um componente a bordo. As estratégias de re-planejamentopodem ser agrupadas em ajustes incrementais e maiores, dependendo da seriedade doproblema, tal como será descrito com maiores detalhes abaixo. Em geral, um "novo"plano deve ser derivado de uma solução da equação (OP) de otimização do problemasupra descrito, mas freqüentemente podem ser encontradas soluções aproximadas maisrápidas, como aqui descrito.
Em operação, a locomotiva 42 irá continuamente monitorara eficiência do sistema e atualizar continuamente o plano de viagem com base nasmedições reais da eficiência, sempre que uma tal atualização possa melhorar aperformance da viagem. Os cálculos para o re-planejamento da viagem podem serrealizados totalmente dentro da locomotiva(s) ou total ou parcialmente deslocados paraum Ioeal remoto, tal como as instalações de processamento marginal ou de expedição,nas quais a tecnologia sem fio é utilizada para a comunicação dos planos para alocomotiva 42. A forma de realização de exemplo da presente invenção também podegerar tendências eficientes às quais podem ser usadas para desenvolver os dados dafrota de locomotivas com relação às funções de transferência da eficiência. Os dados detoda a frota podem ser usados por ocasião da determinação do plano de viagem inicial, epodem ser vUsados na otimização da movimentação de toda a malha quando seconsidera a localização de diversos trens. Por exemplo, a curva relativa ao tempo dedeslocamento em relação ao uso de combustível, tal como ilustrada na figura 4, reflete acapacidade de um trem, em uma rota em particular e em um dado momento, atualizadapelo conjunto de médias capturadas para diversos trens similares na mesma rota.Destarte, uma instalação central de expedição que coleta as curvas como as da figura 4,a partir de diversas locomotivas, poderia utilizar estas informações para coordenar, deuma forma melhor, a movimentação geral dos trens a fim de que se consiga umavantagem ao nível de todo o sistema, em relação à economia de combustível oudeslocamento. Portanto, deve ser perceptível a um perito na arte que os dados emtempo real são utilizados no lugar das funções previamente calculadas, sendo que asações da locomotiva e da consistência de locomotivas são controladas com base nosdados atualmente disponíveis. Apesar de ser utilizado o combustível consumido, osperitos,na arte irão perceber que pode ser utilizado um gráfico similar quando devem serotimizadas as emissões na forma de uma comparação entre as emissões e o tempo deviagem. Outras comparações podem incluir, mas não estão limitadas a, emissões emfunção da velocidade e emissões em função da velocidade e da eficiência docombustível.
Durante as operações diárias, diversos eventos podem levara necessidade: de se gerar ou modificar o plano atualmente em execução, quando sepretende manter os mesmos objetivos da viagem, para quando um trem não se encontradentro da sua agenda em relação ao encontro ou a passagem de outro trem, e esteprecisa recuperar o tempo. Utilizando os dados atuais de velocidade, tração e localizaçãoda locomotiva, é feita uma comparação entre o horário de chegada planejado e o horáriode chegada 25 atualmente estimado (previsto). O plano 26 é ajustado com base nadiferença entre os horários, assim como na diferença entre os parâmetros (detectados oualterados pela expedição ou pelo operador). Este ajuste pode ser feito automaticamente,de acordo com a vontade da companhia ferroviária, em relação a como os desvios doplano devem ser tratados, ou propostas alternativas de forma manual, para o operadorembarcado ou a expedição decidirem a melhor forma de voltar ao plano. Sempre que umplano é atualizado, mas não os seus objetivos, tal como, mas não limitado ao temporestante para a chegada do mesmo, outras mudanças podem ser transformadas emfatores concorrentes, p. ex., mudanças nos novos limites de velocidade futuros, o quepoderia afetar a possibilidade de se retornar ao plano original. Em tais casos, se o planode viagem original não puder ser mantido, ou em outras palavras o trem não é capaz decumprir com os objetivos do plano de viagem original, como aqui descrito, outros planospodem ser apresentados para um operador e/ou uma instalação remota, ou expedição.
Também pode ser feito um re-planejamento quando édesejado alterar os objetivos origináis: Um tal re-planejamento pode ser feito tanto emintervalos determinados de tempo, de forma manual e de acordo com adiscricionariedade do operador ou da expedição, quanto de forma autônoma quando sãoexcedidos certos limites predefinidos, tais como os limites operacionais do trem. Porexemplo, se a execução do plano atual está atrasada mais que um valor predeterminado,tal como trinta minutos, a forma de realização de exemplo da presente invenção pode re-planejar a viagem de modo acomodar o atraso às custas de um aumento do consumo decombustível, tal como supra descrito, ou para alertar o operador e a expedição sobre oquanto de tempo pode ser recomposto ao todo (isto é, qual o tempo mínimo de chegadaou qual a quantidade máxima de combustível que pode ser economizada dentro darestrição de tempo).Também podem ser previstos outros gatilhos de re-planejamentocom base no combustível consumido ou na integridade da consistência de tração,incluindo, mas não limitado a, o horário de chegada, a perda de cavalos vapor devido auma falha do equipamento e/ou a um mau funcionamento temporário do equipamento(tal como por uma operação em estado muito aquecido ou muito frio) e/ou pela detecçãode erros na inserção de dados, tal como no comprimento assumido do trem, naotimização das emissões totais, tal como ocorrido ao longo da rota e projetado para odestino final. Isto é, se a mudança se reflete de forma negativa em relação àperformance da locomotiva para o restante da viagem, esta pode ser adicionada comoum fator nos modelos, e/ou nas equações usadas na otimização.As mudanças nos objetivos dos planos também podemsurgir da necessidade de se coordenar eventos, quando o plano para um tremcompromete a capacidade de outro trem de cumprir com os objetivos e se faz necessáriauma arbitragem em um nível diferente, p. ex., pelo escritório de expedição. Por exemplo,a coordenação dos encontros e passagens ainda pode ser otimizada através dacomunicação direta de trem a trem. Assim, e como um exemplo, se um trem sabe queestá atrasado para chegar a um local de encontro e/ou de passagem, as comunicaçõesdo outro trem podem informar o trem atrasado (e/ou a expedição). O operador podeentão inserir a informação relativa ao fato de estar atrasado na forma de realização deexemplo da presente invenção, sendo que a forma de realização de exemplo da presenteinvenção irá recalcular o plano de viagem do trem. A forma de realização de exemplo dapresente invenção também pode ser utilizada em um nível mais alto, ou ao nível damalha, de modo a permitir que uma expedição determinasse qual trem deveria reduzir develocidade ou acelerar ou se uma restrição relativo há um tempo de passagem e/ou deencontro não precise ser cumprido. Como aqui descrito, isto é conseguido com trens quetransmitem dados para a expedição de modo a determinar como cada trem deve alteraro seu objetivo de plano. Uma escolha deve depender tanto da agenda quanto daeconomia de combustível, dependendo da situação.
Para os re-planejamentos iniciados de forma automática oumanual, as formas de realização de exemplo da presente invenção podem apresentarmais de um plano de viagem para o operador. Em uma forma de realização de exemplo,a presente invenção irá apresentar perfis diferentes para o operador, permitindo que ooperador selecione o horário de chegada e compreenda o impacto em relação àsemissões e a economia de combustível. Tais informações também podem ser fornecidaspara a expedição para considerações similares, tanto na forma de uma lista simples comalternativas ou como uma pluralidade de curvas operacionais, tal como ilustrada na figura 4.
A forma de realização de exemplo da presente invenção tema capacidade de aprender e adaptar as mudanças chaves do trem e da consistência detração, as quais podem ser incorporadas tanto no plano atual quanto em planos futuros.Por exemplo, um dos gatilhos descritos acima é a perda de potência. Quando daconstrução da potência em função do tempo, tanto após uma perda de potência quantono início de uma viagem, é utilizada a transição lógica para se determinar quando éconseguia a potência necessária. Esta informação pode ser salvada no banco de dados61 da locomotiva para uso na otimização tanto em viagens futuras quanto no caso deuma nova perda de potência dentro da viagem atual.
A figura 3 ilustra uma forma de realização de exemplo doselementos que podem ser parte de um exemplo do sistema. É previsto um elementoIocalizador 30 para determinar a localização do trem 31. O elemento Iocalizador 30 podeser um sensor GPS, ou um sistema de sensores, o qual determina a localização de trem31. Exemplos de tais outros sistemas incluem, mas não estão limitados a, dispositivosmarginais [ou seja, disposto a beira da linha ferroviária], tal como equipamentosautomáticos por radio freqüência de identificação de etiquetas (RF ΑΕΙ), expedição e/oudeterminação por vídeo. Outros sistemas podem incluir o tacômetro a bordo de umalocomotiva e cálculos de distância a partir de um ponto de referencia. Tal compreviamente descrito, pode também ser previsto um sistema de comunicação sem fio 47para permitir as comunicações entre os trens e/ou com uma localidade remota, tal comoa expedição. As informações acerca da localização da viagem também podem sertransferidas de outros trens.
Também é previsto um elemento de caracterização do trem33 para fornecer as informações acerca de uma linha, principalmente as informações degrau e de elevação e de curvatura. Também podem ser incluídas, opcionalmente, asrestrições da linha, tal como a carga transportável pela linha. Estas restrições podem serpermanentes ou temporárias. O elemento de caracterização da linha 33 pode incluir umbanco de dados 36 embarcado de integridade da linha. Os sensores 38 são usados paramedir um esforço de tração 40 que está sendo aplicado pela consistência de locomotivas42, o ajuste da aceleração da consistência de locomotivas 42, as informações sobre aconfiguração da consistência de locomotivas 42, a velocidade da consistência delocomotivas 42, a configuração individual das locomotivas, a capacidade individual daslocomotivas, etc. Em uma forma de realização de exemplo, as informações deconfiguração da consistência de locomotivas 42 podem ser carregadas sem o uso de umsensor 38, mas são inseridas através de outros meios, tal como supra descrito. Além domais, também pode ser levada em consideração à saúde das locomotivas. Por exemplo,se uma locomotiva da consistência não está apta a operar acima da marcha de trabalho5, esta informação é usada quando da otimização do plano de viagem.
A informação do elemento Iocalizador também pode serusada para determinar um horário de chegada apropriado para o trem 31. Por exemplo,caso exista um trem 31 se movendo pela linha 34 na direção de um destino e nenhumtrem atrás deste, e o trem não tem um prazo determinado de chegada ligado a ele, oelemento localizador, incluindo mas não limitado a um equipamento automático por radiofreqüência de identificação de etiquetas (RF ΑΕΙ), expedição e/ou determinação porvídeo, pode ser usado para gabaritar a exata localização do trem 31. Além do mais, asentradas destes sistemas de sinalização podem ser usadas para ajustar a velocidade dotrem. Utilizando a banco de dados da linha no trem, descrito abaixo, bem como oelemento localizador, tal como um GPS, a forma de realização de exemplo da presenteinvèínção pode ajustar a interface do operador de modo a refletir o estado do sistema desinalização quando o estado do sinalizador indicar velocidades restritas à frente, oplanejador pode decidir reduzir a velocidade do trem para reduzir o consumo decombustível. De forma similar, o planejador pode decidir reduzir a velocidade do trempara diminuir a taxa de emissões.
As informações do elemento Iocalizador 30 também podemser usadas para alterar os objetivos do planejamento como uma função da distância atéo destino final. Por exemplo, devido as inevitáveis incertezas em relação aocongestionamento na rota, podem ser empregados os objetivos mais "rápidos" naspartes iniciais da rota como uma salvaguarda contra os atrasos, que estatisticamenteacontecem posteriormente. Se isto acontecer em uma viagem em particular na qual nãoocorram atrasos, os objetivos das partes posteriores da jornada podem ser modificadosde modo a poder explorar o tempo previamente acumulado, e assim recuperar algumaeconomia de combustível. Uma estratégia similar poderia ser evocada para os objetivosrestritivos em relação às emissões, p. ex., pela aproximação de uma área urbana.
Como um exemplo de uma estratégia de salvaguarda, se éplanejada uma viagem de Nova Iorque até Chicago, o sistema pode ter a opção deoperar o trem mais vagarosamente tanto no inicio da viagem ou no meio da viagem ouao final da viagem. A forma de realização de exemplo da presente invenção iria otimizar"o plano de viagem de modo a permitir uma operação mais vagarosa ao final da viagem,devido a restrições não conhecidas, tais como, mas não limitadas a, a condição dotempo, a manutenção de linhas, etc., que podem aparecer e se tornar conhecidasdurante a viagem. Como uma outra consideração, caso sejam conhecidas áreastradicionalmente congestionadas, o plano é desenvolvido com a opção de ter uma maiorflexibilidade ao redor destas regiões tradicionalmente congestionadas. Portanto, a formade realização de exemplo da presente invenção também pode levar em consideraçãoponderações/penalidades como uma função do tempo/distância para o futuro e/ou combase em experiências passadas/conhecidas. Os peritos na arte irão prontamenteperceber que um tal planejamento e re-planejamento, o qual leva em consideração ascondições do tempo, as condições da linha, outros trens na linha, etc., pode ser levadoem consideração a qualquer momento durante a viagem, pelo que o plano de viagem éapropriadamente ajustado.
A figura 3 ilustra ainda outros elementos que podem fazerparte da forma de realização de exemplo da presente invenção. É fornecido umprocessador 44 de modo a operar para receber as informações do elemento Iocalizador30, do= elemento de caracterização da linha 33 e dos sensores. Um algoritmo 46 operadentro do processador. O algoritmo 46 é utilizado para calcular um plano de viagemotimizado com base nos parâmetros que envolvem a locomotiva 42, o trem 31, a linha 34e os-objetivos da missão, tal como supra descrito. Em uma forma de realizaçãoc deexemplo, é estabelecido o plano de viagem com base nos modelos do comportamento dotrem conforme o trem 31 se move ao longo da linha 34 na forma de uma solução deequações diferenciais não lineares derivadas da física com pressupostos de simplificaçãoque são fornecidos no algoritmo. O algoritmo 46 tem acesso ás informações do elementoIocalizador 30, do elemento de caracterização da linha 33 e/ou dos sensores 38 paragerar um plano de viagem que minimiza o consumo de combustível pela consistência 42,que minimiza as emissões da consistência de locomotivas 42, que estabelece um tempode viagem desejado e/ou que assegura um tempo de trabalho apropriado da tribulação aabordo da consistência de locomotivas 42. Na forma de realização de exemplo, tambémé previsto um condutor ou elemento de controle 51. Como aqui descrito, o elemento decontrole 51 é usado para controlar o trem conforme este segue o plano de viagem. Emuma forma de realização de exemplo também aqui descrita, o elemento de controle 51faz com que o trem opere a partir de decisões aútônomas. Em uma outra forma dérealização de exemplo, o operador pode ser envolvido na condução do trem para queeste siga o plano de viagem.
Um requisito da forma de realização de exemplo dapresente invenção é a capacidade de criar inicialmente e de modificar rapidamente emcurso qualquer plano que estiver sendo executado. Isto inclui gerar o plano inicial quandoestá envolvida uma longa distância, devido à complexidade do algoritmo de otimizaçãodo plano. Quando a distância total de um perfil de viagem excede um dado valor, podeser usado um algoritmo 46 para segmentar a missão, sendo que a missão pode serdividida por marcos do caminho. Apesar de ser descrito apenas um algoritmo 46, osperitos na arte irão prontamente perceber que pode ser usado mais de um algoritmo,sendo que os algoritmos podem estar ligados entre eles. Os marcos podem incluir oslocais naturais de parada dos trens 31, tais como, mas não limitados a, desvios lateraisnos quais está agendado para acontecer, em uma linha de apenas um trilho, umencontro com um trem que vem em direção oposta ou a ultrapassagem de um trem quevem atrás deste, ou em pátios de desvio ou nas indústrias nos quais os vagões devemser retirados ou incluídos, e em locais de serviços planejados. Em tais marcos, o trem 31pode ser instado a estar no local dentro de um horário agendado e parar ou se moverdentro de uma faixa específica de velocidades. A duração do tempo desde a chegada atéa partida nos marcos é chamada de tempo de permanecia.
Em uma forma de realização de exemplo, a presenteinvenção está apta a quebrar uma viagem longa em pequenos segmentos ou trechos deuma forma: esquemática especial. Cada trecho pode apresentar um comprimentoarbitrário, mas tipicamente é demarcado por pontos naturais tais como uma parada ouuma restrição significativa de velocidade, ou por marcos ferroviários chave os quaisdefinem assunções .com outras rotas. Dada uma partição, ou segmento, selecionadodesta forma, é gerado em perfil de condução para cada trecho, como uma função dotempo de viagem como uma variável independente, tal como o quanto ilustrado na figura4. O combustível consumido e/ou emissões/tempo de viagem associado a cadasegmento pode ser computado antes do trem 31 alcançar o trecho da linha. Um plano deviagem total pode ser gerado a partir dos perfis de condução gerados para cada trecho.
A forma de realização de exemplo da invenção distribui o tempo de viagem entre todosos trechos da viagem, de uma forma otimizada, de tal modo que o tempo de viagemrequerido é cumprido bem como o total de combustível consumido e/ou as emissões, emrelação a todos os trechos, é tão baixa quanto possível. Um exemplo de um segmento deviagem é ilustrado na figura 6 e descrito abaixo. As pessoas com proficiência na artepoderão perceber que, apesar de serem descritos trechos os segmentos, o í plano deviagem pode compreender um único trecho que representa toda a viagem.
A figura 4 ilustra uma forma de realização de exemplo déuma curva do consumo de combustível em função do tempo de viagem. Em uma formasimilar de realização os peritos na arte irão prontamente perceber que também pode serlevada em consideração uma curva das emissões em função do tempo de viagem. Comopreviamente citado, e com relação à curva do consumo de combustível em função dotempo de viagem, uma tal curva 50 é gerada quando do cálculo de um perfil otimizado daviagem para diversos tempos de viagem para cada trecho. Isto é, para um dado tempode viagem 49, o combustível consumido 53 é o resultado de um perfil detalhado decondução, calculado tal como supra descrito. Uma vez alocados os tempos de viagempara cada trecho, é determinado um plano de tração/velocidade para cada trecho a partirdas soluções previamente computadas. Caso existam quaisquer restrições de velocidadeem locais específicos dos, segmentos, tais como, mas não limitados a uma mudança nolimite de velocidade, estes são indicados durante a geração do perfil otimizado daviagem. Se as restrições de velocidade mudam apenas em um segmento, a curva 50 doconsumo de combustível em função do tempo de viagem deve ser recalculada somentepara o segmento alterado. Isto reduz o tempo perdido para recalcular mais partes, outrechos, da viagem. Se a consistência de locomotivas ou o trem mudamsignificativamente ao longo da rota, p. ex., pela perda de uma locomotiva ou pelainserção ou retirada de um vagão, então os perfis de condução para todos os trechossubseqüentes devem ser recalculados, gerando novas instâncias da curva 50. Estasnovas curvas 50 poderão então ser usadas junto a novos objetivos agendados paraplanejar o restante da viagem.
Uma vez gerado um plano de viagem, tal como supradescrito, um gráfico para ao menos uma comparação entre velocidade e tração emfunção da distância, velocidade, emissões e tração em função da distância, emissões emfunção da Velocidadejl emissões em função da tração, etc., é usado para se alcançar odestino com um consumo de combustível e/ou emissões mínimos dentro do temponecessário para a viagem. Apesar de terem sido supra identificadas certas comparações,os peritos na arte irão prontamente reconhecer que podem ser utilizadas outrascomparações entre estes parâmetros, bem como de outros. A intenção das comparaçõesé a de se obter uma performance otimizada combinada, com base em uma combinaçãoentre quaisquer dos parâmetros descritos, conforme selecionados pelo operador ou pelousuário. Existem diversas formas por meio das quais o plano de viagem é executado. Talcomo esclarecido abaixo com maiores detalhes, em uma forma de realização deexemplo, e quando em um modo de instrução [coaching mode], as informações sãoapresentadas para o operador para que este as siga no intuito de alcançar a traçãodesejada e a velocidade determinada de acordo com o plano de viagem otimizado. Nestemodo, as informações operacionais são condições operacionais sugeridas as quais ooperador deve utilizar. Em uma outra forma de realização de exémplo, são realizadas àaceleração e a manutenção de uma velocidade constante. Contudo, quando o trem 31deve reduzir de velocidade, o operador é responsável pela aplicação do sistema de freios52. Em uma outra forma de realização de exemplo da presente invenção, os comandosde aceleração e de frenagem são fornecidos conforme necessários para se seguir atrajetória desejada velocidade/distância. Apesar de descrito em relação à tração evelocidade, os outros parâmetros descritos acima podem ser os parâmetros utilizadosquando no modo de instrução.
As estratégias de controle através de retorno ou feedbacksão usadas para realizar correções na seqüência de controle da tração do perfil de modoa corrigir eventos tais como, mas não limitados a, variações na carga do trem causadaspor flutuações no fluxo de ar frontal ou no fluxo de ar de fuga ou traseiro. Um outrodentre estes tipos de erros pode ser causado por um erro nos parâmetros do trem, talcomo, mas não limitado a, a massa do trem e/ou o arraste, quando comparado com ospressupostos do plano de viagem otimizado. Um terceiro tipo de erro que pode ocorrer éem relação à informação contida no banco de dados 36 do trem. Um outro tipo de erropode envolver as diferenças de performance não modeladas devidas ao motor dalocomotiva, a degradação térmica do motor de tração e/ou a outros fatores. Asestratégias de controle através de retorno comparam a velocidade atual como umafunção da posição com a velocidade desejada no perfil otimizado. Com base nestadiferença, é realizada uma correção no perfil de tração otimizado de modo a direcionar avelocidade atual na direção do perfil otimizado. Para assegurar uma regulagem estável,pode ser previsto um algoritmo de compensação, o qual filtra as velocidades de feedback- das correções de tração para garantir a estabilidade próxima a da performance. Acompensação pode incluir uma compensação dinâmica padrão, tal como a empregadapelos peritos na arte de projetos de sistemas de controle para alcançar os objetivos daperformance.
As formas de realização de exemplo da presente invençãocapacitam os meios mais simples, e portanto mais rápidos, para acomodar as alteraçõesnos objetivos da viagem, as quais são a regra e não a exceção, nas operaçõesferroviárias. Em uma forma de realização de exemplo para se determinar uma viagemcom um consumo ótimo de combustível do ponto A ao ponto B, entre os quais existemparadas ao longo do caminho, e para atualizar a viagem para o restante da viagem umavez que já tenha sido iniciada a viagem, pode ser usado um método de decomposiçãosub otimizado para encontrar o perfil otimizado da viagem. Utilizando os métodos demodelagem, o método de cálculo pode encontrar o plano de viagem dentro do tempoespecificado da viagem bem como as velocidades inicial e final, de tal sorte a satisfazertodos os limites de velocidade e as restrições inerentes à capacidade da locomotivaquando existem paradas. Apesar da descrição seguinte estar direcionada para aotimização do consumo de combustível, esta também pode ser aplicada para otimizaroutros fatores, tais como, mas não limitados a, emissões, agenda, conforto da tripulação,e impacto na carga. O método pode ser usado no começo do desenvolvimento de umplano de viagem, e de forma mais importante para adaptar os objetivos às mudançasapós o início da viagem. Além do mais, e também como descrito supra, o equilíbrio entredois ou mais dentre estes fatores (ou parâmetros) também pode ser utilizado paraotimizar um fator específico (ou parâmetro). Por exemplo, em uma outra forma derealização, o tempo de viagem pelas emissões pode ser a base para o desenvolvimentodo plano de viagem.
Tal como aqui descrito, as formas de realização de exemploda presente invenção podem empregar um ajuste, tal como o quanto ilustrado nodiagrama de fluxo mostrado na figura 5, e como no exemplo de 3 trechos mostrado nafigura 6. De acordo com o quanto ilustrado, uma viagem pode ser quebrada em dois outrês trechos Τ1, T2 e T3. Tal como aqui descrito, é possível considerar a viagem comoum único trecho. Tal como também aqui descrito, a limitação dos trechos pode resultarem trechos diferentes. Pelo contrário, os segmentos podem estar baseados em limitesespecíficos naturais ou da missão, Os planos de viagem otimizados são pré-computadospara cada trecho. Caso o objetivo da missão a ser cumprido seja o de consumo decombustível em função do tempo, são construídos os gráficos ou curvas do consumo decombustível em função do tempo, para cada trecho. Como aqui descrito, as curvaspodem estar baseadas em outros fatores (parâmetros) tal como supra descrito, sendoque estes fatores são objetivos a serem alcançados com o plano de viagem. Um de taisfatores pode ser a quantidade das emissões, quando podem ser consideradas asemissões em função da velocidade, e/ou podem ser consideradas as emissões emfunção da velocidade e da eficiência do consumo de combustível. Quando o tempo deviagem é o parâmetro que está sendo determinado, é calculado o tempo de viagem paracada trecho ao mesmo tempo em que é satisfeita a limitação relativa ao tempo total daviagem. A figura 6 ilustra os limites de velocidade para um exemplo de uma viagem 97 de200 milhas [cerca de 320 Km] com três trechos. Também estão ilustradas as mudançasde grau 98 através da viagem de 200 milhas. Também é mostrado um diagrama 99ilustrando as curvas para cada trecho da viagem relativas ao combustível empregado emfunção do tempo de viagem.
Utilizando o ajuste otimizado de controle previamentedescrito, o presente método de computação pode encontrar o plano de viagem com otempo de viagem especificado e com as velocidades inicial e final, de modo a satisfazertodos os limites de velocidade e as limitações de capacidade da locomotiva quandoexistem paradas. Apesar da descrição detalhada que segue ser direcionada no sentidodo uso de combustível, esta também pode sèr aplicada para otimizar outros fatores, talcomo aqui descrito, quais, por exemplo, as emissões. Uma flexibilidade chave é a depoder acomodar o tempo de parada desejado nas paradas e o de considerar asrestrições a chegadas e partidas mais cedo, por exemplo, em locais que apresentam asoperações em apenas uma linha férrea, quando os horários de chegada e de partida sãocríticos.
As formas de realização de exemplo da presente invençãoidentificam uma viagem com otimização do combustível em um percurso de D0 até Dm,percorrido no tempo T, com M-1 paradas intermediárias em D1, .... Dm.!, e com horáriosde chegada e de partida, nestas paradas, limitados por:
<formula>formula see original document page 25</formula>
na qual tarr(Dj), Idep(Di) e At são a chegada, a partira e o tempo mínimo de parada na iaparada, respectivamente. Assumindo que a otimização do combustível implica naminimização.do tempo de parada, então tdep(Di) = Iarr(Di) + At1 o que elimina a segundadesigualdade acima. Supondo que para cada /' = í.....M é conhecida à viagem comotimização de combustível de Dm até Di, para um tempo de deslocamento t, Tminíi) < t sTmax(i). A função Fj(t) é o uso de combustível que corresponde a esta viagem. Se o tempode viagem de Dh até Dj é indicado por Tjl então o horário de chegada em Di é dado por:
<formula>formula see original document page 25</formula>
na qual At0.é definido como sendo zero. A viagem com otimização de combustível de D0até Dm,para-um. tempo de deslocamento T é então obtida encontrando-se Til /' = 1,...,M, oqual pode ser reduzido como<formula>formula see original document page 26</formula>
Uma vez que a viagem está em andamento, o problema é ode se re-determinar a solução para a otimização do "combustível para o restante daviagem (originalmente do tempo D0 até Dm durante T) conforme a viagem é realizada,porém na qual problemas ou inconvenientes impedem que a solução de otimização decombustível seja seguida. Façamos com que a distância atual e a velocidade sejam χ ev, respectivamente, sendo que Dm < χ < Di. Além disto, façamos com que o tempo atual,desde o início da viagem, seja tact- Então, a solução de otimização do combustível para orestante da viagem de χ até Dm, a qual mantém o horário de chegada original em Dm, éobtida encontrando-se
<formula>formula see original document page 26</formula>
o qual pode ser reduzido como:
<formula>formula see original document page 26</formula>
na qual Fi(TifXsV) é o combustível utilizado na viagem otimizada de χ até Dil percorridano tempo t, com uma velocidade inicial ν em x.
Tal como supra descrito, uma forma exemplificativa depermitir um re-planèjamento mais eficiente é o de construir a solução otimizada para umaviagem parada a parada para trechos particionados. Para a viagem de Dm até Dil comum tempo de percurso Til escolhe-se um conjunto de pontos intermediários Djjl j=1,...,Nn.Façamos Di0 = Dm e DiNi = Di. Então, se expressa o uso de combustível para a viagemotimizada de Dn até Di como
<formula>formula see original document page 27</formula>
na qual Fij(t, Vj^, Vij) é o combustível empregado na viagem otimizada de Djj.! até Dijlpercorrida em um tempo t, com velocidades inicial e final de Viij.! e Vij. Além do mais, ty é otempo durante a viagem otimizada o qual corresponde à posição ou distância Dij. Pordefinição, tiNi - ti0 = Ti. Uma vez que o trem está parado em Di0 e DiNil vi0 = viNi = 0.
A expressão acima permite que a função Fj(t) sejadeterminada, de forma alternativa, primeiramente determinando as funções FijO1I £ j £Nil e então encontrando XijlI < j £ Nil e Vij £ j < Nil o qual se reduza
<formula>formula see original document page 27</formula>
Através da escolha de Dij (p. ex., nas restrições de velocidade ou nos pontos deencontro), vmax(i,j) - vmin(i,j) pode ser reduzido, assim reduzindo o domínio em relação aoqual FijO precisa ser conhecido.
Com base na partição supra, uma solução sub otimizada dere-planejamento mais simples que aquela supra descrita é a de se restringir o re-planejamento para as ocasiões nas quais o trem se encontra nos pontos distantes DijlI £i < M11 < j < Ni. No ponto Dijl a nova viagem otimizada de Dij até Dm pode ser determinadaencontrando-se TikJ < k < Nil vik, j < k < Nil e w < m < M11 £ η s Nm, vmn, i < m < M11 s η< Nmi o qual se reduz a
<formula>formula see original document page 27</formula>
desde que
<formula>formula see original document page 27</formula><formula>formula see original document page 28</formula>
Uma outra simplificação é obtida fazendo aguardar a novacomputação de Tm,i < m < M até que seja alcançado o ponto a uma distancia Di. Destaforma, nos pontos Dij entre Dm e Dil a redução acima somente precisa ser realizada paraXikJ < k ^ Nil vik, j < k < Ni. Ti é incrementado, conforme necessário, para acomodarqualquer tempo de deslocamento atual, entre Dm e Di, mais longo que o planejado. Esteaumento é compensado mais tarde, se possível, através do novo cálculo de Tm,i < m £ M,no ponto que dista de Di. Quando a emissão é o fator que está sendo otimizado, asequações supra também são aplicáveis como substitutas, exceto quando é utilizada umafunção de transferência do combustível em função das emissões predeterminada e/ouem tempo real e/ou com variação do tempo. Os peritos na arte irão perceber que outrasfunções de transferência também poderão ser empiregadas, tais como, mas nãolimitadas a, combustível em função da velocidade, emissões em função da velocidade, ecombustível em função das emissões e da velocidade. Quando se comparam esteselementos, o termo combustível é utilizado significando a eficiência do combustível, ouconsumo de combustível. Da mesma forma, as emissões também são usadassignificando a eficiência das emissões.
Com relação à configuração em Ioop fechado supradescrita, a demanda total de energia necessária para mover um trem 31 de ponto A até oponto B consiste da soma de quatro componentes, especificamente da diferença daenergia cinética entre os pontos A e B; da diferença da energia potencial entre os pontosA e B; da perda de energia devida à fricção e outras perdas de arraste; e da energiadissipada durante a aplicação dos freios. Assumindo que as velocidades inicial e finaldevem ser iguais (ps estacionárias), o primeiro componente é zero. Além do mais, osegundo componente é independente da estratégia de condução. Assim, é suficienteminimizar a soma dos dois componentes restantes.
Seguir um perfil de velocidade constante minimiza as perdaspelo arraste. Seguir um perfil de velocidade constante também minimiza a demanda totalde energia posto que os freios não são necessários para se manter uma velocidadeconstante. Porém, se os freios são necessários para se manter uma velocidadeconstante, a aplicação dos freios exatamente para se manter uma velocidade constanteirá provavelmente aumentar a energia total requerida devido à necessidade de recompora energia dissipada pelos freios. Existe a possibilidade de que uma pouco de frenagemreduza o total de energia utilizada caso a perda pela frenagem adicional seja maior que acontrapartida obtida com a redução resultante pelas perdas de arrasto causadas pelafrenagem, através da redução da variação de velocidade.
Após terminar o re-planejamento a partir da coleção deeventos supra descritos, o novo plano otimizado de velocidade/marcha de trabalho podeser seguido utilizando o controle por Ioop fechado aqui descrito. Porém, em algumassituações, quando pode não existir tempo suficiente para executar o planejamentodecomposto em trechos supra descrito, e em particular quando existem restriçõescríticas de velocidade que devem ser respeitadas, é necessária uma alternativa. Asformas de realização de exemplo da presente invenção conseguem isto através de umalgoritmo referido como o "controle de cruzeiro inteligente" [smart cruise control]. Oalgoritmo do controle de cruzeiro inteligente é uma forma eficiente de gerar, durante opercurso, uma prescrição sub-otimizada de eficiência da energia (ou seja, eficiência docombustível e/ou eficiência das emissões), para conduzir o trem 31 por um terrenoconhecido. Este algoritmo assume o conhecimento sobre a posição do trem 31 ao longoda linha 34 em todos os momentos, assim como o conhecimento do grau e da curvaturada linha em função da posição. O método recai sobre um modelo massa/ponto para amovimentação do trem 31, cujos parâmetros podem ser estimados, de forma adaptada, apartir das medições on Iine do movimento do trem, tal como precedentemente descrito.
O algoritmo de controle de cruzeiro inteligente apresentatrês componentes principais, especificamente um perfil modificado do limite develocidade, o qual se presta como um guia de eficiência de energia em relação àsreduções do limite de velocidade, um perfil de ajuste da aceleração ideal ou da frenagemdinâmica o qual tenta um equilíbrio entre a minimização das variações de velocidade e afrenagem; e um mecanismo para combinar os dois últimos componentes de modo aproduzir um comando para a marcha de trabalho, empregando um Ioop de retorno davelocidade para compensar as disparidades entre os parâmetros modelados quando emcomparação com os parâmetros reais. O controle de cruzeiro inteligente pode acomodarestratégias,-nas,formas de realização de exemplo da presente invenção, as quais nãoativam os freios (isto é, a guia é sinalizada e assumida a realizar a frenagem necessária)ou uma variante que não ativa os freios. O algoritmo de controle de cruzeiro inteligentetambém pode .ser configurado e implementado de modo a conseguir a eficiência dasemissões. -; -Com relação ao algoritmo de controle de cruzeiro inteligenteque não controla os freios dinâmicos, os três componentes de exemplo são um perfilmodificado do limite de velocidade, o qual se presta como uma guia de eficiência deenergia em relação às reduções do limite de velocidade, um sinal de notificaçãodirecionado de modo a informar ao operador quando os freios devem ser aplicados, umperfil ideal de aceleração o qual tenta obter um equilíbrio entre a minimização dasvariações de velocidade e as notificações ao operador para a aplicação dos freios, ummecanismo que emprega um Ioop de retorno, ou de feedback, para compensar asdisparidades entre os parâmetros modelados quando em comparação com osparâmetros reais.
Na forma de realização de exemplo da presente: invençãotambém está incluída uma solução para identificar valores do parâmetro chave do trem31. Por exemplo, com relação à estimativa da massa do trem podem ser utilizados unifiltro Kalman1 uma expansão das séries de Taylor com variação e dependência do tempo,e uma solução com recurso do último quadrado, para detectar os erros que podemaparecer durante o transcorrer do tempo.
A figura 7 ilustra um diagrama de fluxo da presenteinvenção. Tal como previamente descrito, uma instalação remota, tal como umaexpedição 60, pode fornecer informações. Como ilustrado, tais informações sãofornecidas para um elemento de controle executivo 62. Também fornecidas para oelemento de controle executivo 62 são as informações de modelagem do banco dedados 63 da locomotiva, as informações do banco de dados da linha 36 tais como, masnão limitadas a, informações sobre os graus da linha e as informações sobre os limitesde velocidade da linha, os parâmetros estimados do trem tais como, mas não limitados a,o peso do trem e os coeficientes de arrasto, e as tabelas das taxas de consumo decombustível a partir de um avaliador das taxas 64. O elemento de controle executivo 62fornece informações para o planejador 12, o qual está descrito com maiores detalhes nafigura 1. Uma vez que tenha sido calculada a viagem, o plano é fornecido para umelemento 51 controlador ou condutor e visualizador da condução. O plano de viagemtambém pode ser fornecido para o elemento de controle executivo 62 de forma que estepode comparar à viagem quando outros novos dados sejam fornecidos.
Tal como supra descrito, o elemento de condução 51 podeajustar, de forma automática, uma marcha de trabalho, tanto um ajuste pré-estabelecidopara a marcha de trabalho quanto um a marcha de trabalho contínua otimizada. Emadição ao fornecimento de um comando de velocidade para a locomotiva 31-, é fornecidoum visor 68 para que o operador possa ver qual o plano que está sendo recomendado. Ooperador também tem acesso ao painel de controle 69. Por meio do painel de controle69, o operador pode decidir se deve aplicar a marcha de trabalho recomendada. Paraesta finalidade, o operador pode limitar uma potência limite ou alvo. Isto é, a qualquertempo o operador sempre tem a decisão final em relação ao ajuste da potência com oqual a consistência de locomotivas irá operar. O plano de viagem pode ser modificado(não mostrado) com base no conhecimento das informações de sinalização e dalocalização de outros trens no sistema. Esta informação poderia ser obtida a partir desistemas de controle da posição/velocidade da malha ferroviária e pare deste pode residirforma do trem. Por exemplo, um de tais sistemas pode incluir um sistema dito ControlePositivo do Trem (PTC - Positive Train Contro!), o qual é um sistema integrado deinformações, comunicação, controle e comando destinado a controlar os movimentos dotrem com segurança, precisão e eficiência. De forma similar, o operador poderia limitar apotência com base nas informações de sinalização acima. Isto inclui decidir se devem seraplicados os freios caso o plano de viagem recomende-a redução da velocidade do trem31. Por exemplo, quando se opera em um térritório negro, ou quando um equipamentomarginal não consegue transmitir eletronicamente as informações para o trem e ao invésdo operador ter que ver os sinais visuais dos equipamentos marginais, o operador insereos comandos com base nas informações contidas no banco de dados da linha e nossinais visuais do equipamento marginal. Baseado em como o trem 31 está funcionando,as informações relativas às medições do combustível são fornecidas para o avaliador ouesirmador da taxa de consumo de combustível 64. Uma vez que a medição direta dofluxo de combustível não é tipicamente possível em uma consistência de locomotivas,todas as informações sobre o combustível até então consumido durante a viagem, bemcomo as projeções para o futuro seguindo o plano otimizado, são realizadas utilizando osmodelos físicos calibrados tais como aqueles utilizados no desenvolvimento dos planosotimizados. Por exemplo, tais previsões podem incluir, mas não estão limitadas, ao usoda potência bruta medida e das características conhecidas do combustível para derivarno combustível usado de forma cumulativa.
O trem 31 também apresenta um dispositivo Iocalizador 30,tal como um sensor GPS, tal como supra descrito. As informações são fornecidas para oavaliador 65 dos parâmetros do trem. Tais informações podem incluir, mas não estãolimitadas aos dados do sensor GPS, aos dados dos marcos ferroviários, aos dados dosesforços de tração/frenagem, aos dados sobre a situação dos freios, velocidade equaisquer variações nos dados sobre a velocidade. Junto às informações relativas aograu de inclinação e as informações sobre os limites de velocidade, as informaçõesrelativas ao peso do trem e aos coeficientes de arrasto são fornecidas para o elementode controle executivo 62.
As formas de realização de exemplo da presente invençãotambém podem permitir o uso de uma potência continuamente variável para oplanejamento otimizado e para a implementação de controle em Ioop fechado. Em umalocomotiva convencional, a potência é tipicamente quantificada em oito níveis discretosou individuais. As modernas locomotivas podem conseguir uma variação contínua doscavalos-vapor, o que pode ser incorporado nos métodos de otimização previamentedescritos. Com a potência contínua, a consistência de locomotivas 42 pode otimizarainda mais as condições operacionais, p. ex., através da minimização das cargasauxiliares e das perdas na transmissão da potência, e fazer um ajuste fino dofuncionamento do motor nas regiões de eficiência otimizada, ou nos pontos das margensde emissão incrementados. Exemplos incluem, mas não estão limitados à minimizaçãodas perdas no sistema de refrigeração, ao ajuste nas tensões do alternador, ao ajuste davelocidade do motor, e na redução do numero de eixos com ação motora. Além disto, alocomotiva 42 pode utilizar o banco de dados 36 embarcado sobre a linha e os/requisitosde performance disseminados para minimizar as cargas auxiliares e as perdas natransmissão da potência de modo a obter Uma eficiência otimizada para o consumo décombustível/emissões objetivados. Exemplos incluem, mas não estão limitados a, reduziro número de eixos de tração em terreno plano e o pré-resfriamento do motor dalocomotiva antes de adentrar um túnel.
As formas de realização de exemplo da presente invençãotambém podem usar o banco de dados 36 embarcado da linha férrea e a performancedisseminada para ajustar a" performance da locomotiva, tal como para assegurar que otrem tem uma velocidade suficiente conforme este se aproxima de uma colina ou de umtúnel. Por exemplo, esta poderia ser expressa como uma restrição de velocidade paraum local em particular, a qual se torna parte da geração do plano otimizado através dasolução da equação (OP). Em adição, as formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem incorporar as regras de condução do trem, tais como, mas não limitadasa, taxas de aumento do esforça de tração, taxas de aumento do esforço máximo defrenagem. Estes podem ser diretamente incorporados na fórmula para o perfil de viagemotimizada, ou alternativamente incorporados no regulador em Ioop fechado usado paracontrolar a aplicação da potência de modo a se obter a velocidade objetivada.
Em uma forma de realização de exemplo, a presenteinvenção é somente instalada na locomotiva líder da consistência de locomotivas. Apesardas formas de realização de exemplo da presente invenção não serem dependentes dosdados e das interações com outras locomotivas, estas podem ser integradas através dafuncionalidade gerenciador da consistência, tal como descrito nas patentes americanasde número US 6.691.957 e US 7.021.588 (cedidas ao presente cessionário e aquiincorporadas como referência) e/ou com a funcionalidade otimizador de consistência demodo a melhorar a eficiência. A interação com diversos trens não é vetada, tal como"ilustrado através do exemplo da expedição arbitrando dois trens "otimizados de forma- independente" aqui descrito.Os trens com sistema de tração distribuída podem seroperados de modos diferentes. Um modo é quando todas as locomotivas no tremoperam com o mesmo comando para a marcha de trabalho. Assim, se a locomotiva líderestá comandando a aplicação de N8, todas as unidades do trem serão comandadas aatuar na marcha de trabalho N8. Outro modo de operação é através do controle"independente". Neste modo, as locomotivas ou os conjuntos de locomotivas distribuídosatravés do trem podem estar operando com esforços de tração ou de frenagemdiferentes. Por exemplo, conforme um trem alcança o cume de uma montanha, aslocomotivas líderes (já na descendente da montanha) podem estar acionando os freios,enquanto que as locomotivas no meio e na parte traseira do trem (na parte ascendenteda montanha) podem estar tracionando. Isto é feito para minimizar as forças dedistensão sobre os acoplamentós mecânicos que ligam os vagões nas locomotivas:Tradicionalmente, a operação de um sistema de tração distribuída no modó"independente" requer que o operador comande manualmente cada locomotiva remota,ou cada conjunto de locomotivas, através de uma tela na locomotiva líder. Usando omodelo de plano baseado na física, as informações de ajuste do trem, o banco de dadosda linha a bordo, a regras de operação a bordo, o sistema de determinação dalocalização, o controle de tração/frenagem em tempo real e em Ioop fechado, e o retornodos sensores, o sistema pode automaticamente operar o sistema de tração distribuída nomodo "independente". Ainda mais, e em uma consistência de locomotivas, a locomotivaremota pode solicitar mais potência da locomotiva líder mesmo que a locomotiva líderesteja operando com um ajuste de potência baixo. Por exemplo, quando um trem estáem passando por uma montanha, a locomotiva líder pode estar na descida da montanha,assim precisando de menos potência, enquanto que a locomotiva remota ainda séencontra subindo a montanha, assim precisando de mais potência.
Quando se opera na forma de tração distribuída, o operadorna locomotiva líder pode controlar as funções operacionais das locomotivas remotas nasconsistências remotas através de um ,sistema de controle, tal como um elemento decontrole da tração distribuída. Assim, quando se opera na forma de tração distribuída!, ooperador pode comandar cada consistência de locomotivas para operar com umamarcha de trabalho diferente (ou uma consistência poderia estar tracionando enquantooutra poderia estar freando), sendo que cada locomotiva individual dentro daconsistência de locomotivas opera com a mesma marcha de trabalho. Em uma forma derealização de exemplo, com a forma de realização de exemplo da presente invençãoinstalada no trem, de preferência em comunicação com o elemento de controle da traçãodistribuída, quando é desejado um nível de potência para a marcha de trabalho para umaconsistência de locomotivas remota, tal como quando recomendado pelo plano deviagem otimizado, a forma de realização de exemplo da presente invenção irá comunicareste ajuste de potência para a consistência de locomotivas remota de modo aimplementá-lo. Como descrito abaixo, o mesmo é verdadeiro em relação à aplicação dosfreios.
As formas de realização de exemplo da presente invençãopodem ser usadas em consistências nas quais as locomotivas não são contíguas, isto é,com uma ou mais locomotivas à frente, com outras no meio e outras na traseira do trem.Tais configurações são chamadas de potência ou tração distribuída, sendo que aconexão padrão entre as locomotivas é substituída por um canal ou link de rádio, ouatravés de um cabo auxiliar para conectar externamente as locomotivas. Quando emoperação como potência distribuída, o operador na locomotiva líder pode controlar asfunções operacionais das locomotivas remotas na consistência através de um sistema decontrole, tal como um elemento de controle de potência distribuída. Em particular, equando se opera na forma de tração distribuída, o operador pode comandar cadáconsistência de locomotivas para operar com uma marcha de trabalho diferente (ou umaconsistência poderia estar tracionando enquanto outra poderia estar freando), sendo quecada locomotiva individual dentro da consistência de locomotivas opera com a mesmamarcha de trabalho.
Em uma forma de realização de exemplo, com a forma derealização de exemplo da presente invenção instalada no trem, de preferência emcomunicação com o elemento de controle da tração distribuída, quando é desejado umnível de potência para a marcha de trabalho para uma consistência de locomotivasremota, tal como quando recomendado pelo plano de viagem otimizado, a forma derealização de exemplo da presente invenção irá comunicar este ajuste de potência para aconsistência de locomotivas remota de modo a implementá-lo. Como descrito abaixo, omesmo é verdadeiro em relação à aplicação dos freios. Quando em operação comopotência distribuída, o problema de otimização previamente descrito pode ser aumentadopara permitir graus adicionais de liberdade, sendo que cada unidade remota pode sercontrolada, de forma independente, a partir da unidade líder. O valor desta está em quepodem ser incorporados objetivos e restrições adicionais, relativos às forças internas aotrem, na função de performance, estando também incluído o modelo assumir os reflexosnas forças internas. Assim, as formas de realização de exemplo da presente invençãopodem incluir o uso de diversos controles de aceleração de modo a gerenciar melhor asforças internas ao trem, assim como o consumo de combustível e as emissões.
Em um trem que utiliza um gerenciador de consistência, alocomotiva líder em uma consistência de locomotivas pode operar com um ajustediferente para a potência da marcha de trabalho que o das outras locomotivas nestaconsistência. As outras locomotivas na consistência operam com o mesmo ajuste para apotência da marcha de trabalho. As formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem ser utilizadas em conjunto com o gerenciador de consistência paracomandar os ajustes das marchas de trabalho na consistência. Assim e com base nasformas de realização de exemplo da presente invenção, uma vez que o gerenciador deconsistência divide uma consistência de locomotivas em dois grupos, locomotiva líder eunidades posteriores, a locomotiva líder será comandada de modo a operar com umacerta marcha de trabalho e as locomotivas posteriores são comandadas para operar comuma outra marcha de trabalho. Em uma forma de realização de exemplo, o elemento decontrole da potência distribuída pode ser o sistema e/ou o dispositivo no qual estaoperação está alojada.
Da mesma forma, quando um otimizador de consistência éusado em uma consistência de locomotivas, as formas de realização de exèmplo dapresente invenção também podem ser usadas em "conjunto com o otimizador daconsistência para determinar a potência da marcha de trabalho para cada locomotiva náconsistência de locomotivas. Por exemplo, suponha que um plano de viagem recomendeum ajuste para a marcha de trabalho de 4 para a consistência de locomotivas. Com basena localização do trem, o otimizador da consistência irá levar em conta esta informação eentão determinar o ajuste para a marcha de trabalho para cada locomotiva dentro daconsistência. Nesta implementação, é melhorada a eficiência dos ajustes da potênciaselecionada pèla marcha de trabalho em relação aos canais de comunicação internos aotrem. Além do mais, e tal como supra descrito, a implementação desta configuração podeser realizada utilizando-se o sistema de controle distribuído.
Ainda mais, e tal como previamente descrito, as formas derealização de exemplo da presente invenção podem ser utilizadas para correçõescontínuas e para o re-planejamento com relação a quando a consistência do trem utilizaos freios, com base nos itens de interesse que surgem, tais como, mas não limitados a,os cruzamentos ferroviários, as alterações na inclinação da linha, a aproximação desinaleiros, a aproximação a pátios de depósito, e a aproximação a estações dereabastecimento, nas quais cada locomotiva da consistência pode precisar de umaopção de frenagem diferenciada. Por exemplo, se o trem está ultrapassando o pico deuma montanha, a locomotiva à frente pode ter que entrar em uma condição de frenagem,enquanto que as locomotivas remotas, que ainda não alcançaram o pico da montanha,podem ter que permanecer na condição motriz.
As figuras 8, 9 e 10 mostram exemplos de ilustrações dastelas dinâmicas para uso pelo operador. De acordo com a figura 8, é fornecido 72 umperfil de viagem. Dentro do perfil, é fornecida a localização 73 da locomotiva. Sãotambém fornecidas algumas informações tais como o comprimento do trem 105 e onúmero de carros ferroviários 106 no trem. São também fornecidos elementos relativosao grau de inclinação;,107 da linha, a curvatura e os elementos marginais 108, incluindo alocalização de pontes 109, e a velocidade do trem 110. A tela 68 permite que o operadorveja tais conformações e também veja onde o trem se encontra ao longo da rota. Sãofornecidas as informações relativas à distância e/ou ao tempo estimado de chegada paraalguns locais tais como cruzamentos 112, sinais 114, mudanças de velocidade 116,marcos terrestres 118 e destinos 120. É também prevista uma ferramenta degerenciamento do tempo de chegada 125 de modo a permitir ao usuário determinar aeconomia de combustível que está sendo conseguida durante a viagem. O operador tema capacidade de alterar os horários de chegada e presenciar como isto irá afetar aeconomia de combustível. Como aqui descrito, aquelas pessoas com proficiência na arteirão perceber que a economia de combustível é apenas um exemplo de somente umobjetivo que pode ser revisto através da ferramenta de gerenciamento. Neste sentido, edependendo do parâmetro que está sendo visto, os outros parâmetros (ou fatores, taiscomo as emissões), aqui descritos podem sèr vistos e avaliados pela ferramenta degerenciamento que está visível ao operador. Ainda mais, as comparações ou gráficos,relativos à ao menos um entre combustível e/ou emissões, também podem sermostradas, apesar de não ilustradas. Ao operador também são fornecidas informaçõesacerca de por quanto tempo a tripulação está operando no trem. Nas formas derealização de exemplo, as informações concernentes ao tempo e à distância tanto podemser ilustradas de acordo com o tempo Wou com a distância até um evento em particulare/ou uma localização, quanto podem fornecer o tempo total transcorrido.
Tal como o quanto ilustrado na figura 9, uma tela deexemplo de fornece as informações acerca dos dados da consistência 130, e doseventos e situações geográficas 132, de uma ferramenta de gerenciamento dos horáriosde chegada 134 e das teclas de ação 136. Da mesma forma, as informações similares assupra descritas são mostradas nesta tela. A tela 68 também prevê as teclas de ação 138para permitir ao operador re-planejar, assim como desabilitar as formas de realização deexemplo da presente invenção.
A figura 10 ilustra uma outra forma de realização deexemplo de uma tela. Nesta podem ser visualizados os dados típicos de uma locomotivamoderna, incluindo a situação dos freios a ar 72, o velocímetro analógico com indicaçãodigital 74, e as informações acerca do esforço ou força de tração em libras força (ou emampéres de tração para as locomotivas elétricas DC). É fornecido um indicador 74 paramostrar a velocidade ótima atual no plano que está sendo executado, assim como umgráfico de_ aceleração para suplementar a leitura em mph/minuto. Os novos dadosimportantes para a execução do plano otimizado se encontram no centro da tela,incluindo um tráfico 76, de tipo com curva flutuante, com a velocidade e o ajuste damarcha de trabalho otimizados em função da distância, comparados com o histórico atualdestas variáveis. Na forma de realização de exemplo, a localização do trem é derivadautilizando o elemento localizador. Tal como ilustrado, a localização é fornecida através daidentificação de quão distante o trem se encontra em relação ao seu destino final, deuma posição absoluta, de um destino inicial, de um ponto intermediário e/ou de umaentrada do operador.
A curva fornece uma visão antecipada relativa às mudançasde velocidade necessárias para seguir o plano otimizado, as quais são úteis para ocontrole manual, e monitoram o plano em função da duração atual do controleautomático. Tal como aqui descrito, e de acordo com o modo de instrução, o operadortanto pode seguir o marcha de trabalho ou a velocidade sugerida pela forma derealização de exemplo da presente invenção. A barra vertical da uma indicação gráficadas marchas de trabalho atual e desejada, as quais também são mostradas digitalmenteabaixo da curva. Quando é utilizada uma marcha de trabalho contínua, tal como supradescrito, a tela simplesmente irá contornar ó equivalente discreto mais próximo, a telâpodendo ser uma tela analógica de tal forma a que seja mostrado um equivalenteanalógico ou um percentual ou o real da potência/esforço de tração.
As informações críticas sobre a situação da viagem sãomostradas na tela, e indicam o atual grau de inclinação que o trem encontra 88, tantopela locomotiva líder, por um local qualquer ao longo do trem ou como uma média emrelação ao comprimento do trem. Também são mostradas a distância até entãopercorrida do plano 90, o total acumulado de combustível usado 92, qual ou a quedistância está planejada a próxima parada 94, o horário de chegada atual e o projetado96 e o horário esperado para a próxima parada. A tela 68 também mostra o máximo detempo possível até o destino que é possível a partir dos planos computados disponíveis.Se for necessária uma chegada mais tardia, pode ser realizado um re-planejamento. Osdados do plano delta mostram a situação do combustível e a agenda à frente ou atrás doplano otimizado atual. Os números negativos indicam menos combustível ouadiantamento em comparação com o plano, os números positivos significam maiscombustível ou atraso em comparação com o plano, e tipicamente movimentações emdireção oposta (reduzir a velocidade para economizar o combustível causa um atraso dotrem, e vice versa).
A qualquer momento, as telas 68 dão ao operador umaposição instantânea de onde ele se encontra com relação ao plano de conduçãoatualmente instituído. Esta tela tem somente um propósito ilustrativo, visto que existemdiversas outras formas de apresentar/transmitir estas informações para o operador e/oupara a expedição. Neste sentido, as informações supra descritas podem ser mescladasde modo a fornecer uma tela diferente que as descritas.
Outras características que podem ser incluídas nas formasde,.realização de exemplo da presente invenção incluem, mas não estão limitadas a,permitir a geração de registros de dados e de relatórios. Estas informações podem serarmazenadas no trem e baixadas para um sistema não embarcado em algum momento.Os downloads podem acontecer por via manual e/ou através de uma transmissão semfio. Estas informações também podem ser vistas por um operador através de uma tela nalocomotiva. Os dados podem incluir informações tais como, mas não limitadas a, asentradas do operador, o tempo pelo qual o sistema está operacional, o combustíveleconomizado, o desequilíbrio da quantidade de combustível nas locomotivas do trem, ajornada do trem fora de curso, os problemas de diagnóstico do sistema tal como o maufuncionamento de um sensor GPS.
Posto que os planos devem levar em consideração o tempode trabalho permitido para a tripulação, as formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem levar em consideração estas informações durante o planejamento daviagem. Por exemplo, caso o máximo de tempo que a tripulação possa operar seja deoito horas, então a viagem deve ser conformada de modo a incluir locais de parada paraque uma nova tripulação possa substituir a tripulação atual. Tais locais específicos deparada podem incluir, mas não estão limitados a, os pátios ferroviários, os locais deencontro/ultrapassagem, etc. Se, conforme avança a viagem, possa ser excedido otempo de trabalho da tripulação, as formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem ser ignoradas pelo operador para satisfazer um critério determinadopelo operador. Por fim, e a despeito das condições operacionais do trem, tais como, masnão limitadas a, carga elevada, baixa velocidade, condição de tensão interna do trem,etc., o operador permanece no controle de modo a comandar a velocidade e/ou ascondições operacionais do trem.
Utilizando as formas de realização de exemplo da presenteinvenção, o trem pode operar uma pluralidade de operações. Em um conceitooperacional, uma forma de realização de exemplo da presente invenção pode fornecer oscomandos para comandar a propulsão, os freios dinâmicos. O operador então realizatodas as outras funções do trem. Em um outro conceito operacional, uma forma derealização de exemplo da presente invenção pode prever os comandos somente páracomandar a propulsão. O operador então realiza a frenagem dinâmica e todas as demaisfunções. Em mais um outro conceito operacional, uma forma de realização de exemploda presente invenção pode prever os comandos da propulsão, da frenagem dinâmica eda aplicação dos freios a ar. O operador então realiza todas as demais funções do trem.
As formas de realização de exemplo da presente invençãotambém podem ser usadas para notificar o operador sobre itens que se apresentem deinteresse em relação a ações a serem tomadas,, especificamente, a lógica disseminadadas formas de realização de exemplo da presente invenção as correções contínuas e ore-planejamentodo plano de viagem otimizado, o banco de dados da linha, o operadorpode ser notificado da aproximação de cruzamentos, de sinais, de mudanças no grau deinclinação, da ação dos freios, de marcos marginais, de pátios ferroviários, de estações .de abastecimento, etc. Esta notificação pode acontecer de forma sonora e/ou através dainterface do operador.
Através especificamente do uso do modelo de planejamentobaseado no comportamento físico, nas informações de partida, no banco de dados dalinha a bordo, das regras operacionais a bordo, no sistema de determinação dalocalização, no controle dos freios/potência em Ioop fechado e em tempo real, e noretorno dos sensores, o sistema apresenta e/ou notifica ao operador as açõesnecessárias. A notificação pode ser visual ou audível. Exemplos incluem a notificação decruzamentos os que requerem que o operador ative a buzina ou o sino da locomotiva, anotificação de cruzamentos "silenciosos" que não requerem que o operador ative abuzina ou o sino dá locomotiva.
Em uma outra forma de realização de exemplo, e utilizandoo modelo de planejamento baseado no comportamento físico tal como supra, asinformações de partida, o banco de dados da linha à bordo, as regras operacionais àbordo, o sistema de determinação da localização, o controle dos freios/potência em Ioopfechado e em tempo real, e o retorno dos sensores, as formas de realização de exemploda presente invenção podem apresentar ao operador as informações (p. ex., um gabaritona tela) que permite que o operador veja quando o trem irá chegar a diversos locais, talcomo ilustrado na figura 9. O sistema permite ao operador ajustar o plano de viagem(horário de chegada objetivado). Estas informações (horários de chegada atualmenteestimado ou as informações necessárias para derivar não a bordo) também podem sercomunicadas para o centro de expedição de modo a permitir ao despachante ou aosistema de despachos ajustar os horários de chegada objetivados Isto. permite que osistema ajuste rapidamente e otimize a função objetivada apropriada (por exemplo avelocidade de deslocamento e o combustível utilizado).
A figura 11 ilustra uma forma de realização de exemplo dedois trens em linhas que se cruzam. Em uma forma de realização de exemplo, ümotimizador de malha 200 permite atualizações periódicas nos trechos da linha ferroviáriadesejados e nos correspondentes trens/tripulação para que sejam obtidos e enviadospara a tripulação para as ações pertinentes. Se o otimizador de malha 200 possuiinformações adicionais do trem, tal como os dados da performance em tempo real dotrem, incluindo, mas não limitado a, aceleração máxima, velocidade eficiência docombustível, otimização das emissões, etc., pode ser feita a opção por uma performanceda malha ótima.
Por exemplo, e tal como ilustrado, suponha-se que o trem 1parta do ponto A no tempo t1 e seja programada para chegar no ponto B no tempo t2. Otrem 2 parte no tempo t3 do ponto C e está programado para chegar no ponto D notempo t4. Os dois trechos se interceptam no ponto X. Apesar deste ponto X estarilustrado como um ponto fixo, os peritos na arte irão prontamente reconhecer que o pontoX pode ser um ponto deslizante. Além do mais, e apesar de serem ilustrados, na figura11, trilhos que se interceptam, os peritos na arte irão prontamente perceber que umaforma de realização de exemplo pode ser usada que se desloca um trem para um desviode modo a realizar um encontro/ultrapassagem. Assim, o ponto X pode ser consideradocomo um trilho lateral disponível para uso durante um encontro/passagem.
É desejável assegurar que os dois trens, trem A e trem B,não se interceptem ao mesmo tempo. O tempo de chegada t2 ou t4 pode ser mudadodependendo das previsões do otimizador da malha. Além do mais, o trem 1 eío trem 2,em geral, podem apresentar características de performance diferentes com relação aeficiência do consumo de combustível, à capacidade de aceleração, a velocidade, etc., éestes devem ser levados em consideração quando se roda uma rotina geral deotimização da malha. Por uma questão de simplificação, assume-se que o tempo dechegada é fixo tanto para o trem 1 quanto para o trem 2, o trem 1 viaja ao longo dotrecho de linha AX e XB1 sendo que o tempo total de deslocamento é t2 - t1, econsiderando que o trem 2 viaja ao longo dos trechos CX e XD sendo que o tempo totalde deslocamento é t4 -13.
Conhecendo qual a velocidade projetada para ambos ostrens, trem 1 e trem 2, pode ser encontrada uma faixa de soluções a qual assegura que otrem 1 e o trem 2 não alcancem o ponto de interceptação X ao mesmo tempo. Avelocidade projetada para o trem 1 e para o trem 2 pode ser ajustada dentro dasrestrições de capacidade de cada um dos trens. Os respectivos trens determinam assuas projeções de consumo de combustível e de velocidade conforme cada trem procedeao longo de suas respectivas linhas, tal como supra descrito com relação ao sistema eao método de otimização do trem supra descritos. De forma similar, quando a quantidadede emissões é o fator sobre o qual o plano de viagem está baseado, os respectivos trensdeterminam as suas projeções relativas às emissões e a velocidade ao longo das suasrespectivas linhas, tal como supra descrito com relação ao sistema e ao método deotimização do trem supra descritos.
Em uma outra forma de realização de exemplo, os dados daperformance de cada trem, trem 1 e trem 2, são predeterminados e podem seratualizados durante a viagem. Em uma outra forma de realização de exemplo, cada trem,trem 1 e trem 2, fornecem os seus respectivos dados de performance atualizados paraum otimizador da malha 200 e o otimizador da malha 220 recalcula a performance geralda malha e a eficiência. Em uma outra forma de realização de exemplo, o otimizador damalha 200 utiliza a velocidade projetada no lugar dos dados da performance. Aimplementação das formas de realização de exemplo da presente invenção podeacontecer e ser avaliada localmente a bordo do trem, globalmente fora do trem, tal comoum local remoto, em regiões ou em combinações entre as formas supra. Tal como supradescrito, os dados da performance podem estar baseados em ao menos um parâmetroe/ou um fator, tal como, mas não limitado a, consumo de combustível, emissões, etc.
De acordo com uma forma de realização de exemplo, ostrens, trem 1 e trem 2, também fornecem os dados da eficiência de combustível emfunção da capacidade de aceleração de modo a alimentar o otimizador da malha 200com os dados adicionais de modo a intercambiar a performance e a eficiência docombustível das malha com os parâmetros de performance locais do trem. O otimizadorde malha 200 então fornece a cada trem os dados atualizados do tempo final dê chegadae da interceptação e cada trem ajusta as suas características para uma otimização local.Conforme avança o tempo, o conjunto de soluções é reduzido e a otjmização íocal e ãperformance são sõbrescritos na otimização da performance desejada.
Em outra forma de realização de exemplo, no momento dapartida do trem 1, este é agendado para chegar na intersecção X antes do trem 2, dadauma ótima eficiência no consumo de combustível do trem 1 para ambos os trechos Ax eXb. Por exemplo, dado que o trem 2 tem uma eficiência de combustível local otimizadanos trechos CX e CD e que ambos os trens se interceptam no ponto X, o otimizador damalha 200, com o conhecimento da eficiência de combustível para o trem 1 e para o trem2 em função da velocidade e da possível aceleração/desaceleração, está apto aintercambiar a eficiência do trem 1 em função da eficiência de combustível pela do trem 2de modo a evitar que ambos os trens cheguem na intersecção X ao mesmo tempo. Ootimizador de malha 200 então fornece o retorno para os trens locais, trem 1 e trem 2,em relação a eficiência global. Isto pode incluir ter-se um dentre os dois trens, trem 1 outrem 2, vindo para uma parada antes de alcançar a intersecção X. Se os tempos dechegada mudam para ambos os trens, as projeções ótimas para cada trem individual epara a malha global podem ser ajustadas.
- As formas de realização de exemplo fornecem uma
estrutura para permitir a otimização local, enquanto que também fornece uma otimizaçãoglobal. Em uma forma preferida de realização, deve ocorrer a troca de dados entre ootimizador do trem local 12 e o otimizador da malha 200. O otimizador da malha 200 temum conjunto inicial de parâmetros do trem para a otimização da malha. Em uma forma derealização de exemplo, o conjunto inicial de parâmetros inclui a eficiência projetada parao combustível com base nos parâmetros de composição do trem. Em uma outra forma derealização, o conjunto inicial de dados está baseado nos dados históricos,, em tabelaspadronizadas e/ou a partir de cálculos manuais e/ou em entradas do operador.
O otimizador da malha 200 determina um tempo inicial dechegada e ajustes de velocidade para ambos os trens, trem 1 e trem 2. Em uma formapreferida de realização, o trem(ns) otimiza a sua velocidade usando um sistemaotimizador de viagem 12 e alimenta a performance resultante de volta no otimizador damalha 200.
Em uma forma de realização de exemplo, se o trem, trem 1e/ou o trem 2, não apresenta um sistema otimizador de viagem, o trem 1 e/ou o trem 2fornece os dados do trem, tais como a velocidade, uso de combustível e ajuste depotência, para o otimizador da malha 200 a fim de que este realize os cálculosaproximados da eficiência do combustível ou da performance do trem. O otimizador damalha 200 recalcula a eficiência da malha dados o conjunto de dados atualizados efornece os alvos atualizados para o trem local, trem 1 e/ou trem 2. Em adição, outrosparâmetros da malha ou do trem, tais como o tempo re"stante para a tripulação, a saúdeao trem, as condições da linha, os parâmetros da carga, os parâmetros dos vagões taiscomo a capacidade de refrigeração para cargas alimentícias, etc., podem seradicionados como restrições e assim levam a valores diferentes para o tempo alvo dechegada.
Conforme o tempo avança, a capacidade do trem localfornece uma solução mais restrita em comparação com as opções da malha. A título deexemplo, as restrições de ocupação ou de velocidade de uma linha local podem limitar otrem, trem 1 ou trem 2, a manter uma certa velocidade ou a acelerar de modo a progrediraté um ponto desejado pelo otimizador da malha 200. Nesta condição, a restrição dotrem local pode anular o desejo da rede e deve ser tida como um limite sólido pela rotinade otimização da malha.
Em uma forma de realização de exemplo, o resultadoassociado com a mudança de velocidade do trem local, trem 1 ou trem 2, é aumentadoassim tornando-o menos desejado ou impossível para o otimizador da malha 200ultrapassar esta restrição local. Um outro ponto que deve ser levado em consideração éo de que conforme trens adicionais são adicionados na malha de linhas, o ajuste deopção inicial para cada trem local adicional é geral é menos restritivo em relação ao finalda jornada do trem que um trem que saiu anteriormente. Além do mais, deve serentendido que os trens podem ser classificados dentro de categorias diferentes, taiscomo os "trens Z". Neste sentido, as formas de realização de exemplo supra descritaspodem conferir aos trens diversos graus de prioridade, sendo que os parâmetros do tremsão ajustados convenientemente.
Em uma outra forma de realização de exemplo, as formasde realização supra descritas podem ser usadas para avaliar uma opção para o trem,trem 1 e/ou trem 2, que viaja ao longo de ao menos dois opções diferentes de trajeto.Nesta forma-de realização, e tal como ilustrada na figura 12, são previstos ao menos doistrechos incrementais e um ponto de cruzamento Y. A avaliação é estendida para o trechoAX, sendo que o trem 1 pode viajar ao longo de pelo menos duas trajetórias alternativas,X1Y e X2Y, avançar para a intersecção Y, na qual a linha combina, e então se deslocarpara o seu destino final B. A situação supra pode acontecer quando existem linhas maisnovas e linhas mais velhas para facilitar uma passagem mais rápida. O otimizador local12 calcula a eficiência projetada (combustível e/ou emissões) para ambas as opções eapresenta estas para o otimizador da malha 200 para avaliação. Em uma forma derealização de exemplo, a prioridade indicada para um trem, trem 3, que se desloca pelamesma missão geral AB, pode então ser avaliada contra a do trem 1 e a do trem 2.
Em uma outra forma de realização de exemplo, sãodeterminadas rotas alternativas de viagem para o trem, trem 1 e/ou trem 2, tais como,mas não limitadas a, aíravés das informações fornecidas pelo otimizador de viagem;descrito acima, para o otimizador da malha 200. Além disto, podem ser calculadas rotasalternativas a bordo do trem, trem 1 e/ou trem 2. Assim, e em operação, se édeterminada uma rota de viagem alternativa que garanta que o trem, trem 1 e/ou trem 2,cumpra com o seu objetivo de tempo para a sua missão de viagem, quando docruzamento de outra linha, o trem, trem 1 ou trem 2, pode fazer a transição para a outralinha caso a transição venha a auxiliar no cumprimento do seu objetivo de tempo para asua missão de viagem. O otimizador da malha 200 pode então ser usado para garantirque, com a comutação das linhas, outros veículos ferroviários não sejam afetados. Nestesentido, tais informações, tais como a manutenção e/ou trabalhos de reparo, podem serfornecidas para o otimizador da malha 200 de modo a assegurar uma operaçãoapropriada das linhas férreas.
A figura 13 mostra um diagrama de fluxo que ilustra asetapas de exemplo para vincular certos parâmetros com o conhecimento da rede. Talcomo ilustrado no diagrama de fluxo 245, é descrita uma etapa para dividir a missão dotrem em diversos trechos com pontos de intersecção comuns, etapa 250. Os parâmetrosde operação do trem são calculados com base em outros trens da malha ferroviária demodo a se determinar os parâmetros otimizados em um certo trecho, etapa 252. Osparâmetros otimizados são comparados com os parâmetros operacionais atuais, etapa254. Os parâmetros operacionais atuais são alterados de modo a coincidir com osparâmetros otimizados para o trecho atual da linha e/ou com um trecho de linha futuro,etapa 256. Os parâmetros operacionais incluem, mas não estão limitados a, osparâmetros do combustível e/ou os parâmetros de velocidade. Em uma forma derealização de exemplo, os parâmetros operacionais atuais são parâmetros otimizados osquais são determinados pelo trem, trem 1 e/ou trem 2. Além do mais, os parâmetrosoperacionais atuais podem ser alterados de modo a evitar conflitos com outros trens.
A figura 14 mostra um diagrama de fluxo que ilustra asetapas de exemplo que vinculam certos parâmetros com o conhecimento da malha. Umaetapa do diagrama de fluxo 260 descreve um trem o qual apresenta um conjunto inicialde parâmetros de trem a partir do otimizador da malha, etapa 262. O trem avança emdireção a missão, etapa 264. As condições operacionais do trem são reportadas para ootimizador da malha conforme o trem progride através da missão, etapa 266. Sãodescritas, a bordo do trem, soa levadas em consideração em tempo real as condiçõesoperacionais do trem em vista do otimizador da malha com os parâmetros do trem, etapa268. Se os parâmetros do trem estabelecidos para otimizador da malha excedem aslimitações percebidas a bordo do trem, os parâmetros do trem, fornecidos pelootimizador da malha, são ignorados, etapa 270.
Com base na descrição precedente e no quanto supradiscutido, as formas de realização de exemplo ,da invenção podem ser implementadasutilizando um programa de computador e/ou técnicas de engenharia, incluindo umprograma de computador, um firmware, um equipamento ou hardware, ou umacombinação dos conjuntos supra. Neste sentido, os diagramas de fluxo 245 e 260,descritos acima, podem ser implementados utilizando um código de programa decomputador.
A figura 15 mostra um diagrama de blocos de exemplos deelementos que pode fazer parte de um sistema para otimizar as operações de trensdentro de uma malha de linhas férreas. Tal como ilustrado, é previsto um otimizador damalha 200, o qual determina as condições ótimas de operação para uma pluralidade detrens, trem 1 e/ou trem 2, dentro de uma malha ferroviária. Também é previsto umsistema de comunicação sem fio 205 para as comunicações entre o otimizador da malha200 e o trem, trem 1 e/ou trem 2. Também é previsto um sistema de coleta de dados 210o qual fornece as condições operacionais acerca do trem, trem 1 e/ou trem 2, para ootimizador da malha 200. Apesar de ser ilustrado como estando próximo ao otimizadorda malha 200, as pessoas com proficiência na arte irão prontamente perceber que osistema de coleta de dados 210 pode se consubstanciar em uma pluralidade de locais,incluindo, mas não limitado a, sistemas individuais em cada trem, trem 1 e/ou trem 2,e/ou um depósito (não ilustrado). Quando localizado a bordo do trem, trem 1 e/ou trem 2,o sistema de coleta de dados 210 pode incluir um otimizador de viagem 12 embarcado, oqual determina as condições ótimas de operação para o trem, trem 1 e/ou trem 2, combase na missão do trem. Além do mais, um otimizador da malha 200 pode variar ascondições operacionais ótimas determinadas pelo otimizador 12 a bordo para o trem,trem 1 e/ou trem 2, de acordo com as condições operacionais ótimas determinadas pelootimizador da malha 200.
A figura 16 ilustra um diagrama de fluxo das etapas dede uma Pluralidade de veículos ferroviários que operam dentro de uma malhaferroviária. Uma etapa dentro do diagrama de fluxo 301 envolve determinar um objetivoda missão para cada veículo ferroviário no início de cada respectiva missão, etapa 307.Um plano de viagem otimizado é determinado para cada veiculo ferroviário com base noobjetivo da missão, etapa 309. Cada respectivo plano de viagem é ajustado ao mesmotempo em que se progride com base nos respectivos parâmetros operacionais dosveículos e/ou de outros veículos ferroviários que se aproximam de outro veiculoferroviário, etapa 311.
Tal como suporá descrito em relação aos diagramas defluxo das figuras 13 e 14, os parâmetros operacionais podem incluir ao menos um entreos parâmetros do combustível e/ou os parâmetros de velocidade. Além do mais, osparâmetros operacionais atuais são parâmetros otimizados pelo veículos ferroviário (outrem) e/ou por um otimizador da malha central. Portanto, e em operação, um primeirorespectivo veículo ferroviário pode ser direcionado a mudar para uma linha marginal oúlateral para encontrar ou ultrapassar, com base em uma prioridade da missão, de umsegundo veiculo ferroviário. Em adição, os parâmetros operacionais atuais de umrespectivo veículo ferroviário podem ser alterados de modo a evitar um conflito com umoutro veículos ferroviário que se utiliza da malha ferroviária. Esta mudança pode serrealizada por um otimizador de viagem a bordo do veículos ferroviário.
Apesar da invenção ter sido descrita com referência á umaforma de realização de exemplo, ficará claro aos peritos na arte que podem ser feitasdiversas mudanças, omissões e/ou adições , bem como que elementos desta podem sersubstituídos por equivalentes sem com isto escapar do espírito e do escopo da invenção.Ainda mais, podem ser feitas diversas modificações de modo a adaptar um material emparticular ou uma situação em particular aos ensinamentos da invenção, sem com istoescapar do escopo desta. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada pelaforma particuJar de realização, descrita como a melhor forma contemplada de realizaçãoda invenção, mas que a invenção deva incluir todas as formas de realização que recaemdentro do escopo das reivindicações em anexo. Além do mais, à menos que sejaespecificamente declarado, qualquer uso dos termos primeiro, segundo, etc., não indicaqualquer ordem ou importância, mas ao invés disto, os termos primeiro, segundo, etc.,são usados para distinguir um elemento de outro.
Claims (31)
1. Método para conectar, em uma malha ferroviária, aomenos um dos parâmetros de um trem, eficiência do combustível, eficiência dasemissões e carga, com uma rede de conhecimento de tal forma a podem ser feitosajustes para a eficiência da rede, conforme passa o tempo, enquanto o trem estárealizando uma missão, o método caracterizado pelo fato de compreender:a. dividir a missão do trem em diversos setores;b. calcular os parâmetros de operação do trem com base em outros trens em umamalha ferroviária, de modo a determinar os parâmetros otimizados em relação a umcerto setor;c. comparar os parâmetros operacionais otimizados com os parâmetros operacionaisatuais; e d. alterar os parâmetros operacionais atuais do trem para fazer com que estescoincidam com os parâmetros operacionais otimizados ao menos para o setor atualda linha e para um setor pendente da linha, em vista dos outros veículos que estãousando a malha ferroviária.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de compreender ainda comparar ao menos um entre as emissões com avelocidade, a eficiência do combustível com a velocidade, e as emissões com avelocidade com a eficiência do combustível.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato no qual a etapa de alterar é realizada com base no resultado determinado apartir da etapa de comparar ao menos um entre as emissões com a velocidade, aeficiência do combustível com a velocidade, e as emissões com a velocidade com aeficiência do combustível.
4. Método, de acordo còm a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual os parâmetros operacionais atuais são os parâmetros operacionaisotimizados determinados para o trem.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de ainda compreender alterar os parâmetros operacionais atuais de modo aevitar conflitos com outros trens que estão usando a malha ferroviária.
6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato no qual a alteração dos parâmetros operacionais atuais é realizada por meio deum otimizador de viagem embarcado do trem.
7. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato no qual a alteração dos parâmetros operacionais atuais é conseguida com basena priorização do tempo de chegada do trem quando comparado com outros trens namalha ferroviária.
8. Sistema para conectar os parâmetros de um trem,eficiência do combustível, eficiência das emissões e carga, com uma rede deconhecimento de tal forma a podem ser feitos ajustes para a eficiência da rede, conformepassa o tempo, o sistema caracterizado pelo fato de compreender:â. um otimizador de rede, o qual determina as condições operacionais ótimas para umapluralidade de trens em uma malha ferroviária para os trechos de cada missão dotrem;b. um sistema de comunicação sem fio para realizar a comunicação entre o otimizadorde rede e o trem; ec. um sistema de coleta de dados o qual fornece ao menos uma condição operacionalsobre o trem para o otimizador de rede.
9. Sistema, de acordo com'a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de ainda compreender uma funçãò de transferência localizada dentro do aomenos um otimizador de rede e outro processador para comparar ao menos um entre asemissões com a velocidade, a eficiência do combustível com a velocidade, e as emissõescom a velocidade com a eficiência do combustível.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato no qual o sistema de coleta de dados compreende umotimizador embarcado, o qual determina ao menos uma condição operacional ótima parao trem.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato no qual o otimizador de rede varia a ao menos uma condiçãooperacional ótima determinada pelo otimizador embarcado para o trem de acordo com acondição operacional ótima determinada pelo otimizador de rede.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato no qual o otimizador embarcado ignora o ao menos umacondição operacional ótima determinada pelo otimizador de rede quando a condiçãooperacional otimizada da rede excéde um parâmetro operacional real do trem.
13. Código de programa de computador para conectar1 osparâmetros operacionais do trem, eficiência do combustível, eficiência das emissões ecarga, com uma rede de conhecimento de tal forma a podem ser feitos ajustes para aeficiência da rede, conforme passa o tempo, o código de programa de computadorcaracterizado pelo fato de compreender:a. um módulo de programa de computador para dividir a missão do trem em diversossetores, com pontos de intersecção em comum;b. um módulo de programa de computador para calcular ao menos um parâmetro deoperação do trem com base em outros trens em uma malha ferroviária, de modo adeterminar ao menos um parâmetro otimizado em relação a um certo setor;c. um módulo de programa de computador para comparar o ao menos um parâmetrooperacional otimizado com ao menos um parâmetro operacional atual; ed. um módulo de programa de computador para alterar o ao menos um parâmetrooperacional atual do trem para fazer com que este coincida com o ao menos umparâmetro otimizado para ao menos o setor atual da linha e para um setor futuro.
14. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de ainda compreender um módulo deprograma de computador para comparar ao menos um entre as emissões com avelocidade, a eficiência do combustível com a velocidade, e as emissões com avelocidade com a eficiência do combustível.
15. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato no qual o ao menos um parâmetro operacionalatual é ao menos um parâmetro otimizado determinado para o trem.
16. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de ainda compreender um módulo deprograma de computador para alterar o ao menos um parâmetro operacional atual demodo a evitar conflitos com outros trens.
17. Método para otimizar as operações de um trem usandoum otimizador de rede e um otimizador de viagem embarcado, o método caracterizadopelo fato de compreender:a. fornecer um otimizador de rede o qual avalia as operações do trem quando dadeterminação do plano da missão;b. fornecer para o trem um conjunto de parâmetros do trem a partir do otimizador derede;c. monitorar o trem durante a missão;d. reportar as condições operacionais do trem para o otimizador de rede conforme otrem avança na missão;e. embarcar o trem, considerando as condições operacionais em tempo real do trem,em vista do otimizador de rede, fornecendo os parâmetros do trem; ef. se ao menos um dos parâmetros do trem estabelecidos pelo otimizador de redeexceder as limitações percebidas a bordo do trem, ignorar o ao menos um parâmetrodo trem fornecido pelo otimizador de rede.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de ainda compreender comparar ao menos um entre asemissões com a velocidade, a eficiência do combustível com a velocidade, e as emissõescom a velocidade com a eficiência do combustível.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato no qual a etapa de comparar é conseguida por ao menos umembarcado ou um não a bordo do trem.
20. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato no qual fornecer ao trem um conjunto inicial de parâmetros dotrem inclui determinar ao menos um entre um tempo inicial de chegada, um limite deemissões, e um ajuste de velocidade.
21. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de ainda compreender alterar o ao menos um parâmetrooperacional atual de modo a evitar um conflito com outro trem que está usando a malhaferroviária.
22. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato no qual a alteração dos parâmetros operacionais atuais érealizada por meio de um otimizador de viagem embarcado do trem.
23. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de ainda compreender direcionar o trem para uma certa linhapara otimizar os objetivos das missões de uma pluralidade de trens.
24. Método para otimizar a operação de veículos ferroviáriosoperando em uma malha ferroviária, em particular em uma malha ferroviáriaapresentando uma pluralidade de linhas, nas quais algumas podem ser interceptadas porouti ss linhas da malha, o método caracterizado pelo fato de compreender:a. determinar um objetivo da missão para cada veículo ferroviário no início de cadarespectiva missão;b. determinar um plano de viagem otimizado para cada veículo com base no objetivo damissão; ec. ajustar cada respectivo plano de viagem ao mesmo tempo em que se monitora, combase em ao menos um entre um respectivo parâmetro operacional de um veículoferroviário e outros veículos ferroviários próximos de outros veículos ferroviários.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de ainda compreender comparar ao menos um entre asemissões com a velocidade, a eficiência do combustível com a velocidade, e as emissõescom a velocidade com a eficiência do combustível.
26. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato no qual a etapa de ajustar é conseguida com base em umresultado determinado a partir da etapa de comparar.
27. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato no qual o ao menos um parâmetro operacional compreende aomenos um parâmetro entre os parâmetros do combustível, os parâmetros das emissõesou os parâmetros da velocidade.
28. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato no qual os parâmetros operacionais atuais são parâmetrosotimizados determinados por ao menos um entre o veículo ferroviário ou um otimizadorde rede central.
29. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato no qual o respectivo primeiro veículo ferroviário pode serdirecionado para desviar para uma linha marginal para encontrar e passar com base naprioridade da missão de um respectivo segundo veículo ferroviário.
30. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de ainda compreender alterar os parâmetros operacionais atuaisde um respectivo veículo ferroviário de modo a evitar conflitos com outro veículoferroviário que esta usando a malha ferroviária.
31. Método, de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo rato no qual a alteração dos respectivos parâmetros operacionaisatuais de um veículo ferroviário específico é realizada por um otimizador de viagem abordo do respectivo veículo ferroviário.
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