CN107085749B - 预测性多模式陆上运输监管 - Google Patents

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Abstract

公开了预测性多模式陆上运输监管。基础设施(10)的特征在于：多模式网络将多个单模式网络组合在一起，每个单模式网络配备有各自的操作系统(64)，监管基础设施包括多个局部监管模块(60)，每个局部监管模块(60)与在所述单模式网络中的至少两个之间提供互连的换乘站点相关联，并能够对相关联的换乘站点处的交通执行实时合成，以及通过使用来自交通合成的运行数据来连续地执行多个运行规则以生成至少一个设置点，并且将所述设置点发送至互连到相关联的换乘站点的单模式网络当中的一个单模式网络的至少一个操作系统。

Description

预测性多模式陆上运输监管
技术领域
本发明涉及预测性多模式陆上运输监管领域。
背景技术
在大型城市中，为用户提供不同的公共运输服务：火车、地铁、有轨电车、公共汽车等。
这些服务彼此独立地经常由不同的操作者来管理。
在本文中，单模式网络是其上行驶属于单个运输模式的交通工具(例如地铁、公共汽车、有轨电车、火车)的网络。单模式网络的操作者基于与时间表或通过频率相关联的运输规划(即，供应站点的规划)来查看该单模式网络上的服务。操作者经常管理一组单模式网络，而无法有效地在这些单模式网络之间同步。
一般地，单模式网络以使得能够管理相应的单模式网络上的运输的集中式操作系统的存在为特征。操作系统使用时间表来控制在单模式网络上行驶的每个交通工具的移动。时间表定义了线路上每个站点的出发时间、线路上两个站点之间的正常行驶时间、正常停车时间等等。在相应交通工具的行驶期间利用运行信息(例如，与所关注的交通工具之前的交通工具的间隔、在停靠在站点处期间用户换乘所需要的时间等等)来动态地更新时间表。
多模式陆上运输网络按照定义是下述网络：该网络将不同的单模式网络组合在一起并允许用户使用一种或若干种公共运输服务从出发站点前往到达站点。
然而，在这样的多模式网络中，用户难以有效地最小化其在出发站点与到达站点之间的行驶时间，尤其是在该行程包括两种服务之间的换乘(即允许用户离开第一交通工具而进入第二交通工具的站点，其中第一交通工具为第一单模式网络的第一线路提供服务，并且第二交通工具为第二单模式网络的第二线路提供服务)时更是如此。
用户例如可以尝试通过对聚集不同服务的理论调度表的数据库进行查询来规划他的旅程。然而，服务被独立地管理，理论调度表并不是相关的并且可导致在换乘站点延长等待时间。
此外，理论调度表是难以遵守的，使得在旅途期间，如果第一交通工具迟到，则第二交通工具在第一交通工具到达之前可能已经离开了换乘站点。因此，用户错过了他的换乘，并需要等待为第二线路提供服务的下一交通工具或者重新定义他的旅途。在某些线路上的交通工具的频率是低的，用户的等待时间会是相当长的。
因此，即使在用户已经优化其旅途时，也需要用户以延长的持续时间旅行。因此，用户感受到的服务质量并不是最优的。
因此，为了避免由独立管理的运输服务引起的这种情形，需要对多模式运输网络的运行进行监管。
发明内容
因此，本发明致力于尤其是通过提出一种用于对多模式陆上运输网络进行监管的基础设施来满足这一需要。
本发明涉及一种根据所附权利要求的监管基础设施。
附图说明
在阅读以下描述时将更好地理解本发明，以下描述仅作为非限制性示例被提供并且是参考唯一的附图做出的，其中图1是根据本发明的基础设施的示意图。
具体实施方式
图中的监管基础设施10用于允许对上面定义的多模式陆上运输网络的运行进行监管。
多模式网络将多个单模式网络组合在一起，每个单模式网络包括相同类型的交通工具行驶的多条线路。
来自两个不同单模式网络的至少两条线路共享的换乘站点使得用户能够从一条线路换乘到另一条线路。
因此，换乘站点允许用户在由第一单模式网络的第一交通工具提供服务的第一线路与由第二单模式网络的第二交通工具提供服务的第二线路之间进行换乘。
每个单模式网络配备有传统的操作系统，其允许环行(circulate)的交通工具的动态操作。这种操作系统能够具体地根据运行数据来动态地确定在当前时刻每个环行的交通工具的时间表。
监管基础设施10使得能够全局地查看多模式网络上的交通，并且相应地优化单模式网络中的每个的运行。
监管基础设施10与不同的单模式网络的现有操作系统对接，以提供对多模式网络的监管。具体地，监管基础设施10导致用于特定的单模式网络的运行的设置点的生成，所关注的单模式网络的操作系统将这些设置点当作运行数据，以形成环行的交通工具的时间表。
监管基础设施10动态地向各个操作系统提供所关注的单模式网络外部的运行数据。操作系统相应地修改被监管交通工具的时间表和/或被监管交通工具的移动动态(即通过调整两个站点之间的行驶速度来进行修改)，同时即使仅出于运行安全的原因也关注相应单模式网络的运行。
监管基础设施10包括第一级11和第二级12。
分散式第一级11包括多个局部监管模块60。每个模块60与包括交通数据的交通数据库62相关联。不同的模块60经由适当的通信网络彼此连接并连接到第二级12的全局监管模块20。
集中式第二级12包括全局监管模块20、运行数据管理模块40和危机管理模块50。
第二级12还包括历史数据库22、运行规则数据库24和场景数据库52。
第一级
第一级11用于评价多模式网络的每个换乘站点处的局部情况以及管理每个换乘站点处的局部交通。
每个局部监管模块60与多模式网络的换乘站点相关联。
模块60与单模式网络的各操作系统64中的每个对接，其中单模式网络的线路在与模块60相关联的换乘站点处相交。例如，如图所示，模块60与地铁或有轨电车类型的单模式网络中常见的一个或若干个ATS(自动列车监管)操作系统对接，并与公共汽车类型的单模式网络中常见的一个或若干个EAS(开发辅助系统)操作系统对接。
更一般地，聚合在多模式网络内的不同的单模式网络必须至少基于动态时间表(以及优选地可以以短响应时间(通常大约为1秒)调整的动态时间表)的运行。
模块60能够根据与该模块对接的操作系统传递到该模块的信息(具体地为环行的交通工具的不同时间表)以及其它模块60传递到该模块的信息，来执行该模块配备的换乘站点处的局部交通的实时合成。将与局部交通合成有关的数据存储在与所考虑的模块60相关联的数据库62中。
模块60实现针对该模块配备的换乘站点处的交通的局部管理机构，尤其是不同单模式网络中的到达该换乘站点以及从该换乘站点出发的交通工具之间的同步机构。
为此，模块60执行一组多模式运行规则，其使得能够根据局部交通合成来形成特定单模式网络的至少一个运行设置点。
全局监管模块20基于多模式网络的运行简档将模块60在当前时刻必须执行的这组运行规则提供给该模块，如下面将描述的。正是这组规则定义了模块60实现的管理机构。
例如，对于“标称(nominal)”运行简档，模块60验证允许两个多模式网络中的在与关注的模块60相关联的换乘站点处相交的两条线路之间的同步的一组规则。
这组规则例如包括通过使用在相应线路的运行规划中提出的时间裕度来延迟第二换乘交通工具的出发。
更具体地，在局部交通合成信息中，模块60定期地估计第一交通工具将到达换乘站点的延时。
根据这一估计的延时，模块60形成设置点，其包括相对于在第二交通工具的当前时间表中提出的出发时间，延迟该第二交通工具离开换乘站点的出发时间。
然后将设置点发送到对第二交通工具的行驶进行监管的操作系统。操作系统然后更新第二交通工具的时间表，除了其传统上考虑的信息以外，其还将设置点考虑进来，以监管第二交通工具的移动。
因此，使属于第二单模式网络的第二交通工具保持在站点处以顾及第一单模式网络的第一交通工具的延迟，从而允许第一交通工具的用户离开第一交通工具并登上第二交通工具。
然而，在第二交通工具的出发时间中引入延迟必须不能给所关注的换乘站点的下游造成过多的混乱(雪崩效应)。因此，模块60所执行的运行规则使得能够仅在其保持在第二单模式网络的操作者预定的运行裕度以下时延迟第二交通工具的出发。
如果即使存在第一交通工具尚未到达的事实，局部监管模块60也无法再使第二交通工具停留，则第二交通工具离开，而不会等待第一交通工具到达。模块60向全局监管模块20发送没有遵守一组运行规则的事实。随后将需要模块20分析这一异常的原因，并可选地部署新的运行规则以更好地管理交通，从而允许在所关注的换乘站点处两个单模式网络之间的换乘。
一旦针对第一列车的估计延时的值通过局部交通合成被修改，运行规则被更新。
每当关于第二列车的出发时间的设置点被修改时，该数据被传播到其它模块60，使得在这样的数据对于所实现的运行规则是相关的时，这些其它模块更新它们的局部交通数据库62。
一旦第二列车实际上离开站点，模块60停止更新关于第二交通工具的校正的出发时间的设置点，并将该数据发送给其它局部监管模块60和相关操作系统。
可以实现不同类型的规则或规则组以动态地修改时间表、重新定义交通工具的分配、修改交通工具在两个站点之间的动态等等。更一般地，设置点可以通过规则或规则组来生成，以影响操作系统能够调整的任何参数。
第二级
第二级12用于评价整个多模式网络上的全局情况以及使用运输规划来管理多模式网络。
全局监管模块20被配置为以三种可能模式工作。
在第一运行模式或标称模式下，模块20自动地或通过操作者干预以及基于多个参数来选择多模式网络的运行简档。
在运行数据库24中，每个简档与在选择所关注的简档时每个模块60必须执行的运行规则组相关联。
例如，在预定义简档中，存在：“高峰时间”简档，其运行规则优先考虑用户流量(有利于沿着大量用户所使用的线路环行)；“非高峰时间”简档，其运行规则使得能够优先考虑具有较少服务的站点(延迟频率低的列车以允许用户进行其连接)；或者节能简档(不是通过保留在站点处，而是通过限制列车在两个站点之间的速度，在延迟的情况下使列车环行)。
用于选择简档的参数例如包括确定其是涉及非高峰时间还是涉及高峰时间的当日时刻，等等。
一旦选择了简档，就从数据库24读取与相应简档相关联的规则，并将所述规则发送到每个模块60以便执行。
应当注意的是，在数据库24中预定义运行规则。每个规则由受到相应规则的实现影响的单模式网络的各个操作者与多模式网络的操作者之间的运行分析而产生。
在第二运行模式或“超载”模式下，监管模块20根据特征事件来分析网络行为的演进。
更具体地，运行数据管理模块40能够确定多模式网络上的交通的即时状态。交通的即时状态例如可以包括多个变量，每个变量与多模式网络的点处负载水平相关联。
为此，模块40从不同的信息源收集数据。该数据可以是由单模式网络的监管系统传递的运行数据、上下文运行数据(例如天气数据)或者由照相机传递的监视数据。不同类型的这种信息被模块40聚合以获得即时状态。
将即时状态存储在历史数据库22中。
模块40能够将即时状态与先前状态进行比较，以确定交通的即时状态的改变，尤其是负载水平的变化。接下来将这样的状态改变信息与存储在历史数据库22中的类似信息进行比较以识别特征事件，其中特征事件是交通超载情况的前兆。
将所识别的特征事件实时地发送到全局监管模块20。
基于接收到的特征事件的类型，模块20随后能够采取使得能够避免饱和雪崩现象的对策。
这些对策包括在一个模块60或另一个模块60上逐一地部署新的运行规则。再一次地，这些规则是在运行规则数据库24中预定义的。
不同的局部监管模块60所执行的这些新运行规则使得能够更好地保留网络的运输容量，以避免可能恶化网络的整体性能的拥塞。
这种运行模式旨在处理故障，例如在多模式网络中识别的重复发生的交通延迟或瓶颈。
在第三运行模式或降级模式下，全局监管模块20在多模式网络的一部分不可用时(例如，在乘客意外或不可用的基础设施情况下)对该网络进行监管。
当模块40已识别到指示故障的特征事件时，将情况文件发送到模块50。同样，模块60可使主要的混乱扩大到模块20。
数据库52包括针对多模式网络的不同的预定义重配置场景。每个场景与情况文件相关联，并且情况文件与多个可能的重配置场景相关联。例如，如果在站点处的线路上检测到超载，则场景可以包括：在所确定的持续时间期间避免使用相应的运输手段；在上游站点中受影响线路上保持交通工具；或者委托改道线路上的交通工具。
模块50随后能够分析与情况文件相关联的每个场景的实现对管理所检测到的故障的影响。例如，对这些场景的每个执行预测算法，以确定这些场景中的最佳场景，这考虑到了相关运行参数，例如多模式网络的不同换乘站点的重新同步，或者返回到正常交通，或者多模式网络的重配置时间的减少。
导致多模式网络的容量最大化的场景被选择作为最佳可能场景。模块50因此使得能够预料场景的实现对交通状态的影响。模块50构成操作者的决策辅助。操作者选择在交通状态方面能够提供对故障的最佳响应的场景，并将该场景发送给全局监管模块20。
更具体地，由于每个场景与数据库52中的多个运行规则相关联，模块20将与最佳场景相关联的运行规则发送到每个模块60，使得这些模块实现这些运行规则，以例如通过以下方式有效地对多模式网络的运行进行重新配置：例如，使得单模式网络的线路的一部分不可用；重新定义在该单模式网络或相邻单模式网络上环行的交通工具的分配以及因此带来的时间表；或者委托旁路线路和替换交通工具。
当然，可以根据需要定义额外的模式。

Claims (8)

1.一种用于多模式陆上运输网络的监管基础设施(10)，其中，所述多模式陆上运输网络将多个单模式陆上运输网络组合在一起，每个单模式陆上运输网络配备有各自的操作系统(64)，所述监管基础设施包括多个局部监管模块(60)，每个局部监管模块(60)与在所述单模式陆上运输网络中的至少两个之间提供互连的换乘站点相关联，每个局部监管模块被配置为对所述相关联的换乘站点处的交通执行实时交通合成，通过使用来自所述实时交通合成的运行数据来连续地执行多个运行规则以生成至少一个设置点，并且将所述设置点发送到互连在所述相关联的换乘站点处的所述单模式陆上运输网络当中的一个单模式陆上运输网络的至少一个操作系统；
其中，所述监管基础设施(10)还包括全局监管模块(20)，所述全局监管模块(20)向所述局部监管模块(60)中的每个发送该局部监管模块必须执行的多个运行规则。
2.根据权利要求1所述的监管基础设施(10)，其中，所述全局监管模块(20)基于所述多模式陆上运输网络的运行简档来确定所述局部监管模块(60)中的每个必须执行的多个运行规则，所述运行简档是与所述多模式陆上运输网络的运行优先权的实现相对应的简档。
3.根据权利要求2所述的监管基础设施(10)，其中，所述运行优先权是从以下项中选择的：
-对通过所述多模式陆上运输网络的用户的行驶时间赋予的优先权；
-对通过所述多模式陆上运输网络的乘客的流量赋予的优先权；
-对在所述多模式陆上运输网络上环行的交通工具的能耗赋予的优先权；以及
-由所述多模式陆上运输网络的操作者开发的其它优先权。
4.根据权利要求1所述的监管基础设施(10)，包括运行数据管理模块(40)，所述运行数据管理模块(40)对信息进行聚集以确定所述多模式陆上运输网络上的交通的当前状态，并将所述当前状态与先前状态进行比较，以识别指示在所述多模式陆上运输网络上出现超载的特征事件，所述全局监管模块(20)基于识别的所述特征事件在不同的局部监管模块(60)上部署运行规则，所述运行规则构成能够避免出现所述超载的对策。
5.根据权利要求1所述的监管基础设施(10)，包括场景数据库(52)和危机管理模块(50)，所述场景数据库(52)将所述多模式陆上运输网络上的故障与所述多模式陆上运输网络的多个运行场景相关联，将每个运行场景与一组运行规则相关联，并且所述危机管理模块(50)在特定故障发生时确定与所述特定故障相关联的多个运行场景中的每个运行场景对所述多模式陆上运输网络上的交通的状态的预期影响，以帮助操作者从与所述特定故障相关联的所述多个运行场景中选择最佳运行场景，所述全局监管模块(20)将与所述最佳运行场景相关联的运行规则发送给所述局部监管模块(60)中的每个。
6.根据权利要求1所述的监管基础设施(10)，其中，运行规则包括：只要第一交通工具尚未到达站点，只要第二交通工具的停留时间没有超出预定裕度，就使所述第二交通工具保持在所述站点处。
7.根据权利要求1所述的监管基础设施(10)，其中，运行规则包括：作用于交通工具在站点之间的行驶时间和/或一个或多个交通工具的分配，以保持最佳可能服务质量。
8.根据权利要求1所述的监管基础设施(10)，其中，所述全局监管模块(20)在从标称运行模式、超载运行模式以及降级运行模式中选择的模式下运行，所述超载运行模式用于避免在所述多模式陆上运输网络的点处出现超载，所述降级运行模式用于顾及所述多模式陆上运输网络上的故障。
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