BRPI0706960A2

BRPI0706960A2 - método e dispositivo para a coordenação entre uma linha férrea de uma ferrovia e os planejadores de pátio

Info

Publication number: BRPI0706960A2
Application number: BRPI0706960-0A
Authority: BR
Inventors: Joseph Wesley Philp; Joanne Maceo; Mitchell Scott Wills
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2007-01-20
Publication date: 2011-04-12
Also published as: ZA200807061B; AU2007210229B2; AU2007210229A1; CN101529205A; EP1987321A4; WO2007089440A3; US20060212184A1; EP1987321A2; CN101529205B; CA2637482A1; WO2007089440A2; US7937193B2

Abstract

Método e dispositivo para a coordenação entre uma linha férrea de uma ferrovia e os planejadores de pátio. Um sistema de programação e um método para mover diversos objetos através de um sistema com diversos trajetos é descrito na forma de um sistema de programação ou agenda de uma ferrovia de carga. O sistema de programação utiliza um programador de recursos de modo a minimizar as exceções dos recursos ao mesmo tempo em que minimiza o custo global associado com a solução. O plano de movimentação possível pode ser usado para auxiliar no controle, ou no controle automático, da movimentação dos trens através do sistema. Existem planejadores de movimento similares para movimentar trens em pátios ou em terminais. A coordenação é conseguida e a eficiência do sistema é melhorada através da melhoria na interface entre os planejadores de movimento de linha e de pátio.

Description

Método e dispositivo para a coordenação entre uma linha férreade uma ferrovia e os planejadores de pátio.

PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

Este pedido é resultante do procedimento norte-americanodenominado "continuação em parte" em relação ao pedido de patente de número desérie 10/785.059, depositado em 25 de fevereiro de 2004· reivindicando os benefícios dopedido de patente norte-americano provisório 60/449,849, depositado em 27 de fevereirode 2003.

Este pedido também é um dentre os pedidos de patenteabaixo listados, e que estão sendo atualmente depositados:

GEH01 00166 Pedido de patente de numero de série com título "Agendador emétodo para gerenciar trens locais não previsíveis";

GEH01 00167 Pedido de patente de número de série com título "Método edispositivo para otimizar a manutenção de um caminho certo";

GEH01 00169 Pedido de patente de número de série com título "Método edispositivo para desabilitar seletivamente os relatórios de trens locais";

GEH01 00170 Pedido de patente de número de série com título "Método edispositivo para selecionar automaticamente o ponto de atividade de trens";

GEH01 00171 Pedido de patente de número de série com título "Método edispositivo para o gerenciamento de congestionamentos";

GEH01 00172 Pedido de patente de número de série com título "Método edispositivo para a seleção automática de uma rota alternativa através de áreascongestionadas utilizando métricas de previsão de congestionamento"; e

GEH01 00173 Pedido de patente de número de série com título "Método edispositivo para estimar a localização de um trem".

A descrição de cada um dos pedidos de patente suprareferidos, incluindo aqueles atualmente aqui depositados, é aqui incorporada comoreferência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a agenda ou programação damovimentação de diversas unidades através de um sistema complexo de definição demovimento, e na forma de realização descrita, a agenda ou programação damovimentação de trens de carga através de um sistema ferroviário, e em particular auma interface entre o planejador de movimento de uma linha férrea e ò planejador demovimentação de um pátio ferroviário.

Sistemas e métodos para a programação ou agenda damovimentação de trans através de uma malha férrea já foram descritos nas patentesnorte-americanas US 6.154.735, US 5.794.172 e US 5.623.413, a descrição das quaissendo aqui incorporada como referência,

Tal como descrito nas patente e pedidos supra referidos, adescrição completa destes sendo aqui incorporada como referência, as estradas de ferroconsistem de três componentes primários (1) a infra-estrutura ferroviária, incluindo aslinhas, os desvios, o sistema de comunicação e o sistema de controle; (2) o materialrodante, incluindo as locomotivas e os vagões; e (3) o pessoal (tripulação) que opera emantém a ferrovia. Em geral, cada um destes componentes é empregado por meio douso de uma programação de alto nível, a qual atribui pessoas, locomotivas e vagões paraos diversos setores da linha e permite que estes se movam através da linha de modo aevitar colisões, bem como permite que o sistema ferroviário entregue as mercadorias nosdiversos destinos.

Tal como descrito nas patentes em referência, um sistemade controle preciso inclui o uso de um otimizador de agenda o qual irá programar todosos aspectos do sistema ferroviário, levando em conta as leis da física, as políticas daferrovia, as leis trabalhistas para o pessoal, os termos contratuais atuais atinentes aoscontratos com os diversos consumidores e as condições limítrofes ou restrições, as quaiscomandam a solução ou agenda possível quais o tráfego de passageiros, os horários deoperação de algumas das instalações, a manutenção da linha, as leis trabalhistas, etc. Acombinação das condições limítrofes com uma figura de mérito para cada atividade iráresultar em uma programação/agenda á qual minimiza algumas figuras de mérito, talcomo o curto total do sistema.

Tal como descrito nas patentes em referência, e a partir dadeterminação da agenda, pode ser criado um plano de movimentação empregando umaestrutura extremamente particulada para controlar, de fato, a movimentação do trem.Uma tal estrutura particulada pode incluir a designação do pessoal pelo nome ou adesignação de locomotivas específicas por um número, e ainda pode incluir adeterminação precisa do tempo ou da distância em relação ao tempo para que ocorra amovimentação dos trens através da malha ferroviária, e de todos os detalhes dacondução do trem, dos níveis de potência, das curvas, das inclinações, da topologia dalinha, do vento e das condições climáticas. Este plano de movimentação pode ser usadopara guiar a expedição manual do trem e para controlar as forças de tração, ou serfornecido para as locomotivas de modo a que este possa ser implementado pelomaquinista ou de forma automática, através cia atuação na locomotiva.

O sistema de planejamento tem uma natureza hierárquica,no qual o problema é abstraído para um nível relativamente alto no qual é realizado oprocesso inicial de otimização, e então a solução de curso é mapeada para um nívelinferior menos âbstrato para uma otimização complementar. O processamento estatísticoé utilizado em todos os níveis de modo á minimizar a carga total de computação, assimtomando o processo em geral factível de ser implementado do ponto dê vista dacomputação. Um sistema especializado é empregado como o gerente destes processos,e o sistema especializado também é a ferramenta através da qual sãó estabelecidasdiversas condições limítrofes e restrições para o conjunto de soluções. O uso de umsistema especializado para esta funcionalidade permite que o usuário forneça as regrasâ serem incluídas no processo de solução.

Atualmente, a visão da expedição do território ferroviáriocontrolado pode ser considerada como míope. A expedição vê e processa somente asinformações de dentro dos seus próprios territórios sob controle, e assim tem pouca ounenhuma influencia em relação às operações dos territórios adjacentes, ou da malhaferroviária como um todo. Os sistemas de expedição atuais simplesmente implementamos controles como resultado das decisões individuais da expedição em pequenasporções da malha ferroviária, e espera-se que as expedições resolvam os conflitos entreos movimentos de objetos na linha (p. ex., trens, veículos de manutenção, veículos devistoria, etC;) e as limitações entre as fontes disponíveis dos recursos da linha (p. ex.,número limitado de linhas, linhas fora de serviço, considerações de segurança relativa amanutenção das tripulações/equipes próximas a linhas ativas) conforme estes ocorram, apartir de um alerta ligeiramente antecipado no tempo.

O problema é particularmente grave quando os territóriosapresentam funções significativamente diferentes. Por exemplo, existem terminais oupátios com uma pluralidade de ramais ou linhas de recepção e uma pluralidade deramais ou linhas de partida. Diversos trens portanto vagões chegam em diversos ramaisde recepção e são decompostos e recombinados em diversos trens de vagões nosramais de partida. A coordenação entre a expedição da linha férrea e o chefe de pátioexiste para assegurar que um trem que chega seja recebido em uma linha de recepçãocom acesso ao pátio apropriado para a recombinação ou recomposição do trem. Damesma forma, a expedição dá linha férrea deve saber qual a linha de partida de modo aplanejar a movimentação do trem após este deixar o pátio ferroviário.

Tal como descrito nos pedidos de patente em referência, osplanejadores de movimentação são disponibilizados para planejar a movimentação dostrens dentro dos diversos territórios. Quando um território é um pátio ou um terminal, oplanejamento da linha férrea para as áreas de fora do pátio ou do terminal eranecessariamente independente do planejamento para o terminal.

O planejador de movimentação para a linha férrea e para opátio tem sido completamente independentes, com a comunicação entre o chefe de pátioe a expedição sendo tipicamente realizada dentro de uma base ad hoc utilizando rádiosou telefones como um problema que surge. Tais comunicações não permitem umacoordenação suficiente entre a movimentação planejada para os vagões no pátio e amovimentação planejada dos trens nâ linha férrea de modo a otimizar a movimentaçãodos trens através da malha ferroviária.

Além do mais, o plano de movimentação do chefe de pátioestá baseado nos tempos de chegada e de partida programados, e uma informaçãoatualizada em geral não é comunicada para o chefe de pátio conforme o trem seaproxima do terminal, e em geral necessita de uma revisão significativa. Como resultado,o uso dos recursos de pátio tem sido ineficiente. Da mesma forma, a primeira indicaçãoprecisa de quando um trem deve ser liberado para uma expedição de linha férrea é emgeral uma chamada telefônica do chefe de pátio indicando que um trem foi composto eestá pronto para partir. A falta de eficiência resulta das mudanças nas designações paraos recursos conforme estes sejam necessários para qualquer partida que ocorra deforma antecipada.

Mais importante, as informações das expedições de linhaférrea, sobre o envio de um trem para um terminal serri se importar com a cápacidade doterminal, a necessidade de conexão entre os vagões ou os congestionamentos no pátio,são em geral avaliadas em relação a velocidade com a qual os trens se movem atravésda linha férrea. Como resultado, os trens são freqüentemente enviados para terminaiscongestionados pelas expedições de linha, do que resulta em um aumento docongestionamento e no incremento dos problemas do chefe de pátio para a remontagemdos trens. Um atraso no envio de um trem para um terminal poderia permitir que o chefede pátio operasse de forma mais eficiente dentro do pátio, e pudesse melhorar aeficiência geral do sistema. Este atraso também poderia permitir o uso dos recursos delinha por outros trens, aumentando o fluxo através do sistema.

Os chefes de pátio são avaliados em relação à velocidadede montagem ou composição dos trens dentro do pátio, sem que se leve emconsideração as condições das linhas ou os congestionamentos, e freqüentemente amontagem dos trens para envio para a expedição de linha, sem levar em consideração ocongestionamento da linha, aumenta os problemas da expedição na movimentação dostrens. Um atraso no envio dos trens recém compostos para a linha férrea poderia permitirque a expedição de linha operasse de forma mais eficiente e assim incrementasse aeficiência geral do sistema. Sabendo-se que se ganha pouco com a montagemapressada de um trem em particular, o chefe de pátio poderia designar os recursos depátio para outros trens, assim aumentando â eficiência do pátio e o fluxo no sistema. Emuma tal situação, um vagão de alto valor pode não receber prioridade dentro do pátiocaso a linha férrea que deixa o terminal esteja congestionada.

Desta forma, constitui um objetivo da presente invençãoaumentar a coordenação entre os sistemas de planejamento de linha e dos terminais,através de uma conexão eletrônica, reduzindo as comunicações de voz e evitando ainterrupção das respectivas expedições. A conexão eletrônica dos planejadores demovimentação resulta em informações continuamente atualizadas e na melhoria doplanejamento para as movimentações dos trens tanto na linha férrea quanto no pátio,aumentando a eficácia de todo o sistema de transporte.

Estes e müitos outros objetivos e vantagens da presenteinvenção resultarão muito claros a um perito na arte a qual a invenção pertence, a partirda leitura das reivindicações, dos desenhos em anexo e da descrição detalhada quesegue das formas de realização preferidas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

- A figura 1 é um diagrama em blocos funcional ilustrando a interface entre o planejadorde movimentação para a linha férrea e o planejador de movimentação para o pátio.

DESCRIÇÃO DETALHADA

O dispositivo descrito nos pedidos de patente em referênciapode ser utilizado na realização dos métodos aqui descritos. Alternativamente, pode serempregada uma interface eletrônica convencional e apropriada, desde que estaapresente a capacidade de receber as informações emitidas dós planejadores demovimento e de fornecê-las como entradas para outros planejadores.

Com referência à figura 1, podem ser previstos umplanejador de movimento 100 de linha férrea e um planejador de movimento 110 depátio, tal como descrito nos pedidos de patente em referência. As informações;, p. ex., oshorários de chagada e as informações sobre a linha de chegada, a partir do planejadorde movimento 100 de linha férrea são, de forma desejável, passadas de forma contínuapara o planejador 110 de pátio através da interface 120 quando esta possa serapresentada, de forma convencional, para o chefe de pátio e/ou automaticamente usadapelo planejador de movimento 110 de pátio.

Os horários de partida e as informações sobre as linhas departida, a partir do planejador de movimento 110 de pátio, desejavelmente são passadascontinuamente para o planejador de movimento 100 de linha férrea através da mesmainterface eletrônica 120 quando esta possa ser apresentada de forma convencional paraa expedição da linha e/ou automaticamente usada pelo planejador de movimento 100 delinha férrea.

As informações da situação, tais como o congestionamentodo pátio é da linha, são úteis no processo de planejamento, posto que estas permitem aidentificação das atividades que necessitam movimentar diversos trens através da malhade linhas, bem como a designação dos recursos para cada uma das atividadesidentificadas: Ambos os planejadores de movimentação 100 e 110 podem operar naforma déscrita nos pedidos em referência de modo á otimizar a movimentação dos trensatravés do sistema, como uma função do custo dás atividades identificadas e dosrecursos designados.

Uma rede ferroviária pode incluir diversos sub pátios, comcada sub pátio sendo designado para realizar uma tarefa específica. Um trem que nãotenha entrado em um pátio ferroviário tipicamente se encontra sob o controle doplanejador de movimento de linha férrea que está sendo executado pela expedição.Conforma o trem entra no pátio, a responsabilidade péla movimentação do trem épassada para o pessoal de pátio. O pessoal de pátio irá controlar os movimentos do tremde acordo com um plano de movimentação dó trem executado pelo planejador de pátio.O planejador de movimento de pátio é diferente do planejador de movimento de linhaférrea uma vez que o planejador de movimento de linha férrea considera o trem comouma entidade única e planeja o uso dos recursos para mover o trem, sem conflitos,através da malha ferroviária. No pátio ferroviário, o trem é dividido nos vagõesindividuais, cada qual sendo programado para tarefas específicas em locais específicos eé planejado para ser recomposto com outros carros para um destino comum dentro damalha ferroviária Assim, e uma vez que o planejador de linha e o planejador de pátio sãoresponsáveis pela agenda ou programação de entidades distintas, não forma feitastentativas de transferir as informações entre o planejador de movimento de linha férrea eo planejador de movimento de pátio de modo a otimizar a movimentação dos trens aolongo da malha ferroviária.

Uma configuração típica de um pátio ferroviário inclui umpátio de recepção para receber um trem proveniente de uma malha de linhas. O pátio derecepção é um ou mais conjunto de linhas para receber o trem e para permitir que opessoal de pátio inspecione o trem Uma vez que á inspeção esteja completa, aslocomotivas são desengatadas dos vagões e são realizadas uma nova inspeção emanutenção. Os vagões são movidos para o pátio de montagem por gravidade (humpyard) para serem classificados. O pátio de montagem por gravidade inclui umaplataforma elevada ou cume a qual alimenta o bowl de recepção [linha a partir daplataforma de montagem/classificação que recebe os vagões classificados], o qualpermite que ós vagões individuais sejam alçados até a plataforma elevada e entãodistribuídos por gravidade para o bowl de recepção .apropriado. Uma série de chaves, ajusante da plataforma, controla o envio dè cada vagão para a sua respectiva linha. Oscarros ferroviários são classificados èm blocos de destino comum. Uma vez que oscarros ferroviários são classificados em blocos, estes são movidos em bloco para o pátiode destino, no qual cada vagão é direcionado para uma linha de classificação baseadanos seus destinos seguintes. No pátio de destinação, os vagões são inspecionados e aconsistência do trem é testada em relação aos freios e são engatadas as suaslocomotivas. Assim, em uma ou mais dentre as áreas com atividades designadas, podeacontecer um congestionamento do pátio. O planejador de pátio, na presente invenção,pode identificar ò congestionamento e avaliar os trens que estão se aproximando dopátio, através da linha férrea, por meio da interface 120. Pode ser vantajoso manter umtrem que se aproxima fora do pátio caso os locais de atividade para os vagões destetrem não estejam disponíveis. Em uma outra forma de realização, o planejador demovimento 110 de pátio pode fazer a interface com o planejador de movimento 100 delinha férrea, comunicando que o pátio está pronto para receber um trem que se encontramuito longe, ao invés de um trem que esteja mais próximo devido a uma condiçãoespecífica do pátio. Assim, o planejador de movimento 100 de linha férrea pode fazerajustes no seu plano de movimentação de modo a alterar a seqüência de chegada dostrens no pátio.

Em uma outra forma de realização, o planejador demovimento 100 de linha férrea pode ter planejado a partida em seqüência de dois trensdo pátio. Caso o primeiro trem agendado para partir é segurado devido a problemas comum ou mais de seus carros, o planejador de movimento 110 de pátio pode informar aoplanejador de movimento 100 de linha férrea, através da interface 120, que o segundotrem agendado estará pronto para partir antes do primeiro trem, de modo a que oplanejador de movimento 100 de linha férrea possa acionar a chave para a seqüência departida dos trens. Alternativamente, o planejador de movimento 100 de linha férrea podecomunicar ao planejador de movimento 110 de pátió qué o primeiro trem agendado émais crítico devido a uma restrição operacional, e assim a seqüência de partida irápermanecer a mesma mesmo que o segundo trem esteja pronto pára partir antes doprimeiro trem.

Em uma outra forma de realização da presente invenção,pode ser criado um modelo do terminal do pátio de modo a auxiliar na previsão demovimentação dos vagões através do pátio no lugar de um planejador separado para opátio. Um tal modelo pode estimar quando o pátio estará disponível para aceitar e para apartida de trens, com base na movimentação atual e dinâmica planejada dos trens de epara as linhas férreas. O modelo pode incluir a capacidade do terminal, a capacidade dopátio, o tempo de espera dos trens que chegam, o tempo de espera dos trens quepartem, a alocação padrão dos recursos de pátio ou dás linhas. A capacidade pode sermatematicamente modelada na forma de uma ou mais filas, e os recursos de linhaindividuais podem ser agregados em uma única linha ou fila para a modelagem. Ummodelo matemático do terminal fornece uma estimativa da capacidade do pátio, a qualentão pode ser usada para ajustar o plano de linha, sem o custo e a complexidade de umplanejador de terminal detalhado e sem determinar as atividades atuais no terminal.

Apesar de terem sido aqui descritas formas de realizaçãopreferenciais da presente invenção, deve ser entendido que as formas de realizaçãodescritas são meramente ilustrativas e que o escopo da invenção deve ser definidoexclusivamente pelas reivindicações em anexo, bem como que, quando se leva em contatoda uma gama de equivalências, naturalmente podem ocorrer àquelas pessoas comproficiência na arte diversas modificações é variações, a partir da leitura desta.

Claims

1. Um sistema de programação de uma ferrovia paraprogramar a movimentação de trens, através de uma malha ferroviária apresentandolinhas férreas e linhas de pátio, compreendendo:- um planejador de movimento para a linha férrea de modo a programar os trens nalinha férrea, cada trem apresentando um custo incrementai associado a ele, oplanejador de movimento de linha férrea otimizando o custo total de movimentaçãodos trens através da linha férrea;- um planejador de movimento para o pátio, para programar a movimentação doscarros ferroviários através do pátio, cada carro ferroviário apresentando um custoincrementai associado a ele, o planejador de movimento de pátio otimizando o custototal da movimentação dos carros ferroviários através do pátio; euma interface para comunicar as informações acerca dos carros ferroviários e dostrens entre o planejador de movimento de pátio e o planejador de movimento de linhaférrea de modo a otimizar o custo total da movimentação dos trens através da malhaferroviária.

2. O sistema, de acordo com a reivindicação 1, no qual oplanejador de movimento de pátio comunica para ó planejador de movimento de linhaférrea a existência de congestionamentos nó pátio.

3. O sistema, de acordo com a reivindicação 2, no qual oplanejador de movimento atrasa a movimentação do trem no pátio ferroviário emresposta à comunicação do planejador de movimento de linha férrea.

4. Em um sistema de programação de uma ferrovia,apresentando, planejadores eletrônicos de movimento para as atividades tanto das linhasférreas quanto dos pátios, no qual· cada recurso empregado em cada uma das atividadesprogramadas apresenta um custo incrementai associado a esta, a melhoria na qual ainterconexão eletrônica entre os movimentos de linha férrea e de pátio planeja para aotimização de custo do todo o sistema ao invés de otimizar as atividades tanto da linhaférrea quanto de pátio.

5. Um método para otimizar a movimentação de um trematravés do sistema ferroviário, em um sistema ferroviário no qual diversos trens sãomovidos ao longo de uma malha de linhas férreas, sob controle da expedição de linhaférrea, assistida pelo planejador de movimentação, o qual designa os recursos para asatividades e considera o custo de cada atividade e designa os recursos para aprogramação de movimentação dos trens através das linhas, e no qual os diversos trenssão recebidos e reconfigurados em um pátio sob controle de um chefe de pátio, assistidopor um planejador de movimento o qual designa os recursos para as atividades econsidera o custo de cada atividade e que designa os recursos para a programação dereconfiguração dos trens, o método compreendendo:- comunicar, do planejador de movimento de linha férrea para o planejador demovimento de pátio, a programação de movimentação para um trem selecionado quese aproxima do pátio a partir da linha férrea;- avaliar a programação de movimentação do trem selecionado no pátio peloplanejador de paio;- comunicar, do planejador de movimento de pátio para o planejador de movimento delinha férrea, a disponibilidade do pátio para receber os trens selecionados;- atualizar a movimentação programada do trem selecionado no planejador demovimento de linha férrea como uma função da disponibilidade de pátio comunicada.