CN102686471A

CN102686471A - 用于车辆的独立控制的方法和系统

Info

Publication number: CN102686471A
Application number: CN2010800614041A
Authority: CN
Inventors: J.D.布鲁克斯; A.K.库马; B.A.莫夫西乔夫; R.钱德拉
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: WO2011059817A3; WO2011059817A2; US8504226B2; AU2010319820B2; US9623884B2; EA023537B1; BR112012011191A2; EA201290198A1; US20110118899A1; CN102686471B; US20110118914A1; EP2499035A2; AU2010319820A1

Abstract

提供用于控制包含多个机车（102、104、106）的列车（100）沿着路线的移动的方法和系统。在一个示例中，该方法包含：生成第一计划简档，第一计划简档包含用于路线上的机车（102、104、106）的同步设置，并且基于第一计划简档生成第二计划简档，第二计划简档包含用于路线内的至少一个区域上的机车（102、104、106）的独立设置。该方法还可以包含，基于第一和/或第二计划简档操作机车（102、104、106）。在另一示例中，该方法包含，生成具有用于整个路线上的机车（102、104、106）的完全独立设置的计划简档，完全独立设置基于每个机车（102、104、106）的成本函数系数。

Description

用于车辆的独立控制的方法和系统

技术领域

本文公开的主题涉及用于独立调整列车编组的一个或多个机车的设置以改进整体性能的方法和系统。

背景技术

列车编组可以用一个或多个机车和一个或多个拖车（car）配置。机车可包含引导主机车和一个或多个尾随从机车。列车控制器可基于车辆操作状况和/或操作命令调整不同机车之间的动力的分布，以改进车辆性能。

分布式动力系统可以以其中可同步从机车（本文也称作远程编组）的操作以匹配主机车（本文也称作引导编组）的操作的同步模式操作，例如使用公共档位（notch）设置。备选地，分布式动力系统可以以其中独立调整每个机车的操作并且允许额外的自由度的完全独立模式操作。因此，由于包括多个因素和约束，所以确定用于独立行程计划的机车设置的最佳化例程可以比确定用于同步行程计划的设置的例程更复杂。此外，可以为独立行程计划计算多个方案，并且最终计划的选择可以要求额外的输入，例如操作员的输入。

可以使用最佳化例程基于车辆操作状况、分布式动力控制的所选择的模式以及操作员输入（例如操作员偏好）来确定用于同步行程计划或独立行程计划的机车设置。然而，可存在其中可以通过使用独立的分布式动力控制而获得另外的性能改进的同步行程计划的段。类似地，可存在可受益于同步分布式动力控制的独立行程计划的段。

发明内容

提供方法和系统用于计划包含多个机车的列车的操作。在一个实施例中，该方法包含，生成第一计划简档（profile），该第一计划简档包含用于路线上的机车的同步设置。该方法还包含，基于第一计划简档生成第二计划简档，第二计划简档包含用于路线内至少一个区域上的机车的独立设置。然后机车可基于第一和/或第二计划简档操作以由此沿着路线移动列车。

在另一实施例中，该方法包含生成仅包含整个行程上的独立设置的（第三）计划简档。另外，独立设置可采用基于车辆操作状况以及预定的约束和限制的实时调整来更新。

在一个示例中，在调度具有多个机车的列车之前，控制器可配置为基于车辆操作状况（例如，当前所估计的和所预测的操作状况）、轨道状况、操作员输入等而生成用于旅程的第一计划简档。第一计划简档可以包含用于路线上的机车的同步设置，包含公共油门档位设置和制动器设置。然后，考虑到预定的限制和阈值基于操作因素的组合，可以重新处理第一计划简档，以基于第一计划简档以及还基于可用来自第二计划简档的设置来替换的轨道数据库来自动地确定路线内的至少一个区域。控制器然后可基于包含用于路线内的所自动识别的至少一个区域上的机车的独立设置的第一计划简档来生成第二计划简档。独立设置可包含两个或者更多档位设置和/或多个制动器设置。生成第二计划简档可包含：确定用于所自动识别的区域的窗口，并且在该窗口中操作第二计划简档。窗口的尺寸可以基于第一计划简档和/或轨道数据库（例如，地形细节）。在一个实施例中，第一和/或第二计划简档可以用于控制沿着路线的列车的操作。在另一实施例中，第一和/或第二简档可以用于控制列车和机车沿着路线的移动。

例如，第一计划简档可以用于算出预测的车钩力（coupler force）水平。车钩力可简单经由集中质量绳模型或以考虑到车钩动态的更复杂的方式来估计。第一计划简档然后可重新评估以识别具有大量节点（node）的区域（即，具有高车钩力瞬时可能性的区域）、具有高范围车钩力的延长的持续时间、或横穿已知受益于独立操作的地形特征的区域，例如山脊、凹陷以及起伏。随着此区域的识别，可创建窗口以定义其中同步设置可用独立设置来替换以改进车辆性能的区域。

因此，用于列车的最终行程计划可包含具有来自第一计划简档的同步设置的同步部分和具有来自第二计划简档的独立设置的独立部分。列车然后可根据最终行程计划来调度。随着调度，可以持续地监测列车的操作状况。然后可基于所监测的操作状况的变化从期望的设置或预定的阈值对最终行程计划做出实时调整。

以此方式，可获得分布式动力控制的同步模式和独立模式两者的性能益处而没有实质上增加复杂性和用于生成列车计划简档所要求的时间量。通过生成第一同步计划简档，并且然后重新处理第一计划简档以识别其中的可用第二独立计划简档来更新的段，可以实质上改进列车的各种机车的性能和效率。

在另一示例中，在列车调度之前，可以请求完全独立行进计划。响应于完全独立计划请求，引擎控制器可以基于车辆操作状况、各种操作员输入成本函数和约束等，生成用于旅程的（第三）完全独立计划简档，包含用于整个路线上的机车的独立设置。本文中，成本函数可以包含：例如，动力、牵引力、车钩力、节点、牵引力改变率、车钩力改变率、节点运动、燃料使用等。因此，每个成本函数可通过不同的成本函数系数来定义。此外，机车编组中的每个机车可以归属于成本函数系数的不同的集合。类似地，每个机车可以归属于与各种操作参数相关的约束和规则的不同的集合。

例如，第一编组可以基于编组的位置、编组的年龄、编组的组分等而归属于成本函数系数的第一集合。第二编组由于更高年龄（例如，编组可能已经操作于大于阈值数量的任务），以及因此更高磨损和破损度而可以归属于更高系数和/或可以是更约束的。例如，在第二较旧的编组，可以施加节点运动的较低阈值、可以施加用于车钩力的较低阈值、和/或可以施加用于张力和压力的较低限制。完全独立计划还可基于普遍的车辆操作状况来实时更新。如在完全独立的计划简档生成期间那样，在实时更新期间可施加类似限制和约束到机车编组。备选地，可在实时更新期间施加额外的限制和约束。

在一个示例中，当要求更高的最佳化程度时可请求完全独立的计划简档。在另一示例中，完全独立的计划简档可基于第一同步计划简档和/或之前生成的第二独立计划简档来选择。例如，如果第二独立计划简档的多于阈值数量的段包含独立设置，则控制器可生成完全独立的计划简档并且采用完全独立的计划简档操作列车。在另一示例中，第一同步计划简档用作完全独立的计划简档的引导和远程完全独立设置的初始化方案。以此方式，可以如所希望地获得分布式动力控制的同步和独立模式的性能益处。

应该理解提供以上概要以用简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围通过跟随详细描述的权利要求来唯一地定义。此外，所要求保护的主题不限于解决任何在以上或本公开的任何部分提到的缺点的实现。

附图说明

通过参照附图阅读以下非限制性实施例的描述，将更好地理解本发明，其中以下：

图1示出具有多个机车和拖车的列车的示例实施例。

图2示出引导机车和尾随拖车的示例实施例。

图3示出用于为列车选择计划简档的高水平流程图。

图4示出根据本公开用于操作具有用独立段更新的同步计划简档列车的高水平流程图。

图5示出用于识别可用独立段更新的同步计划简档的区域高水平流程图。

图6示出用于确定用于之前在图4中识别的同步计划区域的独立计划简档的高水平流程图。

图7示出用于对图6中的独立行程段执行实时更新的高水平流程图。

图8示出用于采用完全独立计划简档操作列车的高水平流程图。

具体实施方式

具有多个机车的列车（如图1-2所示）可以用分布式动力控制来操作，其中基于操作状况和/或操作员输入来调整不同机车之间的动力分布。如图3所示，列车控制器可配置为用仅具有响应于完全独立计划的请求的整个路线上的独立的设置的完全独立计划简档来操作列车。因此，如图8所示，完全独立的计划简档可基于从操作员所接收的关于编组具体的成本函数、约束等的输入而生成。如图7所示，随着完全独立计划简档的实现，可以不断地监测列车的操作状况，并且如果机会发生，则可以实时更新独立设置。

备选地，如图4所示，列车控制器或其它处理系统可以配置为生成第一同步计划简档，其中使用分布式动力控制的默认同步模式来最佳化列车操作，例如，如图4所示。然后，同步计划简档可以对于其中可使用分布式动力控制的独立模式来实现操作的益处的区域而自动地评估，例如，如图5所示。当操作于独立模式时通过指定限制和成本函数，可以更新用于所识别的区域的第一同步计划简档以生成包含来自独立计划简档的独立设置的第二计划简档，例如，如图6所示。随着最终计划简档的实现，可以例如在独立段中不断地监测列车的操作状况。在独立段中所监测的操作状况成为限制或偏离期望值的情况下，可以实时更新那些段的独立设置，如图7所示。

以此方式，可以获得同步模式和独立模式的益处。例如，通过使用同步计划简档作为用于最佳化列车操作的默认简档，并且用独立计划简档设置来更新同步计划简档的区域，可以改进车辆性能而不对操作添加实质上的复杂性。另外，通过自动地执行独立的更新，还可以降低操作员/驾驶员的输入要求，由此降低错误的可能性。备选地，当包含多个约束和因素时，通过使用用于路线的独立计划简档，可以获得更高的最佳化程度并且可以实现列车性能益处。

图1描绘了包含多个机车102、104、106以及多个拖车108、配置为运行在轨道110上的示例列车100。多个机车102、104、106可以包含主机车102（本文也称作引导机车）和一个或多个从机车104、106（本文也称作尾随或远程机车）。虽然所描绘的示例示出了三个机车和四个拖车，但是任何适当的数量的机车和拖车可以包含于列车100中。

机车102、104、106可以提供动力用于推进，而拖车108可以不提供动力。在一个示例中，机车102、104、106可以是由柴油机引擎提供动力的柴电机车。然而，在备选实施例中，例如，机车可以用备选引擎配置提供动力，例如汽油引擎、生物柴油机引擎、天然气引擎或路边（例如，接触网或输电轨）电。

机车102、104、106以及拖车108可以通过车钩112彼此耦合。虽然所描绘的示例图示机车102、104、106通过散置的拖车108彼此连接，但是在备选实施例中，一个或多个机车可以连续连接为编组，而一个或多个拖车可以连续耦合到远程机车（即不在引导编组的机车）。当用分布式动力操作时，如本文所描绘的，列车100可以包含引导机车102或引导编组以及一个或多个远程机车或远程编组。

列车控制器12可以配置为从列车100的每个机车接收信息并且传送信号到列车100的每个机车。如参照图2进一步详细阐述的，控制器12可从列车100上的各种传感器接收关于列车和/或个体机车操作状况的信号，并且可据此调整列车操作。例如，控制器12可基于整体列车和/或个体机车操作状况来调整列车100的机车之间的动力分布。在一个示例中，控制器12可以在远程位点，例如在调度中心。在另一示例中，控制器12可以在本地环境中，例如车载于主机车。

图2描绘了引导机车102和一个尾随拖车108的示例实施例200。在备选实施例中，引导机车102可以是耦合到一个或多个尾随拖车的引导编组。机车引擎202生成由系统交流发电机（未示出）使用以生成用于引导机车102后续的传播的电的转矩。装配于机车下的车204上的牵引马达（未示出）提供用于推进的牵引动力。在一个示例中，如本文所描绘的，可以提供六个逆变牵引马达对用于机车102的六个轴轮对206的每个。牵引马达还可以配置为充当提供动态制动以制动机车102的发电机。特别地，在动态制动期间，每个牵引马达可以在从要求在滚动方向推动机车的转矩相反的方向提供转矩由此生成电。生成的电力的至少部分可以输送到系统电能存储装置，例如电池（未示出）。利用压缩空气的空气制动器208还可以由机车102使用用于制动。

机车操作机组人员和涉及机车系统控制和管理的电子部件，例如车载诊断（OBD）系统210，可以容纳在机车室212内。OBD系统210可以例如通过无线通信214与控制器12通信。操作机组人员针对于计划行程输入指令、偏好、预定的操作限制、超载细节等并且当车载时经由OBD系统210和连接的显示器216生成计划简档。类似地，例如作为基于最终计划简档来由控制器12生成的行程细节可以经由显示器216显示给操作机组人员。如本文所详细阐述的，一个或多个OBD系统210和机车控制器12可包含其中具有代码的计算机可读存储介质，代码承载用于生成路线上的机车的第一计划简档、基于第一计划简档自动地识别路线内的一个或多个区域、并且生成路线内的所识别的区域上的机车的第二计划简档的指令。

参照图1和2，车辆操作员可通过与OBD系统210和/或机车控制器12通信对应于不同计划简档的操作的边界、限制、以及偏好来控制列车100的操作。例如，车辆操作员可通过调整机车油门和/或制动器设置来控制列车的所有机车102、104、106的功率输出（由此也控制机车速度）。因此，列车编组100中的每个机车102、104、106可以配置具有多个油门位置或“档位”的踩踏的或“分档位的”油门（未示出）。在一个示例中，油门可具有九个不同的位置，包含对应于空闲引擎操作的一个空闲档位和对应于提供动力引擎操作的八个动力档位，以及从启动到制动器8的连续的动态制动档位。此外，还可以包含对应于紧急停止位置的紧急空气制动器应用。当在空闲档位位置时，机车引擎202可接收使能以慢速在RPM空闲的极少量的燃料。此外，可以不为牵引马达提供能量。即，机车可以处于“空档”状态。为了开始机车的操作，操作员可通过调整换向器218的位置来选择行进的方向。因此，换向器218可以放置于向前、换向或空档位置。一旦将换向器放置于向前或换向方向，操作员可松开制动器208并且移动油门到第一动力档位来为牵引马达提供能量。因为油门移动到更高动力档位，所以引擎的燃料率增加，导致功率输出和机车速度的对应的增加。

返回图2，机车102可以包含各种传感器用于确定机车操作状况并且与OBD系统210和/或控制器12通信该机车操作状况。各种传感器可包含配置为提供关于轨道110的信息的轨道传感器220。该信息可包含轨道坡度、海拔、弯曲、地形、速度限制等。轨道信息可以存储于控制器12中的轨道数据库。轨道数据库可以由控制器12使用以估计机车编组的当前和/或未来位置。车钩力传感器222可配置为测量通过车钩112传送的力。因此，还可以从车钩力传感器222的输出推断由机车102拖拽的牵引力（TE）。位点传感器226可以确定机车、机车编组或列车的位点。在一个示例中，位点传感器226可以是通过无线通信214与卫星230通信的GPS传感器。在备选实施例中，位点传感器226可以包含射频自动设备识别（RF-AEI）标签、调度和/或视频确定。在又一实施例中，例如，如由系统转速表所估计的，机车的位点可以基于从参照点行进的距离来确定。关于行进位点的信息可以备选地从其它列车传递。无线通信214还可以用于在列车之间和/或与远程位点（例如调度中心）通信。另外，无线通信214可以用于在列车100的不同机车之间通信。

现在转到图3，描绘用于为包含多个机车的列车选择计划简档的示例例程300。具体地，该例程可确定是否以具有整个行程路线上的独立设置的独立模式来操作机车或以具有同步设置和独立模式更新的同步模式来操作机车。因此，在独立模式中，可用档位的不同设置、制动等来操作列车中的不同机车或机车组或编组。如本文所详细阐述的，用于不同机车的设置可基于预定的机车具体的和/或独立模式具体的成本函数、约束以及限制来调整。与之比较，在同步模式中，不同机车可用同步设置来操作。在一个示例中，图3的例程可由位于远程位点（例如调度中心）的非车载的控制器在列车调度之前来执行。在另一示例中，图3的例程可以由车载机车控制器在调度之前来执行。例如，计划简档可由段中的车载控制器随着行程的前进而生成。

在302，该例程可包含接收列车操作细节，包含但不限于列车配置（例如，机车编组的数量和位点）、机车负载、计划的行进路线、路线的数量等。在304，可以接收操作员输入，例如，如用于不同机车编组的成本函数和约束、可以基于计划的行进路线、终点、车站等施加的额外的限制和约束。在一个示例中，约束和限制可存储于查找表中并且基于在302所接收的列车操作细节来访问。例如，机车具体的成本函数可以基于在302所接收的列车配置而在304接收。额外地或可选地，成本函数和限制可由操作员直接输入到控制器。

在306，可以确认是否请求整个路线上的列车的完全独立的操作。在一个示例中，当要求更高的最佳化程度时可以请求完全独立的操作。因此，当具有整个路线上的独立设置的独立计划简档可允许路线上的设置的更高的最佳化程度时，涉及独立计划简档的生成的更高的复杂性也可能承受更长时间和更多处理以生成计划简档。从而在一个示例中，当要求更高的最佳化程度（例如，由于大量的约束）以及用于生成简档的时间约束较低时，可以执行列车的完全独立操作。如果请求，则在308控制器可以继续生成具有用于整个路线上的列车的独立设置的独立计划简档。独立计划生成的细节本文参照图8而详细阐述。与之比较，如果在310没有请求完全独立操作（例如，由于时间和金钱的约束），则控制器可以继续生成用于路线的同步计划简档。在312，控制器可以自动地分析同步计划简档并且用独立设置来更新同步计划简档的段。同步计划生成和独立段更新的细节本文参照图3-4而详细阐述。

现在转到图4，描绘用于计划包含多个机车的列车的操作的示例例程400。具体地，例程可以生成具有用于以同步模式操作列车的同步设置的第一同步计划简档，并且然后用来自第二独立计划简档的独立设置来更新同步计划简档的所选择的区域以用独立模式操作列车。因此，在同步控制下，列车中的引导机车和所有远程机车可以相同地操作，以便当在引导机车初始化控制命令时，可以送出相同的命令，并且在每个远程机车执行。例如，当向引导机车命令同步档位设置时，可以由每个远程机车执行相同的档位设置。在另一示例中，当向引导机车命令同步制动器设置时，相同的制动器设置可以由每个远程机车执行。与之比较，在独立控制下，列车中的不同机车或机车组或编组可以不同地操作。例如，可以向引导机车命令第一档位设置而可以向一个或多个远程机车命令不同的第二档位设置。

例程400包含行程计划402和行程计划实现404。例如，行程计划402可以在列车调度之前由控制器执行。随着列车调度，控制器可监测列车状况以使能行程计划实现404。行程计划402可包含：在410基于所估计的车辆操作参数、操作员所指示的偏好以及所选择的成本函数（例如，燃料使用、时间等）来生成第一同步计划简档（本文也称作同步计划）。在一个示例中，同步计划可以使用行程最佳化软件（例如TripOptimizer^TM）生成。例如，本发明的一些方面可以利用在日期为2007年9月20日的No.20070219680A1的美国公开所阐述的某些概念或使用其来实现，其通过参照而并入其全部于此。

同步计划可以基于各种车辆操作参数而生成。该计划可使能调整用于任务的持续时间的列车的操作以改进某些操作准则参数要求并且满足时间表和/或速度约束。在一个示例中，可以计算同步计划以满足燃料效率要求。在另一示例中，可以计算同步计划以满足排放水平要求。在又一示例中，可以计算同步计划以基于分派到每个参数（例如，通过分派给燃料效率更高权重以及给时间表更低权重）的权重来满足多于一个操作准则参数要求。另外，可以考虑到预定的不利影响（penalty）来计算计划。例如，过度的油门变化可能不利影响。

为了生成同步计划，控制器可以首先确定在车辆调度时的车辆操作状况，以及任务的持续时间上的预期的车辆操作状况。例如，该状况可以从列车或机车上的各种传感器（如之前在图2中详细阐述的）、轨道数据库、（例如，行进在相同路线的相同列车的或不同列车的）列车旅程数据库、全球定位系统、个体机车数据库、车队数据库、天气数据库、基础结构数据库等来测量、估计和/或推断。输入到行程最佳化软件的信息可以包含，例如，列车位置、编组描述（例如，机车模型、年龄、长度、吨位、马力等）、拖车组成（拖车的数量、载重类型、吨位等）、列车编组、有效的拖拽系数、所希望的行程参数（例如，所希望的速度范围、所希望的起始时间和位点、所希望的结束时间和位点、所希望的行进时间、所希望的车站的数量和位点、机组人员识别、机组人员轮换届满时间、所希望的路线等）、机车动力描述、机车牵引传送的性能历史、作为输出功率的函数的引擎燃料消耗、冷却特性、预计的行程路线、行程路线的地形特性、有效的轨道坡度以及作为里程碑的函数的弯曲（或有效的坡度）等。

例如，车钩力水平可以在同步计划简档中估计和/或预测。在一个示例中，车钩力可以使用简化力模型来估计，例如集中质量绳模型。在另一示例中，车钩力可以使用考虑耦合动态、和/或基于来自车钩力传感器的输入的复杂力模型来估计。如以下详细阐述的，车钩力转变（例如从延伸到突起的改变）的点（在本文也称作节点），可能特别重要。

基于输入到控制器的数据可以生成第一同步计划简档。该简档可以包含用于在即将来临的旅程表达为例如距离（例如，里程碑）和/或时间的函数的列车遵循的速度和动力（或档位）设置。计划简档还可以包含列车操作限制，例如最大档位动力和/或制动器设置、作为位点的函数的速度限制以及期望的燃料使用和生成的排放。（第一）同步计划简档还可包含基于同步计划简档的同步设置的估计操作参数。从而第一同步计划简档可包含同步机车档位设置以及对应于所指定的路线上的机车的同步机车档位设置的所估计的操作状况。同步设置可包含将多个机车设置到公共档位。从而如果命令主机车在档位8运转，则还可以命令所有从机车在档位8运转。

在412，该例程可自动识别列车可以操作于独立模式的同步计划中的区域。具体地，该例程可评价用于操作参数可以处于或接近限制的区域的同步计划，并且其中操作于独立模式可提供性能改进。例如，自动识别的区域可以基于同步机车档位设置以及第一计划简档的所估计的操作状况。同步计划可以用于预测任务中的未来操作状况，并且基于所定义的限制，用于独立机车设置的调整可以对于那些期望的操作状况而计算。在一个示例中，限制可以是预定的“独立模式限制”，其可以因此当确定同步计划时不同于由控制器所使用的限制。例如，在独立计划中所允许的档位设置和/或范围可以不同于在同步计划中所允许的设置（例如，更加受限制）。如参照图5进一步详细阐述的，该例程可以自动地识别具有例如起伏、凹陷、以及山脊的区域，其中车辆操作参数接近于预定的限制。例如，该例程可以基于同步计划简档和提供沿着列车路线的地形的细节的轨道数据库来自动地识别这样的区域。在一个示例中，至少一个自动识别的区域可包含（第一）同步计划简档上的所选择的同步设置高于阈值的区域。例如，同步设置可以是档位改变率和牵引力改变率中的一个。

在另一示例中，至少一个自动识别的区域可包含（第一）同步计划简档中第一计划简档的所估计的操作参数高于阈值的区域。所估计的操作参数可包含车钩力、多个节点以及同步计划简档的节点运动中的至少一个。例如，该例程可包含具有高的瞬时车钩力的自动识别区域（如果使用复杂力模型）和/或具有高的车钩力的延长的持续时间的区域。在又一示例中，该例程可包含具有用于高车钩力瞬时的可能性的自动识别区域（如果使用简化力模型）或具有大量“节点”或快速节点运动的区域。例如，自动识别的区域可以包含节点的数量大于阈值的同步计划的区域。所估计的操作参数还可以包含，例如，同步计划简档的起伏参数、山脊参数和/或凹陷参数。另外，可以监测其它操作参数。

随着可用独立段可能地更新的同步计划中的区域的自动识别，在414，该例程可以确定第二独立计划简档（本文也称作独立计划），包含基于原始同步计划简档以及基于（例如，来自轨道数据库的）轨道参数的用于至少一个自动识别区域上的机车的独立机车档位设置。例如，独立机车档位设置可以基于同步机车档位设置和第一计划简档的所估计的操作状况。在一个示例中，可以确定独立计划在所识别的区域中是否是可能的和/或可行的，并且如果是，则该例程可以生成用于所识别的区域的独立计划。可以选择第二独立计划中的设置以便机车之间分布的净动力没有不同于同步计划简档中分布的净动力。在另一示例中，可以选择远程编组动力设置（给定距离处）作为窗口上的同步计划简档动力设置的函数并且可以选择引导编组动力设置以获得与同步计划简档相同的总动力。如参照图6进一步详细阐述的，生成用于所识别的区域的独立计划可以包含定义独立模式限制（例如，当远程编组在制动时引导编组不能在运转）和档位边界（例如，当引导编组制动时远程编组不能在档位3以上），并且基于预定的成本函数和操作参数限制而在所识别的区域周围确定独立模式窗口。然后可以基于原始同步计划简档生成用于所识别的独立窗口的独立计划简档。

将意识到独立计划简档可以多个不同方式而生成。在一个实施例中，可以确定引导和远程档位以最佳化窗口上的所选择的成本函数（或多个函数）。如在图6中进一步详细阐述的，成本函数可包含多个节点、节点运动度、档位的改变率（马力或TE）、终点约束（例如，匹配同步计划档位的开始和结束档位）或峰值的力。在另一实施例中，档位可以在所选择的窗口或备选窗口内基于同步计划的函数来确定。将意识到在一个实施例中，窗口可包含整个行程。例如，函数可包含受制于预定的独立模式边界、限制以及约束来确定将成为窗口中的计划档位的最大值的远程档位。在另一示例中，函数可包含统计函数，例如平均、众数或中值。在又一示例中，当察看其它计划参数（例如速度）时，函数可以包含确定远程档位为固定的偏置或与列车参数（例如列车长度）相关的偏置。第二独立计划简档中的独立设置还可以通过根据轨道参数、列车参数以及操作参数中的至少一个选择引导和远程编组动力来确定。轨道参数可以包含例如每个编组的原始的轨道坡度、从每个编组到相邻节点的列车的平均坡度、列车重量分布、机车编组位点、车钩力、节点位点等参数。另外，当确定可以施加或限制一个或多个机车编组的动力设置（或档位和制动器设置）的独立模式设置时可以并入额外的操作的规则。

在416，该例程可以用所计算的独立段来更新同步计划的所识别的区域。以此方式，列车可以操作于其中行程细节基于操作状况而最佳化的具有同步行程计划的同步模式。基于用于进一步性能改进的可能性，同步行程计划的区域可以用独立设置来更新。以此方式，通过提供独立更新，可以简化行程最佳化处理并且可以降低处理时间。

在404，可以实现已更新的行程计划。即，列车控制系统可以根据已更新的计划简档采取行动。例如，可以实现机车上的所确定的油门档位设置，并且可以实现所确定的制动器设置。具体地，基于同步计划简档的最终计划的段，同步设置（例如同步公共档位设置）可以在所有机车上实现。然后，在基于独立计划简档的最终计划的段的期间，可以实现独立设置，例如用于不同机车的不同档位设置。在一个示例中，采取行动可以包含生成关于同步计划简档和独立计划更新的报告。然后报告可以用于未来操作员训练目的。在备选示例中，采取行动可以包含基于同步和/或独立计划简档提供提示（例如视觉的提示）给列车操作员以控制列车的多个机车。该提示可以包含，例如用于每个编组的明确的档位提示、用于一个或多个独立区域的档位提示等。

行程实现还可以包含在420，随着第二独立计划简档的实现，做出行程计划的独立段的实时调整。如参照图7进一步详细阐述的，执行实时调整可以包含：在独立的段中持续地监测列车和/或每个机车的实时操作状况。所监测的实时操作状况可以包含例如多个节点和/或列车速度。另外，在操作状况受限（或可能为受限）的情况下在独立的段期间，或在操作状况从阈值变化的情况下，实时调整可以包含调整用于那个段的独立设置，例如，基于所监测的实时操作状况与阈值之间的差别来对独立机车档位设置做出实时调整。在一个示例中，调整可以包含，改变档位以保持计划速度并且保持一个或多个备选操作参数。在另一示例中，调整可以包含，改变档位以违背计划速度并且保持一个或多个其它操作参数，例如其它更关键的操作参数。这些参数可以包含，例如，峰值的力、节点数量、节点运动、节点位置、档位/模式边界、操作员行为、档位改变率、TE改变率、马力改变率、编组TE限制等。

如之前详细阐述的，生成计划简档的控制器可为车载控制器或者位于远程位点（例如，调度中心）的远程控制器。在备选实施例中，计划简档的某些段可以在车载控制器上生成而其它段可以在远程控制器上生成。例如同步计划简档可以在车载控制器上生成而独立段更新和/或实时调整可以由远程控制器确定并且通信到车载控制器。远程控制器可为例如非车载通知器（advisor）。该非车载通知器可使用与可能的独立设置的劝告类似的逻辑和规则。例如，非车载通知器可用于提供关于可能的新顾客要求、可能的细分、可能的新列车构成等的劝告。该通知器可算出不同列车构成和地域的各种组合，并且提供关于可能的独立区域的具体的反馈并且建议可能的档位简档。

特别地，可能存在其中太昂贵或太难以用能够执行所有本文包含的运算和方法的控制器来装备机车的一些状况。在这些情况中，相同的算法和方法可以离线方式（例如，通过非车载通知器）采用，并且通信到铁路人员用于在处于调度的机车上的实现。在一个示例中，独立段和所关联的计划简档更新可以通过用于一个或多个列车配置和细分的固定的服务器来离线确定。可以算出与所有配置的性能相关的度量信息。然后铁路管理可用不同配置来实验并且评估新的细分上的分布式动力的性能。此外，机车工程师可以配备有可能的独立区域的描述和所建议的操作实践。

以此方式，该例程使能列车操作于使用同步计划简档的同步模式，而在可能时或可能的地点用独立段来更新同步计划的段，以由此改进整体车辆性能。

现在转到图5，描述用于自动识别可以用独立段更新的列车的同步行程计划中的区域的例程500。控制器可以配置为识别同步计划中的操作参数可以处于或接近阈值的区域。所自动识别的区域可以基于第一同步计划简档、列车特性、轨道数据库和/或感兴趣的地形特征来识别。如以下详细阐述的，感兴趣的地形特征可以包含例如起伏、山脊以及凹陷等特征。通过用独立段改变所识别的区域，可以获得额外的车辆性能益处。

在502，该例程可以确认是否存在起伏区域。因此，起伏区域可以定义为列车的一些重要段是在上坡坡度上以及列车的一些重要段是在下坡坡度上的区域。如果确认了起伏区域，则在504，可以确定起伏区域中的起伏参数是否处于或接近限制。这可包含例如确定列车长度中的上坡和下坡区域或机车的数量是否大于阈值（例如，是否多于3个列车的重要段在上坡或下坡）。在另一示例中，可以确定每个上坡和/或下坡区域的长度并且可以确定任何区域的长度是否大于阈值（例如，大于列车长度的25%）。在又一示例中，可以确定每个上坡和/或下坡区域的坡度并且可以确定任何区域的绝对坡度，或从相邻区域的最大坡度改变是否大于阈值（例如，大于0.3%）。如果确认起伏参数处于或接近预定的限制，则该例程可以执行516以选择用于独立更新的那个区域并且确定用于那个区域的独立设置。与此相反，如果起伏参数不接近预定的限制，则该例程可以执行506。

在506，该例程可以确认是否存在任何山脊和/或凹陷区域。在一个示例中，山脊和/或凹陷区域可以基于同步计划简档和/或轨道数据库来识别。因此，山脊区域可以定义为相对于列车的特性（例如，列车的长度、重量分布、编组特性等）坡度快速地从正改变到负的地形特征。反之，在凹陷区域，相对于列车的特性坡度快速地从负改变到正。如果确认了山脊和/或凹陷区域，则在408，可以确定山脊和/或凹陷区域中的山脊和/或凹陷参数是否处于或接近限制。这可包含例如所识别的山脊和/或凹陷与样式山脊和/或凹陷的相关的扩展。在另一示例中，可以确定每个山脊和/或凹陷区域的最大坡度或坡度改变并且可以确定任何区域的绝对坡度是否大于阈值，例如，大于1%，或其绝对改变大于2%（例如，+1%到-1%）。所描绘的示例图示用于山脊和凹陷区域的类似阈值，而在备选示例中，可以独立地调整用于山脊区域和凹陷区域的限制。如果确认山脊和/或凹陷参数处于或接近预定的限制，则该例程可以执行516，可以选择用于独立更新的所识别的区域并且可以确定用于所识别的区域的独立设置。与此相反，如果山脊和/或凹陷参数不接近预定的限制，则该例程可以执行410。

在510，可以估计列车车钩力并且可以识别高车钩力区域（例如，具有大于阈值的车钩力的区域）。在一个示例中，可以使用车钩力传感器来估计车钩力。在另一示例中，可基于预测列车车钩力的虚拟位移模型（简化或复杂力模型）来预测车钩力。独立计划简档设置然后可基于所估计的（和/或所预测的）列车车钩力来确定。如果确定高车钩力区域，则可以选择用于独立更新的所识别的区域并且可以确定用于所识别的区域的独立设置。如果没有确定高车钩力区域，则该例程可以执行512。

在512，可以确定多个节点是否处于或接近限制。例如，可以确定节点的数量是否大于3。如之前详细阐述的，节点行为可对应于高瞬时车钩力的区域。从而在大量节点出现时，可以预期高设备部件压力。如果节点的数量大于阈值，则在516可以选择用于独立更新的高节点区域并且可以确定用于所识别的高节点区域的独立计划。与此相反，如果不限制节点的数量，则该例程可执行514。在备选实施例中，此外或可选地，可以基于节点运动或节点位置的改变率来确定自动识别的区域。高节点运动可以通过算出当节点移动时从节点的一侧切换到另一侧的总吨位来量化。从而可以自动地选择用于独立更新的节点快速移动的高节点运动区域并且可以确定用于所识别的区域的独立简档设置。在此外的其它实施例中，所自动识别的区域可以基于节点位置和/或节点之间的距离来选择。在此外的其它示例中，自动识别的区域可以基于牵引力限制（例如，牵引力的量或牵引力的改变率）来选择。

在514，该例程可以确定是否存在具有处于或接近限制的备选操作参数的任何其它区域。如果是，该例程可执行516以选择用于独立更新的那个区域并且确定用于那个区域的独立计划。否则，该例程可结束。在一个示例中，所自动识别的区域可包含具有频繁档位改变的同步计划简档的区域。然后可选择这样的区域用于独立计划简档更新。通过用独立计划简档设置来替代所识别的区域中的同步计划简档设置，可以降低远程机车上的频繁档位改变。通过降低远程机车上的档位改变的数量，可以使能更稳定的列车操作。

现在转到图6，描绘用于基于同步计划设置来确定用于同步计划的自动识别的（如在图5中所识别的）区域的独立设置的示例例程600。具体地，该例程使能用独立设置来替换在图5中所识别的区域的同步设置。

在602，可以确定独立模式成本函数。在一个示例中，用于独立模式的成本函数可以由操作员之前输入控制器。成本函数可包含，例如，燃料效率。从而可以调整独立模式设置以最佳化所识别的区域中的燃料效率而在可接受的范围保持车钩力并且甚至在动力重新分布后确保提供操作员所需要的动力。在另一示例中，成本函数可以包含排出排放。从而可以调整独立模式设置以最小化所识别的区域中的排出排放。在又一示例中，成本函数可以包含时间限定。从而可以调整独立模式设置以确保列车覆盖所识别的区域中的所定义的时间内的所定义的距离。该时间限定可包含，例如，确保所希望的到达时间和/或所定义的速度简档。其它成本函数可以包含例如极少列车或车钩力、极少档位极性差别、极少节点、牵引力、速度和/或加速度、终点约束等。在一个示例中，多个成本函数可以基于成本函数的预定的权重而用于计算独立模式设置。

在604，可以基于所确定的成本函数来确定独立模式限制。这可包含确定在独立模式中不允许的设置。在一个示例中，独立模式限制还可包括不同于同步模式中对应限制的预定的“独立模式规则”。在一个示例中，当成本函数是燃料效率时，独立模式限制可包含引导机车与最远程机车之间的阈值档位差别。在另一示例中，独立模式限制可以包含基于主或引导机车档位（或动力设置）来限制从或远程机车档位（或动力设置）。例如，当引导机车处于制动模式时，可以限制远程机车档位处于或低于档位3。通过限制响应于引导机车的制动的远程机车的运转能力，可以降低远程机车上的空气制动器的使用，由此提供性能和燃料效率益处。在另一示例中，当引导机车在运转时，远程机车不允许制动。独立模式限制还可包含限制多个节点（例如，在范围内）以及限制节点运动（例如，限制在范围内的节点运动的改变率或节点重量移动）。

在一个示例中，在604强制实施的限制可以是其中可以限制来自同步计划简档的设置的偏差的程度（或量）的严格的限制。例如，可以限制档位设置偏差。在另一示例中，该限制可包含一些宽松。在又一示例中，独立模式限制可以包含限制来自对应的同步计划设置的第一独立计划设置的偏差的量并且允许第二独立计划设置的偏差的量。例如，当在独立计划简档中可以允许（尽管限制）档位设置偏差时，不能允许速度偏差（例如，在某些区域中）。通过限制偏差程度，如果非常希望的话，则可以降低从第一计划简档设置到第二计划简档设置的改变的冲击。

“独立模式规则”可以是例如列车、机车、编组和/或位点具体的。例如，当以独立模式操作通过那个位点时，可以在预先指定的位点（例如，里程碑）限制（或不允许）某些档位，而它们在同步模式可以是允许的。独立计划简档可包含轨道模式标记以强制实施此限制。在一个示例中，还可基于成本函数和所确定的模式限制来确定独立计划是否是可能的和/或可行的。例如，如果基于成本函数确定独立模式限制非常狭窄（例如，小于阈值），则可以决定不执行独立计划更新并且返回默认同步计划简档设置。

在606，可基于所确定的独立模式限制来为之前所识别的每个区域定义独立模式窗口。该窗口还可基于同步计划简档中所确定的和/或所预测的设置来确定。例如，可以使用同步计划简档作为参照来确定用于所选择的用于独立计划更新的区域的窗口。在一个示例中，该窗口和其中的独立计划更新可以基于在前的同步计划简档设置和之后的所识别的区域在时间和距离两者上确定。在另一示例中，该窗口可以基于列车数据库来确定。例如，窗口的尺寸和/或分布可以基于已经执行了相同或类似的任务的其它列车的历史和/或基于在以前任务（相同或类似或不同任务）期间的相同列车的历史来确定。在又一示例中，该窗口可以基于轨道数据库来确定。例如，窗口的尺寸和/或分布可以基于之前的地形简档和之后所识别的区域来确定。在又一示例中，该窗口可以基于备选列车参数，例如总列车长度。

在一个示例中，该窗口可以依据从列车头（HOT）和/或列车尾（EOT）的距离（例如，里程碑）来定义。在另一示例中，该窗口可以依据机车和/或拖车来定义。在一个示例中，该窗口可以位于HOT或EOT的中心。另外，该窗口可以包含列车之前和/或之后的距离。该窗口可以是对称的或不对称的。在一个示例中，可在之前已经识别的同步计划中的具有高节点运动率的山脊区域。为了解决从高节点运动率中所引发的可能问题，用于计划的独立设置可以在列车到达山脊区域之前的1英里开始以及在列车通过山脊区域之后延长1英里来确定。尽管所提到的示例包含对称窗口，但将意识到在其它示例中，窗口可以是非对称的、包括例如HOT之前的更大距离以及在EOT之后的更小距离。

在一个示例中，窗口可以由远程机车控制器来离线确定，并且然后上传到列车的引导机车的车载控制器。在另一示例中，窗口可以从远程器上的列车数据库引入。可以在远程器上确定，或可以（例如在实时调整期间）实时确定窗口的优先级。

在608，可以基于所定义的窗口、成本函数以及限制来确定用于所识别的区域的独立计划设置。具体地，考虑到所定义的边界和限制，独立计划设置可以不基于同步计划设置来确定。独立计划设置还可以基于轨道数据库。从而例如，可以选择独立模式中机车间的档位设置和/或设置的分布以限制（或最小化）稳定状态力、最小化节点、降低瞬时车钩力等，并且重新分配机车之间的动力而不影响净列车动力。可以基于轨道坡度、峰值车钩力等而分布动力。例如，当列车在其中部分列车是上坡并且部分列车是下坡的轨道上时，可以用独立设置更新同步计划设置，以使能给拖曳上坡的机车提供更多的运转动力而降低来自滚动下坡的机车的运转动力。一旦已经确定设置，所识别的区域的同步计划设置可以用如本文所确定的独立计划设置来替换，由此生成最终列车计划。

在一个示例中，第一同步计划简档的所估计的操作状况可包含列车中的多个节点。自动地确定第一计划简档的至少一个区域可包含识别其中节点的数量多于阈值的第一计划简档的操作状况，并且然后确定操作状况附近的窗口以生成至少一个区域，窗口的尺寸基于第一计划简档的同步机车档位设置。

在一个示例中，独立计划设置可以自动地实现（例如，自动控制模式），并且没有操作员输入。在另一示例中，所更新的设置可以指示给操作员（例如在车载显示系统上显示），并且设置可以由操作员通过主动地调整一个或多个机车的档位（例如，明显的档位劝告模式）来实现。将意识到同步计划处理和后置同步计划处理可以在列车调度之前由机车控制器执行以便一旦调度，列车可以遵循具有极少的操作员输入的所确定的计划简档。可以注意任务中所执行的改变并且存储于列车数据库中，用于在相同任务中的相同列车、相同任务中的不同列车和/或不同任务中的不同列车的未来独立升级期间使用。以此方式，通过基于操作员偏好、操作状况以及期望的问题来处理列车计划，可以计算列车计划简档以提供改进的性能并且在车辆操作期间最小化操作员输入。通过在列车任务计划和实现期间降低操作员输入的需要，可以降低操作错误。

现在转到图7，描述用于对列车计划简档执行实时调整的示例例程700。具体地，可以监测最终列车计划的独立段，并且响应于来自计划的偏差和操作状况中的非期望的改变，独立设置可以基于原始同步计划简档来修订。实时调整可以自动地实现（例如，以自动控制模式）而不用操作员输入，或可以实时指示给操作员（例如，在车载显示系统上显示）并且设置可以由操作员通过主动地实时调整一个或多个机车的档位（例如，以实时劝告模式）来实现。

在702，独立段中的列车操作状况可以随着第二计划简档的实现而持续地监测。在704，可以确定所监测的实时操作状况与阈值之间是否有任何差别。备选地，可以确定实际列车设置（例如动力设置）是否已经从独立计划简档设置偏离，例如阈值量。如果没有偏差，则该例程可结束。如果所监测的实时操作状况与阈值之间有差别，则那些段中的独立简档设置（例如，独立机车档位设置）可以在706实时调整或修订。例如，该例程可以包含监测实际车钩力（例如，如由车钩力传感器所测量的），并且基于实际车钩力数据（例如，由于在阈值上的车钩力）来做出独立计划设置的调整。

调整可包含改变档位以保持独立计划速度并且保持一个或多个其它操作参数。调整可以基于如在数据库中所规定的档位规则。备选地，调整可包含改变档位以违背独立计划速度以便保持一个或多个其它更关键的操作参数。这些可以包含例如节点特性、档位特性、TE限制等。此外，还可以在总列车马力的基础上强制实施未计划的制动限制。

在一个示例中，所监测的实时操作状况可以是列车速度，并且实时调整可包含改变独立机车档位设置以使列车速度在阈值内。在一个示例中，当执行实时调整时，可希望最小化远程机车（或编组）上的档位改变。从而在一个示例中，改变独立机车档位设置可包含改变（例如，增加）引导档位而保持远程档位，使得所增加的引导档位与所保持的远程档位之间的档位差别在阈值或预定的档位边界/限制内。在一个示例中，数据库可包含定义如何参照引导档位来限制远程档位的档位规则。例如，远程档位限制可以通过算法remLimit=max{2，min（5/2*引导档位+5.5，8）}，即，引导档位的5/2倍的档位加上5.5和档位8的最小值与档位2的最大值来定义。在又一示例中，如果引导档位以阈值超过远程档位，则独立设置可以返回同步设置，或改变为作为同步设置的修订函数的已修订的独立设置。

以此方式，实时调整可使能来自独立计划动力设置的偏差以仅使用引导档位的调整来调节计划速度，而只要不违背预定的独立模式档位限制，就允许远程档位遵循计划的远程档位简档。在另一示例中，改变独立机车档位设置可包含，改变（例如，增加）引导档位并且也增加远程档位，以保持已增加的引导档位与已增加的远程档位之间的档位差别在阈值内。以此方式，远程档位改变可以限制，并且可以仅执行以保持如在独立计划简档中所规定的预定的档位差别。

在另一示例中，所监测的实时操作状况可以是多个节点，并且实时调整可包含，改变独立机车档位设置以使节点的数量在阈值内，而保持第二独立计划简档的列车速度设置。备选地，调整可包含改变独立机车档位设置以使节点的数量在阈值内而不用保持第二独立计划简档的列车速度设置。以此方式，可以调整档位设置以违背第一操作状况（例如，列车速度设置）以保持第二更关键的（或更高权重）操作状况（例如，节点的数量）。

在又一示例中，如果偏差大于阈值量，则可以修订成本函数、独立模式限制和/或窗口，并且可以基于所修订的边界和限制来确定新的独立计划设置。例如，滚动窗口可以用于做出实时调整。

在又一示例中，可以实时持续地监测牵引力限制。本文中，如果所识别的区域（例如，编组）的任何侧上的峰值车钩力超过阈值，或如果平均牵引力改变率超过限制，则用于那个段的独立计划设置可以用对应的同步计划设置来替换。在另一示例中，可以实时持续地监测档位限制。本文中，如果档位规则偏离“独立模式规则”，则独立计划设置可以返回默认同步计划设置。例如，用于远程机车的档位可以限制为引导机车档位的函数，并且来自那个档位的偏差可触发更接近于同步计划简档设置的设置实时逆转。在另一示例中，响应于从期望值的速度偏差，当可能时，通过调整引导机车档位以由此调整引导机车动力，首先尝试速度控制。然而，如果不能进行引导机车动力调整，则随着引导机车档位饱和后，可以通过调整远程机车档位以由此调整远程机车动力来尝试速度控制。

现在转到图8，描述用于生成完全独立的计划简档以及在计划中执行实时更新的示例例程800。在一个示例中，可以响应于所计划的行进路线上的机车设置的更高的最佳化程度的请求而生成完全独立计划。因此，配置为生成完全独立计划的最佳化例程可包含具有多个变量的算法。多个变量可包含，例如用于列车中的n个机车编组的n个档位（即，一个引导编组（n-1）个远程编组）。本文中，可以假设“n”个编组可以用独立档位来控制。在一个示例中，其中当生成完全独立计划时燃料节约是约束，最佳化例程可以解决燃料的最小化如下：

Figure 2010800614041100002DEST_PATH_IMAGE002

其中fuel_k是由编组k（k=1，…，n）（在整个行程上）所消耗的燃料。与列车动态（Train Dynamics）相关的约束可考虑列车的基于物理的模型（可以是简单集中质量模型或者更多涉及的分布式模型）来强制实施燃料最小化问题的最佳方案。还可强制实施与列车速度限制（Speed Limits）相关的类似约束。还可在编组动力的改变率（p _k）上施加约束。因为编组动力是档位的函数，所以约束可间接地表示档位的改变率上的边界。因此，列车档位的相对快的变化可使列车操作员和/或机车控制器难以遵循计划简档的所计划的档位。从而通过在档位和编组动力的改变率上施加约束，可以改进列车和列车操纵的控制的容易度。

不同边界可以用在引导编组上和每个远程编组上，边界转为控制的容易度。在一个示例中，可通过在档位改变率上施加不利影响来施加编组具体的约束如下，

Figure 2010800614041100002DEST_PATH_IMAGE004

其中，c_k是用于在对应的编组的整体的档位改变率上施加不利影响的每个编组的权重参数。通过向上调整给定c_k，可施加更大的不利影响，由此在给定编组上强迫更平滑的行为。在又一示例中，类似结果可通过使用来自每个编组的牵引力F_k替代p_k作为最佳化变量来实现。

所描述的最佳化算法还可基于设置计划用于的物理列车的模型和配置来调整。另外，与列车操纵相关的各种额外的约束可施加在完全独立计划最佳化例程的最佳化算法上。例如，为了保持车钩力小，可施加不利影响项用于车钩力如下，

Figure 2010800614041100002DEST_PATH_IMAGE006

其中，F_c是跨列车的长度的车钩力的简档。从而max（F_c，0）表示最大张力，类似地，min（F_c，0）表示最小张力。本文中，权重参数f₁和f₂可以彼此不同，指示张力可以比压力不利影响更重，因为车钩在降级前通常可以容忍比张力更大的压力。

可以并入算法的其它约束可包含例如降低节点（即，列车上列车力从张力改变到压力或反之亦然的点）的数量、降低或限制节点的运动、限制节点位置、限制档位边界等。此外，当确定可强迫或限制一个或多个机车编组的动力设置的完全独立模式设置时可以并入额外的操作的规则。通过生成完全独立计划并且根据完全独立计划来操作列车，与具有独立更新的同步计划相比可要求从原始计划的较少的调整和偏差以满足在行进期间发生的约束。

返回该例程800，在802，该例程包含确定用于每个编组的完全独立模式成本函数。这可包含确定用于每个编组的成本函数系数和约束等。如之前参照图6的独立更新所详细阐述的，成本函数可包含例如燃料效率（即，可调整完全独立计划以最佳化整个路线上的燃料效率并且保持车钩力在可接受的范围中以及确保即使在动力重新分布后也提供操作员所需要的动力）、排出排放（即，可调整完全独立计划以最小化整个路线上的排出排放）、时间限制（即，可调整完全独立计划以确保列车覆盖在所定义的时间内的路线的所定义的距离，具有或不具有一些边缘）等。其它成本函数可包含，例如极少列车或车钩力、极少档位极性差别、极少节点、牵引力、速度和/或加速度、终点约束等。在一个示例中，多个成本函数可用于基于不同成本函数的预定的权重计算完全独立计划。

在804，该例程可包含基于所确定的成本函数来确定用于每个编组的完全独立模式限制。这些可包含确定在完全独立模式中不允许的设置。在一个示例中，这些限制可以大体上类似于当生成图6的独立计划时所施加的独立模式限制。在另一示例中，在独立和完全独立模式期间所施加的限制可位于范围内，在独立模式期间的所施加的限制朝向范围的一端，而在完全独立模式期间的所施加的限制朝向范围的另一端。在另外的其它示例中，在独立和完全独立模式期间的所施加的限制可以是不同的。在一个示例中，其中成本函数是燃料效率，完全独立模式限制可包含引导机车与每个远程机车之间的阈值档位差别。在另一示例中，完全独立模式限制可包含基于引导机车的档位（或动力设置）和/或紧接机车的档位来限制每个远程机车的档位（或动力设置）。如以上所详细阐述的，完全独立模式限制还可包含限制多个节点（例如，在范围内）以及限制节点运动（例如，限制在范围内的节点运动的改变率或节点重量移动）。在一个示例中，节点运动率可根据列车的拖车的位置来确定。在另一示例中，节点运动率可根据从节点的一侧转变到另一侧的一个或多个列车拖车的重量来确定。将意识到在完全独立模式期间所施加的限制可包含以上所讨论的限制以及在独立模式期间所施加的限制，如以上参照图6所详细阐述的（并且为了简明本文不再重复）。

在806，基于所确定的成本函数和限制，以及其它所施加的约束（例如那些以上所详细阐述的，包含节点数量的限制、节点运动、节点位置、节点改变率、牵引力、车钩力、档位改变率、燃料使用等），可生成完全独立计划并且可根据具有整个路线上的独立设置的完全独立计划来操作列车。完全独立计划设置还可以基于轨道数据库。从而例如，可选择独立模式中的机车间的档位设置和/或设置的分布以限制（或最小化）稳定状态力、最小化节点、降低瞬时车钩力等，并且以重新分配机车间的动力而不影响净列车动力。动力可以基于轨道坡度、峰值车钩力等来分布。

在生成完全独立计划后，可以持续地监测设置和操作状况用于通过实时更新的可能的改进。从而在808，可以持续地监测操作状况和完全独立模式设置，并且响应于来自操作状况中的计划和非期望的改变，可基于所定义的成本函数和限制来修订完全独立设置。在一个示例中，用于修订完全独立设置的成本函数可以大体上与用于生成完全独立计划的那些相同。在另一示例中，用于修订完全独立设置的成本函数可以与用于生成完全独立计划的那些不同。实时调整可以自动地实现（例如，以自动控制模式）而不用操作员输入，或可实时指示给操作员（例如，显示于车载显示系统），并且设置可由操作员通过主动地实时调整一个或多个机车的档位（例如，以实时劝告模式）来实现。

在810，可以确定任何操作状况是否处于或接近限制。此外或可选地，例如可以确定所监测的实时操作状况与阈值之间是否存在任何差别，或实际列车设置（例如，动力设置）是否已经偏离完全独立的计划简档设置阈值量。如果不是，则该例程可结束。然而，如果任何操作状况处于或接近限制，则在812，可基于所定义的成本函数和约束来实时调整完全独立计划的设置。例如，该例程可包含监测实际车钩力（例如，如由车钩力传感器所测量的），并且基于实际车钩力数据（例如，由于车钩力在阈值上）对完全独立计划设置做出调整。调整可包含改变档位以保持完全独立计划速度并且还保持一个或多个其它操作参数。调整可以基于如在数据库中所规定的机车具体的档位规则。备选地，调整可包含改变档位以违背完全独立计划速度以便保持一个或多个其它更关键的操作参数。这些可包含例如编组具体的节点特性、档位特性、TE限制等。此外，未计划的制动限制还可在总列车马力基础上强制实施。

在一个示例中，所监测的实时操作状况可以是列车速度，并且实时调整可包含改变完全独立机车档位设置以使列车速度在阈值内。在一个示例中，当执行实时调整时，可希望最小化远程机车（或编组）上的档位改变，例如通过施加档位规则。在另一示例中，如果引导档位以阈值超过任何远程档位，则可以修订那个远程机车的完全独立设置。

其它实时调整可包含例如基于档位限制、节点的数量、牵引力限制、车钩力等的调整，如之前参照图7详细阐述的。在又一示例中，响应于从期望值的速度偏差，当可能时，通过调整引导机车档位以由此调整引导机车动力，可首先尝试速度控制。然而，如果不可能进行引导机车动力调整，则可以在引导机车档位饱和后，通过调整一个或多个远程机车档位以由此调整远程机车动力来尝试速度控制。

在备选实施例中，完全独立的计划简档可基于第一同步计划简档和/或第二独立计划简档来生成。例如，生成完全独立的计划简档可包含使用第一同步计划简档作为用于引导和远程完全独立设置的初始方案，并且然后基于操作规则、成本函数以及约束来最佳化整个路线上用于每个机车的同步设置。在此，操作规则和约束可以以机车具体的方式来施加。在另一示例中，生成完全独立的计划简档可包含以同步计划简档开始，自动地识别用于以独立设置来更新的一个或多个独立区域，并且当独立区域的数量大于阈值时，自动地请求更高的最佳化程度。独立区域的窗口然后可扩展到整个路线，并且然后可生成用于整个路线上的每个机车的完全独立设置以便用完全独立的计划简档操作列车。

在一个示例中，列车可包含三个机车编组，每个机车编组包含拖车。列车任务可包含从起点A行进到终点B，任务将覆盖24小时。基于出发时的车辆操作状况以及基于沿着任务所预测和/或所估计的车辆操作状况，可以请求并且因此确定具有同步设置的同步计划简档。例如，基于出发时在A点的天气状况、到达时在B点的天气状况、沿着路线的轨道状况、载重细节、车站细节等，可以确定第一同步计划简档。然后对于可受益于独立更新的区域可自动地重新评价同步计划简档。例如，可识别例如在英里标记C的第一区域，其中节点的数量很高。基于位于英里标记C、在英里标记C前以及在英里标记C后的第一计划简档中的同步计划设置，可在位点C周围确定用于执行独立更新的窗口。例如，区域可包含在英里标记C前1英里的区域以及在英里标记C后1英里的区域。

类似地，可识别例如在英里标记D的第二区域，其中列车通过起伏区域以便一个机车编组（例如，引导编组）在较高的坡（上坡）而剩余远程编组在较低的坡（下坡）。基于在位点D所估计的操作状况（包含起伏参数），并且还基于位于英里标记D、在英里标记D前以及在英里标记D后的第一计划简档中的同步计划设置，可以在位点D周围确定用于执行独立更新的窗口。例如，区域可包含在英里标记D前3英里的区域以及在英里标记D后1英里的区域。另外，可以调整档位设置。例如，同步计划简档设置可包含在档位4的所有机车。与之比较，独立计划简档设置可包含提供更多动力到正拖曳上坡的引导机车（例如，通过将引导机车转换到档位6）而降低提供给正滚动下坡的远程机车的动力（例如，通过将远程机车转换到档位3）。

随着调度，可以持续地监测列车的操作状况，例如，在英里标记C和D周围的所定义的窗口。在一个示例中，在英里标记C不会看到从期望的设置的偏差。因此，在那个区域中不对独立设置做出另外的调整。在另一示例中，在英里标记D可以看到从期望的设置的偏差。因此，在那个区域中可对独立设置做出另外的实时调整。在一个示例中，为了使能列车保持所计划的速度而不用非常影响远程档位，可重新调整引导机车到档位7而保持远程机车在档位3。

在另一示例中，引导机车可以位于档位6，第一远程机车可以位于档位3，以及第二远程机车可以位于档位4。在此，在列车速度从计划速度偏差的情况下，实时调整可包含重新调整引导机车为档位7以使能列车保持所计划的速度。然而，独立模式限制还可将引导与远程机车之间的档位差别限制为3个档位。因此，第一远程机车档位还可以重新调整为档位4，而第二远程机车档位保持于4。从而可以在独立模式边界和限制内执行实时调整而最小化远程档位改变。

在备选示例中，对于包含从起点A行进到终点B的相同的列车任务，任务覆盖24小时，可以请求更高的最佳化程度。响应于请求，基于出发时的车辆操作状况，以及基于沿着任务的所预测的和/或所估计的车辆操作状况，可沿着路线生成具有完全独立设置的完全独立计划简档。具体地，可生成用于整个路线的最佳化的完全独立设置，例如，从列车装载的点，确定机车和拖车的配置；和/或在列车开始旅程处，到列车卸载的点，重新配置机车和拖车用于新路线；和/或在列车结束旅程处。用于每个机车的完全独立设置可基于车辆操作参数和机车具体的成本函数系数来确定。从而对于整个路线，用于每个尾随机车的档位设置和制动器设置，例如可不同于用于引导机车的档位设置和制动器设置来调整。另外，可在车辆操作期间监测每个机车的完全独立设置并且可基于每个机车的所监测的设置与阈值之间的差异，并且还基于完全独立模式限制以及用于每个机车的规则来进行实时调整。从而可对于整个路线上的每个机车最佳化列车操作以提供另外的性能益处。

以此方式，可通过基于操作员偏好和操作状况确定第一同步计划简档，并且然后考虑到期望的问题自动地处理第一计划简档，以生成用于其中性能益处可通过切换到第二简档而获得的至少一个所识别的区域的第二独立计划简档来计划列车操作。可监测第二简档用于进一步的实时调整。可基于第一和/或第二简档来监测列车的多个机车以控制沿着指定路线的列车的移动。备选地列车操作可根据具有用于整个路线上的每个机车的完全独立设置的第三完全独立的计划简档来计划。

尽管本文已经关于机车和列车而描述本发明的实施例描述，但是任何实施例（或其组合或变化）更一般地应用于轨道车辆编组和其它车辆编组（车辆编组是一组链接以一起行进的车辆）。从而“列车”的任何实例更通常应用于轨道车辆编组或其它车辆编组，并且“机车”的任何实例更通常应用于动车，其中“动车”指具有用于自行推进和制动的车载牵引系统的车辆。

本书面描述使用示例以揭示本发明，包含最佳模式，并且也使能本领域技术人员实践本发明，包含制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利范围通过权利要求来定义，并且可包含本领域的那些普通技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差别的等效结构元件，则预计这样的其它示例落在权利要求的范围内。此外，除非具体地说明，否则，任何术语第一、第二等的使用，不是指代任何顺序或重要性，而是术语第一、第二等用于将元件彼此区分。

Claims

1. 一种控制包含多个机车（102、104、106）的列车（100）沿着路线的移动的方法，包含：

生成第一计划简档（310、410），所述第一计划简档（310、410）包含用于路线上的所述机车（102、104、106）的同步设置和所估计的操作状况；

基于所述第一计划简档（310、410）生成第二计划简档（312、416），所述第二计划简档（312、416）包含用于所述路线内的至少一个独立区域（412、414）的所述机车（102、104、106）的独立设置；以及

基于所述第一（310、410）和/或第二计划简档（312、416）操作所述机车（102、104、106）以由此沿着所述路线移动所述列车（100）的所述机车（102、104、106）。

2. 如权利要求1所述的方法，其中根据一个或多个成本函数和约束（602、604）而生成所述第二计划简档（312、416），每个所述一个或多个成本函数和约束（602、604）基于一个或多个操作参数，所述约束（602、604）包含操作规则，一个或多个所述独立设置基于所述操作规则受限。

3. 如权利要求2所述的方法，其中所述第一计划简档（310、410）用作所述第二计划简档（312、416）的引导和远程独立设置的初始方案。

4. 如权利要求2所述的方法，其中所估计的操作参数包含一个多个地形特征，所述地形特征包含起伏（502）、山脊（506）和/或凹陷（506）。

5. 如权利要求1所述的方法，还包括基于所述第一计划简档（310、410）并且还基于轨道数据库、一个或多个成本函数（602）和列车特性来自动识别所述路线内的所述至少一个独立区域（412、414）。

6. 如权利要求5所述的方法，其中所述至少一个区域（412、414）包含所述第一计划简档（310、410）中的所选择的同步设置高于阈值的区域，所述所选择的同步设置包含档位的改变率和牵引力的改变率中的至少一个。

7. 如权利要求5所述的方法，其中所述成本函数（602）包含基于列车操作参数的用于每个所述多个机车（102、104、106）的成本函数系数，所述列车操作参数包含列车动力、动力改变率、牵引力、牵引力改变率、车钩力（510）、节点的数量（512）、节点运动、节点运动率、节点位置以及燃料使用中的一个或多个。

8. 如权利要求1所述的方法，其中所述第二计划简档（312、416）通过以给定距离选择将成为窗口（606）上的第一计划简档（310、410）动力设置的函数的远程动力设置而确定，并且选择引导动力设置以获得所述第一计划简档（310、410）中的相同的总动力。

9. 如权利要求8所述的方法，其中所述窗口（606）的尺寸基于包含总列车长度的列车参数，并且另外其中所述函数是最大函数或平均函数中的一个。

10. 如权利要求1所述的方法，其中生成所述第二简档（312、416）包含调整用于第一操作参数的独立设置而保持用于第二操作参数的同步设置。

11. 如权利要求1所述的方法，其中操作所述机车（102、104、106）包含提供提示给列车操作员以及生成机车操作的报告。

12. 一种列车（100）系统，包含：

多个机车（102、104、106）；以及

控制系统（12），具有计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质在其中带有代码，所述代码承载指令用于，

生成计划简档（308），所述计划简档（308）包含用于路线上的每个所述机车（102、104、106）的完全独立设置和所估计的操作状况，用于每个机车（102、104、106）的所述独立设置基于列车操作参数并且还基于每个机车（102、104、106）的成本函数系数（802）；以及

根据所述所生成的计划简档（308）操作所述列车（100）。

13. 如权利要求12所述的系统，其中所述控制系统（12）还包含承载指令的代码，所述指令用于随着所述计划简档的实现，对与每个机车（102、104、106）的所监测的实时操作状况（810）从阈值的差别对应的每个机车（102、104、106）的所述完全独立设置做出实时调整（812）。