JPH10505036A - スケジューリングシステム及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 貨物鉄道スケジューリングシステムとして多重通路システムを通して複数の物体を移動するスケジューリングシステム及びその方法が説明されている。達成可能な移動計画がそのシステムを通して列車の移動制御を助けるため、あるいはその移動制御を自動的に制御するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 スケジューリングシステム及びその方法 発明の背景 本発明は、複合的な移動の定義（definition）システムを通じて複数客体の移 動をスケジューリング（scheduling）することに関連したものであり、その実施 例として鉄道システム上における貨物列車の移動を開示している。 現代の貨物鉄道は（１）線路分岐器、通信及び制御システムを含む鉄道設備と 、（２）機関車の貨車を含む鉄道車輌、そして、鉄道を運用及び管理する人員（ または乗務員）の三つの主要素で構成される。一般的に各要素は、衝突を防止し ながら鉄道システムが多様な目的地へ貨物を輸送するように人員と機関車及び貨 車を線路の多様な区間に割り当てる（assign）高いレベルの運行計画を使用する ことに活用されている。現在のシステムの基本的な限界は列車の移動に対する実 際的な制御がなされていないことである。 現在の運行システムにおいては、一般的に列車が線路に周期的な間隔で信号を 設定する運行管理者（dispatcher）の概略的な作業によって間接的に制御される が、列車の実際的な制御は列車を運転する機関士が遂行する。運行計画に一致さ せることは主に機関士の権限であるため、非常に正確な運行計画を維持すること は難しい。 その結果、米国で機関車の平均的な活用率は現在５０％未満であることと平価さ れている。このような資産をもっとよく活用すれば鉄道システムの全体的な費用 効率はこれによって向上されるはずである。 今まで、列車運行計画があまり正確でなかった他の理由は運行計画を樹立する 時、列車の運行に影響を及ぼす要因を考慮することが難しかったためである。こ のような難しさには動力（power）と物量（mass）、速度制限、信号システムに 起因する限界、そして、列車安全運転心得（列車構造の不安定とこれによる脱線 を防ぐための動力使用と制動に関連した心得を含む）等の物理的な限界の影響を 考慮して運行計画を決定しなければならない複雑性がある。 正確な運行計画をスケジューリングすれば、次のように二つの重要な利点があ る。（１）正確な運行計画は資源のもっと効果的な活用と、これによる全体的な 運送量を増加させられる（即ち、列車が最適の間隔に離隔され最適に編成されて 殆ど連続的な輸送流れを形成する）。（２）非常に小さな誤差内で列車の目的地 の到着時間を予測できる。鉄道産業において到着時間は“サービス信頼性”と指 称されてもいるが、その自体だけで次の二つの影響を発揮する。 （１）目的地にその貨物が到着する正確な時間を貨主に確信させ、 （２）この列車運行の中間駅でその設備をもっと効率的に計画できるようにする 。 例えば、所定運行の終着駅が中継駅だとしたら駅長は列車の到着順序と時間を 予め知れることになって列車を収容して、列車とかその車輌群を好ましい方法で 待機させることが出来るなどの適切な入換を遂行するように駅の設備を準備出来 るようになる。一方、計画されなかったり不正確に計画された運行計画は中継駅 に列車が無作為（random）な順序で到着するようにし、駅長がこの中継駅以後の 走行に所要される車輌編成のための車輌の適切な転換に必要な実際的な入換とか 運行または設備を準備出来ないようにする。 これと類似に、終着駅が下車装置が設備された港においては、列車から貨物を 揚荷して船舶に移載するのに一連の設備が必要であれば貨物の到着時間と順序そ して間隔の把握がターミナル装備及び施設の効率的な活用に非常に重要である。 本発明を明確に理解するためには従来の輸送システム、特に鉄道システムの効 率を阻害する幾つの要因を把握することが望ましいであろう。現在列車は一般的 に一つの駅から他の駅へ貨物が輸送されるいろいろな駅間に運行される。列車は 再積荷のために空いている貨車を牽引して駅へ帰還することも出来、鉄路の維持 のため装備と人員を輸送することも出来る。なお、貨物鉄道は旅客鉄道と線路を 共有する場合も多い。 現在の鉄道での貨物サービスはいろいろな駅間を運行する定期編成の列車で運 用される場合が多い。しかし、列車の編成は運行航次毎に多様に変化する。だけ でなく貨物列車の長さ、物量及び運行特性はいろいろな駅間に貨物を輸送しよう とする荷主の要求事項によって多様に変化され、使用される装備も大きく多様で ある。貨物列車はさらに列車の貨主の多様な要求を満たするように臨時編成で運 行されたりする。ですから、特定鉄道システム状に運行される運行計画とか貨物 列車の編成は日ごとに大きく変化される。 貨物鉄路の運送の大きく変化される要求の充足のために、鉄道システムは一般 的に固定された数の資源を保有している。例えば、特定な鉄道システムはその鉄 道システムで多様な貨主の要求を満たすのに一般的に一つの線路信号網と限定さ れた数の機関車、限定された数の乗務員と他の制限を持っている。 貨物鉄道システムで貨主の要求を充足させるための難しさは、多い鉄道システ ムの長い区間に一つの主線だけが付設されており、もっと悪化している。鉄道シ ステムは一般的にこのような単線区間状で両方向に列車を運行すべきであるが、 鉄道システムは二つの列車が同時に一つの線路を占有しないように運行計画を立 てて、このような衝突可能性を把握して衝突を防ぐ措置を取れるシステムと手続 きを樹立しなければならない。 これと類似に、単線状に複数の列車が走行する時、相対的に早い列車は同一の 方向に走行する相対的に遅い列車の後面から近接することになる。鉄道システム は一般的に高速の列車が低速の列車を追い越すように運行計画を樹立すると共に 列車の運行中一つの列車が他の列車の後面から近寄って衝突するようになる状況 を把握しようと努力する。 鉄道システムにおいて二つの列車が対向したり追い越したりする状況は他の列 車が通過する間、一つ又は複数の列車が主線で入換して待機出来る比較的短い線 路である“側線”により処理される。一つの列車が主線に安全に通過すれば入換 されていた列車は主線に復帰して走行を続けるように許容される。鉄道産業にお いてこのような状況は“遭遇（meet）及び通過”状況である。遭遇及び通過事項 は明白に列車が所定の運行計画に応じることが出来る能力を低下させることにな る。 図１で、遭遇及び通過状況を処理する一般的なシステムは主線１０と、分岐装 置２２を通じて選択的に使用される側線２０を含む。分岐装置は手動で操作され たりＨＵＴ２４で通称される線路の各セグメント（segment）の集中制御所を通 じて遠隔制御される。ＨＵＴ２４は線路のどの区間（section）に対する列車の 存在を表示する線路センサ２６から信号を受信することが出来る。鉄道システム は所定列車の機関士に列車直前のセグメントと次のセグメントの疎通が可能であ るかを表示する点灯ランプ装置である信号機２８を含む。現在の鉄道システムで この 信号機２８の作動は主に線路センサ２６とＨＵＴ２４内の適切な電子制御論理回 路により制御されている。 列車を感知する線路センサ２６は線路状の０．５マイルあるいは２マイル以上 の長さ部分で作動される。線路状で長さ方向へ隣接した部分は線路を１／４イン チ程度の長さで不連続させたり、必要によってその間に電機的な絶縁剤を挿入さ せることによって別度のセグメントで分離される。これによって線路の各セグメ ントは長さ方向へ隣接したセグメントと電機的に分離される。 線路の二つのレール間に電位差が印加される時、列車が存在すれば列車の金属 製車輪と車軸は線路の一つのレールを他のレールに電気的な連結あるいは短絡さ せる導電路役割をして、この電気的な条件が線路センサ２６に感知されてＨＵＴ ２４に通報される。 現在のシステムで、分岐装置等の制御点間の線路センサ２６はＨＵＴ２４に提 供される信号と共にＯＲ組合される場合が多い。これによってＨＵＴ２４は制御 点間の線路ブロック（block）が占有されたかを判断することが出来るが、この 線路ブロック内のどのセグメントを列車が占有しているかは判断することが出来 ない。 ＨＵＴ２４はいろいろなセンサから提供された多様な条件の情報を信号線３２ を通じて中央運行制御室３０へ送信する。上述した現在のシステムは機関士が信 号機２８の点燈信号を従う限り、列車間に量（positive）の分離距離を提供する 。 図１に図示されたような現在の鉄道システムで発見された一つの問題点は線路 状の列車の位置に対する正確な情報が把握されないことである。遭遇及び通過状 況で関連した列車の内の一つは例えば側線２０に入換されなければならない。側 線２０へのこの入換は他の列車の通過に先立って安全余裕（safety margin）を 持つように十分に長い時間を先行して入換される列車が側線に分岐されるように 遂行されなければならない。この安全余裕は遭遇する列車の位置把握の正確度に 牛耳られるしかない。例えば、時速３０マイルの列車が２０マイルの長さの線路 ブロック内を走行していると把握されたら、対向列車は少なくとも２／３時間を 側線内でこの列車の通過を待機するようにしなければならない。 従来システムのこのような問題を解決するために進歩された列車制御システム （ＡＴＣＳ）が提案されたところ、これはトランスポンダー（transponder）と 、車上呼出機（interrogator）、そして無線通信設備を含む。このＡＴＣＳシス テムで、トランスポンダーは分岐装置等の制御点間や制御点外の線路上のいろい ろな位置のレール間やレールに隣接して設置される。機関車内の車上呼出機はト ランスポンダーで感知される信号を送出してトランスポンダーを起動させる。各 トランスポンダーは固有の識別信号を有して機関車とトランスポンダーが近接し たらこの信号を回信する。すると識別情報は機関車に搭載されたコンピューター に伝送されて通信網３４を通じて中央運行制御室３０へ再転送される。連続的な トランスポンダーの経路間では、機関車に搭載されたコンピューターがその走行 距離積算系からの信号を使用して機関車の大略的な位置を演算出来る。 このようなシステムにおいて、走行距離積算の誤謬は線路上の列車の位置把握 に不確実性をもたらすが、これは一つのトランスポンダーから遠くなるほど増加 するが次のトランスポンダーを通過するときに０になる。従って、トランスポン ダーを十分に隣接配置すれば列車の位置情報の正確性をある程度で維持すること が出来る。勿論、トランスポンダーを全体鉄道システムに設置することはトラン スポンだーが荒い環境に相対的に敏感な電子装置であるので、維持保守費用を著 しく増加させる。それだけでなく一つのトランスポンダーが故障したら走行距離 積算誤謬は続けて蓄積され、列車位置情報に追加的な不確実性を付加する。 結果的に（ａ）システム内の列車位置の正確な把握が不可能であり、（ｂ）機 関士が主に自分の判断力で列車を運転する従来の鉄道システムにおいて、遭遇及 び通過システムは“計画線図（stringline）”により図式的に表示されることが 出来るが、これは現在の鉄道システムで運行計画を樹立し、遂行された運行計画 の効率性を検討するのに一般的に使用されているものである。 図２で、計画線図は一軸に時間を、他軸に線路距離あるいはは駅を図示する。 例えば図２の格子は始めの日の午前５時から次の日の午後１１時まで、Ａ駅から Ｒ駅を連結し、その間に１５個の他の制御点を持つ線路上の走行を図示している 。時間と走行距離から構成された格子内に各列車の運行が図示される。列車が一 つの方向、例えばＲ駅からＡ駅方向へ走行すれば、この列車の線図は右側対角線 で表示される。 反対方向、例えばＡ駅からＲ駅方向へ走行を開示する列車は左側対角線の線図 で表示される。一つの列車が他の列車の通過を待機するために側線へ入換される 所では入換された列車の走行なしに時間が経過するので線図は水平線になる。例 えば列車１１はＢ駅から側線へ入換され、列車９９及び列車Ｂ２の通過を殆ど２ 時間待機することになる。なお、列車８８は始めＢ駅から列車Ｆ６の通過を待機 し次のＥ駅で列車Ｇ７の通過を待機するように、二度側線へ入換される。 図２の計画線図に示したように列車は相当な時間を側線で消費する（例えば、 列車８８は５時間の運行で殆ど２時間を側線で待機して消費する）。 線路上の列車の位置がもっと正確に把握されることができれば、遭遇する列車 の待機のために側線で長い時間を消費する必要が著しく減少されるはずである。 例えば、図２で列車８８はＥ駅から列車Ｇ７の通過に先立って１時間以上をＥ駅 の側線で待機している。列車の位置に対してもっと正確な把握が可能であれば、 列車８８は線路上を続けて走行してＨ駅の側線へ入換されて、そこから列車Ｇ７ の通過を短い時間だけ待機することになるである。このように側線で消費する時 間の減少はある特定運航に所要される全体時間を減少させて鉄道システムの物動 量を増加させ、機関のアイドリング（idling）や乗務員またはその他の時間によ る要素の費用を節減することになる。 現行鉄道システムにおいて、駅間を走行する列車の進行に対する積極的な制御 は殆どなされていない。機関士は単純に次の制御点まで運転する権限だけを持つ 場合が多いが、機関士は自分の判断力や経験、そして他の主観的な要素を活用し てその権限内で列車を運転する。このような列車を活用する全体的運行計画はそ の列車が所定時間、側線入換出来るという事実に鑑みていない場合が多いところ 、言い換えれば全体の運行計画に遭遇及び通過状況が考慮されないということで ある。 遭遇及び通過状況を明確に計画しないと、従来の鉄道システムは遭遇及び通過 状況が発生する場合毎に運行管理者の器量を通じて遭遇及び通過状況の可能性を 把握して列車の通過のためにどのような側線入換を使用するか判断し、その分析 を実行するように適切な分岐と信号を設定する臨時方便で処理される。上述した ように運行管理者は不正確な列車の位置データを持つことになるので、運行管理 者は安全志向的に予め列車を側線に入換させて他の列車の通過のために過度に長 い時間を待機させることになる。 それだけでなく、一人の運行管理者は一般的に鉄道システムの僅か一部だけを 統制するので、側線に入換させる列車の決定や使用される側線の決定も一つの遭 遇状況にのみ正確になる。しかし、“正確な”決定はその区域で遅延された列車 が他の運行管理者の統制下にある後続運行で他の列車と遭遇することになり、深 刻な問題をもたらす恐れがある。 一般的に、従来の全体的な鉄道システムは線路上の列車位置の情報の不確実性 と線路上の列車を走行させる速度を決定する機関士に与えられた相当な裁量権の ために十分に活用されていない。特定列車システムに対していくら良く計画され たとしても、この運行計画は多様な列車の計画実行の多様性のために現在のシス テムでは実行できないことである。 従来において、スケジューリングシステムは一般的に列車システムが運行され る方式によって列車を計画しようと試みられた。従って、僅かの例外を除外すれ ばこの運行計画は“全体的”データ基準のみとして決定し計画される列車の具体 的な特徴や線路の特異性に対する具体的な資料等は考慮できなかった。 システム計画者は一般的に列車運行管理者が参考する“概略的な”運行計画を 提供できるしかなかったので、従来のスケジューリングシステムは線路使用の葛 藤を一般的に識別せず、このような葛藤を列車が運行する間、地域的な運行管理 者が解決するように押し付けている。 好ましくは運行計画は列車運行に必要な全ての要素又は資源を考慮すべきであ るところ、このような資源は人員及び機関車、そして貨車の割り当てから、経路 の決定、入換される列車とこれに使用される側線の決定、そして主線がその容量 だけ活用され得るように適切な速度を持つようにする正確な列車の併合（mergin g）に至るまで多様である。 しかし、従来にはこのような方式の運行計画樹立に相当な難しさがあった。こ れらの難しさは次の幾つの範疇に分流される。（１）このような全ての資源を非 常に正確に計画するのに所要される極めて多い演算量と、（２）所定区間の線路 上で列車を安全に運行させるのに必要な列車及びその運行に対する実際的な動作 を予測する能力の不足と、（３）樹立された正確な運行計画を列車が従うように 列車の乗務員や機関車のサブシステムに直接指令出来ないので、正確な運行計画 が実際的に移行されることができない点等である。現在のシステムにおいて列車 の運行は一般的に列車を運転する機関士の権限の範囲内にあり、部分的に運行管 理者が統制して部分的に他の列車の線路占有によって制御される信号システムの 制限内にあると言うのも勿論である。 従来、非常に具体的な運行計画を樹立するためにシステムの全体的な最適化を 試みたことがある。しかし、このような試みは多様な変数を分析するのに所要さ れる極めて多い演算量が一つの原因になって成功しなかった。問題の次元（dime nsion）を考慮して見れば可能な解答は現実的に非常に多い数の順列で表示され るはずである。結果的に最適の解答を探すための完全な検索アルゴリズムは非現 実的であり、このような形態の問題においては通計的な検索アルゴリズムが一般 的に効果的である。 発明の構成 正確な制御システムの構築の始めの段階は物理的な法則と、鉄道会社の方針、 乗務員達の作業心得、多様な貨主に対する実際的な契約条件、そして運行計画の 可能な解答を牛耳る制限条件に鑑みて鉄道システムの全ての特性を計画できる最 適化スケジューラ（scheduler）を使用することである。この制限条件は外部的 な交通状況（米国では主に旅客運送である）、施設の作動時間、線路保守、作業 心得等を含む。 適切な最適化スケジューラでこのような全ての制限条件をメリット値（figure of merit）と組み合ったらあるメリット値を最大化する計画が得られることに なる。ここで、最も広く使用されるメリット値は最適解が最小費用解である場合 、全体的なシステム費用になる。 このようなシステムで制限条件は可変的（即ち、日毎に変化され易い）である ので、本発明は新しい制限条件または契約条件の採択が容易であるように構成さ れなければならない。例えば、締結された条約にどの以上の運送遅延に対するペ ナルティー（penalty）条項が含まれていたら、最適化スケジューラはペナルテ ィーに鑑みていろいろな可能なスケジューリング対案（opition）の内これがも っと 小さい費用の対案である場合だけ、ペナルティーが発生されるようにしなければ ならない。 運行計画の決定において、本発明は実現可能であり、効率的に運行計画を実行 出来る移動プラン（movement plan）を決定する。次の段階として、本発明は運 行計画に列車の移動を実際的に制御するに必要な極めて微細な単位の構造を導入 する。このような微細単位（fine grain）構造は名前による具体的な人員の割り 当てと番号による特定機関車の割り当てを含み、鉄道網上の列車の時間移動に対 する正確な時間又は距離の決定を含むことも出来る。列車のこのような正確な移 動は列車運転、動力の大きさ、カーブ、列車の等級、風と気候条件等の全ての詳 細を含んで列車が移動プランの細部まで実際追従できるようにする。 終わりに、本発明は列車システムを運行及び維持するために移動プランを使用 する人員及び装置に移動プランを提供する。一つの好ましい実施例で、この移動 プランは単純に手動で列車を配車し、線路操作力を制御する指針として運行管理 者に提供され得る。別の実施例で、移動プランは機関士に提供され機関士上の転 換操作により機関士がまたは自動的に遂行されるようにすることが出来る。 本発明は貨物鉄道システムに特に有効であるが、本発明のシステムと方法は鉄 道網以外にも適用が可能である。本発明に開示されたシステムと方法は変数が連 続的に解決される代わりに、同時に解決される輸送システムと見ることが出来る 。このような同時解によってのみ最適解の近似値が得られる。 鉄道システム、特に所定の鉄道システムの容量の全体的な効率性に影響を及ぼ す他の要因は列車間の最小間隔と相手速度である。従来技術において、移動ブロ ックの操作であるという概念が提案されたが、移動ブロックは列車と各列車の前 方にその列車の制動距離と概略的に関連する距離を含む保護帯または禁止区域か ら構成される。この概念は現在の固定ブロック信号システムで使用される固定さ れた間隔を使用しない。 しかし、列車の制動距離は列車の重量、速度、等級、制動特性、そして環境条 件を含む多い要因の関数であるから移動ブロックは複雑性のために実現されにく い。列車移動の力学関係（dynamics）の詳細な評価と分析を含む運行計画を樹立 出来るようになったら特定列車の制動距離は自然的に確保されることが出来る。 このように、正確な列車制御を遂行すれば移動ブロックの保護帯の演算が可能 であり、列車はその制動距離が許容する限り近接された間隔を持つことができる 。その結果、所定の鉄道網は全体的な運送能力が著しく増加することになる。 本発明に開示された列車移動計画システムはその特性状、問題が初期最適化プ ロセスで相対的に高いレベル（level）で簡略化（abstact）された後、その結果 である概略解（coarse solution）が後続的な最適化プロセスのために僅か簡略 化された低いレベルでマッピング（mapping）される優先順位（hierarchy）プロ セスになる。優先順位プロセスというのは解答の検索において新しい詳細条件が 追加される時毎に検索がなされた解空間（solution space）がいつも減少するプ ロセスを意味する。だけでなくこれらの全てのレベルに全体的演算負荷の減少の ため通計的な処理が使用され、全体的な過程を演算的に実行可能にしている。 これらの過程の管理者として、専門家システムを使用しているが、この専門家 システムはまたは解集合（solution set）のいろいろな制限条件を設定する道具 でもある。例えば、予定された時間に鉄道網を通過する旅客列車の移動は解空間 の制限条件の一つになり、他の列車はこの制限条件下で最適の方法で移動するこ とになる。別の例として、線路の特定区間で特定時間に遂行される作業のスケジ ューリングも制限条件として設定されることができ、列車はこのような制限条件 下で最適の方法で移動する。 このような能力を持つ専門家システムを運用することによって使用者は解答過 程に規則を設定できる。従って、作業心得から契約の変更に至る全ての変化はこ の規則の組合（set）に簡単に記入したり変更することによって考慮され得るこ とになる。 どのような場合には、正常的であれば固定された制限条件で除外したはずの作 業を最適化プロセスが計画するようにすることが好ましい。例えば、保線作業は その限界内で列車運行計画が遂行される前提された制限条件と看做される。反面 、規則に設定できる制限条件は線路の所定区間で保線作業が長時間遂行されなけ ればならないが作業の時間当費用は昼間より夜間が大きいこと等になることが出 来る。このような条件下でスケジューラーは運行の全体的な費用が最少化になる ようにする列車の移動スケジューリングに合うように作業を続けるようにする。 正確なスケジューリングの活用において、非常に重要な点は例外が発生した場 合の処理能力である。予めすでに樹立、固定された計画の最もあふれた問題点は ネットワークの要素を計画から外すようにする例外であるが、このように計画か ら外された要素はシステムを攪乱（ripple）させて他の要素が計画から離脱する ようにする。例えば、一つの運行で列車の延着は計画された次の運行に機関車が 使用されないようにし、次の運行の延着は再びその機関車がその次の運行に使用 され得ないようにする。このような攪乱効果が俗に発生される。 本発明でのように微細単位制御を使用して全体的に計画されるシステムの核心 要素は例外が発生する時、これを連続的に観察してこのような例外の存在を補償 するように再計画できるようにすることである。 このような例外処理能力は例外をどのようなレベルで解決するかを決定する例 外処理論理部に例外が報告されることで始める。例えば、予め決定された許容誤 差より過度に計画を外れた列車は隣接列車に僅かの変更を加えれば簡単に修正出 来る例外である。反面に、所定線路を離脱した脱線等大きい大きさの例外は代替 経路の使用を含んで大規模の再計画をもたらす。このような大規模の再計画はこ の重要な例外下で計画を再び最適化することができるシステムの全体的な規模の 計画レベルまで拡大されることも出来る。 このような再計画過程には、報告された例外が安全上の理由で直ちに処理され なければならず、短期的な最適化に影響を及ぼした後、再び全体的な再計画に影 響を及ぼす臨時的な状況もある。このように例外処理プロセスはこの例外が完全 に解決されるまで優先順位計画システムの多様なレベルに連続的に関係されるこ とが出来る。 一般的な状況下で、本発明システムでの例外の最も普遍的な効果は予め決定さ れた計画の相当部分を無効化させることである。貨物鉄道事業では一般的に計画 に対する重要な攪乱は少なくとも２４時間内には回復されない。不幸にも例外は 非常に頻繁に発生されるが、例えばある例外は３輌の機関車編成中１輌の機関車 損失程度に小さくてもこれはこの列車が計画された動力の２／３だけを持たせる 結果をもたらす。他の例外には単純に機関士が運行計画を守ろうとしなかったり 守られない場合がある。原因を区分しなければ例外は移しい頻度に発生しており 、 その結果大部分の貨物鉄道は予め決定された運行計画に合わせて維持されている ことと見難い。運行計画の実行は非常に不良であり、酷い場合は乗務員が最大許 容勤労時間を超過することによる、計画にない運行停止を防ぐために乗務員の交 代まで必要な場合もある。 最適化過程においては最小運行原価の実際的な達成に必要な全体的な範囲を理 解するのが重要である。最適化計画は俗に優先権（priority）概念に基づくが、 即ち運行においてある要素など（ある列車又はある形式の貨物）はこれらがもう 少し時間決定的（time critical）であるためもっと高い優先権を持つことにな るということである。 実際的な最適化技法において、優先権の概念、その自体は明示的なことではな く内在的なことである。その理由はある列車がデッドライン（dead line）の順 守（またはデッドラインの解怠による深刻な影響）という観点で高いから優先権 を持つとしても、その列車が早期到着する場合に追加的な収入を発生させること ではないからである。言い換えって早期到着は利点ではないが延着は相当な否定 的影響をもたらすものである。従って実際的な費用最適化計画において、優先権 関数はまず考慮されず、事後に“延着禁止”という制限条件に含まれなければな らない。 最適化において根本的な要点の内の一つは運行の各要素が最適化の判断基準に 対してある増分費用（incremental cost）に関連するということである。増分費 用は燃料費、乗務員の時間当り費用、機関車の時間当り使用費用または機関車の 時間当り費用掛け算走行距離等になり得る。このような実際的な増分費用要素は ペナルティーを含んで最適化計画内に反映される。 このような最適化計画は運送時間計画のある要素から実際費用が階段関数（st ep function）や傾斜形態で上昇されることも出来るので、増分費用の非線形性 （nonlinearity）を含むことができなければならない。例えば、早期運送に関連 した利点がない場合、所定貨物の運送の失敗は定時に運送されない場合、＄１， ０００の固定ペナルティーになることも出来、この遅延により船舶が港に待機す べきであるとすれば、時間当り＄１，０００の追加的な超過停泊料の請求をもた らすことも出来るだろう。 実際的な最適化計画はこれを通じて資源の割り当てを含む変数が全体費用を最 小化するように操作されるのである。その例として、二つの列車が終着駅に向か って線路上を移動するのに、一つの列車は４時間遅延され、他の列車は１時間半 遅延され、両列車が延着に対して相当な金額の固定的なペナルティーを持つ場合 が挙げられる。論理的な解答は４時間遅延の列車がその運行計画を満たすことが 全く不可能であるのでこれに対してどんな処置を取らず、１時間半遅延された列 車にその１時間半を取り返して延着ペナルティーを避けることが出来る全ての機 会を提供することであるだろう。このようなシナリオで１時間半遅延の列車がも っと多い資源を使用するのて、４時間遅延の列車は１時間遅延の列車よりもっと 低い優先権が与えられる。 本発明において、全体的な費用の最適化プロセスは予め決定された優先権では ない費用因子としてだけの優先権を制御することになる。全体的な費用は燃料や 車輌使用、そして契約条件による配達費用等の運行費用などを含む。このような 全ての費用因子が考慮される場合にのみ実際的な最小費用計画を樹立することが 出来る。公知された従来のシステムで各決定に関連した増分費用を実際的に演算 する技術がなかったので、このような計画は不可能であった。これによって俗に 運行管理者と運行計画者の直感による部分最適（suboptimal）の運行計画が樹立 されてきた。 発明の目的 これによって、本発明の目的は従来システムの上述した欠点を解決して多経路 の移送システムを通じた複数の客体の移動をスケジューリングする新規なシステ ムと方法を提供することである。 本発明の別の目的は多経路の移送システムを通じた複数の客体の移動を最適化 出来る新規のシステムと方法を提供することである。 本発明の別の目的は詳細な移動プランが移送システムの制御下にある新規のシ ステムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は計画からの離脱がいつも最小になるように計画により 移送システムを運用できる新規のシステムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は局部的葛藤が、その解答が全体システムに及ぼす影響 を考慮して解決されるように移送システムの車輌の移動を管理する新規のシステ ムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的はシステム資源使用の葛藤がこのような葛藤の周期の範 囲の調整で減少される新規のシステムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的はシステム資源使用の葛藤がシステム資源の使用を緻密 にスケジューリング及び運用して減少される新規のシステムと方法を提供するこ とである。 本発明のまた別の目的は移動の詳細で実現可能な計画を提供し、これを実行す る手段を提供することによって移送システムでの遅延が減少される新規のシステ ムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は移動する客体により物理的に実現可能であり、これら 客体の移動を制御するのに使用され得る、多経路移送システムを通じた複数の客 体の移動のための計画を提供する新規のシステムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は移動する客体が時間間隔に置換され得る、多経路移送 システムを通じた複数の客体の移動のための計画を提供する新規のシステムと方 法を提供することである。 本発明の一つの特徴において、本発明は概略スケジューリング段階と細部計画 段階で他のレベルの簡略化プロセスを用いる最適化のための新規の方法と装置を 提供する。 本発明のまた別の目的は移動の詳細度が解空間と逆比例関係に最適化される最 適化のための新規のシステムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は規則基準の推論エンジンを使用して制限条件基準の推 論エンジンの制限条件を提供する最適化のための新規のシステムと方法を提供す ることである。 本発明のまた別の目的は規則基準と制限条件基準の推論エンジンを組み合わせ て移動プランを樹立し、過程基準のエンジンを使用して更に最適化する最適化の ための新規のシステムと方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は運行及び配達費用を全て考慮し、最適化する新規のシ ステムと方法を提供することである。 本発明の別の特徴において、本発明のまた別の目的は他の簡略化層をモデリン グ（modeling）出来る新規のモデルと方法を提供することである。 本発明のまた別の特徴において、本発明のまた別の目的は演算問題の解答を求 めるのに模擬（simulate）された強化（annealing）と分岐（branch）及び復帰 （bound）法を組み合わせて演算する新規のコンピューターと方法を提供するこ とである。 本発明のまた別の目的は模擬集中（simulation focusing）過程の知能的な集 中（intelligent focusing）法を使用して演算する新規のコンピューターと方法 を提供することである。 本発明のこれらと異なる目的と利点は請求範囲に開示された発明に関連した当 業系に通常的な知識を持つ者なら添付された図面を参照した以下の好ましい実施 例の説明で明確に理解出来るだろう。 図面の簡単な説明 図１は、従来システムの概略的なブロック図、 図２は、本発明のシステムの一実施例をスケジューリングするのに使用する従 来の計画線図の図面、 図３は、本発明のシステムの機能ブロック図、 図４は、図３でのシステム総括計画機または注文スケジューラーの機能ブロッ ク図、 図５は、図４の資源スケジューラーをＣＯＰＥＳセル（shell）で具現した実 施例のシステム流れ図、 図６は、図３の計画及び配車機の移動計画部の機能ブロック図、 図７は、図６の物理的なモデルの機能ブロック図、 図８は、システム作動の概略図、 図９は、図６の３次元モデルの多段階簡略化の概略図、 図１０は、機関車に使用出来る図３の列車制御機の機能ブロック図、 図１１は、図１０の列車制御機の一部の機能ブロック図である。 貨物鉄道スケジューリングシステムの詳細な説明 本発明の多くの利点は貨物鉄道のスケジューリングシステムの脈絡で理解でき ることであるので、本発明のいろいろな要素の好ましい実施例とその作用をこの ような脈絡で以下に説明する。 全体的システム 図３で、本発明による列車スケジューリング及び制御システムはシステム総括計 画機（system wide planner）または注文スケジューラー（order scheduler；２ ００と、計画及び配車機２０４、安全保障機２０６と、列車制御機２０８を含む 。 後述したように、システム総括計画機２００はシステムに対する注文と要求を 満たすようにシステムの多様な資源を最適の方法で割り当てる全体的なシステム 計画を担当する。このシステム総括計画機２００は多様な資源の使用に関する概 略的運行計画を樹立し、この計画を計画及び配車機２０４に提供する。 計画及び配車機２０４はシステム総括計画機２００から概略的な運行計画を提 供されて後述するように移動プランと呼ばれる資源の詳細計画を決定する。する と、移動プランは計画及び配車機２０４の運行管理部で使用され最終的には制御 される列車の機関車に搭載された列車制御機３０８へ転送される。計画及び配車 機２０４で樹立された移動プランは安全保障機２０６で、計画及び配車機で指令 された移動がシステム中の列車の内、どの一つでも危険な状況に突入させないよ うにする検証を理解検討される。 やはり、図３で計画及び配車機２０４は又本発明の自動化方式の実施例での移 動プランの遂行に要求される形態で鉄路システムを形成するように（分岐装置の ような）いろいろな線路要素２１０などに適切な指令信号を送出できる。移動プ ラン信号のように線路要素２１０などに対する信号も安全保障機２０６により安 全が検証出来る。 列車の位置と線路要素の設定に対する情報は計画及び配車機に回信出来る。 計画及び配車機２０４が運行計画に必要な全てのサービスに対する計画を樹立 出来ない場合または列車がこのような運行計画に従うことができない場合には、 このような例外は通信網を通じてその処理に要求される次上級レベルに回信され る。 図３のシステムの各レベルにおいて、システムは列車の大きさ（運送物量）と 動力、いろいろな線路パラメータ、そして運転制限条件の計画及び移動過程に対 する影響に鑑みる。線路パラメータは列車がその部分を通過する時の速度に影響 を及ぼし、特定列車がこれを通過する時の速度と動力の変更率に影響を及ぼす特 定線路の諸般物理的な特性を含む。例えば、このようなパラメータは線路の水平 度（grade）、その曲率と傾斜、そして、路盤とレールの条件等を含む。このよ うな線路パラメータを考慮した運行計画を生成することによって、システム総括 計画機２００は計画及び配車機２０４で詳細計画を樹立する時成功的に使用でき る高い確率の概略的な計画を生成できるようになる。同様に計画及び配車機３０ ４がこのような線路パラメータを使用すれば、樹立された移動プランは実現可能 になものとなって実際列車により安全であり、近似に遂行できるようにする。 なお、システムの全てのレベルは概略的な運行計画と、移動プラン、そして列 車の制御に使用される指令の決定に列車運転の制限条件を含むことができる。列 車運転の制限条件はこれによって列車が運転されるべき公知及び公認された経験 的であるとか他の因子を含む。このような制限条件は脱線の防止のための制動技 術とか分岐装置の通過要領を含む。 例えば、ただ今坂の頂きを超えた長い列車は列車内の全ての連結機（coupling ）を引張位置にあるので“引張”状態に看做される。列車の前半部が坂の反対側 を下り始める時機関が減速されれば下向中の車輌は圧縮され、動的（dynmaic） ブレーキ（機関にだけ作動される制動システム）を使用すれば危険になるだろう 。車輌間の連結機が各車輌前方の車輌の減速により圧縮されれば列車は捻られる 傾向を持つところ、これは知られた脱線の原因の内の一つである。このような列 車運転の制限条件は列車の大きさと方式により多様であるところ、システムの各 レベルでこれらを考慮すべきである。 図３の計画及び配車機２０４は二つのプロセスを持つところ、即ち計画及び配 車機能部と移動プラン計画機能部である。この計画及び配車機能部は配車時間（ 即ち最も早い出発時間）から目的地（港、鉱山、操車場または駅）へ到着するま で列車の移動を担当する。図４を通じて後述される移動プラン計画機能部はシス テム総括計画機または注文スケジューラー２００により初期決定された概略的な 運行計画を処理し、物理的な特性、線路パラメータ、そして列車運転の制限条件 等の詳細を活用して細部的な移動プランを樹立する。 この移動プランはその計画の始めから終わりまで列車の位置に対する時間的な 履歴（time history）であり、実際計画の実行の間発生することと予想される物 理力を考慮する。例えば、移動プラン計画機能部は列車の慣性と線路パラメータ 等を考慮して列車がその希望速度に直ちに到達しないようにする運行計画を提供 する。 このように移動プラン計画機能部は変速及び／又は列車が計画される特定線路 に対するいろいろな制限条件を考慮する。例えば、移動プラン計画機能部が特定 列車を側線に入換させるように決定されれば移動プラン計画機能部はその列車が 分岐のためにある程度減速されるべきであるという事実を予測し、特に側線に停 止すれば後続的な加速は直ちに起こらないが限定された時間後に機関車重量、線 路付着力、列車の重さ、水平度及び曲率などによって速度を増加させるべきであ ることを予測する。このようなな方法で移動プラン計画機能部は列車が追従する ことが期待される正確な軌跡を生成する。 このような本発明の詳細移動プランは、高々類似した列車が同一な線路部分を 通過するのに所要されたり、所要されることと期待される平均時間に対して樹立 される従来技術と対比される。一般的に従来技術のシミュレーションの平均はか なり正確な反面、これは実際列車の移動から移行が不可能な特性を仮定している 。 例えば、従来技術のモデルは二つのセグメント間の走行を二つのセグメント上 の平均速度でモデリングしている。移動プランが単純に平均速度から生成された ら、モデルでの平均速度が実際列車で易く達成できないので、移動プランで列車 の軌跡の予測が不正確になる。移動プランの樹立にこのような平均速度が使用さ れれば列車はこの計画を実際移行出来なくなるので、このような計画は列車の制 御に使用できない。 従来技術と比較する時、本発明は制御点間に単純に平均速度だけを考慮するの ではなく列車の速度とセグメント端部（end）間のいろいろな制御点に対する時 間に影響を及ぼす他の因子を考慮した。そうすることにより本発明の移動プラン 計画機能部は列車が特定セグメントの端部に到着した時間だけではなく、このセ グメント内に列車が位置する時の任意時間での位置までも正確に把握することが 出来る。移動プラン計画機能部がその制御下に列車の側線または代替線路等の所 定 施設に位置する正確な時間を把握するので、遭遇、通過状況を従来技術からより もっと綿密に計画出来る。 図４の移動プラン計画機能部で、固定ブロックまたは移動ブロック規則が適用 できる。固定ブロック規則は線路を固定されたブロック又はセグメントに分割す ることを意味する。従来技術において、このブロックの大きさは一般的に最も低 速である列車が停止出来る距離として設定された。他の列車が後続する状況で、 後続列車は先行列車とは少なくとも固定ブロックの長さの複数倍ほどの間隔を維 持すべきである。 後続列車と先行列車間の距離は一般的に固定ブロック長さの複数倍に固定され る。本発明のシステムは運転される特定列車の動的能力を特別に考慮した非常に 正確な制御をするので、列車間の間隔を特定列車の実際制動距離を反映して固定 ブロックシステムより小さく設定できる。このように本発明のシステムは“最悪 の場合”の制動仮定（bracking scheme）に基づくものではないので、鉄道シス テムの物動量がこれによって向上される。 更に図３で、図４の移動プラン計画機能部で生成された移動プランは計画及び 配車機２０４で列車の運行制御に使用される。本発明の一つの実施例において、 移動プランの一部は列車の配車とかいろいろな線路要素（分岐装置、信号機等） を移動プランで要求した通り、正確に設定するのに運行管理者を補助するように 選択的に画像表示できる。本発明の別の実施例で、移動プランは通信設備を通じ て機関車に搭載された列車制御機２０８に移動プランの所要部分を転送し、いろ いろな線路要素を遠隔制御するように、計画及び配車機２０４で自動的に運行管 理できる。 移動プラン信号と線路操作力の制御信号は安全保障機２０６により安全が独立 的に検証できるが、安全保障機２０６は運行計画と関係なくこれと独立的に命令 された特定移動や線路操作力の設定が安全で適切であるか確認する。安全保障機 は適切にプログラミングされたコンピューター、特に単一ハードウェア故障（si ngle-point failure）を防ぐために内装された予備ハードウェア（hardware red undancy）を持つコンピューターであることが好ましい。 計画及び配車機２０４が決定した移動プラン軌跡と列車制御機２０４で遂行さ れた列車移動間の対応性に注意することが重要である。計画及び配車機２０４で 計画された軌跡が線路パラメータや列車運転等の要素を含んで十分に細部的でな ければ、列車制御機２０８は計画を移行できず、計画及び配車機に例外通報が殺 到することになるだろう。 注文スケジューラー 図４に図示されたシステム総括計画機または注文スケジューラー２００を調べ てみたら、これは点線３４０上部に図示された規則基準推論エンジン内に計画範 囲決定部３０４、動作識別及びシーケンサ（sequencer）３１０、候補資源決定 部３１４、列車動作効果演算部３１８、そして時間間隔変換部３２０を含む。注 文スケジューラー２００はまた間隔グルーパー（interval grouper；３２４及び 資源スケジューラー３３０を持つ条件基準の推論エンジンを備えることができる 。表示装置３３４及びターミナルと他の出力装置（図示しない）が使用者領域に 備えることができる。 図４に図示したように、鉄道サービスに対する新規註文は入力ターミナル３０ ２を通じて計画範囲決定部３０４に印加される。この命令は出発地、出発地から の早い積荷時間、目的地、目的地に対する最も遅い配達時間（今後にはペナルテ ィー適用）、配達遅延時支払わなければならないペナルティーを規定する費用関 数及び／または早期配達によるインセンティブ（incentive）、またその命令の 等級に適切な他の情報を含むある要請になるだろう。 この註文は特別に積荷された列車をＡ点からＢ点へ移動させたり、二つの点間 に往復運行サービスを提供したり、不特定な列車で一連の往復運行を遂行したり 、線路や他の鉄路設備の特定部分に対する維持保守間隔を計画するなどの要請の 形態を持たせることになる。鉱山で石炭を積荷してこれを港へ運送させるという 註文は各航次に列車資源と、一連の線路資源、鉱山積荷資源及び港揚荷資源など が必要な一つまたは複数の航次を要求する。勿論、一連の線路資源は代替経路が 可能であれば経路の選択に牛耳るだろう。 計画範囲決定部３０４はまたは入力ターミナル３０６を通じて可用資源に対す るデータを供給される。各資源は計画出来るある実体であるところ、例えば、機 関車、貨車、全体列車、積揚荷設備等停車場設備、線路セグメント及びこれに関 連した固定または移動ブロック、線路また列車保守施設等になることが出来る。 計画範囲決定部３０４はまたは入力ターミナル３０８を通じて計画例外事項を 入力されるようになる。計画例外事項を運行計画から暫く離脱することだけでは 充足され得ない、予め計画された事件であるところ、これは会社の方針に符合さ れるように再計画される必要がある。 計画範囲決定部３０４はまた計画に含まれるべき外部的な交通状況を入力でき る。外部的な交通状況は移動プラン機能部により計画されるようになっていない 交通状況、例えば予め計画された交通状況である。例えば、一般的な鉄道貨物シ ステムにおいて外部的に計画された例外は同一な鉄道システム上を運行する旅客 列車の確定された運行計画である。 この計画範囲決定部３０４は適切な通常の装置、好ましは可用データを分析し てスケジューリングが遂行される順序を生成出来る適切にプログラミングされた 汎用コンピューターになることが出来る。 計画範囲決定部３０４はターミナル３１２を通じて動作識別及びシーケンサ３ １０に命令を提供し、動作識別及びシーケンサ３１０は候補資源決定部３１４に 動作目録を提供する。 ここで、動作（activity）というのは所定の時間長さに対して一つまたは複数 の資源の割り当てが要求される事件である。例えば一つの動作は列車の容量と積 荷設備の特性により所定の時間長さの間列車の割り当て、積荷位置またはその近 傍の線路の割り当てを要する撒積貨物（bulk commodity）の列車積荷になること が出来る。 すると、必要な時間順序に識別された動作を遂行出来る動作識別及びシーケン サ３１０はターミナル２０６からの可用資源の目録を提供する。この動作識別及 びシーケンサ３１０は所要データに近接できるように適切にプログラミングされ た汎用又は専用のコンピューターのようである。。 動作識別及びシーケンサ３１０からの候補資源目録はターミナル３１６を通じ て列車動作効果演算部３１８と時間間隔変換部３２０に提供される。列車動作効 果演算部３１８はまたは時間間隔変換部３２０に下記の通り、入力信号を提供さ れる。列車動作効果演算部３１８は列車の構成に対するデータから列車が走行す る地形に対する効果を導出するように適切にプログラミングされた汎用又は専用 の一般的なコンピューターから構成されることが出来る。だけでなく、列車の加 速と減速時の地形に対する効果は特に重要である。この演算部にはターミナル３ ２１を通じて図７及び図８の物理的なモデルからのデータベースが提供される。 時間間隔変換部３２０やはり列車動作効果を考慮して各候補資源を時間間隔に 変換できる適切な汎用また専用コンピューターから構成できる。 時間間隔変換部３２０からの出力信号はターミナル３２２を通じて間隔グルー パー３２４に印加される。この間隔グルーパー３２４はまたターミナルを通じて 計画範囲決定部３０４からの命令も受領する。間隔グルーパー３２４からの出力 信号は時間間隔のグループ（group）としてターミナル３２８を通じて資源スケ ジューラー３３０に印加される。 間隔グルーパー３２４は候補資源を使用して各航次を遂行するに必要な全体時 間を演算できる適切な汎用又は専用コンピューターから構成される。 間隔グループを受信する資源スケジューラー３３０は又入力ターミナル３２２ を通じて運行計画が評価される移行評価値（enformance measure）に対するデー タを受信する。だけでなく資源スケジューラー３３０はスケジューラー３３０は スケジューリング過程で使用出来る資源を示す信号を計画範囲決定部３０４から 受信する。資源スケジューラー３３０の出力信号はターミナル３３６を通じて適 切な表示装置３３４や他の使用者装置（図示しないに印加される。資源スケジュ ーラーからの出力信号は後述したように計画範囲決定部３０４へもフィードバッ ク（feed-back）される運行計画になる。 資源スケジューラー３３０は高い程度の最適化を通じて線路システム上のいろ いろな列車の径路をスケジューリング出来る汎用又は専用のコンピューターにな ることが出来る。しかし、図５を通じてもっと詳細に説明する設備項目に記載さ れたように、資源スケジューラー３３０は好ましくは最適解の近似解を得るに周 知の模擬集中法を使用出来るコンピューターであることが好ましい。 作動において、計画範囲決定部３０４は新規註文及び／または例外事項から遂 行される計画樹立の範囲を決定する。新規註文があれば計画範囲決定部３０４は 資源スケジューラー３３０からの現在の運行計画と、この計画の遂行に適切であ るように現在計画された列車移動または維持保守動作と共に標準運転規則と会社 の方針等により定義された規則の組合を使用する。外部的な交通状況はやはり計 画樹立の範囲決定に考慮されるべきである。 計画樹立範囲を制限することによって、使用者の混乱と継続的な計画変更でも たらす内在的な非効率性が実行中または迫っている動作の変更による不効率性と 共に防止出来る。 計画範囲決定部３０４からの命令は動作識別及びシーケンサ３１０に受信され て動作目録の生成に使用される。各命令に対してこれを満たすのに必要な動作の 目録が識別される。この動作目録は命令の充足時、走行すべきである線路セグメ ントの順序、即ち経路を含む。経路選択は費用分析と予め決定された会社方針ま たは標準運転規則等に基づく。勿論、動作目録は連続的に順序づけられ、計画さ れる命令を満たすために遂行されなければならない各動作の順序的な目録を構成 する。 動作目録は候補資源決定部３１４に提供される。動作目録上の各資源に対して その資源を特定動作に割り当てられる可能性が分析され、車輌資源の制限または 会社方針に基づいて車輌資源の選択がなされる。例えば、石炭運送などのための 港のような特定目的地はある形態の車輌は揚荷が不可能である。同様に所定の機 関車動力を持つ特定方式の列車に選択された経路である坂を超えようとすれば機 関が過熱されたり停止したりすることになる。 動作目録で各動作に使用出来る資源の目録は列車動作効果演算部３１８と時間 間隔変換部３２０に候補資源に提供できる。このように候補資源決定部３１４は 車輌及び／または他の資源をそれらに遂行出来る能力がある動作に割り当てられ るように制限するよう機能する。 列車動作効果演算部３１８と時間間隔変換部３２０は受信された動作目録に記 載された各動作に対して、そして、各候補資源に対してその動作の完了に必要な 時間を共に演算する。一連の線路セグメント上の列車（積荷または空車状態）の 移動に対する演算はＡＡＭ ＴＥＭモデルなど市販される列車性能演算機により 遂行できる。 積荷と揚荷作業は列車の容量を停車場設備の一定な積荷（揚荷）速度に分けて 演算できる。時間演算が設備の不線形的な特性を考慮する場合、この速度は変数 であることもあり得る。積荷／揚荷設備に列車を位置させるための追加時間はこ の積荷／揚荷過程に含まれなければならない。動作目録の各動作に対して演算さ れた時間は代替可能な各候補資源に対する列車動作効果に対して調整された後、 この時間間隔情報は時間間隔変換部３２０に提供される。 時間間隔変換部３２０は動作目録上の一連の動作を一連の時間間隔に変換する 。 これは候補資源決定部３１４で識別された各動作に対する列車動作効果演算部 ３１８からのデータを使用して遂行される。どんな動作の遂行に代替資源の使用 が可能である場合には各動作に対して代替時間間隔が全て演算される。維持保守 動作等のようなどんな形態の動作は外部的に規定された完了時間が提供されるの で演算する必要がない。時間間隔変換部３２０は時間別及び資源別にグループづ けられて、時間間隔の目録を間隔グルーパー３２４へ送出する。 間隔グルーパー３２４は時間間隔変換機３２０からグループづけられた間隔を 受信する。間隔グルーパー３２４は更には計画範囲決定部３０４から命令を受信 して、命令の移行に必要な時間間隔を論理的な順序にグループづける。列車運行 のため間隔グルーパー３２４は全体運行の遂行に必要な時間間隔を提供するが、 必要であればギャップ（gap）を与えてもっと小さい間隔に分離出来る時間間隔 を表示する。 このギャップはグループで一つの時間間隔の完遂と次の時間間隔の開示間に通 過が許容される時間である。このギャップは列車を所定時間の間、待機させて他 の汽車の通過を許容できる側線や他の施設の存在になることが出来る。ギャップ にすぐに繋がった時間間隔（即ち側線がある線路区間に対する列車の通過が関連 したことは“ギャップを置くことができる時間間隔”であるといえる。このよう なプロセスに規定された間隔グループは資源スケジューラー３３０へ供給される 。 間隔グループが供給される資源スケジューラー３３０には更に計画範囲決定部 ３０４から運行計画に使用可能な資源の目録が提供される。貨主により養成され た註文に関連した移行評価値やはり提供されて運行計画の費用評価を後述したよ うにすることが出来る。このように資源スケジューラー３３０は可用資源の制限 条件を満たし、内部的な制限条件を満たして移行評価値を最小化する運行計画を 検索するになる。 前述したように、適用可能な運行計画の検索には適切ないろいろな従来技法が 使用されるが、好ましい技法は前述したシミュレーションフォーカシング法であ る。グループ時間間隔の長さのため適用可能な運行計画が得られなかったら、間 隔グループは間隔グルーパー３２４に搬送されてギャップを含むもっと小さいグ ループに分割される。分割が完了したら、間隔グループは再び資源スケジューラ ーへ供給されてスケジューリングプロセスが繰り返される。このスケジューリン グプロセスは間隔グループがもう以上分割され得なく、時間間隔のどのグループ にもギャップを置ける時間間隔がないときまで、段々もっと小さい時間間隔に続 ける。 資源スケジューラー３３０がこれに付加された制限条件などを満足する運行計 画を樹立することになると、この運行計画は表示装置３３４やターミナルに付着 された他の使用者装置で転送される。この運行計画は又計画範囲決定部３０４の データーベースの一部で供給されて、運行計画の未完成要素は追後計画の決定に おいて計画例外事項として扱われる。 資源スケジューラー３３０が全ての制限条件に符合する計画を提供出来ない時 はその計画に未解決の葛藤が残っている表示と共に可能な最善の計画が報告され る。この葛藤に関連した資源と動作などに対した情報も表示される。 表示装置３３４は完成された運行計画を使用者検討に便利なように表示する。 一般的な表示形態は図２のように鉄道で使用される標準的な計画線図である。 図４の水平の点線上にある第３図の注文スケジューラー２００の一部の要素な どは規則基準システム、即ち資源スケジューラー３３０と間隔グルーパー３２４ に認可される制限条件を提供する規則基準推論エンジンの要素などである。この ように注文をスケジューリングするのに規則基準及び制限条件基準のシステムな どを共に使用するのが本発明の一つの特徴である。こうした推論エンジンなどの 組合によって運行計画の演算に著しい効率性が得られる。 資源スケジューラー３３０は列車移動と資源の簡略化を通じて列車資源の全体 的に最適化されたスケジューリングを遂行する。リアルタイム（real-time）に 近くに実現可能な解答を度出出来るように資源などの詳細移動プランの樹立時、 移 動プラン機能部の検索空間の縮小に核心的要素である。 望ましくは、資源スケジューラー３３０はハリス社（harris corporation）が 開発した制限条件増殖の専門家システム（Constraint Propagation Expert Syst em；COPES）シェル（shell）として具現される。このシェルはTCP/IP環境で一つ の装置で具現され得ることや任意の数の装置として分配され得る分配されたアル ゴリズムを開発する仮想エンジンを提供する。このエンジンは通信能力を内装し て独特な離散−シミュレーション能力を持つ制限条件増殖推論環境を提供する。 これは１９９３年の人工知能の宇宙活用に対したゴダード（Goddard）会議の論 文集５９面によく記述されてある。 COPESで資源スケジューラー３３０）を展開する利点の内の一つは計画範囲決 定部３０４から非同時的な要求などを収容出来るばかりでなく、（ａ）スケジュ ーリングプロセスを中断してその時まで発見された最適解で復帰したり（ｂ）現 在のスケジューリングプロセスを放棄して計画された動作などからの離脱のよう な最近のシステム変更に基づいて新しいスケジューリング要請を開始出来るもの である。 図５に図示された資源スケジューラ３３０は鉄道サービスに対した一連の注文 などを使用者が定義した一連の制限条件など満足しながら充足させよう資源など を計画するUNIXプロセスである。復数の注文などはバッチ方式だけで連続的に計 画され得る。前述したように注文はサービスが提供される時間間隔や配達遅延で 払わなければならないペナルティー及び／又早期配達時のインセンティブを定義 する費用関数を含む。一応資源が選択されれば動作目録は資源使用データーで把 握された列車効果を勘案して一連の時間間隔などで変換され得る。それではこの 時間間隔のグループなどは制限条件の満足のために集中模擬強化法（focused si mulated annealing）で呼ばれる新規の検索プロセスを通じてお互いに相対的に 移動して最少費用解を得られる 集中模擬強化法はCOPESに記載された模擬強化法の配布版である。これは最少 かされるエネルギー関数で移動演算子を無作為に生成するのにおいてどのくらい 伝統的な模擬強化法と類似する。 Ａ。制限条件を通じた可能な移動の生成が無作為（RANDOM）して分散（DIST RIBUTED）されている。 Ｂ。最適かプロセスは初期段階で僅かの不良な移動を許容する。 Ｃ。“温度”が減少されれば不良な移動の許容程度も減少する。 Ｄ。最終段階で良好な移動だけが許容される。 変数などは開始温度と温度減少段階の数を含む。各温度減少段階で再配列の回 数と成功の回数そして試し（ATTEMPT）の回数が又含む。 こうした近接方法は伝統的な模擬強化法の差はこの方法が知能的方法でその関 心を決定的領域（CRITICAL AREA）に集中できるものである。検索の初期段階で この集中は解答の制限条件の程度に対した可能性など計画器で認可されたどんな 案内的な情報や側線の最少使用又一番早い配達などの目的などとして制限される 。この情報は集中模擬強化法に利用されて検索過程にどんな演算子などを使用す るのか、そしてこれらを他の演算子などに対してどのくらい使用しなければなら ないのかを決定することになる。それから従来の模擬強化法の使用より演算子の 生成が又無作為するがもっと直接的である。 集中模擬強化法は各運行に付帯される制限条件ルーチンを受容することによっ て分散されて現在の運行（例えば発車時間、割当てられた設備など）を変更する のが全体的な状況でどのくらい有用であるのかに対した決定をすることになる。 各ルーチンは運行で次の移動の重要性を示す変数である時間範囲（例えばもっと 長い時間範囲はもっと低い重要性を示す）を使用して関連した運行を無作為に変 更させる。 資源スケジューラー３３０はCOPESプログラムに記載された模擬強化法の動的 で、分散され、確固であり、効率的な版を採択している。これはその挙動はシス テム総括計画器によるスケジューリング要求で提供された多項で展開された費用 関数形態の超過碇泊費用などのようなパラメータなどによってもCOPESデーター ベースで規定されたパラメータによってもそしてスケジューリング問題自体の内 在的な情報によっても制御されるので動的である。又列車運行などがお互いに独 立的に促発される制限目的などをそれぞれ持つCOPES集団客体（CLASS OBJECT） などであるので集中模擬強化法は分散アルゴリズムである。このように導出され た解答はもっと連続的なアルゴリズムを持つ場合は非解問題領域（PROBLEM DOMA IN）に対 してもっと独立的でなければならないのでもっと確固な接近方法になる。だけで なくこの方法は可用性プロフィールと運行の追加又削除で可用性プロフィールを 効率的に操作する暫定的な論理接近法を使用して各所要資源をCOPES客体で簡略 に表示するのでとても効率的な方法である。暫定的な論理は又移動ブロック距離 などの制限条件を考慮する。こうした移動の全体的な付帯効果として変更される 。 図４の資源スケジューラー３３０のCOPESにおいての集中模擬強化法の作用が 図５に図示されている。図５にはこの資源スケジューラーの制限条件基準システ ムの流れが図示されてある。OP資源使用などのように楕円形の箱内の名称は制限 条件ルーチンを示すが、これらは検索空間を減少させることではなく、又解を生 成することである。これらはこれらが制約する集団変数が変更された時、COPES 推論エンジンによるだけで促発される。資源使用などのように四角形の箱内の名 称は図示の便意上省略した状態変数を持つ集団客体などである。集団客体などは 注文と運行などのようないろいろな段階がある。“運行状態０”のような運行段 階は実際では運行状態変数とこの運行の完了に必要な一連の資源を定義する運行 資源集団客体などで構成される。客注文はこの注文を充足するのために充分な関 差の運行で構成される。客運行を制約する制限条件などは検索空間を探索する主 移動演算子などである。 時間間隔変換部３２０は資源スケジューラー３３０に運行計画を要請する。サ ーバー10制限条件に促発されてこの要請をOP資源使用制限条件を促発させるイン ターペース状態集団に移動させる。この制限条件は時間間隔変換部から先ず生成 された資源使用時間を客資源を使用する客列車方式毎に記憶する。これは又二つ の線路セグメント間の側線の可能性に対した情報も貯蔵する。 スケジューリングのための要請がOP用量要請メッセージを通じて受信される。 このメッセージは上述した注文、検索目標、そして制限条件などに対した情報 を含む。OP用量要請の制限条件は客注文集団客体と客注文の充足のために充分な 列車運行を生成する。これは検索制御の制限条件の検索状態集団客体を通じて集 中模擬強化を開始するようにする。 検索制御が検索パラメータ、そして第１段階検索の設定を開始する。これはす べての選択された運行制限条件を作動させ、それらが促発されるように無作為に 計画する。促発計画はCOPESでの集団変数などの計画された変更によって示す離 散事件列である。各移動演算子が促発されるとこれは模擬強化変数中の一つの変 更が必要であるのを示すのか検討する。変更が必要であれば演算子は温度を低め て次の温度のために検索パラメートルを更に開始させる温度制御の制限条件に通 報する。 第１段階が終了されると検索制御は各温度に許容された試し回数の半と、この 段階に許容されたエネルギ段階などより高くないエネルギ段階として他の強化経 路を開始する。検索が合理的な全体的な最適解近傍で行われるので局所解に集中 するのが好ましい。最終段階が終了されると計画をもっと具体化し必要であれば 計画を圧縮するように直接検索プロセスが遂行される。 資源スケジューラーが制限条件などを満足する計画を発見出来なければ例外が 発生したという表示と、この例外に関係した資源及び動作などの識別と共にでき るだけ最善のスケジュールを出力する。実際検索を遂行する移動演算子を以下に 説明する。各移動演算子は運行集団の段階を制約する制限条件Ｔである。移動演 算子の挙動は検索の段階、検索の目標、そして解答の改善可能性の段階などによ ってて変化する。低い温度で移動運行とモードギャップ移動演算子は付帯的に考 慮される開始時間範囲を減少させる。これは低い温度で全体から局部で強調部を 移動させる。設備変更は低い温度で列車設備が現在の割当て過度に制限された場 合だけ促発される。 最終段階の低い温度で運行移動とモードギャップ演算子は資源使用を示す可用 性プロピルを過用するのか探すことによって検索を促進出来るのかを決定する。 こうした過用が検知されると演算子はその自体がそうでない場合に比べてもっと 少ない時間で無作為に促発される。エネルギ概念は資源例外、運行費用、早期配 達などの目標の加重組合である。エネルギ関数は鉱山や列車など一番決定的な資 源にもっと強調点をおく。 好ましい実施例として移動演算子などは次のようである。 Ａ．運行移動−全ての運行を含んでスケジューリング制限条件と費用を考慮し て運行を移動させる制限条件である。これは費用が改善されないと運行を後に移 動させる。しかし模擬強化法の初期には部分最少解を避けるために費用は温度と 予備決定によって悪化され得るかもしれない。 Ｂ．運行置換−全ての運行を含んでスケジューリング制限条件と費用を考慮し て運行を移動させる制限条件である。これは費用が改善されないと運行を後に移 動させる。 Ｃ．モードギャップ−葛藤の最小化のために資源使用の間にギャップを付加し ようとする弛緩（SLACK）スケジューリング比率の概念を使用する制限条件であ る。このギャップなどは側線が発見される時だけ導入されて側線の簡略化を可能 にする。これは導入されるギャップの数を減少させようと努力する。 Ｄ．設備変更−列車などが過度に制限される時、この運行に別の方式の列車を 割当する制限条件である。 Ｅ．グループ移動−スケジューリングに可能な時間を利用出来るように運行の グループを移動させる制限条件である。これがなくゆとりがない計画を樹立する と使用されない列車のグループ間に時間のギャップがあるだろう。 以上のように資源スケジューラー３３０は列車移動と資源を共に簡略化して列 車の運行計画を全体的に最適化する。COPESでの集中模擬強化法を使用すると関 心が決定的な領域に集中される。移動演算子の生成は無作為であるというがもっ と直接的に客運行に付帯された制限条件などが全体解の変更の有効性に対した決 定しようにする。 移動プラン計画機能部 図３のシステムブロックに図示されたように注文スケジューラー２００は計画 及び配車機２０４に運行計画情報を提供するが、その一部である移動プラン計画 機能部２０２が図６に詳細に図示されている。 図６で移動プラン計画機能部は移動プラン計画開始部４００と移動プラン計画 遂行部４０２と物理的なモデル４０４；好ましいのは図８の独立された装置）と 、表示装置、解決代案識別部４０８と、葛藤解決部４１０を含む。 移動プラン計画開始部４００は図３の注文スケジューラー２００から計画及び 配車機２０４を通じて運行計画の供給を受ける。移動プラン計画開始部４００は 又適切な外部情報源、一般的には計画及び配車機２０４の配車機能部からシステ ム状態に対した情報も受信する。この情報は図１０に図示された位置確認システ ムなどや従来の線路センサーなどのようにシステム内で列車の位置を決定する多 様な情報源で形成されたことである。 運行計画と鉄道システムの状態に対したデータは各列車とその発車時点を定義 して移動プラン計画機能部を開始させるのに使用される。列車の定義には機関車 の数と方式、車輌の数及び方式と各車輌の重量などのような適切な情報を含む。 各列車の発車支点はシステムでの列車の位置と、線路上の方向、そして速度を含 む。各列車に対して運行計画は最少限発車支点、発車支点からの出発時間、到着 支点を含む。このデータは移動プラン計画実行部４０２に、移動プラン計画機能 部２０２が列車移動を実行しなければならない時間の範囲を示す時間間隔と共に 提供される“状態ベクトル”である。 移動プラン計画開始部４００は適切にプログラムされた汎用又は専用のコンピ ューターで構成され得る。 移動プラン計画実行部４０２は移動プラン計画開始部４００から運行計画とシ ステム状態データを受信して物理的なモデル４０４及び解決代案識別部４０８と 両方向通信で接続される。移動プラン計画実行部４０２は又葛藤解決部４１０か らも情報を受けてターミナル４０６を通じて計画及び配車機に情報を提供する。 移動プラン計画実行部４０２は適切にプログラムされた汎用又は専用のコンピ ューターで構成され得る。 移動プラン計画実行部４０２は状態ベクトルを受信及び記録し、物理的なモデ ル４０４のサービスを利用して（ａ）物理的なモデル４０４）が列車葛藤を報告 したり、（ｂ）所定の停止条件が発生されたり、（ｃ）シミュレーション時間間 隔に到達する時まで時間を増分段位で進行させる。 物理的なモデル４０４によって列車葛藤が報告されると葛藤時の状態ベクトル が貯蔵されて葛藤が列車運動の時間履歴を報告するデータと共に移動プラン計画 実行部４０２に報告される。この代わりにまたはこれに付加して検知された技術 とこれに関連した背景情報が物理的なモデル４０４によって葛藤解決部４１０に 報告される。 物理的なモデル４０４は移動プラン計画実行部４０２によって初期状態、停止 条件及び時間進行間隔が一応提供された後になると列車の運動を追従する。 解決代案識別部４０８は移動プラン計画実行部４０２から葛藤の通知を受信し てこれを解決できる代案を識別する。 葛藤解決部４１０は解決代案識別部４１０から識別された代案を受信して図４ の注文スケジューラー２００のターミナル３３２を通じて提供された移行評価値 に基づいて分析を遂行する。この評価は各代案をシミュレーションし、関連した 移行評価値又はメリット値を演算することによって遂行される。“局部的な最適 化”が好ましければこの“最善の”結果が移動プラン計画実行部４０２に報告さ れて運行管理者に表示されたり及び／又は移動プランが可能な代替経路を含むよ うに修正され、物理的なモデル４０４を使用したシミュレーションが初期状態又 は他の記録された状態から始まって繰り返される。図３の注文スケジューラー２ ００から提供された運行計画が配車時間を規定するのに充分に合理的であればシ ナリオの大部分で局部的な最適化は満足することになる。配車時間が注意深く規 定されなければ局部的な最適化は“固定”即ち葛藤がこれ以上解決出来ない条件 を誘発することになる。固定は一つの葛藤の解決が他の一連の葛藤を誘発したり その解決の代案を制限したりするので発生される。 “全体的な最適化”はいろいろな最適化技法で遂行され得るが、好ましくは代 替案の分岐樹を検索するのに周知の“分岐及び復帰”技法を使用できる。分岐及 び復帰法で各葛藤は決定樹の分岐点でモデリングされる。シミュレーションが進 行されて葛藤が解決されると検索技法は最低費用の代案を選択してシミュレーシ ョンを継続する。代案の費用は貯蔵されて各葛藤点でのシステムの状態も提供さ れる。代案などの中で最低費用の解を選択するのは全体的な最適解を得られない かも知れない。分岐及び復帰法はもっと低い費用に解の到達したり又は固定を回 避するために決定樹を遡って以前に行った決定で復帰する検索を可能にしてある 。 運行管理者ターミナル４０６で出力される移動プランは好ましくは葛藤が起こ る時までの列車の移動を表示して葛藤までの時間履歴をグラフィックな形態とし て表示して管理者が解析及び分析出来るようにする適切な表示装置を含む。 更に解決代案識別部４０８からの代案もその葛藤を手動で解決出来るように補 助するよう管理者に表示され得る。代案などと各代案に関連した費用だけでなく 葛藤解決部４１０は葛藤の解決に対した制限を提供できるのでこの提案も管理者 に表示され得る。 スケジューリング過程 図４の注文スケジューラー２００の規則基準及び条件基準システムと図６の移 動プラン計画機能部の相互作用は図８に図示されたシステムを参照すると容易に 理解され得る。 周知のように制限条件はある対象物の値段に対する限界である。この説明で考 慮された制限条件は大いに三つの範疇に入るところ、注文の充足任務に内在する 時間条件と鉄路の構造に内在する条件、そして使用者によって外部的に規定され た条件である。 注文条件は列車が中間セグメントなどを通過しないで一つの点から他の点に跳 躍出来ないので動作などの連続的な特性を含む。例えば鉱産で石炭を積荷するた めに列車が出発する位置から目的地の鉱産までの線路セグメントなどを適切な順 序で接続しなければならず、それから鉱産と鉱産積荷設備の線路セグメントを接 続出来る。 鉄路構造においての制限条件も又内在的である。こうした制限条件はギャップ を置くことが出来る要素（セグメント間に側線が位置）と単／複線の線路配列を 含む。使用者定義条件も多様に含まれ得る。こうした制限条件などは一般的に資 源スケジューラー３３０がどある資源をある時間の間スケジューリングしないよ うに制限する時間条件などである。 こうした制限条件の例は石炭を積荷するのに制限された時間（例えば週間だけ 可能）を持つ鉱産である。このような制限条件は所定の間隔に対して資源可用性 を制限することにより含まれ得る。この条件の他の例は線路や機関車などの資源 であるがこれらは所定の時間間隔の間は維持補修のために使用され得ない。又他 の例はスケジューラーの制御下にない列車であるとして例えば旅客列車は貨物列 車スケジューラー外部の他のスケジューラーによって計画される。この全ての制 限条件などは資源可用性の時間計画を適切に規定するによって含まれ得る。 規則基準プロセスは注文などを条件電波解決方法に適切な形態に変換して、会 社方針、標準作業規則及び経験要素などを班列する一連の規則に基づいてどんな 候補解などを制御することにより検索空間を縮小する。条件基準のプロセスは時 間間隔の移動問題を解決して全ての制限条件を充足しながら外部から提供される 移行評価値を最大化する。この過程の結果は列車運転、維持補修活動、停車場設 備などに対して全体的に計画を含む鉄道運営のための運行計画になる。 図８に図示したように客プロセスはUNIX通信方式に基礎した周知のクライアン ト−サーバー関係を利用して二つのプロセス間にプロセス間通信が行われる非同 時的なUNIXプロセスとして具現され得る。 手順的な手段が提供されると更に一つ又複数の非同時的なUNIXプロセスとして 具現され得る。これらプロセスは周知のクライアント−サーバープロセス間の通 信を利用して通信する。手順的な手段は運行計画が鉄道システムの細部を含むよ うに具体化するのに使用され得る。 これは鉄道の運行をシミュレーションして条件基準プロセスで使用されたモデ ル簡略化の段階の結果である運行計画での葛藤を識別して、この葛藤を除去しな がら移行変化値を最大化するように運行計画を調整するによって遂行される。 運行計画の具体化によって移動プランが得られるとこれは規則基準のプロセッ サに復帰される。どんな理由であろうと全ての葛藤が解決され得ないと葛藤が適 切に表示されて移動プランが規則基準プロセッサに復帰される。規則基準プロセ ッサは会社方針を示す一連の規則に基づいて移動プランを検討して、移動プラン が満足であればこれを表示したり設備項目で後述するように適用可能な列車を制 御するのに使用するよう運行管理者に提供する。 本発明のシステムの作用を図８を参照して説明するように、注文と外部交通状 況の識別情報、運行計画の例外そして注文の遂行のための時間の関数としての資 源の識別情報が使用者インタペース５００へ受信される。運行計画の以外は規定 された運行計画を追従するのに対した予測された失敗として関連した資源とこれ に影響を受けた資源の再計画を要求する。外部交通状況はシステムによって変更 され得ない先ず計画された交通状況である。注文はバッチ方式で又所定の時間に 対して連続的に到達するになる。 使用者インタペース５００はデータを“事実”と翻訳してこれらは規則基準プ ロセスに前堤する。使用者は時間に沿って変化され得る会社方針や他の経験的な 要因などを含むように規則データベースにどんな規則などを付加、除去又は変更 出来る。 使用者インタペース５００は規則基準専門家システム５０２にデータを提供す る。 規則データベースに含まれた規則によって規則基準推論エンジンが事実を前堤 及び処理するのにいろんな専門家システム道具などが使用され得る。 望ましい構成はシステムに容易に移植され得るし、制限条件基準要素などに互 換性がある客体志向的な接近方式を支援するのでNASAのJOHNSON宇宙飛行センタ ーで開発されたC-言語集積生産システムとして具現され得る。 この専門家システムの機能はいくつの範疇で分割され得る一連の規則によって 決定される。注文特定規則は注文の充足に所要される資源などの一連の動作を識 別して注文を条件基準推論エンジンによって解析され得る構造で翻訳する規則な どを含む。 注文特定規則は又先行の計画が存在する時スケジューリングが遂行される範囲 を決定する規則も含む。例えば会社の方針が所定時間内に開始されるように計画 された運行は新規注文を貰うと再計画出来ないが現行の計画に影響を与える不測 の遅延の場合には再計画出来ることとする。この規則は注文を処理する新しい形 態のサービス、会社方針、標準運転規則又経験的な要因などが変化されると修正 され得る。 規則の二つ目の範疇は使用者インタペース５００から可用性情報を受けてこれ を条件基準プロセスに適用されるのに適合な形態で処理する規則である。可用性 は外部的な交通状況、修理や維持補修のために投入不可能な機関車、使用されな い線路、その他可用性プロフィールに影響を及ぶ要因などに対応するように変更 される。 規則の三つ目の範疇は条件基準プロセスのために検索空間を制限する規則であ る。この規則などは注文の遂行のために採択された経路を決定するのに提供され る。大きな鉄道システムの大部分には一つの点から他の点へ列車を移動させるの に使用され得る複数の経路がある。この規則組合は物理的な法則、所定の移行評 価値、標準運転プロセス又経験的な要因などに基づいて最適の経路を選択する。 機関車の動力や停留所設備の制限で注文を遂行出来ない列車は考慮から除外され る。 規則の四つ目の範疇は条件基準プロセスで復帰された運行計画を評価して一部 条件を緩和させて条件基準プロセスに注文を再提出して可能な場合この運行計画 を手順的な手段に提出したり使用者インタペース５００を通じて要求が過度に制 限されており計画出来ないと使用者に通知する規則などである。 実際列車に対した移動プランを具現しようとすると規則の六つ目の範疇は移動 プランからの列車の離脱を通知され再計画を遂行するかの可否を判断して再計画 が移動プラン又運行計画の内のどの修正で遂行されるのかを判断する規則などで ある。 運行計画に対した要請であるスケジューラークライアント５０４からの注文が 運行計画の樹立のためにクライアントーサーバー５０８を通じて条件基準専門家 システム５１０に提出される。解決されない葛藤などを含む運行計画がスケジュ ーラークライアント５０４から受信されると規則基準専門家システム５０２は遂 行される措置を決定する。規則によってこの措置は再計画を含むが未解決の葛藤 が微小すればこの運行計画は可能な場合手順的な手段に提出されて、この運行計 画を細部移動プランで具体化するプロセスで葛藤を解決する。 運行計画は管理者（例えば運行管理者）に表示するのが望ましい場合運行管理 者ターミナル／表示装置５０６へ伝送されたりまた自動配車へ伝送される。手順 的なプロセス５１６が可能なら運行計画は移行評価値と共に移動プラン計画クラ イアント５０８を通じて手順的なプロセス５１６へ伝送して具体化される。 スケジューラークライアント５０４は規則基準専門家システム５０２から運行 計画要請を受けて、これをスケジューラーサーバー５０８が理解できる構造とし て翻訳してこれに提供する。この運行、要請は一つ又複数の注文を含む。前述し たように注文は貨物の総量（注文が撒積運送である場合一番早い積荷可能時間、 一番遅い配達時間、配達時間によるペナルティー及び／又早期配達によるインセ ンティブなどを反映する移行評価値などのような情報を含む。だけではなく注文 は注文の充足に要求される措置などとこれに適合な資源（例えば列車）の形式な どを反映出来ることもある。 更に注文は最高速度比率のパラメータと余裕時間比率のパラメータを含める。 最高速度比率パラメータは列車が最高速度以下で走行しなければならないように 運行計画が樹立されなければならないしこれによって移動プラン計画機能部が完 成された運行計画の充足にもっと大きな許容範囲を持たなければならないことを 示す。余裕時間比率のパラメータは全体的な運行計画の充足のために移動プラン 計画機能部が列車運行を移動させることができる制限された両の余裕を提供する 。 逆方向へスケジューラークライアント５０４はスケジューラーサーバー５０８ を通じて条件基準システム５１０から運行計画を提供受けてこれを規則基準専門 家システム５０２に前堤出来る事実に翻訳する。 スケジューラーサーバー５０８は上述した形態の注文を受けてこれを条件基準 専門家システム５１０に互換的な形態で翻訳する。これは又条件基準専門家シス テム５１０で樹立された運行計画をスケジューラークライアント５０４に互換的 な形態で翻訳する。スケジューラーサーバー５０８とスケジューラークライアン ト５０４は周知されたクライアント−サーバープロセス間の通信方法で通信する 。 条件基準専門家システム５１０はスケジューラーサーバー５０８によって前堤 された注文を表現する一連の制限条件などを満足させる。全ての制限条件などは 適切に定義された資源可用性の時間表として含まれ得る。 使用者によって規定される制限条件などは維持補修のために使用され得なかっ たり外部から計画されるAmtack（米国鉄道会社）の列車のようにスケジューラー の権限内にいない内線路や機関車などの資源を含む。 望ましいのは条件基準システム５１０は模擬強化法で知られた周知の検索技術 として具現され得る。そして生成検索法など他の記述などもある分野には適切出 来る。 模擬強化法はワルツアルゴリズムに基礎した条件電波シェルを利用して具現さ れ得る（ワルツアルゴリズムは“映を持つ風景の線図の理解”コンピュータビジ ョンの生理学、P．Winstern 編集、1995年NEWYORK。出版社に記載される）。 動作目録の一連の動作などを一連の時間間隔で翻訳する能力は購買可能な列車 性能演算機として遂行され得る。 又は列車移動に対したDAVIS方程式に基づいて特別に設計されたプロセスや適 切 な通常手段も資源が特定動作を遂行するが必要な時間の評価に使用され得ない。 この動作の遂行遂行に代替資源が可能であれば各動作に対して代替間隔が定義さ れる。資源及び時間別としてグループづけられた間隔の目録がこのように算出さ れる。 間隔などは論理的な方法でグループづけられた後検索プロセスの速行のための ギャップを置ける間隔で分割される。ギャップを置くことができる間隔はそのグ ループの次の間隔に先立ってその間隔以後にギャップを置ける間隔を言う。こう した表現は他の列車が通過する時所定の時間の間列車を待機させることが出来る 側線や他の設備の存在を示す。間隔グループ、資源可用間隔、そして移行評価値 を受信され（ａ）資源可用制限条件を満足し、（ｂ）間隔制限条件を満足し、（ ｃ）移行評価値を最少とする運行計画の検索が遂行される。 検索アルゴリズムが完了したが解答を発見しなかったら、間隔グループはもっ と分割されたりギャップが付加されて再びグループづけられて、もっと小さい時 間間隔を使用した検索が続行される。最小の間隔に検索が完了すれば、完成した 移動プランは規則基準システムへ復帰されるようにスケジューラーサーバー５０ ８へ伝送される。全ての制限条件が満たさなかったら移動プランは、この運行計 画が葛藤を持っている表示及び葛藤に関連した資源及び動作の表示と共に復帰さ れる。 表示装置５０６は使用者の検討のために完成された移動プランを表示できるよ うに備えられることが好ましい。移動プランの表示には多様な手段が使用できる が、最も一般的なものは鉄道で使用される標準的な計画線図であるだろう。図２ に図示されたように計画線図は各列車に対して線路上の位置が時間の函数に図示 されたものである。 移動プラン計画クライアント５１２は移動プラン樹立のために運行計画を移動 プラン計画サーバー５１４に互換的な要請の形態に翻訳する。順序的なシステム ５１６により移動プラン樹立が完了すれば、この移動プランは移動プランは移動 計画サーバー５１４から受信されて規則基準専門かシステム５０２に互換的な形 態で翻訳される。 移動プラン計画サーバー５１４は移動プラン樹立のためこの要請を順序的なシ ステム５１６に互換的な形態で翻訳する。このサーバー５１４はまた順序的なシ ステム５１６から受信された移動プランを移動プラン計画サーバー５１４が理解 できる形態で翻訳する。移動プラン計画クライアント５１２及びサーバー５１４ は通常的なプロセス間通信を使用して通信する。 順序的なシステム５１６は運行計画と外部情報源からの鉄路網の状態（列車の 位置）を受信して各列車とその初期位置を定義できるシミュレーションを開示す る。列車の定義は機関車の数及び形式、車輌の数及び形式とその重量等を含む。 各列車の位置は列車の位置、線路上の方向また速度を含む。計画された全ての列 車の運動が葛藤の発生や特定停止条件の発生、またはシミュレーション時間間隔 の到達時までシミュレーションされる。列車葛藤は発生されれば、葛藤時間の状 態ベクトルが記録されこの葛藤を解決出来る対案が決定される。葛藤が発生され なければ移動プランが完成されて移動プラン計画サーバー５１４に報告され計画 及び配車機能が遂行のために規則基準システムへ伝送される。 葛藤を解決出来る対案は多様である。葛藤は“遭遇”、“通過”、“併合”、 “交差”に分類される。葛藤の解決対案は一つの列車を代替線路に移動させて葛 藤する列車の通過を待機させることである。これと別に列車が発車支点や他の支 点に停車して、その発車が鉄路が疎通されるまで遅延されることもある。他の対 案は一つの列車がその径路上で停車して他の列車が代替線路に入換されるように するものである。代替線路対案と径路上での停車対案の識別は葛藤支点に最も近 寄るこれらの対案から多様に列挙できる。 本発明の利点の中の一つは対案の評価と最善の移行評価値が達成出来る対案の 選択である。最善の性能は規則基準システムから供給された移行評価値に判断さ れる。各対案の評価は各対案をシミュレーションして関連した移行評価値を演算 することによって遂行される。“局部的最適化”が採択されれば、移動プランは 可能な最善の代替経路を含むように修正されて、シミュレーションは葛藤に関連 した列車が代替線路に入換出来る最も近い支点まで後退する。先行された計画プ ロセスが全体的な最適化を遂行したので大部分の状況で局部的な最適化は満たす ぐらいである。全体的な最適化は多様な手法を通じて遂行出来る。 対案の分岐樹の検索のためには周知された“分岐及び復帰法”のアルゴリズム を使用するものが好ましい。分岐及び復帰法では、各葛藤が決定樹（decision t ree）の分岐点にモデリングされる。シミュレーションが進行されて葛藤が解決 されれば、検索技術は最低費用対案を選択して検索を続ける。対案の費用は記録 でき、システムの状態も周期的に記録出来る。対案の中で最小費用解を選択する のが全体的な最適解になれない可能性もある。すると分岐及び復帰法は最小費用 解に到達するために検索プロセスが決定樹を逆らって以前になされた決定に後退 するようにする。 物理的なモデル 本発明の重要な特徴は計画プロセッサで鉄道システムをいろいろなレベルに簡 略化した模型の物理的なモデルを使用することである。鉄道システムの模型は複 数レベルの複雑性であるので表現出来る。従って、非常に複雑なシステムをモデ リング出来るだけでなく、その複雑性がモデルの効率的な使用を阻害する場合、 複雑性のレベルを隠くすこともできる。 図９に図示されたように、好ましくは客体志向的な鉄路形態のモデルは三つの 基本要素に構成されるが、即ち節点（node）、セグメント（segment）、そして コネックタ（connector）である。セグメントは単線または複線である鉄路の長 さを示すのに使用されて断片（fragment）の順次的な集合から構成される。断片 は一定な水平度、一定な曲率、一定な制限速度及び長さを持つ線路の片である。 節点は複合的な客体を表示するのでその自体が節点、セグメント及びコネック タに構成された内部構造を含む。コネックタはセグメントの両端でこれを節点に 結合するのに、節点は任意の数のコネックタを備えられる。模型の各要素には固 有のシステム識別機が備えられてこのシステム識別機を参照して位置の識別が可 能になる。 最上位レベルで、鉄道網は一つの節点に表示される。この鉄道網節点は再びセ グメントに連結された一連の節点に表示されることが出来る構造を含む。この複 雑性の始めのレベルは鉄路網を線路セグメントに連結された一連の節点にモデリ ングするものなのに、これらは港や鉱山、操車場、側線、交叉路、引下点（fork ）、引上点（join）、分岐点等のような大きい実体を表示する。分岐装置や接合 機のような単純な線路構造は、最も細部的なレベルに表現される。操車場のよう なも っと複雑な線路構造は全体レール網が細部的にモデリングされるまで複雑性のレ ベルが追加する。 図９Ａに示したように、セグメント一端の節点９００は側線９０２または分岐 装置９０４になれる。節点９０６は複数の節点に全体港を示すことが出来る。 図９Ａに示したように、一つの節点内に一つあるいは複数の節点を使用するこ とは線路の部分のように簡単なことに他の程度の簡略化を適用するのに特に有用 である。 鉄道網での列車の位置は列車の先頭の位置に表示される。列車の先頭はセグメ ント識別機とこのセグメント上のコネックタからの離脱距離（offset）に位置確 認される。なお、列車の方向と長さが列車の残り部分を位置確認することに使用 されることが出来る。 図７で、列車の位置と方向、長さに対するデータが、列車が位置した線路断片 の水平度と曲率、列車速度と他の列車のパラメータに鑑みて列車の抵抗を演算す ることに使用されることが出来る。 システム内の一つの点から他の点への経路設定（routing）はどんな経路設定 アルゴリズムを使用して演算されることが出来る。周知の最小経路優先（Shorte st Path First:SPF）アルゴリズムが俗に使用している。しかしこのアルゴリズ ムは経路長さの演算に移行評価値として距離を使用すべき必要がないのに、例え ば水平度等を含む一層複合的な移行評価値が場合によって有用するようである。 鉄道車輌の特性は通常的な資源データベース８００に貯蔵される。これは各機 関車の物理的及び性能データ、即ちその形式、重量、長さ、断面積、魔力、車軸 の数、有線形計数（牽引及び推進機関車全て）等を含む。各会社に対して方式、 空車重量（take weight）、車軸の数、あるいは有線形計数等が提供されること が出来る。単位列車はまたは識別機、列車制限速度、機関車形式の目録及び貨車 形式の目録にデータベースで定義される。この資源データベースは表形態や複合 データベース、あるいは常用データベースに具現されることが出来る。 定義された列車客体はシミュレーション管理資源部８０２に提供された列車移 動要請によりシステム内を移動することが出来る。全ての列車移動は物理的な方 程式と、基本的な列車運転心得、そして周知の列車制御規則による。シミュレー ション管理資源部８０２に提供される各列車の経路は各線路断片上の列車方向と 共に表示された各列車運行の発車地から目的地までの線路断片の順次的な目録か ら構成される。 線路に沿って列車の移動は列車の加速を演算する簡単な物理的な方程式により 支配される。列車の初期加速はレールに対する付着力と機関車の重量により制限 される。なお、高出力機関車の加速は列車の分岐をもたらす力が制限される。 列車運転心得が機関車の可用牽引力とレール上での最大牽引力、そして、列車 分離力により列車を最大に加速するようにすることが好ましい。これらの値は機 関士が列車を安全に運転するように実際より多少低い値に設定されることが一般 的である。一応計画された速度または制限速度（計画された速度より低い場合） に到達すれば、列車の牽引力は速度の維持のために列車の抵抗と正確に同一な値 に設定される。 列車の停車や低い制限速度への減速、または他の列車との干渉を避けたり信号 にしたがうために、そして、坂で安全速度を維持するなどの目的として列車が制 動される。制限速度の変更や他の列車または信号に対して線路の前方を検索して から制動要求を予測できる。 本発明では複数の列車が鉄道網内で葛藤なく移動できるように制御する手段が 提供される。この制御方法は“無制御”、“移動ブロック制御”、そして“固定 ブロック制御”である。無制御方法は全鉄道網に一つの列車が移動する時使用さ れる。この列車は信号システムや他の列車の存在と無関係に鉄道網を走行する。 この方法運行計画の樹立において所定列車が線路のセグメント上を無（無）走行 時間に走行する場合のデータの演算に有用である。 固定ブロック制御方法で、列車は各時間間隔毎に鉄道信号モデルを検討して信 号が列車から見えるか把握して、見えればその信号が列車の速行や減速あるいは 停車のどのものを表示するか判断する。信号システムでの規則はモデリングされ る鉄道に沿って牛耳る。鉄道信号モデルで表示される制御行動は他の全ての速度 制限に優先する。 移動ブロック制御方法は各列車に関連した禁止領域（forbidden zone）の設定 に基づく。列車の禁止領域は列車と列車の経路上の列車前方の線路長さを含むの に、この線路長さは列車の制動距離と列車の位置に対する不確実性を合算した距 離である。制動距離は勿論列車の速度と、傾斜度、線路付着計数、そして列車の 重量に牛耳る。従って各列車は他の列車の禁止領域の位置を観察して、他の列車 がその列車の禁止領域内に進入市内ものを確認すべきである。こんな事故の防止 のため、列車が適切な方法に減速することを確認する制動運転規則が適用される 。列車が時間の増加によって前進する時所定の停止条件に対する列車の位置が観 察される。停止条件が発生されれば時間進行は停止されて列車の経路の時間履歴 を含む結果が報告される。 二つの禁止領域の接触等のように列車間に葛藤が発生すれば、時間進行が停止 されて葛藤形式、関連列車そして位置を含む結果がシミュレーション管理資源部 ８０２へ回信されて、外部プロセスによる葛藤の解決策が資源される。 従来の固定ブロック信号に基づいた信号システムもモデリングされることが出 来る。信号ブロックは定義され、鉄道模型の複数レベルモデリングで使用されて いた線路断片構造に関連した。列車の先頭が信号ブロックに関連した線路断片を 占有すれば、ブロックの状態が“非占有”から“占有”に変更される。列車の後 尾がブロック内の全ての線路断片を通過すればブロック状態は“非占有”に変更 される。信号に対するブロック状態の関係は標準化規定の一部である一連の会社 規定鉄道規則により定義される。このような規則に対する情報は米国鉄道協会等 の刊行物に入手されることが出来る。自動ブロック信号発生（Automatic Block Signalling:ABS）は周知のことに本発明の具現にしようされることができる。 列車が信号ブロックに進入又は退場する時、発生される反応は二つに分類され るのに、即ち後速列車の制御と対向列車の制御である。後速列車の場合、一般的 な４段階信号システムを仮定すれば、主列車に後速する列車に対するブロック進 入点での信号は“停車”になる。後速列車の停車には米国規則第２９２條が適用 される。この信号条件は主列車の後尾がブロックを退場するまで続ける。それな ら米国規則第２８５條の規定によって信号は“制限速度”に設定されるのにこれ は後速列車が制限された速度に走行して次のブロックでの停車を備えるために必 要なものである。主列車が次のブロックを先ず出たら信号は米国規則第２８２條 により緑から黄色いへと変更されるが、これは列車が次の信号に制限された速度 で近接せよということである。とうとう、先行列車が信号前方の三番目のブロッ クを通りぬけば、信号は“解除(clear)”と変更される所、これは許容された制 限速度に従って列車が走行するようにする米国規則第２８１条によるものである 。 多くの鉄道システムで、４段階の信号システムは二つの垂直に離隔された信号 灯から構成されるが、赤色上に赤色であれば停車、赤色上に黄色であれば速度制 限、緑色上に黄色であれば中間速度、緑色上に緑色であれば解除である。 信号は対向列車にも設定され得る。この信号は対向列車が同一な線路ブロック 内にあり、代替線路にないとき、対向列車が線路セグメント内に進入しないよう にする線路模型によって設定されなければならない。対向信号を起動するように 設定される対向列車の進入の範囲は各信号ブロックに対して信号システムで定義 され得る。 信号の状態は要請によって列車移動手段に伝送され、列車移動手段から報告さ れた列車の位置に基づいて各シミュレーションを遂行せよという外部要請により 資源データベース、鉄路模型の複数レベルモデルリング、鉄路信号モデル、そし て列車移動を開示させるようになっている。 シミュレーション遂行要請はシミュレーション時間、運行計画、経路、時間、 時間増分、列車とその位置、そして計画された動作などの目録を含む。外部から 供給された運行計画は各列車の経路と運行計画を含む。運行計画は列車が通過す るとき、線路断片などの目録と列車が経路上で停車点を出発する時間などを規定 する。 計画された動作は“列車を線路断片から移動させ停車せよ”ということを含む 。このように図８の列車移動部８０４に指令を発送して列車が次の事件まで前進 し、要請した外部プロセッサに報告できることになる。次の事件は計画された事 件とか列車の葛藤のように計画されない事件かもしれない。この過程が完了され れば計画された事件への到達によって引き起こされた非計画された事件への到達 によって引き起こされた、シミュレーションの時間履歴と停車条件あるいは遭遇 な葛藤状況がシミュレーションを要請した外部プロセッサに回信される。 列車制御 図１０で、本発明システムが各列車を駆動する少なくとも一つの機関車は列車 制御器２０８を有するように構成される。列車制御器２０８はこれに必要なだけ の移動プランを受信する。後述するように、列車制御器２０８は望ましくは線路 データモデル、列車運転制限条件、実際列車位置及び速度データ、風速データ及 び線路条件データなどを使用して、列車が移動プランから提供された軌跡に沿っ て運行するようにする一連の列車指令などを演算する列車進行システムを備える 。列車進行システムによって決定された指令などは機関車の運転室内の表示装置 ２２０に表示され、機関車が遂行するようにしたり、アクチュエータ(actuator; ２２２)を通じて列車を反自動に制御、即ち、指令が動力設定と制動を直接制御 （必要時機関士の介入可能）するようにできる。 移動プランの軌跡に対する走行の評価のために列車制御器２０８は地球位置確 認システム(Global Positioning System；GPS)などのような衛星基準位置判断装 置を備えることができ、上述した線路トランスデューサ(transducer)システムの 一部で信号を受けることができる。衛星基準の位置決定システムを使用すれば、 制御点を除外した大部分のトランスデューサが不必要になるため、鉄道の維持費 用を著しく低減させることになる。 本発明システムにおいて、いろいろな並列線路の内の一つの線路とか、特定列 車の進入、あるいはこの列車が側線に完全に進入したかに対する明確な確認のた めにトランスデューサは分岐装置などの制御点にだけ必要である。トランスデュ ーサは特定線路上の特定位置を正確に識別でき、一般的な地球衛星位置決定シス テムが３５フィートの誤差範囲を有するので、トランスデューサが上述した機能 に使用され得る。二つの並列線路が上の誤差範囲内にあり得るので、所定線路の 点有はＧＰＳによって判別され得ない。制御点でのトランスデューサと地球衛星 位置決定システムを複合使用することにより位置決定の誤差は衛星システムの正 確度（約３５フィート）を有し、隣接トランスデューサとの距離に左右されない ことになる。 他の適切な位置決定システムも本発明に使用され得るが、設置及び維持費用が 低く充分に正確な位置情報を提供するのでＧＰＳ及びトランスデューサシステム が本発明に特に適合する。 列車が移動プランに従って線路上を移動する途中列車に予期しなかった条件が 発生したら、列車制御器２０８は移動プランを安全に具現するのに適切な新しい 列車指令を自動的に決定することができる。例えば、機関が動力設定で期待した ほどの出力を出さないとき、列車制御器は表示装置とか上述した構成に適切な列 車指令を送出することにより動力を増加させることができる。すべての設定状態 の決定において、列車制御器２０８は適用可能な安全規則などと制限条件、列車 運転条件、線路パラメータなどを感知する。計画されない攪乱が列車制御器が移 動プラン軌跡を追従しないようにする場合、列車は移動プラン計画機能部202の 配車機能部位に例外通知を回信する。移動プラン計画機能部２０２の配車機能部 位がシステムの状態、特に、移動プランに対する状態を観察し、すでにシステム 状態、即ち、一つあるいは二つの列車に発生さらた例外に対する新しい情報に従 って移動プランを再計画しようとしているはずなので、列車制御器２０８による 例外条件メッセージの転送は大抵の場合、全く不必要なことである。 図１１で、各列車に望ましい制御を列車制御器２０８が提供するために遂行さ れる機能を参照すればもっとよく理解できるはずである。特に、各列車に搭載さ れた列車制御器２０８は鉄道の高信頼性モデルに基づいた移動プランに従って列 車を制御する。移動プランは列車の移動プランの導出に使用された初期動力パラ メータ“１”はその運行計画が最大出力を使用して作成されたことを意味する。 本発明において、列車が移動プランでやや遅延された場合、時間を補充できるよ うにＩＰＰは大抵１未満と設定される。 移動プランは経路（列車が通過する線路断片の目録）と、この経路上の各制御 点の到着時間と、その制御点での列車の速度を含む。なお、一つの列車の移動プ ランは他の列車の予測された存在によって速度が制限されるべき領域の情報も含 む。 後述するように列車の移動プランは次の制御点（例えば、他の列車のために列車 が停車する地点）までのデータを含むことができる。前記したように移動プラン と初期動力パラメータに付加して列車制御器２０８は主な風と線路条件、現在位 置、現在時間、制動油圧と列車の現在速度を表わす情報などを受信及び／または 測定することができる。 予測到着時間決定部２３０は列車の移動プランで列車の現位置から次の制御点 までの列車の移動を予測するように構成される。動力パラメータは始めは初期動 力パラメータとして設定される。外部情報源が列車の現在状態（線路上の列車の 現位置と速度）と現在時間を通報する。列車の経路は動力パラメータと制限され た線路断片、そして現在状態とともに物理的モデル２３２に転送され、線路上の 列車の移動に対するシミュレーションが遂行される。 物理的モデル２３２は列車が同一な動力パラメータで続けて走行すると仮定し て予測到着時間を回信する。物理的モデル２３２はまた更新時間までの時間間隙 の間の動力調節と制動に対する設定も回信する。この動力及び制動設定は機関士 の表示装置に次の制御点到着の予測時間とともに転送される。これとは異なり動 力及び制動設定が動力を自動に調節するアクチュエータを制御するのに使用され ることもできる。予測到着時間と目的地での速度は動力パラメータ調節部２３４ に伝送される。 物理的モデル２３２は線路の詳細モデル上での列車の運動をモデルリングする 。物理的モデル２３２は鉄道網の模型を複数レベルの複雑性として表現できる。 一実施例で客体指向の鉄道模型モデルは三つの基本要素として構成されるが、節 点、セグメント、コネックタが使用され得る。上述したようにセグメントは一つ 、あるいは複数の線路から構成されることができ、線路断片などの順次的集合か ら構成される線路の長さを表現するのに使用される。節点は任意数のコネクタを 備えることができる。模型の各要素は固有のシステム識別機を備え、このシステ ム識別機を参照することにより位置を表示できる。 詳細の最低レベルで、物理的モデル２３２は鉄道網を一つの節点として表現す る。この節点はセグメントなどで連結された一連の節点などで表示され得る構造 を含む。この第１レベルの複雑性は鉄道網を港、鉱山、操車場、側線、交差点、 引下点、引上点、そして分岐点などのような主要地などを表わす一連の節点など が線路セグメントに連結さらたものでモデリングする。分岐装置が接合点のよう な簡単な線路要素などはこの一番目のレベル自体が要求される最大詳細レベルを 表わす。操車場のようにもう少し複雑な線路構造は全体鉄路網が詳細にモデルリ ングされるまで複雑性のレベルが追加される。 列車の位置は列車の先頭で表示される。列車の先頭はセグメント識別器とセグ メント上のコネックタからの距離で位置確認される。また、列車の方向と長さが 列車の残りの部分の位置確認に使用され得る。 物理的モデル２３２はまた列車客体を定義し、これを予測到着時間決定部２３ ０あるいは動力パラメータ調節部２３４によって提供された列車移動要請によっ て線路網を通じて伝達する。すべての列車移動は物理方程式、列車運転実務、そ して列車制御規則に従ってなされる。 物理的モデル２３２内で線路上の列車の移動はカナダ国立1990方程式(Canadia n National 1990 Equation)などのように力及びこれによる列車の加速を演算す る一般的に公認された列車動力学方程式に基づく簡単な物理方程式によって支配 される。列車の初期加速はレールの付着力と機関車の重量によって制限される。 本発明の一実施例において、列車運転規則は列車が動力パラメータ、機関車の 可用な牽引力、レール上の最大牽引力、そして分離力によって列車が最大加速と して加速することができるようにする。列車の、あるいは線路セグメントの制限 速度の内、低いものと一応、制限速度が決定されれば速度の維持のために列車の 牽引力は列車の抵抗と正確に同一に設定される。 提案された動力設定、動的ブレーキ設定、独立的ブレーキ設定及び空圧ブレー キ設定は運転室表示装置２２０とか機関士に表示されることができる。 発明の利点と範囲 本発明のシステムと方法はすぐ分かることができるようにいくつの点から有用 である。 細部移動プランの産出によって列車の緊密なスケジューリングが可能になるこ とによってシステムの運送量が増加する。物理的システムのモデルと統計的平均 ではない、この物理的システムを通じた実際列車移動のシミュレーションを使用 することによって、列車により実現可能な移動プランが産出される。列車をＡ節 点からＢ節点に移動させるのに必要な時間の統計的平均が使用される場合は、列 車の計画された位置は経路のすべての点から瞬間的加速と減速、そして、一定し た平均速度を仮定して初めて把握される。 統計的平均の導出に加速と減速が考慮されるとしてもこれは事実である。この ようなプランは列車により実現できず、このような計画された位置からの偏差は 列車運動の修正に使用されることはできない。しかし、詳細な移動プランが実際 列車によって実行できれば、これからの偏差は目的の制御に使用されることがで きる。 システムのいろいろな要素などの要求に応ずるために物理的モデルを複数レベ ルで簡略化するともっとの利点が得られる。例えば、統計的平均は経路計画生成 には十分であり、最適解の検索に使用されるコンピュータ資源を著しく節減でき るが、細部移動プランの開発時の最適化には充分ではない。 規則基準と制限条件基準の推論エンジンの組合は特に有用である。規則基準シ ステムは最適運行計画の検索範囲を縮小するのに有効であり、制限条件基準シス テムが検索を続けるように制限条件を提供する。 制限条件システムで、最適解の全体的な検索を遂行するのに模擬強化法を使用 すれば、概略解（ｃｏａｒｓｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を信頼性高く達成する有効 な演算手段が提供される。この概略解は分岐及び復帰法により遂行される微細構 造検索を可能にして可用なコンピュータ資源によって最適化を遂行できるように する。 また、すべての資源使用を時間間隙に変換し、これらの時間間隙を全体運行を まずグループづけたあと、葛藤の解決のために必要なほどだけ、このグループな どをだんだん小さいグループに分割するように可変的な大きさのグループなどで 括る検索技術を使用することにより最適化がもっと迅速に成される。 鉄道の管理者が鉄道事業実務、労働契約と会社方針などに関連した規則を任意 に記入することができるのも更に重要な利点である。例えば、鉄道会社は10分内 に所定数の貨車がもっと可用されることができると予測されれば、その時間の間 入換場からの列車の出発を遅延させるという方針を持つことができる。このよう な政策は規則的に記入されれば、移動プランの制限条件になって移動プランの最 適化に自動的に考慮できるようになる。 本発明から達成される最適化は全体的、即ち、これは燃料とか乗務員などの運 行原価と割増し金などが配達原価、そして、配達時間に対するペナルティーなど を含む。 細部移動プランを実際システムの運行に結合することによりシステム運営で事 件発生時間を信頼でき、システム資源使用の葛藤は短縮された時間の間に減少さ れることができる。細部プランの細部運行に対する結合の効果は両面的である所 、緊密に制御される運行は運行計画が精巧に調整されるようにし、その逆の関係 も成立する。二つの特徴全部を備えることにより、本発明はある運行の全体的な 通過量を著しく減少することができる。 本発明のシステムは葛藤が全体的最適化に対して解決できるようにする。従っ て、従来技術で局部的に遂行された、例えば、どのような資産の使用に関する運 営決定は全体的運行の費用を最小化するのに関連して成される。従って、ある列 車が局部的に10分を節約することができるので、側線に入換されないという決定 は対向列車をもっと多くの時間の間遅延させるような結果を来したら、ある決定 は回避される。 物理的モデルに列車運転が含まれるので、統計的最悪の場合のシナリオより特 定列車の線路の実際制動曲線を使用することになり、既存装置に共通される不必 要な安全装置の相当部分が防止される。実際、列車のシミュレーションの使用は なお安全のための列車などの間の分離距離を減少させ、システムの運送量を著し く改善する。 本発明に必須的なものではないが、本発明を鉄道システムに使用すれば鉄道制 御システムで維持保守費用が大きな要素の相当部分が減少あるいは除去され得る 。例えば、本発明を完全に適用すれば鉄道には維持費用が大きな線路および信号 機システムを除去するとか著しく減少させることができる。地域的であり、この ような地域的要素などを運営する人員を含む鉄道システムの多くの要素が除去す るとか減少できる。 以上から、本発明の望ましい実施例などが説明されたが、実施例などは例示の 目的だけで説明され、本発明の範囲はその等価性の最大範囲を含んで添付された 請求範囲だけで限定し、当業界の通常の専門家ならこれを読んで当り前にいろい ろな変形と変更を導出することができる。すぐ分かることができるように本発明 システムと方法はいろいろな面で有用である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月１４日 【補正内容】補正された請求の範囲 １．単一なシステムで所定時間の間の複数資源の使用に関連した注文をスケジュ ーリングする方法において、 (a)(i)各注文の遂行に必要な動作、 (ii)各注文に関連した配達費用、 (iii)選択された制限条件 (iv)資源の可用性 に対するデータを提供する段階と、 (b)識別された各動作に対して可用な資源を資源の容量の関数として可能な割 り当てを決定する段階と、 (c)割り当てられた動作を時間間隙に変換する段階と、 (d)時間間隙などを完全な注文に対してグループ付ける段階と、 (e)すべての制限条件を満たす全体注文のスケジューリングを検索する段階と 、 (f)全注文の計画が可能であれば、注文を制限条件下で配達費用の関数として 調 節してスケジュールを報告する段階と、 (g)全注文の計画が不可能であれば、少なくとも一つの完全な注文を時間間隙 のもっと小さいグループに分割する段階と、 (h)すべての制限条件を満たす分割された注文のスケジューリングを検索する 段階と、 (i)分割された注文のスケジューリングが可能であれば、時間間隙のグループ を制限条件下で配達費用の関数として調節してスケジュールを報告する段階と、 (j)分割された注文のスケジューリングが不可能であれば、識別された葛藤と ともにスケジュールを報告する段階とを備えることを特徴とするスケジューリン グ方法。 ２．各資源に関連した運営費用に対するデータを時間の関数として提供する段階 と、 資源の運営費用を最小化するように可用資源を動作に割り当てる段階とを備え ることを特徴とする請求項１に記載のスケジューリング方法。 ３．システムが鉄道システムであり、 資源が鉄道機関車及び貨車、積荷設備、時間ギャップが挿入されることができ る位置を含む線路セグメントであることを特徴とする請求項１に記載のスケジュ ーリング方法。 ４．動作を時間間隙に変換する段階が列車動作効果を考慮する手段を備えること を特徴とする請求項１に記載のスケジューリング方法。 ５．時間間隙のグループが所定量ほどオーバーラップできることを特徴とする請 求項１に記載の複数運行のスケジューリング方法。 ６．時間間隙のグループが運行計画の検索で固定ブロックとして扱われる手段を 備えることを特徴とする請求項１に記載の複数運行のスケジューリング方法。 ７．時間間隙のグループが運行計画の検索で移動ブロックとして扱われる手段を 備えることを特徴とする請求項１に記載の複数運行のスケジューリング方法。 ８．単一なシステムで所定時間の間の複数資源の使用に関連した注文をスケジュ ーリングするシステムにおいて、 (a)(i)各注文の遂行に必要な動作、 (ii)各注文に関連した配達費用、 (iii)選択された制限条件 (iv)資源の可用性 に対するデータを提供する手段と、 (b)識別された各動作に対して可用な資源を資源の容量の関数として可能な割 り当てを決定する手段と、 (c)割り当てられた動作を時間間隙に変換する手段と、 (d)時間間隙などを完全な注文に対してグループ付ける手段と、 (e)すべての制限条件を満たす全体注文のスケジューリングを検索する手段と 、 (f)全注文の計画が可能であれば、注文を制限条件下で配達費用の関数として 調節してスケジュールを報告する手段と、 (g)全注文の計画が不可能であれば、少なくとも一つの完全な注文を時間間隙 のもっと小さいグループに分割する手段と、 (h)すべての制限条件を満たす分割された注文のスケジューリングを検索する 手段と、 (i)分割された注文のスケジューリングが可能であれば、時間間隙のグループ を制限条件下で配達費用の関数として調節してスケジュールを報告する手段と、 (j)分割された注文のスケジューリングが不可能であれば、識別された葛藤と ともにスケジュールを報告する手段とを備えることを特徴とするスケジューリン グシステム。 ９．前記決定手段が各資源に関連した運営費用に関連したデータを時間の関数と して提供する手段を備えることを特徴とする請求項８に記載のスケジューリング システム。 １０．前記検索手段のすべてが運営費用が最小化されるスケジュールの検索手段 を更に備えることを特徴とする請求項８に記載のスケジューリングシステム。 １１．複数の運行をスケジューリングする方法において、 (a)各所要運行に要求される動作と、その制限条件を識別する段階と、 (b)可用資源を識別する段階と、 (c)各動作に資源を割り当てる段階と、 (d)各動作を時間間隙に変換する段階と、 (e)時間間隙を所要運行別にグループづける段階と、 (f)制限条件内で全運行のスケジューリングを検索する段階と、 (g)全運行の計画が不可能であれば、運行をもっと小さいセグメントに分割し て 制限条件内でセグメントのスケジューリングを検索する段階と、 (h)セグメントのスケジューリングが成功すれば、このスケジーリングを報告 する段階と、 (i)セグメントのスケジューリングが不可能であれば、このスケジュールを識 別された葛藤とともに報告する段階とを含むことを特徴とするスケジューリング 方法。 １２．動作を時間間隙に変換する段階が列車動作効果を考慮する手段を備えるこ とを特徴とする請求項１１に記載のスケジューリング方法。 １３．時間間隙のグループが所定量ほどオーバーラップされ得ることを特徴とす る請求項１１に記載のスケジューリング方法。 １４．時間間隙のグループが運行計画の検索で固定ブロックとして扱われる手段 を備えることを特徴とする請求項１１に記載のスケジューリング方法。 １５．時間間隙のグループが運行計画の検索で移動ブロックとして扱われる手段 を備えることを特徴とする請求項１１に記載のスケジューリング方法。 １６．各資源に関連した運営費用に対するデータを時間の関数として提供する段 階と、 資源の運営費用を最小化するように可用資源を動作に割り当てる段階とを備える ことを特徴とする請求項１１に記載のスケジューリング方法。 １７．複数の運行をスケジューリングするシステムにおいて、 (a)各所要運行に所要される動作と、その制限条件を識別する手段と、 (b)可用資源を識別する手段と、 (c)各動作に資源を割り当てる手段と、 (d)各動作を時間間隙に変換する手段と、 (e)時間間隙を所要運行別にグループづける手段と、 (f)制限条件内で全運行のスケジューリングを検索する手段と、 (g)全運行の計画が不可能であれば、運行をもっと小さいセグメントに分割す る手段と、 (h)制限条件内でセグメントのスケジューリングを検索する手段と、 (i)セグメントのスケジューリングが成功すれば、スケジューリングを報告す る手段と、 (j)セグメントのスケジューリングが不可能であれば、識別された葛藤ととも にスケジュールを報告する手段とを備えることを特徴とするスケジューリングシ ステム。 １８．各資源に関連した運営費用に対するデータを時間の関数として提供する手 段と、 資源の運営費用を最小化するように可用資源を動作に割り当てる手段とを備え ることを特徴とする請求項１７に記載のスケジューリングシステム。 １９．複数経路システムを通じた複数の運行をスケジューリングする方法におい て、 (a)各所要運行に所要される動作などと関連費用を識別する段階と、 (b)可用資源を識別する段階と、 (c)各動作に資源を割り当てる段階と、 (d)各動作を時間間隙に変換する段階と、 (e)時間間隙を所要運行別にグループ付ける段階と、 (f)全運行をスケジューリングする段階と、 (g)全運行の計画が不可能であれば、運行をもっと小さいセグメントに分割す る段階と、 (h)セグメントをスケジューリングして、このスケジューリングを報告する段 階を含むことを特徴とする複数運行スケジューリング方法。 ２０．識別されたすべての制限条件とともに最善のスケジュールを報告する段階 を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載のスケジューリング方法。 ２１．スケジュールを列車に通信する段階と、 列車がスケジュールを遂行するように動力及び制動設定を決定するように列車 上のコンピュータに提供する段階と、 列車を前記設定に従って制御する段階とを備えることを特徴とする請求項１９ に記載のスケジューリング方法。 ２２．鉄道貨物システムで所定時間にわたった資源の使用を、そのプランの費用 が節減されるように計画する方法において、 (a)使用者定義の貨物鉄道運行規則と緩和された制限条件下で提案されたスケ ジューリングの最適化に基づく規則基準推論エンジンで列車移動に対する戦略的 スケジュール制限条件を樹立する段階と、 (b)規則基準推論エンジンで樹立された戦略的スケジュール制限条件が連続的 制限条件として提供され、制限条件基準推論エンジンが移動プランを樹立するよ うにし、移動プランの費用が所定許容誤差内での最適化に基づいて制限条件基準 推論エンジンが詳細移動プランを樹立する段階を含むことを特徴とする貨物鉄道 システムの資源利用計画方法。 ２３．(c)移動プランを列車に通信する段階と、 (d)移動プランに関連した動力及び制動設定を決定する段階と、 (e)前記設定に従って列車を制御する段階と、 (f)(e)ないし(d)の段階などを複数回繰り返す段階とを備えることを特徴とす る請求項２２に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ２４．前記決定が列車運転制限条件に関連することを特徴とする請求項２３に記 載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ２５．前記決定が線路パラメータに関連することを特徴とする請求項２３に記載 の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ２６．前記列車から離隔された制御器によって前記制御を選択的に介入する段階 を含むことを特徴とする請求項２３に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方 法。 ２７．列車が一番目の移動プランのに終端に到達する前に、新しい移動プランを 伝達する通信段階が繰り返されることを特徴とする請求項２３に記載の貨物鉄道 システムの資源利用計画方法。 ２８．前記移動プランが線路パラメータに関連して決定されることを特徴とする 請求項２２に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ２９．前記移動プランが列車の制動距離と線路上の列車の位置に対する不確実性 に関連して決定されることを特徴とする請求項２２に記載の貨物鉄道システムの 資源利用計画方法。 ３０．前記移動プランが前記列車の線路上の安全位置で終了されることを特徴と する請求項２２に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ３１．戦略的スケジュール制限条件の樹立段階が停留所設備制限条件の説明段階 を含むことを特徴とする請求項２２に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方 法。 ３２．戦略的スケジュール制限条件の樹立段階が線路保守制限条件の説明段階を 更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画 方法。 ３３．戦略的スケジュール制限条件の樹立段階が予定された旅客列車交通状況を 説明し、スケジュール優先権を付与する段階を更に含むことを特徴とする請求項 ２２に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ３４．すべての列車移動が計画され得ないとき、残りの列車移動を計画するため に一つの列車移動を計画しない段階を更に含むことを特徴とする請求項２２に記 載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ３５．鉄道貨物システムで所定時間にわたった資源の使用を、そのプランの費用 が節減されるように計画するシステムにおいて、 (a)使用者定義の貨物鉄道運行規則と緩和された制限条件下で提案されたスケ ジューリングの最適化に基づく規則基準推論エンジンで列車移動に対する戦略的 スケジュール制限条件を樹立する手段と、 (b)規則基準推論エンジンで樹立された戦略的スケジュール制限条件が連続的 制限条件として提供され、制限条件基準推論エンジンが移動プランを樹立するよ うにし、移動プランの費用が所定許容誤差内での最適化に基づいて制限条件基準 推論エンジンが詳細移動プランを樹立する手段とを含むことを特徴とする貨物鉄 道システムの資源利用計画システム。 ３６．(c)移動プランを列車に通信する手段と、 (d)移動プランに関連した動力及び制動設定を決定する手段と、 (e)前記動力及び制動設定決定手段に作動が連結され、列車を前記設定に従っ て制御する手段を更に備えることを特徴とする請求項３５に記載の貨物鉄道シス テムの資源利用計画システム。 ３７．前記動力及び制動設定手段が移動プランの一部である列車の内の一つに選 択的に設置される携帯用コンピュータを備えることを特徴とする請求項３６に記 載の貨物鉄道システムの資源利用計画システム。 ３８．システムに対する注文スケジュールを具現するプランを計画する方法にお いて、 (a)具現される注文スケジュールを提供する段階と、 (b)各注文の具現に必要な資源と、その位置を識別する段階と、 (c)スケジュールが具現されるシステムの細部モデルを提供する段階と、 (d)葛藤を認識及び解決するようにスケジュールをモデル上でシミュレーショ ンする段階と、 (e)スケジュールの具体的プランを表示する段階と、 (f)具体的プランの該当部分を列車に通信する段階と、 (g)具体的プランの具現のために列車上のプロセッサが動力及び制動設定を決 定する段階とを備えることを特徴とするプラン計画方法。 ３９．配達費用を識別する段階と、 各資源の運営費用を時間の関するとして識別する段階と、 葛藤の解決策を費用の関数として最適化する段階とを備えることを特徴とする 請求項３８に記載のプラン計画方法。 ４０．分岐及び復帰法を使用する最適化の手段を備えるを特徴とする請求項３８ に記載のプラン計画方法。 ４１．モデルがシステム模型、運転規則、隣接制限、固定あるいは移動ブロック の制御力学、そして資源特性を考慮することを特徴とする請求項３８に記載のプ ラン計画方法。 ４２．プロセッサからの信号に反応して列車を前記設定に従って制御する段階が 更に含まれることを特徴とする請求項３８に記載のプラン計画方法。 ４３．複数経路鉄道システムを通じた複数の列車の移動を計画する方法において 、 (a)規則基準推論エンジンから生成された制限条件が制限条件基準推論エンジ ン に連続的制限条件として提供される規則基準推論エンジンと、制限条件基準推論 エンジンの組合を使用して列車移動のスケジュールを樹立する段階と、 (b)スケジュールを移動プランで最適化するためにスケジュールと関連した費 用データを節次基準推論エンジンに提供する段階と、 (c)修正された移動計画を表示する段階とを含むことを特徴とする複数列車移 動計画方法。 ４４．節次基準推論エンジンからの移動プランの表示が規則基準推論エンジンの 事前承認を要することを特徴とする請求項４３に記載の複数列車移動計画方法。 ４５．移動可能な資源データがスケジュールの樹立において統計的データであっ て、移動プランの樹立時はシミュレーションされることを特徴とする請求項４３ に記載の複数列車移動計画方法。 ４６．同一なシステムモデルがスケジュールと移動プランの樹立に使用されるこ とを特徴とする請求項４５に記載の複数列車移動計画方法。 ４７．スケジュールの樹立に使用されたシステムモデルが移動プランの樹立に使 用されたものより簡略化のレベルが高いことを特徴とする請求項４６に記載の複 数列車移動計画方法。 ４８．(f)移動プランを選択的に (i)表示装置に (ii)規則の緩和による再計画のために規則基準推論エンジンに (iii)制限条件の緩和による再計画のために制限条件基準推論エンジンに提 供する段階とを備えることを特徴とする請求項４３に記載の複数資源移動計画方 法。 ４９．(e)修正された移動プランを列車に通信する段階と、 (f)移動プランに関連した動力及び制動設定を決定する段階と、 (g)前記設定に従って列車を制御する段階とを備えることを特徴とする請求項 ４３に記載の列車資源移動計画方法。 ５０．複数経路鉄道システムを通じた複数の列車の移動を計画するシステムにお いて、 (a)規則基準推論エンジンから生成された制限条件が制限条件基準推論エンジ ンに連続的制限条件として提供される規則基準推論エンジンと、制限条件基準推 論エンジンの組合を使用して列車移動のスケジュールを樹立する手段と、 (b)スケジュールを移動プランで最適化するためにスケジュールと列車に関連 した費用データを節次基準推論エンジンに提供する手段と、 (c)移動プランを列車の内の一つに通信する手段と、 (d)一つの列車に搭載され、移動プランに関連した動力及び制動設定を決定す るコンピューターと、 (e)前記コンピューターに作動が連結され、前記設定に従って列車を制御する 手段とを備えることを特徴とする複数列車移動計画方法。 ５１．複数経路鉄道システムを通じた複数の列車の移動を最適化する方法におい て、 (a)システムの制限条件が広範囲に定義された状態でシステムのモデルを相対 的に高いレベルで簡略化する段階と、 (b)広義に定義された制限条件を満たす概略解を提供するようにシステムに対 する複数の列車の移動を最適化する段階と、 (c)システムの制限条件が具体的に定義された状態でシステムのモデルを相対 的に低いレベルで簡略化する段階と、 (d)一つ目のスケジュールの制限条件内で具体的に定義された制限条件を満た すもっと具体的なスケジュールを提供するように同一な複数列車のシステムの移 動を最適化する段階を含むことにより最適化過程が最適化検索が成される解空間 がモデルに細部が追加されることによって減少される優先順位的な特性を有する ことを特徴とする複数列車移動最適化方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 クローネ，マイケル，エス. アメリカ合衆国 フロリダ州 32904，ウ エスト メルバーン，ティンバーレイク ドライブ 7924 (72)発明者 トーマエ，ダグラス，エー. アメリカ合衆国 フロリダ州 32935，メ ルバーン，１−49，クロートン ロード 2700 (72)発明者 ヴー，スー，ヴィ. アメリカ合衆国 フロリダ州 32904，ウ エスト メルバーン，レイク アシュレイ サークル 588 (72)発明者 ウィルス，エム．，スコット アメリカ合衆国 フロリダ州 32935，メ ルバーン，フォード シーアール．ダブリ ュー．590

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．周期的及び非周期的サービスを有し、前記サービスが複数の貨物列車などに よってその上からなされる所定の線路配列を有する貨物鉄道を運営する方法にお いて、 (a)線路パラメータの列車移動に対する効果を評価する手段を備え、列車が前 記線路配列上を移動するのに使用される移動プランを決定する段階と、 (b)前記決定した移動プランに従って、前記列車が前記線路配列上を移動する ように制御する段階とを備えることを特徴とする貨物鉄道の運営方法。 ２．前記制御段階が前記列車に対する微細単位の列車制御信号の通信を備えるこ とを特徴とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 ３．前記決定段階が、 列車の大きさ、列車の重量、列車の要素、気候条件、そして線路条件の内の一 つあるいは複数の列車移動に対する効果を評価する手段を備えることを特徴とす る請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 ４．前記決定段階が、 列車運転制限条件の列車移動に対する効果を評価する手段を備えることを特徴 とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 ５．前記制御段階が列車により自動に遂行されることを特徴とする請求項１に記 載の貨物鉄道の運営方法。 ６．列車運転制限条件の列車移動に対する効果を評価する手段を備えることを特 徴とする請求項５に記載の貨物鉄道の運営方法。 ７．前記制御段階が移動ブロック制御を遂行することを特徴とする請求項６に記 載の貨物鉄道の運営方法。 ８．前記決定段階が停留所設備のスケジューリングを備えることを特徴とする請 求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 ９．前記決定段階が線路維持保守要請のスケジューリングを備えることを特徴と する請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １０．前記制御段階が列車運転制限条件の列車移動に対する効果を評価する手段 を備えることを特徴とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １１．前記移動プランが (c)最善の列車移動に関連した統計データを使用して運行計画を決定する段階 と、 (d)実際演算のシミュレーションを用いて運行計画を具体化する段階を通じて 決定される手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法 。 １２．前記運行計画の決定とその具体化の手段に最適化が使用されることを特徴 とする請求項１１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １３．前記移動プランが計画された時間の１％未満で得られることを特徴とする 請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １４．前記移動プランが (c)列車移動に必要な各動作に関連した時間間隙を決定する段階と、 (d)列車移動の最適化のための時間間隙を相対的に大きなグループにグループ づける段階と、 (e)前記大きなグループの時間間隙を用いて最適化が不可能な時、時間間隙を 相対的に小さいグループに再びグループ付ける段階を通じて決定されることを特 徴とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １５．前記移動プランが規則基準及び制限条件基準推論エンジンの組合として決 定されることを特徴とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １６．前記規則基準推論エンジンが前記制限条件基準推論に制限条件を提供する ことを特徴とする請求項１５に記載の貨物鉄道の運営方法。 １７．前記移動プランが運行原価及び配達原価をすべて最適化することを特徴と する請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １８．前記移動プランが物理的モデルの他のレベルの簡略化を用いて決定される ことを特徴とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 １９．概略最適化が模擬強化法で遂行され、細部最適化が分岐及び復帰法で遂行 されることを特徴とする請求項１に記載の貨物鉄道の運営方法。 ２０．予め決定された移動プランに従って線路網上の複数の列車の移動を正確に 制御するシステムにおいて、 線路上の各列車の位置を決定する手段と、 予め決定された移動プランに対する各列車の一致性を評価する手段と、 調整に対する線路模型の影響を決定する手段を含み、予め決定された移動プラ ンに一致しないような列車に必要な調整を決定する手段と、 前記調整を各列車に通信する手段とを備えることを特徴とする列車移動制御シ ステム。 ２１．前記決定手段が 予め決定された移動プランに漸近的に接近するのに必要な調整の評価を含むこ とを特徴とする請求項２０に記載の列車移動制御システム。 ２２．前記調整が前記調整を受信した各列車によって自動的に具現されることを 特徴とする請求項２０に記載の列車移動制御システム。 ２３．前記調整が微細単位列車制御信号を含むことを特徴とする 請求項２０に記載の列車移動制御システム。 ２４．前記評価手段が移動ブロック制御を含むことを特徴とする請求項２０に記 載の列車移動制御システム。 ２５．前記列車に搭載され、前記微細単位制御信号を表示する手段を備えること を特徴とする請求項２３に記載の列車移動制御システム。 ２６．前記列車が前記微細単位制御信号で表現された機能を自動的に遂行するこ とを特徴とする請求項２３に記載の列車移動制御システム。 ２７．前記調整が計画された軌跡を備えることを特徴とする請求項２０に記載の 列車移動制御システム。 ２８．前記列車が前記計画された軌跡に関連した微細単位制御信号を自動的に生 成することを特徴とする請求項２７に記載の列車移動制御システム。 ２９．前記列車が前記微細単位制御信号で表現された機能を自動的に遂行するこ とを特徴とする請求項２８に記載の列車移動制御システム。 ３０．前記列車から離隔されて前記列車の制御に介入する手段を備えることを特 徴とする請求項２９に記載の列車移動制御システム。 ３１．予め決定された移動プランに従って列車の移動を制御するシステムにおい て、 列車の位置を連続的に決定する手段と、 予め決定された移動プランに対していつでも列車の位置を評価する手段と、前 記評価手段によって前記列車の速度を調節する手段を備えることを特徴とする列 車移動制御システム。 ３２．前記連続的決定手段が 地球衛生基準の位置確認システムと線路に位置したトランスデューサを備える ことを特徴とする請求項３１に記載の列車移動制御システム。 ３３．貨物鉄道システムの資源の利用を計画の費用が最小になるよう所定時間範 囲にわたって計画する方法において、 (a)最善の列車移動に関連した統計的データを使用して運行計画を決定する段 階と、 (b)前記運行を実際列車のシミュレーションを用いて移動プランを決定するよ うに具体化する段階を備えることを特徴とする貨物鉄道システムの資源利用計画 方法。 ３４．貨物鉄道システムの資源の利用を計画の費用が最小になるよう所定時間範 囲にわたって計画する方法において、 (a)緩和された制限条件下で提案された運行計画の費用の最適化に基づいて列 車移動の戦略的運行計画を樹立する段階と、 (b)運行計画の費用の所定の誤差内での最適化に基づいて細部移動プランを樹 立する段階を備えることを特徴とする貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 ３５．複数の運行をスケジューリングする方法において、 (a)各所要運行に要求される動作などと関連費用を識別する段階と、 (b)可用資源を識別する段階と、 (c)各動作に資源を割り当てる段階と、 (d)各動作を時間間隙に変換する段階と、 (e)時間間隙を所要運行別にグループづける段階と、 (f)すべての運行をスケジューリングし、その運行計画を報告する段階を備え ることを特徴とする複数運行のスケジューリング方法。 ３６．(g)すべての運行を計画できないとき、運行などをもっと小さいセグメン トに分割する段階と、 (h)セグメントなどをスケジューリング、その運行計画を報告する段階を備え ることを特徴とする請求項３５に記載の複数運行のスケジューリング方法。 ３７．(i)識別されたすべての葛藤とともに最善の運行計画を報告する段階を備 えることを特徴とする請求項３６に記載の複数運行のスケジューリング方法。 ３８．動作を時間間隙に変換する段階が列車動作効果を考慮する手段を備えるこ とを特徴とする請求項３５に記載の複数運行のスケジューリング方法。 ３９．時間間隙のグループが所定量ほどオーバーラップされ得ることを特徴とす る請求項３５に記載の複数運行のスケジューリング方法。 ４０．時間間隙のグループが運行計画の検索で固定ブロックとして扱われる手段 を備えることを特徴とする請求項３５に記載の複数運行のスケジューリング方法 。 ４１．時間間隙のグループが運行計画の検索で移動ブロックとして扱われる手段 を備えることを特徴とする請求項３５に記載の複数運行のスケジューリング方法 。 ４２．システムに対する注文を充足する移動プラン樹立の制御に対して運行管理 者を支援する方法において、 (a)注文を充足する運行計画を提供する段階と、 (b)各注文の充足に必要な資源の位置を識別する段階と、 (c)運行計画が具現されるシステムの詳細モデルを提供する段階と、 (d)運行計画をモデル上でシミュレーションして運行計画内の葛藤を解決する 段 階を備えることを特徴とする運行管理者の支援方法。 ４３．線路システムを葛藤なしに移動するように計画された複数の列車の移動が 効率を向上させる方法において、 (a)列車によって可能な移動プランを開発する段階と、 (b)列車の移動が移動プランに一致されるように列車の移動を制御する段階を 備えることを特徴とする複数列車の移動効率向上方法。 ４４．複数の列車を線路システム上に移動させる方法において、 線路の所定セグメント上の列車の制御が局部的セグメントレベルでなく、シス テムレベルとして遂行されることを特徴とする複数列車の移動方法。 ４５．複数の領域を含む線路システム上に複数の列車を移動させる方法において 、 列車の移動がシステム内のいろいろな領域と独立的にシステムレベルで包括的 に計画されることを特徴とする複数列車の移動方法。 ４６．線路上を走行する列車を制御する方法において、 (a)計画された軌跡を列車に通信する段階と、 (b)計画された軌跡に関連した動力及び制動設定を決定する段階と、 (c)前記設定によって列車を制御する段階と、 (d)(b)ないし(c)の段階を複数回繰り返す段階を含むことを特徴とする列車の 制御方法。 ４７．前記決定が列車運転制限条件に関連したことを特徴とする請求項４６に記 載の列車の制御方法。 ４８．前記決定が線路パラメータに関連したことを特徴とする請求項４６に記載 の列車の制御方法。 ４９．前記列車と離隔された制御器が前記制御に介入することを特徴とする請求 項４６に記載の列車の制御方法。 ５０．前記制御器が介入可否の決定に線路パラメータを使用することを特徴とす る請求項４６に記載の列車の制御方法。 ５１．前記計画された軌跡が線路パラメータに関連して決定されることを特徴と する請求項４６に記載の列車の制御方法。 ５２．前記計画された軌跡が列車の制動距離と線路上の列車位置の不確実性に関 連して決定されることを特徴とする請求項４６に記載の列車の制御方法。 ５３．前記計画された軌跡が、列車が線路の安全位置に進入する所で終了するこ とを特徴とする請求項４６に記載の列車の制御方法。 ５４．前記計画された軌跡が列車の停車で終了することを特徴とする請求項４６ に記載の列車の制御方法。 ５６．列車が一番目に計画された軌跡の終端に到着する前に新しい計画された軌 跡を伝達するように前記通信段階が繰り返されることを特徴とする請求項４６に 記載の列車の制御方法。 ５７．線路網上を移動する複数の列車を制御する方法において、 (a)列車を線路上に運行させる運行計画を決定する段階と、 (b)決定された運行計画によって各列車の計画された軌跡を生成する段階と、 (c)計画された軌跡を列車に通信する段階と、 (d)計画された軌跡に関連した動力及び制動設定を決定する段階と、 (e)前記設定によって列車を制御する段階と、 (f)(d)ないし(e)の段階を複数回繰り返す段階を含むことを特徴とする複数列 車 の制御方法。 ５８．列車が一番目に計画された軌跡の終端に到着する前に新しい計画された軌 跡を伝達するように前記通信段階が繰り返されることを特徴とする請求項５７に 記載の複数列車の制御方法。 ５９．列車が以前の計画された軌跡の終端に到達する前に新しい計画された軌跡 が通信されることを特徴とする請求項５８に記載の複数列車の制御方法。 ６０．前記決定が線路パラメータに基づいて遂行されることを特徴とする請求項 ５７に記載の複数列車の制御方法。 ６１．前記決定が列車運転制限条件に基づいて遂行されることを特徴とする請求 項６０に記載の複数列車の制御方法。 ６２．線路網上を移動する複数の列車を制御するシステムにおいて、 (a)列車を線路上に運行させる運行計画を決定する手段と、 (b)決定された運行計画によって各列車の計画された軌跡を生成する手段と、 (c)決定された運行計画を列車に通信する手段と、 (d)決定された運行計画に関連した動力及び制動設定を決定する手段と、 (e)前記設定によって列車を制御する手段とを具備することを特徴とする複数 列車の制御システム。 ６３．貨物鉄道システムの資源の利用を、計画の費用が最小になるよう所定時間 範囲にわたって計画するシステムにおいて、 (a)緩和された制限条件下で提案された運行計画の費用の最適化に基づいて列 車移動の戦略的運行計画を樹立する手段と、 (b)運行計画の費用の所定の誤差内での最適化に基づいて細部移動プランを樹 立する手段とを具備することを特徴とする貨物鉄道システムの資源利用計画シス テ ム。 ６４．複数の運行をスケジューリングするシステムにおいて、 (a)各所要運行に必要な動作と関連費用を識別する手段と、 (b)可用資源を識別する手段と、 (c)可用資源を各動作に割り当てる手段と、 (d)各動作を時間間隙にグループ付ける手段と、 (f)全体運行をスケジューリングして運行計画を報告する手段とを備えること を特徴とするスケジューリングシステム。 ６５．周期的及び非周期的サービスを有し、前記サービスが複数の貨物列車など により、その上からなされる所定の線路配列を有する貨物鉄道を運営するシステ ムにおいて、 (a)線路パラメータの列車移動に対する効果を評価する手段を備え、 (b)前記決定した移動プランに従って、前記列車が前記線路配列上を移動する ように制御する手段を備えることを特徴とする貨物鉄道運営システム。 ６６．前記決定手段が、 列車の大きさ、列車の重量、列車要素、気候条件、そして線路条件の内の一つ あるいは複数の列車移動に対する効果の評価手段を更に備えることを特徴とする 請求項６５に記載の貨物鉄道運営システム。 ６７．前記決定手段が 列車運転制限条件の列車移動に対する効果の評価手段を更に備えることを特徴 とする請求項６５に記載の貨物鉄道運営システム。 ６８．前記移動プラン決定手段が 最善の列車移動に関連した統計データを用いて運行計画を決定する手段と、 実際演算のシミュレーションを使用して運行計画を具体化する手段を更に備え ることを特徴とする請求項６５に記載の貨物鉄道運営システム。 ６９．前記運行計画決定手段と前記運行計画具体化手段が最適化手段を備えるこ とを特徴とする請求項６８に記載の貨物鉄道運営システム。 ７０．前記移動プラン決定手段が 列車移動に必要な各動作に関連した時間間隙を決定する手段と、 列車移動の最適化のために時間間隙を相対的に大きなグループにグループづけ る手段と、 前記大きなグループの時間間隙を使用して最適化が不可能なとき、時間間隙を 相対的に小さいグループとして再びグループづける手段を更に備えることを特徴 とする請求項６５に記載の貨物鉄道運営システム。 ７１．複数経路システムを通じた複数資源の移動を計画する方法において、 (a)所定の許容誤差内で資源移動の戦略的スケジュールを開発する段階と、 (b)戦略的スケジュールの許容誤差内で移動プランを開発する段階とを備える ことを特徴とする複数資源移動計画方法。 ７２．前記スケジュールが最適化されることを特徴とする請求項７１に記載の複 数資源移動計画方法。 ７３．前記移動プランが最適化されることを特徴とする請求項７１に記載の複数 資源移動計画方法。 ７４．前記スケジュールの最適化が相対的に緩和された制限条件下で遂行され、 前記移動プランの最適化が相対的に厳格な制限条件下で遂行されることを特徴 とする請求項７１に記載の複数資源移動計画方法。 ７５．システムに対する注文を充足する運行計画樹立の制御に対して運行管理者 を支援する方法において、 (a)注文を充足する運行計画を提供する段階と、 (b)各注文の充足に必要な資源の位置を識別する段階と、 (c)運行計画が具現されるシステムの詳細モデルを提供する段階と、 (d)葛藤が発見されるまで運行計画をモデルでシミュレーションする段階と、 (e)葛藤を表示する段階とを備えることを特徴とする運行管理者支援方法。 ７６．(f)葛藤の代替解決策を決定及び識別する段階を更に備えることを特徴と する請求項７５に記載の運行管理者支援方法。 ７７．(g)葛藤を解決する段階と、 (h)解決を報告する段階とを備えることを特徴とする請求項７５に記載の運行 管理者支援方法。 ７８．前記解決が分岐及び復帰法でなされることを特徴とする請求項７５に記載 の運行管理者支援方法。 ７９．(i)配達費用を識別する段階と、 (j)各資源の運用費用を時間の関数で識別する段階と、 (k)葛藤の解決策を費用の関数で最適化する段階を備えることを特徴とする請 求項７５に記載の運行管理者支援方法。 ８０．運行計画の樹立に運行管理者を支援する方法において、 運行管理者の運行計画の樹立に先立って運行管理者に運行計画とこれを具現す る移動プランを提供することを特徴とする運行管理者支援方法。 ８１．システムに対する注文スケジュールを具現するプランを計画する方法にお いて、 (a)具現される注文スケジュールを提供する段階と、 (b)各注文の具現に必要な資源とその位置を識別する段階と、 (c)スケジュールが具現されるシステムの細部モデルを提供する段階と、 (d)葛藤を認識及び解決するようにスケジュールをモデル上でシミュレーショ ンする段階と、 (e)プランを表示する段階とを備えることを特徴とするプラン計画方法。 ８２．(f)配達費用を識別する段階と、 (g)各資源の運用費用を時間の関数で識別する段階と、 (h)葛藤の解決策を費用の関数で最適化する段階とを備えることを特徴とする 請求項８１に記載のプラン計画方法。 ８３．分岐及び復帰法で最適化する段階を備えることを特徴とする請求項８１に 記載のプラン計画方法。 ８４．モデルがシステム模型、運転規則、隣接制限、固定あるいは移動ブロック の制御力学、そして資源特性を考慮することを特徴とする請求項８１に記載のプ ラン計画方法。 ８５．複数経路システムを通じた複数資源の移動を計画する方法において、 (a)規則基準推論エンジンと制限条件基準推論エンジンの組合を使用して資源 移動のスケジュールを樹立する段階と、 (b)移動可能な資源に関連したスケジュールと費用データを、スケジュールを 移動プランで最適化するように節次基準推論エンジンに提供する段階と、 (c)修正された移動プランを表示する段階とを備えることを特徴とする複数資 源移動計画方法。 ８６．節次基準推論エンジンからの移動プランの表示が規則基準推論エンジンの 事前承認を要することを特徴とする請求項８５に記載の複数資源移動計画方法。 ８７．移動可能な資源データがスケジュールの樹立において統計的データであっ て、移動プランの樹立時はシミュレーションされることを特徴とする請求項８５ に記載の複数資源移動計画方法。 ８８．同一なシステムモデルがスケジュールと移動プランの樹立に使用されるこ とを特徴とする請求項８５に記載の複数資源移動計画方法。 ８９．スケジュールの樹立に使用されたシステムモデルが移動プランの樹立に使 用されたものより簡略化のレベルが高いことを特徴とする請求項８８に記載の複 数資源移動計画方法。 ９０．(f)移動プランを選択的に (i)表示装置に (ii)規則の緩和による再計画のために規則基準推論エンジンに (iii)制限条件の緩和による再計画のために制限条件基準推論エンジンに提 供する段階を備えることを特徴とする請求項８５に記載の複数資源移動計画方法 。 ９１．規則基準と制限条件基準と節次基準の推論エンジンなどを相互連結するこ とを特徴とする移動プランの最適化方法。 ９２．(a)緩和された制限条件で最適化する戦略的スケジュールを樹立する段階 と、 (b)厳格な制限条件で最適化する移動プランを樹立する段階とを備えることを 特徴とするプラン計画方法。 ９３．システムに対する注文を充足する移動プラン具現の制御に対して運行管理 者を支援する方法において、 (a)具現される注文のスケジュールを提供する段階と、 (b)各注文の具現に所要される資源の位置を識別する段階と、 (c)スケジュールが具現されるシステムの詳細モデルを提供する段階と、 (d)スケジュールの葛藤を解決するようにスケジュールをモデル上でシミュレ ーションする段階とを備えることを特徴とする運行管理者支援方法。 ９４．線路システム上を葛藤なしに移動するよう計画された複数の列車の移動が 効率を向上させる方法において、 (a)列車によって可能な移動プランを開発する段階と、 (b)列車の移動が移動プランに一致されるように列車の移動を制御する段階と 備えることを特徴とする複数列車の移動効率向上方法。 ９５．複数経路システムを通じた複数資源の移動を計画するシステムにおいて、 (a)規則基準推論エンジンと制限条件基準推論エンジンの組合を使用して資源 移動のスケジュールを樹立する手段と、 (b)移動可能な資源に関連したスケジュールと費用データを、スケジュールを 移動プランで最適化するように節次基準推論エンジンに提供する手段と、 (c)修正された移動プランを表示する手段とを備えることを特徴とする複数資 源移動計画システム。 ９６．システムに対する注文を充足する移動プラン具現の制御に対して運行管理 者を支援するシステムにおいて、 (a)具現される注文のスケジュールを提供する手段と、 (b)各注文の具現に所要される資源の位置を識別する手段と、 (c)スケジュールが具現されるシステムの詳細モデルを提供する手段と、 (d)スケジュールの葛藤を解決するようにスケジュールをモデル上でシミュレ ーションする手段とを備えることを特徴とする運行管理者支援システム。 ９７．資源使用に関連した複数の注文の遂行をスケジューリングする方法におい て、 (a)規則基準推論エンジンを提供する段階と、 (b)一連の規則などを規則基準推論エンジンに提供する段階と、 (c)資源可用性プロフィールと資源運用費用プロフィールを規則基準推論エン ジンに提供する段階と、 (d)提供された規則とプロフィールから規則基準推論エンジンが一連の制限条 件を生成する段階と、 (e)制限条件基準推論エンジンを提供する段階と、 (f)規則基準推論エンジンから生成された制限条件などを連続的制限条件で制 限条件基準推論エンジンに提供する段階と、 (g)提供された連続的制限条件から制限条件基準推論エンジンがスケジュール を生成する段階とを備えることを特徴とするスケジューリング方法。 ９８．前記規則などが、 会社方針、資源可用性、標準運転心得、注文の遂行に必要な動作などに対する 注文のマッピング、資源と葛藤解決策に対する注文のマッピングを備えることを 特徴とする請求項９７に記載のスケジューリング方法。 ９９．制限条件基準推論エンジンがスケジュールの生成に先立って追加的制限条 件を選択的に提供されることを特徴とする請求項９７に記載のスケジューリング 方法。 １００．単一なシステムで所定時間の間の複数資源の使用に関連した注文をスケ ジューリングする方法において、 (a)(i)各注文の遂行に必要な動作、 (ii)各注文に関連した配達費用、 (iii)選択された制限条件 (iv)資源の可用性 に対するデータを提供する段階と、 (b)識別された各動作に対して可用な資源を資源の容量の関数として可能な割 り当てを決定する段階と、 (c)割り当てられた動作を時間間隙に変換する段階と、 (d)時間間隙などを完全な注文に対してグループづける段階と、 (e)すべての制限条件を満たす全体注文のスケジューリングを検索する段階と 、 (f)全注文の計画が可能であれば、注文を制限条件下で配達費用の関数として 調節し、スケジュールを報告する段階と、 (g)全注文の計画が不可能であれば、少なくとも一つの完全な注文を時間間隙 のもっと小さいグループに分割する段階と、 (h)すべての制限条件を満たす分割された注文のスケジューリングを検索する 段階と、 (i)分割された注文のスケジューリングが可能であれば、時間間隙のグループ を制限条件下で配達費用の関数として調節してスケジュールを報告する段階と、 (j)分割された注文のスケジューリングが不可能であれば、識別された葛藤と ともにスケジュールを報告する段階とを備えることを特徴とするスケジューリン グ方法。 １０１．各資源に関連した運営費用に関連したデータを時間の関数として提供す る段階とを備えることを特徴とする請求項１００に記載のスケジューリング方法 。 １０２．システムが鉄道システムであり、 資源が鉄道機関車及び貨車、積荷設備、時間ギャップが挿入され得る位置を含 む線路セグメントであることを特徴とする請求項１００に記載のスケジューリン グ方法。 １０３．複数経路システムを通じた複数の運行をスケジューリングする方法にお いて、 (a)各所要運行に要求される動作などと関連費用を識別する段階と、 (b)可用資源を識別する段階と、 (c)各動作に資源を割り当てる段階と、 (d)各動作を時間間隙に変換する段階と、 (e)時間間隙を所要運行別にグループづける段階と、 (f)全運行をスケジューリングして、その運行計画を報告する段階とを備える ことを特徴とする複数運行のスケジューリング方法。 １０４．(g)全運行を計画できないとき、運行などをもっと小さいセグメントに 分割する段階と、 (h)セグメントなどをスケジューリングし、その運行計画を報告する段階を備 えることを特徴とする請求項１０３に記載の複数運行のスケジューリング方法。 １０５．(i)識別されたすべての葛藤とともに最善の運行計画を報告する段階を 更に備えることを特徴とする請求項１０４に記載の複数運行のスケジューリング 方法。 １０６．動作を時間間隙に変換する段階が列車動作効果を考慮する手段を備える ことを特徴とする請求項１０３に記載の複数運行のスケジューリング方法。 １０７．時間間隙のグループが所定量ほどオーバーラップできることを特徴とす る請求項１０３に記載の複数運行のスケジューリング方法。 １０８．時間間隙のグループが運行計画の検索で固定ブロックとして扱われる手 段を備えることを特徴とする請求項１０４に記載の複数運行のスケジューリング 方法。 １０９．時間間隙のグループが運行計画の検索で移動ブロックとして扱われる手 段を備えることを特徴とする請求項１０４に記載の複数運行のスケジューリング 方法。 １１０．規則基準推論エンジンが制限条件基準推論エンジンに制限条件入力を提 供することを特徴とするスケジュール樹立方法。 １１１．単一なシステムで所定時間の間の複数資源の使用に関連した注文をスケ ジューリングするシステムにおいて、 (a)(i)各注文の遂行に必要な動作、 (ii)各注文に関連した配達費用、 (iii)選択された制限条件 (iv)資源の可用性 に対するデータを提供する手段と、 (b)識別された各動作に対して可用な資源を資源の容量の関数として可能な割 り当てを決定する手段と、 (c)割り当てられた動作を時間間隙に変換する段階と、 (d)時間間隙などを完全な注文に対してグループづける手段と、 (e)すべての制限条件を満たす全体注文のスケジューリングを検索する手段と 、 (f)全注文の計画が可能であれば、注文を制限条件下で配達費用の関数として 調節し、スケジュールを報告する手段と、 (g)全注文の計画が不可能であれば、少なくとも一つの完全な注文を時間間隙 のもっと小さいグループに分割する手段と、 (h)すべての制限条件を満たす分割された注文のスケジューリングを検索する 手段と、 (i)分割された注文のスケジューリングが可能であれば、時間間隙のグループ を制限条件下で配達費用の関数として調節してスケジュールを報告する手段と、 (j)分割された注文のスケジューリングが不可能であれば、識別された葛藤と ともにスケジュールを報告する手段とを備えることを特徴とするスケジューリン グシステム。 １１２．複数経路システムを通じた複数客体の移動を最適化する方法において、 (a)システムのモデルを相対的に高いレベルで簡略化する段階と、 (b)概略解を提供するように複数客体のシステムを通じた移動を最適化する段 階と、 (c)システムのモデルを相対的に低いレベルで簡略化する段階と、 (d)一番目のスケジュールの制限条件下でもっと具体的なスケジュールを提供 するように同一な複数客体のシステムを通じた移動を最適化する段階とを備える ことにより最適化過程が、最適化検索がなされる解空間がモデルに細部が追加さ れることによって減少される優先順位的特性を有することを特徴とする複数客体 移動最適化方法。 １１３．(c)移動プランを列車に通信する段階と、 (d)移動プランに関連した動力及び制動設定を決定する段階と、 (e)前記設定によって列車を制御する段階と、 (f)(e)ないし(d)の段階などを複数回繰り返す段階とを備えることを特徴とす る請求項３４に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 １１４．前記決定が列車運転制限条件に関連したことを特徴とする請求項１１３ に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 １１５．前記決定が線路パラメータに関連したことを特徴とする請求項１１３に 記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 １１６．前記列車から離隔された制御器によって前記制御を選択的に介入する段 階を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の貨物鉄道システムの資源利用計 画方法。 １１７．前記移動プランが線路パラメータに関連して決定されることを特徴とす る請求項１１３に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 １１８．前記移動プランが列車の制動距離と線路上の列車の位置に対する不確実 性に関連して決定されることを特徴とする請求項１１３に記載の貨物鉄道システ ムの資源利用計画方法。 １１９．前記移動プランが前記列車の線路上の安全位置で終了されることを特徴 とする請求項１１３に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画方法。 １２０．列車が一番目の移動プランに到達する前に、新しい移動プランを伝達す る通信段階が繰り返されることを特徴とする請求項１１３に記載の貨物鉄道シス テムの資源利用計画方法。 １２１．(c)列車に細部移動プランを通信する段階と、 (d)この移動プランに従って、動力及び制動設定を決定する段階と、 (e)前記設定によって列車を制御する段階とを備えることを特徴とする請求項 ６３に記載の貨物鉄道システムの資源利用計画システム。 １２２．(c)列車に細部移動プランを通信する段階と、 (d)この移動プランに従って、動力及び制動設定を決定する段階と、 (e)前記設定に従って、列車を制御する段階とを備えることを特徴とする請求 項７１に記載の複数資源移動計画方法。 １２３．(f)列車に細部移動プランを通信する段階と、 (g)この移動プランに従って、動力及び制動設定を決定する段階と、 (h)前記設定に従って、列車を制御する段階とを備えることを特徴とする請求 項８１に記載のプラン計画方法。 １２４．(d)列車に細部移動プランを通信する段階と、 (e)この移動プランに従って、動力及び制動設定を決定する段階と、 (f)前記設定に従って、列車を制御する段階とを備えることを特徴とする請求 項８５に記載の複数資源移動計画方法。 １２５．(d)列車に細部移動プランを通信する段階と、 (e)この移動プランに従って、動力及び制動設定を決定する段階と、 (f)前記設定に従って、列車を制御する段階とを備えることを特徴とする請求 項９５に記載の複数資源移動計画方法。 １２６．(d)列車に細部移動プランを通信する段階と、 (e)この移動プランに従って、動力及び制動設定を決定する段階と、 (f)前記設定に従って、列車を制御する段階とを備えることを特徴とする請求 項１０３に記載の複数運行スケジューリング方法。