專利名稱：鐵路站場計劃的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路站場運行的計劃，從而優(yōu)化鐵路站場的性能并以道線 (lineofroad)的自動化計劃來協(xié)調(diào)鐵路站場的自動化計劃。
背景技術(shù)：
在北美，鐵路工業(yè)的主要竟?fàn)幷呤瞧囘\輸工業(yè)。對于鐵路工業(yè)占據(jù)更 多的北大西洋市場份額的最顯著的障礙是減少運輸時間和減少運輸時間變 化性(variability )。鐵路站場的運行是任何努力減少運輸時間和運輸時間變 化性的中心。鐵路站場占用整個車輛運輸時間和運輸時間變化的百分之五十 以上。典型地，所有車載貨物的百分之三十五到五十在每次往返都要經(jīng)歷一 個或多個基于站場的轉(zhuǎn)換事件。對于其余的車載貨物，主要的流動性則依賴 于站場按預(yù)定地收、發(fā)列車。因此，列車正點發(fā)車性大約為百分之四十到八 十，車輛連續(xù)性大約為百分之三十到七十。這樣的性能水平典型地是因為在 站場活動之間缺乏協(xié)調(diào)。不良計劃是站場的通病，這是由于計劃員為了實現(xiàn) 高度同步操作而試圖解決的方程的固有復(fù)雜性。由于這樣的局限性，計劃員 典型地達成子優(yōu)化解決方案，這導(dǎo)致站場資源的不良利用及最終性能欠佳 (相對于某些理論能力)。站場運行的本質(zhì)，即高度變化的流入和災(zāi)難性事 件的發(fā)生，使得某些天的計劃比起其它天更加困難。同時，每個站場場長解 決計劃方程的能力也存在顯著變化。
鐵路站場由很多子站場組成，每個子站場設(shè)計成執(zhí)行特定作業(yè)。在列車
絡(luò)運動計劃的控制之下。當(dāng)列車進入鐵路站場時，對列車運動的責(zé)任從調(diào)度 員轉(zhuǎn)到鐵路站場人員。鐵路站場人員將依照鐵路站場運動計劃控制列車的運 動。鐵路站場運動計劃與道線運動計劃不同之處在于，道線運動計劃將列車看作單一實體并且計劃資源的利用，以運動列車而不與鐵路網(wǎng)絡(luò)相沖突。在
鐵路站場中，列車組將分成單獨的車廂，并且因此鐵路站場運動計劃必須考 慮每個車廂和機車的單獨運動，直到具有不同車廂的再編組的列車從鐵路站 場釋放到道線運動計劃員。典型地，手工地產(chǎn)生鐵路站場的運動計劃，以考 慮到處理進入的車廂所需要的各種服務(wù)和資源。
鐵路站場的一種典型配置包括用于從軌道網(wǎng)絡(luò)接收列車的接收站場。接 收站場包括一套或多套軌道，以從道線軌道接收列車并允許4失^^站場的人員 檢查列車。機車與車廂分開，并且完成進一步的檢查和維修。然后，鐵路車 廂從接收站場移動到分類軌道。鐵路車廂按共同目的地整批分類。分類站場 可以是平面轉(zhuǎn)換分類站場(要求牽引動力)，也可以是駝峰站場。駝峰站場 典型地包括一個山丘，其提供一套分類軌道，以使得各鐵路車廂作為鐵路車 廂的目的地的函數(shù)而被重力牽引到合適的分類軌道。具有共同目的地的車廂 被牽引到共同的軌道。駝峰下游的一系列轉(zhuǎn)轍機控制車廂將被發(fā)送的軌道。 一旦鐵路車被整批分類，則它們成批移動到發(fā)車站場。發(fā)車站場管理員根據(jù) 其后續(xù)目的指揮每一批到達發(fā)車軌道。在發(fā)車站場，車廂被檢查，而列車組 進行剎車測試和供給動力，并且準(zhǔn)備在調(diào)度員控制下釋放到道線網(wǎng)絡(luò)。盡管 更大的站場可以具有用來接收、分類和發(fā)出鐵路車廂和列車的專用站場，但 是某些站場利用公共軌道完成所要求的作業(yè)，而沒有用于特定目的的專用軌 道，例如公共軌道用于接收和分類。
典型地，列車在站場中的調(diào)度很大程度上靠手工努力，包括(a)通過 與道線運行管理人員協(xié)商來估計列車到達時間，(b )道線和站場人員之間商 談每個列車將被站場接受的時間，(c)基于直覺和口頭交流的靜態(tài)業(yè)務(wù)慣例 將一套接收軌道分派給入站列車，(d)對入站列車的檢查作業(yè)分配工人，報 告檢查作業(yè)的完成，并且親自或通過無線電人工地報告負責(zé)站場管理人員以 要求新的分配作業(yè)，(e)選擇一條或多條軌道來組合和溜放，(f)親自或通 過無線電與駝峰站場機車組人員溝通溜放作業(yè)，(g)耦合和牽引選定車廂到 駝峰路徑導(dǎo)引，(h)在駝峰站場上以規(guī)定的速度推動所選擇的車廂，(i)計 劃編排修理和領(lǐng)取操作，以將成批分類的車廂從分類軌道移動到發(fā)車軌道以 備發(fā)車，(j )親自或通過無線電人工溝通檢修和領(lǐng)取分配以轉(zhuǎn)換機車組人員， (k)親自或通過無線電報告完成修理和領(lǐng)取的分配，(1)調(diào)度每個出站的列 車的動力和機車組人員分配，(m )給出站的車廂分配工人進行;f全查和發(fā)車準(zhǔn)備作業(yè)，報告完成檢查作業(yè)，并且親自或通過無線電人工報告負責(zé)站場的管
理人員來要求新的分配，以及(n)根據(jù)報告的、估計的和/或?qū)嶋H的資源可
用性時間(例如，機車組人員和機車)以及作為完成時間來調(diào)整發(fā)車時間估 計。因為這些作業(yè)許多是由站場人員完成，站場人員只有在完成其所分得的 作業(yè)時才向站場管理人員報告，所以通常的問題是鐵路車廂的過多延誤時 間，而等待站場人員要完成要求的檢查和服務(wù)作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及自動化的站場計劃，其使得很多上述作業(yè)自動化，導(dǎo)致站場 的計劃最大化站場經(jīng)營目標(biāo)，例如，最小化延誤時間，最大化吞吐量，最小 化成本等，以便優(yōu)化先前不能實現(xiàn)的站場性能。


圖l是鐵路控制和管理層的簡化示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的站場計劃的一個實施例的簡化流程圖。
具體實施例方式
參照圖1，其圖解了典型的分層鐵路系統(tǒng)計劃結(jié)構(gòu)100。在典型鐵路分 級的頂級上， 一年一次地進行資源計劃110，解決這一年度例如哪些軌道應(yīng) 增加或者退役，要運行哪個站場，以及將需要多少輛新的機車。每隔幾年進 行戰(zhàn)略性計劃，決定網(wǎng)絡(luò)模塊化計劃和將運行的列車時間表，才艮據(jù)服務(wù)設(shè)計 120和維修計劃130進行周和季度變化，以適應(yīng)所期待的要求。每天計劃車 廂旅程(car-trips)以滿足各顧客訂單140，才艮據(jù)機車運動計劃對各列車分配 機車，以平衡進出要求位置的機車流量150，并且根據(jù)聯(lián)合輪換(pool rotation) 和勞動力協(xié)議分配機車組人員160。每分鐘實施道線170和站場運行180計 劃，并且執(zhí)行列車和車廂的運動以及無數(shù)支持功能，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運行目標(biāo)。
現(xiàn)在，在該層次的所有級上，自動化程度由隨位置變化。這對于高水平 車廂旅行計劃功能尤為如此，其通常在各種脫機仿真工具的幫助下人工完 成，并且可適合于很少或者沒有計算機輔助運行管理的站場。
本發(fā)明涉及對站場計劃程序提供計算機輔助運行管理。站場計劃員可以 是分布式代理(distributed agent)以負責(zé)一個站場，或者可以負責(zé)多個站場。站場計劃員的設(shè)計可以便利于車廂連接目標(biāo)和車廂數(shù)值函數(shù)以及站場生產(chǎn) 狀態(tài)和資源約束的手動輸入以及自動消息輸入。
通過本發(fā)明的計劃站場內(nèi)的車廂運動要求知曉站場資源情形當(dāng)前的以
及所計劃的未來狀態(tài)，包括(a)用于接收、分類和發(fā)車站場的站場詳細目 錄；(b)每個站場功能的當(dāng)前狀態(tài)和緊接著的運行計劃，包括接收檢查、車 廂分類、轉(zhuǎn)轍運動、連接/分開車廂、建立出站的列車、發(fā)車檢查、充氣測試 和整備；(c)可分配至每項功能的當(dāng)前的及可用的站場人員；(d)可分配至 每項功能的當(dāng)前的及可用的機車和人員；(e)預(yù)定的出站的列車發(fā)車；(f) 可用的道路能力和休息的道路人員；(g)預(yù)定的入站列車；(h)當(dāng)?shù)氐墓I(yè) 服務(wù)要求，包括接車、招待和測定車廂；以及(i)加急車廂段和必須的閉路 連接。另外，在本發(fā)明的一個實施例中，站場計劃系統(tǒng)知道道線情況，并且 自動地接收有關(guān)擁塞、阻斷、延誤發(fā)車請求和提前/延遲到達計劃的信息。有 關(guān)相對于生產(chǎn)能力的飽和程度、希望的入站間隔、希望的入站列車的到達軌 道、預(yù)計準(zhǔn)備發(fā)車時間的更新資料和計劃的出站的列車發(fā)車引導(dǎo)，站場計劃 員也可以向道線計劃員提供反饋。站場計劃員也可以考慮到顧客的服務(wù)運行 指標(biāo)(service operating metrics )，例如在客戶站載重和空車的準(zhǔn)時到達性能， 從客戶站載重和空車的準(zhǔn)時接站。在一個實施例中，站場計劃員提供客戶服 務(wù)進步可見性，包括基于更新其他客戶資料情況的實時網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明的一個實施例中，站場計劃員產(chǎn)生站場級車廂運動計劃，其提 供詳細的進度表，包括在計劃范圍期間每個通過站場的車廂的運動和處理的 時間和資源。站場計劃根據(jù)一套滿足網(wǎng)絡(luò)運行計劃的經(jīng)營目標(biāo)進行優(yōu)化，同 時最大化站場級運行的效率。
經(jīng)營目標(biāo)開始可以這樣考慮，車廂連接的性能加上推斷到客戶站的準(zhǔn)時 交付的性能，減去操作成本。推斷涉及估算到達每個車廂目的地的剩余旅程 的持續(xù)時間，將其加到所計劃的從站場發(fā)車的時間，并且估算對將車廂(載 重或空車)準(zhǔn)時交付到客戶位置的凈影響(net impact)。在缺少推斷數(shù)據(jù)的 情況下，交付的性能可以由準(zhǔn)時發(fā)車的性能大約估計。
操作成本可以是每個所計劃的車廂處理作業(yè)相關(guān)成本的總和。例如，從 軌道上牽頭車廂(lead car)可以分配相關(guān)成本一 (1),而;f立埋入的(成組) 車廂的成本可以具有相關(guān)成本三(3)，表示要移動阻擋所希望車廂的車廂的 成本，然后拉所希望的車廂，并且最終將前面的阻擋車廂;改回原位。要考慮的選擇性目標(biāo)包括最大化站場吞吐量、站場資源利用、每期車廂 的停留和魯棒性(對站場異常的寬容和恢復(fù))。每個車廂的輸入包括估算的 到達時間、在入站列車內(nèi)的位置、預(yù)計的發(fā)車時間、預(yù)計出站的列車、連接
值函數(shù)(connection value function)、準(zhǔn)時性能值函數(shù)、最終客戶、在出站列 車中的位置約束(根據(jù)預(yù)定和/或列車編組規(guī)則所希望的固定次序)和不正常 狀態(tài)。
與站場工廠相關(guān)的處理約束的詳細知識可以呈現(xiàn)在站場計劃數(shù)據(jù)庫中， 包括當(dāng)前的車廂詳細目錄(數(shù)量、位置、車廂批分配)、生產(chǎn)狀態(tài)、逐個加 工步驟的歷史加工速度和能力、站場處理性能的擁塞依賴和時間依賴變化、 分類的可用的站場人員、可用的轉(zhuǎn)換機車。
維修進度表和出站線路的流動性也是要考慮的。維修進度表可以輸入為 相對于影響時間的減少的資源可用性。出站線路擁塞可以通過到道線計劃系 統(tǒng)的對等信息界面來表示。需要進行決定擁塞程度，可能包括列車組并作為 一個集合的名義延遲、列車密度(每英里的列車)和所計劃的軌道阻塞。
車廂旅行計劃是站場計劃員的主要輸入。車廂旅行計劃包括原點和目的 地，以及車廂將走訪的站場列表和車廂計劃在其旅行每一段上掛靠的具體列 車(SCAC、符號、部分和列車原始數(shù)據(jù))。在構(gòu)造車廂旅行計劃時，可以根 據(jù)連接性能和準(zhǔn)時到達性能詳細說明目標(biāo)到達時間和車廂值。這些連接目標(biāo) 和車廂值函數(shù)引導(dǎo)站場計劃員優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運輸計劃的執(zhí)行，同時最大化站場分 級運行的效率。
連接性能是站場工廠模式的吞吐運轉(zhuǎn)產(chǎn)量的函數(shù)。對于給定的車廂在任 何時間點上，與出站列車進行連接的概率由連接成功概率分配來描述，作為 直至發(fā)車的剩余時間的函數(shù)。該程序的變化與車廂旅行通過站場中每個程序 步驟變化的總和成比例。吞吐運轉(zhuǎn)產(chǎn)量可以稱作并將稱作P雄^，或者進4亍 連接的概率，作為直至發(fā)車的剩余時間的函數(shù)。該程序的特征將用來鑒別每 個出站列車的候選車廂。
在站場內(nèi)具體的車廂運動和車廂處理活動計劃成最大化連4姿目標(biāo)，以可 利用的資源為條件(站場人員、站場軌道和站場機車)。由于擁塞增加或者 由于產(chǎn)生異常，不是所有的連接都是可達成的。車廂值函數(shù)表示每個車廂批 的"動態(tài)優(yōu)先(dynamic priority)",使得站場計劃員評估推遲或者提前每個 車廂的相對成本?？偟挠媱澲?ax (連接值函數(shù)的總和)
+ b X (準(zhǔn)時到達值函數(shù)的總和) - C X (相對操作成本的總和)。
從概念上講，設(shè)定系數(shù)"a"、 "b"和"c"對于連接性能或?qū)τ跍?zhǔn)時交付或?qū)?于操作成本或者三者之間的平衡具有額外更加優(yōu)化的作用。如果進行了連 接，則連接性能記下具體車廂的恒定值，如果連接失敗則記下分離(或者零) 值。準(zhǔn)時性能是從允諾交付時間減去在客戶站的到達時間的推斷評估的分段 線性函數(shù)。為了筒便起見，準(zhǔn)時交付可以近似為準(zhǔn)時發(fā)車，直到該時刻，下 線轉(zhuǎn)換時間和擁塞程度才是可用的。處理成本是車廂規(guī)定操作成本的相對度 量標(biāo)準(zhǔn)。例如，從一列?？吭谲壍郎宪噹欣雎袢氲能噹麜菑南嗤能?道上拉出前面車廂成本的三倍(假定阻擋的車廂必須移開，所希望的車廂要 拉出，并且前面的阻擋車廂恢復(fù)原位)。如果計劃可以設(shè)置成以所需要的順 序在分類軌道上排列車廂，則總成本得到降低。
在通過站場時對每個車廂所進行的活動的順序表示成一套資源預(yù)定和 依存性規(guī)則，允許站場工廠操作的綜合流程的配置，以及在每個步驟中所要 求的具體軌道(和其他資源)預(yù)定?，F(xiàn)場具體業(yè)務(wù)規(guī)則和在要求資源中的不 尋常依存性可以配置成規(guī)則庫的一部分。
由車廂批、分級服務(wù)和目的地建立各列車組的規(guī)則可以構(gòu)造成對于具體 的站點和站場表現(xiàn)策略獨特性。車廂批次通常依停靠秩序組織，其將機車置 于最靠近首先發(fā)車的那些車廂。由各站場對其他列車進行約束將是可配置的 (例如，在列車組內(nèi)所要求的定位構(gòu)成為危險材料和關(guān)4建列車車廂、長車廂 和短車廂、載重車廂和空車、限速車廂、超尺寸車廂、派出的車廂批次)。
在預(yù)定的計劃范圍期間，對于每個車廂通過站場的運動，結(jié)果的站場計 劃都提供詳細的進度表，包括時間和發(fā)車軌道。從屬資源計劃員將計劃轉(zhuǎn)化 為可測量的作業(yè)分配到個體，而在定期的閉環(huán)計劃周期內(nèi)監(jiān)控其進展情況。
移動車廂通過站場的程序可以模擬為要求獨占使用特定有限資源的活 動秩序。該計劃由車廂運動操作和完成他們所需的資源預(yù)定組成。
站場計劃員產(chǎn)生站場計劃，該計劃覆蓋已知為計劃范圍的周期。按照規(guī) 則的間隔，產(chǎn)生新的站場計劃，來考慮進度表偏差、站場處理速度的變化和 額外的列車。新的站場計劃根據(jù)計劃范圍(planning horizon)再一次延伸到 未來，該概念稱為運轉(zhuǎn)范圍(rolling horizon )。新的站場計劃基于新計劃開始時的站場狀態(tài)。該狀態(tài)包括所設(shè)計的到達和發(fā)車時間表、站場資源水平、 當(dāng)前的車廂詳細目錄(包括數(shù)量、位置和批名)和軌道幾何。站場計劃員將 調(diào)整結(jié)果的站場計劃，以保證在其呈現(xiàn)為被推薦的站場計劃之前與當(dāng)前的狀 態(tài)相一致。在被推薦的站場計劃變?yōu)榭刹僮饔媱澲?，調(diào)度場場長、站場人 員或其他授權(quán)用戶可以審查、修改或者否決被推薦的站場計劃。在一個實施 例中，計劃程序的綜合流程開始于列舉預(yù)定在計劃范圍內(nèi)離開站場的出站列 車。對于每個出站的列車，候選的車廂被確定為分配到該列車的那些批次的
車廂。每個車廂具有與其相適應(yīng)的經(jīng)營目標(biāo)值。經(jīng)營目標(biāo)值可以考慮u)
滿足出站列車組成規(guī)則，例如長度、寬度、停靠次序，和(b)滿足站場運 行規(guī)則，例如靜態(tài)/動態(tài)軌道分配，(C)滿足可用的資源，(d)優(yōu)化業(yè)務(wù)目標(biāo)，
和(e)最小化站場運行成本，例如最小化每個站場資源的移動數(shù)量和成本。
每個車廂的各經(jīng)營目標(biāo)值可以以進行出站列車目標(biāo)連接的車廂的概率的函 數(shù)加權(quán)。備選地，出站列車的候選車廂可以選擇為進行目標(biāo)出站列車概率的
函數(shù)，其超過預(yù)定值例如50%或更大。對于每個候選車廂，確定資源要求以 及將車廂置于出站的組中所需的作業(yè)順序。接下來，候選車廂子集的資源和 作業(yè)的順序^C確定時間。最后，具體的資源分配到每個作業(yè)。
采用多種方法可以確定車廂進行其目標(biāo)出站連接的概率，包括(a)通 過評估鐵路車廂進行連接的歷史性能情況；(b)通過使用基于時間的調(diào)制函 數(shù)，例如考慮日時和季時之一；和(c)通過基于負載的調(diào)制函數(shù)。
在另一個實施例中，當(dāng)車廂經(jīng)過站場時在每個次序程序上采用度量評估 和分析。圖2圖解了在一個循環(huán)周期中產(chǎn)生站場計劃的簡化順序的程序。站 場假定為靜止的，某些車廂位于處于各種站場程序階段的每個子站場中。模 仿人類決策程序的簡單規(guī)則用于決定每個步驟該移動哪些車廂。沒有取得真 正的最優(yōu)化，但是對于通常的操作可以取得有利的結(jié)果。當(dāng)無法找到可行的 計劃時(通常由于不完善的規(guī)則庫)，便懇求人工干涉，突出未解決的沖突， 以將其注意力轉(zhuǎn)向需要的地方。
根據(jù)當(dāng)前的站場狀態(tài)，執(zhí)行下面的步驟。引入的列車被接收在其應(yīng)該被 接收的軌道上200。列車在接收的軌道上接受檢查210。機車被解開連接， 并且鐵路車廂單個地或者作為批次溜放到分類軌道220。當(dāng)車廂聚集在分類 軌道上時，同批次的車廂移動到發(fā)車軌道230。在發(fā)車軌道上，檢查列車批 次并且加上才幾車240。如果列車太長不適合單個發(fā)車軌道，則列車必須雙發(fā)，最終進行剎車測試并且發(fā)出列車250。
接收進入列車的步驟200包括計算接收站場的可用容量。在一個實施例
收站場中的具有最早到達關(guān)系的列車。 一旦列車被確定，則尋找接收站場來 確定最佳接收軌道來接收該列車。在一個實施例中的目的是在盡可能少的軌 道上接收列車。如果列車需要一個以上的接收軌道，則應(yīng)該選擇盡可能彼此 接近的軌道。
檢查接收軌道上的列車的步驟210包括在每個接收軌道上評估車廂，以 確定每個車廂的重要性測量。重要性的測量可以是任何度量，其用來確定鐵 路車廂的相對重要性，并且可以包括對定性和定量因素的考慮。例如，重要 性的測量可以基于車廂的優(yōu)先性，或者車廂要進行連接的可能性。在一個實 施例中，重要性的測量被確定為接收列車的組的函數(shù)。例如，包含具有高度 優(yōu)先并且如果延誤會招致巨大懲罰的車廂的組將大大影響在該軌道上的車 廂的重要性。在另一個實施例中，重要性的測量確定為包含接收軌道上的車 廂的出站列車的預(yù)定發(fā)車時間的函數(shù)。在又一實施例中，重要性的測量確定 為車廂要進行出站連接所需最小時間量的函數(shù)。 一旦確定了每個車廂重要性 的測量，則首先檢測對于在軌道上所有車廂具有最高累積的重要性測量的接 收軌道。所計劃的入站列車組視為預(yù)期的未來車廂的詳細目錄。外形檢查和 入站處理時間被預(yù)算以預(yù)期何時可以對可用的車廂分類。
溜放接收軌道的步驟220包括確定在所有接收軌道上已經(jīng)被檢查的每個 車廂的重要性測量。重要性測量可以通過評估上面討論的相同因素來確定， 例如組成、發(fā)車時間或者進行出站連接所需的時間，或者可以考慮到其他因 素，例如車廂的停留時間。 一旦確定了每個已經(jīng)檢查的車廂的重要性測量，
則對包含車廂的軌道按照累積重要性降序排列。在一個實施例中，評估分類 的軌道，以確定哪個分類軌道可用于接收來自最高分類接收軌道的車廂，同 時保持車廂的單純批次。
然后識別最高分類軌道的車廂分類軌道，并且將車廂溜放到它們各自的 分類軌道上。目標(biāo)是保證出站列車的批次在同類的軌道組中。在一個實施例 中，對于所考慮的接收軌道上的每個車廂，如果在末尾車廂屬于與所考慮車 廂相同的批次的分類軌道上存在可用空間，則該車廂被溜放到該分類軌道。 如果存在其上具有與所考慮的車廂相同的出站列車上的車廂的分類軌道，并且對在該軌道上的批次不存在次序約束或該次序約束被滿足，且沒有與在該 分類軌道上的末尾車廂相同批次的近期將要移動的其他車廂，則選定該分類 軌道。如果沒有一個上述標(biāo)準(zhǔn)滿足，則為考慮中的車廂選擇空的分類軌道。 如果沒有可用的分類軌道，則選擇分類次序中的次高等級列車。
分類軌道220分配到每個目的地，其在預(yù)定發(fā)車之前的時間周期內(nèi)由所 選定的列車維護，以使得對分配到該列車的車廂批次進行分類。 一旦分類軌 道分配到目的地，如果固定等級分配策略有效，或者直到該目的地沒有更多 的車廂保留在站場詳細目錄中，則該分配將保持不確定。也可以采用先進的 策略，其可預(yù)見額外的入站車廂并保持分配更長久，動態(tài)地選擇釋放分配而 相關(guān)車廂保持在接收站場，分配多個目的地到單一分類軌道，例如幾何轉(zhuǎn)換， 這里成組車廂重復(fù)分類和再分類，以在每個軌道上建立若干單純批次，或者
在分類軌道中建立列車，以在車廂進入凹地(bowl)時滿足出站列車所需的
?？恐刃?。
谷底軌道(slough track)可以動態(tài)或靜態(tài)地分配成更簡單的轉(zhuǎn)換策略， 其中谷底軌道接收所有沒有分配車廂目的地。RIP (就地修理)軌道分配到 所有不當(dāng)排序的車廂。
從分類軌道到發(fā)車軌道拉動車廂或者車廂組的步驟230包括對每個準(zhǔn)備 從分類軌道拉出的車廂確定重要性測量。在一個實施例中，重要性測量確定 為直到出站列車發(fā)車的時間的函數(shù)。在另一個實施例中，重要性測量確定為 出站列車的次序約束的函數(shù)。在又一實施例中，重要性測量確定為對于要進 行出站連接的車廂所需最小時間量的函數(shù)。 一旦確定了每個車廂的重要性測 量，則具有最高重要性測量的分類軌道累積測量的車廂首先拉到發(fā)車站場。
為分類軌道上的每個車廂批次選擇發(fā)車軌道。在一個實施例中，如果其 中第 一個車廂屬于與考慮中的批相同的批次的發(fā)車軌道上還存在可用空間， 則選擇該發(fā)車軌道。如果沒有，則可以選擇任何空的發(fā)車軌道。如果沒有空 的發(fā)車軌道可用，并且如果存在具有位于與當(dāng)前批次相同的出站列車上的車 廂批次的發(fā)車軌道且沒有與發(fā)車軌道上的第一批次相同的近期將被拉出的 同一批次的其他車廂。另外，如果在發(fā)車站場沒有空間，則選擇次高級種類 分類軌道。
發(fā)車前必須^^查組裝在發(fā)車軌道上的每一組240。發(fā)車列車可以按預(yù)定 時間升序分類。開始于最高種類的列車，可以計算測試該列車所需的時間量?？梢杂嬎阍谙Ｍ瓿蓽y試和預(yù)訂發(fā)車時間之間的緩沖時間(slack time)。如 果緩沖時間少于某個預(yù)定值，則為列車選擇具有最少量軌道空間待測試的發(fā) 車軌道。
當(dāng)完成測試時，列車可以在其預(yù)定時間發(fā)車到道線250。如果發(fā)車牽頭 是可用的且存在預(yù)定發(fā)車時間已經(jīng)過去的列車，則可以選擇最遲的列車；以 及，如果其所有的發(fā)車軌道都進行了測試且該列車在發(fā)車軌道上的長度大于 預(yù)定的最小長度，則該列車可以發(fā)車。
確定上述步驟導(dǎo)致計算機輔助產(chǎn)生的站場計劃，該站場計劃提供(a) 用于接收列車的進度表，(b )用于檢查接收軌道上的車廂的進度表，(c )用 于將車廂從接收軌道溜放到分類軌道的進度表，(d )用于將列車?yán)桨l(fā)車軌 道的進度表，(e)用于測試列車的進度表，以及(f)用于發(fā)車列車的進度表。 該些步驟可以由實現(xiàn)為供通用計算機或?qū)Ｓ糜嬎銠C使用的計算機可用介質(zhì) 中計算機可讀程序代碼模塊來執(zhí)行。
對于每個在計劃范圍中的列車，最早的預(yù)定出站的列車在預(yù)定發(fā)車之前 分配一個具有充足時間周期的發(fā)車軌道，以允許在發(fā)車之前建立、檢查和剎 車測試該列車。所分配的發(fā)車軌道和所計劃的發(fā)車時間通過站場更新消息傳 達至道線。當(dāng)操作例外導(dǎo)致所分配的發(fā)車軌道或者所計劃的發(fā)車時間修改 時，發(fā)送附加的站場更新信息。
按照從站場預(yù)定發(fā)車的順序處理后續(xù)的出站列車。當(dāng)在要求公共資源來 滿足其預(yù)定發(fā)車窗口兩個出站列車之間發(fā)生沖突時，資源配置被調(diào)整以優(yōu)化 站場目標(biāo)功能。向授權(quán)使用者發(fā)出顯示沖突的類型和結(jié)果的警報。
在另 一個實施例中，通過基于一組決定規(guī)則將一個或多個軌道分配到每 個入站列車來管理接收站場分配。這些決定規(guī)則可以包括以期望到達的次序 接收列車、以它們的車廂要求出站的列車的次序接收列車、根據(jù)它們的長度 和在接收站場的合適空間接收列車、根據(jù)出站機車的要求接收列車、根據(jù)運 費優(yōu)先接收列車、根據(jù)它們?nèi)藛T的服務(wù)時間接收列車。
站場更新消息發(fā)送到道線派遣系統(tǒng)，指示對于預(yù)定范圍計劃從干線接收 的各個列車所期望的入站牽頭。當(dāng)探測到接收站場擁塞時，向授權(quán)使用者發(fā) 出警#艮。如果采用自動溢流策略(automatic overflow strategy )，站場更新消 息將向道線計劃員指示所期望的保持設(shè)備，受影響的列車必須路由到該保持 設(shè)備。對等的消息可以在位于道線相對端的站場計劃員之間交換，顯示擁塞的和站場可"l妄收更多列車的計劃時間。
為了避免在尋求優(yōu)化車廂選擇中需要原路返回，計劃員必須避免幾個資 源預(yù)留缺陷，例如超額預(yù)定分類軌道。如果等級軌道的數(shù)量有限，并且等級 軌道為某段時間不需要的車廂目的地預(yù)留，則計劃可能受到等級軌道不足的 影響。缺陷的另一個實例是由選擇具有混合車廂目的地的接收軌道所引起的 釋放不適當(dāng)?shù)慕邮哲壍溃鼈儺?dāng)中很多在某些時間是不需要的，導(dǎo)致不理想 的分類軌道配置。另一個缺陷是缺少發(fā)車軌道選擇，這可能導(dǎo)致分配較長的 軌道給不需要其的列車。
在一個實施例中，站場計劃員使用規(guī)則來識別和避免代表這些缺陷的局 面，以保證有效計劃。當(dāng)操作人員干涉和導(dǎo)致該局面時，也可以加入規(guī)則來 識別和建議恢復(fù)計劃。
某些時候站場計劃員不能產(chǎn)生滿足所有約束的站場計劃。在這種情況下 出現(xiàn)例外。站場計劃例外可以是三種類型，資源例外、生產(chǎn)能力例外和進度 表例外。當(dāng)完成目標(biāo)存在不足資源時出現(xiàn)資源例外。轉(zhuǎn)換人員短缺和在轉(zhuǎn)換 指揮上的出軌是資源例外的實例。當(dāng)給定資源的實際處理能力低于其處理容 量時出現(xiàn)生產(chǎn)能力例外。當(dāng)分界約束不能滿足時出現(xiàn)進度表例外。到達站場 的車廂在其預(yù)定發(fā)車前合理時間周期較少是進度表例外的實例。
在開發(fā)站場計劃的過程中，如果站場計劃員探測到進度表例外，則評估 加速車廂通過程序的凈效果，以使得其預(yù)定發(fā)車不相沖突，而不是將其調(diào)度 到下 一可用的 列車。站場計劃員產(chǎn)生滿足盡可能多的邊界約束的站場計劃， 并且通報站場場長和未解決進度表例外的其他授權(quán)使用者。當(dāng)出現(xiàn)資源或者
生產(chǎn)能力例外時，站場計劃員通報站場場長和例外的車務(wù)段長(trainmaster)。 將不產(chǎn)生站場計劃，直到站場人員或者車務(wù)段長要么解決例外要么指示站場 計劃員修改其站場狀態(tài)，以反映例外的影響。
站場計劃員的用戶界面可以借助于個人計算機，其通過輕薄終端(thin client)(例如，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、手持或者可戴顯示單元)可獲得一些信息顯示。 最后，狀態(tài)和例外報告預(yù)期移植到輕薄終端輸入裝置，其中全自動程序監(jiān)控 是不可行的。
交互式的畫面顯示器對于本計劃可以是有用的，以提供決定支持并接受 直接數(shù)據(jù)輸入、處理狀態(tài)報告和計劃偏差輸入。成本有效的服務(wù)器硬件，例 如WindowsXP服務(wù)器可以支持自動計劃生產(chǎn)、外部系統(tǒng)界面管理、輕薄終端用戶界面管理和數(shù)據(jù)庫管理功能。
服務(wù)器硬件可以配置在小站場裝置的站場辦公室環(huán)境中，或者在大站場
在氣候控制IT中心。站場辦公室環(huán)境比IT中心要經(jīng)受更大的溫度和濕度變 化。站場辦公室還使服務(wù)器遭受中等數(shù)量的灰塵和臟物，該數(shù)量當(dāng)然多于IT 中心部署。鍵盤和中央處理器可要求灰塵和臟物保護膜。
因此，本發(fā)明針對于與道線運動計劃員界面連接的自動站場計劃員。運 動計劃員發(fā)送站場更新信息到站場計劃員，包括入站列車到達時間和車組信 息。干線更新(其由入站和出站列車陣容組成)最后確定，并且由MTO或 者其委派輸入系統(tǒng)。當(dāng)陣容最后確定時，站場計劃員可以直接讀if又。該信息 與當(dāng)前站場狀態(tài)結(jié)合使用，以為站場的車廂運動開發(fā)計劃。信息可以傳輸?shù)?負責(zé)個體的控制端。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是應(yīng)該理解的是，所描述的實 施例僅僅是說明性的，并且當(dāng)符合全部范圍等同時本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利 要求單獨定義，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，通過對其精讀自然產(chǎn)生很多變 化和修改。
權(quán)利要求
1、一種計劃多個鐵路車廂通過鐵路站場的運動的方法，該鐵路站場具有用作接收軌道、分類軌道和發(fā)車軌道的軌道，并且該多個鐵路車廂在入站列車上到達且在出站列車上發(fā)車，該多個鐵路車廂被要求進行一系列的作業(yè)以運動通過該鐵路站場，所述方法包括(a)在鐵路站場接收多個列車，每個列車具有接收在接收軌道上的多個鐵路車廂；(b)對于在接收軌道上的每組鐵路車廂，為每個鐵路車廂分配重要值；(c)對于每個接收軌道，累加這些鐵路車廂的重要值；并且(d)按照該累加的重要值的函數(shù)，調(diào)度該鐵路車廂以移動到該分類軌道。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該重要值確定為該鐵路車廂的預(yù)定 發(fā)車時間的函數(shù)。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該重要值確定為該4^路車廂要進行 出站連接所需的最小時間量的函數(shù)。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該重要值確定為該鐵路車廂要進行 出站連接的概率的函數(shù)。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該調(diào)度步驟包括按照各接收軌道上 的該累加的重要值的函數(shù)，以優(yōu)先降序分類該接收軌道。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中該調(diào)度步驟還包括選擇對于在該分 類軌道上具有可用容量的最高種類接收軌道。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括按照在第一分類軌道上可用空間 和在該第 一分類軌道上的最后車廂的函數(shù)，為在該接收軌道上的車廂選擇分 類軌道。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，包括如果有可用的空間并且在該第一分 類軌道上的該最后車廂與所考慮的接收軌道上的該車廂屬于相同的批次，選 擇該第一分類軌道。
9、 一種計劃多個鐵路車廂通過鐵路站場的運動的方法，該鐵路站場具 有用作接收軌道、分類軌道和發(fā)車軌道的多個軌道，并且該多個鐵路車廂在 入站列車上到達且在出站列車上發(fā)車，該多個鐵路車廂需要進行一 系列作業(yè)，以移動通過該4失^各站場，該方法包4舌(a) 確定在預(yù)定計劃范圍內(nèi)預(yù)計從該站場發(fā)車的出站列車；(b) 對每個確定的出站列車確定候選鐵路車廂；(c) 決定每個確定候選鐵路車廂的經(jīng)營目標(biāo)值；(d) 根據(jù)經(jīng)營目標(biāo)值對確定的候選車廂按照降序分級；并且(e) 按照該歸類候選車廂的次序選擇包含在確定的出站列車中的確定 的候選鐵路車廂。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中歸類的步驟包括(i) 決定每個所確定的候選鐵路車廂的當(dāng)前可用性；(ii) 按照所決定的可用性的函數(shù)，決定對于該確定的出站列車的出發(fā) 準(zhǔn)備好的候選鐵路車廂的概率；和(iii) 加權(quán)該鐵路車廂額外的經(jīng)營目標(biāo)值，作為該鐵路車廂所決定概率 的函數(shù)。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括(f) 確定后續(xù)作業(yè)，以準(zhǔn)備該所選定的候選鐵路車廂包含在所確定列 車；和(g) 按照該所選擇鐵路車廂的經(jīng)營目標(biāo)值的函數(shù)，分配資源以進行該 所確定后續(xù)作業(yè)。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其中該經(jīng)營目標(biāo)值決定為該所確定出站列車的物理特性的函數(shù)。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法， 車廂的長度、重量或次序中至少之一。
14、 如權(quán)利要求11所述的方法， 函數(shù)。
15、 如權(quán)利要求11所述的方法， 的函數(shù)。
16、 如權(quán)利要求10所述的方法， 史性能的函數(shù)。
17、 如4又利要求10所述的方法，
18、如權(quán)利要求17所述的方法，其中該物理特性是在該列車中的鐵路 其中該經(jīng)營目標(biāo)值是站場操作規(guī)則的 其中該經(jīng)營目標(biāo)值是該站場操作成本 其中該決定概率的步驟是鐵路車廂歷 其中該概率是使用基于時間的調(diào)制函 其中該基于時間的調(diào)制函數(shù)考慮曰時間和季時間之一。
19、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中該概率是使用基于負載的調(diào)制函 數(shù)來決定。
20、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中該概率決定為該鐵路車廂的該歷 史性能的移動平均值的函數(shù)。
全文摘要
一種系統(tǒng)和方法，為多個鐵路車廂通過鐵路站場的運動產(chǎn)生計算機輔助的鐵路計劃，該鐵路站場具有用作接收軌道、分類軌道和發(fā)車軌道的軌道，并且該多個鐵路車廂在入站列車上到達且在出站列車上發(fā)車，該多個鐵路車廂要求經(jīng)歷系列作業(yè)，以運動通過該鐵路站場，該站場計劃提供(a)用于接收列車的進度表，(b)用于檢查接收軌道上的車廂的進度表，(c)用于從接收軌道上溜放車廂到分類軌道的進度表，(d)用于將列車?yán)桨l(fā)車軌道的進度表，(e)用于測試列車進的度表，以及(f)用于列車發(fā)車的進度表。
文檔編號G06Q10/00GK101535942SQ200680008274
公開日2009年9月16日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者喬安尼·M·馬西奧, 斯里尼瓦斯·博拉普拉加達, 普雷斯科特·H·洛根, 米切爾·S·韋爾斯 申請人:通用電氣公司