[发明专利]行驶计划产生方法和系统及资源调度方法

说明书

本发明涉及对通过复杂的行驶管理系统的众多单元的行驶的调度，及在所公开的实施例中涉及铁路系统中对货车的调度。

目前货运铁路包括三个基本部分：(1)一套铁路基本设施，包括铁轨、道岔、通信系统和控制系统；(2)运输车辆，包括机车和车辆；以及(3)操作和维护铁路的人员或机务员。通常一个高级调度系统使用这三个部分的每个部分以将人员、机车和车辆调配至铁轨不同路段并允许它们在避免冲撞的条件下在铁轨上行驶，从而允许铁路系统将货物分送至不同目的地。现有系统的基本限制是对大车行驶缺乏实际控制。

现有运行系统中调度员的工作通常是在铁轨上重复地每隔一段设置信号以间接地对火车进行总体控制，而由操作火车的工程师对火车进行实际控制。由于遵循调度在很大程度上是工程师们的权力，因此难于维持很准确的调度表。其结果是，目前估计美国的机车平均利用率小于50％。如能更好地利用这些投资财富，则铁路系统的总投资效益将会相应地增加。

以前火车调度不能十分准确的另一个原因是当试图安排调度表时难于考虑到影响火车行驶的所有因素。这些困难包含为在调度表中决定功率和重量的物理限制、速度限制、信号系统的限制和火车安全运行实践的限制(包括那些为避免火车结构不稳定因而出轨所施加动力和刹车的实践)的影响时所遇到的复杂性。

准确调度能带来两个明显优点：(1)准确调度能更好地利用资源并相应地增加总吞吐量(火车最佳地隔开及最佳地合并在一起以形成差不多连续的车流)，以及，(2)在很小偏差范围内预测火车到达目的地的时间。

铁路工业中的到达时间通常被看作“服务可靠性”，并且它本身具有双重意义：(1)它向顾客保证并提供他的货物能准时地抵达它的目的地的时间；以及(2)对于火车行驶的中途站而言，它允许这些终点资源能更有效地安排计划。

例如，如行车终点是调车场，同时车场主人预先知道火车到达的顺序和时间，则他可布置车场以接纳这些火车并安排合适的岔道以合理的方式容纳这些火车和车辆段(或车辆组)。相反地，无调度的或松散调度的系统会使火车毫无秩序地到达调车场，车场主人无法为最佳地将车辆编组以备下次自该调车场发出下一列车而配备岔道、车次和设备。

类似地，如终点是一个使用卸车设备的港口，则需为货物安排一套资源以便将货物从火车卸下并转运至船上，为有效地使用转运站的设备和设施，对到达时间和到达顺序的了解是极端重要的。

为了完全了解本发明，了解一下现有技术中妨碍运输系统，尤其是铁路系统发挥效用的一些因素是有帮助的。现今，货物自一个转运站运往另一个转运站的火车在许多转运站之间运行。火车可能拖着空车回至转运站以重新装货，也可能装载设备和人员以便沿铁路线完成锥修任务。通常货运与客运共用铁轨。

当代铁路中货运服务通常有正常调度的火车运行于不同转运站之间。然而一个车次的组合与另一个车次往往差别很大。此外，由于顾客对不同转运站之间货运要求和所用设备通常变化很大，因此货车的长度、重量和运行特性会变化很大。货车也可专门安排运行以满足火车顾客对货运的不同需求。因此每天的调度表都有显著变化，而运行于特定火车系统上的货车组合也同样变化。

为满足铁路货运的差别很大的需求，铁路系统通常具有固定数量的资源。例如，任何具体铁路系统通常具有一个轨道信号网，有限数量的机车，有限数量的机务员，及铁路系统中其它类似限制，这些可用以满足顾客的不同需求。

铁路货运系统在满足顾客需求方面的困难由于许多铁路系统中许多长段路基上只铺设一根主轨而加重。因为铁路系统通常必须沿这类单轨段使火车双向运行，铁路系统必须设法避免将两辆火车调度成于同一时间内占用同一轨道，并且必须具备系统和手段以识别这种冲撞可能及采取某些措施以避免冲撞。

类似地，当火车沿单轨行驶时，速度较快的火车可能从后面追上在相同方向内行驶的速度较慢的火车。通常铁路系统必须既试图将火车调度以使较快火车能超过较慢火车，同时又在火车运行中识别一列火车尾追另一列火车而冲撞其尾部的任何情况。

铁路系统对于两列火车迎面会车或超车的情况通常使用较短轨段或“岔道”解决，当一列火车通过时另一列火车被分岔离开主轨。当那列火车安全地通过主轨后，被分岔的火车被引入主轨继续行驶。在铁路工业中这种情况称为“会车通过”情况。显然，这类通过操作会显著地降低任何火车按特定调度表运行的能力。