RU2484994C2 - System and method for optimisation of train cruise - Google Patents
System and method for optimisation of train cruise Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484994C2 RU2484994C2 RU2007126476A RU2007126476A RU2484994C2 RU 2484994 C2 RU2484994 C2 RU 2484994C2 RU 2007126476 A RU2007126476 A RU 2007126476A RU 2007126476 A RU2007126476 A RU 2007126476A RU 2484994 C2 RU2484994 C2 RU 2484994C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- train
- locomotive
- track
- plan
- flight
- Prior art date
Links
- 230000003137 locomotive Effects 0.000 claims abstract description 207
- 230000010006 flight Effects 0.000 claims description 123
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 76
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 22
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 14
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 13
- 238000011068 load Methods 0.000 description 9
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 5
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 5
- 101710005651 LRRFIP1 Proteins 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide Substances O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052813 nitrogen oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000037098 T max Effects 0.000 description 1
- 210000000538 Tail Anatomy 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Область техники изобретения относится к оптимизации эксплуатации поезда, а более точно к контролированию и управлению функционированием поезда для улучшения эффективности при удовлетворении ограничений графика.The technical field of the invention relates to optimizing the operation of a train, and more specifically to monitoring and controlling the operation of a train to improve efficiency while meeting schedule constraints.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Локомотивы являются сложными системами с многочисленными подсистемами, при этом каждая подсистема является зависящей от других подсистем. Машинист находится на борту локомотива для обеспечения правильного функционирования локомотива и связанной с ним нагрузки из грузовых вагонов. В дополнение к обеспечению правильного функционирования локомотива, машинист также отвечает за определение рабочей скорости поезда и сил, действующих внутри поезда, частью которого является локомотив. Для выполнения этой функции машинист обычно должен иметь большой опыт в эксплуатации локомотива и различных поездов на определенной местности. Это знание требуется для соблюдения предписанной рабочей скорости, которая может изменяться вместе с местоположением поезда по пути. Более того, машинист также отвечает за обеспечение того, что действующие внутри поезда силы остаются в допустимых пределах.Locomotives are complex systems with numerous subsystems, with each subsystem depending on other subsystems. The driver is on board the locomotive to ensure the proper functioning of the locomotive and the associated load from freight cars. In addition to ensuring the proper functioning of the locomotive, the driver is also responsible for determining the operating speed of the train and the forces acting inside the train, of which the locomotive is a part. To perform this function, the driver usually must have extensive experience in operating the locomotive and various trains in a particular area. This knowledge is required to comply with the prescribed operating speed, which may vary with the location of the train along the way. Moreover, the driver is also responsible for ensuring that the forces within the train remain within acceptable limits.
Тем не менее, даже со знанием для обеспечения безопасного функционирования, машинист обычно не может управлять локомотивом так, чтобы потребление топлива было минимизировано для каждого рейса. Например, другие факторы, которые необходимо принимать во внимание, могут включать в себя выпуск выбросов, условия окружающей среды машиниста, такие как шум/вибрация, взвешенная комбинация потребления топлива и выпуска выбросов и т.д. Это трудно выполнить, поскольку, например, размер и загрузка поездов изменяются, локомотивы и их топливные характеристики/характеристики выбросов различаются, а погода и условия движения изменяются. Машинисты могли бы более эффективно управлять поездом, если они были бы обеспечены средствами для определения лучшего способа управления поездом в заданный день для удовлетворения требуемому графику (времени прибытия) при использовании наименьшего возможного количества топлива, несмотря на источники непостоянства.However, even with the knowledge to ensure safe operation, the driver usually cannot control the locomotive so that fuel consumption is minimized for each trip. For example, other factors that need to be taken into account may include emissions, environmental conditions of the driver, such as noise / vibration, a weighted combination of fuel consumption and emissions, etc. This is difficult to accomplish because, for example, the size and loading of trains varies, locomotives and their fuel / emission characteristics vary, and weather and traffic conditions change. Engineers could manage the train more efficiently if they were provided with the means to determine the best way to control the train on a given day to meet the required schedule (arrival time) using the smallest possible amount of fuel, despite the sources of inconstancy.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕSHORT DESCRIPTION
Варианты осуществления изобретения раскрывают систему для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав содержит один или более локомотивов. В примерном варианте осуществления система содержит компонент - локатор для определения местоположения поезда. Также предусмотрен описывающий путь компонент для предоставления информации о пути. Система также имеет узел обработки, выполненный с возможностью получения информации от компонента - локатора и описывающего путь компонента. Также предусмотрен алгоритм, который реализован в рамках узла обработки, имеющий доступ к информации для создания плана рейса, который оптимизирует параметры функционирования локомотивного состава в соответствии с одним или более эксплуатационными критериями поезда.Embodiments of the invention disclose a system for controlling a train having one or more locomotive trains, where each locomotive train contains one or more locomotives. In an exemplary embodiment, the system comprises a locator component for locating a train. A path-describing component is also provided for providing path information. The system also has a processing unit, configured to receive information from the component - the locator and describing the path of the component. An algorithm is also provided that is implemented as part of the processing unit, which has access to information to create a flight plan that optimizes the functioning of the locomotive in accordance with one or more operational criteria of the train.
Вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает систему для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. Способ содержит определение местоположение поезда на пути. Способ также определяет характеристики пути. Способ дополнительно создает план рейса на основе расположения поезда, характеристик пути и условия функционирования локомотивного состава в соответствии с по меньшей мере одним эксплуатационным критерием.An embodiment of the present invention also discloses a system for controlling a train having one or more locomotive trains, where each locomotive train includes one or more locomotives. The method includes determining the location of the train on the way. The method also determines the characteristics of the path. The method further creates a flight plan based on the location of the train, the characteristics of the track and the operating conditions of the locomotive in accordance with at least one operational criterion.
Вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает код компьютерного программного обеспечения для управления поездом, имеющим компьютерный узел обработки, и один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. Код компьютерного программного обеспечения содержит программный модуль для создания плана рейса на основе расположения поезда, характеристик пути и условия функционирования локомотивного состава в соответствии с по меньшей мере одним эксплуатационным критерием поезда.An embodiment of the present invention also discloses computer software code for controlling a train having a computer processing unit, and one or more locomotive trains, where each locomotive train includes one or more locomotives. The computer software code contains a software module for creating a flight plan based on the location of the train, the characteristics of the track and the operating conditions of the locomotive in accordance with at least one operational criterion for the train.
Примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов, где план пути был продуман для поезда. Способ содержит определение режима функционирования для локомотивного состава на основе плана пути. Способ также управляет локомотивным составом при установочном параметре мощности. Собирается действительная скорость поезда, действительный установочный параметр мощности локомотивного состава и/или местоположение поезда. Действительная скорость поезда, действительный параметр мощности локомотивного состава и/или расположение поезда сравниваются с установочным параметром мощности.An exemplary embodiment of the present invention further discloses a method for controlling a train having one or more locomotive trains, where each locomotive train includes one or more locomotives, where a track plan has been devised for the train. The method comprises determining a functioning mode for a locomotive train based on a road plan. The method also controls the locomotive train with a power setting parameter. The actual train speed, the actual locomotive power setting and / or the location of the train are collected. The actual speed of the train, the actual power parameter of the locomotive train and / or the location of the train are compared with the power setting parameter.
Другой примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов, где план пути был продуман для поезда на основе предполагаемых эксплуатационных параметров для поезда и/или локомотивного состава. Способ содержит оценочные эксплуатационные параметры поезда и/или эксплуатационные параметры локомотива. Способ дополнительно содержит сравнивание оценочных параметров поезда и/или оценочных параметров локомотивного состава с предполагаемыми операционными параметрами поезда и/или операционными параметрами локомотивного состава.Another exemplary embodiment of the present invention further discloses a method for controlling a train having one or more locomotive trains, where each locomotive train includes one or more locomotives, where the track plan was designed for the train based on the intended operating parameters for the train and / or locomotive composition. The method comprises estimated operational parameters of the train and / or operational parameters of the locomotive. The method further comprises comparing the estimated parameters of the train and / or the estimated parameters of the locomotive train with the estimated operational parameters of the train and / or the operational parameters of the locomotive train.
Другой примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления поездом, имеющим один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов, где план пути был продуман для поезда на основе требуемого параметра. Способ содержит определение эксплуатационных параметров поезда и/или локомотивного состава, определение требуемого параметра на основе определенных эксплуатационных параметров и сравнение определенного параметра с эксплуатационными параметрами. Если существует разница из сравнения определенного параметра с эксплуатационными параметрами, способ дополнительно включает в себя корректировку плана рейса.Another exemplary embodiment of the present invention further discloses a method for controlling a train having one or more locomotive trains, where each locomotive train includes one or more locomotives, where a track plan has been thought out for the train based on a desired parameter. The method comprises determining operational parameters of a train and / or locomotive train, determining a required parameter based on certain operational parameters, and comparing a specific parameter with operational parameters. If there is a difference from comparing a certain parameter with operational parameters, the method further includes adjusting the flight plan.
Примерный вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает систему для управления железнодорожной системой, имеющей один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. Способ содержит определение местоположения поезда на пути и определение характеристик пути. Способ дополнительно содержит создание плана управления для по меньшей мере одного из локомотивов на основе расположения рельсовой системы, характеристики пути и/или эксплуатационных условий локомотивного состава, для минимизации потребления топлива рельсовой системой.An exemplary embodiment of the present invention also discloses a system for controlling a railway system having one or more locomotive trains, where each locomotive train includes one or more locomotives. The method includes determining the location of the train on the track and determining the characteristics of the track. The method further comprises creating a control plan for at least one of the locomotives based on the location of the rail system, track characteristics and / or operating conditions of the locomotive composition, to minimize fuel consumption by the rail system.
Другой примерный вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно раскрывает способ для управления железнодорожной системой, имеющей один или более локомотивных составов, где каждый локомотивный состав включает в себя один или более локомотивов. С этой стороны способ содержит определение местоположения поезда на пути и определение характеристик пути. Способ дополнительно содержит предоставление управления силовой установкой локомотивному составу для того, чтобы минимизировать потребления топлива железнодорожной системой.Another exemplary embodiment of the present invention further discloses a method for controlling a railway system having one or more locomotive trains, where each locomotive train includes one or more locomotives. On this side, the method comprises determining the location of the train on the track and determining the characteristics of the track. The method further comprises providing powerplant control to the locomotive train in order to minimize fuel consumption by the railway system.
ЧЕРТЕЖИBLUEPRINTS
Далее подробное описание примеров изобретения, кратко описанных выше, будет представлено ссылкой на определенные варианты его осуществления, которые проиллюстрированы в приложенных чертежах. Понимая, что эти чертежи отображают только типичные варианты осуществления изобретения и таким образом не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, изобретение будет описано и объяснено с дополнительной спецификой и подробностью посредством использования прилагаемых чертежей, на которых:Next, a detailed description of the examples of the invention briefly described above will be presented with reference to certain embodiments thereof, which are illustrated in the attached drawings. Understanding that these drawings represent only typical embodiments of the invention and thus should not be construed as limiting its scope, the invention will be described and explained with additional specificity and detail by using the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 изображает примерное изображение схемы последовательности операций примерного варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 1 is an exemplary flow diagram of an exemplary embodiment of the present invention;
Фиг. 2 изображает упрощенную модель поезда, которая может быть использована;FIG. 2 depicts a simplified train model that can be used;
Фиг. 3 изображает примерное изображение компонентов примерного варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 3 is an exemplary illustration of components of an exemplary embodiment of the present invention;
Фиг. 4 изображает примерный вариант осуществления кривой использованного топлива/времени пути;FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the fuel / travel time curve;
Фиг. 5 изображает примерный вариант разбиения на сегменты для планирования пути;FIG. 5 shows an example segmentation for path planning;
Фиг. 6 изображает примерный вариант примера разбиения на сегменты;FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an example of segmentation;
Фиг. 7 изображает примерную схему последовательности операций примерного варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 7 is an exemplary flow chart of an exemplary embodiment of the present invention;
Фиг. 8 изображает примерное изображение динамического устройства отображения для использования машинистом;FIG. 8 depicts an example image of a dynamic display device for use by a driver;
Фиг. 9 изображает другое примерное изображение динамического устройства отображения для использования машинистом;FIG. 9 depicts another exemplary image of a dynamic display device for use by a driver;
Фиг. 10 изображает другое примерное изображение динамического устройства отображения для использования машинистом.FIG. 10 depicts another exemplary image of a dynamic display device for use by a driver.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
Далее будет сделана подробная ссылка на предпочтительные варианты осуществления, согласующиеся с настоящим изобретением, примеры которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах. Где только возможно, одни и те же ссылочные номера будут использоваться на всем протяжении чертежей, для ссылки на одни и те же или подобные детали.Next, detailed reference will be made to preferred embodiments consistent with the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or similar details.
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения решают задачи области техники посредством предоставления системы, способа и машинно-реализуемого способа для определения и реализации стратегии управления поездом, имеющим локомотивный состав, определяющим подход к контролю и управлению функционированием поезда для улучшения требований к параметрам определенных целевых эксплуатационных критериев, при этом удовлетворяя ограничениям графика и скорости. На всем протяжении этого раскрытия используется термин "настоящее изобретение" или "изобретение". Даже если термин "примерный(е) вариант(ы) осуществления" не продолжает немедленно вышеупомянутый термин, значение "настоящее изобретение" или изобретение читается как значащее "примерный(е) вариант(ы) осуществления настоящего изобретения". Настоящее изобретение также осуществимо, когда локомотивный состав находится в распределенном механизированном управлении.Exemplary embodiments of the present invention solve the problems of the technical field by providing a system, method and machine-implemented method for determining and implementing a train control strategy having a locomotive composition, determining an approach to monitoring and controlling the operation of a train to improve the requirements for the parameters of certain target operational criteria, while satisfying graphics and speed limits. Throughout this disclosure, the term “present invention” or “invention” is used. Even if the term "exemplary (e) embodiment (s) of implementation" does not immediately extend to the aforementioned term, the meaning of "the present invention" or the invention is read as meaning "exemplary (e) embodiment (s) of the invention. The present invention is also practicable when the locomotive is in distributed mechanized control.
Специалист в данной области техники признает, что устройство, такое как система обработки данных, включающая в себя ЦПУ, память, вход/выход, хранилище программ, шину соединения и другие аппаратные компоненты, может быть запрограммировано или иным способом разработано для содействия осуществлению способа изобретения. Такая система будет включать в себя соответствующие программные средства для выполнения способа изобретения.One of skill in the art will recognize that a device, such as a data processing system including a CPU, memory, I / O, program storage, connection bus, and other hardware components, can be programmed or otherwise designed to facilitate the implementation of the inventive method. Such a system will include appropriate software for performing the method of the invention.
Также изделие, такое как предварительно записанный диск или другой подобный компьютерный программный продукт, для использования с системой обработки данных, могло бы включать в себя носитель хранения и программные средства, записанные на нем для направления системы обработки данных для содействия осуществлению способа изобретения. Такое устройство и изделия также попадают в пределы сущности и объема изобретения.Also, an article, such as a pre-recorded disc or other similar computer program product, for use with a data processing system, could include a storage medium and software recorded thereon to direct the data processing system to facilitate the implementation of the method of the invention. Such a device and products also fall within the essence and scope of the invention.
Вообще говоря, техническим эффектом является определение и реализация стратегии управления поездом, имеющим локомотивный состав, определяющий подход к контролю и управлению функционированием поезда для улучшения определенных требований к параметрам целевых эксплуатационных критериев, при этом удовлетворяя ограничениям графика и скорости. Для облегчения понимания настоящего изобретения оно будет описано в дальнейшем со ссылкой на отдельные варианты его осуществления. Изобретение описано в общем контексте машинно-исполняемых инструкций, к примеру, программных модулей, являющихся исполняемыми компьютером. Как правило, программные модули включают в себя процедуры, программы, объекты, компоненты, структуры данных и так далее, которые выполняют конкретные задачи или реализуют конкретные абстрактные типы данных. Например, программно реализованные программы, которые лежат в основе изобретения, могут быть закодированы на различных языках, для использования с различными платформами. В описании, которое последует, примеры изобретения описаны в контексте веб-портала, который использует веб-браузер. Тем не менее, будет принято во внимание, что принципы, которые лежат в основе изобретения, могут быть также реализованы совместно с другими типами компьютерных технологий.Generally speaking, the technical effect is the definition and implementation of a train control strategy with a locomotive composition that defines the approach to monitoring and controlling the operation of the train to improve certain requirements for the parameters of the target operational criteria, while satisfying the schedule and speed limits. To facilitate understanding of the present invention, it will be described hereinafter with reference to individual variants of its implementation. The invention is described in the general context of machine-executable instructions, for example, software modules that are computer-executable. Typically, program modules include procedures, programs, objects, components, data structures, and so on, that perform specific tasks or implement specific abstract data types. For example, the software programs that underlie the invention may be encoded in various languages for use with various platforms. In the description that follows, examples of the invention are described in the context of a web portal that uses a web browser. However, it will be appreciated that the principles that underlie the invention can also be implemented in conjunction with other types of computer technology.
Более того, специалист в данной области техники примет во внимание, что изобретение может быть реализовано на практике с другими конфигурациями вычислительных систем, включая в себя "карманные" устройства, многопроцессорные системы, основанную на микропроцессорах или программируемую бытовую электронную аппаратуру, сетевые ПЭВМ, мини-ЭВМ, универсальные вычислительные машины и т.п. Изобретение, к тому же, может быть осуществлено на практике в распределенной вычислительной среде, где задачи выполняются удаленными устройствами обработки, которые связаны через сеть передачи данных. В распределенном вычислительном окружении программные модули могут быть расположены в носителе хранения и локальной, и удаленной вычислительной машины, включающем в себя запоминающие устройства памяти. Эти локальные и дистанционные компьютерные среды могут содержаться полностью в локомотиве, или соседних локомотивах в составе, или вне них на путевой полосе или центральных офисах, где используется беспроводная связь.Moreover, a person skilled in the art will take into account that the invention can be put into practice with other configurations of computing systems, including “handheld” devices, multiprocessor systems based on microprocessors or programmable household electronic equipment, network PCs, mini Computers, universal computers, etc. The invention, moreover, can be practiced in a distributed computing environment where tasks are performed by remote processing devices that are linked through a data network. In a distributed computing environment, program modules may be located in a storage medium of both a local and a remote computer, including memory storage devices. These local and remote computer environments can be contained entirely in the locomotive, or adjacent locomotives in the composition, or outside of them on the track lane or central offices where wireless communication is used.
На всем протяжении этого документа используется термин "локомотивный состав". В качестве используемого в этом документе локомотивный состав может быть охарактеризован как имеющий один или более локомотивов подряд, соединенных вместе, для того, чтобы предоставлять возможность приведения в движение двигателем и/или торможения. Локомотивы соединены вместе, так что между локомотивами нет вагонов поезда. Поезд может иметь более одного состава в своей структуре.Throughout this document, the term “locomotive train” is used. As used herein, a locomotive train can be characterized as having one or more locomotives in a row connected together in order to provide the possibility of propulsion and / or braking. The locomotives are connected together so that there are no train cars between the locomotives. A train can have more than one train in its structure.
А именно, может быть головной состав, и более одного расположенные на расстоянии составы, такие как находящийся посредине в ряду вагонов и другой отдаленный состав на конце поезда. Каждый локомотивный состав может иметь первый локомотив и хвостовой локомотив(ы). Хотя состав обычно рассматривается как следующие друг за другом локомотивы, специалист в данной области техники без труда признает, что состав группы локомотивов может быть признан составом, даже если по меньшей мере один вагон разделяет локомотивы, например, когда состав скомпонован для распределенного механизированного управления, где команды набора скорости и торможения передаются от ведущего локомотива к расположенным на расстоянии хвостам по радиосвязи или физическому кабелю. С этой стороны, термин "локомотивный состав" не должен рассматриваться как ограничивающий фактор, когда обсуждается несколько локомотивов в пределах одного поезда. Namely, there may be a head train, and more than one located at a distance trains, such as located in the middle in a row of cars and another distant train at the end of the train. Each locomotive train may have a first locomotive and a tail locomotive (s). Although the train is usually regarded as successive locomotives, one skilled in the art will easily recognize that the train of a group of locomotives can be recognized as a train even if at least one car divides the locomotives, for example when the train is arranged for distributed mechanized control, where speed and braking commands are transmitted from the lead locomotive to the remotely located tails via radio or physical cable. On this side, the term “locomotive train” should not be considered as a limiting factor when several locomotives are discussed within the same train.
Обращаясь теперь к чертежам, будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Изобретение может быть реализовано многочисленными способами, включающими в себя как систему (включающую в себя компьютерную систему обработки данных), способ (включающий в себя компьютеризированный способ), устройство, машиночитаемый носитель, компьютерный программный продукт, графический интерфейс пользователя, включающий в себя веб-портал, или структуру данных, материально зафиксированную в машиночитаемой памяти. Различные варианты осуществления изобретения рассматриваются ниже.Turning now to the drawings, embodiments of the present invention will be described. The invention can be implemented in numerous ways, including as a system (including a computer data processing system), a method (including a computerized method), a device, a computer-readable medium, a computer program product, a graphical user interface, including a web portal , or a data structure that is materially fixed in a machine-readable memory. Various embodiments of the invention are discussed below.
Фиг. 1 изображает примерное изображение схемы последовательности операций настоящего изобретения. Как проиллюстрировано, команды, характерные для планирования рейса, вводятся либо на борту, либо из отдаленного расположения, такого как диспетчерский центр 10. Такая вводимая информация включает в себя, но не ограничена, положением поезда, описанием состава (таким как модели локомотива), описания мощности локомотива, характеристикой передачи тягового усилия локомотива, потреблением двигательного топлива как функцией выходной мощности, характеристиками охлаждения, планируемым путем рейса (эффективный уклон пути и кривизна как функция мильных столбов или компонент «эффективного уклона» для отображения кривизны, следуя стандартной железнодорожной практике), поездом, представленным составом вагонов и нагрузкой вместе с эффективными коэффициентами сопротивления, требуемыми параметрами рейса, включающими в себя, но не ограниченными, временем и местом отправления, местом прибытия, требуемым временем пути, идентификацией экипажа (пользователь и/или машинист), временем окончания смены экипажа и курсом.FIG. 1 is an exemplary flowchart of the present invention. As illustrated, flight-specific commands are entered either on board or from a remote location, such as a
Эти данные могут быть предоставлены локомотиву 42 различными способами, такими как, но не ограниченными, вводом оператором вручную этих данных в локомотив 42 с помощью имеющегося на борту дисплея, вставки устройства памяти, такого как жесткая карточка и/или USB накопитель, содержащих данные, в приемник, находящийся на борту локомотива, и передачей информации через беспроводную связь от центрального или путевого расположения 41, такого как путевое сигнальное устройство и/или путевое устройство, локомотиву 42. Характеристики нагрузки локомотива 42 и поезда 31 (например, лобовое сопротивление) могут также меняться по пути (например, с высотой над уровнем моря, температурой окружающей среды и состоянием рельсов и железнодорожных вагонов), и план может быть обновлен для отображения таких изменений, как требуется, любым из способов, описанных выше и/или автономным сбором в реальном времени условий для локомотива/поезда. Это включает в себя, например, изменения в характеристиках локомотива или поезда, обнаруженных контролирующим оборудованием на борту или вне локомотива(ов) 42.This data can be provided to the locomotive 42 in various ways, such as, but not limited to, manually entering this data into the locomotive 42 using the on-board display, inserting a memory device, such as a hard card and / or USB drive containing data, into a receiver on board the locomotive and transmitting information wirelessly from a central or
Система путевой сигнализации определяет допустимую скорость поезда. Существует много типов систем путевой сигнализации и правил эксплуатации, связанных с каждым из сигналов. Например, некоторые сигналы имеют один свет (вкл/выкл), некоторые сигналы имеют единственные линзы с различными цветами, а некоторые сигналы имеют различные фонари и цвета. Эти сигналы могут обозначать, что путь свободен и поезд может следовать на максимальной допустимой скорости. Они также могут обозначать, что требуется уменьшенная скорость или остановка. Может быть нужно, чтобы эта уменьшенная скорость была достигнута немедленно или в определенном месте (например, до следующего сигнала или переезда).The directional alarm system determines the permissible train speed. There are many types of trip signaling systems and operating rules associated with each signal. For example, some signals have one light (on / off), some signals have single lenses with different colors, and some signals have different lights and colors. These signals may indicate that the track is clear and that the train can follow at maximum permissible speed. They may also indicate that a reduced speed or stop is required. It may be necessary for this reduced speed to be achieved immediately or at a specific location (for example, until the next signal or move).
Статус сигнала передается поезду и/или оператору с помощью различных средств. Некоторые системы имеют цепи в самом пути и индуктивные катушки-съемники на локомотивах. Другие системы имеют беспроводные системы связи. Системы сигнализации могут также требовать, чтобы оператор визуально проверял сигнал и совершал соответствующие действия.The signal status is transmitted to the train and / or operator by various means. Some systems have circuits in the path itself and inductive pickup coils on locomotives. Other systems have wireless communication systems. Alarm systems may also require the operator to visually inspect the signal and take appropriate action.
Системы сигнализации могут согласовываться с системами сигнализации на борту и корректировать скорость локомотива согласно входным данным и соответствующим рабочим скоростям. Для систем сигнализации, которые требуют от машиниста визуального контроля статуса сигнала, экран оператора будет представлять соответствующие сигналу варианты выбора для ввода машинистом на основе местоположения поезда. Тип систем сигнализации и правил функционирования как функция от местоположения может быть сохранен в базе 63 данных на борту.Alarm systems can be matched with alarm systems on board and adjust the speed of the locomotive according to input data and corresponding operating speeds. For signaling systems that require the driver to visually monitor the signal status, the operator screen will present options appropriate for the signal to be entered by the driver based on the location of the train. The type of alarm systems and operating rules as a function of location can be stored in a
На основе ввода данных детализации в настоящее изобретение рассчитываются оптимальный план, который минимизирует использование топлива и/или производимых выхлопов в зависимости от ограничений пределов скорости по пути с требуемыми временами отправки и прибытия для создания профиля 12 рейса. Профиль содержит установочные параметры оптимальной скорости и мощности (отметка), которым должен следовать поезд, выраженные как функции расстояния и/или времени, и такие пределы функционирования поезда, включающие в себя, но не ограниченные установочными параметрами максимальной отметки мощности и торможения, и пределами скорости как функции от местоположения, и предполагаемым использованным топливом и созданными выхлопами. В примерном варианте осуществления значение установочного параметра отметки выбирается для получения решений об изменении положения рукоятки регулятора скорости около одного раза в 10-30 секунд. Специалист в данной области техники без труда примет во внимание, что решения об изменении положения рукоятки регулятора скорости могут возникать через более длинные или короткие периоды, если требуется и/или желательно следовать профилю оптимальной скорости. В более широком смысле, специалисту в данной области техники будет очевидно, что профили предоставляют установки мощности для поезда, на уровне поезда, уровне состава и/или уровне индивидуального поезда. Мощность включает в себя мощность торможения, мощность вращения двигателя и мощность пневматического тормоза. В другом предпочтительном варианте осуществления вместо функционирования при традиционных дискретных параметрах отметки мощности, настоящее изобретение способно выбирать непрерывные установки мощности, определенные в качестве оптимальных для выбранного профиля. Таким образом, например, если оптимальный профиль определяет установочный параметр отметки 6.8, вместо функционирования на установочном параметре отметки 7, локомотив 42 может функционировать на 6.8. Допущение таких промежуточных установочных параметров мощности может привнести дополнительные преимущества эффективности, как описано ниже.Based on the input of detail data into the present invention, an optimal plan is calculated that minimizes the use of fuel and / or exhaust emissions, depending on the speed limits along the route with the required departure and arrival times to create a
Процедура, используемая для вычисления оптимального профиля, может быть любым количеством способов для вычисления ряда мощности, который приводит поезд 31 для минимизации потребления топлива и выбросов, при условии функционирования локомотива и ограничений графика, как просуммировано ниже. В некоторых случаях требуемый оптимальный профиль может быть достаточно близок к предварительно определенному по причине сходности конфигурации поезда, пути и окружающих внешних условий. В этих случаях может быть достаточно найти траекторию управления в базе 63 данных и попытаться следовать ей. Если нет пригодного предварительно вычисленного плана, способы вычисления нового плана включают в себя, но не ограничены, прямым вычислением оптимального профиля с использованием моделей из дифференциальных уравнений, которые аппроксимируют физику движения.The procedure used to calculate the optimal profile can be any number of methods for calculating the power series that train 31 drives to minimize fuel consumption and emissions, provided that the locomotive operates and schedule constraints are summarized below. In some cases, the required optimal profile can be quite close to a predefined one due to the similarity of the train configuration, track and external environmental conditions. In these cases, it may be sufficient to find the control path in the
Установка включает в себя выбор количественной целевой функции, в большинстве случаев, взвешенную сумму (интеграл) переменных модели, которые соответствуют скорости потребления топлива и генерации выбросов, плюс элемент для штрафования излишнего варьирования скорости.The setup includes the selection of a quantitative objective function, in most cases, a weighted sum (integral) of model variables that correspond to the fuel consumption rate and emission generation, plus an element for penalizing excessive speed variation.
Формулировка оптимального управления достигается в минимизации количественной целевой функции при условии ограничений, включающих в себя, но не ограниченных, пределами скорости и минимальными и максимальными установочными параметрами мощности (скорости). В зависимости от целей планирования в любое время задача может быть гибко приспособлена для минимизации топливного объекта для ограничений по пределам выбросов и скорости или для минимизации выбросов, при условии ограничений по топливу и времени прибытия. Также возможно установить, например, в качестве цели минимизацию общего времени в пути без ограничений по общим выбросам или использованию топлива, где такое ослабление ограничений может быть разрешено или требуемо для выполняемой целевой задачи.The formulation of optimal control is achieved in minimizing the quantitative objective function, subject to restrictions including, but not limited to, speed limits and the minimum and maximum power (speed) settings. Depending on the planning objectives, at any time, the task can be flexibly adapted to minimize the fuel facility for emission and speed limits or to minimize emissions, subject to fuel and arrival restrictions. It is also possible to set, for example, as a goal, minimizing the total travel time without restrictions on total emissions or fuel use, where such relaxation of restrictions can be allowed or required for the target.
Математически задача, которая должна быть решена, может быть сформулирована более точно. Основная физика выражается посредством:Mathematically, the problem that must be solved can be formulated more accurately. Basic physics is expressed by:
где x - положение поезда, v - его скорость, а t - время (в милях, милях в час или минутах и часах, как предопределено), и u - ввод команды отметки (скорости). Далее, D обозначает расстояние, которое должно быть пройдено, Tf - требуемое время прибытия на расстоянии D по пути, Te - сила тяги транспортного средства, производимой локомотивным составом, Ga - гравитационная тормозящая сила, которая зависит от длины поезда, состава поезда и местности, на которой расположен поезда, R - общее зависящее от скорости сопротивление комбинации из локомотивного состава и поезда. Начальная и конечная скорости могут также быть заданы, но без потери общности здесь принимаются нулевыми (поезд остановлен в начале и конце). В конечном счете модель легко модифицируется для того, чтобы включать в себя другие важные динамические свойства, такие как задержка между изменениями скорости, u, и результирующее тяговое усилие или торможение. Используя эту модель, формулировка оптимального управления достигается в минимизации количественной целевой функции при условии ограничений, включающих в себя, но не ограниченных, пределами скорости и минимальными и максимальными установочными параметрами мощности (скорости). В зависимости от целей планирования в любое время задача может быть гибко приспособлена для минимизации топливного объекта для ограничений по пределам выбросов и скорости или для минимизации выбросов, при условии ограничений по топливу и времени прибытия.where x is the position of the train, v is its speed, and t is time (in miles, miles per hour or minutes and hours, as predetermined), and u is the input of the mark (speed) command. Further, D denotes the distance that must be covered, T f is the required arrival time at a distance D along the path, T e is the traction force of the vehicle produced by the locomotive train, G a is the gravitational braking force that depends on the length of the train, the train and the terrain on which the trains are located, R is the total speed-dependent resistance of the combination of the locomotive and train. The initial and final speeds can also be set, but without loss of generality they are accepted here as zero (the train is stopped at the beginning and end). Ultimately, the model is easily modified to include other important dynamic properties, such as the delay between changes in speed, u, and the resulting traction or braking. Using this model, the formulation of optimal control is achieved in minimizing the quantitative objective function, subject to restrictions including, but not limited to, the speed limits and the minimum and maximum power (speed) settings. Depending on the planning objectives, at any time the task can be flexibly adapted to minimize the fuel facility for emission and speed limits or to minimize emissions, subject to fuel and arrival time restrictions.
Также возможно установить, например, в качестве цели минимизировать общее время в пути без ограничений по общим выбросам или использованию топлива, где такое ослабление ограничений может быть разрешено или требуемо для выполняемой целевой задачи. Эти критерии эффективности могут быть выражены как линейная комбинация любого из следующего:It is also possible to set, for example, as a goal to minimize the total travel time without restrictions on total emissions or fuel use, where such relaxation of restrictions may be allowed or required for the target. These performance criteria can be expressed as a linear combination of any of the following:
- Минимизирует общее потребление топлива - Minimizes overall fuel consumption
- Минимизирует время в пути - Minimizes travel time
- Минимизирует предельный переход (кусочно-постоянный ввод) - Minimizes marginal transition (piecewise constant input)
- Минимизирует предельный переход (непрерывный ввод) - Minimizes marginal transition (continuous input)
4. Замените выражение F топлива в (1) выражением, соответствующим выработке выбросов. Широко применимая и характерная целевая функция является такой4. Replace the fuel expression F in (1) with the expression corresponding to the emission. A widely applicable and characteristic objective function is such
Коэффициенты линейной комбинации будут зависеть от важности (веса), заданного для каждого из членов. Заметим, что в уравнении (OP) u(t) - оптимизирующая переменная, которая является непрерывным положением отметки. Если требуется дискретная отметка, например, для более старых локомотивов, решение уравнения (OP) может быть дискретизировано, что может иметь результатом меньшее сбережение топлива. Нахождение решения минимального времени (α1 и α2 установлены в 0) используется для нахождения нижнего предела, предпочтительным вариантом осуществления является решение уравнения (OP) для различных значений Tf c α3, установленных в 0. Для специалистов, знакомых с такими оптимальными задачами, может быть необходимо приложить ограничения, например пределы скорости по пути:The coefficients of the linear combination will depend on the importance (weight) given for each of the members. Note that in equation (OP), u (t) is the optimizing variable, which is the continuous position of the mark. If a discrete mark is required, for example, for older locomotives, the solution of the equation (OP) can be discretized, which may result in less fuel savings. Finding the minimum time solution (α 1 and α 2 set to 0) is used to find the lower limit, the preferred embodiment is to solve the equation (OP) for various values of T f c α 3 set to 0. For specialists familiar with such optimal problems , it may be necessary to apply restrictions, for example speed limits along a path:
Или, когда используется минимальное время в качестве цели, что должно удовлетворять ограничение в конечной точке, например общее потребленное топливо должно быть меньше, чем то, что в баке, например с помощью:Or, when the minimum time is used as a goal, which should satisfy the limit at the end point, for example, the total fuel consumed should be less than what is in the tank, for example with:
где WF - остающееся в баке топливо на Tf. Специалист в данной области техники без труда признает, что уравнение (OP) может быть также и в других формах и что то, что представлено выше, является примерным уравнением для использования в настоящем изобретении.where W F is the fuel remaining in the tank at T f . One of ordinary skill in the art will readily recognize that the equation (OP) can also be in other forms and that what is presented above is an exemplary equation for use in the present invention.
Упоминание выбросов в контексте настоящего изобретения фактически направлено на суммарные выбросы, производимые в виде оксидов азота (NOx), несгоревших углеводородов и твердых частиц выхлопных газов. Каждый локомотив по конструкции должен быть совместим со стандартами Управления по охране окружающей среды (EPA) для характерных для тормоза выбросов, и таким образом, когда в настоящем изобретении оптимизируются выбросы, это будут общие выбросы задачи, на которые сегодня не существует спецификации. Все время функционирование должно быть совместимо с федеральными поручениями Управления по охране окружающей среды (EPA). Если главной целевой функцией во время рейса является снижение выбросов, формулировка оптимального управления, уравнение (OP), будет изменено для учета этой цели рейса. Ключевой гибкостью в настройке оптимизации является то, что любая или все из целевых функций рейса могут изменяться в соответствии с районом или целью. Например, для высокоприоритетного поезда минимальное время может быть единственной целевой функцией на пути, поскольку это высокоприоритетный поток. В другом примере, производство выбросов может меняться от штата к штату по планируемому пути поезда.Mention of emissions in the context of the present invention is actually directed to the total emissions produced in the form of nitrogen oxides (NOx), unburned hydrocarbons and particulate matter of exhaust gases. Each locomotive must be designed in accordance with EPA standards for brake-specific emissions, and so when emissions are optimized in the present invention, these will be total emissions of a task for which no specification exists today. At all times, operation must be compatible with Federal Environmental Protection Agency (EPA) instructions. If the main objective function during the voyage is to reduce emissions, the wording of the optimal control, the equation (OP), will be changed to take into account this purpose of the voyage. A key flexibility in tuning optimization is that any or all of the flight’s objective functions may vary according to area or purpose. For example, for a high-priority train, the minimum time may be the only objective function along the way, since it is a high-priority flow. In another example, emissions can vary from state to state along the planned train route.
Для решения результирующей задачи оптимизации, в примерном варианте осуществления настоящее изобретение расшифровывает задачу динамического оптимального управления во временном интервале в эквивалентную статистическую задачу математического программирования с N переменными решения, где N зависит от частоты, с которой делаются корректировки набора скорости и торможения и длительности рейса. Для типичной задачи, это N может быть в тысячах. Например, в примерном варианте осуществления, предположим, что поезд проходит по 172-мильной протяженности пути на северо-востоке Соединенных Штатов. Используя настоящее изобретение, примерные 7,6% экономии использованного топлива могут быть реализованы, когда сравнивают рейс, определенный и следуемый с использованием настоящего изобретения, в сравнении с историей набора скорости/торможения реального водителя, где рейс определялся оператором. Улучшенная экономия реализуется, потому что оптимизация, реализуемая посредством использования настоящего изобретения, создает стратегию управления с меньшей потерей на сопротивление движению и маленькой или без потери торможения в сравнении с планом рейса оператора.To solve the resulting optimization problem, in an exemplary embodiment, the present invention decodes the dynamic optimal control problem in a time interval into an equivalent statistical mathematical programming problem with N decision variables, where N depends on the frequency with which adjustments are made to the speed and braking set and the duration of the flight. For a typical task, this N may be in the thousands. For example, in an exemplary embodiment, suppose a train travels a 172-mile track in the northeastern United States. Using the present invention, an approximate 7.6% fuel economy can be realized when comparing a flight determined and followed using the present invention in comparison with a real driver’s speed / braking history where the flight was determined by the operator. Improved savings are realized because the optimization implemented by using the present invention creates a control strategy with less loss of resistance to movement and little or no loss of braking compared to the operator’s flight plan.
Чтобы выполнить оптимизацию, описанную выше, непрерывно расшифровываемой, может быть использована упрощенная модель поезда, такая как проиллюстрированная на фиг. 2, и уравнения, рассмотренные выше. Ключевое улучшение в оптимальном профиле создается управлением более подробной модели с создаваемым оптимальным рядом мощности, для проверки, нарушены ли другие температурные, электрические или механические ограничения, приводящие к измененному профилю со скоростью в зависимости от расстояния, которая является наиболее близкой к движению, которое может быть получено без повреждения оборудования локомотива или поезда, т.е. удовлетворяя дополнительные предполагаемые ограничения, такие как температурные и электрические пределы локомотива и действующие между вагонов силы в поезде.In order to perform the optimization described above continuously decrypted, a simplified train model, such as illustrated in FIG. 2 and the equations considered above. A key improvement in the optimal profile is created by controlling a more detailed model with the created optimal power range, to check if other temperature, electrical or mechanical restrictions are violated, leading to a modified profile at a speed depending on the distance that is closest to the movement that may be received without damage to the equipment of the locomotive or train, i.e. satisfying additional assumed restrictions, such as the temperature and electric limits of the locomotive and the forces acting between the cars in the train.
Обращаясь обратно к фиг. 1, как только рейс начался 12, создаются команды мощности 14 для приведения плана в движение. В зависимости от установки функционирования настоящего изобретения, одной командой является команда для локомотива следовать оптимизированной команде 16 мощности с тем, чтобы получить оптимальную скорость. Настоящее изобретение получает оптимальную скорость и информацию мощности от локомотивного состава поезда 18. Вследствие неизбежных приближений в моделях, используемых для оптимизации, вычисление замкнутого цикла корректировок для оптимизированной мощности получается для записи требуемой оптимальной скорости. Такие корректировки пределов функционирования поезда могут быть сделаны автоматически или машинистом, который всегда имеет конечное управление поездом.Turning back to FIG. 1, as soon as the flight starts 12, teams of power 14 are created to set the plan in motion. Depending on the functioning setting of the present invention, one command is a command for a locomotive to follow an optimized power command 16 in order to obtain an optimal speed. The present invention obtains the optimum speed and power information from the
В некоторых случаях используемая в оптимизации модель может существенно отличаться от настоящего поезда. Это может происходить из-за разных причин, включающих в себя, но не ограниченных, дополнительными подборами груза или расположениями, локомотивами, которые не достигли цели пути, и ошибками в первоначальной базе 63 данных или вводе данных оператором. По этим причинам система контроля находится в положении, которое использует данные поезда в реальном времени для оценки параметров локомотива и/или поезда в реальном времени 20. Оцененные параметры затем сравниваются с предполагаемыми параметрами, использованными, когда рейс был первоначально создан 22. На основе любых отклонений между предполагаемыми и оцененными значениями рейс может быть перепланирован 24, когда довольно большая экономия может происходить из нового плана.In some cases, the model used in optimization may differ significantly from a real train. This may occur due to various reasons, including, but not limited to, additional cargo pickups or locations, locomotives that did not achieve the track's purpose, and errors in the
Другие причины для того, чтобы рейс мог быть перепланирован, включают в себя команды от удаленного расположения, такие как запрос диспетчерской службы или оператора смены в целях, чтобы они согласовались с более общими целями планирования движения. Более общие цели планирования движения могут включать в себя, но не ограничивать, графики других поездов с учетом рассеивания выхлопных газов из тоннеля, обслуживающими работами и т.д. Другой причиной может быть следствие ошибки компонента на борту. Стратегии для перепланирования могут быть сгруппированы в инкрементальные и крупные корректировки, в зависимости от серьезности нарушения, как будет обсуждено более подробно ниже. В целом, "новый" план должен быть производным от решения уравнения (OP) задачи оптимизации, описанного выше, но зачастую могут быть найдены более быстрые приближенные решения, как описано в данном документе.Other reasons for a flight to be rescheduled include commands from a remote location, such as requesting a dispatch service or shift operator, so that they are consistent with more general traffic planning goals. More general traffic planning goals may include, but are not limited to, schedules of other trains, taking into account the dispersion of exhaust gases from the tunnel, maintenance work, etc. Another reason may be due to a component error on board. Rescheduling strategies can be grouped into incremental and large adjustments, depending on the severity of the violation, as will be discussed in more detail below. In general, the "new" plan should be derived from solving the equation (OP) of the optimization problem described above, but faster approximate solutions can often be found, as described in this document.
При функционировании локомотив 42 будет постоянно контролировать эффективность системы и непрерывно обновлять план рейса на основе фактической измеренной эффективности, всякий раз, когда такое обновление будет улучшать характеристики рейса. Вычисления перепланирования могут выполняться целиком в пределах локомотива(ов) или целиком или частично переданными на удаленное расположение, такое как диспетчерские или путевые средства обработки, где беспроводные технологии используются для передачи планов локомотиву 42. Настоящее изобретение может также создавать тренды эффективности, которые могут быть использованы для разработки данных парка локомотивов касательно функций переноса эффективности. Общие для парка данные могут быть использованы, когда определяется первоначальный план поезда, и могут быть использованы для общесетевой оптимизации согласования при рассмотрении положений множества поездов. Например, кривая согласования использования топлива во время движения, как проиллюстрировано на фиг. 4, отображает возможности поезда на отдельно взятом пути в текущее время, скорректированная из множества средних, собранных для множества поездов на одном и том же пути. Таким образом, кривые накопления центрального диспетчерского средства обработки, подобные представленным на фиг. 4, от множества локомотивов могут использовать эту информацию для лучшей координации общего движения поездов для достижения общесистемной выгоды в использовании топлива или в пропускной способности.During operation, the locomotive 42 will constantly monitor the system’s performance and continuously update the flight plan based on the actual measured efficiency, whenever such an update improves the performance of the flight. Rescheduling calculations can be performed entirely within the locomotive (s) or transferred in whole or in part to a remote location, such as dispatch or travel processing facilities, where wireless technologies are used to transmit plans to the locomotive 42. The present invention can also create efficiency trends that can be used to develop locomotive fleet data regarding efficiency transfer functions. The park-wide data can be used when the initial train plan is determined, and can be used for network-wide optimization of coordination when considering the provisions of multiple trains. For example, a fuel utilization matching curve while driving, as illustrated in FIG. 4, displays the capabilities of a train on a single track at a given time, adjusted from a plurality of averages collected for a plurality of trains on the same track. Thus, the accumulation curves of the central dispatching processing means, similar to those shown in FIG. 4, from a variety of locomotives, they can use this information to better coordinate the overall train movement to achieve a system-wide benefit in fuel use or in bandwidth.
Многие события при ежедневном функционировании могут приводить к необходимости генерации или модификации исполняемого в настоящий момент плана, где желательно сохранить те же целевые функции рейса, когда поезд не присутствует в графике для планируемой встречи или расхождения с другим поездом и он требует времени наверстывания отставания. Используя фактическую скорость, мощность и расположение локомотива, делается сравнение между планируемым временем прибытия и текущим оцениваемым (предсказываемым) временем прибытия 25. На основе разницы во временах, так же как и разницы в параметрах (обнаруженных или измененных диспетчерской службой или оператором), план корректируется 26. Эта корректировка может быть выполнена автоматически, следуя требованию железнодорожной компании в том, как такие отходы от плана должны обрабатываться, или вручную предлагаются альтернативы для машиниста на борту и диспетчера совместно выбрать лучший способ вернуться обратно к плану. Всякий раз, когда план изменяется, но когда существуют исходные цели, такие как, но не ограниченные временем прибытия, которые остаются теми же, дополнительные изменения могут быть факторизированы одновременно, например новые изменения в пределах будущей скорости, которые могут повлиять на осуществимость или даже возврат исходного плана. В таких случаях если исходный план пути не может быть сохранен или, другими словами, поезд не может достичь исходных целей плана пути, как обсуждается в данном документе, другие планы рейса могут быть представлены машинисту и/или удаленному средству обслуживания, или диспетчеру.Many events during daily functioning can lead to the need to generate or modify the plan currently being executed, where it is desirable to maintain the same target functions of the flight when the train is not present in the schedule for a planned meeting or discrepancy with another train and it takes time to catch up. Using the actual speed, power and location of the locomotive, a comparison is made between the planned arrival time and the current estimated (predicted)
Перепланирование также может быть выполнено, когда требуется изменить исходные цели. Такое перепланирование может быть выполнено как в предварительно запланированные моменты времени, в ручном режиме по выбору машиниста или диспетчера, или автономно, когда превышены предопределенные пределы, такие как пределы функционирования поезда. Например, если выполнение текущего плана запаздывает более определенного порогового значения, такого как тридцать минут, настоящее изобретение может перепланировать рейс для обеспечения задержки при расходе увеличенного топлива, как описано выше, или предупредить машиниста и диспетчера, сколько времени в целом может быть компенсировано (т.е. какое минимальное время должно пройти или максимальное топливо, которое может быть сохранено в пределах временных ограничений). Другие пусковые схемы для перепланирования могут быть представлены на основе потребленного топлива или состояния силового состава, включающего в себя, но не ограниченного временем прибытия, потерей лошадиных сил вследствие отказа оборудования и/или временного нарушения работоспособности оборудования (такого, как функционирование со слишком высокой или слишком низкой температурой) и/или обнаружением грубых ошибок настройки, таких как в предполагаемой нагрузке поезда. То есть, если изменение отражает ухудшение в эксплуатационных качествах локомотива для текущего рейса, это может быть факторизировано в модели и/или уравнениях, используемых в оптимизации.Rescheduling can also be done when you need to change your original goals. Such re-planning can be performed either at pre-scheduled time points, in manual mode at the choice of the driver or dispatcher, or autonomously, when predetermined limits are exceeded, such as the limits of operation of the train. For example, if the execution of the current plan is late for more than a certain threshold value, such as thirty minutes, the present invention can reschedule the flight to provide a delay in increased fuel consumption, as described above, or warn the driver and dispatcher how much time can be compensated in general (i.e. e. what is the minimum time that must pass or the maximum fuel that can be stored within time limits). Other start-up circuits for replanning can be presented based on fuel consumed or condition of the power train, including but not limited to arrival time, loss of horsepower due to equipment failure and / or temporary malfunctioning of equipment (such as functioning with too high or too high low temperature) and / or the detection of gross tuning errors, such as in the expected train load. That is, if the change reflects a deterioration in the performance of the locomotive for the current flight, this can be factorized in the model and / or equations used in the optimization.
Изменения в целях плана могут также происходить из-за потребности координировать события, когда план для одного поезда подвергает риску возможность другого поезда удовлетворять целям, и из-за потребности разрешения конфликтов на разных уровнях, например требуется диспетчерская служба. Например, координирование встреч и пропусков может быть дополнительно оптимизировано благодаря связи между поездами. Таким образом, как в примере, если машинист поезда знает, что он позади при достижении положения для встречи и/или пропуска, связь с другого поезда может уведомить опаздывающий поезд (и/или диспетчера). Машинист может затем ввести информацию, имеющую отношение к опозданию, в настоящем изобретении, где настоящее изобретение будет пересчитывать план рейса поезда. Настоящее изобретение может также быть использовано на высоком уровне, или сетевом уровне, для предоставления возможности диспетчеру определить, какой поезд должен замедлиться или ускориться, могут ли быть не удовлетворены временные ограничения запланированной встречи или пропуска. Как обсуждается в данном документе, это совершается поездами, передающими данные на диспетчерский центр для задания приоритетов, как каждый поезд должен изменить цели его планирования. Выбор может зависеть от выгод графика или экономии топлива, в зависимости от ситуации.Changes to the objectives of the plan can also occur because of the need to coordinate events, when the plan for one train jeopardizes the ability of the other train to meet the goals, and because of the need to resolve conflicts at different levels, for example, a dispatch service is required. For example, coordination of meetings and passes can be further optimized through communication between trains. Thus, as in the example, if the train driver knows that he is behind when reaching the meeting and / or skipping position, communication from another train can notify the late train (and / or dispatcher). The driver may then enter information related to the delay in the present invention, where the present invention will recount the train's flight plan. The present invention can also be used at a high level, or network level, to enable the dispatcher to determine which train should slow down or speed up, or if the time constraints of a scheduled meeting or pass may not be satisfied. As discussed in this document, this is accomplished by trains transmitting data to a control center to set priorities for how each train should change its planning goals. The choice may depend on the benefits of the schedule or fuel economy, depending on the situation.
Для любых из запущенных в ручном режиме или автоматически запущенных перепланировок настоящее изобретение может представлять более одного плана рейса машинисту. В примерном варианте осуществления настоящего изобретения машинисту будут представлены различные профили, предоставляя возможность машинисту выбирать время прибытия и осуществлять соответствующее воздействие на топливо и/или выбросы. Такая информация также может быть предоставлена диспетчеру для сходного анализа, либо как простой список альтернатив и как множество кривых, таких как проиллюстрированные на фиг. 4.For any of the manually started or automatically started redevelopments, the present invention may present more than one flight plan to the driver. In an exemplary embodiment of the present invention, various profiles will be presented to the driver, enabling the driver to select the arrival time and have a corresponding effect on fuel and / or emissions. Such information can also be provided to the dispatcher for similar analysis, either as a simple list of alternatives and as a plurality of curves, such as those illustrated in FIG. four.
Настоящее изобретение имеет способность к обучению и адаптации ключевых изменений в поезде и силовом составе, которые могут быть включены в текущий план и/или в будущие планы. Например, одной из пусковых схем, рассмотренных выше, является потеря мощности, выраженной в лошадиных силах (л.с.). При наращивании мощности в л.с. по времени либо после потери мощности в л.с. или во время начала рейса используется логика перехода для определения того, когда достигается требуемая мощность. Эта информация может быть сохранена в базе 61 данных локомотива для использования в оптимизации будущих рейсов или текущего рейса, возникнет ли снова потеря мощности.The present invention has the ability to learn and adapt key changes in the train and power train, which may be included in the current plan and / or in future plans. For example, one of the starting circuits discussed above is the loss of power, expressed in horsepower (hp). When increasing power in hp by time or after loss of power in hp or during the start of a flight, transition logic is used to determine when the required power is reached. This information can be stored in the locomotive database 61 for use in optimizing future flights or the current flight if a power loss occurs again.
Фиг. 3 изображает примерный вариант осуществления элементов настоящего изобретения. Предусмотрен компонент-локатор 30 для определения расположения поезда 31. Компонент-локатор 30 может быть датчиком GPS или системой датчиков, которые определяют местоположение поезда 31. Примеры таких других систем могут включать в себя, но не ограничены, путевыми устройствами, такими как ярлыки оборудования радиочастотной автоматической идентификации (RF AEI), диспетчерская связь и/или видеоопределение. Другая система может включать в себя тахометр(ы) на борту локомотива и расчеты расстояния от опорной точки. Как было рассмотрено ранее, система 47 беспроводной связи может также быть предусмотрена для предоставления возможности связи между поездами и/или с удаленным расположением, такая как диспетчерская связь. Информация о местоположениях поездки может также быть передана от других поездов.FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the elements of the present invention. A
Также предусмотрен описывающий путь компонент 33 для предоставления информации о пути, в основном информации об уклоне, возвышении и изгибе. Описывающий путь компонент 33 может включать в себя расположенную на борту базу 36 данных сохранности пути. Датчики 38 используются для измерения силы 40 тяги, создаваемой локомотивным составом 42, установочный параметр положения рукоятки регуляторов скорости локомотивного состава 42, конфигурацию отдельных локомотивов 42, мощность индивидуального локомотива и т.д. В примерном варианте осуществления информация о конфигурации локомотивного состава 42 может быть загружена без использования датчиков 38, а вводиться посредством других подходов, как рассмотрено выше. Более того, также может быть принято во внимание состояние локомотивов в составе. Например, если один локомотив в составе не может функционировать выше уровня 5 отметки мощности, эта информация используется при оптимизации плана рейса.A path-describing
Информация от компонента-локатора может также быть использована для определения подходящего времени прибытия поезда 31. Например, если существует поезд 31, двигающийся по пути 34 по направлению к месту назначения, и за ним нет следующего поезда, поезд не имеет фиксированного предельного срока прибытия, чтобы его придерживаться, компонент-локатор, включающий в себя, но не ограниченный ярлыками оборудования радиочастотной автоматической идентификации (RF AEI), диспетчерской связью, и/или видеоопределением, может быть использован для проверки точного местоположения поезда 31. Более того, входы от этих систем сигнализации могут быть использованы для корректировки скорости поезда. Используя расположенную на борту базу данных пути, рассматриваемую ниже, и компонент-локатор, такой как GPS, настоящее изобретение может корректировать интерфейс машиниста для отражения состояния системы сигнализации в заданном местоположении локомотива. В ситуации, когда состояния сигналов будут обозначать запрещающие скорости впереди, планировщик может избрать замедление поезда для сбережения потребления топлива.The information from the locator component can also be used to determine the appropriate arrival time for
Информация от компонента-локатора 30 может также использоваться для изменения целей планирования как функция расстояния до места назначения. Например, вследствие неизбежных неопределенностей о заторе на пути "более быстрые" временные цели на начальной части пути могут быть использованы как страховка против задержек, которые статистически возникают позднее. Если на определенном рейсе происходит то, что задержки не возникают, цели на более поздней части поездки могут быть изменены для использования свойственного времени простоя, которое было заложено ранее, и таким образом восстановить некоторую эффективность топлива. Сходная стратегия может быть осуществлена по отношению к ограничивающим выбросам, например, при приближении к жилой зоне.Information from
В качестве примера стратегии ограничения, если поезд запланирован из Нью-Йорка в Чикаго, система может иметь вариант более медленной эксплуатации поезда в начале пути или в середине пути или в конце пути. Настоящее изобретение может оптимизировать план рейса для предоставления возможности более медленного функционирования в конце рейса из-за неизвестных причин, таких как, но не ограничиваясь перечисленным, погодные условия, обслуживание путей и т.д., которые могут возникать и становиться известными во время рейса. В качестве другого варианта осуществления, если известны традиционно перегруженные области, план разрабатывается с таким вариантом, чтобы иметь большую гибкость около этих традиционно перегруженных зон. Таким образом, настоящее изобретение может также принимать во внимание весовой коэффициент/штраф как функцию от времени/расстояния в будущем и/или на основе известного/прошлого опыта. Специалист в данной области техники легко признает, что такие планирования и перепланирования для принятия во внимание погодных условий, состояния пути, других поездов на пути и т.д. могут быть приняты во внимание в любое время во время рейса, где план рейса корректируется соответствующим образом.As an example of a restriction strategy, if a train is planned from New York to Chicago, the system may have the option of slower operation of the train at the beginning of the track or in the middle of the track or at the end of the track. The present invention can optimize the flight plan to enable slower operation at the end of the flight due to unknown reasons, such as, but not limited to, weather conditions, track maintenance, etc. that may occur and become known during the flight. As another embodiment, if traditionally congested areas are known, a plan is developed with the option to have greater flexibility around these traditionally congested areas. Thus, the present invention may also take into account the weight / penalty as a function of future time / distance and / or based on known / past experience. One skilled in the art will easily recognize that such planning and re-planning is to take into account weather conditions, the condition of the track, other trains on the track, etc. can be taken into account at any time during the flight, where the flight plan is adjusted accordingly.
Фиг. 3 дополнительно раскрывает другие элементы, которые могут быть частью настоящего изобретения. Предусмотрен узел 44 обработки, который действует для получения информации от компонента-локатора 30, описывающего путь компонента 33, и датчиков 38. Алгоритм 46 функционирует в рамках узла 44 обработки. Алгоритм 46 используется для вычисления оптимизированного плана рейса на основе параметров, затрагивающих локомотив 42, поезд 31, путь 34 и цели выполняемой задачи, как описано выше. В примерном варианте осуществления план рейса принят на основе моделей поведения поезда с движением поезда 31 по пути 34 как решение нелинейных дифференциальных уравнений, выведенных из физики с помощью упрощающих допущений, которые представлены в алгоритме. Алгоритм 46 имеет доступ к информации от компонента-локатора 30, описывающего путь компонента 33 и/или датчиков 38, для создания плана рейса, минимизирующего потребление топлива локомотивного состава 42, минимизирующего выбросы локомотивного состава 42, создающего требуемое время рейса и/или обеспечивающего надлежащее время работы бригады на борту локомотивного состава 42. В примерном варианте осуществления предусмотрен водитель, или контролирующий элемент 51. Как рассматривалось в данном документе, контролирующий элемент 51 используется для управления поездом, когда он следует плану рейса. В примерном варианте осуществления, рассмотренном затем в данном документе, контролирующий элемент 51 автономно создает решения для функционирования поезда. В другом примерном варианте осуществления, машинист может быть затронут для направления поезда для следования плану рейса.FIG. 3 further discloses other elements that may be part of the present invention. A
Требованием настоящего изобретения является возможность первоначально создавать и быстро модифицировать на лету любой план, который выполняется. Это включает в себя создание первоначального плана, когда затрагивается большое расстояние, вследствие сложности алгоритма оптимизации плана. Когда общая длина профиля пути превышает заданное расстояние, алгоритм 46 может быть использован для деления выполняемой задачи на сегменты, где выполняемая задача может быть разделена посредством точек пути. Хотя рассматривается только единственный алгоритм 46, специалист в данной области техники без труда признает, что более одного алгоритма может быть использовано, где алгоритмы могут быть соединены вместе. Точка пути может включать в себя естественные местоположения, где поезд 31 останавливается, такие как, но не ограниченные подъездными путями, где встреча с встречным транспортным движением, или разъездом с поездом позади текущего поезда, запланированным для появления на однопутной железной дороге, или ветки станции, или предприятием, где вагоны должны быть подцеплены или отцеплены, и местоположения планируемого функционирования. На таких точках пути от поезда 31 может потребоваться быть в данном местоположении в запланированное время и быть остановленным или двигаться со скоростью в установленном диапазоне. Продолжительность времени от прибытия до отправления в точках пути называется временем пребывания.A requirement of the present invention is the ability to initially create and quickly modify on the fly any plan that is being implemented. This includes creating an initial plan when a large distance is involved, due to the complexity of the plan optimization algorithm. When the total length of the path profile exceeds a predetermined distance,
В примерном варианте осуществления настоящее изобретение способно разбивать более длинный рейс на меньшие сегменты особенным систематическим способом. Каждый сегмент может быть несколько произвольным по длине, но типично подбираются на естественных местоположениях, таких как остановка или особенное ограничение скорости, или на ключевых мильных столбах, которые определяют соединения с другими путями. При заданном разбиении, или сегменте, выбранном данным способом, профиль управления создается для каждого сегмента пути как функция времени пути, взятого в качестве независимой переменной, так как показано на фигуре 4. Соотношение использованного топлива/времени перемещения, ассоциированное с каждым сегментом, может быть вычислено до того, как поезд 31 достигает этот сегмент пути. Общий план пути может быть создан из профилей управления, созданных для каждого сегмента. Изобретение распределяет время пути между всеми сегментами рейса оптимальным способом, так что удовлетворяется общее требуемое время перемещения, и общее потребленное топливо по всем сегментам является наименьшим из возможного. Примерный 3-сегментный рейс раскрыт на фиг. 6 и рассматривается ниже. Тем не менее, специалист в данной области техники признает, по рассматриваемым сегментам, что план рейса может содержать единственный сегмент, представляющий полный рейс.In an exemplary embodiment, the present invention is capable of breaking a longer flight into smaller segments in a particular systematic manner. Each segment may be somewhat arbitrary in length, but are typically matched at natural locations, such as a stop or special speed limit, or at key milestones that define connections to other paths. For a given partition, or a segment selected by this method, a control profile is created for each segment of the path as a function of the path time taken as an independent variable, as shown in Figure 4. The ratio of fuel used / travel time associated with each segment can be calculated before
Фиг. 4 изображает примерный вариант осуществления кривой использованного топлива/времени перемещения. Как было упомянуто ранее, такая кривая 50 создается, когда рассчитывается профиль оптимального рейса для различных времен пути для каждого сегмента. То есть, для заданного времени 49 пути, использованного топлива 53 существует результат детализированного профиля управления, рассчитанного, как описано выше. Как только времена перемещений для каждого сегмента распределены, план мощности/скорости определяется для каждого сегмента из ранее вычисленных решений. Если присутствуют какие-нибудь путевые ограничения на скорость между сегментами, такие как, но не ограниченные, изменением в пределе скорости, они согласовываются во время создания профиля оптимального рейса. Если ограничения скорости изменяются только в одном сегменте, кривая 50 использования топлива/времени пути должна быть пересчитана только для измененного сегмента. Это уменьшает время от необходимости пересчета большего количества частей, или сегментов, рейса. Если локомотивный состав или поезд существенно изменяется по пути, например из-за потери локомотива или подбора или отцепления вагонов, то профили управления для всех последующих сегментов должны быть пересчитаны, создавая новые экземпляры кривой 50. Эти новые кривые 50 затем будут использованы наряду с новыми целями графика для планирования оставшегося рейса.FIG. 4 depicts an exemplary embodiment of a fuel / travel time curve. As mentioned earlier, such a
Как только план рейса создан, как рассмотрено выше, траектория скорости и мощности в зависимости от расстояния используется для достижения места назначения с минимальным топливом и/или выбросами при требуемом времени рейса. Существует несколько способов, которыми можно выполнять план рейса. Как представлено ниже с большей подробностью, в одном примерном варианте осуществления, режим инструктирования настоящего изобретения отображает информацию машинисту, чтобы машинист следовал ей для достижения требуемой мощности и скорости, определенной согласно оптимальному плану рейса. В этом режиме информацией о функционировании являются предлагаемые условия функционирования, которые должен использовать машинист. В другом примерном варианте осуществления, ускорение и поддержание постоянной скорости выполняется настоящим изобретением. Тем не менее, когда поезд 31 должен быть замедлен, машинист несет ответственность за применение системы 52 торможения. В другом примерном варианте осуществления, настоящее изобретение командует мощностью и торможением, как это требуется для следования требуемому пути скорости-расстояния.Once the flight plan is created, as discussed above, the speed and power trajectory depending on the distance is used to reach the destination with minimal fuel and / or emissions at the required flight time. There are several ways you can carry out a flight plan. As presented below in more detail, in one exemplary embodiment, the instructing mode of the present invention displays information to the driver so that the driver follows it to achieve the required power and speed determined according to the optimal flight plan. In this mode, operation information is the proposed operating conditions that the operator should use. In another exemplary embodiment, accelerating and maintaining a constant speed is performed by the present invention. However, when the
Используется управление с помощью обратной связи для предоставления корректировок последовательности управления мощностью в профиле для корректировки из-за таких событий, как но не ограниченных, колебаниями загрузки поезда, вызванных колебаниями встречного ветра и попутного ветра. Другая подобная ошибка может быть вызвана ошибкой в параметрах поезда, таких как, но не ограниченных, массой поезда и/или лобовым сопротивлением, в сравнении с допущениями в оптимизированном плане рейса. Третий тип ошибок может возникать в связи с информацией, содержащейся в базе 36 данных пути. Другая возможная ошибка может затрагивать немоделируемые отличия в характеристиках функционирования из-за двигателя локомотива, снижение величины нагрузки с ростом температуры тягового двигателя и/или другими факторами. Стратегии управления обратной связи сравнивают фактическую скорость как функцию от положения со скоростью в требуемом оптимальном профиле. На основе этой разницы добавляется корректировка к профилю оптимальной мощности для направления фактической скорости навстречу оптимальному профилю. Для обеспечения стабильной регулировки может быть предусмотрен алгоритм компенсации, который фильтрует силы обратной связи в корректировки мощности для обеспечения того, что устойчивость замкнутой эффективности гарантирована. Компенсация может включать в себя стандартную динамическую компенсацию, как та, что используется специалистами в области техники разработки систем управления для удовлетворения целям эффективности.Feedback control is used to provide adjustments to the power control sequence in the profile for adjustments due to events such as but not limited to train load fluctuations caused by headwind and tailwind fluctuations. Another similar error can be caused by an error in the train parameters, such as, but not limited to, the train weight and / or drag, compared with the assumptions in the optimized flight plan. A third type of error may occur in connection with the information contained in the
Настоящее изобретение предоставляет простейшие и поэтому наиболее быстрые средства для приспособления к изменениям в целях рейса, которые скорее являются правилом, а не исключением в железнодорожной деятельности. В примерном варианте осуществления для определения оптимального по топливу рейса из пункта A в пункт B, где существуют остановки на пути, и для обновления рейса для остатка рейса, как только рейс был начат, метод квазиоптимального разложения удобен для нахождения профиля оптимального рейса. Используя методы моделирования, способ вычисления может найти план рейса с заданным временем перемещения и начальной и конечной скоростью, с тем чтобы удовлетворить все ограничения скорости и ограничения возможностей локомотива, если существуют остановки. Хотя последующее рассмотрение направлено в отношении к оптимизации использования топлива, оно также может быть применено к оптимизации других факторов, таких как, но не ограниченных выбросами, графиком, комфортом бригады и влиянием нагрузки. Способ может быть использован в начале разработки плана рейса, а что более важно - к адаптации к изменениям в целях после начала рейса.The present invention provides the simplest and therefore the fastest means for adapting to changes for the purpose of the voyage, which are more likely the rule, and not the exception in railway activities. In an exemplary embodiment, to determine the fuel-optimal flight from point A to point B where there are stops on the way, and to update the flight for the remainder of the flight, once the flight has been started, the quasi-optimal decomposition method is convenient for finding the optimal flight profile. Using simulation methods, the calculation method can find a flight plan with a given travel time and initial and final speed in order to satisfy all speed limits and locomotive capacity limitations if there are stops. Although the following discussion is directed towards optimizing fuel use, it can also be applied to optimizing other factors, such as but not limited to emissions, schedule, crew comfort, and load effects. The method can be used at the beginning of the development of the flight plan, and more importantly, to adapt to changes in goals after the flight starts.
Как рассматривается в данном документе, настоящее изобретение может использовать настройку, как проиллюстрировано в примерной схеме последовательности операций, изображенной на фиг. 5, и как примерный 3-сегментный пример, подробно изображенный на фиг. 6. Как проиллюстрировано, рейс может быть разбит на два или более сегментов, T1, T2 и T3. Хотя, как обсуждалось в данном документе, возможно рассматривать рейс как единственный сегмент. Как рассматривается в данном документе, границы сегмента могут не иметь в качестве результата равные сегменты. Вместо этого сегменты являются естественными или зависящими от выполняемой задачи границами. Планы оптимального рейса предварительно вычисляются для каждого сегмента. Если использование топлива в зависимости от времени перемещения является целью рейса, которой нужно удовлетворить, кривые топлива в зависимости от времени рейса строятся для каждого сегмента. Как рассматривается в данном документе, кривые могут быть основаны на других факторах, где факторы являются целями, которые должны быть удовлетворены планом рейса. Когда время рейса является определяемым параметром, время рейса для каждого сегмента вычисляется, в то же время удовлетворяя общие временные ограничения времени рейса. Фиг. 6 иллюстрирует пределы скорости для примерного 3-сегментного 200-мильного рейса 97. Дополнительно проиллюстрированы изменения уклона вдоль 200-мильного рейса 98. Также показана комбинированная диаграмма 99, иллюстрирующая кривые для каждого сегмента рейса использованного топлива в зависимости от времени перемещения.As discussed herein, the present invention may utilize customization, as illustrated in the exemplary flowchart shown in FIG. 5, and as an exemplary 3-segment example, shown in detail in FIG. 6. As illustrated, a flight can be divided into two or more segments, T1, T2 and T3. Although, as discussed in this document, it is possible to consider a flight as a single segment. As discussed herein, segment boundaries may not have equal segments as a result. Instead, segments are natural or task-specific boundaries. Optimum flight plans are pre-computed for each segment. If the use of fuel depending on the travel time is the goal of the flight that needs to be satisfied, the fuel curves depending on the flight time are plotted for each segment. As discussed in this document, curves can be based on other factors, where factors are goals that must be met by a flight plan. When the flight time is a definable parameter, the flight time for each segment is calculated, while at the same time satisfying the general time limits of the flight time. FIG. 6 illustrates speed limits for an exemplary 3-segment 200-
Используя установку оптимального управления, описанную ранее, настоящий способ вычисления может найти план рейса с заданным временем перемещения и начальной и конечной скорости, с тем чтобы удовлетворить все ограничения скорости и ограничения возможностей локомотива, если существуют остановки.Using the optimal control setting described earlier, the present calculation method can find a flight plan with a given travel time and initial and final speed in order to satisfy all speed limits and locomotive capacity limitations if there are stops.
Хотя последующее подробное рассмотрение направлено в отношении к оптимизации использования топлива, оно также может быть применено к оптимизации других факторов, как рассмотрено в данном документе, таких как, но не ограниченных выбросами. Ключевой гибкостью является приспособление требуемого времени пребывания на стоянках, и для принятия во внимание ограничений на самое раннее прибытие и отправление в местоположении, как может потребоваться, например, в однопутных операциях, где время для прибытия или проезда по подъездному пути является критичным.Although the following detailed discussion is directed towards optimizing fuel use, it can also be applied to optimizing other factors, as discussed in this document, such as but not limited to emissions. The key flexibility is to adapt the required parking time, and to take into account the restrictions on the earliest arrival and departure at a location, as may be required, for example, in single-track operations where arrival or departure times are critical.
Настоящее изобретение находит оптимальный по топливу рейс для расстояний от D0 до DM, проходимых за время T с M-l промежуточными остановками D1,...,DM-1 и со временами прибытия и отправления на этих остановках, ограниченных посредствомThe present invention finds an optimum fuel flight for distances from D 0 to D M traveled during time T with Ml at intermediate stops D 1 , ..., D M-1 and with arrival and departure times at these stops limited by
где tarr(Di), tdep(Di) и ∆ti - времена прибытия, отправления и минимальное время стоянки на i-й остановке. Предполагая, что оптимальность по топливу предполагает минимизацию времени остановки, следовательно tdep(Di) = tarr(Di)+∆ti, что устраняет второе приведенное выше неравенство. Предположим, что для каждого i=1,...,M, известен оптимальный по топливу рейс от Di-1 до Di для времени пути t Tmin(i)<t<Tmax(i). Пусть Fi(t) будет использованием топлива, соответствующим этому рейсу. Если время рейса от Dj-1 до Dj обозначено Tj, то время прибытия в Di заданоwhere t arr (D i ), t dep (D i ) and ∆t i are the arrival, departure and minimum parking times at the i-th stop. Assuming that fuel optimality implies minimizing the stopping time, therefore t dep (D i ) = t arr (D i ) + ∆t i , which eliminates the second inequality above. Suppose that for each i = 1, ..., M, the fuel-optimal flight from D i-1 to D i is known for the travel time t T min (i) <t <T max (i). Let F i (t) be the use of fuel corresponding to this flight. If the flight time from D j-1 to D j is indicated by T j , then the arrival time in D i is given
где ∆t0 определено равным нулю. Оптимальный по топливу рейс от D0 до DM для времени рейса T получается посредством нахождения Ti, i=l,...,M, которые минимизируют where Δt 0 is defined equal to zero. The fuel-efficient flight from D 0 to D M for the flight time T is obtained by finding T i , i = l, ..., M, which minimize
при условии, чтоprovided that
Как только рейс находится в пути, проблемой является переопределение оптимального по топливу решения для остатка рейса (первоначально от D0 до DM за время T) во время движения по рейсу, но где нарушения мешают следованию оптимальному по топливу решению. Пусть текущее расстояние и скорость будут x и v соответственно, где Di-1 < x< Di. Также пусть текущее время с начала рейса будет tact. Когда оптимальное по топливу решение для остатка рейса от x до DM, которое сохраняет исходное время прибытия в DM, получается посредством нахождения i, Tj, j=i+l,...M, которые минимизируютOnce the flight is en route, the problem is to redefine the fuel-optimal solution for the remainder of the flight (initially from D 0 to D M during time T) while traveling on the flight, but where violations interfere with the pursuit of the fuel-optimal solution. Let the current distance and speed be x and v, respectively, where D i-1 <x <D i . Also, let the current time from the start of the flight be t act . When the fuel-optimal solution for the remainder of the flight from x to D M , which preserves the original arrival time at D M , is obtained by finding i , T j , j = i + l, ... M, which minimize
при условии, чтоprovided that
Здесь i(t,x,v) является использованным топливом оптимального рейса от x до Di проходимого за время t, с первоначальной скоростью в х, равной v.Here i (t, x, v) is the fuel used for the optimal flight from x to D i traveled in time t, with an initial speed in x equal to v.
Как рассматривалось выше, примерным способом предоставления возможности более эффективного перепланирования является построение оптимального решения для рейса от остановки до остановки из отдельных сегментов. Для рейса от Di-1 до Di, со временем движения Ti, выберем набор промежуточных точекAs discussed above, an exemplary way of enabling more efficient rescheduling is to build the optimal solution for a flight from stop to stop from individual segments. For a flight from D i-1 to D i , with the travel time T i , we choose a set of intermediate points
Dij, j=1,...,Ni-1. Пусть Di0=Di-1 и =Di. Затем выразим использование топлива для оптимального рейса от Di-1 до Di какD ij , j = 1, ..., N i -1. Let D i0 = D i-1 and = D i . Then we express the use of fuel for the optimal flight from D i-1 to D i as
где fij(t,vi,j-1,vij) использование топлива для оптимального рейса от Di,j-1 до Dij, проходимого за время t, с первоначальной и конечной скоростями vi,j-1 и vij. Более того, tij равняется времени в оптимальном рейсе, соответствующему расстоянию Dij. По определению tiN-ti0=Ti. Поскольку поезд остановлен в Di0 и DiN, vi0==0.where f ij (t, v i, j-1 , v ij ) fuel use for the optimal flight from D i, j-1 to D ij traveled in time t, with initial and final speeds v i, j-1 and v ij . Moreover, t ij is equal to the time in the optimal flight corresponding to the distance D ij . By definition, t iN -t i0 = T i . Since the train is stopped at D i0 and D iN , v i0 = = 0.
Вышеприведенное выражение дает возможность функции Fi(t) быть альтернативно определенной сначала определением функции fij(·), 1≤j≤Ni, затем нахождением τij, 1≤j≤Ni и vij,1≤j≤Ni, которые минимизируютThe above expression enables the function F i (t) to be alternatively determined first by defining the function f ij (), 1≤j≤N i , then finding τ ij , 1≤j≤N i and v ij , 1≤j≤N i that minimize
при условии, чтоprovided that
Выбирая Dij (например, при ограничениях скорости или точках встречи), vmax(i, j)-vmin(i, j) может быть минимизировано, таким образом минимизируя область определения, на которой fij() должен быть известен.By choosing D ij (for example, with speed limits or meeting points), v max (i, j) -v min (i, j) can be minimized, thus minimizing the domain of definition on which f ij () should be known.
На основе вышеприведенного разделения, более простым квазиоптимальным подходом к перепланированию, чем тот, что описан выше, является ограничение перепланирования временами, когда поезд находится в точках Dij, 1≤i≤M, 1≤j≤Ni. В точке Dij новый оптимальный рейс из Dij в DM может быть определен нахождением τik, j<k≤Ni, vik, j<k<Ni и τmn, i<m≤M, 1≤n≤Nm, vmn, i<m≤M, 1≤n≤<Nm, которые минимизируютBased on the above separation, a simpler quasi-optimal re-planning approach than the one described above is to limit re-planning to times when the train is at points D ij , 1≤i≤M, 1≤j≤N i . At the point D ij, the new optimal flight from D ij to D M can be determined by finding τ ik , j <k≤N i , v ik , j <k <N i and τ mn , i <m≤M, 1≤n≤ N m , v mn , i <m≤M, 1≤n≤ <N m that minimize
при условии, чтоprovided that
гдеWhere
Дальнейшее упрощение получается в результате пересчета Tm, i<m≤M до тех пор, пока достигается точка дистанции Di. Таким способом в точках Dij между Di-1 и Di минимизацию вышеописанного требуется выполнять в τik, j<k≤Ni, vik, j<k<Ni. Ti увеличено, как требуется для приспособления к любому более длительному времени движения от Di-1 до Dij, чем планировалось. Это увеличение позже компенсируется, если возможно, перерасчетом Tm, i<m≤M в точке дистанции Di.Further simplification is obtained by recalculating T m , i <m≤M until the distance point D i is reached. In this way, at the points D ij between D i-1 and D i, the minimization of the above should be performed at τ ik , j <k≤N i , v ik , j <k <N i . T i is increased as required to adapt to any longer travel time from D i-1 to D ij than planned. This increase is later compensated, if possible, by recalculating T m , i <m≤M at the distance point D i .
По отношению к конфигурации замкнутого цикла, раскрытой выше, общая входная энергия, требуемая для перемещения поезда 31 из пункта A в пункт B, состоит из суммы четырех компонентов, а именно разницы в кинетической энергии между точками A и B; разницы в потенциальной энергии между точками A и B; потери энергии вследствие трения и других потерь сопротивления; и энергии, рассеянной применением тормозов. Принимая стартовую и конечную скорости равными (например, неизменными), первый компонент равен нулю.With respect to the closed loop configuration disclosed above, the total input energy required to move
Более того, второй компонент не зависим от стратегии управления. Таким образом этого хватает для минимизации суммы последних двух компонентов.Moreover, the second component is independent of the management strategy. Thus, this is enough to minimize the sum of the last two components.
Следование профилю постоянной скорости минимизирует потерю на лобовое сопротивление. Следование профилю постоянной скорости также минимизирует общую потребляемую энергию, когда торможение не требуется для поддержания постоянной скорости. Тем не менее, если торможение требуется для поддержания постоянной скорости, применение торможения только для поддержания постоянной скорости наиболее вероятно будет увеличивать общую требуемую энергию из-за требования пополнения энергии, рассеянной тормозами. Существует возможность, что некоторые торможения могут фактически уменьшать общее использование энергии, дополнительная потеря тормозов является более, чем компенсация суммарного уменьшения в потерях на лобовое сопротивление, вызванное торможением, посредством уменьшения колебания скорости.Following a constant speed profile minimizes drag. Following a constant speed profile also minimizes total energy consumption when braking is not required to maintain a constant speed. However, if braking is required to maintain a constant speed, applying braking only to maintain a constant speed will most likely increase the total energy required due to the requirement to replenish the energy dissipated by the brakes. It is possible that some braking can actually reduce overall energy use, the additional loss of brakes is more than compensating for the total decrease in drag due to braking by reducing speed fluctuations.
После выполнения перепланирования по причине набора событий, описанных выше, новый оптимальный план предельной скорости может быть соблюдаем с использованием управления замкнутого цикла, описанного в данном документе. Тем не менее, в некоторых ситуациях может не быть достаточно времени для выполнения разбитого на сегменты планирования, описанного выше, и практически когда существуют ограничения критической скорости, которые должны быть признаваемы, требуется альтернатива. Настоящее изобретение выполняет это с помощью алгоритма, упоминаемого как "интеллектуальный круиз-контроль". Алгоритм интеллектуального круиз-контроля является эффективным способом для генерации на лету энергетически эффективного (поэтому топливно эффективного) квазиоптимального указания для управления поездом 31 по известной территории. Этот алгоритм допускает знание позиции поезда 31 по пути 34 все время, так же как и знание уклона и кривизны пути в зависимости от позиции. Способ полагается на модель точечной массы для движения поезда 31, чьи параметры могут быть адаптивно оценены из оперативных измерений движения поезда, как описано ранее.After rescheduling is performed due to the set of events described above, the new optimal top speed plan can be followed using the closed-loop control described in this document. However, in some situations, there may not be enough time to carry out the segmented planning described above, and practically when there are critical speed limits that need to be recognized, an alternative is required. The present invention accomplishes this using an algorithm referred to as “smart cruise control”. The smart cruise control algorithm is an effective way to generate on-the-fly energy-efficient (therefore fuel-efficient) quasi-optimal directions for controlling
Алгоритм интеллектуального круиз-контроля имеет три принципиальных компонента, в особенности модифицированный профиль ограничения скорости, который служит в качестве энергетически эффективного руководства около ограничений предела скорости; профиль параметров идеального положения рукоятки регулятора скорости или динамического тормоза, который пытается балансировать между минимизацией колебания скорости и торможения; и механизм для комбинирования последних двух компонентов для создания команды отметки, использующей цикл обратной связи по скорости для компенсации несоответствий моделируемых параметров при сравнении с реальными параметрами. Интеллектуальный круиз-контроль может вмещать стратегии в настоящем изобретении, которые не делают активных торможений (т.е. водитель уведомляется и предполагается обеспечивающим необходимое торможение) или вариант, который делает активное торможение.The smart cruise control algorithm has three fundamental components, in particular a modified speed limit profile, which serves as an energy-efficient guide around speed limit restrictions; a profile of parameters for the ideal position of the handle of the speed controller or dynamic brake, which tries to balance between minimizing speed fluctuations and braking; and a mechanism for combining the last two components to create a mark command using a speed feedback loop to compensate for inconsistencies of the simulated parameters when compared with real parameters. Intelligent cruise control can accommodate strategies in the present invention that do not make active braking (i.e. the driver is notified and is supposed to provide the necessary braking) or an option that makes active braking.
По отношению к алгоритму круиз-контроля, который не контролирует динамическое торможение, три примерных компонента являются модифицированными профилями пределов скорости, которые служат в качестве энергетически эффективного руководства возле ограничений предела скорости, сигнал уведомления, направляемый для уведомления машиниста, когда торможение должно быть применено, идеальный профиль положения рукоятки регулятора скорости, который пытается балансировать между минимизированными колебаниями скорости, и уведомление машиниста о применении торможения, механизм, затрагивающий цепь обратной связи для компенсации несоответствий модельных параметров и реальных параметров.With respect to the cruise control algorithm that does not control dynamic braking, the three exemplary components are modified speed limit profiles that serve as an energy-efficient guide near the speed limit limits, a notification signal sent to notify the driver when braking should be applied, ideal a profile of the position of the handle of the speed controller, which tries to balance between minimized fluctuations in speed, and notifies the driver about USAGE braking mechanism that involves a feedback loop to compensate for the model parameters and actual parameters inconsistencies.
Также в настоящее изобретение включен подход для идентификации значений ключевых параметров поезда 31. Например, что касается оценки массы поезда, фильтр Калмана и рекурсивное приближение наименьших квадратов могут быть использованы для определения ошибок, которые могут развиться в превышение времени.Also included in the present invention is an approach for identifying key parameter values of
Фиг. 7 изображает примерную схему последовательности операций настоящего изобретения. Как рассматривалось ранее, удаленное средство обслуживания, такое как диспетчерская служба 60, может предоставлять информацию для настоящего изобретения. Как проиллюстрировано, такая информация предоставлена для исполняющего управляющего элемента 62. Также поставляемой к исполняющему управляющему элементу 62 является база 63 данных информации моделирования локомотива, информация от базы 36 данных, такая как, но не ограниченная информацией уклона дороги, и информацией предела скорости, оценочные параметры поезда, такие как, но не ограниченные весом поезда и коэффициентами лобового сопротивления, и таблицы расхода топлива от блока 64 оценки расхода топлива. Исполняющий управляющий элемент 62 поставляет информацию на планировщик 12, который подробно раскрыт на фиг. 1. Как только план рейса вычислен, план подается на элемент 51 консультанта по управлению, управления или контроля. План рейса также подается на исполняющий управляющий элемент 62 так, что он может сравнивать рейс, когда предоставлены другие новые данные.FIG. 7 is an exemplary flow chart of the present invention. As previously discussed, a remote service facility, such as a
Как рассмотрено выше, консультант 51 по управлению может автоматически устанавливать отметку мощности, предустановленный параметр отметки или оптимальную непрерывную отметку мощности. В дополнение к подаче команды скорости на локомотив 31, предоставлено отображающее устройство 68 таким образом, что машинист может просматривать, что порекомендовал планировщик. Машинист также имеет доступ к панели 69 управления. Через панель 69 управления машинист может решать, применять ли рекомендованную отметку мощности. С этой стороны, машинист может ограничить целевую или рекомендованную скорость. То есть, в любой момент машинист всегда имеет окончательное полномочие в том, с каким установочным параметром мощности локомотивный состав будет функционировать. Это включает решение, применять ли торможение, если план рейса рекомендует замедление поезда 31. Например, при функционировании на неосвещенной территории, или где информация от путевого оборудования не может в электронном виде передать информацию поезду, и вместо этого машинист просматривает визуальные сигналы от путевого оборудования, машинист вводит команды на основе информации, содержащейся в базе данных пути и сигналов от путевого оборудования. На основе того, как функционирует поезд 31, информация, относящаяся к управлению топливом, подается на блок 64 оценки расхода топлива. Поскольку прямое измерение течения топлива обычно недоступно в локомотивном составе, вся информация о потребленном топливе до сих пор в рамках рейса и планирование на будущее, следуя оптимальным планам, выполняется с использованием откалиброванных физических моделей, таких как те, что используются в разработке оптимальных планов. Например, такие прогнозы могут включать в себя, но не ограничены использованием измеренной полной мощности в л.с. и известных топливных характеристик для выведения общего использованного топлива.As discussed above, the
Поезд 31 также имеет устройство-локатор 30, такое как датчик GPS, как рассмотрено выше. Информация подается на блок 65 оценки параметров поезда. Такая информация может включать в себя, но не ограничивается данными датчика GPS, данными силы тяги/торможения, данными статуса торможения, скоростью и любыми изменениями в данных скорости. С информацией, относящейся к уклону и информации предела скорости, на исполняющий управляющий элемент 62 подается информация о весе поезда и коэффициенте лобового сопротивления.
Настоящее изобретение может также предоставлять возможность использования непрерывно изменяющейся мощности по всему оптимизационному планированию и реализации управления замкнутого цикла. В традиционном локомотиве мощность типично квантуется на восемь дискретных уровней. Современные локомотивы могут реализовать непрерывное изменение мощности в л.с., которое может быть включено в ранее описанные способы оптимизации. С непрерывной мощностью локомотив 42 может дополнительно оптимизировать условия функционирования, например посредством минимизации вспомогательных нагрузок и потерь при передаче мощности, и тонкой настройки мощности двигателя в л.с. областей оптимальной эффективности, или точек увеличенных нижних пределов выбросов. Примеры включают в себя, но не ограничены, минимизацию потерь системы охлаждения, корректировку напряжений генератора переменного тока, корректировку скоростей двигателя и уменьшение количества приводимых осей. Более того, локомотив 42 может использовать расположенную на борту базу 36 данных пути и прогнозируемые требования к характеристикам функционирования для минимизации вспомогательных нагрузок и потерь при передаче мощности для обеспечения оптимальной эффективности для целевого потребления топлива/выбросов. Примеры включают в себя, но не ограничены уменьшением количества приводимых осей на ровной территории и предварительным охлаждением двигателя локомотива до входа в тоннель.The present invention may also provide the ability to use continuously changing power throughout the optimization planning and implementation of closed-loop control. In a traditional locomotive, power is typically quantized into eight discrete levels. Modern locomotives can realize a continuous change in horsepower, which can be included in the previously described optimization methods. With continuous power, locomotive 42 can further optimize operating conditions, for example by minimizing auxiliary loads and losses during power transmission, and fine-tuning the engine power in hp. areas of optimal efficiency, or points of increased lower emission limits. Examples include, but are not limited to, minimizing cooling system losses, adjusting alternator voltage, adjusting engine speeds, and reducing the number of driven axles. Moreover, locomotive 42 can use the on-board
Настоящее изобретение может также использовать расположенную на борту базу 36 данных пути и прогнозируемые характеристики функционирования для корректировки характеристик функционирования локомотива, таких как обеспечение, что поезд имеет существенную скорость, когда он приближается к холму и/или тоннелю. Например, это может быть выражено как ограничение скорости на определенном расположении, которое становится частью создания оптимального плана, созданного для решения уравнения (OP). Дополнительно, настоящее изобретение может включать в себя правила управления поездом, такие как, но не ограниченные, скорости отслеживания силы тяги, скорости отслеживания максимальной силы торможения. Это может быть включено прямо в формулировку для профиля оптимального рейса или в качестве альтернативы включено в регулятор замкнутого цикла, используемый для управления приложения мощности для достижения целевой скорости.The present invention can also use the on-
В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение установлено на головном локомотиве состава поезда. Даже хотя настоящее изобретение не зависит от данных или взаимодействий с другими локомотивами, оно может быть интегрировано с функциональностью администратора состава, как раскрыто в патенте США № 6691957 и патентной заявке № 10/429596 (принадлежащие Правопреемнику и обе включенные в материалы настоящей заявки посредством ссылки), и/или функциональностью оптимизатора состава для улучшения эффективности. Взаимодействие с различными поездами не воспрепятствовано, как проиллюстрировано примером диспетчерского рассуждения для двух "независимо оптимизированных" поездов, описанных в данном документе.In a preferred embodiment, the present invention is mounted on a lead train locomotive. Even though the present invention is independent of data or interactions with other locomotives, it can be integrated with the functionality of the composition manager, as disclosed in US Patent No. 6691957 and Patent Application No. 10/429596 (owned by the Assignee and both incorporated herein by reference) , and / or composition optimizer functionality to improve performance. Interaction with various trains is not impeded, as illustrated by the dispatch reasoning example for the two “independently optimized” trains described in this document.
Поезда с распределенными энергосистемами могут управляться в разных режимах. Одним режимом является тот, где все локомотивы в поезде функционируют с одной командой отметки. Так что если головной локомотив подает команду вращения двигателя - N8, всем членам поезда будет скомандовано создать мощность вращения двигателя - N8. Другой режим функционирования - "независимое" управление. В этом режиме локомотивы или наборы локомотивов, распределенные по поезду, могут управляться при различных мощностях вращения двигателя или торможения. Например, во время того, как поезд достигает вершины горы, головные локомотивы (на направленном вниз склоне горы) могут быть помещены в состояние торможения, в то время как локомотивы в середине или в конце поезда (на направленном вверх склоне горы) могут быть в состоянии вращения двигателя. Это делается для минимизации растягивающих сил на механических сцепках, которые соединяют вагоны и локомотивы. Традиционно, управление системой распределенной мощности в "независимом" режиме требует от машиниста вручную выдать команду каждому удаленному локомотиву или набору локомотивов через устройство отображения на головном локомотиве, используя модель планирования, основанную на физике, информацию установок поезда, расположенную на борту базу данных пути, правила работы на борту, систему определения местоположения, замкнутый цикл реального времени управления мощностью/торможением и ответную реакцию датчика, система будет автоматически управлять распределенной энергосистемой в "независимом" режиме.Trains with distributed power systems can be controlled in different modes. One mode is one where all the locomotives in the train operate with one mark command. So if the lead locomotive gives the engine rotation command - N8, all members of the train will be ordered to create engine rotation power - N8. Another mode of functioning is "independent" management. In this mode, locomotives or sets of locomotives distributed over a train can be controlled at various engine rotation or braking powers. For example, while the train reaches the top of the mountain, the head locomotives (on the downhill slope of the mountain) can be put in a braking condition, while the locomotives in the middle or at the end of the train (on the uphill slope) can be engine rotation. This is done to minimize the tensile forces on the mechanical couplings that connect the wagons and locomotives. Traditionally, controlling the distributed power system in the “independent” mode requires the driver to manually issue a command to each remote locomotive or set of locomotives through a display device on the head locomotive using a physics-based planning model, train setup information located on board the track database, rules work on board, positioning system, closed-loop real-time power / braking control and sensor response, the system will automatically directs the distributed power system in "independent" mode.
Во время управления при распределенной мощности машинист в головном локомотиве может управлять параметрами функционирования удаленных локомотивов в удаленных составах с помощью системы управления, такой как компонент управления распределенной мощностью. Таким образом, при функционировании с распределенной мощностью машинист может выдавать команды каждому локомотивному составу функционировать на разных уровнях отметки мощности (или один состав может быть в состоянии вращения двигателя, а другой - в состоянии торможения), где каждый отдельный локомотив в локомотивном составе функционирует на одной отметке мощности. В примерном варианте осуществления, при настоящем изобретении, установленном на поезде, предпочтительно находящемся на связи с компонентом управления распределенной мощностью, когда требуется уровень отметки мощности для удаленного локомотивного состава, как рекомендованный планом оптимизированного рейса, настоящее изобретение будет передавать этот установочный параметр мощности на удаленные локомотивные составы для реализации. Как рассматривается ниже, то же самое справедливо по отношению к торможению.During distributed power control, the driver in the lead locomotive can control the operating parameters of the remote locomotives in the remote trains using a control system such as a distributed power control component. Thus, when operating with distributed power, the driver can issue commands to each locomotive train to operate at different levels of the power mark (or one train can be in the state of rotation of the engine, and the other in the state of braking), where each individual locomotive in the locomotive train operates on one power mark. In an exemplary embodiment, with the present invention mounted on a train, preferably in communication with a distributed power control component, when a power mark level for a remote locomotive train is required, as recommended by the optimized flight plan, the present invention will transmit this power setting parameter to remote locomotives compositions for sale. As discussed below, the same holds true for braking.
Настоящее изобретение может быть использовано вместе с составами, в которых локомотивы не являются соприкасающимися, например с одним и более локомотивами впереди, другими посередине и позади поезда. Такие конфигурации называются распределенной мощностью, где стандартное соединение между локомотивами заменено радиосвязью или вспомогательным кабелем для соединения локомотивов наружным образом. Во время управления при распределенной мощности машинист в головном локомотиве может управлять параметрами функционирования удаленных локомотивов в составах с помощью системы управления, такой как компонент управления распределенной мощностью. В частности, при функционировании с распределенной мощностью машинист может выдавать команды каждому локомотивному составу функционировать на разных уровнях отметки мощности (или один состав может быть в состоянии вращения двигателя, а другой - в состоянии торможения), где каждый отдельный представитель в локомотивном составе функционирует на одинаковой отметке мощности.The present invention can be used in conjunction with compositions in which the locomotives are not in contact, for example, with one or more locomotives in front, others in the middle and behind the train. Such configurations are called distributed power, where the standard connection between locomotives is replaced by a radio link or auxiliary cable to connect the locomotives in an external manner. During distributed power control, the driver in the lead locomotive can control the operating parameters of the remote locomotives in the trains using a control system such as a distributed power control component. In particular, when operating with distributed power, the driver can issue commands to each locomotive train to operate at different levels of the power mark (or one train can be in the state of rotation of the engine, and the other in the state of braking), where each individual representative in the locomotive train operates on the same power mark.
В примерном варианте осуществления, при настоящем изобретении, установленном на поезде, предпочтительно находящемся на связи с распределенным компонентом управления мощностью, когда требуется уровень отметки мощности для удаленного локомотивного состава, как рекомендованный планом оптимизированного рейса, настоящее изобретение будет передавать этот установочный параметр мощности на удаленные локомотивные составы для реализации. Как рассматривается ниже, то же самое справедливо по отношению к торможению. При оптимизации при распределенной мощности предварительно описанная задача оптимизации может быть улучшена для позволения дополнительных уровней свободы, в которых каждый из удаленных элементов может быть независимо управляем из головного элемента. Значением этого являются дополнительные цели или ограничения, относящиеся к действующим внутри поезда силам, которые могут быть включены в функцию характеристик функционирования, допуская, что также включена модель для отображения действующих внутри поезда сил. Таким образом, настоящее изобретение может включать в себя использование нескольких элементов управления скоростью для лучшего управления действующими внутри поезда силами, так же, как потребление топлива и выбросы.In an exemplary embodiment, with the present invention mounted on a train, preferably in communication with a distributed power control component, when a power mark level for a remote locomotive train is required, as recommended by the optimized flight plan, the present invention will transmit this power setting parameter to remote locomotives compositions for sale. As discussed below, the same holds true for braking. When optimizing for distributed power, the previously described optimization task can be improved to allow additional levels of freedom in which each of the remote elements can be independently controlled from the head element. The meaning of this is additional goals or restrictions related to the forces acting inside the train, which can be included in the function of functioning characteristics, assuming that a model is also included to display the forces acting inside the train. Thus, the present invention may include the use of several speed controls to better control the forces within the train, as well as fuel consumption and emissions.
В поезде, использующем администратор состава, головной локомотив в локомотивном составе может функционировать при отличных установочных параметрах отметки мощности от других локомотивов в данном составе. Другие локомотивы в составе функционируют на одинаковом установочном параметре отметки мощности. Настоящее изобретение может быть использовано в соединении с администратором состава для выдачи команды установочных параметров отметки мощности для локомотивов в составе. Таким образом, на основе настоящего изобретения, поскольку администратор состава разделяет локомотивный состав на две группы, головной локомотив и рельсовые части, головной локомотив будет получать команды для функционирования при определенной отметке мощности, а хвостовые локомотивы будут управляться для функционирования при другой определенной отметке мощности. В примерном варианте осуществления компонент управления распределенной мощностью может быть системой и/или устройством, где размещена эта функциональность.In a train using a train administrator, a lead locomotive in a locomotive train can operate with excellent settings for power marking from other locomotives in the train. Other locomotives in the train operate at the same power level setting parameter. The present invention can be used in conjunction with a train administrator to issue a command for power mark setting parameters for locomotives in a train. Thus, based on the present invention, since the train manager divides the locomotive into two groups, the lead locomotive and the rail parts, the lead locomotive will receive commands for functioning at a certain power mark, and the tail locomotives will be controlled to operate at a different specific power mark. In an exemplary embodiment, the distributed power control component may be the system and / or device where this functionality is located.
Более того, когда оптимизатор состава используется с локомотивным составом, настоящее изобретение может быть использовано совместно с оптимизатором состава для определения отметки мощности для каждого локомотива в локомотивном составе. Например, предположим, что план рейса рекомендует установочный параметр отметки мощности, равный 4, для локомотивного состава. На основе расположения поезда оптимизатор состава возьмет эту информацию и затем определит установочный параметр отметки мощности для каждого локомотива в составе. В данной реализации, улучшается эффективность установки параметра отметки мощности по каналам связи внутри поезда. Более того, как рассматривалось выше, реализация этой конфигурации может быть выполнена с использованием распределенной системы управления.Moreover, when a train optimizer is used with a locomotive train, the present invention can be used in conjunction with a train optimizer to determine a power mark for each locomotive in a train. For example, suppose a flight plan recommends a power mark setting of 4 for a locomotive. Based on the location of the train, the train optimizer will take this information and then determine the setting parameter for the power mark for each locomotive in the train. In this implementation, the efficiency of setting the parameter of the power mark on the communication channels inside the train is improved. Moreover, as discussed above, the implementation of this configuration can be performed using a distributed control system.
Более того, как рассматривалось раньше, настоящее изобретение может быть использовано для непрерывных корректировок и перепланирования касательно того, когда состав поезда использует торможение на основе наступающих интересующих событий, таких как, но не ограниченных железнодорожными переездами, изменениями уклона, приближению к подъездным путям, приближению к депо и приближению к заправочным станциям, где каждый локомотив в составе может требовать различных вариантов торможения. Например, если поезд проходит по холму, головному локомотиву может понадобиться перейти в состояние торможения, тогда как удаленным локомотивам, еще не достигшим вершины холма, может понадобиться оставаться в состоянии функционирования в двигательном режиме.Moreover, as previously discussed, the present invention can be used for continuous adjustments and rescheduling regarding when the train composition uses braking based on upcoming events of interest, such as, but not limited to railway crossings, changes in slope, approach to access roads, approach to depot and approach to gas stations, where each locomotive in the train may require different braking options. For example, if a train passes over a hill, the head locomotive may need to go into a braking state, while remote locomotives that have not yet reached the top of the hill may need to remain in a state of functioning in motor mode.
Фиг. 8, 9 и 10 изображают примерные изображения динамического устройства отображения для использования машинистом. Как представлено, фиг. 8 предусмотрен профиль рейса 72. В рамках профиля предусмотрено местоположение 73 локомотива. Предусмотрена такая информация, как длина 105 поезда и 106 количество вагонов в поезде. Также предусмотрены элементы, относящиеся к уклону 107 пути, изгибу и путевым элементам 108, включающие в себя расположение 109 мостов и скорость 110 поезда. Устройство 68 отображения позволяет оператору просматривать такую информацию и также видеть, где поезд находится по пути. Предусмотрена информация, относящаяся к расстоянию, и/или оценочное время прибытия к таким местоположениям, как переезды 112, сигнальные устройства 114, изменение скорости 116, ориентиры 118, и пункты 120 назначения. Также предусмотрен инструмент 125 управления временем прибытия для предоставления возможности пользователю определять экономию топлива, которая выполнена во время рейса. Машинист имеет возможность изменять время 127 прибытия и видеть, как это влияет на сбережение топлива. Как рассмотрено в данном документе, специалист в данной области техники признает, что экономия топлива является типичным примером только одной цели, которая может быть проверяема с помощью инструмента управления. С этой стороны, в зависимости от проверяемого параметра, другие параметры, рассматриваемые здесь, могут быть проверяемы и оцениваемы с помощью инструмента управления, который видим машинисту. Машинист также обеспечен информацией о том, как долго бригада управляет поездом. В примерных вариантах осуществления информация о времени и расстоянии может быть проиллюстрирована как время и/или расстояние до определенного события и/или местоположения или может представлять общее истекшее время.FIG. 8, 9, and 10 depict exemplary images of a dynamic display device for use by a driver. As shown, FIG. 8, a
Как продемонстрировано на фиг. 9, примерное устройство отображения предоставляет информацию о данных 130 состава, графику 132 событий и ситуации, инструмент 134 управления временем прибытия, клавиши 136 действия. Сходная информация, как рассмотрено выше, также предусмотрена на этом устройстве отображения. Это устройство 68 отображения предоставляет кнопки 138 действия для предоставления возможности машинисту перепланировать, также как и выключить 140 настоящее изобретение.As shown in FIG. 9, an example display device provides information about
Фиг. 10 изображает другой примерный вариант осуществления устройства отображения. Видимы данные, типичные для современного локомотива, включающие в себя состояние 72 пневматического тормоза, аналоговый спидометр с цифровой вставкой 74 и информацию о силе тяги в фунтовой силе (или силовых амперах в локомотивах постоянного тока). Предусмотрен индикатор 74 для показа текущей оптимальной скорости в плане, который выполняется, так же, как и график акселерометра для дополнения считывания в милях в час/минуту. Важные новые данные для выполнения оптимального плана находятся в центре экрана, включающем в себя график 76 в виде разворачивающейся полосы с оптимальной скоростью и установочным параметром отметки в зависимости от расстояния, сравниваемой с текущей историей этих переменных. В этом примерном варианте осуществления, местоположение поезда выводится, используя компонент-локатор. Как проиллюстрировано, местоположение предоставляется посредством идентификации, как далеко находится поезд от его финального пункта назначения, абсолютное положение, первоначальное место назначения, промежуточная точка, и/или ввод машиниста.FIG. 10 depicts another exemplary embodiment of a display device. The data typical of a modern locomotive is visible, including
Полосовая диаграмма предоставляет опережающий просмотр на изменения в скорости, требуемой для следования оптимальному плану, который полезен в ручном управлении, и контролирует план в зависимости от фактического во время автоматического управления. Как было рассмотрено в данном документе, так как и в режиме тренировки, машинист может либо следовать рекомендованной отметке или скорости, предлагаемой настоящим изобретением. Вертикальная полоса дает график требуемого и фактического уровня отметки, который также отображается цифровым способом ниже полосовой диаграммы. Когда используется непрерывный параметр отметки мощности, как рассмотрено ниже, устройство отображения будет просто округлено до наиболее близкого дискретного эквивалента, устройство отображения может быть аналоговым устройством отображения, так что отображается аналоговый эквивалент или процентное отношение или фактическая мощность в л.с./сила тяги.The bar chart provides an advance look at the changes in speed required to follow the optimal plan, which is useful in manual control, and controls the plan depending on the actual during automatic control. As discussed in this document, as in training mode, the driver can either follow the recommended mark or speed proposed by the present invention. The vertical bar gives a graph of the desired and actual elevation level, which is also digitally displayed below the bar chart. When a continuous power mark parameter is used, as discussed below, the display device will simply be rounded to the closest discrete equivalent, the display device may be an analog display device, so that an analogue equivalent or a percentage or actual horsepower / traction is displayed.
Критическая информация о состоянии пути отображается на экране и показывает текущий угол наклона, поезда, обозначенного номером 88, либо ведущего локомотива, расположения вдоль поезда или среднего по длине поезда. Пройденное расстояние до сих пор в плане 90, совокупное использованное топливо 92, где или планируется расстояние вне следующей остановки 94, текущее и проектное время 96 прибытия, время, прибытия на следующую остановку также раскрываются. Устройство 68 отображения также показывает максимально возможное время до назначения, возможного при наличии вычисленных планов. Если требуется более позднее прибытие, может быть выполнено перепланирование. Дельта-данные плана показывают статус для топлива и графика впереди или позади текущего оптимального плана. Отрицательные числа обозначают больше топлива или поздно сравненное с планом, и типично компромисс в противоположных направлениях (замедление поезда для сохранения топлива задерживает поезд, и наоборот).Critical information about the condition of the track is displayed on the screen and shows the current angle of inclination, of the train indicated by
Все время эти устройства 68 отображения дают машинисту моментальный снимок того, где он стоит по отношению к в настоящее время установленному плану управления. Устройство отображения служит только для цели иллюстрации, так как существует много разных способов отображения/передачи этой информации оператору и/или диспетчеру. С этой стороны, раскрытая выше информация может быть смешана для предоставления отображения, отличного от раскрытого.All the time, these
Другие свойства, которые могут быть включены в настоящее изобретение, включают в себя, но не ограничены, предоставлением возможности создания журналов регистрации данных и отчетов. Эта информация может сохраняться на поезде и выгружаться во внебортовую систему в некоторый момент времени. Выгрузка может происходить с помощью мануальной и/или беспроводной передачи. Эта информация может также быть просматриваема машинистом с помощью дисплея локомотива. Данные могут включать в себя такую информацию, как, но не ограниченную вводом машиниста, время функционирования системы, сохраненное топливо, диспропорция топлива между локомотивами в поезде, рейс поезда вне курса, проблемы системы диагностики, такие как то, что датчик GPS неисправен.Other properties that may be included in the present invention include, but are not limited to, the ability to create data logs and reports. This information can be stored on the train and uploaded to the off-board system at some point in time. Unloading can occur using manual and / or wireless transmission. This information can also be viewed by the operator using the locomotive display. The data may include information such as, but not limited to, the driver’s input, system operating time, stored fuel, fuel imbalance between locomotives in a train, off-course train flight, diagnostic system problems, such as GPS sensor malfunctioning.
Поскольку планы рейса также должны принимать во внимание допустимое время работы бригады, настоящее изобретение может принимать такую информацию во внимание при планировании рейса. Например, если максимальное время, которое может работать бригада, равно восьми часам, то рейс должен быть оформлен так, чтобы содержать места остановки для замены новой бригадой старой бригады. Такие определенные местоположения остановки могут включать в себя, но не в ограничительном смысле, железнодорожные станции, места встречи/прохождения и т.д. Если с течением рейса время рейса может быть превышено, настоящее изобретение может быть скорректировано вручную машинистом для удовлетворения критерию, заданному машинистом. В конечном счете, вне зависимости от условий функционирования поезда, таких как, но не ограниченных высокой загрузкой, низкой скоростью, условиями эластичности команды и т.д., машинист остается в силе задавать команды и условия функционирования поезда.Since flight plans should also take into account the crew’s allowable hours, the present invention may take such information into account when planning a flight. For example, if the maximum time that the team can work is eight hours, then the flight must be arranged so that it contains stopping places to replace the old team with the new team. Such specific stopping locations may include, but are not limited to, railway stations, meeting / passing locations, etc. If the flight time can be exceeded over the course of the trip, the present invention can be manually adjusted by the driver to meet the criteria set by the driver. Ultimately, regardless of the conditions of operation of the train, such as, but not limited to high load, low speed, elasticity conditions of the team, etc., the driver remains in the position to set commands and operating conditions of the train.
Используя настоящее изобретение, поезд может функционировать во множестве режимов функционирования. В одной концепции функционирования настоящее изобретение может предоставлять команды для командования движением вперед, динамическим торможением. Машинист после этого управляет всеми остальными функциями поезда. В другой концепции функционирования настоящее изобретение может предоставлять команды для командования только движением вперед. Машинист после этого управляет динамическим торможением и всеми остальными функциями поезда. В еще одной концепции функционирования, настоящее изобретение может предоставлять команды для командования движением вперед, динамическим торможением и прикладной системой аэродинамического тормоза. Машинист после этого управляет всеми остальными функциями поезда.Using the present invention, a train can operate in a variety of modes of operation. In one operational concept, the present invention may provide commands for commanding forward movement, dynamic braking. The driver then controls all the other functions of the train. In another concept of operation, the present invention can provide commands for commanding only forward movement. The driver then controls the dynamic braking and all other functions of the train. In yet another operational concept, the present invention can provide commands for commanding forward movement, dynamic braking and an aerodynamic brake application system. The driver then controls all the other functions of the train.
Настоящее изобретение может также быть использовано посредством уведомления машиниста о наступающих событиях, представляющих интерес для действий, которые должны быть выполнены. В особенности, или могут являться логика прогнозирования настоящего изобретения, непрерывные корректировки и перепланирования для оптимизированного плана рейса, база данных пути, кроме того, машинист может быть уведомлен о наступающих пересечениях, сигналах, изменениях уклона, торможениях, подъездных путях, железнодорожных станциях, заправочных станциях и т.д. Это уведомление может происходить слышимо и/или через интерфейс машиниста.The present invention can also be used by notifying the driver of upcoming events of interest to the actions to be performed. In particular, or may be the forecasting logic of the present invention, continuous adjustments and rescheduling for an optimized flight plan, track database, in addition, the driver can be notified of upcoming intersections, signals, incline changes, braking, access roads, railway stations, gas stations etc. This notification can occur audibly and / or through the driver’s interface.
Конкретно, используя модель планирования, основанную на физике, информацию установок поезда, расположенную на борту базу данных пути, правила работы на борту, систему определения местоположения, замкнутый цикл реального времени управления мощностью/торможением и ответную реакцию датчика, система будет представлять и/или уведомлять машиниста о требуемых действиях. Уведомление может быть визуальными или слышимым. Примеры включают в себя уведомление о переезде, которое требует от машиниста привести в действие гудок или звонок, уведомляя о тихих переездах, которые не требуют от машиниста приведения в действие гудка или звонка локомотива.Specifically, using a physics-based planning model, train setup information, an on-board track database, on-board operating rules, a positioning system, a real-time power / braking closed loop, and a sensor response, the system will present and / or notify the driver about the required actions. The notification may be visual or audible. Examples include a moving notice that requires the driver to ring or ring, notifying of silent crossings that do not require the driver to ring or ring the locomotive.
В другом примерном варианте осуществления, используя модель планирования на основе физики, рассмотренную выше, информацию установок поезда, размещенную на борту базу данных пути, правила работы на борту, систему определения местоположения, замкнутое управление реального времени мощностью/тормозом и ответную реакцию датчика, настоящее изобретение может представлять информацию машиниста, которая позволяет машинисту видеть, когда поезд прибудет в разные местоположения, как проиллюстрировано на фиг. 9. Система будет предоставлять машинисту возможность корректировать план рейса (целевое время прибытия). Эта информация (фактическое оцененное время прибытия или информация, требуемая для выведения вне борта поезда) может быть передана на диспетчерский центр для предоставления возможности диспетчеру или диспетчерской системе корректировать целевое время прибытия. Это позволяет системе быстро корректировать и оптимизировать подходящую целевую функцию (например, попеременно использовать скорость и использование топлива).In another exemplary embodiment, using the physics-based planning model discussed above, train setup information, on-board track database, on-board operation rules, location system, real-time closed-loop power / brake control and sensor response, the present invention may represent driver information that allows the driver to see when the train arrives at different locations, as illustrated in FIG. 9. The system will provide the driver with the opportunity to adjust the flight plan (target arrival time). This information (actual estimated time of arrival or information required to get off the train) can be transmitted to the dispatch center to allow the dispatcher or dispatch system to adjust the target arrival time. This allows the system to quickly adjust and optimize the appropriate target function (for example, to alternate use of speed and fuel use).
На основе предоставленной выше информации, примерные варианты осуществления изобретения могут быть использованы для определения местоположения поезда 31 на пути, этап 18. Определение характеристик пути также может быть совершено, такое как посредством использования блока 65 оценки параметров поезда. План рейса может быть создан на основе местоположения поезда, характеристик пути и условия функционирования по меньшей мере одного локомотива поезда. Более того, требования к оптимальной мощности могут быть переданы на поезд, где оператор поезда может быть проинструктирован управлять локомотивом, локомотивным составом и/или поездом в соответствии с оптимальной мощностью, например, с помощью беспроводной сети 47 связи. В другом примере вместо управления оператором поезда, поезд 31, локомотивный состав 18 и/или локомотив могут автоматически управляться на основе оптимального установочного параметра мощности.Based on the above information, exemplary embodiments of the invention can be used to determine the location of the
В дополнение, способ может также затрагивать определение установочного параметра мощности, или команды 14 мощности, для локомотивного состава 18 на основе плана рейса. Локомотивный состав 18 затем управляется при установочном параметре мощности. Параметры функционирования поезда и/или локомотивного состава могут быть собраны, таким способом, как, но не ограничиваясь перечисленным, фактической скоростью поезда, фактическим установочным параметром локомотивного состава и местоположением поезда. По меньшей мере один из этих параметров может быть сравнен с установочным параметром мощности, заданным командой для локомотивного состава для его функционирования.In addition, the method may also involve determining a power setting, or power command 14, for a locomotive 18 based on a flight plan. The locomotive 18 is then controlled with a power setting parameter. The operation parameters of the train and / or locomotive train can be assembled in such a way as, but not limited to, the actual speed of the train, the actual setting parameter of the train and the location of the train. At least one of these parameters can be compared with the power setting parameter specified by the command for the locomotive for its operation.
В другом варианте осуществления способ может затрагивать определение параметров функционирования 62 поезда и/или локомотивного состава. Требуемые параметры функционирования определяются на основе определенных параметров функционирования. Определенный параметр сравнивается с параметром функционирования, если обнаружена разница, план рейса корректируется, этап 24.In another embodiment, the method may involve determining
Другой вариант осуществления может повлечь за собой способ, где определяется местоположение поезда 31 на пути 34. Характеристики пути 34 также определяются. Разрабатывается или создается план рейса или план управления, для того чтобы минимизировать потребление топлива. План рейса может быть создан на основе местоположения поезда, характеристик пути и/или условия функционирования по меньшей мере одного локомотивного состава 18 и/или поезда 31. В аналогичном способе, как только местоположение поезда на пути определено и характеристики пути известны, управление силовой установкой и/или команды отметки предусмотрены для минимизации потребления топлива.Another embodiment may entail a method where the location of a
Перечень позицийList of items
Claims (7)
компонент-локатор для определения местоположения поезда;
описывающий путь компонент для предоставления информации о пути;
процессор, выполненный с возможностью получения информации от компонента-локатора и описывающего путь компонента и выполненный с возможностью создания на борту поезда плана рейса в любое время во время движения поезда вдоль железнодорожного пути, что оптимизирует параметры функционирования поезда в соответствии с одним или более эксплуатационными критериями поезда, причем процессор выполнен с возможностью создавать план движения частично исходя из условия наложения ограничений на изменения положения рукоятки; и
элемент контроллера для автономного управления поездом при его следовании вдоль пути согласно плану движения.1. A system for controlling a train having one or more locomotive trains, where each locomotive train contains one or more locomotives, the system comprising:
locator component for locating a train;
a path-describing component for providing path information;
a processor configured to receive information from the locator component and describing the component path and configured to create a flight plan on board the train at any time while the train is moving along the railway track, which optimizes the operation parameters of the train in accordance with one or more operational criteria of the train moreover, the processor is configured to create a movement plan partially based on the conditions for imposing restrictions on changes in the position of the handle; and
controller element for autonomous control of a train when it follows a path according to a traffic plan.
принимают информацию о местоположении поезда на пути;
принимают информацию о характеристике пути;
принимают информацию об условиях работы одного или более составляющих локомотивов,
создают на борту поезда план рейса в любое время во время движения поезда вдоль железнодорожного пути на основе местоположения поезда, характеристик пути и условий функционирования одного или более локомотивных составов в соответствии с по меньшей мере одним эксплуатационным критерием для поезда, причем план движения создают частично исходя из условия наложения ограничений на изменения положения рукоятки и
автономно управляют поездом при его следовании вдоль пути согласно плану движения.3. A method of controlling a train having one or more locomotive trains, each locomotive train containing one or more locomotives, the method comprising the steps of:
receive information about the location of the train on the way;
receive information about the characteristics of the path;
receive information about the operating conditions of one or more component locomotives,
create a flight plan on board the train at any time while the train is moving along the railway track based on the location of the train, the characteristics of the track and the operating conditions of one or more locomotive trains in accordance with at least one operational criterion for the train, and the movement plan is partially based on conditions for imposing restrictions on changes in the position of the handle and
autonomously control the train when it follows the path according to the traffic plan.
передают требование оптимальной мощности и
управляют по меньшей мере одним из локомотива, локомотивного состава и поезда в соответствии с оптимальной мощностью.4. The method according to claim 3, further comprising stages in which:
transmit the optimum power requirement and
control at least one of the locomotive, locomotive train and train in accordance with the optimal power.
передают оптимальный установочный параметр положения рукоятки регулятора скорости, выбранный из множества установочных параметров, и
автоматически управляют по меньшей мере одним из локомотива, локомотивного состава и поезда в соответствии с оптимальным установочным параметром положения рукоятки регулятора скорости.5. The method according to claim 3, further comprising stages in which:
transmitting the optimum setting parameter of the position of the handle of the speed controller selected from a plurality of setting parameters, and
automatically control at least one of the locomotive, locomotive and train in accordance with the optimal setting parameter of the position of the handle of the speed controller.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/385,354 | 2006-03-20 | ||
US11/385,354 US9733625B2 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Trip optimization system and method for a train |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007126476A RU2007126476A (en) | 2009-01-20 |
RU2484994C2 true RU2484994C2 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2520626C2 (en) * | 2009-06-03 | 2014-06-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Energy saving operation of rail vehicles with at least two driving units |
RU2632039C1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-10-02 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" | Automated driving system of freight trains of increased weight and length with locomotives distributed by train length |
RU2683697C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) | Method of regulating train traffic in railway transport |
RU2688552C1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) | Method of train traffic control |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2520626C2 (en) * | 2009-06-03 | 2014-06-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Energy saving operation of rail vehicles with at least two driving units |
RU2632039C1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-10-02 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" | Automated driving system of freight trains of increased weight and length with locomotives distributed by train length |
RU2683697C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) | Method of regulating train traffic in railway transport |
RU2688552C1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) | Method of train traffic control |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2469387C2 (en) | Method, system and computer software code for trip optimisation with train/track database augmentation | |
JP5469462B2 (en) | Method and apparatus for optimizing railway train operation for trains including multiple power distribution locomotives | |
US9733625B2 (en) | Trip optimization system and method for a train | |
JP5265567B2 (en) | How to run a vehicle | |
US20070225878A1 (en) | Trip optimization system and method for a train | |
US20080033605A1 (en) | System and method for optimizing parameters of multiple rail vehicles operating over multiple intersecting railroad networks | |
WO2008073547A2 (en) | Trip optimization system and method for a diesel powered system | |
CN101378942B (en) | Trip optimization system and method for a vehicle | |
AU2012261786A1 (en) | Trip optimization system and method for a train | |
RU2484994C2 (en) | System and method for optimisation of train cruise | |
RU2481988C2 (en) | System and method for optimisation of vehicle cruise | |
JP5469463B2 (en) | Navigation optimization system and method for trains | |
RU2466049C2 (en) | System and method to optimise parameters of multiple railway transport facilities running in railway networks with multiple crossings | |
MX2008003359A (en) | System and method for optimizing parameters of multiple rail vehicles operating over multiple intersecting railroad networks | |
AU2016201882A1 (en) | Trip optimization system and method for a train | |
MX2008003365A (en) | Trip optimization system and method for a vehicle | |
MX2008003361A (en) | Method and apparatus for optimizing a train trip using signal information | |
MX2008003360A (en) | Method and apparatus for optimizing railroad train operation for a train including multiple distributed-power locomotives | |
MX2007010174A (en) | Trip optimization system and method for a train |