СПОСОБ ПЛАНИРОВАНИЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ МНОЖЕСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ ЧЕРЕЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ СТАНЦИОННЫЙ ПАРК (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF PLANNING RAILWAY CAR MOTION THROUGH RAILROADS YARD (VERSIONS)

Настоящее изобретение направлено на планирование работы железнодорожного станционного парка для того, чтобы оптимизировать функционирование железнодорожного станционного парка и осуществить взаимодействие автоматизированного планирования железнодорожного станционного парка с автоматизированным планированием железнодорожной линии.
В Северной Америке главным конкурентом железнодорожной индустрии является индустрия перевозок на грузовиках. Наиболее значительные препятствия для железнодорожной индустрии в завоевании большего объема Североатлантического рынка заключаются в снижении времени транзитных перевозок и снижении непостоянства времени транзитных перевозок. Функционирование железнодорожного станционного парка является самым важным в любом мероприятии, направленном на снижение времени транзитных перевозок и непостоянства времени транзитных перевозок. Железнодорожные станционные парки простаивают свыше пятидесяти процентов от полного времени транзитных перевозок вагонов и непостоянства времени транзитных перевозок. Как правило, от тридцати пяти до пятидесяти процентов от всех вагонов подвергаются одному событию маневровой работы за рейс или больше. Для оставшихся вагонов магистральная подвижность зависит от станционных парков, принимающих и отправляющих поезда по расписанию. В результате, рабочая характеристика своевременного отправления поездов составляет приблизительно от сорока до восьмидесяти процентов, а рабочая характеристика соединения вагонов составляет приблизительно от тридцати до семидесяти процентов. Эти уровни рабочих характеристик обычно являются результатом отсутствия координации между действиями станционных парков. Плохое планирование является местным для станционного парка из-за присущей ему сложности уравнения, которое планировщик пытается решать так, чтобы полностью синхронизировать работу. Из-за его ограничений планировщик обычно достигает субоптимального решения, которое приводит к неполному использованию ресурсов станционного парка и в конечном счете к неполной рабочей характеристике (относительно некоторой теоретической возможности). Природа функционирования станционного парка, то есть, сильно изменяющееся поступление и возникновение катастрофических событий, делает планирование более трудным для одних дней, чем для других. Также, имеется существенное непостоянство в способности каждого диспетчера станции решать уравнение планирования.
Железнодорожный станционный парк состоит из множества подстанций, причем каждая подстанция предназначена для выполнения конкретных заданий. Прежде, чем поезд поступает в железнодорожный станционный парк, этот поезд обычно находится под управлением сетевой схемы передвижений, производимой планировщиком железнодорожных линий и выполняемой диспетчером. Когда поезд поступает в железнодорожный станционный парк, ответственность за передвижение поезда переходит от диспетчера к персоналу железнодорожного станционного парка. Персонал железнодорожного станционного парка будет управлять передвижением поезда в соответствии со схемой передвижений железнодорожного станционного парка. Схема передвижений железнодорожного станционного парка отличается от схемы передвижений железнодорожных линий в том, что схема передвижений железнодорожных линий рассматривает поезд как единственный объект и планирует использование ресурсов для передвижения поезда без возникновения конфликтных ситуаций через сеть железных дорог. В железнодорожном станционном парке состав поезда разделяют на отдельные вагоны, и таким образом, схема передвижений железнодорожного станционного парка должна учитывать индивидуальное передвижение каждого из вагонов и локомотива до тех пор, пока восстановленный поезд, имеющий другие вагоны, не будет выпущен с железнодорожного станционного парка к планировщику передвижений линии железных дорог. Как правило, схема передвижений железнодорожного станционного парка производится вручную, чтобы принимать во внимание различные услуги и ресурсы, которые требуются для обрабатывания поступающих вагонов.
Одна обычная конфигурация железнодорожного станционного парка включает в себя приемный станционный парк для того, чтобы принимать поезд от сети рельсовых путей. Приемные станционные парки включают в себя один или более наборов рельсовых путей, чтобы принимать поезд от линии подъездных рельсовых путей и позволять персоналу железнодорожного станционного парка осматривать поезд. Локомотивы отделяют от железнодорожных вагонов и дополнительно осматривают, и выполняют обслуживание. Затем железнодорожные вагоны перемещают из приемного станционного парка на сортировочные пути. Железнодорожные вагоны сортируют в блоки общего назначения. Сортировочный парк может быть либо станционным парком без горки (требующим движущей силы), либо горочным станционным парком. Горочный станционный парк обычно включает в себя возвышенность, которая вводится в набор сортировочных путей, чтобы обеспечивать возможность подавать отдельные железнодорожные вагоны под действием силы тяжести к соответствующему сортировочному пути в зависимости от назначения железнодорожного вагона. Вагоны, имеющие общее назначение, подаются к общему рельсовому пути. Ряд стрелок ниже по ходу от возвышенности управляет рельсовым путем, к которому направляется вагон. Как только железнодорожные вагоны рассортированы по блокам, их перемещают в виде блоков в парк отправления. Мастер парка отправления направляет каждый блок к пути отправления, основываясь на его последующих пунктах назначения. В парке отправления вагоны осматривают и выполняют опробование тормозов состава поезда и подключают питание, и подготавливают для выпуска в сеть линий рельсовых путей под управлением диспетчера. Хотя большие станционные парки могут выделять рельсовые пути, используемые для приема, сортировки и отправки железнодорожных вагонов и поездов, некоторые станционные парки используют общие рельсовые пути, чтобы выполнять требуемые задания, и не имеют рельсовых путей, выделенных для конкретной цели, например для приема и сортировки используются общие рельсовые пути.
Как правило, планирование передвижения поезда в станционном парке в значительной степени является ручной работой, включающей в себя (а) оценку времени прибытия поезда с помощью конференц-связи с должностными лицами управления функционированием железнодорожной линии, (b) ведение переговоров между должностными лицами железнодорожной линии и станционного парка о времени, в которое каждый поезд будет принят станционным парком, (с) назначение набора приемных путей для прибывающего поезда, основываясь на интуиции и статических деловых правилах, сообщаемых устно, (d) назначение рабочих для заданий на обследование прибывающих вагонов, сообщение о завершении заданий на обследование и запрос новых назначений посредством физического сообщения ответственному руководителю станционного парка, лично, или с помощью радиосвязи, (е) выбор рельсового пути или путей для объединения и подтаскивания, (f) сообщение заданий по подтаскиванию горочной локомотивной бригаде лично, или с помощью радиосвязи, (g) сцепление и подтягивание выбранных вагонов к надвижному пути на сортировочную горку, (h) толкание выбранных вагонов через сортировочную горку с заданной скоростью, (i) планирование операций правильного распределения нагрузки и подтягивания вниз для передвижения блоков рассортированных вагонов от их сортировочных путей до путей отправления при подготовке к отправлению, (j) сообщение вручную назначений правильного распределения нагрузки и подтягивания вниз маневровым локомотивным бригадам, лично или с помощью радиосвязи, (k) сообщение о завершении назначений правильного распределения нагрузки и подтягивания вниз, лично или с помощью радиосвязи, (l) планирование мощности и назначений бригады для каждого отправляемого поезда, (m) назначение рабочих на обследование отправляемых вагонов и заданий подготовки к отправлению, сообщение о завершении заданий на обследование, и запросы новых назначений, физически оповещая ответственного руководителя станционного парка, лично, или с помощью радиосвязи, и (n) регулирование оценок времени отправления, основываясь на сообщаемых, оцениваемых и/или фактических значениях времени появления ресурса (например, бригады и локомотива), и значениях времени завершения задания. Поскольку многие из этих заданий выполняются персоналом станционного парка, который оповещает мастера станционного парка только после завершения назначенного им задания, общая проблема состоит в чрезмерной задержке для железнодорожных вагонов при ожидании выполнения требуемых заданий на обследование и обслуживание, которые должны быть завершены персоналом станционного парка.
Настоящее изобретение направлено на автоматизированного планировщика станционного парка, который автоматизирует многие из вышеупомянутых заданий, приводя в результате к схеме станционного парка, которая увеличивает до максимума деловые объекты станционного парка, такие как уменьшение до минимума времени задержки, увеличение до максимума пропускной способности, уменьшение до минимума затрат и т.д. для оптимизации рабочих характеристик станционного парка, которые прежде не были доступны.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой упрощенное графическое представление иерархии контроля и управления железной дороги.
Фиг.2 представляет собой упрощенную блок-схему обработки согласно одному варианту осуществления планировщика станционного парка в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание
Со ссылкой на фиг.1 показана обычная иерархическая архитектура 100 системного планирования железных дорог. На верхнем уровне иерархии на обычной железной дороге планирование 110 ресурсов может происходить ежегодно и быть направлено, например, на определение того, какая железнодорожная сеть должна быть добавлена или удалена, какие станционные парки должны работать и сколько новых локомотивов будут необходимы в течение года. Стратегическое планирование происходит каждые несколько лет, определяя схему блокирования сети и графики движения поездов, которые будут работать, чтобы приспосабливаться к ожидаемым потребностям, с недельными и сезонными колебаниями, основанными на проекте обслуживания, 120, и планировании технического обслуживания, 130. Ежедневно планируются рейсы вагонов, чтобы удовлетворять индивидуальным заказам клиентов, 140, назначаются локомотивы для отдельных поездов в соответствии со схемой передвижений локомотивов, балансирующей поток локомотивов в определенные местоположения, где они будут необходимы, и оттуда, 150, и назначаются бригады в соответствии с периодическим повторением объединений и трудовыми договорами, 160. Минута за минутой, функционирования линии дорог 170 и станционного парка 180 планируют и выполняют передвижения поездов и вагонов и неисчислимые функции поддержки, чтобы реализовывать операционные целевые установки сети.
В настоящее время, на всех уровнях в иерархии, степень автоматизации изменяется в зависимости от местоположения. Это особенно справедливо для функций планирования рейсов вагонов верхнего уровня, которые часто выполняются вручную при помощи различных автономных инструментальных средств моделирования, и в станционном парке, где мало или совсем нет доступных компьютеров, помогающих в управлении функционированием.
Настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматизированного управления функционированием для процесса планирования станционного парка. Планировщик станционного парка может быть распределенным агентом, ответственным за единственный станционный парк, или может быть ответствен за множество станционных парков. Проект планировщика станционного парка может облегчать ручной ввод, а также автоматизированный ввод сообщений целевых установок соединения вагонов, и функций значения вагонов, также как состояние эффективности станционного парка и ограничения на количество ресурсов.
Планирование передвижений вагонов в станционном парке с помощью настоящего изобретения требует понимания текущего и запланированного будущего состояния в состоянии ресурсов станционного парка, включающего в себя (а) материально-производственные запасы станционного парка для приемного, сортировочного станционных парков и станционного парка отправления; (b) текущее состояние и схемы немедленного действия каждой функции станционного парка, включающей в себя входной контроль, сортировку вагонов, маневровые передвижения, сцепление/расстановку вагонов, формирование отправляемых поездов, проверку отправления, испытание на герметичность и выполнение ремонтного обслуживания; (с) текущие и доступные бригады станционного парка, назначаемые на каждую функцию; (d) текущие и доступные локомотивы и бригады, назначаемые на каждую функцию; (е) планируемые отправления отправляемых поездов; (f) доступные магистральные мощности и отдыхающие дорожные бригады; (g) планируемые прибывающие поезда; (h) локальный промышленный запрос на обслуживание, включающий в себя захватывание, отцепку вагонов и установку вагонов под погрузку или разгрузку; и (i) экспедирование групп вагонов и необходимость установления соединений. Кроме того, в одном варианте осуществления настоящего изобретения, система планирования станционного парка будет осведомлять о ситуации на линии дорог и автоматически получать информацию, касающуюся перегрузки, блокирований, запросов о запаздывающих отправлениях и схем раннего/позднего прибытия. Планировщик станционного парка может также обеспечивать обратную связь с планировщиком линии дорог относительно заполненности в зависимости от пропускной способности станционного парка, требуемого интервала прибытия, требуемого рельсового пути прибытия прибывающего поезда, предсказываемой готовности для корректирования времени отправления и руководства запланированным отправлением отправляемых поездов. Планировщик станционного парка может также принимать во внимание эксплуатационные показатели обслуживания клиентов, такие как рабочие характеристики прибытия по графику грузов и порожняка к погрузочной платформе клиента, своевременный вывоз грузов и порожняка от погрузочной платформы клиента. В одном варианте осуществления, планировщик станционного парка обеспечивает видимость прогресса обслуживания клиентов, включающую в себя основанные на сети в режиме реального времени корректирования состояния другого клиента.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, планировщик станционного парка производит схему передвижения вагонов на уровне станционного парка, которая обеспечивает детализированный график, включающий в себя время и ресурсы, для передвижения через станционный парк и обработки каждого вагона в течение периода планирования. Схема станционного парка оптимизируется в соответствии с набором деловых целевых установок, которые удовлетворяют схеме работы сети, в то же время увеличивая до максимума эффективность функционирования на уровне станционного парка.
Деловые целевые установки могут быть первоначально приняты в качестве рабочей характеристики соединения вагонов плюс рабочая характеристика своевременной поставки, экстраполируемая к погрузочной платформе клиента, минус эксплуатационные расходы. Экстраполяция включает в себя оценку продолжительности оставшегося передвижения к месту назначения каждого вагона, прибавляя ее к запланированному времени отправления от станционного парка, и оценку чистого влияния на своевременную поставку вагона (загруженного или пустого) к местоположению клиента. В отсутствие данных экстраполяции, рабочая характеристика поставки может быть аппроксимирована с помощью рабочей характеристики своевременного отправления.
Эксплуатационные расходы могут быть суммой относительной стоимости каждого запланированного задания обработки вагона. Например, стоимости подтягивания головного вагона (вагонов) от рельсового пути может быть задана относительная стоимость номер один (1), в то время как стоимость подтягивания заглубленного (отцепленного) вагона (вагонов) может иметь относительную стоимость номер три (3), представляющую стоимость удаления вагонов, загораживающих необходимый вагон (вагоны), затем подтягивания требуемого вагона (вагонов), и, наконец, возвращения загораживающих прежде вагонов.
Дополнительные целевые установки для рассмотрения включают в себя максимальную пропускную способность станционного парка, использование ресурсов станционного парка, предельный перерыв в работе и прочность вагонов (допустимое отклонение и восстановление для аномалий станционного парка). Вводы для каждого вагона включают в себя расчетное время прибытия, положение в прибывающем поезде, запланированное время отправления, запланированный отправляемый поезд, функцию значения соединения, функцию значения рабочей характеристики своевременности, конечного клиента, позиционные соединения в отправляемом поезде (требуемый неизменный порядок, основанный на месте назначения и/или правилах формирования поезда) и плохой ход выполнения заказа.
Подробное знание условий обработки, связанных с оборудованием станционного парка, может быть представлено в базе данных планирования станционного парка, включающей в себя текущие материально-производственные запасы вагонов (количество, местоположение, распределение по блокам вагонов), состояние производства, хронологическую скорость обработки и производительность по этапам обработки, зависящие от перегрузки и зависящие от времени колебания рабочих характеристик обработки станционного парка, доступные бригады станционного парка по типам, доступные локомотивы для маневровой работы.
Также рассматриваются графики технического обслуживания и подвижность отправляемых маршрутов. Графики технического обслуживания могут вводиться как уменьшенное время появления ресурсов в течение затрагиваемого времени. Перегрузка маршрутов отправления может быть представлена через одноранговое сообщаемое взаимодействие с системой планирования железнодорожных линий. Показатели перегрузки должны быть определены, возможно, как включающие в себя номинальную задержку для группы поездов и как совокупность, густота движения поездов (поездов на милю), и запланированные блокировки рельсовых путей.
Схемы рейсов вагонов являются первым вводом для планировщика станционного парка. Схемы рейсов вагонов включают в себя исходный пункт и место назначения, а также перечень станционных парков, которые вагон будет посещать, и конкретный поезд (Стандартный Альфа Код Перевозчика, обозначение, секция и дата отправления поезда из исходного пункта), с которым запланировано прохождение вагона на каждом его участке передвижения. Когда схемы рейсов вагонов созданы, целевое время прибытия и значение вагонов могут быть определены в терминах рабочих характеристик соединений и рабочих характеристик прибытия по графику. Эти целевые установки соединений и функции значений вагонов направляют планировщика станционного парка так, чтобы оптимизировать выполнение схемы транспортировки сети, в то же время увеличивая до максимума эффективность функционирования на уровне станционного парка.
МАКЕ
Рабочая характеристика соединения является функцией пропускной способности перевозок модели оборудования станционного парка. Для данного вагона в любой момент времени вероятность выполнения соединения с отправляемым поездом описана с помощью распределения вероятности успешного соединения в зависимости от времени, оставшегося до отправления поездов. Расхождение этой обработки пропорционально сумме расхождений каждого этапа обработки в передвижении вагона по станционному парку. Выход пропускной способности перевозок может упоминаться, и будет упоминаться, как Р, или вероятность выполнения соединения в зависимости от времени, оставшегося до отправления поезда. Эта характеристика обработки будет использоваться для определения отобранных вагонов для каждого отправляемого поезда.
Подробные передвижения вагонов и показатели обработки вагонов в пределах станционного парка запланированы так, чтобы увеличивать до максимума целевые установки соединений, в соответствии с доступными ресурсами (бригады станционного парка, рельсовый путь станционного парка и маневровые машины-двигатели). При увеличении перегрузок или когда происходят аномалии, не все соединения будут доступны. Функции значений вагонов выражают «динамический приоритет» каждого блока вагонов, обеспечивая возможность планировщику станционного парка оценивать относительную стоимость задержки или продвижения каждого вагона.
Общее значение схемы = а × (Сумма функции значения соединения)
+ b × (Сумма функции значения прибытия по графику)
- с × (Сумма относительных эксплуатационных расходов)
Концептуально, конфигурирующие коэффициенты «а», «b» и «с» имеют эффект взвешивания оптимизации, больше направленной на рабочую характеристику соединения или на своевременную поставку, или на эксплуатационные расходы, или как баланс между этими тремя показателями. Рабочие характеристики соединения получают преимущество определенного для вагона постоянного значения, если это соединение выполнено, и отдельное значение (возможно, нулевое), если соединение не выполнено. Рабочая характеристика своевременности представляет собой кусочно-линейную функцию экстраполируемой оценки времени прибытия на погрузочную платформу клиента, вычитаемую из обещанного срока поставки. Для простоты, своевременная поставка может быть аппроксимирована, как своевременное отправление, до такого времени, когда оно опустится до времени транзитных перевозок линии, и показатели перегрузки станут доступными. Стоимость обработки представляет собой относительный критерий стоимости функционирования, заданный для вагона. Например, подтягивание заглубленного вагона изнутри отцепленных вагонов, стоящих на рельсовом пути, может быть в три раза выше стоимости подтягивания головного вагона (вагонов) от того же самого рельсового пути (предполагая, что мешающие вагоны потребуется удалить, нужные вагоны подтянуть, и мешавшие прежде вагоны вновь установить на место). Если схема может быть выполнена с возможностью размещения вагонов на сортировочных путях в порядке, в котором они будут необходимы, общая стоимость снижается.
Последовательность операций, выполняемая с каждым вагоном, когда он проходит через станционный парк, представлена как набор правил резервирования ресурсов и зависимостей, обеспечивающих возможность конфигурирования общего потока операций с оборудованием станционного парка, а также резервирования конкретных рельсовых путей (и других ресурсов), задаваемый на каждом этапе. Специфические для местонахождения деловые правила и необычные зависимости среди заданных ресурсов могут быть сконфигурированы как часть базы правил.
Правила для формирования отдельных групп поездов, посредством блоков вагонов, категорией обслуживания и места назначения, могут быть сконфигурированы так, чтобы характеризовать стратегии, уникальные для терминала или станционного парка. Блоки вагонов, в общем, организовывают в неизменном порядке, чтобы размещать поблизости от локомотива те вагоны, которые нужно отправить первыми. Другие соединения структур поездов могут быть с перестраиваемой конфигурацией с помощью индивидуального станционного парка (например, заданное расположение в пределах состава поезда для вагонов поезда с опасным материалом и ведущих вагонов, длинных и коротких вагонов, загруженных и пустых вагонов, вагонов с ограниченной скоростью, вагонов с избыточным размером, блоков срочных вагонов).
Полученная в результате схема станционного парка обеспечивает подробный график, включающий в себя время и пути отправления, для передвижения каждого вагона через станционный парк в течение заданного периода планирования. Вспомогательные планировщики ресурсов преобразовывают схему в не особенно большие задания, назначаемые для отдельных людей, при контроле их продвижения в выполнении периодического цикла планирования при управлении с обратной связью.
Обработка вагонов, перемещающихся через станционный парк, может быть смоделирована как последовательность действий, требующих исключительного использования конкретных, ограниченных ресурсов. Схема состоит из последовательности операций передвижения вагонов и резервирования ресурсов, необходимых для их выполнения.
Планировщик станционного парка производит схему станционного парка, охватывающую период, известный как горизонт планирования. Через равные промежутки времени производится новая схема станционного парка, чтобы учитывать отклонения графика, изменения производительности обработки станционного парка и дополнительные поезда. Новая схема станционного парка снова распространяется на будущее в соответствии с горизонтом планирования; эта концепция известна как повторяющийся горизонт. Новая схема станционного парка основана на состоянии станционного парка в то время, когда инициируется новая схема. Это состояние включает в себя проектируемые графики прибытия и отправления, уровни ресурса станционного парка, текущие материально-производственные запасы вагонов (включающие в себя количество, местоположение и обозначения групп) и геометрию рельсовых путей. Планировщик станционного парка регулирует полученную в результате схему станционного парка, чтобы обеспечить ее совместимость с текущим состоянием прежде, чем она будет представлена как рекомендуемая схема станционного парка. Начальник станционного парка, руководитель станционного парка или другой уполномоченный пользователь может просматривать, корректировать или отклонять рекомендуемую схему станционного парка прежде, чем она становится эксплуатационной схемой. В одном варианте осуществления, общий поток обработки планирования начинается с перечисления отправляемых поездов, запланированных для отправления из станционного парка в горизонте планирования. Для каждого отправляемого поезда определяют отобранные вагоны, как те вагоны в блоках, которые назначены для этого поезда. Каждый вагон имеет деловое объективное значение, связанное с ним. Деловое объективное значение может учитывать (а) удовлетворение правилам формирования состава отправляемого поезда, таким как длина, вес, неизменный порядок, и (b) удовлетворение правилам эксплуатации станционного парка, таким как статические/динамические назначения рельсовых путей, (с) удовлетворение доступным ресурсам, (d) оптимизацию деловых целевых установок, и (е) снижение до минимума эксплуатационных расходов станционного парка, такое как с помощью снижения до минимума количества и стоимости передвижений каждого ресурса станционного парка. Соответствующее деловое объективное значение для каждого вагона может быть взвешено в зависимости от вероятности выполнения вагоном целевого соединения с отправляемым поездом. В качестве альтернативы, отобранные вагоны для отправляемого поезда можно выбирать в зависимости от вероятности образования целевого отправляемого поезда, превышающей некоторое предварительно определенное значение, то есть 50% или больше. Для каждого отобранного вагона определяются запросы ресурсов и последовательность заданий, необходимых для размещения вагона в отправляемом составе. Затем планируется последовательность ресурсов и заданий для подгрупп отобранных вагонов. Наконец, выделяются конкретные ресурсы для каждого задания.
Вероятность того, что вагон выполнит свое целевое соединения отправления, может быть определена с использованием множества способов, включающих в себя способы (а) оценки хронологической рабочей характеристики железнодорожных вагонов, выполняющих соединение (b), использования основанной на времени модуляционной функции, то есть функции, которая рассматривает один параметр из времени дня и времени сезона, и (с) использования основанной на нагрузке модуляционной функции.
В другом варианте осуществления метрическая оценка и анализ используются в каждой последовательной обработке, когда вагон пересекает станционный парк. На фиг.2 показан упрощенный многостадийный процесс создания схемы станционного парка в течение одного периодического цикла. Предполагается, что станционный парк находится в покое, с некоторыми вагонами, находящимися на каждой подстанции в различных фазах обработки станционного парка. Для определения, какие вагоны должны быть перемещены на каждом этапе, используются простые правила, имитирующие процессы принятия решений человеком. Истинная оптимизация не достигается, но для нормальных режимов эксплуатации может быть достигнут благоприятный результат. Когда допустимая схема не может быть найдена (обычно из-за неполной базы правил), запрашивается вмешательство человека, высвечивая неразрешенные конфликтные ситуации, чтобы привлекать его внимание туда, где оно необходимо.
Основываясь на текущем состоянии станционного парка, выполняются следующие этапы. Поступающие поезда принимаются на тех рельсовых путях, на которых они должны быть приняты, 200. Поезда обследуются на приемных путях, 210. Локомотивы отцепляются, и железнодорожные вагоны, индивидуально или в виде блоков, сортируются по сортировочным путям, 220. Когда вагоны собраны на сортировочных путях, блоки вагонов перемещаются на рельсовые пути отправления, 230. На рельсовых путях отправления обследуются блоки поездов, 240, и добавляются локомотивы. Если поезд слишком длинный, чтобы соответствовать одному рельсовому пути отправления, поезд должен быть разбит на два, затем выполняется окончательное опробование тормозов, и поезда отправляются, 250.
Этап приема поступающих поездов 200 включает в себя вычисление доступной пропускной способности приемных путей. В одном варианте осуществления каждый поезд, который предусмотрен графиком как поступающий в пределах заданного периода времени, оценивается для установления поезда с самой ранней входной связью, которая является соответствующей для приемного парка. Как только поезд определен, производится поиск приемных путей с целью определения лучших приемных путей для приема этого поезда. В одном варианте осуществления целевой установкой может быть прием поезда только на тех рельсовых путях, на которых это возможно. Если поезду требуется больше, чем один приемный путь, рельсовые пути должны быть выбраны так, чтобы они были как можно ближе друг к другу.
Этап обследования вагонов на приемном пути 210 включает в себя оценку вагонов на каждом приемном пути с целью определения критерия важности для каждого вагона. Критерием важности может быть любой показатель, который используется для определения относительной важности железнодорожных вагонов, и может включать в себя соображения качественных или количественных факторов. Например, критерий важности может быть основан на приоритете вагона или на вероятности того, что вагон выполнит соединение. В одном варианте осуществления критерий важности определяется в зависимости от состава принимаемого поезда. Например, состав, содержащий вагон, который имеет высокий приоритет и несет большие штрафы, если задерживается, будет сильно влиять на важность вагонов на этом рельсовом пути. В другом варианте осуществления критерий важности определяется в зависимости от запланированного времени отправления отправляемых поездов, содержащих вагоны на приемном пути. В еще одном варианте осуществления критерий важности определяется в зависимости от минимального количества времени, необходимого для выполнения вагонами исходящего соединения. Как только критерий важности для каждого вагона определен, сначала обследуется приемный путь, имеющий самый высокий кумулятивный критерий важности для всех вагонов на его рельсовом пути. Запланированный прибывающий состав поезда рассматривается как ожидаемые будущие материально-производственные запасы вагонов. Выделяется время для профилируемого обследования и входящей обработки, чтобы ожидать, когда вагоны будут доступны для их сортировки.
Этап сортировки приемного пути 220 включает в себя определение критерия важности для каждого вагона на всех приемных путях, которые уже были обследованы. Критерий важности может быть определен с помощью оценки таких же факторов, как обсуждалось выше, то есть состава, времени отправления или времени, необходимого для выполнения исходящего соединения, или могут рассматриваться другие факторы, такие как перерыв в работе вагонов. Как только определен критерий важности каждого вагона, который был обследован, рельсовые пути, содержащие вагоны, сортируются в порядке снижения кумулятивной важности. В одном варианте осуществления сортировочные пути оцениваются так, чтобы определить, какой сортировочный путь является доступным для приема вагонов от приемного пути, классифицированного как самый высокий, при поддержании несмешиваемых блоков вагонов.
Затем определяются сортировочные пути вагонов рельсового пути, классифицированного как самый высокий, и вагоны подтаскиваются к их соответствующему сортировочному пути. Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что блоки для отправляемого поезда находятся в группе рельсовых путей такого же класса. В одном варианте осуществления для каждого вагона на рассматриваемом приемном пути, если имеется доступное пространство на сортировочном пути, где последние вагоны принадлежат тому же самому блоку, что и рассматриваемый вагон, этот вагон подтаскивают к этому сортировочному пути. Если существует сортировочный путь с вагонами, которые находятся в том же самом отправляемом поезде, что и рассматриваемый вагон, и не существует никакого ограничения упорядочения для блоков на этом рельсовом пути, или ограничение упорядочения удовлетворяется и нет никаких других вагонов, которые относятся к тому же блоку, которые нужно подтаскивать в ближайшем будущем, как последний вагон на сортировочном пути, то выбирается этот сортировочный путь. Если ни один из вышеупомянутых критериев не удовлетворен, для рассматриваемого вагона выбирается пустой сортировочный путь. Если никакие сортировочные пути не доступны, то выбирается самый высокий поезд в сортируемом порядке.
Сортировочный путь 220 назначается для каждого места назначения, обслуживаемого выбранным поездом, на период времени до запланированного отправления, чтобы обеспечить возможность классифицировать блоки вагонов, которые будут назначены для этого поезда. Как только сортировочный путь назначен для места назначения, назначение остается либо неограниченным, если в действительности имеет место стратегия фиксированного распределения классов, либо до тех пор, пока в материально-производственных запасах станционного парка больше не останется вагонов для этого назначения. Также можно использовать усовершенствованные стратегии, которые ожидают дополнительные прибывающие вагоны и дольше сохраняют распределение, динамически выбирают освобождение этого распределения, в то время как сцепленные вагоны остаются в приемном станционном парке, распределяют множество назначений для единственного сортировочного пути, например, геометрически выполняя маневровые работы, где распределения вагонов неоднократно классифицируются и переклассифицируются, чтобы сооружать множество несмешиваемых блоков на каждом рельсовом пути, или формируя поезда на сортировочном пути, чтобы удовлетворять заданному неизменному порядку отправляемого поезда, когда вагоны входят в отстойник.
Отстойники могут динамически или статически распределяться в более упрощенных стратегиях маневровых работ, причем отстойник принимает все отмененные назначения вагонов. Рельсовый путь RIP (ремонта на месте) назначается для всех плохо упорядоченных вагонов.
Этап подтягивания вагона или группы вагонов от сортировочного пути к путям отправления, 230, включает в себя определение критерия важности для каждого вагона, который является готовым к подтягиванию от сортировочных путей. В одном варианте осуществления критерий важности определяется в зависимости от времени до отправления отправляемого поезда. В другом варианте осуществления критерий важности определяется в зависимости от ограничения соединения порядка отправляемого поезда. В еще одном варианте осуществления критерий важности определяется в зависимости от минимального количества времени, необходимого для выполнения вагоном исходящего соединения. Как только критерий важности для каждого вагона определен, кумулятивный критерий сортировочного пути, имеющего самый высокий критерий важности, подтягивается первым к парку отправления.
Для каждого блока вагонов на сортировочном пути выбирается рельсовый путь отправления. В одном варианте осуществления, если имеется пространство, доступное для рельсового пути отправления, где первый вагон принадлежит тому же блоку, что и рассматриваемый блок, выбирается этот путь отправления. Если нет, то может быть выбран любой пустой рельсовый путь отправления. Если не доступны никакие пустые рельсовые пути отправления, и если существует рельсовый путь отправления с блоками вагонов, которые находятся в том же самом отправляемом поезде, что и текущий блок, и нет никаких других вагонов из того же блока, которые нужно подтягивать в ближайшем будущем в качестве первого блока на рельсовом пути отправления. Иначе, если нет никакого пространства в парке отправления, выбирается следующий сортировочный путь, классифицированный как самый высокий.
Каждый состав, собранный на рельсовом пути отправления, должен быть обследован до отправления, 240. Отправляемые поезда могут классифицироваться в увеличивающемся порядке запланированного времени. Начиная с поезда, классифицированного как самый высокий, может быть вычислено количество времени, необходимое для проверки поезда. Может быть вычислено время простоя между ожидаемым завершением испытания и запланированным временем отправления. Если время простоя меньше, чем некоторая заданная величина, для поезда выбирается путь отправления, который имеет наименьшую величину пространства рельсовых путей, оставшегося для проверки.
Затем, когда испытание закончено, поезда могут отправляться в их запланированное время к железнодорожной линии, 250. Если направляющая стрелка отправления доступна, и имеются поезда, для которых запланированное время отправления прошло, то может быть выбран поезд, который является наиболее запаздывающим, и если все его рельсовые пути отправления проверены, и длина поезда на рельсовых путях отправления больше, чем заданная минимальная длина, поезд может быть отправлен.
Этапы, определенные выше, приводят к выполняемому с помощью вычислительной машины производству схемы станционного парка, которая обеспечивает (а) график для приема поездов, (b) график для обследования вагонов на приемных путях, (с) график для подтаскивания вагонов от приемных путей на сортировочные пути, (d) график для подтягивания поездов на рельсовые пути отправления, (е) график для испытания поездов, и (f) график для отправления поездов. Эти этапы могут быть реализованы в читаемых компьютером кодовых модулях программ, воплощаемых в используемой в компьютерах среде, для использования компьютером общего или специального назначения.
Для каждого поезда в горизонте планирования, самому раннему запланированному отправляемому поезду назначается путь отправления в течение достаточного периода времени до запланированного отправления, обеспечивая возможность формирования, обследования и проверки тормозов поезда перед отправлением. Назначенный рельсовый путь отправления и запланированное время отправления сообщаются на железнодорожную линию через сообщение о корректировке станционного парка. Когда операционные исключительные ситуации приводят к модификации либо назначенного рельсового пути отправления, либо запланированного времени отправления, посылаются дополнительные сообщения о корректировке станционного парка.
Последовательные отправляемые поезда обрабатываются в порядке запланированного отправления от станционного парка. Когда возникает противоречие между двумя отправляемыми поездами, требующими общий ресурс для удовлетворения их запланированного окна отправления, распределение ресурсов регулируется так, чтобы оптимизировать целевую функцию станционного парка. До уполномоченного пользователя доводится предупреждение об опасности, указывающее тип конфликтной ситуации и результат.
В другом варианте осуществления распределение приемных путей управляется посредством назначения рельсового пути или путей каждому прибывающему поезду, основываясь на наборе решающих правил. Эти решающие правила могут включать в себя принимаемые поезда в порядке ожидаемого прибытия, принимаемые поезда в порядке, в котором их вагоны требуются для отправляемых поездов, принимаемые поезда, основанные на их длине и доступном пространстве в приемном станционном парке, принимаемые поезда, основанные на потребностях в отправляемых локомотивах, принимаемые поезда, основанные на приоритете перевозки грузов, принимаемые поезда, основанные на времени работы их бригад.
В систему диспетчерского управления линии дорог посылается сообщение о корректировке станционного парка, указывающее требуемую направляющую стрелку прибытия для каждого поезда, запланированного для приема из магистрали, для некоторого предварительно определенного горизонта. Когда обнаруживается перегрузка приемного станционного парка, предупреждение об опасности доводится до уполномоченного пользователя. Если используется автоматическая стратегия переполнений, сообщение о корректировке станционного парка укажет для планировщика линии дорог требуемое средство сохранения, к которому подвергаемый воздействию поезд (поезда) должен быть направлен. Между планировщиками станционного парка на противоположных концах железнодорожной линии могут выполняться обмены одноранговыми сообщениями, указывающими перегрузку и проектируемое время, в которое станционный парк может принимать большее количество поездов.
Чтобы избежать необходимости в переборе с возвратом в поиске оптимальных выборов передвижений вагонов, планировщик должен избежать нескольких ловушек резервирования ресурса, таких как превышение по подписке сортировочных путей. Если количество рельсовых путей, принадлежащих данному классу, ограничено, и рельсовый путь, принадлежащий данному классу, зарезервирован для места назначения вагонов, которое не будет необходимо в течение некоторого времени, схема может страдать от недостаточности рельсовых путей, принадлежащих данному классу. Другим примером ловушки является привлечение несоответствующих приемных путей, вызываемое выбором приемного пути со смешиванием пунктов назначений вагонов, многие из которых не будут необходимы в течение некоторого времени, что приводит к субоптимальному распределению сортировочных путей. Другая ловушка заключается в плохом выборе рельсовых путей отправления, который может приводить к распределению более длинных рельсовых путей для поездов, не нуждающихся в них.
В одном варианте осуществления правила используются планировщиком станционного парка так, чтобы распознавать и избегать моделей, представляющих эти ловушки, обеспечивая эффективное планирование. Также могут быть добавлены правила, чтобы распознавать и рекомендовать схемы восстановления, когда люди-операторы вмешиваются и производят такие модели.
В некоторых случаях планировщик станционного парка бывает не в состоянии производить схему станционного парка, которая отвечает всем соединениям. В таких случаях объявляется исключительная ситуация. Исключительные ситуации схем станционного парка могут быть трех типов - исключительные ситуации в ресурсах, исключительные ситуации в производительности и исключительные ситуации в планировании. Исключительная ситуация в ресурсах происходит, когда имеется недостаточно ресурсов, чтобы выполнять целевые установки. Нехватка бригад маневровой работы и сход с рельс в стрелочной горловине являются примерами исключительных ситуаций в ресурсах. Исключительная ситуация в производительности происходит, когда фактическая скорость обработки данного ресурса меньше, чем его обрабатывающая способность. Исключительные ситуации в планировании происходят, когда не могут быть выполнены граничные соединения. Вагон, который прибывает в станционный парк в течение периода времени, который меньше некоторого приемлемого периода времени перед его запланированным отправлением, является примером исключительной ситуации в планировании.
В процессе разработки схемы станционного парка, если планировщик станционного парка обнаруживает исключительную ситуацию в планировании, он оценивает чистое влияние ускорения прохождения вагона через обработку, чтобы сделать его запланированное отправление в зависимости от невыполнения этого, и вместо этого запланировать его для следующего доступного поезда. Планировщик станционного парка производит схему станционного парка, которая удовлетворяет настолько большому количеству граничных соединений, насколько это возможно, и уведомляет начальника станционного парка или других уполномоченных пользователей о неразрешенных исключительных ситуациях в планировании. Когда происходит исключительная ситуация в ресурсах или производительности, планировщик станционного парка уведомляет начальника станционного парка и начальника поезда об исключительной ситуации. Схема станционного парка не будет произведена до тех пор, пока начальник станционного парка или начальник поезда либо не разрешит исключительную ситуацию, либо не направит планировщика станционного парка для исправления его состояния станционного парка, чтобы отразить воздействие исключительной ситуации.
Пользовательский интерфейс планировщика станционного парка может постоянно находиться в персональном компьютере с некоторыми информационными устройствами отображения, доступными через «тонкий» клиент (например, через web-браузер, карманное или переносное устройство отображения). В конечном счете, сообщения о состоянии и исключительной ситуации, как ожидается, будут передаваться на устройства ввода «тонкого» клиента, где полностью автоматизированный мониторинг процесса неосуществим.
Интерактивные графические дисплеи могут быть полезны для представления схемы, чтобы обеспечить средства поддержки принятия решений и принимать прямой ввод данных, сообщение о состоянии обработки и ввод отклонений схемы. Рентабельные технические средства сервера, например, сервер Windows XP, могут обеспечивать базовое автоматическое производство схемы, управление внешним сопряжением системы, управление устройством сопряжения пользователя "тонкого" клиента и функции управления базой данных.
Технические средства сервера могут быть развернуты в окружающей обстановке офиса станционного парка для размещений в малых станционных парках, или в центре информационных технологий с климат-контролем для больших станционных парков. Окружающая обстановка офиса станционного парка подвержена значительно большим изменениям температуры и влажности, чем центр информационных технологий. Офис станционного парка также может подвергать серверы воздействию умеренного количества пыли и грязи, которые, конечно, больше, чем в размещении в центре информационных технологий. Для клавиатуры и ЦП (центрального процессора) могут требоваться защитные мембраны от пыли и грязи.
Таким образом, настоящее изобретение направлено на автоматизированного планировщика станционного парка, который осуществляет взаимодействие с планировщиком передвижений линии дорог. Планировщик передвижений посылает сообщения о корректировке станционного парка планировщику станционного парка, включающие в себя время прибытия прибывающего поезда и информацию о составе. Корректировка магистрали (которая состоит из очередей прибывающих и отправляемых поездов) завершается и вводится в систему с помощью МТО (мультимодального транспортного оператора) или его назначения. Когда очередь завершена, она может считываться непосредственно планировщиком станционного парка. Эта информация используется вместе с текущим состоянием станционного парка, чтобы разработать схему передвижений вагонов для станционного парка. Информация может быть передана на операторский терминал отдельных ответственных людей.
Хотя здесь были описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что описанные варианты осуществления являются только иллюстративными, и объем изобретения должен быть определен исключительно прилагаемой формулой изобретения, соответствующей полному диапазону эквивалентности, множеству вариантов и модификаций, которые, естественно, станут очевидными специалистам в данной области техники после прочтения настоящего описания.