用于基于模拟的运行规划器的系统和方法技术方案

一种通过模拟多辆列车在轨道网络上的运行来规划列车在轨道网络上的运行的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开针对为解决相遇-通过(meet-pass)规划或运行规划问题而开发的运行规 戈丨J器。
技术介绍
运行计划是在预定时间段对铁路网络中运行列车的详细计划。运行计划开始于 调度活动的列表，例如与始发、终点、工作人员(crew)调换、车头调换、列车停车、所分配工 作、检验等相关联的时刻。根据调度活动，运行规划器生成例如相遇、通过、在同一平面的铁 路交叉、计划暂停(hold)和安全空间的事件。相遇-通过涉及规划沿相反方向行驶的列车 可相互通过的相遇位置。它还涉及确定快车可超过沿相同方向行驶的慢车的通过位置。当 前，调度员通常人工制订运行计划。但是，运行计划的这种人工制订不足以有效规划大规模 铁路运营的运行。当前第1类铁路运营通常涉及三万至六万轨道英里数，并且每天处理一千至五千 辆列车。铁轨处理混合交通，包括各自具有其自身调度特性的大宗商品、联运、快运货物、汽 车、旅客等。通常，铁路运营被分为具有控制各区域的集中调度中心的地理区域。因此，经 过许多区域的单辆列车在其旅程中看到许多调度员。与这种类型的列车规划关联的常见问 题是，终点(goal)可能没有在区域上传递，并且一个调度员看起来良好的运行计划实际上 可能损害整个铁路的运营。计算运行计划要求各种数据，包括列车时刻表(schedule)和运营成本、铁道网的 拓扑结构、速度限制和轨道阻塞、列车的实时状态以及调度员输入。规划算法使用所有这种 数据来生成运行列车的近似最佳方式。一种使用计算机化运行规划器的现有技术方法利用称为模拟退火(simulated annealing)的技术。在这种方法中，所有列车的调度行程均使用无对立运行时间来布置。 然后，规划器在行程的随机点反复插入或去除随机延迟，从而搜索最大总计划值。然后，规 划器搜索更好的计划，直至达到尝试的最大次数，或者来自前一计划的总计划值的变化在 统计上不明显。
技术实现思路
本公开针对一种计算机化运行规划器，它使用计算机模拟对包括轨道拓扑结构、 列车时刻表和活动的问题的细节建模。该计算机化规划器构造开始于当前时间的运行计 划，从而始终确保可行性。它通过在短持续时间一次一个递增地运行列车来实现这个方面， 并且重复该过程，直至列车达到其目的地或者达到历程(horizon)的结束。附图说明图1是本申请一个实施例的运行计划周期的简化图解表示。图2是本申请一个实施例所提供的列车运行图的简化图解表示。4图3是本申请一个实施例的简化流程图。 具体实施例方式计算运行计划要求各种数据，包括列车时刻表和运营成本、铁道网络的拓扑结构、 速度限制和轨道阻塞、列车的实时状态以及调度员输入。参照图1，操作目标100可包括列车时刻表、列车优先级和运营成本。本公开确保 列车准时到达其目的地，同时考虑列车优先级，列车优先级实际上可以是动态的以便使运 行列车所引起的总成本最小。为了确保满足操作目标，规划器需要列车时刻表，该时刻表包 括作为输入的始发位置和目的地位置、列车优先级、工作人员期满(crewexpiration)时间 以及预期的工作人员调换位置。规划器还确保它在制订运行计划时满足多个限制110。这类限制的部分列表包 括基于轨道或拓扑结构的限制-轨道阻塞(不确定的或基于时间的)-速度限制(不确定的或基于时间的)-切换(switch)限制(不确定的或基于时间的)-高度、重量和宽度限制-旁轨限制(多辆列车、交叉点)基于列车的限制-列车优先级-列车时刻表变更-性能要求-最大可能的速率-关键列车-对携带危险材料等的列车的特殊处理活动管理要求-工作人员调换-车站活动-其它轨道上和轨道外活动，包括组合、链接和辅助列车规划器能够接收轨道和车站活动的实时状态120，包括位置报告、延迟报告、轨道 障碍以及组成和工作人员报告。规划器在生成运行计划时，还必须考虑调度员发起的限制 130，例如列车当局以及锁定相遇和通过位置。根据这些输入，技术效果是，本公开生成所有 被调度列车在每一辆列车的规划历程沿轨道拓扑结构的运行的详细计划140。该计划包括 用于执行包括相遇、通过、列车始发和终点、所分配工作、检查、工作人员调换、车头调换等 的所有列车有关活动的时刻表。图2示出本公开所生成的运行计划的一个示例。列车运行图是用于可视化运行计 划的工具。从一端延伸到另一端的轨道沿y轴线200表示。y轴线上的标签是沿轨道的车 站。时间沿χ轴线210表示。图中的各条线示出单辆列车在各个时间点的位置。向上的斜 线220表示沿上行(up-bound)方向行驶的列车，而向下的斜线230表示沿下行方向行驶的 列车。在任何给定点的线条的斜率是列车在那个时间点的速率。相遇和通过位置也可从列 表运行图来推断，其中等候的列车具有零速率M0。本公开使用详细的模拟模型，该模型模拟轨道拓扑结构和列车的运行。然后，它为 在这种模拟环境中的各列车构建时刻表，同时以系统方式使列车在规划周期开始时从其当 前位置运行到其相应目的地。在制订运行计划时必须进行多个判定。这些判定包括各列车 需要采取的从起点到目的地的路径、规划历程中的相遇和通过位置、其中需要执行例如工 作人员调换的活动的位置等。对于这些判定中的每个判定存在许多可能的选择。现实世界 的运行规划问题极为复杂。生成可行且稳定的良好解决方案非常困难。先前已经进行的解 决这个问题的许多尝试获得有限的成功。本公开以系统方式在模拟环境中探索搜索空间， 以便获得鲁棒的良好解决方案。参照图3，在一个实施例中，本公开为各列车制订优选路线(300)。优选路线是列 车为以最佳方式实现其所有目标应当采取的最佳可能路线。除了优选路线之外，还生成多 个备选路线(310)，它们绕过优选路线的区域。选择(320)列车中之一来模拟其运行。要 运行的列车可根据多个标准来选择，所述标准包括列车优先级、列车已经引起的延迟、列车 已经前进的程度等。在一个实施例中，列车可运行，直至到达判定点(330)。判定点是一个 以上路线可用于列车的点，包括列车可以选择在那一点可用的两个或更多不同轨道段、例 如旁轨或备选轨道中之一上运行的切换点。在其它实施例中，列车可运行预定量的模拟时 间或者直到出现它因为许多原因中之一而导致的轨道不可用所以无法在其优选路线上进 一步运行的情形。这些原因包括轨道阻塞、轨道被其它列车占用等。一旦列车运行到判定 点，则进行关于列车进一步运行的评估(340)。例如，一种评估可以是关于优选路线的下一 部分是否可用的确定。如果轨道可用，则规划器选择该列车运行到下一判定点(320)。如果 没有可行的解决方案，则规划器使列车在目标点延迟或者由原路返回(backtrack)并且选 择备选路线(350)。规划器对于所有列车重复这个过程，直至所有列车到达其相应的模拟目 的地，或者到达历程的结束。在一个实施例中，当列车遇到无法再沿其优选路线运行的情形时，规划器按照系 统方式解析此情形。多种技术可用于解析这种情形，包括启发式方法、数学编程和其它局部 优化方法。所采用的技术可使列车由原路返回、使它们在其当前位置延迟和/或使列车沿 优选路线的备选路径运行。技术效果是，规划器以系统方式使在模拟环境中的列车前进，直 至列车到达其模拟目的地，或者到达规划历程的结束。以下示例示出本公开一个实施例的操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对多辆列车在轨道网络上的运行进行规划的方法，包括以下步骤：　　（ａ）为多辆列车确定优选路线；　　（ｂ）为所述多辆列车确定至少一条备选路线；　　（ｃ）从所述多辆列车选择第一列车；　　（ｄ）模拟所述第一列车沿优选路线向第一判定点的运行；（ｅ）评估所述第一列车的模拟运行；　　（ｆ）从所述多辆列车选择第二列车；　　（ｇ）模拟所述第二列车沿路线向第二判定点的运行；　　（ｈ）评估所述第二列车的模拟运行；　　（ｉ）对所述多辆列车中每辆列车重复选择、模拟运行及评估的步骤直至下列条件中至少之一为止：（ｉ）满足预定时间；以及（ｉｉ）所有列车到达其相应的模拟目的地。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S博拉普拉加达，M加比拉斯，MS威尔斯，R马克利，H摩根，J基克布施，ME特拉塔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[]