MX2008003359A - Sistema y método para optimizar parámetros de vehículos de ferrocarril múltiples que operan en redes de ferrocarril de intersección múltiple - Google Patents

Sistema y método para optimizar parámetros de vehículos de ferrocarril múltiples que operan en redes de ferrocarril de intersección múltiple

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MX2008003359A
MX2008003359A MX/A/2008/003359A MX2008003359A MX2008003359A MX 2008003359 A MX2008003359 A MX 2008003359A MX 2008003359 A MX2008003359 A MX 2008003359A MX 2008003359 A MX2008003359 A MX 2008003359A
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Daum Wolfgang
Robert Shaffer Glenn
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Daum Wolfgang
Eryurek Evren
General Electric Company
Robert Shaffer Glenn
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Abstract

En una red ferroviaria, un método para enlazar por lo menos uno de parámetros de tren, eficiencia de emisión de combustible, y carga con un conocimiento de red, de manera se pueden hacer ajustes para la eficiencia de red a medida que el tiempo progresa mientras un tren estárealizando una misión. El método incluye dividir la misión del tren en múltiples secciones con puntos de intersección comunes, y calcular parámetros de operación del tren basándose en otros trenes en una red ferroviaria para determinar parámetros optimizados a través de cierta sección. El método además incluye comparar lo parámetros optimizados con parámetros de operación actuales, y alterar los parámetros de operación actuales del tren para que coincidan con los parámetros optimizados para por lo menos una de la sección de carril actual y una sección de carril pendiente.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA OPTIMIZAR PARÁMETROS DE VEHÍCULOS DE FERROCARRIL MÚLTIPLES QUE OPERAN EN REDES DE FERROCARRIL DE INTERSECCIÓN MÚLTIPLE Referencia Cruzada con Solicitudes Relacionadas Esta es una continuación en parte de la Solicitud Norteamericana No. 11/385,354 presentada el 20 de marzo del 2006, la cual está incorporada a la presente invención como referencia. La presente solicitud reclama la prioridad de la Solicitud Provisional Norteamericana No. 60/849,101 presentada el 2 de octubre del 2006, y la Solicitud Provisional Norteamericana No. 60/939,851 presentada el 23 de mayo del 2007. Campo de la Invención La presente invención se dirige hacia las operaciones de vehículos de ferrocarril, tales como trenes, y más particularmente, a optimizar parámetros, tal como parámetros de operación de tren, eficiencia, combustible, eficiencia de emisiones y tiempo de llegada de trenes múltiples, conforme operan a través de una red de ferrocarril de intersección. Antecedentes de la Invención Las locomotoras son sistemas complejos con numerosos subsistemas, siendo cada subsistema interdependiente de otros subsistemas. Un operador está a bordo de una locomotora para asegurar la operación adecuada de la misma y su carga asociada de vagones. Además de asegurar las operaciones adecuadas de la locomotora, el operador también es responsable de determinar las velocidades de operación del tren y las fuerzas dentro del tren que son parte de la locomotora. Para llevar a cabo esta función, el operador generalmente debe tener gran experiencia con la operación de locomotoras y varios trenes a través del terreno específico. Este conocimiento es necesario para cumplir con las velocidades de operación preescribibles que pueden variar con la ubicación del tren a lo largo de la vía férrea. Además, el operador también es responsable de asegurar que las fuerzas en-tren permanezcan dentro de límites aceptables. Con base en la misión particular del tren, es una práctica común proporcionar un rango de locomotoras para accionar el tren, dependiendo de la potencia disponible e historia de corridas. Esto conduce a una gran variación de potencia de la locomotora disponible para un tren individual. Además, para trenes críticos, tales como Z-trenes, potencia de soporte, normalmente locomotoras de soporte, normalmente se para cubrir el caso de falla del equipo y asegurar que el tren llegue a su destino a tiempo. Cuando se opera un tren, los operadores del tren normalmente invocan la misma configuración de muesca con base en operaciones previas del tren a través de la misma vía férrea, lo cual a su vez conduce a una gran variación en el consumo de combustible, ya que los trenes no son exactamente iguales. Por lo tanto el operador normalmente no puede operar las locomotoras de modo que se minimice el consumo de combustible para cada recorrido. Esto es difícil de realizar ya que, como ejemplo, el tamaño y carga de los trenes varía, y las locomotoras y sus características de combustible/emisiones son diferentes. Normalmente, una vez que un tren está compuesto y una vez que abandona la estación de tren, o estación de maniobras, las dinámicas del tren, tal como la eficiencia de combustible versus velocidad, la aceleración máxima y condiciones de la vía férrea, así como permisos de la vía férrea, generalmente son conocidas para el tren y la tripulación. Sin embargo, el tren opera en una red de vías férreas de ferrocarril con múltiples trenes que corren en forma concurrente en donde las vías férreas en la red de las vías de ferrocarril intersectan y/o los trenes deben navegar para encontrarse/pasar la vía férrea a lo largo de una ruta. El conocimiento de la red, tal como tiempo de llegada, programación de los nuevos trenes y tripulaciones, así como estado general de la red, es conocido de una ubicación central, o lugar distribuido, tal como el centro de despacho, pero no a bordo del tren. Es deseable combinar el conocimiento del tren local con conocimiento de la red global para determinar un desempeño de sistema optimizado para cada tren en una red de ferrocarril. Para este fin, en una red de ferrocarril, los operadores deben beneficiar de una eficiencia de combustible y/o eficiencia de emisiones optimizadas y tiempo de llegada de la red general de múltiples vías férreas y trenes de intersección. Breve Descripción de la Invención La modalidad de ejemplo de la presente invención describe un sistema, método y código de software de computadora para optimizar parámetros, tales como pero sin limitarse a eficiencia de combustible, eficiencia de emisión, y tiempo de llegada, de múltiples trenes conforme operan en una red de ferrocarril de intersección. Para este fin, se describe en una red de ferrocarril un método para enlazar al menos uno de los parámetros del tren, eficiencia de combustible, eficiencia de emisión y carga con conocimiento de la red, de modo que se puedan realizar ajustes para eficientar la red conforme progresa el tiempo, mientras un tren está llevando a cabo una emisión. El método incluye dividir la emisión del tren en múltiples secciones con puntos de intersección comunes. Otro paso implica calcular los parámetros de operación del tren con base en otros trenes en una red de ferrocarril para determinar los parámetros optimizados a través de una cierta sección. Los parámetros optimizados se comparan con parámetros de operación corrientes. Otro paso descrito es alterar los parámetros de operación corriente del tren para que coincidan con parámetros optimizados para al menos una de la sección de vía férrea actual y una sección de vía férrea pendiente. En otra modalidad de ejemplo, se describe un sistema para enlazar parámetros de tren, eficiencia de combustible y carga con conocimiento de tren, de modo que se puedan realizar ajustes para eficientar la red conforme progresa el tiempo. El sistema incluye un optimizador de red que determina condiciones de operación óptimas para una pluralidad de trenes dentro de una red de ferrocarril a través de segmentos de cada emisión del tren. Se describe además un sistema de comunicación inalámbrico para comunicarse entre el optimizador de la red y un tren. También se describe un sistema de recolección de datos que proporciona condiciones de operación con respecto al tren al optimizador de la red. Aún en otra modalidad, se describe un código de software de computadora para enlazar parámetros del tren, eficiencia de combustible y carga con conocimiento de la red, de modo que se puedan realizar ajustes para eficientar la red conforme progresa el tiempo. El código del software de computadora incluye un módulo de software de computadora para dividir una misión del tren en múltiples secciones con puntos de intersección comunes. También se incluye un módulo de software de computadora para calcular los parámetros de operación del tren con base en otros trenes en una red de ferrocarril, para determinar parámetros optimizados a través de una cierta sección. Se describe además un módulo de software de computadora para comparar parámetros optimizados con parámetros de operación actual. También se describe un módulo de software de computadora para alterar parámetros de operación corrientes del tren para que coincidan con parámetros optimizados para al menos una de la sección actual y una sección futura. En otra modalidad de ejemplo, se describe un método para optimizar operaciones de red utilizando un optimizador de red y un optimizador de recorrido a bordo. El método incluye un paso para proporcionar a un tren un ajuste inicial de parámetros de tren a partir del optimizador de la red. Un paso para conducir el tren a través de una misión, y un paso para reportar las condiciones de operación del tren al optimizador del tren conforme progresa el mismo a través de la misión. También se proporciona un paso, a bordo del tren, para considerar condiciones de operación de tiempo real del tren en virtud de los parámetros del tren proporcionados por el optimizador de la red. Si los parámetros del tren establecidos por el optimizador de la red exceden limitaciones llevadas a cabo a bordo del tren, otro paso proporciona el dominio de los parámetros del tren proporcionados por el optimizador de la red. En una red de ferrocarril que tiene una pluralidad de vías férreas, algunas de las cuales se intersectan con las vías férreas en la red, se describe un método para optimizar la operación de vehículos de ferrocarril dentro de la red de ferrocarril. El método incluye un paso para determinar un objetivo de misión para cada vehículo de ferrocarril al comienzo de cada misión respectiva. Se proporciona otro paso para determinar un plan de recorrido para cada vehículo de ferrocarril con base en el objetivo de la misión. Se ajusta cada plan de recorrido respectivo, mientras se está en conducción con base en al menos uno de los parámetros de operación del vehículo de ferrocarril respectivo y otros vehículos de ferrocarril próximos a otros vehículos de ferrocarril. Breve Descripción de los Dibujos A continuación se describe de manera breve una descripción más particular de la presente invención con referencia a las modalidades específicas de la misma, las cuales se ilustran en los dibujos adjuntos. Deberá quedar entendido que estos dibujos ilustran únicamente modalidades típicas de la presente invención y por consiguiente no se deben considerar como limitantes de su alcance, por lo tanto la presente invención se describirá y explicará con especificidad y detalles adicionales a través del uso de los dibujos adjuntos en los cuales: La figura 1, muestra una ilustración de ejemplo de un diagrama de flujo de la presente invención; La figura 2, ilustra un modelo simplificado del tren el cual puede ser empleado; La figura 3, ilustra una modalidad de ejemplo de los elementos de la presente invención; La figura 4, ilustra una modalidad de ejemplo de una curva de uso de combustible/tiempo de recorrido; La figura 5, ilustra una modalidad de ejemplo de una descomposición de segmentación para planear el recorrido; La figura 6, ilustra una modalidad de ejemplo de un ejemplo de segmentación; La figura 7, ilustra un diagrama de flujo de la presente invención; La figura 8 muestra una ilustración de ejemplo de una pantalla dinámica para ser utilizada por el operador; La figura 9 muestra una ilustración de ejemplo de una pantalla dinámica para ser utilizada por el operador; La figura 10 muestra una ilustración de ejemplo de una pantalla dinámica para ser utilizada por el operador; La figura 11, ilustra una modalidad de ejemplo de una red de vías férreas; La figura 12, ilustra otra modalidad de ejemplo de una red de vías férreas; La figura 13, ilustra un diagrama de flujo que ilustra pasos de ejemplo para enlazar ciertos parámetros con conocimiento de la red; La figura 14, ilustra un diagrama de flujo que ilustra pasos de ejemplo para enlazar ciertos parámetros con conocimiento de la red; La figura 15, ilustra un diagrama de bloque de elementos de ejemplo que pueden ser parte de un sistema para optimizar las operaciones de un tren dentro de una red de vías férreas; y La figura 16, ilustra un diagrama de flujo de pasos para optimizar una pluralidad de vehículos de ferrocarril que operan dentro de la red de ferrocarril. Descripción Detallada de la Invención A continuación se hará referencia con detalle a las modalidades consistentes con la presente invención, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos adjuntos. Siempre que sea posible, se utilizarán los mismos números de referencia en los dibujos para referirse a las mismas partes o a partes similares.
Las modalidades de ejemplo de la presente invención resuelven los problemas en la técnica proporcionando un sistema, método, y método implementado en computadora tal como un código de software de computadora para determinar e implementar una estrategia de conducción y/o operación. Con respecto a locomotoras, las modalidades de ejemplo de la presente invención también operan cuando el grupo de locomotoras está en operaciones de potencia distribuidas. Los expertos en la técnica reconocerán que un aparato, tal como un sistema de procesamiento de datos, incluyendo un CPU, memoria, l/O, almacén de programas o bus de conexión, y otros componentes adecuados, se pueden programar o diseñar de otra forma para facilitar la práctica del método de la presente invención. Dicho sistema puede incluir medios de programas adecuados para ejecutar el método de la presente invención. Asimismo, un artículo de fabricación, tal como un disco pregrabado o un otro producto de programa de computadora similar, para utilizarse con un sistema de procesamiento de datos, puede incluir un medio de almacenamiento y medios de programa grabados en el mismo para dirigir al sistema de procesamiento de datos para facilitar la práctica del método de la presente invención. Dichos aparatos y artículos de fabricación también están dentro del espíritu y alcance de la presente invención. Hablando de manera general, el efecto es una mejoría de la eficiencia de combustibley/o eficiencia de emisiones de un tren que opera dentro de una vía férrea de secciones múltiples que es parte de una red de ferrocarril de intersección. Para facilitar la comprensión, a continuación se hace una descripción con referencia a implementaciones específicas del mismo. Las modalidades de ejemplo de la presente invención se describen dentro del contexto general de instrucciones ejecutables en computadora, tales como módulos de programa que son ejecutados por una computadora. Generalmente, los módulos de programa incluyen rutinas, programas, objetos, componentes, estructuras de datos, etc., que llevan a cabo tareas particulares o implementan tipos de datos abstractos particulares. Por ejemplo, los programas de software que están contenidos en Las modalidades de ejemplo de la presente invención, pueden ser codificados en diferentes lenguajes para utilizarse con diferentes plataformas. En la descripción que se encuentra a continuación, los ejemplos de la presente invención se describen dentro del contexto de un portal web que emplea un buscador web. Sin embargo, se apreciará que los principios que abarcan la presente invención pueden ser implementados también con otros tipos de tecnología de software de computadora. Además, los expertos en la técnica apreciarán que las modalidades de ejemplo de la presente invención pueden practicarse con otras configuraciones de sistemas de cómputo, incluyendo aparatos portátiles, sistemas de multi-procesador, electrónicas de consumidor programables o a base de microprocesador, mini computadoras, computadoras centrales y similares. Las modalidades de ejemplo de la presente invención también se pueden practicar en ambientes de cómputo distribuidos, en donde las tareas son llevadas a cabo por aparatos de procesamiento remotos que están enlazados a través de una red de comunicaciones. En un ambiente de cómputo distribuido, se pueden localizar módulos de programa en medios de almacenamiento de computadora tanto locales como remotos, incluyendo aparatos de almacenamiento de memoria. Estos ambientes de cómputo tanto locales como remotos pueden estar contenidos completamente dentro de la locomotora, o locomotoras adyacentes en un grupo, o fuera de borda en oficinas a borde del camino u oficinas centrales, en donde se utiliza comunicación inalámbrica. A lo largo de este documento, se utiliza el término grupo de locomotoras. Tal como se utiliza en la presente invención, un grupo de locomotoras puede describirse como que tiene una o más locomotoras en sucesión, conectadas juntas para proporcionar capacidad de conducción y/o frenado. Las locomotoras se conectan juntas cuando no existen vagones entre las locomotoras. El tren puede tener más de un grupo en su composición. Específicamente, puede haber un grupo de conducción, y más de un grupo remoto, tal como a la mitad en la línea de los carros y oro grupo remoto al final del tren. Cada grupo de locomotoras puede tener una primera locomotora y locomotoras de arrastre. Quedará entendido que el grupo de avance puede residir en cualquier parte en la elaboración del tren general. Más específicamente, incluso aunque la primera locomotora normalmente es vista como la locomotora de avance, los expertos en la técnica reconocerán fácilmente que la primera locomotora en un grupo de locomotoras múltiples puede localizarse físicamente en una posición de arrastre. Aunque un grupo normalmente es visto como locomotoras sucesivas, los expertos en la técnica reconocerán fácilmente que un grupo de locomotoras también puede ser reconocido como un grupo, incluso cuando al menos un carro separe las locomotoras, tal como cuando el grupo está configurado para una operación de potencia distribuida, en donde los comandos de aceleración y frenado son relevados de la locomotora de conducción a las partes de arrastre remotas por un enlace de radio o cable físico. Para este fin, el término grupo de locomotora no debe considerarse un factor limitante cuando se describen múltiples locomotoras dentro del mismo tren. Haciendo referencia ahora a los dibujos, se describirán las modalidades de la presente invención. Las modalidades de ejemplo de la presente invención se puede implementar en numerosas formas, incluyendo un sistema (que incluye un sistema de procesamiento en computadora), un método (que incluye un método computarizado), un aparato, un medio legible en computadora, un producto de programa de computadora, una interfase gráfica del usuario, incluyendo un portal web o una estructura de datos fijada en forma tangible en una memoria legible en computadora. A continuación se describen varias modalidades de la presente invención. La figura 1, muestra una ilustración de ejemplo de un diagrama de flujo de una modalidad de ejemplo de la presente invención. Tal como se ilustra, las instrucciones son específicas de la entrada para planear un recorrido ya sea a bordo o desde una ubicación remota, tal como un centro de despacho 10. Dicha información de entrada, incluye, pero no se limita a, posición del tren, descripción del grupo (tal como modelos de las locomotoras), descripción de potencia de la locomotora, desempeño de la transmisión de tracción de la locomotora, consumo de combustible del motor como una función de la potencia de salida, emisiones de la locomotora o tren como una función de las dinámicas de velocidad y carga de la configuración de potencia, características de enfriamiento, la ruta de recorrido proyectada (grado y curvatura efectiva de la vía férrea como una función de un componente de "grado efectivo" para reflejar la curvatura después de las practicas de ferrocarril estándar), el tren representado por la marcación y carga de carros junto con coeficientes de arrastre efectivos, parámetros de recorrido deseados que incluyen pero no se limitan a, tiempo y ubicación de inicio, ubicación final, tiempo de recorrido deseado, identificación de tripulación (usuario y/o operador), tiempo de expiración de cambio de tripulación, y ruta. Estos datos pueden ser proporcionados a la locomotora 42 en una cantidad de formas, tales como pero sin limitarse a, un operador que ingresa en forma manual estos datos en la locomotora 42 a través de una pantalla a bordo, características proporcionadas por el fabricante u operador, inserción de un aparato de memoria tal como una tarjeta dura y/o unidad USB que contiene los datos en un receptáculo a bordo de la locomotora, y que transmite la información a través de comunicación inalámbrica de una ubicación central o a borde del camino 41, tal como un aparato de señalización de vía férrea y/o aparato a borde del camino, a la locomotora 42. Las características de carga de la locomotora 42 y el tren 31 (por ejemplo arrastre) también pueden cambiar a lo largo de la ruta (por ejemplo con la altitud, temperatura ambiental y condición de los rieles y vagones), y el plan puede ser actualizado para reflejar dichos cambios según sea necesario a través de cualesquiera de los métodos descritos anteriormente y/o mediante recolección autónoma en tiempo real de condiciones de locomotora/tren. Esto incluye por ejemplo, cambios en las características de la locomotora o tren detectadas monitoreando equipo a borda o fuera de borda de la locomotora(s) 42. El sistema de señal de vía férrea determina la velocidad permitible del tren. Existen muchos tipos de sistema de señales de vía férrea y las reglas de operación asociadas con cada una de las señales. Por ejemplo, algunas señales tienen una sola luz (encendido/apagado), algunas señales tienen una lente simple con múltiples colores, y algunas señales tienen múltiples luces y colores. Estas señales pueden indicar que la vía férrea está despejada y que el tiempo de proceder a la máxima velocidad permitible. También pueden indicar que se requiere una velocidad reducida o detención. Esta velocidad reducida puede estar lograrse inmediatamente, o en una cierta ubicación (por ejemplo antes de la siguiente señal o cruce). El estado de la señal se comunica al tren y/o operador a través de varios medios. Algunos sistemas tienen circuitos en la vía férrea y bobinas de levantamiento inductivas en las locomotoras. Otros sistemas tienen sistemas de comunicación inalámbrica. Los sistemas de señal también pueden requerir que el operador inspeccione en forma visual la señal y tome las acciones adecuadas. El sistema de señalización puede hacer inferíase con el sistema de señal fuera de borda y ajusfar la velocidad de la locomotora de acuerdo con entradas y las reglas de operación adecuadas. Para sistemas de señal que requieren que el operador inspeccione visualmente el estado de la señal, la pantalla del operador presentará las opciones de señal adecuadas al operador para ser ingresadas con base en la ubicación del tren. El tipo de sistemas de señal y reglas de operación, como una función de ubicación, se pueden almacenar en una base de datos a bordo 63. Con base en la entrada de datos de especificación en la modalidad de ejemplo, un plan óptimo que minimice el uso de combustible y/o emisiones producidas sujetas a las restricciones de límite de velocidad a lo largo de la ruta con tiempos de inicio y finales deseados, se computariza para producir un perfil de recorrido 12. El perfil contiene las configuraciones de velocidad y potencia (muesca) óptimas que el tren debe seguir, expresadas como una función de distancia y/o tiempo, y dichos límites de operación del tren, incluyendo pero sin limitarse a, la potencia de muesca máxima y configuraciones de frenado, y los límites de velocidad como una función de ubicación, y el combustible que se espera utilizar y emisiones generadas. En una modalidad de ejemplo, el valor de la configuración de la muesca es seleccionada para obtener decisiones de cambio del acelerador aproximadamente cada 10 a 30 segundos. Los expertos en la técnica reconocerán fácilmente que pueden ocurrir decisiones de cambio de acelerador con una duración más larga o más corta, si se necesita y/o desea seguir un perfil de velocidad óptima. En un sentido más amplio, deberá ser evidente para los expertos en la técnica que los perfiles proporcionan configuraciones de potencia para el tren, ya sea en el nivel del tren, nivel de grupo y/o nivel de tren individual. La potencia comprende potencia de frenado, potencia de conducción y potencia de freno de aire. En otra modalidad preferida, en lugar de operar en las configuraciones de potencia de muesca independientes tradicionales, la modalidad de ejemplo tiene la capacidad de seleccionar una configuración de potencia continúa determinada como óptima para el perfil seleccionado. Por lo tanto, por ejemplo, si un perfil óptimo especifica una configuración de muesca de 6.8, en lugar de operar en una configuración de muesca de 7, la locomotora 42, puede operar en 6.8. Permitiendo dichas configuraciones de potencia intermedia, se pueden brindar beneficios de eficiencia adicional, tal como se describe a continuación. El procedimiento utilizado para computarizar el perfil óptimo puede ser cualquiera de los métodos para computarizar una secuencia de potencia que conduce el tren 31 para minimizar el combustible y/o emisiones sujetas a restricciones de operación y programación de la locomotora, tal como se resume más adelante. En algunos casos, el perfil óptimo requerido puede ser lo suficientemente cercano a uno determinado previamente, permitiendo la similitud de la configuración del tren, ruta y condiciones ambientales. En estos casos puede ser suficiente buscar la trayectoria de conducción dentro de una base de datos 63 e intentar seguirla. Cuando no es adecuado un plan computarizado previamente, los métodos para computarizar un nuevo plan incluyen, pero no se limitan a, cálculo directo del perfil óptimo utilizando modelos de ecuación diferencial que aproximan las físicas de movimiento del tren. La configuración implica la selección de una función objetivo cuantitativa, comúnmente una suma ponderada (integral) o variables de modelo que corresponde a un rango de consumo de combustible y generación de emisiones más un término para penalizar la variación en aceleración excesiva. Se establece una formulación de control óptima para minimizar la función objetivo cuantitativa sujeta a restricciones incluyendo pero sin limitarse a, límites de velocidad y configuraciones de potencia mínima y máxima (aceleración).
Dependiendo de los objetivos de planeación en cualquier momento, el problema puede ser establecido para minimizar el combustible sujeto a restricciones en cuanto a emisiones y límites de velocidad, o minimizar las emisiones sujetas a restricciones en el uso de combustible y tiempo de llegada. También es posible establecer, por ejemplo, una meta para minimizar el tiempo recorrido total sin restricciones en las emisiones totales o uso de combustible, en donde dicha relajación de las restricciones es permitida o requerida para la misión. A lo largo del documento, se presentan ecuaciones y funciones objetivo de ejemplo para minimizar el consumo de combustible de la locomotora. Estas ecuaciones y funciones son únicamente para ilustración, ya que se pueden emplear otras ecuaciones y funciones objetivo para optimizar el consumo de combustible o para optimizar otros parámetros de operación de la locomotora/tren de acuerdo con las diferentes funciones. Matemáticamente, el programa que será resuelto puede plantearse en forma más precisa. Las físicas básicas se expresan mediante: ^ = v;x( ) = 0.0;x(T/) = D dt 1 t = Te (iv.v) -Ga(x) - R(v);v(0) - 0.0;v(7>) = 0.0 en donde x es la posición del tren, v es la velocidad del tren, t es el tiempo (en millas, millas por hora y minutos o horas según sea lo adecuado) y u es la entrada de comando de muesca (aceleración) además, D denota la distancia que será recorrida, Tf el tiempo de llegada deseado en la distancia D a lo largo de vía férrea, Te es el esfuerzo de tracción producido por el grupo de locomotoras, Ga es el arrastre gravitacional (que depende de la longitud del tren, marcación de tren y terreno de recorrido) y R es la velocidad neta que depende del arrastre del grupo de locomotoras y combinación de trenes. Las velocidades iniciales y finales también pueden ser especificadas, pero sin pérdida de generalidad, se toman aquí como de cero (tren detenido al comienzo y final del recorrido). El modelo es fácilmente modificado para incluir otros factores dinámicos tales como retraso entre un cambio en la aceleración u y un esfuerzo de tracción o frenado resultante. Utilizando este modelo, se configura una formulación de control óptimo para minimizar la función objetivo cuantitativa sujeta a restricciones que incluyen pero no se limitan a, límites de velocidad y configuraciones de potencia mínima y máxima (aceleración). Dependiendo de los objetivos de planeación en cualquier momento, el problema puede ser la configuración flexible para minimizar el combustible sujeto a restricciones en emisiones y límites de velocidad, o minimizar emisiones, sujeto a restricciones en el uso de combustible y tiempo de llegada. También es posible configurar, por ejemplo, una meta para minimizar el tiempo de recorrido total sin restricciones en emisiones totales o uso de combustible, en donde dicha relajación de las restricciones puede ser permitida o requerida para la misión. Todas estas medidas de desempeño pueden expresarse como una combinación lineal de cualquiera de las siguientes: 1. min ¡F(u(t))dt - Minimizar consumo de combustible total „(,) J 2. ™l Tf - Minimizar Tiempo de Recorrido 3- † ~ Minimizar manejo de la muesca (entrada constante en forma de piezas) >r 4. min fau I dt dt Minimizar manejo de la muesca (entrada o continua) 5. Reemplazar el término combustible F en (1) con un término que corresponda a la producción de emisiones. Por ejemplo, para emisiones - Minimizar consumo de emisiones totales. En esta ecuación, E es la cantidad de emisiones en gm/hphr para cada una de las muescas (o configuraciones de potencia). Además, se puede realizar una minimización con base en un total ponderado de combustible y emisiones. Una función objetivo comúnmente utilizada y representativa es por lo tanto mina, + a f +a2 [(duldt dt (OP) Los coeficientes de la combinación lineal dependerán de la importancia (peso) determinada de cada uno de los términos.
Cuando el vehículo opera en múltiples tipos de combustible, el término de combustible F es una combinación de suma lineal de las eficiencias de combustible de cada tipo de combustible utilizado por el vehículo, tal como se describe con mayor detalle más adelante. Se debe observar que en la ecuación (OP), u(t) es la variable de optimización la cual es la posición de muesca continua. Si se requiere una muesca independiente, por ejemplo, para locomotoras más antiguas, se puede separar la solución de la ecuación (OP) se separa, lo cual puede dar como resultado menos ahorro en combustible. El Encontrar una solución de tiempo mínimo (ai y a2 se ajustan a cero para encontrar un valor relativamente menor), se utiliza para encontrar un enlace inferior para el tiempo de recorrido que se puede lograr (Tf > Tfmin). En este caso, tanto u(t) como Tf son variables de optimización. La modalidad preferida resuelve la ecuación (OP) para diversos valores de Tf con Tf > Tfmin con a3 ajustado a cero. En este último caso, Tf se trata como una restricción. Para los que están familiarizados con las soluciones tales como problemas óptimos, puede ser necesario unir restricciones, por ejemplo, los límites de velocidad a lo largo de la trayectoria: 0 < v = SL (x) O cuando se utiliza un tiempo mínimo, el objetivo, ya que se debe mantener una restricción de punto final, por ejemplo, el combustible total consumido debe ser menor que el que está en el tanque, por ejemplo, a través de: En donde WF es el combustible restante en el tanque Tf.
Los expertos en la técnica reconocerán fácilmente que la ecuación (OP) puede estar en otras formas también y que lo que se presenta anteriormente es una ecuación de ejemplo para utilizarse en la modalidad de la presente invención. La función de optimización puede incluir eficiencia de combustible o emisiones, o una combinación de eficiencia de combustible y emisiones. Se debe observar tal como se describe más adelante, que las emisiones pueden ser de diferentes tipos y pueden también ser ponderadas. Haciendo referencia a las emisiones dentro del contexto de la modalidad de ejemplo de la presente invención, se dirige realmente a emisiones acumulativas producidas en la forma de emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), emisiones de hidrocarburo (HC), emisiones de monóxido de carbono (CO), y/o emisiones de materia de particulado (PM). Un requerimiento de emisión puede ajustar un valor máximo de emisiones de óxido de ???, emisiones HC, emisiones CO y/o emisiones PM. Otros límites de emisión pueden incluir un valor máximo de una emisión electromagnética, tal como un límite en la salida de potencia de radiofrecuencia (RF), medida en wats, para frecuencias respectivas emitidas por la locomotora. Aún otra forma de emisión es el ruido producido por la locomotora, normalmente medido en decibeles (dB). Un requerimiento de emisión puede ser variable con base en el tiempo del día, tiempo del año y/o condiciones atmosféricas tal como clima o nivel de contaminación en la atmósfera. Se sabe que las regulaciones de emisiones pueden variar geográficamente a lo largo del sistema de ferrocarril. Por ejemplo, un área de operación tal como una ciudad o estado puede tener objetivos de emisión específicos, y un área de operación adyacente puede tener diferentes objetivos de emisión, por ejemplo, una cantidad inferior de emisiones permitidas o un pago alto cargado para un nivel determinado de emisiones. Por consiguiente, se puede diseñar un perfil de emisión para cierta área geográfica para incluir valores de emisión máxima para cada emisión regulada incluyendo en el perfil, para cumplir con un objetivo de emisión predeterminado requerido para dicha área. Normalmente para una locomotora, estos parámetros de emisión están determinados por, pero no se limitan a, potencia (muesca), condiciones ambientales, método de control de motor, etc. A través del diseño, cada locomotora debe cumplir con estándares de agencias (tal como pero sin limitarse a la Agencia de Protección Ambiental (EPA), Unión Internacional de Ferrocarriles (UIC), etc.,) y/o de regulación para emisiones específicas de frenado, y por lo tanto cuando se optimizan las emisiones en la modalidad de ejemplo, esto se puede referir a las emisiones totales de la emisión, para los cuales no existe una especificación actualmente. La operación de la locomotora de acuerdo con el plan de recorrido optimizado, todas las veces cumple con los estándares de emisión EPA, UIC, etc. Si un objetivo clave durante el recorrido es reducir las emisiones, la formulación de control óptimo, la ecuación (OP), se enmienda para considerar este objetivo de recorrido. Una flexibilidad clave en el proceso de optimización es que cualesquiera o todos los objetivos de recorrido pueden variar por región geográfica o misión. Por ejemplo, para un tren de alta prioridad, el tiempo mínimo puede ser el único objetivo en una ruta debido a la prioridad del tren. En otra emisión de ejemplo, la salida puede variar de estado a estado, a lo largo de la ruta planeada del tren. Para resolver el problema de optimización resultante, en una modalidad de ejemplo la presente invención transcribe un problema de control óptimo dinámico en el dominio de tiempo a un problema de programación matemático estático equivalente con N variables de decisión, en donde "N" depende de la frecuencia en al cual se hagan ajustes de aceleración y frenado y la duración del recorrido. Para problemas físicos, esta N puede estar en milésimas. En una modalidad de ejemplo, un tren está recorriendo una extensión de carril de 172 millas en el Suroeste de los Estados Unidos. Utilizando la presente invención, se puede considerar un consumo de combustible de ejemplo del 7.6% cuando se compara con un recorrido determinado y seguido de acuerdo con los aspectos de la presente invención, versus un recorrido en donde se determina la aceleración/velocidad por parte del operador, de acuerdo con las prácticas estándar. Los ahorros mejorados se consideran debido a la optimización proporcionada por la presente invención que produce una estrategia de conducción tanto con menor pérdida de arrastre como con poca o ninguna pérdida de frenado en comparación con el recorrido controlado por el operador. Para hacer la optimización descrita anteriormente computacionalmente adaptable, se puede emplear un modelo simplificado del tren, tal como se ilustra en la figura 2, y establecerse en las ecuaciones descritas anteriormente. Se produce un refinamiento clave al perfil óptimo derivando un modelo más detallado con la secuencia de potencia óptima generada, para probar si es que se violan cualesquiera restricciones térmicas, eléctricas y mecánicas, conduciendo a un perfil modificado con velocidad versus distancia que es lo más cercano a una corrida que se puede lograr sin dañar el equipo de la locomotora o tren, es decir, satisfaciendo las restricciones implicadas adicionales, tal como límites térmicos y eléctricos en la locomotora y fuerzas en el tren.
Haciendo referencia nuevamente a la figura 1, una vez que se inicia el recorrido 12, se generan 14 comandos de potencia para iniciar el plan. Dependiendo de la configuración de operación de las modalidades de la presente invención, un comando origina que la locomotora siga el comando de potencia optimizado 16, para lograr la velocidad óptima. Una modalidad obtiene información de velocidad de potencia real del grupo de locomotoras del tren. Debido a las aproximaciones comunes en los modelos utilizados para la optimización, un cálculo de circuito cerrado de correcciones a la potencia optimizada se puede obtener para rastrear la velocidad óptima deseada. Dichas correcciones de los límites que operan el tren, se pueden realizar en forma automática o a través del operador, quien siempre tiene el control último del tren. En algunos casos, el modelo utilizado en la optimización puede diferir significativamente del tren real. Esto puede ocurrir por muchas razones, incluyendo pero sin limitarse a, tomas y dejadas extracarga, locomotoras que fallan en la ruta, errores en la base de datos inicial 63 y errores en la entrada de datos por parte del operador. Por estas razones, un sistema de monitoreo utiliza datos del tren de tiempo real para estimar los parámetros de la locomotora y/o tren en tiempo real 20. Posteriormente los parámetros estimados se comparan con los parámetros asumidos cuando el recorrido fue creado inicialmente 22. Con base en cualquiera diferencias en los valores asumidos y estimados, el recorrido puede volverse a planear 24. Normalmente, el recorrido se vuelve a planear si se pueden considerar ahorros significativos a partir de un nuevo plan. Otras razones para que un recorrido pueda volverse a planear, incluyen directrices desde una ubicación remota, tal como un despacho y/o una solicitud por parte del operador de un cambio en los objetivos para que sean consistentes con los objetivos de planeacion de movimiento global. Dichos objetivos de planeacion de movimiento global pueden incluir, pero no se limitan a, otros programas de tren, tiempo requerido para disipar el escape de un túnel, operaciones de mantenimiento, etc. Otra razón puede deberse a una falla a bordo de un componente. Las estrategias para volver a planear pueden agruparse en ajustes en incremento y mayores dependiendo de la severidad de la interrupción, tal como se describe con mayor detalle más adelante. En general, un plan "nuevo" debe derivarse de una solución a la ecuación del problema de optimización (OP) descrita anteriormente, aunque con frecuencia se pueden encontrar soluciones aproximadas más rápidas, tal como se describe en la presente invención. En operación, la locomotora 42 continuamente monitoreará la eficiencia del sistema y continuamente actualizará el plan de recorrido con base en la eficiencia medida real, siempre que dicha actualización pueda mejorar el desempeño del recorrido.
Las computaciones de replaneación pueden llevarse a cabo completamente dentro de la locomotora(s) o se pueden llevar a cabo completa o parcialmente en una ubicación remota, tal como un despacho o instalaciones de procesamiento aborde del camino, en donde la tecnología inalámbrica puede comunicar de nuevo plan a la locomotora 42. Una modalidad de la presente invención también puede generar tendencias de eficiencia para desarrollar datos de la flota de la locomotora con respecto a funciones de transferencia de eficiencia. Los datos a lo ancho de la flota se pueden utilizar cuando se determina el plan de recorrido inicial, se pueden utilizar la negociación de optimización a lo ancho de la red, cuando se consideran ubicaciones de una pluralidad de trenes. Por ejemplo, tal como se ilustra en la figura 4, la curva de negociación de uso de combustible, tiempo real refleja la capacidad de un tren en una ruta en particular en un momento corriente, actualizada a partir de promedios de ensamble recolectados de muchos trenes similares en la misma ruta. Por lo tanto, una instalación de despacho central que recolecta curvas tipo la figura 4 de muchas locomotoras, puede utilizar dicha información para coordinar de mejor manera los movimientos generales del tren para lograr una ventaja a lo largo del sistema en uso de combustible y rendimiento. Por consiguiente los expertos en la técnica podrán apreciar que se utilizan datos de tiempo real en lugar de funciones calculadas previamente, en donde la locomotora y las acciones del grupo de las locomotoras son controladas con base en datos disponibles reales. Aunque se utiliza combustible utilizado, los expertos en la técnica reconocerán que se puede utilizar una gráfica similar cuando las emisiones se consideran para optimización cuando se hace una comparación entre emisiones y tiempo de recorrido. Otras comparaciones pueden incluir, pero no se limitan a emisiones versus velocidad y emisiones versus velocidad versus eficiencia de combustible. Muchos eventos durante las operaciones de áreas pueden motivar la generación de un plan nuevo o modificado, incluyendo un plan de recorrido nuevo o modificado que retiene los mismos objetivos del recorrido, por ejemplo, cuando un tren no está en programa para un encuentro o fase planeado con otro tren, y por consiguiente debe cubrir el tiempo perdido. Utilizando la velocidad real, la potencia y ubicación de la locomotora, se compara un tiempo de llegada planeado con un tiempo de llegada estimado de ese momento (anticipado) 25. Con base en una diferencia en los tiempos, así como la diferencia en parámetros (detectados o cambiados por el despacho o el operador) se ajuste el plan 26. Este ajuste puede realizarse en forma automática en respuesta a una política de la compañía ferroviaria para manejar salidas del plan o en forma manual conforme el operador abordo y despachador deciden conjuntamente el mejor método para regresar al plan.
Siempre se puede actualizar un plan, pero cuando los objetivos originales (tal como pero sin limitarse a el tiempo de llegada permanece igual, se pueden factorizar en forma concurrente cambios adicionales, por ejemplo, nuevos cambios de límite de velocidad futura, lo cual puede afectar la factibilidad de recuperar el plan original. En dichos casos si no se puede mantener el plan de recorrido original, o en otras palabras, el tren no tiene la capacidad de cumplir con los objetivos del plan de recorrido original, tal como se describe en la presente invención, se pueden presentar al operador, instalación remota y/o despacho otros planes de recorrido. Un nuevo plan también se puede elaborar cuando se desea cambiar los objetivos originales. Dicha replaneación se puede realizar en cualquier momento planeado previamente fijo, manualmente a discreción del operador o despachador, o en forma autónoma cuando se exceden los límites predefinidos, tal como límites de operación del tren. Por ejemplo, la ejecución del plan corriente es correr en forma tardía por más de un valor de umbral específico, tal como a treinta minutos, una modalidad de la presente invención puede volver a planear el recorrido para acomodar el retraso, a pesar el consumo de combustible incrementado tal como se describió anteriormente, o dar aviso al operador y despachador para ver hasta que punto se puede volver a ganar el tiempo perdido, si es que se puede, (por ejemplo, que es el tiempo mínimo restante o el combustible máximo que puede ser ahorrado dentro de una restricción de tiempo. También se pueden considerar otros activadores para el nuevo plan con base en el combustible consumido o la vitalidad del grupo de potencia, incluyendo pero sin limitarse al tiempo de llegada, pérdida de caballos de fuerza debido a la falla del equipo y/o mal funcionamiento temporal del equipo (tal como operación con demasiado calor o demasiado frío) y/o detección de errores de configuración burdos, tal como en la carga del tren asumida. Esto es, si el cambio refleja daño en el desempeño de la locomotora para el recorrido de ese momento, éstos pueden ser factorizados en los modelos y/o ecuaciones utilizadas en el proceso de optimización. Los cambios en los objetivos de plan también pueden sufrir de la necesidad de coordinar eventos cuando el plan para un tren, compromete la capacidad de otro tren para cumplir con los objetivos y una arbitrariedad en un diferente nivel, y se requiere una arbitrariedad en un diferente nivel, por ejemplo, la oficina de despacho. Por ejemplo, la coordinación de encuentros y fases puede ser optimizada en forma adicional a través de las comunicaciones tren a tren. Por lo tanto, como un ejemplo, si un operador conoce que está trazado en programa para llegar a un lugar para un encuentro y/o pase, las comunicaciones del otro tren pueden avisar al operador el retraso del tren (y/o despacho). El operador puede ingresar información que pertenece a la llegada con retardo esperada para volver a calcular el plan de recorrido del tren. En una modalidad, la presente invención se utiliza en un alto nivel o nivel de red, para permitir que un despacho determine que tren debe disminuir la velocidad o acelerar, si parece que no se puede cumplir con una restricción de tiempo de encuentro y/o pase programado. Tal como se describe en la presente invención, esto se logra a través de trenes que transmiten datos al despacho, para organizar por prioridades como cada tren debe cambiar su objetivo de planeación. Se puede realizar una elección ya sea con base en el programa o beneficios en ahorro de combustible, dependiendo de la situación. Para cualesquiera de los nuevos planes iniciados en forma manual o automática, las modalidades de la presente invención pueden presentar más de un plan de recorrido al operador. En una modalidad de ejemplo, la presente invención presenta perfiles diferentes al operador, permitiendo el operador seleccionar el tiempo de llegada y también entender el impacto correspondiente de combustible y/o emisión. Dicha información también puede ser proporcionada al despacho para consideraciones similares, ya sea como una lista de alternativas simple o como una pluralidad de curvas de negociación, tal como se ilustra en la figura 4. En una modalidad la presente invención incluye la capacidad de aprender y adaptarse a cambios clave en el tren y grupo de potencia que puede incorporarse ya sea en el plan corriente y/o planes futuros. Por ejemplo, uno de los activadores descritos anteriormente está perdiendo caballos de fuerza. Cuando se acumulan caballos de fuerza con el tiempo, ya sea después de la pérdida de caballos de fuerza o cuando se comienza un recorrido, se utiliza una lógica de transición para determinar cuando se logra una potencia de caballos de fuerza deseada. Esta información se puede guardar en la base de datos de la computadora 61 para utilizar en optimizar ya sea recorridos futuros o el recorrido de ese momento, si ocurre nuevamente más tarde la pérdida de caballos de fuerza. La figura 3, ilustra una modalidad de ejemplo de elementos de la presente invención. Un elemento localizador 30 determina una ubicación del tren 31. El elemento localizador 30 comprende un sensor GPS o un sistema de sensores que determina la ubicación del tren 31. Los sistemas de dichos sistemas pueden incluir, pero no se limitan a, aparatos a borde del camino, tal como etiquetas de identificación de equipo automático de radiofrecuencia (RF AEI) despacho y/o determinaciones a base de video. Otro sistema puede utilizar un tacómetro a bordo de una locomotora y cálculos de distancia de un punto de referencia. Tal como se describe previamente, también se puede proporcionar un sistema de comunicación inalámbrica 47 para permitir comunicaciones entre trenes y/o con una ubicación remota, tal como un despacho. La información con respecto a ubicaciones de recorrido también puede ser transferida desde otros trenes a través del sistema de comunicación. Un elemento de caracterización de carril 33 proporciona información con respecto al un carril, principalmente información de grado, elevación y curvatura. El elemento de caracterización del carril 33 puede incluir una base de datos de integridad de carril a bordo 36. Los sensores 38 miden un esfuerzo de tracción 40 aplicado por el grupo de locomotoras 42, configuración de aceleración del grupo de locomotoras 42, información de configuración del grupo de locomotoras 42, velocidad de grupo de locomotoras 42, información de configuración de locomotoras individuales, capacidad de locomotora individual, etc. En una modalidad de ejemplo, la información de configuración del grupo de locomotoras 42 puede cargarse sin el uso de un sensor 38, aunque es ingresado por otros métodos, tal como se describió anteriormente. Además, la vitalidad de las locomotoras en el grupo también puede ser considerada. Por ejemplo, si una locomotora en el grupo no tiene la capacidad arriba de un nivel de muesca de potencia 5, esta información se utiliza cuando se optimiza el plan de recorrido. La información del elemento localizado también se puede utilizar para determinar un tiempo de llegada adecuado del tren. Por ejemplo, si existe un tren 31 que se mueve a lo largo del carril 34 hacia un destino, y no hay ningún tren siguiéndolo, y el tren no tiene que satisfacer un tiempo límite de llegada fijo, el elemento localizador, incluyendo pero sin limitarse a las etiquetas de identificación de equipo automático de radiofrecuencia (RF AEI), despacho y/o determinaciones a base de video, se pueden utilizar para determinar la ubicación exacta del tren 31. Además, las entradas de estos sistemas de señalización se pueden utilizar para ajustar la velocidad del tren. Utilizando la base de datos de carril a bordo, que se describe más adelante, y el elemento localizador, tal como GPS, una modalidad ejemplo de la presente invención ajusta la interfase del operador para reflejar el estado del sistema de señalización en la ubicación de la locomotora determinada. En una situación en donde los estados de señal indican costos de operación de velocidades restrictivas, el planeador puede elegir disminuir la velocidad del tren para conservar el consumo de combustible. En forma similar, el planeador puede elegir disminuir la velocidad del tren para conservar los rangos de emisión . La información del elemento localizador 30 también se puede utilizar para cambiar los objetivos de planeación como una función de la distancia hasta un destino. Por ejemplo, debido a las incertidumbres inevitables con respecto al congestionamiento a lo largo de la ruta, los objetivos de tiempo "más rápidos" en la parte temprana de la ruta pueden ser empleados como una protección contra los retrasos que estadísticamente ocurrirán más tarde. En un recorrido en particular, dichos retrasos no ocurren, los objetivos en la parte tardía del recorrido pueden ser modificados para explotar el tiempo flojo acumulado en etapas anteriores y poder recuperar de esta forma alguna eficiencia de combustible. Se puede invocar una estrategia similar con respecto a los objetivos con restricción de emisión, por ejemplo, restricciones de emisiones que aplican cuando se llega a un área urbana. Como un ejemplo de la estrategia de protección, si un recorrido está planeado de Nueva York a Chicago, el sistema puede proporcionar una opción para operar el tren con menor velocidad ya sea al comienzo del recorrido, a la mitad del recorrido o al final del recorrido. Una modalidad de la presente invención optimiza el plan de recorrido para permitir una operación más lenta al final del recorrido, ya que se pueden desarrollar y irse conociendo durante el recorrido restricciones desconocidas, tal como pero sin limitarse a condiciones climáticas, mantenimiento de los carriles, etc. Como otra consideración, si se conocen las áreas tradicionalmente congestionadas, el plan se desarrolla con una opción para incrementar la flexibilidad de conducción alrededor de dichas regiones. Por consiguiente, las modalidades de la presente invención también pueden considerar la ponderación/penalización como una función de tiempo/distancia en las experiencias futuras y/o con base en las experiencias conocidas/pasadas. Los expertos en la técnica reconocerán fácilmente que dicha planeación y replaneación que toma en cuenta consideraciones de las condiciones climáticas, condiciones de carriles, otros trenes en los carriles, etc., se pueden considerar en cualquier momento durante el recorrido, cuando el plan de recorrido se ajusta de manera correspondiente. La figura 3, describe además otros elementos que puedan insertarse de las modalidades de la presente invención. Un procesador 44 opera para recibir información de un elemento localizador 30, el elemento de caracterización de carril 33 y los sensores 38. Un algoritmo 46 opera dentro del procesador 44. El algoritmo 46 computariza un plan de recorrido optimizado con base en parámetros que implican la locomotora 42, tren 31, carril 34 y objetivos de la misión, tal como se describe en la presente invención. En una modalidad de ejemplo, se establece un plan de recorrido con base en modelos del comportamiento del tren, conforme el tren 31 se mueve a lo largo del carril 34, como una solución de las ecuaciones no lineales derivadas de las físicas aplicables con suposiciones de simplificaciones que se proporcionan en el algoritmo. El algoritmo 46 tiene acceso a la información del elemento localizador 30, elementos de caracterización 33 y/o sensores 38 para crear un plan de recorrido que minimice el consumo de combustible de un grupo de locomotoras 42, minimice emisiones de un grupo de locomotoras 42, establezca un tiempo de recorrido deseado y/o asegure el tiempo de operación adecuado de la tripulación a bordo del grupo de locomotoras 42. En una modalidad de ejemplo también se proporciona un elemento conductor o controlador 51. Tal como se describe en la presente invención, el elemento controlador 51 puede controlar el tren conforme sigue el plan de recorrido. En una modalidad de ejemplo descrita de manera adicional en la presente invención, el elemento controlador 51 toma en forma autónoma decisiones de operación del tren. En otra modalidad de ejemplo, el operador puede estar implicado con la dirección del tren para seguir el plan de recorrido. Un requerimiento de la modalidad de ejemplo de la presente invención, es la capacidad de crear inicialmente y modificar rápidamente en vuelo, cualquier plan que esté siendo ejecutado. Esto incluye crear el plan inicial para un recorrido de distancia larga, debido a la complicidad del algoritmo de optimización de plan. Cuando la longitud total de un perfil de recorrido excede una distancia determinada, se puede utilizar un algoritmo 46 para segmentar la misión, dividiendo la misión en coordenadas para localizar puntos de referencia. Aunque únicamente se describe un algoritmo 46, los expertos en la técnica podrán apreciar que se puede utilizar más de un algoritmo, y que dichos algoritmos pueden estar conectados juntos. Las coordenadas para localizar puntos de referencia del recorrido pueden incluir ubicaciones naturales, en donde para el tren 31, tal como, pero sin limitarse a, vías muertas de la línea principal simple para encontrarse con tráfico opuesto o para un pase con un tren que viene detrás del tren de ese momento, una estación de tren, una vía muerta industrial en donde los vagones son tomados o dejados y ubicaciones para operaciones de mantenimiento planeado. En dichas coordenadas para localizar puntos de referencia se puede requerir que el tren 31 esté en la ubicación en un tiempo programado, se detenga o mueva con una velocidad dentro de un rango específico. La duración de tiempo desde la llegada hasta la salida en las coordenadas es denominada tiempo de parada . En una modalidad de ejemplo, la presente invención tiene la capacidad de romper un recorrido más largo en pequeños segmentos de acuerdo con un proceso sistemático. Cada segmento puede ser un tanto arbitrario en longitud, aunque normalmente es seleccionado en una ubicación natural tal como una parada o restricción de velocidad significativa, o en coordenadas clave o mojones que definen uniones con otras rutas. Debido a la división o segmento seleccionado en esta forma, se crea un perfil de conducción para cada segmento del carril como una función de tiempo de recorrido tomado como una variable independiente, tal como se muestra en la figura 4. La negociación de combustible utilizado/tiempo de recorrido asociada con cada segmento, se puede computarizar antes de que el tren 31 llegue a dicho segmento del carril. Por consiguiente se puede crear un plan de recorrido total a partir de los perfiles de conducción creados para cada segmento. Una modalidad de la presente invención, distribuye en forma óptima el tiempo de recorrido entre todos los segmentos de recorrido, de modo que se satisfaga el tiempo de recorrido total requerido y se minimice el combustible total consumido en todos los segmentos. En la figura 6 se describe un recorrido de tres segmentos de ejemplo. Los expertos en la técnica reconocerán sin embargo, aunque se describan segmentos, que el plan de recorrido puede comprende un solo segmento que representa el recorrido completo. La figura 4 ilustra una modalidad de ejemplo de una curva de tiempo de uso de combustible/tiempo de recorrido. Tal como se mencionó anteriormente, dicha curva 50 es creada cuando se calcula un perfil de recorrido óptimo para diversos tiempos de recorrido de cada segmento. Esto es, para un tiempo de recorrido determinado 51, el combustible utilizado 52 es el resultado del perfil de conducción detallado computarizado como se describe anteriormente. Una vez que se asignan los tiempos de recorrido para cada segmento, se determina un plan de potencia/velocidad para cada segmento a partir de las soluciones computarizadas previamente. Si existen cualesquiera restricciones de velocidad de las coordenadas entre los segmentos, tal como, pero sin limitarse a, un cambio en el límite de velocidad, son correspondidas durante la creación del perfil de recorrido óptimo. Si las restricciones de velocidad cambian únicamente con un segmento simple, la curva de uso de combustible/tiempo de recorrido 50 tiene que volverse a computarizar únicamente para el segmento cambiado. Este proceso reduce el tiempo requerido para volver a calcular más partes, o segmentos, del recorrido. Si el grupo de locomotoras o tren cambia significativamente a lo largo de la ruta, por ejemplo, pérdida de una locomotora o levantamiento o dejada de vagones, entonces se deben volver a computarizar los perfiles de conducción para todos los segmentos subsecuentes creando nuevos casos de la curva 50. Estas nuevas curvas 50 posteriormente son utilizadas junto con nuevos objetivos de programa para planear el recorrido restante. Una vez que se crea un plan de recorrido tal como se describió anteriormente, una trayectoria de al menos una comparación de velocidad y potencia versus distancia, velocidad, emisión y potencia versus distancia, emisiones versus velocidad, emisiones versus potencia, etc., se utiliza para llegar a un destino con un mínimo combustible y/o emisiones en el tiempo de recorrido requerido. Aunque anteriormente se identificaron ciertas comparaciones, los expertos en la técnica reconocerán fácilmente otras comparaciones de estos parámetros, así como otras que se pueden utilizar. La idea de las comparaciones es lograr un desempeño combinado óptimo con base en una combinación de cualesquiera de los parámetros descritos, tal como se selecciona por un operador o usuario. Existen varias técnicas para ejecutar el plan de recorrido. Tal como se proporciona con mayor detalle más adelante, en una modalidad de ejemplo de un modo de dirección, la presente invención despliega información de control al operador. El operador sigue la información para lograr la potencia y velocidad requerida tal como se determina de acuerdo con el plan de recorrido óptimo. Por lo tanto, en este modo el operador se abastece con sugerencias de operación para utilizarse en la conducción del tren. En otra modalidad de ejemplo, las acciones de control para acelerar el tren o mantener una velocidad constante se llevan a cabo. Sin embargo, cuando el tren 31 debe disminuir la velocidad, el operador es responsable de aplicar frenos, controlando el sistema de frenado 52. En otra modalidad de ejemplo, la presente invención comanda acciones de potencia y frenado, según se requiera para seguir la trayectoria de velocidad-distancia deseada. Aunque se describe con respecto a potencia y velocidad, los otros parámetros descritos anteriormente pueden ser los parámetros utilizados cuando está en el modo de adiestramiento. Se utilizan estrategias de control de retroalimentación para corregir la secuencia de control de potencia en el perfil, para tomar en cuenta eventos tales como, pero sin limitarse a, variaciones en la carga del tren originadas por vientos en la parte delantera y/o vientos en la parte trasera fluctuantes. Otro de dichos errores puede ser originado por un error en los parámetros del tren, tal como pero sin limitarse a masa y/o arrastre del tren, en comparación con suposiciones en el plan de recorrido optimizado. Un tercer tipo de error puede ocurrir debido a información incorrecta en la base de datos del carril 36. Otro posible error puede implicar diferencias de desempeño no modeladas debido al motor de la locomotora, disminución térmica del motor de tracción y/o otros factores. Las estrategias de control de retroalimentacion comparan la velocidad real como una función de posición con la velocidad en el perfil óptimo deseado. Con base en esta diferencia, se agrega una corrección al perfil de potencia óptima para conducir la velocidad real hacia el perfil óptimo. Para asegurar la regulación estable, se puede proporcionar un algoritmo de compensación que filtre las velocidades de retroalimentacion en correcciones de potencia para asegurar una estabilidad de desempeño de circuito cerrado. La compensación puede incluir compensación dinámica estándar tal como es utilizada en los expertos en la técnica del diseño del sistema de control, para cumplir con los objetivos de desempeño. Las modalidades de ejemplo de la presente invención permite los medios más simples y por consiguiente más rápidos, para adaptar los cambios en los objetivos de recorrido, lo cual es la regla y no la excepción, en operaciones de vías ferroviarias. En una modalidad de ejemplo, para determinar el recorrido óptimo-combustible del punto A al punto B, en donde existen paradas a lo largo del camino, y para actualizar el recorrido del resto del recorrido una vez que éste ha comenzado, se puede utilizar un método de descomposición subóptima para encontrar un perfil de recorrido óptimo. Al utilizar métodos de modelado, el método de cómputo puede encontrar el plan de recorrido con el tiempo de recorrido específico y velocidades iniciales y finales que satisfagan todas las restricciones de límites de velocidad y capacidad de locomotora, cuando existen paradas. Aunque la siguiente descripción se dirige a optimizar el uso de combustible, también se puede aplicar para optimizar otros factores, tales como pero sin limitarse a emisiones, programa, comodidad de la tripulación e impacto de carga. El método se puede utilizar en el comienzo del desarrollo de un plan de recorrido, y de manera más importante, para adaptarse a los cambios en los objetivos después de que se inicia un recorrido. Además, tal como se describió anteriormente, el equilibrio entre estos dos o más factores (o parámetros) también puede utilizarse para optimizar un factor específico (o parámetros) por ejemplo, en otra modalidad tiempo de recorrido versus emisiones pueden ser la base de desarrollo del plan de recorrido.
Tal como se describe en la presente invención, una modalidad de la presente invención emplea una configuración, tal como se ilustra en el diagrama de flujo de ejemplo ilustrado en la figura 5, y en la forma de un ejemplo de tres segmentos que se ilustra con detalle en la figura 6. Tal como se ilustra, el recorrido puede romperse en dos o más segmentos, T1, T2 y T3, aunque tal como se describe en la presente invención, es posible considerar el recorrido como un segmento simple. Tal como se describe en la presente invención, los límites del segmento pueden no dar como resultado segmentos de longitud igual. Más bien, los segmentos utilizan límites específicos naturales o de una misión. Los planes de recorrido óptimos se computarizan previamente para cada segmento. Si el objeto del recorrido para ser cumplido es uso de combustible versus tiempo de recorrido, se generan para cada segmento curvas de combustible versus tiempo de recorrido. Tal como se describen en la presente invención, las curvas pueden estar basadas en otros factores (parámetros) tal como se describió anteriormente, en donde los factores son objetivos que serán cumplidos con un plan de recorrido. Uno de dichos factores pueden ser las emisiones, en donde se puede considerar la emisión versus la velocidad y/o se pueden considerar emisiones versus velocidad versus eficiencia de combustible. Cuando el tiempo de recorrido es el parámetro que está siendo determinado, el tiempo de recorrido de cada segmento se computariza, satisfaciendo al mismo tiempo las restricciones generales del tiempo de recorrido. La figura 6, ilustra límites de velocidad para un recorrido 97 de 200 millas de tres segmentos de ejemplo. Se ilustran en forma adicional cambios de grado en el recorrido 98 de 200 millas. Una gráfica combinada 99 ilustra curvas de combustible utilizadas para segmento del recorrido en el tiempo de recorrido. Utilizando la configuración de control óptimo descrita anteriormente, el método de cómputo de la presente invención puede encontrar el plan de recorrido con tiempo de recorrido especificado y velocidades iniciales y finales, para satisfacer todas las restricciones de límites de velocidad y capacidad de locomotora cuando existen paradas. Aunque la siguiente descripción detallada se dirige a optimizar el uso de combustible, puede aplicar a optimizar otros factores tal como se describe en la presente invención, tal como, pero sin limitarse a, emisiones. Una flexibilidad clave es acomodar tiempos de parada deseados en las paradas y considera restricciones en las llegadas y salidas anteriores en una ubicación, según se requiera, por ejemplo, en operaciones de un solo carril, en donde es importante el tiempo de ingreso o pase a una vía muerta. De acuerdo con una modalidad, la presente invención encuentra un recorrido combustible-óptimo de la distancia D0 a DM, recorrido en el tiempo T, con paradas intermedias ?/-1 en Di , ... ,DM- y con tiempos de llegada y salida en estas paradas, restringidos por: ímin (/') = tarr (Di) = fmax ( ) - ??; tarr (Di) + M¡ = tdep (D¡) = tmax (i) i = 1 M -1 en donde tarr (Di), tdep (D-,), y ??, son el tiempo de llegada, salida y de parada mínima en la parada /th, respectivamente. Asumiendo que la optimización-combustible implica la minimización del tiempo de parada, por consiguiente tdep (Di) = tarr (D¡) At¡, en donde se elimina la segunda falta de igualdad anterior. Suponer para cada i = ,... ,?, el recorrido combustible-óptimo de D¡.i a D¡ para el tiempo de recorrido t, Tm¡n (') = t = ímax (/') es conocido. Dejar que F, (t) sea el combustible-uso correspondiente para este recorrido. Si el tiempo de recorrido de D¡.i a D¡ es denotado como T¡, entonces el tiempo de llegada en D¡ es determinado mediante 'ß„(?) = ?s, +?/?) en donde ?G0 se define como cero. El recorrido combustible-óptimo de D0 a DM para el tiempo de recorrido T posteriormente se obtiene encontrando T¡, /=1 M, lo cual minimiza sujeto a (0 = ? (Tj + ?? H ) < /„ (0 - ?/, = 1..... - 1 M ?(Ti +Atj_l) = r Una vez que el recorrido está en camino, se vuelve a determinar la emisión de la solución combustible-óptimo para el resto del recorrido (originalmente de D0 a DM en el tiempo T), conforme el recorrido se lleva a cabo, aunque las perturbaciones se excluyen después de la solución de combustible-óptimo. Dejar que la distancia y velocidad corriente sean x y v, respectivamente, en donde D(-1 < x = D¡. Asimismo, dejar que el tiempo corriente desde el comienzo del recorrido sea fací- Posteriormente, la solución combustible-óptima para el resto del recorrido x a DM, el cual retiene el tiempo de llegada original en DM, se obtienen encontrando T,,Tj,j = i + l,..M , t |0 cua| minimiza sujeto a '.*.<*)='«, + + +UJ-l)=tmí(k)-íJk k = i + l,...,M-l M *a* + ? + ?(?? + ) = ? Aquí, F¡(t,x,v) es el combustible utilizado de recorrido óptimo de x a D¡, recorrido en el tiempo f, dentro de la velocidad inicial en x de v. Tal como se describió anteriormente, un proceso de ejemplo permite construcciones de replaneación más eficientes de la solución óptima para un recorrido parada a parada a partir de segmentos divididos. Para el recorrido de D(-1 a D¡, con el tiempo de recorrido T¡, se elige un conjunto de puntos inmediatos D¡¡, j = 1,...,A/,-1. Permitir D/0 = DM y D¡N¡ - D¡. Posteriormente expresar el uso de combustible para el recorrido óptimo de D(-1 a D¡. en donde {¡¡ t, ?,·,;-?, v¡¡) es el uso de combustible para el recorrido de D/y-1 a D¡¡, recorrido en tiempo t, con velocidades iniciales y finales de v,y-1 y v¡¡. Además, t¡¡ es el tiempo en el recorrido óptimo que corresponde a la distancia D¡¡. A través de la definición t¡Ni - ti0 = T¡. Ya que el tren se detiene en D/0 y DiN, V¡Q = ViNi = 0. La expresión anterior permite que la función F¡(t) sea determinada en forma alternativa determinando primero las funciones (/;(·), 1 = j = N¡, posteriormente encontrando r, ,1 = j = N¡ y vy-,1 = j = N¡, lo cual minimiza ? Sujeta a =l .=' Vmin ". ) = V, < Vmax ( ,y) j = 1,...,N,. - 1 v,o = w, = 0 Eligiendo D(J (por ejemplo en restricciones de velocidad o puntos de encuentro), se puede minimizar vmax - vm n (',))> minimizando de esta forma un dominio a través del cual f,y() necesita ser conocido. Con base en la división antes descrita, un método de replaneación subóptima más simple que el descrito anteriormente restringe la replaneación a tiempos en donde el tren está en los puntos de distancia D,y, 1 = i = M, 1 < j = N¡. En el punto D¡¡, el nuevo recorrido óptimo de D¡¡ a DM puede ser determinado encontrando rik, j < k = N¡, vik, j < k < N¡ y y -tmn, i < m < M, 1 < n < Nm, vmn, i < m = M, 1 < n < Nm, lo cual minimiza sujeto a tm 0=tncl + ?Tik =tmíx(i)-At¡ 'm,n («) = + ? a + ? (Tm +??„_, ) < tm (n) -Atn n = + 1 M - 1 '<*, + ? G<* + ?<G- i) = y en donde Se obtiene una simplificación adicional esperando un recómputo de Tm, i < m = M, hasta que se alcanza el punto de distancia D¡. En esta forma en los puntos Du entre D(-í y D¡, la minimización anterior necesita llevarse a cabo únicamente a través de rik, j < k = N¡, vik, j < k < N¡. T¡ se incrementa según es necesario para adaptar cualquier tiempo de recorrido real más largo de D(-1 a D¡}, al planeado. Este incremento se compensa posteriormente si es posible, a través del re-cómputo de Tm, i < m = M, en el punto de distancia D¡¡. Cuando las emisiones es el factor a optimizar, las ecuaciones anteriores aún se pueden aplicar excepto que se utiliza como un sustituto un tiempo predeterminado y/o real y/o combustible con variación de tiempo versus función de transferencia de emisiones. Los expertos en la técnica reconocerán que se pueden utilizar también otras funciones de transferencia, tal como pero sin limitarse a combustible versus velocidad, emisiones versus velocidad y combustible versus emisiones versus velocidad. Cuando se comparan estos elementos, se utiliza el término combustible para significar también eficiencia de combustible. De igual manera, se utilizan emisiones que también significan eficiencia de las mismas. Con respecto a la configuración de circuito cerrado descrita anteriormente, la energía de entrada total requerida para mover un tren 31 de un punto A a un punto B consiste en la suma de cuatro componentes, específicamente la diferencia en energía cinética entre los puntos A y B; la diferencia en energía potencial entre los puntos A y B; la pérdida de energía debido a fricción y otras pérdidas de arrastre; y la energía disipada por la aplicación de los frenos. Asumiendo que las velocidades de inicio y finales (por ejemplo estacionario) son iguales, el primer componente es cero. Además, el segundo componente es independiente de la estrategia de conducción. Por lo tanto, es suficiente minimizar la suma de al menos dos componentes. Posteriormente, un perfil de velocidad constante minimiza la pérdida de arrastre. Posteriormente un perfil de velocidad constante también minimiza la entrada de energía total cuando no se necesita frenar para mantener la velocidad constante. Sin embargo, si se requiere frenar para mantener velocidad constante, el aplicar el frenado sólo para mantener la velocidad constante, probablemente incrementará la energía total requerida debido a la necesidad de rellenar la energía disipada por los frenos. Existe la posibilidad de que cierto frenado pueda reducir realmente el uso de energía total, si la pérdida de freno adicional es mayor a la compensación por la disminución resultante en la pérdida de arrastre originada por frenar, reduciendo la variación en velocidad. Después de completar una nueva planeación a partir de la recolección de los eventos descritos anteriormente, se puede seguir el nuevo plan de muesca/velocidad óptima utilizando el control de circuito cerrado aquí descrito. Sin embargo, el algunas situaciones puede no haber suficiente tiempo para llevar a cabo la planeación descompuesta por segmento descrita anteriormente, y particularmente cuando existen restricciones de velocidad críticas que deben ser respetadas, se puede preferir una alternativa. Una modalidad de la presente invención logra esto con un algoritmo referido como "control de cruce inteligente". El algoritmo de control de cruce inteligente, es un proceso eficiente para generar, en vuelo, una prescripción subóptima eficiente en energía (por lo tanto combustible-eficiente) para conducir el tren 31 a través de un terreno conocido. Este algoritmo asume el conocimiento de la posición del tren 31 a lo largo del carril 34 en todos los momentos, así como el conocimiento del grado y curvatura del carril, versus posición. El método depende de un modelo de punto-masa para el movimiento del tren 31, cuyos parámetros pueden ser estimados en forma de adaptación a partir de medidas en línea del movimiento del tren, tal como se describió anteriormente. El algoritmo de control de cruce inteligente tiene tres componentes principales, específicamente un perfil de límite de velocidad modificado que sirve como una guía eficiente y una energía alrededor de reducciones del límite de velocidad; un perfil de ajuste de configuración de aceleración ideal o frenado dinámico que intenta equilibrar, minimizando variaciones de velocidad y frenado; y un mecanismo para combinar los últimos dos componentes para producir un comando de muesca, empleando un circuito de retroalimentación de velocidad para compensar las faltas de correspondencia de parámetros modelados cuando se comparan con parámetros de realidad. El control de cruce inteligente puede acomodar estrategias en las modalidades de la presente invención, sin frenado activo (es decir, el conductor es señalado y se asume que proporciona el frenado de requisito) o una variante que proporciona frenado activo. El algoritmo de control de cruce inteligente, también puede ser configurado e implementado para lograr la eficiencia de las emisiones. Con respecto al algoritmo de control de cruce que no controla el frenado dinámico, los tres componentes de ejemplo son un perfil de límite de velocidad modificada que sirve como una guía eficiente y una energía alrededor de reducciones del límite de velocidad, una señal de notificación que notifica al operador cuando se debe activar un frenado, un perfil de aceleración ideal que intenta equilibrar minimizando variaciones en velocidad y notificando al operador aplicar frenados y un mecanismo que emplea un circuito de retroalimentación para compensar las faltas de correspondencia de los parámetros modelo a los parámetros reales. También se incluye, de acuerdo con aspectos de la presente invención, un método para identificar valores de parámetros clave del tren 31. Por ejemplo, con respecto a la estimación de la masa del tren, se puede utilizar un filtro Kalman y un método de mínimos cuadrados de recurso para detectar errores que se pueden desarrollar con el tiempo. La figura 7, ilustra un diagrama de flujo de ejemplo de la presente invención. Tal como se describió previamente, una instalación remota, tal como un centro de despacho 60 puede proporcionar información para ser utilizada en la presente invención. Tal como se ilustra, dicha información se proporciona a un elemento de control ejecutivo 62. También se suministra el elemento de control ejecutivo 62 una base de datos de información de modelado de la locomotora 63, una base de datos de información del carril 36 tal como, pero sin limitarse a, información de grado del carril e información del límite de velocidad, parámetros de tren estimados tal como, pero sin limitarse a, coeficientes de peso y arrastre del tren, y tablas de rango de combustible de un estimador de rango de combustible 64. El elemento de control ejecutivo 62 suministra información al plenador 12, el cual se describe con mayor detalle en la figura 1. Una vez que se ha calculado un plan de recorrido, el plan se suministra a un anunciante de conducción, operador o elemento controlador 51. El plan de recorrido también se suministra al elemento de control ejecutivo 62 de modo que puede comparar el recorrido cuando se proporcionan otros datos nuevos. Tal como se describió anteriormente, el anunciante de conducción 51 puede ajustar automáticamente una potencia de muesca, ya sea un ajuste de muesca preestablecido o un valor de potencia de muesca continuo, óptimo. Además de suministrar un comando de velocidad a la locomotora 31, se proporciona una pantalla 68 de modo que el operador pueda ver lo que ha recomendado el planeador. El operador también tiene acceso al panel de control 69. A través del panel de control 69, el operador puede decidir si aplica la potencia de muesca recomendado. Para este fin, el operador puede limitar una potencia dirigida o recomendada. Esto es, en cualquier momento el operador siempre tiene la autoridad final con respecto a en que configuración de potencia deberá operar el grupo de locomotoras. El plan de recorrido puede ser modificado (no mostrado) con base en el conocimiento de la información de señalización y la ubicación de otros trenes en el sistema. Esta información puede obtenerse de otros sistemas de control de velocidad/posición de la red y parte de los cuales pueden residir fuera del tren. Por ejemplo, un sistema puede incluir un sistema de Control Positivo del Tren (PTC) el cual es un comando, control, comunicaciones integrado y sistema de información para controlar los movimientos del tren con seguridad, precisión y eficiencia. En forma similar, el operador puede limitar la potencia con base en la información de señalización anterior. Esto incluye decidir si se aplican frenos si el plan recomienda disminuir la velocidad del tren 31. Por ejemplo, si se opera en territorio oscuro, o cuando la información del equipo a borde del camino no puede transmitir electrónicamente información a un tren, y más bien el operador observa señales visuales del equipo aborde del camino, el operador ingresa comandos con base en información contenida en la base de datos del carril y señales visuales del equipo aborde del camino. Con base en como está funcionando el tren 31, se suministra la información con respecto a las medidas de combustible al estimador de rango de combustible 64. Ya que la medida directa de los flujos de combustible normalmente no está disponible en un grupo de locomotoras, toda la información del combustible consumido en un punto en el recorrido y las proyecciones en el futuro si se siguen los planes óptimos, utilizan modelos físicos calibrados, tal como los utilizados en el desarrollo de los planes óptimos. Por ejemplo, dichas anticipaciones pueden incluir, pero no se limitan al uso de caballos de fuerza bruta medida y características de combustible conocidas para derivar el combustible acumulativo utilizado. incluyendo si se aplican frenos si el plan recomienda disminuir la velocidad del tren 31. Por ejemplo, si se opera en territorio oscuro, o cuando la información del equipo a borde del camino no puede transmitir electrónicamente información a un tren, y más bien el operador observa señales visuales del equipo aborde del camino, el operador ingresa comandos con base en información contenida en la base de datos del carril y señales visuales del equipo aborde del camino. Con base en como está funcionando el tren 31, se suministra la información con respecto a las medidas de combustible al estimador de rango de combustible 64. Ya que la medida directa de los flujos de combustible normalmente no está disponible en un grupo de locomotoras, toda la información del combustible consumido en un punto en el recorrido y las proyecciones en el futuro si se siguen los planes óptimos, utilizan modelos físicos calibrados, tal como los utilizados en el desarrollo de los planes óptimos. Por ejemplo, dichas anticipaciones pueden incluir, pero no se limitan al uso de caballos de fuerza bruta medida y características de combustible conocidas para derivar el combustible acumulativo utilizado. Los trenes con sistemas de potencia distribuidos pueden operar en diferentes modos. Un modo es en donde todas las locomotoras en el tren operan en el mismo comando de muesca. Por lo tanto, si la locomotora principal está comandando la conducción N8, todas las unidades en el tren estarán comandadas para generar la potencia de conducción - N8. Otro modo de operación es el control "independiente". En este modo, las locomotoras o grupos de locomotoras distribuidas a lo largo del tren pueden ser operadas en diferentes potencias de conducción o frenado. Por ejemplo, conforme un tren pasa por encima de la parte superior de una montaña, las locomotoras principales (en la pendiente descendente de la montaña) pueden ser colocadas en frenado, en tanto que las locomotoras a la mitad o al final del tren (en la pendiente ascendente de la montaña) pueden estar en conducción. Esto se realiza para minimizar las fuerzas de tensión a los acopladores mecánicos que conectan los vagones y las locomotoras. Tradicionalmente, la operación del sistema de potencia distribuido en el modo "independiente" requerida que el operador comandará en forma manual cada locomotora o conjunto de locomotoras remotas a través de una pantalla en la locomotora principal. Utilizando el modelo de planeación a base de física, la información de configuración del ten, base de datos de la vía férrea a bordo, reglas de operación a bordo, sistema de determinación de ubicación, control de potencia/frenado de circuito cerrado en tiempo real y retroalimentación del sensor, el sistema debe operar en forma automática el sistema de potencia distribuido en el modo "independiente". Además, en un grupo de locomotoras, la locomotora remota puede invocar más potencia de la locomotora de avance incluso aunque la locomotora de avance puede estar operando en una configuración de potencia menor. Por ejemplo, cuando un tren está pasando por una montaña, la locomotora de avance puede estar en la parte de abajo de la montaña, requiriendo por lo tanto menos potencia, en tanto que la locomotora remota aún está conduciendo hacia arriba en la montaña, requiriendo de esta forma más potencia. Cuando se opera en la potencia distribuida, el operador en una locomotora principal puede controlar las funciones de operación de las locomotoras remotas en el conjunto remoto a través de un sistema de control, tal como un elemento de control de potencia distribuida. Por lo tanto cuando se opera en una potencia distribuida, el operador puede comandar cada conjunto de locomotoras para operar en un diferente nivel de potencia de muesca (o un conjunto puede estar en conducción y el otro puede estar en frenado) en donde cada locomotora individual en el conjunto de locomotoras opera en la misma potencia de muesca. En una modalidad de ejemplo, con la modalidad de la presente invención instalada en el tren, preferentemente en comunicación con el elemento de control de potencia distribuido, cuando un nivel de potencia de muesca de un conjunto de locomotoras remoto es deseado tal como lo recomienda el plan de recorrido optimizado, la modalidad de la presente invención comunicará esta configuración de potencia al conjunto de locomotoras remotas para su implementación. Tal como se describe más adelante, lo mismo es cierto con respecto al frenado. La modalidad de ejemplo de la presente invención se puede utilizar con conjuntos en los cuales las locomotoras no estén contiguas, por ejemplo, con 1 o más locomotoras al frente, otras a la mitad y en la parte trasera del tren. Dichas configuraciones son denominadas potencia distribuida, en donde la conexión estándar entre las locomotoras se reemplazan mediante enlace de radio o un cable auxiliar para enlazar externamente las locomotoras. Cuando se opera en potencia distribuida, el operador en una locomotora principal puede controlar las funciones de operación de las locomotoras remotas en el grupo a través de un sistema de control, tal como un elemento de control de potencia distribuida. En particular, cuando se opera en potencia distribuida, el operador puede comandar cada grupo de locomotoras para operar en un diferente nivel de potencia de muesca (o un grupo puede estar en conducción y el otro puede estar en frenado), en donde cada locomotora individual en el grupo de locomotoras opera en la misma potencia de muesca. En una modalidad de ejemplo de la presente invención instalada en el tren, preferentemente en comunicación con el elemento de control de potencia distribuido, cuando se desea un nivel de potencia de muesca para un grupo de locomotoras remotas tal como lo recomienda el plan de recorrido optimizado, la modalidad de la presente invención comunicará esta configuración de potencia al grupo de locomotoras remotas para su implementación. Tal como se describe más adelante, lo mismo es real con respecto al frenado. Cuando se opera con potencia distribuida, el problema de optimización antes descrito puede ser mejorado para permitir grados de libertad adicionales, en cuanto a que cada una de las unidades remotas puede ser controlada en forma independiente desde la unidad principal. El valor de esto es que los objetivos o restricciones adicionales que se relacionan con las fuerzas en-tren pueden incorporarse en la función de desempeño, asumiendo que también se incluya el modelo para reflejar las fuerzas en-tren. Por lo tanto, la modalidad de la presente invención puede incluir el uso de múltiples controles de acelerador para manejar de mejor manera las fuerzas en-tren, así como el consumo de combustible y emisiones. En un tren que utiliza un administrador del grupo, la locomotora principal en un grupo de locomotoras puede operar en una configuración de potencia de muesca diferente a las otras locomotoras que se encuentran en el grupo. Las otras locomotoras en el grupo operan en la misma configuración de potencia de muesca. La modalidad de la presente invención puede ser utilizada junto con el administrador del grupo, para comandar las configuraciones de la potencia de muesca para las locomotoras en el grupo conseguido. Por lo tanto, con base en la modalidad de la presente invención, ya que el administrador del grupo divide un grupo de locomotoras en dos grupos, la locomotora principal y las unidades de remolque, la locomotora principal será comandada para operar en una cierta potencia de muesca y las locomotoras de arrastre serán comandadas para operar en otra cierta potencia de muesca. En una modalidad de ejemplo, el elemento de control de potencia distribuido puede ser el sistema y/o aparato en donde se aloje esta operación. De igual manera, cuando se utiliza un optimizador de grupo con un grupo de locomotoras, la modalidad de la presente invención se puede utilizar junto con el optimizador del grupo para determinar la potencia de muesca para cada locomotora en el grupo de locomotoras. Por ejemplo, se supone que un plan de recorrido recomienda una configuración de potencia de muesca de 4 para el grupo de locomotoras. Con base en la ubicación del tren, el optimizador del grupo tomará esta información y posteriormente determinará la configuración de potencia de la muesca para cada locomotora en el grupo. En esta implementación, se mejora la eficiencia de la configuración de las configuraciones de potencia de muesca con respecto en los canales de comunicación intra-tren. Además, tal como se describió anteriormente, la implementación de esta configuración se puede llevar a cabo utilizando el sistema de control distribuido. Además, tal como se describió anteriormente, la modalidad de la presente invención se puede utilizar para correcciones continuas y una nueva planeación con respecto a cuando el grupo del tren utiliza frenado con base en aspectos de entrada de interés, tal como pero sin limitarse a, cruces de vías de tren, cambios de grado, llegada a vías muertas, llegada a campos de depósito y llegada a estaciones de combustible en donde cada locomotora en el grupo puede requerir una diferente opción de frenado. Por ejemplo, si el tren está llegando a una montaña, la locomotora principal puede tener que entrar a una condición de frenado en tanto que las locomotoras remotas, que no han llegado al pico de la montaña pueden tener que permanecer en un estado de conducción. Las figuras 8, 9 y 10 muestran ilustraciones de ejemplo de despliegues dinámicos para ser utilizados por el operador. Tal como se proporciona, en la figura 8, se proporciona un perfil de recorrido 72. Dentro del perfil se proporciona una ubicación 73 de la locomotora. Se proporciona información tal como longitud del tren 105 y número de carro 106 en el tren. También se proporcionan elementos con respecto al grado de la vía férrea 107, curva y elementos a bordo del camino 108, incluyendo ubicación del puente 109 y velocidad del tren 110. La pantalla 68 permite que el operador vea dicha información y también vea cuando el tren está a lo largo de la ruta. Se proporciona información correspondiente a la distancia y/o tiempo estimado de llegada a ubicaciones tales como cruces 112, señales 114, cambios de velocidad 116, marcas terrestres 118 y destinos 120. También se proporciona una herramienta de administración del tiempo de llegada 125 para permitir al usuario determinar los ahorros en combustible que están siendo realizados durante el recorrido. El operador tiene la capacidad de variar los tiempos de llegada 127 y presenciar como esto afecta los ahorros de combustible. Tal como se describió en la presente invención, los expertos en la técnica reconocerán que el ahorro en combustible es un ejemplo únicamente de un objetivo que puede ser revisado con una herramienta de administración. Para este fin, dependiendo del parámetro que este siendo visto, se pueden ver otros parámetros, aquí descritos y evaluarse con una herramienta de administración que es visible para el operador. El operador también es abastecido con la información con respecto a que tanto está siendo operando el tren por la tripulación. En modalidades de ejemplo, la información de tiempo y distancia puede ser ilustrada como el tiempo y/o distancia hasta que un evento y/o ubicación particular pueda proporcionar un tiempo transcurrido total. Tal como se ilustra en la figura 9, una pantalla de ejemplo proporciona información con respecto a datos de grupo 130, una gráfica de eventos y situaciones 132, una herramienta de administración de tiempo de llegada 134, y claves de acción 136. Se proporciona también en esta pantalla, información similar a la descrita anteriormente. Esta pantalla 68 también proporciona claves de acción 138 para permitir al operador volver a planear, así como desengancharse 140 de la modalidad de la presente invención. La figura 10, ilustra otra modalidad de ejemplo de la pantalla. Los datos típicos de una locomotora moderna que incluyen estado de freno de aire 72, velocímetro análogo con insertos digitales 74 e información con respecto a la fuerza de tracción en fuerza de libras (o amperes de tracción para locomotoras CD) están visible. Se proporciona un indicador 74 para mostrar la velocidad óptima corriente en el plan que este siendo ejecutado, así como una gráfica de acelerometro para suplementar la lectura en mph/minuto. Los nuevos datos importantes para una ejecución del plan óptima está en el centro de la pantalla, incluyendo una gráfica de tira rodante 76 con configuración de velocidad y muesca óptimas versus distancia en comparación con la historia de ese momento de estas variables. En esta modalidad de ejemplo, la ubicación del tren se deriva utilizando el elemento localizador. Tal como se ilustra, la ubicación se proporciona identificando que tan lejos está el tren de su destino final, una posición absoluta, un destino inicial, un punto intermedio y/o una entrada del operador. La gráfica de la cinta proporciona una vista superior de los cambios en velocidad requeridos para seguir el plan óptimo, lo cual es útil en el control manual, y monitorea el plan versus lo real durante el control automático. Tal como se describe en la presente invención, tal como cuando se encuentra en el modo de adiestramiento, el operador puede ya sea seguir la muesca o la velocidad sugerida por la modalidad de la presente invención. La barra vertical proporciona una gráfica de una muesca deseada real, la cual también se despliega digitalmente debajo de la gráfica de cinta. Cuando se utiliza potencia de muesca continua, tal como se describió anteriormente, la pantalla simplemente redondeará el equivalente independiente más cercano, la pantalla puede ser una pantalla análoga de modo que se desplegará un equivalente análogo o un porcentaje o caballos de fuerza/tracción real. Se despliega información crítica en el estado de recorrido en la pantalla, y muestra el grado en el que se encuentra el tren en ese momento, ya sea mediante la locomotora principal 88, una ubicación en cualquier parte a lo largo del tren o un promedio en la longitud del tren. También se describe una distancia recorrida en el plan 90, combustible acumulativo utilizado 92, en donde la distancia hasta la siguiente parada está planeada 94, el tiempo de llegada de ese momento y proyectado 96 esperado estará en la siguiente parada. La pantalla 68 también muestra el tiempo máximo posible al destino posible con los planos disponibles computarizados. Si se requiere una llegada posterior, se puede llevar a cabo un nuevo plan. Los datos de plan delta, muestran el estado de gastos por combustible y programación o correspondientes al plan óptimo de ese momento. Los números negativos significan menos combustible o una llegada temprana en comparación con el plan, los números positivos muestran más combustible o una llegada tardía en comparación con el plan, y normalmente en la negociación en direcciones opuestas (cuando se disminuye la velocidad para ahorrar combustible se hace que el tren llegue en forma tardía y viceversa). Todas las veces estás pantallas 68 proporcionan al operador una captura en pantalla de en donde se encuentra con respecto al plan de división instituido en ese momento. Este plan es únicamente con propósitos de ilustración, ya que existen muchas otras formas de despliegue/transporte de esta información al operador y/o despacho. Para este fin, la información descrita anteriormente puede ser intermezclada para proporcionar un despliegue diferente a los descritos. Otras características que pueden ser incluidas en la modalidad de la presente invención incluyen, pero no se limitan, a permitir la generación de registros y reportes de datos. Esta información puede ser almacenada en el tren y descargada en un sistema fuera de borda en algún punto en el tiempo. Las descargas pueden ocurrir a través de transmisión manual y/o inalámbrica. Esta información también puede ser vista por el operador a través de la pantalla de la locomotora. Los datos pueden incluir información tal como, pero sin limitarse a, entradas del operador, el sistema de tiempo es operacional, combustible ahorrado, desequilibrio de combustible a través de las locomotoras en el tren, recorridos del tren fuera de curso, emisiones de diagnóstico del sistema tal como sino está funcionando bien el sensor GPS. Ya que el plan de recorrido debe tomar en consideración el tiempo de operación de la tripulación permitible, la modalidad de la presente invención puede tomar en consideración dicha información como un recorrido que está planeado. Por ejemplo, si el tiempo máximo en el que una tripulación puede operar es de ocho horas, entonces el recorrido deberá ser modelado para incluir una ubicación de detención para que una nueva tripulación tome el lugar de esa tripulación. Dichas ubicaciones de paradas especificadas pueden incluir, pero no se limitan a, estaciones de tren, ubicaciones de encuentro/pase, etc. Si, conforme progresa el recorrido, el tiempo de recorrido puede ser excedido, la modalidad de la presente invención puede ser dominada por el operador para cumplir con los criterios tal como lo determine el operador. Finalmente, sin importar las condiciones de operación del tren, tal como pero sin limitarse a una carga de alto nivel, baja velocidad, condiciones de expansión del tren, etc., el operador permanece en control para comandar una condición de velocidad y/o operación del tren. Utilizando la modalidad de la presente invención, el tren puede operar en una pluralidad de operaciones. En un concepto de operación, la modalidad de la presente invención puede proporcionar comandos para comandar la proporción, frenado dinámico. Posteriormente el operador maneja todas las otras funciones del tren. En otro concepto de operación, la modalidad de la presente invención puede proporcionar comandos para comandar únicamente la propulsión. Posteriormente el operador maneja el frenado dinámico y todas las otras funciones. Aún en otro concepto de operación, la modalidad de la presente invención puede proporcionar comandos para comandar la propulsión, frenado dinámico y aplicación de frenos de aire. El operador posteriormente maneja todas las otras funciones del tren. Las modalidades de ejemplo de la presente invención también se pueden utilizar para notificar al operador de las próximas partidas de interés de las acciones que serán tomadas. En forma específica, la lógica de pronóstico de la modalidad de la presente invención, las correcciones y re-planeación continuas al plan de recorrido optimizado, la base de datos de rastreo, el operador puede ser notificado de los próximos cruces, señales, cambios de grado, acciones de frenado, vías muertas, estaciones de tren, estaciones de combustible, etc. Esta notificación puede ocurrir en forma audible y/o a través de la interfase del operador. Utilizando específicamente el modelo de planeación a base de físicas, la información de configuración del tren, base de datos de vía férrea a bordo, reglas de operación a bordo, sistemas de determinación de ubicación, control de potencia/freno de circuito cerrado de tiempo real y retroalimentación del sensor, el sistema debe presentar y/o notificar al operador las acciones requeridas. La notificación puede ser visual y/o audible. Los ejemplos incluyen notificación de cruces que requieren que el operador active la bocina y/o campana de la locomotora, notificación de cruces "silentes" que no requieren que el operador active la bocina o campana de la locomotora. En otra modalidad de ejemplo, utilizando el modelo de planeación a base de físicas descrito anteriormente, la información de configuración del tren, base de datos de vía férrea a bordo, reglas de operación a bordo, sistema de terminación de ubicación, control de potencia/freno de circuito cerrado de tiempo real y retroalimentación del sensor, las modalidades de ejemplo de la presente invención pueden presentar al operador información (por ejemplo un calibrador o pantalla) que permite al operador ver cuando el tren llegará a las diversas ubicaciones tal como se ilustra en la figura 9. El sistema debe permitir al operador ajusfar un plan de recorrido (tiempo de llegada objetivo). Esta información (tiempo de llegada estimado real o información necesaria para derivación fuera de borda) también puede ser comunicado al centro de despacho para permitir al despachador o sistema de despacho ajusfar los tiempos de llegada objetivo. Esto permite al sistema ajusfar rápidamente y optimizar la función objetivo adecuada (por ejemplo negociar entre velocidad y uso de combustible). La figura 11, ilustra una modalidad de ejemplo de dos trenes en vías férreas que cruzan. En una modalidad de ejemplo, un optimizador de red 200 permite actualizaciones periódicas a secciones de ferrocarril deseadas y trenes/tripulaciones correspondientes para que sean obtenidas y enviadas a las tripulaciones para acción. Si el optimizador de la red 200 tiene información adicional del tren, tal como datos de desempeño de tiempo del tren de tiempo real que incluyen, pero no se limitan a aceleración máxima, velocidad, eficiencia de combustible, optimización de emisiones, etc., se puede tener la opción de un desempeño de red más óptimo. Por ejemplo, tal como se ilustra se supone que el tren 1 sale del punto A en el tiempo 11 y se programa para llegar al punto B en el tiempo t2. El tren 2 sale en el tiempo t3 del punto C y se programa para llegar al punto D en el tiempo t4. Las dos vías férreas se intersectan en el punto X. Aunque el punto X se ilustra como un punto fijo, los expertos en la técnica apreciarán que el punto X puede ser un punto deslizante. Además, aunque se ilustren en la figura 11 vías férreas que intersectan, los expertos en la técnica reconocerán que se puede utilizar una modalidad de la presente invención cuando el tren está en una vía muerta con el objeto de lograr el encuentro/pase. Por lo tanto, el punto X puede considerarse una vía férrea lateral disponible para utilizarse con el encuentro/pase. Es deseable asegurar que los dos trenes, el tren 1 y el tren 2, no intersecten al mismo tiempo. El tiempo de llegada t2 o t4 puede cambiar dependiendo de las anticipaciones del optimizador de la red. Además, el tren 1 y el tren 2 generalmente pueden tener diferentes características de desempeño con respecto a eficiencia de combustible, capacidad de aceleración, velocidad, etc., y éstas necesitan tomarse en cuenta cuando se corre una rutina de optimización de la red general. Por simplicidad, asumiendo que el tiempo de llegada se fija tanto para el tren 1 como para el tren 2, el tren 1 recorre a lo largo de las secciones de vía férrea AX y XB, en donde el tiempo de recorrido total es de t2 -t 1 , en tanto que el tren 2 recorre a lo largo de las secciones de vía férrea CX y XD en donde el tiempo de recorrido total es de t4-t3. Sabiendo que la velocidad de tren proyectada es para ambos trenes, el tren 1 y el tren 2, se puede encontrar un rango de soluciones para asegurar que el tren 1 y el tren 2 no lleguen al punto de intersección X al mismo tiempo. La velocidad proyectada del tren 1 y el tren 2 puede ajustarse dentro de las restricciones de la capacidad de cada tren. Los trenes respectivos determinan sus proyecciones de combustible y velocidad conforme cada tren procede a lo largo de su vía férrea respectiva, tal como se describió anteriormente con respecto al sistema de optimizador de tren y al método descrito anteriormente. En forma similar, cuando las emisiones es el factor en el que se basan los planes de recorrido, los trenes respectivos determinan sus proyecciones de emisión y velocidad conforme cada tren procede a lo largo de su vía férrea respectiva, tal como se describió anteriormente con respecto al sistema y método de optimizador de tres descrito anteriormente. En otra modalidad de ejemplo, los datos de desempeño de cada tren, el tren 1 y el tren 2, se determinan y pueden actualizarse durante la corrida. En otra modalidad de ejemplo, cada tren, el tren 1 y el tren 2 proporciona sus datos de desempeño actualizados respectivos a un optimizador de red 200 y el optimizador de red 200 recalcula el desempeño y eficiencia general de la red. En otra modalidad de ejemplo, el optimizador de la red 200 utiliza la velocidad proyectada en lugar de los datos de desempeño. La implementación de la modalidad de ejemplo de la presente invención puede ocurrir y evaluarse localmente a bordo del tren, globalmente fuera del tren, tal como una ubicación remota, en regiones o combinaciones de los anteriores. Tal como se describió anteriormente, los datos de desempeño pueden estar basados en al menos un parámetro y/o factor, tal como pero sin limitarse a combustible, emisiones, etc. En otra modalidad de ejemplo, los trenes, tren 1 y tren 2, también proporcionan datos de eficiencia de combustible versus velocidad, versus capacidad de aceleración para proporcionar a un optimizador de la red 200 datos adicionales para negociar la eficiencia y desempeño de combustible de la red contra parámetros de desempeño del tren locales. El optimizador de red 200 posteriormente proporciona a cada tren datos de intersección actualizada y tiempo final de llegada y cada tren individual ajusta sus características para optimización local. Conforme el tiempo progresa, se reduce el grupo de soluciones y la optimización y el desempeño local sobrescriben los deseos de optimización y desempeño de la red. En otra modalidad de ejemplo, el tiempo de salida del tren 1 es programado para llegar a la intersección X antes del tren 2, debido a la eficiencia de combustible óptima del tren 1 en ambas secciones AX y XB. Debido por ejemplo a que el tren 2 tiene una eficiencia de combustible optimizada localizada local de las secciones CX y CD y que ambos trenes se intersectan en el punto X, el optimizador de la red 200, con el conocimiento de la eficiencia de combustible del tren 1 2 versus velocidad y posible aceleración/desaceleración, se tiene la capacidad de negociar la eficiencia de combustible del tren 1 versus eficiencia de combustible del tren 2 para evitar que ambos trenes lleguen a la intersección X al mismo tiempo. El optimizador de la red 200 posteriormente proporciona la retroalimentación a los trenes locales, tren 1 y tren 2, para eficiencia general. Esto puede incluir tener uno de los dos trenes, el tren 1 o tren 2, llegando o deteniéndose antes de llegar a la intersección X. Si el tiempo de llegada cambia para cualquier tren, la proyección óptima para cada tren individual y la red general pueden ser ajustadas. Las modalidades de ejemplo proporcionan una estructura para permitir la optimización local y al mismo tiempo proporcionar optimización global. En una modalidad preferida, debe ocurrir el intercambio de datos entre el optimizador del tren local 12 y el optimizador de red 200. El optimizador de red 200 tiene un ajuste inicial de parámetros de tren para optimización de tren. En una modalidad de ejemplo el grupo inicial de parámetros incluye eficiencia de combustible proyectada con base en parámetros de marcación del tren. En otra modalidad de ejemplo, el ajuste de datos inicial está basado en datos históricos, de las tablas estándar y/o de cálculos manuales y/o entradas del operador. El optimizador de la red 200 determina un tiempo inicial de llegada y configuraciones de velocidad para ambos trenes, tren 1 y tren 2. En una modalidad preferida, el tren(s) optimiza su velocidad utilizando un sistema optimizador de recorrido 12 y alimenta los parámetros de desempeño resultantes nuevamente al optimizador de red 200. En una modalidad de ejemplo si el tren, tren 1 y/o tren 2 no tiene un sistema optimizador de recorrido, el tren, tren 1 y/o tren 2, proporciona datos del tren tal como velocidad, uso de combustible y configuraciones de potencia para que el optimizador de red 200 lleve a cabo una eficiencia de combustible aproximada o cálculo de desempeño del tren. El optimizador de la red 200 recalcula la eficiencia de la red debido a los grupos de datos actualizados y proporciona objetivos actualizados el tren local, tren 1 y/o tren 2. Además, otros parámetros de la red o tren, tal como tiempo de tripulación restante, estado del tren, condiciones de la vía férrea, parámetros de carga, parámetros de los carros tal como capacidad de enfriamiento para cargas de alimentos, etc., se pueden agregar como restricciones y proporcionar diferentes valores objetivo locales. Conforme el tiempo progresa, la capacidad del tren local proporciona una solución más restringida, en comparación con las opciones de la red. A manera de ejemplo, la ocupación de la vía y/o restricciones de velocidad pueden limitar al tren, tren 1 y/o tren 2, a mantener una cierta velocidad o acelerar para progresar a una coordenada según sea deseado por el optimizador de red 200. En dicha condición, la restricción del tren local puede sobreescribir el deseo de la red y debe tomar un límite estricto para la rutina de optimización de la red. En una modalidad de ejemplo, el resultado asociado con el cambio de velocidad del tren local, tren 1 y/o tren 2, se incrementa de esta forma menos deseable o imposible que el optimizador de la red 200 presione más allá de esta restricción local. Otra consideración que puede tomarse en cuenta es que conforme se agregan trenes adicionales a la red de la vía férrea, la configuración de opción inicial de cada tren local adicional, en general es menos restrictiva hacia el final del recorrido de un tren que partió previamente. Además, quedará entendido que los trenes pueden imponer diferentes categorías de prioridad, tal como trenes-"Z". Para este fin las modalidades de ejemplo descritas anteriormente pueden aplicar a trenes con diversas prioridades, en donde los parámetros del tren local se ajustan de manera correspondiente. En otra modalidad de ejemplo, las modalidades descritas anteriormente pueden ser utilizadas para evaluar una opción del tren, tren 1 y/o tren 2, recorrida a lo largo de al menos 2 diferentes opciones de trayectoria. En esta modalidad como se ilustra en la figura 12, se proporcionan al menos dos secciones increméntales y puntos de cruce Y. La evaluación se extiende a la sección AX, en donde el tren t1 puede viajar a lo largo de al menos dos trayectorias alternativas, X1Y y X2Y, progresar a la intersección Y en donde la vía se combine y posteriormente atravesar a su destino final B. La situación anterior puede ocurrir cuando se construyen vías férreas más antiguas o nuevas para facilitar un mayor rendimiento. El optimizador local 12 calcula la eficiencia proyectada (combustible y/o emisiones) para ambas opciones y presenta éstas al optimizador de red 200 para evaluación. En una modalidad de ejemplo la prioridad del tren apilado, tren 3, que atraviesa la misma misión general AB, puede ser evaluada posteriormente contra el tren 1 y también contra el tren 2. En otra modalidad de ejemplo, las rutas de recorrido alternativas para el tren, tren 1 y/o tren 2, son determinadas, tal como pero sin limitarse a la información proporcionada por el optimizador de recorrido, descrita anteriormente, al optimizador de la red 200. Asimismo, se pueden calcular rutas alternas a bordo del tren, el tren 1 y/o tren 2, por lo tanto en operación, si se determina una ruta de recorrido alterna para asegurar que el tren, tren 1 y/o tren 2, cumpla su objetivo de tiempo de recorrido de la misión, cuando cruza otra vía férrea, el tren, tren 1 y/o tren 2 puede transitar a otra vía férrea, si la transición va a llegar a cumplir el objetivo de tiempo de recorrido de la misión. Posteriormente el optimizador de la red 200 puede utilizarse para asegurar que mediante la conmutación de vías férreas no se vean afectados otros vehículos de ferrocarril. Para este fin, la información tal como mantenimiento y/o trabajos de reparación, puede ser proporcionada al optimizador de la red 200 para asegurar una operación adecuada de las vías férreas. La figura 13, ilustra un diagrama de flujo que muestra pasos de ejemplo para enlazar ciertos parámetros con conocimiento de la red. Tal como se ilustra en el diagrama de flujo 245, se proporciona un paso para dividir la misión del tren en múltiples secciones con puntos de intersección común, paso 250. Se calculan parámetros de operación del tren con base en otro extremo en la red de ferrocarril para determinar parámetros optimizados a través de cierta sección, paso 252. Los parámetros optimizados son comparados con parámetros de operación corrientes, paso 254. Los parámetros de operación corriente son alterados para coincidir con parámetros optimizados de la sección de vía férrea corriente y/o sección de vía férrea futura, paso 256. Los parámetros de operación incluyen, pero no se limitan a, parámetros de combustible y/o parámetros de velocidad. En una modalidad de ejemplo, los parámetros de operación son parámetros optimizados que son determinados por el tren, tren 1 y/o tren 2. Además, se pueden alterar los parámetros de operación corriente para evitar conflictos con otros trenes. La figura 14, ilustra otro diagrama de flujo que muestra pasos de ejemplo que enlazan ciertos parámetros con conocimiento de la red. Se proporciona un paso en el diagrama de flujo 260 que describe un tren, con un grupo inicial de parámetros del optimizador de red, paso 262. El tren se conduce a través de una misión, paso 264. Se reportan las condiciones de operación del tren al optimizador de la red conforme el tren progresa a través de la misión, paso 266. A bordo del tren, se describe la consideración de condiciones de operación de tiempo real del tren en virtud de los parámetros del tren proporcionados por el optimizador de la red, paso 268. Si los parámetros del tren establecidos por el optimizador de la red exceden límites considerados a bordo del tren, se dominan los parámetros del tren proporcionados por el optimizador de la red, paso 270. Con base en la especificación anterior y tal como se describió anteriormente, las modalidades de ejemplo de la presente invención se pueden implementar utilizando técnicas de programación y/o ingeniería de computadora incluyendo software, firmware, hardware de computadora o cualquier combinación o subgrupo de los mismos. Para este fin, las gráficas de flujo 245, 260 descritas anteriormente pueden implementarse utilizando un código de software de computadora. La figura 15, ilustra un diagrama de bloque de elementos de ejemplo que pueden ser parte de un sistema para optimizar las operaciones de un tren dentro de una red de vías férreas de ferrocarril. Tal como se ilustra, se describe un optimizador de red 200 que determina condiciones de operación óptimas para una pluralidad de trenes, tren 1 y/o tren 2 dentro de una red de ferrocarril a través de segmentos de cada misión del tren. También se proporciona un sistema de comunicación inalámbrica 205, que proporciona comunicaciones entre el optimizador de la red 200 y el tren, tren 1 y/o tren 2. Se describe un sistema de recolección de datos 210 que proporciona condiciones de operación con respecto al tren, tren 1 y/o tren 2 al optimizador de la red 200. Aunque se ilustran como estando próximas al optimizador de la red 200, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que el sistema de recolección de datos 210 puede ser una pluralidad de ubicaciones incluyendo, pero sin limitarse a, sistemas individuales en cada tren, tren 1 y/o tren 2 y/o en un depósito (no ilustrado). Cuando se localiza a bordo del tren, el tren 1 y/o tren 2, el sistema de recolección de datos 210 puede incluir un optimizador de recorrido a bordo 12 que determina condiciones de operación óptimas para el tren, tren 1 y/o tren 2, con base en la misión del tren. Además, el optimizador de la red 200 puede variar las condiciones de operación óptimas determinadas por el optimizador a bordo 12 del tren, tren 1 y/o tren 2, de acuerdo con condiciones de operación óptimas determinadas por el optimizador de la red 200. La figura 16, ilustra un diagrama de flujo de pasos para optimizar una pluralidad de vehículos del tren que operan dentro de la red de ferrocarril. Un paso dentro del diagrama de flujo 301 implica determinar un objetivo de misión de cada vehículo de ferrocarril al comienzo de cada misión respectiva, paso 307. Se determina un plan de recorrido optimizado para cada vehículo de ferrocarril con base en el objetivo de la misión, paso 309. Cada plan de recorrido respectivo se ajusta mientras se conduce con base en parámetros de operación del vehículo de ferrocarril y/o otros vehículos de ferrocarril próximos a otro vehículo de ferrocarril, paso 311. Tal como se describió anteriormente con respecto a otros diagramas de flujo en la figura 13 y 14, los parámetros de operación pueden incluir al menos parámetros de combustible y/o parámetros de velocidad. Además, los parámetros de operación actual son parámetros optimizados a través del vehículo de ferrocarril (o tren) y/o optimizador de la red central. Por consiguiente en operación se puede dirigir un primer vehículo de ferrocarril respectivo para extracción en una vía férrea lateral para un encuentro y pase con base en una misión de prioridad de un segundo vehículo de ferrocarril respectivo. Además se pueden alterar parámetros de operación actual de un vehículo de ferrocarril respectivo, para evitar un conflicto con otro vehículo de ferrocarril que está utilizando la red de ferrocarril. Esta alteración puede llevarse a cabo a través de un optimizador de recorrido a bordo del vehículo de ferrocarril. Aunque la presente invención ha sido descrita con referencia a una modalidad de ejemplo, quedará entendido para los expertos en la técnica que pueden realizar varias cambios, omisiones y/o adiciones y que los equivalentes pueden ser sustituidos por elementos de los mismos sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención. Además, se pueden realizar muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la presente invención sin apartarse del alcance de las mismas. Por consiguiente, se pretende que la presente invención no se limite a la modalidad descrita como el mejor modo contemplado para llevar a cabo la presente invención, sino que la misma incluya todas las modalidades que están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, a menos que se manifieste específicamente cualquier uso de los términos primero, segundo, etc., no indican cualquier orden de importancia, sino más bien los términos primero, segundo, etc. se utilizan para distinguir un elemento de otro.

Claims (31)

  1. REIVINDICACIONES 1. En una red de ferrocarril, un método para enlazar al menos uno de los parámetros del tren, eficiencia de combustible, eficiencia de emisión y carga con conocimiento de la red de modo que los ajustes para eficientar la red puedan realizarse conforme pasa el tiempo mientras un tren está llevando a cabo una misión, en donde el método comprende: a. dividir una misión de tren en múltiples secciones; b. calcular los parámetros de operación del tren con base en otros trenes en una red de ferrocarril, para determinar parámetros optimizados a través de una cierta sección; c. comparar parámetros de operación optimizados con parámetros de operación actual; y d. alterar parámetros de operación actual de tren para que coincidan con parámetros de operación optimizados para al menos una de las secciones de vía férrea actual, una sección de vía férrea pendiente en virtud de los otros vehículos de ferrocarril que utilizan la red de ferrocarril.
  2. 2. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además comparar al menos una salida de emisión con la velocidad, la eficiencia de combustible con la velocidad y las emisiones con la velocidad con la eficiencia de combustible.
  3. 3. El método tal como se describe en la reivindicación 2, caracterizado porque el paso de alteración se lleva a cabo con base en un resultado terminado del paso de comparar al menos una salida de emisión con la velocidad, eficiencia de combustible con la velocidad, y emisiones con la velocidad, con eficiencia de combustible.
  4. 4. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros de operación actual se optimizan operando parámetros determinados por el tren.
  5. 5. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además alterar parámetros de operación actual para evitar conflictos con otros trenes utilizando la red de ferrocarril.
  6. 6. El método tal como se describe en la reivindicación 4, caracterizado porque la alteración de los parámetros de operación actual se lleva a cabo a través de un optimizador de recorrido a bordo del tren.
  7. 7. El método tal como se describe en la reivindicación 4, caracterizado porque la alteración de los parámetros de operación actual se logra con base en una organización por prioridades de un tiempo de llegada del tren, cuando se compara con otros trenes que están en la red de ferrocarril.
  8. 8. Un sistema para enlazar parámetros de tren, eficiencia de combustible y carga con conocimiento de red, de modo que los ajustes para eficientar la red se puedan realizar conforme progresa el tiempo, en donde el sistema comprende: a. Un optimizador de red que determina condiciones de operación óptimas para una pluralidad de trenes dentro de una red de ferrocarril sobre segmentos de cada misión del tren; b. un sistema de comunicación inalámbrica para comunicación entre el optimizador de la red y un tren; y c. un sistema de recolección de datos que proporciona al menos una condición de operación con respecto al tren, al optimizador de la red.
  9. 9. El sistema tal como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además una porción de transferencia localizada dentro de al menos el optimizador de la red u otro procesador para comparar al menos una salida de emisión con velocidad, eficiencia de combustible con velocidad y emisiones con velocidad con eficiencia de combustible.
  10. 10. El sistema tal como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema de recolección de datos comprende un optimizador a bordo que determina al menos una condición de operación óptima del tren.
  11. 11. El sistema tal como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque el optimizador de la red varía las al menos una condición de operación óptima determinada por el optimizador a bordo del tren, de acuerdo con una condición de operación óptima determinada por el optimizador de la red.
  12. 12. El sistema tal como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque el optimizador a bordo domina al menos una condición de operación determinada por el optimizador de la red cuando la condición de operación del optimizador de la red excede un parámetro de operación real del tren.
  13. 13. Un código de software de computadora para enlazar parámetros de operación del tren, eficiencia de combustible y carga con conocimiento de la red, de modo que los ajustes para eficientar la red pueden realizarse conforme progresa el tiempo, en donde el código de software de computadora comprende: a. un módulo de software de computadora para dividir la misión del tren en múltiples opciones con puntos de intersección; b. un módulo de software de computadora para calcular al menos un parámetro de operación del tren con base en otros trenes que se encuentran en la red de ferrocarril, para determinar al menos un parámetro optimizado a través de una cierta sección; c. un módulo de software de computadora para comparar el al menos un parámetro optimizado con al menos un parámetro de operación actual; y d. un módulo de software de computadora para alterar el al menos un parámetro de operación actual del tren para que coincida con al menos un parámetro optimizado para al menos una sección actual y una sección futura.
  14. 14. El código de software de computadora tal como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque comprende además un módulo de software de computadora para comparar al menos una salida de emisión con velocidad, eficiencia de combustible con velocidad y emisiones con velocidad con eficiencia de combustible.
  15. 15. El código de software de computadora tal como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque el al menos un parámetro de operación actual es al menos un parámetro optimizado determinado por el tren.
  16. 16. El código de software de computadora tal como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque comprende un módulo de software de computadora para alterar al menos un parámetro de operación actual para evitar conflictos con otros trenes.
  17. 17. Un método para optimizar operaciones del tren utilizando un optimizador de red y un optimizador de recorrido a bordo, en donde el método comprende: a. proporcionar un optimizador de red que evalúa las operaciones del tren cuando se determina el plan de una misión ; b. proporcionar a un tren un grupo inicial de parámetros de tren del optimizador de red; c. conducir el tren a través de una misión; d. reportar las condiciones de operación del tren al optimizador de la red, conforme progresa el tren a lo largo de la misión; e. a bordo del tren, considerar las condiciones de operación del tiempo real del tren en virtud de los parámetros del tren proporcionados por el optimizador de la red; y f. si al menos uno de los parámetros del tren establecidos por el optimizador de red excede los límites considerados a bordo del tren, dominar el al menos un parámetro del tren proporcionado por el optimizador de la red.
  18. 18. El método tal como se describe en la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además comparar al menos la salida de emisión con velocidad, eficiencia de combustible con velocidad y emisiones con velocidad con eficiencia de combustible.
  19. 19. El método tal como se describe en la reivindicación 18, caracterizado porque el paso de comparación se lleva a cabo fuera de borda o a bordo del tren.
  20. 20. El método tal como se describe en la reivindicación 17, caracterizado porque el proporcionar a un tren un grupo inicial de parámetros del tren incluye determinar al menos un tiempo inicial de llegada, límites de emisión y configuración de velocidad.
  21. 21. El método tal como se describe en la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además alterar al menos un parámetro de operación actual para evitar un conflicto con otro tren que utiliza la red de ferrocarril.
  22. 22. El método tal como se describe en la reivindicación 21, caracterizado porque la alteración de al menos uno de los parámetros de operación actual se lleva a cabo a través de un optimizador de recorrido a bordo del tren.
  23. 23. El método tal como se describe en la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además dirigir el tren a una cierta vía férrea para los objetivos de misión optimizados de una pluralidad de trenes.
  24. 24. Una red de ferrocarril que tiene una pluralidad de vías férreas en donde algunos pueden intersectar con otras vías férreas en la red, un método para optimizar vehículos de tren que operan dentro de la red de ferrocarril, en donde el método comprende: a. determinar un objetivo de misión de cada vehículo de ferrocarril al comienzo de cada misión respectiva. b. determinar un plan de recorrido optimizado para cada vehículo de ferrocarril con base en el objetivo de la misión; y c. ajustar cada plan de recorrido respectivo, mientras se conduce con base en al menos uno de los parámetros de operación del vehículo de ferrocarril respectivo y otros vehículos de ferrocarril próximos a otro vehículo de ferrocarril.
  25. 25. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque comprende además comparar al menos la salida de emisión con velocidad, eficiencia de combustible con velocidad y emisiones con velocidad con eficiencia de combustible.
  26. 26. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el paso de ajuste se lleva a cabo con base en el resultado determinado del paso de comparación.
  27. 27. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el al menos un parámetro de operación comprende al menos parámetros de combustible, parámetros de emisión o parámetros de velocidad.
  28. 28. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque los parámetros de operación actual son parámetros optimizados determinados por al menos un vehículo de ferrocarril y un optimizador de red central.
  29. 29. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque el primer vehículo de ferrocarril respectivo puede ser dirigido para extraerse en una vía férrea lateral para encuentro o pase, con base en una misión de prioridad de un segundo vehículo de ferrocarril respectivo.
  30. 30. El método tal como se describe en la reivindicación 24, caracterizado porque comprende además alterar parámetros de operación actual de un vehículo de ferrocarril respectivo para evitar un conflicto con otro vehículo de ferrocarril utilizando la red de ferrocarril.
  31. 31. El método tal como se describe en la reivindicación 30, caracterizado porque la alteración de los parámetros de operación actual respectivos de un vehículo de ferrocarril específico, se lleva a cabo a través del optimizador a bordo del vehículo de ferrocarril respectivo.
MX/A/2008/003359A 2006-10-02 2008-03-10 Sistema y método para optimizar parámetros de vehículos de ferrocarril múltiples que operan en redes de ferrocarril de intersección múltiple MX2008003359A (es)

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