[RU]

1. Способ управления механизированной системой на основе плана выполнения целевой задачи, который предписывает выполнение одного или более требуемых параметров механизированной системы, представляющих собой функцию по меньшей мере от одного из расстояния или времени во время поездки механизированной системы и включающих одну или более установок механизированной системы, которые управляют движением механизированной системы во время поездки, в котором управляют механизированной системой во время поездки так, что фактические параметры, используемые для управления движением механизированной системы, основаны на требуемых параметрах выполнения целевой задачи; идентифицируют с помощью процессора по меньшей мере один требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи, который является по меньшей мере одним из тех параметров, который недостижим механизированной системой или превышает заранее заданный предел, ассоциированный с механизированной системой; и когда указанный по меньшей мере один из требуемых параметров является по меньшей мере одним из тех, который недостижим механизированной системой или превышает заранее заданный предел, управляют механизированной системой так, что один или более фактических параметров механизированной системы временно превышают заранее заданный предел во время поездки и/или идентифицируют один или более доступных параметров, ближайших к требуемому и достижимых механизированной системой, и пересматривают план выполнения целевой задачи на основе указанного достижимого параметра.

2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере два действия из создания плана выполнения целевой задачи, идентификации требуемого параметра и управления механизированной системой выполняют с использованием реализации управления с замкнутым циклом без вмешательства оператора.

3. Способ по п.1, в котором дополнительно идентифицируют, по меньшей мере, второй требуемый параметр в плане целевой задачи или функцию компонента механизированной системы для корректировки, когда требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи является, по меньшей мере, недостижимым или превышает заранее заданный предел, и корректировку по меньшей мере одного из: второго требуемого параметра в плане выполнения целевой задачи или функции компонента механизированной системы, чтобы выполнить план выполнения целевой задачи.

4. Способ по п.1, в котором требуемый параметр содержит по меньшей мере одно из следующего: ограничение дросселя, ограничение скорости торможения, скорость, время работы по меньшей мере для одного из поездки и сегмента поездки, установки дросселя и установки торможения.

5. Способ по п.1, в котором создание плана выполнения целевой задачи включает формирование плана целевой задачи так, что управление механизированной системой в соответствии с требуемыми параметрами приводит, по меньшей мере, к снижению потребления топлива или снижению генерации эмиссионных выбросов механизированной системой во время поездки относительно управления механизированной системой в соответствии с другими параметрами, при этом пересмотр плана выполнения целевой задачи приводит к пересмотренному плану выполнения задачи, который включает пересмотренные параметры, и управление механизированной системой в соответствии с пересмотренными требуемыми параметрами приводит механизированную систему по меньшей мере к одному из потребления большего количества топлива или генерации большего количества эмиссионных выбросов относительно управления механизированной системой с использованием требуемых параметров указанного плана выполнения целевой задачи.

6. Способ по п.1, в котором механизированная система содержит рельсовую транспортную систему с установкой генерации энергии, которая содержит по меньшей мере один локомотив.

7. Способ по п.1, в котором механизированная система включает морское судно с установкой генерации энергии.

8. Способ по п.1, в котором механизированная система включает внедорожное транспортное средство с установкой генерации энергии.

9. Способ по п.1, в котором механизированная система включает стационарную генерирующую станцию с установкой генерации энергии.

10. Способ по п.1, в котором механизированная система включает сеть стационарных генерирующих станций с установкой генерации энергии.

11. Способ по п.1, в котором механизированная система включает по меньшей мере одно из транспортного средства или сельскохозяйственного транспортного средства с установкой генерации энергии.

12. Процессор, выполненный с возможностью приема плана выполнения целевой задачи механизированного средства для движения во время поездки, при этом план выполнения целевой задачи включает требуемые параметры механизированного средства, которые изменяют на основании по меньшей мере одного из положения механизированного средства или времени в течение поездки, при этом требуемые параметры включают одну или более установок, применяемых для управления движением механизированного средства, при этом процессор выполнен с возможностью определения, когда один или более требуемых параметров недостижим механизированным средством и/или превышает заранее заданный предел механизированного средства, и процессор выполнен с возможностью предписывать механизированному средству управление в соответствии со вторым доступным параметром, ближайшим к требуемому и достижимым механизированной системой, который превышает указанный заранее заданный предел для ограниченного периода времени.

13. Процессор по п.12, в котором требуемые параметры содержат одно или более из следующего: установки дросселя, установки торможения или скорости, используемые для управления движением механизированного средства, для различных местоположений или времени в течение поездки.

14. Процессор по п.12, в котором фактические параметры содержат одно или более из следующего: фактические установки дросселя, фактические установки торможения или фактическую скорость механизированного средства во время поездки.

15. Процессор по п.12, в котором требуемые параметры плана выполнения целевой задачи устанавливают так, что управление механизированным средством в соответствии с требуемыми параметрами приводит, по меньшей мере, к снижению потребления топлива или снижению генерации эмиссионных выбросов механизированным средством во время поездки относительно управления механизированным средством в соответствии с другими параметрами, которые отличаются от требуемых параметров.

16. Процессор по п.15, в котором процессор выполнен с возможностью формировать пересмотренный план выполнения целевой задачи, когда один или более требуемых параметров недостижимы и/или превышают заранее заданный предел.

17. Процессор по п.16, в котором процессор выполнен с возможностью формировать пересмотренный план выполнения целевой задачи с пересмотренными параметрами механизированного средства так, что управление механизированным средством в соответствии с пересмотренными требуемыми параметрами пересмотренного плана выполнения целевой задачи приводит механизированное средство по меньшей мере к одному из: потреблению большего количества топлива или генерации большего количества эмиссионных выбросов относительно управления механизированным средством в соответствии с требуемыми параметрами указанного плана выполнения целевой задачи.

(57) Реферат / Формула:

1. Способ управления механизированной системой на основе плана выполнения целевой задачи, который предписывает выполнение одного или более требуемых параметров механизированной системы, представляющих собой функцию по меньшей мере от одного из расстояния или времени во время поездки механизированной системы и включающих одну или более установок механизированной системы, которые управляют движением механизированной системы во время поездки, в котором управляют механизированной системой во время поездки так, что фактические параметры, используемые для управления движением механизированной системы, основаны на требуемых параметрах выполнения целевой задачи; идентифицируют с помощью процессора по меньшей мере один требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи, который является по меньшей мере одним из тех параметров, который недостижим механизированной системой или превышает заранее заданный предел, ассоциированный с механизированной системой; и когда указанный по меньшей мере один из требуемых параметров является по меньшей мере одним из тех, который недостижим механизированной системой или превышает заранее заданный предел, управляют механизированной системой так, что один или более фактических параметров механизированной системы временно превышают заранее заданный предел во время поездки и/или идентифицируют один или более доступных параметров, ближайших к требуемому и достижимых механизированной системой, и пересматривают план выполнения целевой задачи на основе указанного достижимого параметра.

2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере два действия из создания плана выполнения целевой задачи, идентификации требуемого параметра и управления механизированной системой выполняют с использованием реализации управления с замкнутым циклом без вмешательства оператора.

3. Способ по п.1, в котором дополнительно идентифицируют, по меньшей мере, второй требуемый параметр в плане целевой задачи или функцию компонента механизированной системы для корректировки, когда требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи является, по меньшей мере, недостижимым или превышает заранее заданный предел, и корректировку по меньшей мере одного из: второго требуемого параметра в плане выполнения целевой задачи или функции компонента механизированной системы, чтобы выполнить план выполнения целевой задачи.

4. Способ по п.1, в котором требуемый параметр содержит по меньшей мере одно из следующего: ограничение дросселя, ограничение скорости торможения, скорость, время работы по меньшей мере для одного из поездки и сегмента поездки, установки дросселя и установки торможения.

5. Способ по п.1, в котором создание плана выполнения целевой задачи включает формирование плана целевой задачи так, что управление механизированной системой в соответствии с требуемыми параметрами приводит, по меньшей мере, к снижению потребления топлива или снижению генерации эмиссионных выбросов механизированной системой во время поездки относительно управления механизированной системой в соответствии с другими параметрами, при этом пересмотр плана выполнения целевой задачи приводит к пересмотренному плану выполнения задачи, который включает пересмотренные параметры, и управление механизированной системой в соответствии с пересмотренными требуемыми параметрами приводит механизированную систему по меньшей мере к одному из потребления большего количества топлива или генерации большего количества эмиссионных выбросов относительно управления механизированной системой с использованием требуемых параметров указанного плана выполнения целевой задачи.

6. Способ по п.1, в котором механизированная система содержит рельсовую транспортную систему с установкой генерации энергии, которая содержит по меньшей мере один локомотив.

7. Способ по п.1, в котором механизированная система включает морское судно с установкой генерации энергии.

8. Способ по п.1, в котором механизированная система включает внедорожное транспортное средство с установкой генерации энергии.

9. Способ по п.1, в котором механизированная система включает стационарную генерирующую станцию с установкой генерации энергии.

10. Способ по п.1, в котором механизированная система включает сеть стационарных генерирующих станций с установкой генерации энергии.

11. Способ по п.1, в котором механизированная система включает по меньшей мере одно из транспортного средства или сельскохозяйственного транспортного средства с установкой генерации энергии.

12. Процессор, выполненный с возможностью приема плана выполнения целевой задачи механизированного средства для движения во время поездки, при этом план выполнения целевой задачи включает требуемые параметры механизированного средства, которые изменяют на основании по меньшей мере одного из положения механизированного средства или времени в течение поездки, при этом требуемые параметры включают одну или более установок, применяемых для управления движением механизированного средства, при этом процессор выполнен с возможностью определения, когда один или более требуемых параметров недостижим механизированным средством и/или превышает заранее заданный предел механизированного средства, и процессор выполнен с возможностью предписывать механизированному средству управление в соответствии со вторым доступным параметром, ближайшим к требуемому и достижимым механизированной системой, который превышает указанный заранее заданный предел для ограниченного периода времени.

13. Процессор по п.12, в котором требуемые параметры содержат одно или более из следующего: установки дросселя, установки торможения или скорости, используемые для управления движением механизированного средства, для различных местоположений или времени в течение поездки.

14. Процессор по п.12, в котором фактические параметры содержат одно или более из следующего: фактические установки дросселя, фактические установки торможения или фактическую скорость механизированного средства во время поездки.

15. Процессор по п.12, в котором требуемые параметры плана выполнения целевой задачи устанавливают так, что управление механизированным средством в соответствии с требуемыми параметрами приводит, по меньшей мере, к снижению потребления топлива или снижению генерации эмиссионных выбросов механизированным средством во время поездки относительно управления механизированным средством в соответствии с другими параметрами, которые отличаются от требуемых параметров.

16. Процессор по п.15, в котором процессор выполнен с возможностью формировать пересмотренный план выполнения целевой задачи, когда один или более требуемых параметров недостижимы и/или превышают заранее заданный предел.

17. Процессор по п.16, в котором процессор выполнен с возможностью формировать пересмотренный план выполнения целевой задачи с пересмотренными параметрами механизированного средства так, что управление механизированным средством в соответствии с пересмотренными требуемыми параметрами пересмотренного плана выполнения целевой задачи приводит механизированное средство по меньшей мере к одному из: потреблению большего количества топлива или генерации большего количества эмиссионных выбросов относительно управления механизированным средством в соответствии с требуемыми параметрами указанного плана выполнения целевой задачи.

---

Евразийское 025731 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201001338
(22) Дата подачи заявки 2009.03.16
(51) Int. Cl. B61L 3/00 (2006.01) B61L 27/00 (2006.01)
(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ, ОСНОВАННЫЙ НА ПЛАНЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЦЕЛЕВОЙ ЗАДАЧИ
(31) 12/052,816; 12/052,790; 12/061,462 (56) WO-A2-2007111768
(33) U008.03.21; 2008.03.21; 2008.04.02 Wo^SS
(33) US US-A1-2006074544
(43) 2011.06.30 WO-A1- 008147668
(86) PCT/US2009/037293
(87) WO 2009/117364 2009.09.24
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ
(US)
(72) Изобретатель:
Тиягараджан Сараванан, Кумар Аджит Куттаннаир, Чандра Раму Шарат, Брукс Джеймс Д. (US)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В., Борисова Е.Н. (RU)
(57) Раскрыты различные способы управления рельсовым транспортным средством или другой механизированной системой, основанные на оптимизированном плане выполнения целевой задачи. Один вариант выполнения касается способа определения плана выполнения целевой задачи относительно механизированной системы, когда требуемый параметр плана выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел. Способ включает идентификацию требуемого параметра до создания плана выполнения целевой задачи, причем требуемый параметр может быть недоступным и/или нарушать заранее заданный предел, и уведомление оператора механизированной системы и/или средства дистанционного мониторинга о требуемом параметре.
Область изобретения
Варианты выполнения изобретения касаются способов управления транспортными средствами и другими механизированными системами.
Предпосылки изобретения
Некоторые механизированные системы (например, поезда и другие рельсовые транспортные средства, морские суда, стационарные дизельные генераторы электроэнергии, горнодобывающие транспортные средства, сельскохозяйственные транспортные средства и другие внедорожные транспортные средства) содержат, в качестве источника энергии, дизельный двигатель. В отношении рельсовых транспортных систем дизельный двигатель может представлять собой дизельный двигатель внутреннего сгорания, который размещен в локомотиве. Локомотив может быть частью поезда, который содержит другие локомотивы и большое количество вагонов, таких как грузовые вагоны. Локомотивы представляют собой сложные системы с многочисленными подсистемами, причем каждая подсистема является взаимозависимой от других подсистем.
На борту локомотива обычно имеется оператор, чтобы обеспечивать правильную работу локомотива, а если имеется состав локомотивов, то оператор обычно находится на ведущем локомотиве. Как отмечено выше, состав локомотивов состоит из группы локомотивов, которые работают вместе для функционирования поезда. В дополнение к обеспечению правильной работы локомотива или состава локомотива, оператор также отвечает за определения рабочих скоростей поезда и сил в поезде. Чтобы выполнять эти функции, оператор в целом должен иметь обширный опыт по управлению локомотивом и различными поездами на конкретном ландшафте. Это знание необходимо, чтобы выполнять предписанные рабочие параметры, такие как скорости, выхлопы и другие аналогичные параметры, которые могут меняться в зависимости от положения поезда вдоль пути. Кроме того, оператор также ответственен за то, чтобы внутренние силы в поезде оставались в пределах приемлемых границ.
В морских применениях оператор обычно находится на борту морского судна, чтобы гарантировать правильное функционирование судна, и когда есть состав судов, то оператор обычно управляет ведущим судном. Как и с указанным выше примером локомотива состав судов представляет собой группу судов, которые работают вместе для совместного выполнения целевой задачи. В дополнение к обеспечению правильного функционирования судна или состава судов, оператор также отвечает за определения рабочих скоростей состава и сил в составе. Чтобы выполнять эти функции, оператор в целом должен иметь обширный опыт по управлению судном и различными составами по конкретным водным путям или маршрутам. Это знание необходимо, чтобы выполнять предписанные рабочие скорости и другие параметры плана выполнения целевой задачи, которые могут меняться в зависимости от местоположения судна вдоль маршрута. Кроме того, оператор также ответственен за обеспечение того, чтобы внутренние силы в судне и силы между судами и местоположение вдоль маршрута оставались в пределах приемлемых границ.
При управлении поездом операторы обычно используют те же самые контрольные установки, что, в свою очередь, может привести к большим вариациям в потреблении топлива и/или эмиссионном выбросе таких веществ как, но не ограничиваясь, NOx, CO2, и т.д., в зависимости от количества локомотивов, приводящих в движение поезд. Таким образом, оператор обычно не может управлять локомотивами так, чтобы потребление топлива было минимизировано и эмиссионный выброс минимизирован для каждой поездки, так как размер и нагрузка поезда варьируются, а локомотивы и их доступная мощность могут изменяться в зависимости от типа модели.
Однако в отношении локомотива, даже со знанием обеспечения безопасной работы оператор не может обычно управлять локомотивом так, чтобы потребление топлива и выбросы были минимизированы для каждой поездки. Например, другие факторы, которые нужно предусматривать, могут включать эмиссионный выброс, условия окружающей среды, в которой находится оператор, такие как шум/вибрация, взвешенную комбинацию потребления топлива и эмиссионного выброса, и т.д. Это трудно выполнить, поскольку размер и нагрузка поездов варьируются, локомотивы и их характеристики топлива/эмиссии различны, и погода и транспортные условия изменяются.
Подобные проблемы возникают, когда оператор пытается оптимизировать скорость поезда. Хотя оператор может быть достаточно квалифицирован для работы с различными конфигурациями поезда, обеспечение оптимизированной скорости выполнения целевой задачи не является одинаково возможным для различных конфигураций поезда. Кроме того, могут возникнуть ситуации, в которых при установлении плана выполнения целевой задачи первоначально предоставляется неподходящая информация. Хотя это и не является пагубным для работы поезда, предоставление неподходящей информации может привести к меньшей эффективности, чем это необходимо.
Владельцу поезда обычно принадлежит много поездов, причем эти поезда работают на разветвленной сети рельсовых путей. Поскольку для каждого поезда требуется свой оператор, а квалификация операторов различна, количество факторов, влияющих на обеспечение оптимизации использования топлива, эмиссионного выброса и скорости для обеспечения надлежащего использования всех ресурсов в сети, возрастает экспоненциально. Из-за интеграции большого числа поездов, перемещающихся одновременно по сети рельсовых путей, из-за чего проблемы расписания должны также быть предусмотрены при рабо
те поезда, владельцы поезда могли бы извлечь выгоду из способа оптимизации экономии топлива и эмиссионного выброса, чтобы в реальном времени в целом сэкономить на общем потреблении топлива при минимизации эмиссионного выброса большого количества поездов, удовлетворяя в то же самое время временным ограничениям поездки выполняемой целевой задачи.
Сущность изобретения
Варианты выполнения настоящего изобретения касаются системы и способа управления механизированной системой. Способ включает определение плана выполнения целевой задачи для механизированной системы, когда требуемый параметр плана выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел, так что обеспечиваются оптимизированные эффективность использования топлива, эмиссионный выброс и эксплуатационные характеристики транспортного средства и/или инфраструктура и характеристики окружающей среды для выполнения целевой задачи механизированной системой. Способ далее включает идентификацию требуемого параметра до создания плана выполнения целевой задачи, причем требуемый параметр может быть недостижим и/или не удовлетворять заранее заданному пределу. При этом уведомляют оператора механизированной системы и/или средство дистанционного мониторинга требуемого параметра.
В другом варианте выполнения способ включает создание плана выполнения целевой задачи, в котором идентифицируют требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи, который недостижим и/или превышает заранее заданный предел. Также определяют, превысить ли временно заранее заданный предел, идентифицировать ли доступный параметр, ближайший к требуемому параметру и/или предупредить ли оператора и/или средство дистанционного мониторинга для использования обратной связи для осуществления плана действий.
Другие варианты выполнения изобретения касаются способа управления механизированной системой путем оптимизации диапазона рабочих режимов, с которым механизированная система встречается во время выполнения целевой задачи. Способ включает определение количества времени, в течение которого механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима до начала выполнения целевой задачи и/или при выполнении целевой задачи. Оператору механизированной системы и/или средству дистанционного мониторинга представляют уведомление относительно количества времени, в течение которого механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима при выполнении целевой задачи и/или намеревается войти в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима до начала выполнения целевой задачи.
В другом варианте выполнения способ включает корректировку по меньшей мере одного эксплуатационного параметра механизированной системы, чтобы аппроксимировать требуемые эксплуатационные установки. Способ может далее включать определение минимального порога скорости и создание плана выполнения целевой задачи, используя минимальный порог скорости.
Другой вариант выполнения касается способа определения плана выполнения целевой задачи, основываясь на целевой расчетной скорости и/или целевой расчетной мощности. Способ включает создание плана выполнения целевой задачи с целевой расчетной скоростью и/или целевой расчетной мощностью, идентифицированными для всей целевой задачи и/или части целевой задачи. При этом придерживаются или приблизительно придерживаются целевой расчетной скорости и/или целевой расчетной мощности.
Другой вариант выполнения также касается способа определения плана выполнения целевой задачи, основываясь на целевой расчетной скорости и/или целевой расчетной мощности. В этом документе способ включает определение целевой расчетной скорости и целевой расчетной мощности. Создают план выполнения целевой задачи с целевой расчетной скоростью и/или целевой расчетной мощностью, определенными для всей целевой задачи и/или части целевой задачи. Механизированной системой управляют, чтобы обеспечить мощность, чтобы приблизиться к целевой расчетной скорости.
Другой вариант выполнения касается способа минимизации диапазона по меньшей мере одного эксплуатационного режима механизированной системы, обеспеченной планом выполнения целевой задачи. Способ включает создание исходного плана выполнения целевой задачи и идентификацию периода времени работы в диапазоне по меньшей мере одного эксплуатационного режима. Идентифицируют диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима в плане выполнения целевой задачи. Затем пересматривают план выполнения целевой задачи, чтобы обеспечить установку питания за пределами диапазона по меньшей мере одного эксплуатационного режима в течение периода, когда указанный по меньшей мере один эксплуатационный режим находится в пределах выбранного диапазона периода работы питания.
Другой вариант выполнения касается способа управления механизированной системой, имеющей первый генератор мощности и второй генератор мощности, причем установки мощности первого генератора мощности развязаны с установками мощности второго генератора мощности.
Способ включает разработку плана рабочей мощности, который независим от связанной установки мощности, определение установок мощности, реагирующих на план рабочей мощности, и управление первым и/или вторым генератором мощности, основываясь на определенной установке мощности.
Краткое описание чертежей
Более подробное описание изобретения, кратко описанное выше, будет теперь представлено в отношении конкретных вариантов выполнения этого изобретения, которые проиллюстрированы на приложенных чертежах. Следует понимать, что эти чертежи изображают только типичные варианты выполнения изобретения и поэтому их не следует понимать как ограничивающие объем изобретения, при этом иллюстративные варианты выполнения изобретения будут описаны и объяснены с дополнительной конкретикой и деталями с помощью сопровождающих чертежей, на которых
фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ оптимизации маршрута, в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг. 2 изображает упрощенную математическую модель механизированной системы, которая может использоваться совместно с настоящим изобретением;
фиг. 3 представляет собой принципиальную схему механизированной системы;
фиг. 4 изображает иллюстративный вариант выполнения кривой расхода топлива/времени прохождения маршрута;
фиг. 5 изображает иллюстративный вариант выполнения разложения на сегменты для планирования маршрута;
фиг. 6 изображает другой иллюстративный вариант выполнения разложения на сегменты для планирования маршрута;
фиг. 7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ оптимизации маршрута, в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг. 8 изображает вариант выполнения динамического дисплея для использования оператором;
фиг. 9 изображает другой вариант выполнения динамического дисплея для использования оператором;
фиг. 10 изображает другой вариант выполнения динамического дисплея для использования оператором;
фиг. 11 изображает сеть рельсовых путей с большим количеством поездов;
фиг. 12 представляет собой блок-схему способа повышения эффективности использования топлива в поезде путем создания оптимизированного состава мощности поезда в соответствии с дополнительным вариантом выполнения изобретения;
фиг. 13 изображает блок-схему иллюстративных элементов, включенных в систему для оптимизированного состава мощности поезда;
фиг. 14 изображает блок-схему передаточной функции для определения эффективности использования топлива и эмиссионного выброса для систем, приводимых в действие дизельным двигателем;
фиг. 15 представляет собой блок-схему, изображающую способ определения конфигурации системы, приводимой в действие дизельным двигателем, имеющей по меньшей мере один дизельный генератор мощности;
фиг. 16 изображает иллюстративный вариант выполнения системы с обратной связью для управления рельсовым транспортным средством;
фиг. 17 изображает систему с обратной связью, изображенную на фиг. 16, интегрированную с центральным контроллером;
фиг. 18 изображает иллюстративный вариант выполнения системы с обратной связью для управления рельсовым транспортным средством, интегрированным с другой эксплуатационной подсистемой ввода рельсового транспортного средства;
фиг. 19 изображает другой иллюстративный вариант выполнения системы с обратной связью с преобразователем, который может управлять работой центрального контроллера;
фиг. 20 изображает другой иллюстративный вариант выполнения системы с обратной связью;
фиг. 21 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ управления механизированной системой, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг. 22 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ управления рельсовым транспортным средством в процессе с обратной связью, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг. 23 изображает график зависимости скорости от времени, сравнивающий текущую работу с оптимизированной работой выполнения целевой задачи;
фиг. 24 изображает сигнал модуляции в сравнении с заданным уровнем метки;
фиг. 25 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ определения конфигурации приводимой в действие дизелем системы;
фиг. 26 изображает систему для минимизации эмиссионного выброса;
фиг. 27 изображает систему для минимизации эмиссионного выброса из механизированной приводимой в действие дизелем системы;
фиг. 28 изображает способ приведения в действие механизированной приводимой в действие дизелем системы, имеющей по меньшей мере один дизельный генератор мощности;
фиг. 29 изображает блок-схему иллюстративной системы, управляющей механизированной приво
димой в действие дизелем системой, имеющей по меньшей мере один дизельный генератор мощности;
фиг. 30-31 представляют собой блок-схемы, иллюстрирующие соответствующие способы определения плана выполнения целевой задачи в отношении механизированной системы, в соответствии с двумя вариантами выполнения настоящего изобретения;
фиг. 32 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ идентификации требуемого параметра в плане выполнения целевой задачи, который недостижим и/или превышает заранее заданный предел;
фиг. 33 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ оптимизации диапазона по меньшей мере одного эксплуатационного режима механизированной системы, предусмотренного в плане выполнения целевой задачи;
фиг. 34 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ оптимизации диапазона по меньшей мере одного эксплуатационного режима механизированной системы, предусмотренного в плане выполнения целевой задачи;
фиг. 35 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ определения плана выполнения целевой задачи, основываясь на пределе максимальной скорости и/или пороге минимальной скорости;
фиг. 36 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ оптимизации диапазона эксплуатационного режима, предусмотренного в плане выполнения целевой задачи механизированной системы;
фиг. 37 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ определения плана выполнения целевой задачи, основываясь на пределе максимальной скорости и/или пороге минимальной скорости;
фиг. 38 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ оптимизации диапазона эксплуатационного режима механизированной системы, обеспеченной планом выполнения целевой задачи;
фиг. 39 изображает трехмерный график, иллюстрирующий иллюстративный вариант выполнения для обеспечения развязки параметров мощности;
фиг. 40 изображает трехмерный график, иллюстрирующий другой иллюстративный вариант выполнения для обеспечения развязки параметров мощности;
фиг. 41 изображает трехмерный график, иллюстрирующий другой иллюстративный вариант выполнения для обеспечения развязки параметров мощности;
фиг. 42 изображаем блок-схему, иллюстрирующую иллюстративный вариант выполнения для обеспечения развязки параметров мощности; и
фиг. 43 изображает блок-схему, иллюстрирующую другой иллюстративный вариант выполнения для обеспечения развязки параметров мощности.
Подробное описание изобретения
Ссылка будет теперь сделана подробно на варианты выполнения, которые соответствуют изобретению, примеры которого проиллюстрированы на сопровождающих чертежах. Везде, где только возможно, одни и те же номера позиций, используемые на чертежах, относятся к одному и тому же или аналогичному элементу.
Хотя иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения описаны в отношении рельсовых транспортных средств или рельсовых систем транспортировки, конкретнее поездов и локомотивов, имеющих дизельные двигатели, иллюстративные варианты выполнения изобретения также применимы для другого использования, такого как, но не ограничиваясь этим, внедорожникам, морским судам, стационарным модулям и другим транспортным средствам, таким как сельскохозяйственные транспортные средства и маршрутные автобусы, каждый из которых может использовать по меньшей мере один дизельный двигатель или дизельный двигатель внутреннего сгорания. На этот момент описания, при обсуждении выполнения конкретной целевой задачи эта задача содержит подзадачу, или требование, которое должно быть выполнено системой, приводимой в действие дизелем. Поэтому в отношении применений железнодорожных, морских, транспортировочных транспортных средств, сельскохозяйственных транспортных средств или внедорожных транспортных средств можно сформулировать задачу как перемещение системы из места начального местоположения в место назначения.
В случае стационарных применений, таких как, но не ограниченных этим, стационарные станции генерации мощности или сети станций генерации мощности, конкретная целевая задача может заключаться в количестве вырабатываемой мощности (например, МВт/час) или в другом параметре, или в требовании, которое должно быть удовлетворено системой, приводимой в действие дизелем. Аналогично, условия эксплуатации питаемого от дизеля генератора мощности могут включать одно условие или большее их количество из скорости, нагрузки, энергетической ценности топлива, временных параметров и т.п.. Кроме того, хотя в этом документе и описаны механизированные системы, приводимые в действие дизелем, специалисты в уровне техники должны понимать, что могут также быть использованы варианты выполнения изобретения с системами, приводимыми в действие не дизелем, такими как, но не ограничиваясь этим, механизированными системами, приводимыми в действие природным газом, механизированными системами, приводимыми в действие биотопливом и т.д.
Кроме того, как раскрыто в этом документе, такие механизированные системы, приводимые в действие не дизелем, а также и механизированные системы, приводимые в действие дизелем, могут содержать большое количество двигателей, других источников питания и/или дополнительных источников
питания, таких как, но не ограничиваясь этим, аккумуляторные источники, источники напряжения (такие как, но не ограничиваясь этим, конденсаторы), химические источники, основанные на давлении источники (такие как, но не ограничиваясь этим, пружины и/или гидравлическое расширение), источники электрического тока (такие как, но не ограничиваясь этим, индукторы), инерционные источники (такие как, но не ограничиваясь этим, устройствами махового колеса), гравитационные источники питания и/или основанные на тепле источники питания. Кроме того, источник питания может быть внешним, таким как, но не ограничиваясь этим, электрически механизированной системой, такой как локомотив или поезд, где мощность подводится от внешнего источника посредством подвесного контактного провода, третьего рельса и/или магнитных левитационных катушек.
В одном примере, включающем морские суда, большое количество буксиров могут работать вместе, когда все они перемещают одно и то же большее судно, при этом каждый буксир связан по времени, чтобы выполнять целевую задачу по перемещению большего судна. В другом примере одно единственное морское судно может иметь большое количество транспортных средств. Применения внедорожных (OHV) транспортных средств может включать парк транспортных средств, у которых есть одна и та же целевая задача по производству земляных работ от местоположения "А" к местоположению "В", где каждый OHV связан по времени, чтобы выполнить целевую задачу. В отношении стационарного генератора мощности большое количество станций может быть сгруппировано для того, чтобы они все вместе могли генерировать мощность для определенного места и/или цели. В другом иллюстративном варианте выполнения предусмотрена одна единственная станция, но с большим количеством генераторов, составляющих одну станцию. В одном примере, включающем транспортное средство в виде локомотива, большое количество механизированных систем, приводимых в действие дизелем, могут работать вместе, когда все они перемещают один и тот же большой груз, например, большое количество вагонов, и когда каждая система связана по времени, чтобы выполнять целевую задачу перемещения большого груза. В другом иллюстративном варианте выполнения транспортное средство в виде локомотива может иметь больше чем одну механизированную систему, приводимую в действие дизелем.
Иллюстративные варианты выполнения изобретения решают проблемы в уровне техники, обеспечивая систему, способ и способ компьютерной реализации, такой как код программного обеспечения, для определения плана выполнения целевой задачи в отношении механизированной системы, когда требуемый параметр плана выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел, так что обеспечиваются оптимизированный эффективности использования топлива, эмиссионный выброс, эксплуатационные характеристики транспортного средства и/или инфраструктура и характеристики окружающей среды для выполнения целевой задачи механизированной системой, приводимой в действие дизелем. В отношении локомотивов иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения также применимы, когда состав локомотивов находится в работе с распределенным питанием.
Специалисты в уровне техники должны понимать, что устройство, такое как система обработки данных, включая ЦПУ, память, устройство ввода-вывода, хранение программы, соединительную шину и другие соответствующие компоненты, может быть запрограммировано или иным образом выполнено с возможностью облегчения осуществления на практике способа, выполненного в соответствии с изобретением. Такая система включала бы соответствующие программные средства для выполнения способа, выполненного в соответствии с изобретением.
Кроме того, готовое изделие, такой как записанный заранее диск или другой подобный продукт компьютерной программы, для использования с системой обработки данных, может содержать носитель и записанные на нем программные средства, для направления системы обработки данных на облегчение осуществления на практике способа, выполненного в соответствии с изобретением. Такое устройство и готовое изделие также находятся в пределах сущности и объема изобретения.
Вообще говоря, технический результат состоит в том, чтобы определить план выполнения целевой задачи в отношении механизированной системы, когда требуемый параметр плана выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел, так чтобы обеспечивались оптимизированный эффективности использования топлива, эмиссионный выброс, эксплуатационные характеристики транспортного средства, инфраструктура и характеристики окружающей среды для выполнения целевой задачи механизированной системой, приводимой в действие дизелем. Хотя план выполнения целевой задачи раскрыт выше, термин "план целевой задачи" не предусмотрен в качестве ограничения. Конкретно, термин "план целевой задачи" охватывает автоматический или автономный план и/или планирование выполнения целевой задачи, ручной план и/или планирование выполнения целевой задачи, так же как и их комбинацию.
Чтобы облегчить понимание иллюстративных вариантов выполнения изобретения, оно описано далее в отношении конкретных реализаций. Иллюстративные варианты выполнения изобретения могут быть описаны в общем контексте исполняемых компьютером инструкций, таких как программные модули, выполняемые любым устройством, таким как, но не ограничиваясь этим, компьютером, выполненным с возможностью принятия данных, выполнения предписанных математических и/или логических операций с высокой скоростью, причем результаты таких операций могут, а могут и не быть выведены на экран. Обычно программные модули содержат процедуры, программы, объекты, компоненты, струк
туры данных и т.д., которые выполняют определенные задачи или реализуют определенные типы абстрактных данных. Например, программы, которые лежат в основе иллюстративных вариантов выполнения изобретения, могут быть кодированы в различных языках программирования для использования с различными устройствами или платформами. В описании, которое следует далее, примеры изобретения могут быть описаны в контексте веб-портала, который использует веб-браузер. Должно быть понятно, однако, что принципы, которые лежат в основе иллюстративных вариантов выполнения изобретения, могут быть также реализованы с помощью других типов технологий программного обеспечения.
Кроме того, специалисты в этом уровне техники должны понимать, что иллюстративные варианты выполнения изобретения могут быть осуществлены с другими конфигурациями компьютерной системы, включая переносные устройства, мультипроцессорные системы, основанную на микропроцессоре или программируемую бытовую электронику, миникомпьютеры, системные блоки и т.п. Иллюстративные варианты выполнения изобретения могут также быть осуществлены на практике в распределенной вычислительной среде, где задачи выполняются дистанционными устройствами обработки, которые связаны через коммуникационную сеть. В распределенной вычислительной среде программные модули могут быть расположены как в локальном, так и в дистанционных компьютерных носителях данных, включая устройства хранения памяти. Эта локальная и дистанционная вычислительная среда может содержаться полностью внутри локомотива, или в смежных локомотивах в составе, или вне локомотива в перегонных или центральных офисах, где используется беспроводная связь.
Везде в этом документе используется термин "состав локомотивов". Как используется в этом документе, состав локомотивов может быть описан как имеющий один или большее количество локомотивов, соединенных вместе в ряд, чтобы обеспечить способность перемещаться и/или тормозить. Во многих случаях локомотивы соединены вместе так, что между локомотивами в поезде нет никаких вагонов. Поезд может иметь больше чем один состав локомотивов. Конкретно, может иметься один ведущий состав и один или большее количество удаленных составов, как, например, в середине ряда вагонов, и другой удаленный состав в конце поезда. Каждый состав локомотивов может иметь первый локомотив и ведо-мый(е) локомотив(ы). Хотя первый локомотив обычно рассматривается как ведущий локомотив, специалисты в этой области техники должны понимать, что первый локомотив в составе из нескольких локомотивов может быть физически расположен в физически ведомом положении.
Хотя состав локомотивов обычно рассматривается как ряд из следующих друг за другом локомотивов, специалисты в этой области техники должны понимать, что состав из группы локомотивов может также быть признан составом локомотивов даже когда по меньшей мере один вагон отделяет локомотивы, такой как тендер для хранения источника энергии/топлива, или когда состав локомотивов сформирован для работы с распределенным питанием, в котором команды дросселирования и торможения передаются от ведущего локомотива на дистанционные вагоны радиорелейной линией или физическим кабелем. Наконец, термин "состав локомотивов" не должен считаться ограничивающим фактором при описании многочисленных локомотивов в том же самом поезде.
Как раскрыто в этом документе, термин "состав" может также быть применим при обращении к другим типам механизированных систем, включая, но не ограничиваясь этим, морские суда, внедорожные транспортные средства и/или стационарные электростанции, которые работают совместно, чтобы обеспечить возможность перемещения, производства электроэнергии и/или торможения. Поэтому даже при том, что термин "состав локомотивов" используется в этом документе в отношении конкретных иллюстративных вариантов выполнения, этот термин может также быть применим и к другим механизированным системам. Точно так же, может иметься под-состав. Например, механизированная система, приводимая в действие дизелем, может иметь больше чем один приводимый в действие дизелем генератор мощности. Например, электростанция может иметь больше чем один дизельный блок электропитания, при этом оптимизация может быть осуществлена на уровне подсостава. Аналогично, локомотив может иметь больше чем один дизельный блок электропитания.
В этом документе может быть использован термин "метка". Хотя метка обычно интерпретируется как предварительно установленные настройки дросселя, в контексте этого изобретения термин имеет значение, чтобы включать предварительно установленные настройки дросселя и/или непрерывное применение дискретного дросселя, в котором метка представляет собой любое значение дросселя.
Со ссылкой на чертежи теперь будут описаны варианты выполнения настоящего изобретения. Иллюстративные варианты выполнения изобретения могут быть реализованы многочисленными способами, включая систему (включая компьютерную систему обработки), способ (включая компьютеризированный способ), устройство, машиночитаемый носитель, продукт компьютерной программы, графический пользовательский интерфейс, включая веб-портал, или структуру данных, практически записанную в машиночитаемую память. Несколько вариантов выполнения изобретения описано ниже.
Варианты выполнения настоящего изобретения касаются способа управления поездом, другим транспортным средством или другой механизированной системой, а также к системе 12 оптимизации маршрута, которая реализует способ управления поездом, другим транспортным средством или другой механизированной системой (Система 12 обычно применима для управления целевой задачей механизированной системы и не ограничена управлением транспортными средствами на маршрутах).
Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ управления механизированной системой путем оптимизации маршрута/выполнения целевой задачи. На фиг. 3 и 7 изображены различные элементы механизированной системы (например, поезд), который содержит систему 12 оптимизации маршрута или выполнения целевой задачи, выполненную с возможностью осуществления способа, показанного на фиг. 1. Как проиллюстрировано, инструкции вводят в соответствии с конкретным запланированным маршрутом либо автономно, либо в дистанционном местоположении, таком как диспетчерский центр 10. Такая вводимая информация включает, но не ограничиваясь этим, местоположение поезда, описание состава (как, например, модель локомотива), описание питания локомотива, эксплуатационные характеристики тяговой передачи локомотива, потребление топлива транспортным средством как функция выходной мощности, характеристики охлаждения, намеченный маршрут (включая информацию, касающуюся эффективного уклона путей и кривизны как функции километража, и/или показатель "эффективного класса", относящийся к кривизне, в соответствии со стандартной практикой железных дорог), поезда, представленного типом вагонов и их нагрузкой вместе с эффективными коэффициентами гидродинамического сопротивления, необходимые для маршрута параметры, включая, но не ограничиваясь этим, время старта и местоположение, местоположение конца маршрута, требуемое время выполнения маршрута, идентификация экипажа (пользователя и/или оператора), время истечения срока смены экипажа, и маршрут.
Эти данные могут быть предоставлены в локомотив 42 (см. фиг. 3) многими способами, такими как, но не ограничиваясь этим, ввод оператором вручную этих данных в локомотив 42 через встроенный дисплей, вставление в слот, находящийся на борту локомотива, запоминающего устройства, такого как жесткая плата и/или карта флэш-памяти с интерфейсом USB, содержащая данные, и передачу информации посредством беспроводной связи от центрального или перегонного местоположения 41, с помощью таких устройств, как путевое сигнальное устройство и/или перегонное устройство, к локомотиву 42. Нагрузочные характеристики (например, гидродинамическое сопротивление) локомотива 42 и поезда 31 могут также изменяться на маршруте (например, с высотой, в зависимости от окружающей температуры, состоянием рельсов и вагонов), при этом план может быть обновлен, чтобы отразить такие изменения, что необходимо для любого из способов, описанных выше и/или автономным сбором в реальном времени характеристик состояния локомотива/поезда. Это включает, например, изменения в характеристиках локомотива или поезда, обнаруженные контрольным оборудованием, размещенным на локомотиве(ах) 42 или вне него.
Путевая сигнальная система определяет допустимую скорость поезда. Существует много типов путевых сигнальных систем и правил эксплуатации, связанных с каждым из сигналов. Например, некоторые сигналы имеют одну лампочку (который включается/выключается), некоторые сигналы имеют одну линзу с несколькими цветами, а некоторые сигналы имеют много лампочек и цветов. Эти сигналы могут указывать, что путь свободен и что поезд может продолжать двигаться на максимально допустимой скорости. Они могут также указывать, что требуются пониженная скорость или остановка. Эта пониженная скорость, возможно, должна быть достигнута сразу или в определенном местоположении (например, до следующего сигнала или переезда).
Состояние сигнала передается поезду и/или оператору через различные средства. Некоторые системы имеют электрические схемы, расположенные на путях, и индуктивные воспринимающие катушки, расположенные на локомотивах. Другие системы имеют системы беспроводной связи. Сигнальные системы могут также требовать визуального наблюдения сигнала оператором, которые принимает соответствующие меры.
Путевая сигнальная система может граничить со встроенной сигнальной системой и корректировать скорость локомотива в соответствии с введенной информацией и соответствующими правилами эксплуатации. Для сигнальных систем, которые требуют визуального наблюдения состояния сигнала оператором, экран оператора представляет соответствующие сигнальные опции для оператора, которые следует ввести, основываясь на местоположении поезда. Тип сигнальных систем и правил эксплуатации, как функция местоположения, могут быть сохранены во встроенной базе данных 63.
Основываясь на вводе данных спецификации в систему оптимизации маршрута, вычисляется оптимальный план, который минимизирует расход топлива и/или эмиссионный выброс, произведенный с условием ограничения скорости вдоль маршрута с требуемым временем начала пути и конца пути, что и создает профиль 12а маршрута. Профиль содержит установки оптимальной скорости и мощности (метка), которых должен придерживаться поезд, выраженные как функция расстояния и/или времени, и такие эксплуатационные ограничения поезда, включая, но не ограничиваясь этим, установки максимальной мощности метки и торможения, ограничения скорости как функцию местоположения, и ожидаемое потребление топлива и произведенные эмиссионные выбросы. (Таким образом, как должно быть понятно, профиль маршрута представляет собой набор или список контрольных установок поезда или другого транспортного средства для реализации или следования плану маршрута). В иллюстративном варианте выполнения значение для установки метки выбирают таким, чтобы получить определение изменения дросселя каждые 10-30 с. Специалисты в уровне техники должны понимать, что определения изменения дросселя могут происходить с более длительной или более короткой продолжительностью, если это
нужно и/или требуется для соблюдения оптимального профиля скорости. В более широком смысле специалистам в уровне техники должно быть очевидно, что профили обеспечивают установки мощности для поезда, либо на уровне поезда, состава и/или отдельного поезда. Мощность включает мощность торможения, мощность продвижения и мощность торможения из-за сопротивления воздуха. В другом варианте выполнения, вместо того, чтобы работать при традиционных дискретных установках мощности метки, может быть выбрана непрерывная установка мощности, определяемая как оптимальная для выбранного профиля. Таким образом, например, если оптимальный профиль определяет установку метки, равную 6,8, вместо того, чтобы работать при установке метки, равной 7 (принимая во внимание дискретную установку метки, например, 6, 7, 8, и так далее), локомотив 42 может работать при 6,8. Разрешение таких промежуточных установок мощности может принести дополнительное преимущество в коэффициенте полезного действия, как это описано ниже.
Процедура, используемая для вычисления оптимального профиля, может представлять собой любое число способов вычисления последовательности подачи мощности, которая управляет поездом 31, чтобы минимизировать расход топлива и/или эмиссионный выброс, принимая во внимание эксплуатационные ограничения локомотива и ограничения, связанные с расписанием, как резюмировано ниже. В некоторых случаях необходимый оптимальный профиль может быть достаточно близок к уже описанному ранее, вследствие подобия конфигурации поезда, маршрута и условий окружающей среды. В этих случаях может быть достаточно искать траекторию управления в базе данных 63 и пытаться ей следовать. Когда ни один ранее вычисленный план не является подходящим, способы вычисления нового плана включают, но не ограничиваясь этим, непосредственное вычисление оптимального профиля с использованием моделей, основанных на дифференциальных уравнениях, которые аппроксимируют физику движения поезда. Установка включает выбор количественной целевой функции, обычно взвешенную сумму (интеграл) переменных модели, которые соответствуют уровню потребления топлива и эмиссионных выбросов, плюс член, связанный с невыгодностью чрезмерного изменения дросселя.
Формулировка оптимального управления выполнена для минимизации количественной целевой функции, принимая во внимание ограничения, включая, но не ограничиваясь этим, ограничения скорости и установки минимальной и максимальной мощности (дроссель) и максимального совокупного и мгновенного эмиссионного выброса. В зависимости от планирования целей в любое время, проблема может быть гибко реализована, чтобы минимизировать потребление топлива, принимая во внимания ограничения на эмиссионный выброс и ограничения скорости, или чтобы минимизировать эмиссионный выброс, принимая во внимания ограничения на расход топлива и время прибытия. Также возможно установить, например, цель минимизировать полное время прохождения маршрута без ограничений на совокупный эмиссионный выброс или расход топлива, в случаях, если такое послабление в ограничениях разрешено или требуется для выполнения целевой задачи.
Повсюду в этом документе иллюстративные уравнения и целевые функции представлены для минимизации потребления топлива локомотивом. Эти уравнения и функции представлены исключительно для иллюстрации, так как для оптимизации потребления топлива или оптимизации других эксплуатационных параметров локомотива/поезда могут использоваться другие уравнения и целевые функции.
Математически решаемая проблема может быть точно сформулирована. Основная физика выражается следующим уравнением:
^ = v; .г(0) = 0,0; х{т,)= D
^ = re(".v)-Gu(*b*(v); v(0) = 0,0; v(r,)=0,0
где х - положение поезда, v - его скорость и t - время (в километрах, километрах в час, и минутах (или часах), как больше подходит), u - ввод команд метки (дросселя). Далее, D обозначает расстояние маршрута, Tf - требуемое время прибытия в местоположение D вдоль пути, Те - тяговое усилие, создаваемое составом локомотивов, Ga - гравитационное гидродинамическое сопротивление, которое зависит от длины поезда, состава поезда и ландшафта, по которому движется поезд, и R - гидродинамическое сопротивление, которое зависит от результирующей скорости комбинации состава локомотивов и поезда. Начальные и конечные скорости могут также быть заданы, но без потери общности приняты в этом примере за нуль (например, поезд стоит в начале и в конце). Наконец, модель может быть легко изменена, чтобы включить другую важную динамику, такую как задержку между изменением в дросселе и получающимся тяговым усилием или торможением. Используя эту модель, формулировка оптимального управления выполнена для минимизации количественной целевой функции, принимая во внимание ограничения, включая, но не ограничиваясь этим, ограничения скорости и установки минимальной и максимальной мощности (дроссель). В зависимости от целей планирования в любое время проблема может быть гибко сформулирована, чтобы минимизировать потребление топлива, принимая во внимание ограничения на эмиссионный выброс и ограничения скорости, или чтобы минимизировать эмиссионный выброс, принимая во внимание ограничения на расход топлива и время прибытия.
Также возможно реализовать, например, цель минимизации полного времени прохождения мар
шрута без ограничений на суммарный эмиссионный выброс или расход топлива при условии, что такое послабление ограничений разрешено или требуется для выполнения целевой задачи. Все эти меры повышения эксплуатационных характеристик могут быть выражены как линейная комбинация любого из следующего:
min jF(u{i))di
""'" - минимизация суммарного потребления топлива;
min Tt
"*'> - минимизация времени прохождения марпфута (1);
miiij> ,-и,.,)2
*' - минимизация маневрирования метками (кусочно-постоянный ввод);
min [[dujdtfdt
о - минимизация маневрирования метками (непрерывный ввод).
Возможно заменить член F в уравнении (1), обозначающий топливо членом, который соответствует
min Ши(г))Л
эмиссионному выбросу. Например, для эмиссионного выброса < - минимизация суммарного эмиссионного выброса. В этом уравнении Е представляет собой количество эмиссионного выброса в единицах г-м/л-с./ч для каждой из меток (или установок мощности). Кроме того, минимизация может быть выполнена, основываясь на взвешенном общем количестве топлива и эмиссионного выброса. Традиционно используемая и типичная целевая функция выражается как
Коэффициенты линейной комбинации зависят от значимости (веса), присвоенного каждому из членов. Следует отметить, что в уравнении (OP) u(t) представляет собой оптимизирующую переменную, которая является непрерывным положением метки. Если требуется дискретная метка, например, для более старых локомотивов, решение уравнения (ОР) дискретизировано, что может привести к более низкой экономии топлива. Нахождение решения минимизации времени (а1 и а2 присваивается значение нуля или относительно маленькое значение) используется для нахождения нижней границы для достижимого времени прохождения маршрута (Tf = Tfmin). В этом случае как u(t), так и Tf являются оптимизирующими переменными. В одном варианте выполнения уравнение (ОР) решают для различных значений Tf, причем Tf> Tfmm (при этом а3=0). В этом последнем случае Tf рассматривают как ограничение. Для тех, кто знаком с решениями таких проблем оптимизации, может быть необходимо прибавить еще одно ограничение, например ограничение скорости вдоль пути:
О < v < SL(x)
или, при использовании в качестве цели минимального времени, ограничение заключается в том, что в конечной точки пути, например, суммарное количество использованного топлива должно быть
меньше чем количество топлива, находящегося изначально в топливном баке, например, посредством:
0 < jF(u(t))dt й
Здесь WF представляет собой топливо, остающееся в топливном баке в момент времени Tf. Специалисты в уровне техники должны понимать, что уравнение (ОР) может быть представлено также и в других формах, и то уравнение, что представлено выше, является лишь иллюстративным уравнением для использования в иллюстративном варианте выполнения настоящего изобретения. Например, специалисты в уровне техники должны понимать, что необходимо вычислять вариацию уравнения (ОР), когда используются многочисленные механизированные системы, дизельные и/или недизельные, чтобы обеспечить многочисленные двигатели, такие как те, но не ограничиваясь этим, которые могут быть использованы при управлении морским судном.
Ссылка на эмиссионный выброс в контексте иллюстративного варианта выполнения настоящего изобретения фактически направлена на совокупный эмиссионный выброс, создаваемый в виде оксидов азота (NOx), оксидов углерода (СОх), несожженных углеводородов (НС), твердых примесей (РМ) и т.д. Однако другой эмиссионный выброс может включать, но не быть этим ограниченным, максимальное значение электромагнитного эмиссионного выброса, такого как предел радиочастотной (RF) выходной мощности, измеренной в ваттах, для соответствующих частот, испускаемых локомотивом. Еще одна форма эмиссионного выброса представляет собой шум, создаваемый локомотивом, обычно измеряемый в децибелах (дБ). Требование к эмиссионному выбросу может варьироваться в зависимости от времени суток, времени года и/или атмосферных условий, таких как погода или уровень загрязнения в атмосфере. Регулирование эмиссионного выброса может изменяться в системе железных дорог в зависимости от географии. Например, рабочая область, такая как город или штат, могут иметь конкретное требование эмиссионного выброса, а смежная область может иметь отличные от первой требования эмиссионного выброса, например, более низкое количество дозволенного эмиссионного выброса или более высокую плату, взимаемую за данный уровень эмиссионного выброса.
Соответственно, профиль эмиссионного выброса для определенной географической области может быть адаптирован, чтобы включать максимальные значения эмиссионного выброса для каждого регули
руемого эмиссионного выброса, включенного в профиль, чтобы удовлетворять заранее заданным требованиям к эмиссионному выбросу, установленным для этой области. Как правило, для локомотива эти параметры эмиссионного выброса определяют, но не ограничиваясь этим, установкой мощности (метки), условиями окружающей среды и способом управления двигателем. В соответствии с конструкцией, каждый локомотив должен быть совместим со стандартами эмиссионного выброса ЕРА и, таким образом, в варианте выполнения настоящего изобретения, который оптимизирует эмиссионный выброс, это может называться эмиссионным выбросом суммарной целевой задачи, для которой не существует никакой текущей спецификации ЕРА. Работа локомотива в соответствии с оптимизированным планом маршрута всегда совместима со стандартами эмиссионного выброса ЕРА. Специалисты в уровне техники должны понимать, что, поскольку в других применениях используются дизельные двигатели, также могут быть применимы и другие предписания. Например, в определенных международных соглашениях учитывают эмиссионный выброс СО2.
Если цель во время выполнения целевой задачи маршрута заключается в том, чтобы уменьшить эмиссионный выброс, формулировка оптимального управления, т.е. уравнение (ОР), должна быть уточнена, чтобы учесть эту цель маршрута. Принципиальная гибкость в задании оптимизации состоит в том, что любые из всех целей маршрута могут изменяться в зависимости от географической области или целевой задачи. Например, для высокоприоритетного поезда минимальное время пути может являться единственной целью на одном маршруте, поскольку он представляет собой высокоприоритетный груз. В другом примере эмиссионный выброс может меняться от штата к штату вдоль запланированного маршрута поезда.
Чтобы решить получающуюся проблему оптимизации, в иллюстративном варианте выполнения, динамическую проблему оптимального управления во временном пространстве преобразуют в эквивалентную статическую проблему математического программирования с N искомыми переменными, где номер "N" зависит от частоты, с которой выполняются корректировки дросселя и тормоза, и от продолжительности маршрута. Для типичных проблем это число N может быть равно тысячам. Например, предположим, что поезд движется по участку пути длиной 172 мили (276,8 км) на юго-западе Соединенных Штатов Америки. Используя систему оптимизации маршрута, используемое иллюстративное значение экономии топлива в 7,6% может быть реализовано при сравнении маршрута, который вычислен и которому следуют, используя систему оптимизации маршрута, с фактической историей дроссельного привода/скорости, когда маршрут задавался оператором. Улучшенная экономия топлива может быть реализована, поскольку система оптимизации маршрута создает стратегию управления, как с меньшими потерями на гидродинамическое сопротивление, так и с небольшими потерями на торможение, или вообще без них, по сравнению с планом маршрута, заданным оператором.
Чтобы осуществить оптимизацию, описанную выше, разрешимой в вычислительном отношении, может быть использована упрощенная математическая модель поезда, такая как проиллюстрированная на фиг. 2 и в уравнениях, приведенных выше. Как проиллюстрировано, считается, что определенные наборы требований, такие как, но не ограничиваясь этим, информация о составе, информация о пути, информация о поезде и/или информация о маршруте, определяют профиль, такой как оптимизированный профиль. Такие факторы, включенные в профиль, включают, но не ограничиваясь этим, скорость, расстояние, остающееся для выполнения целевой задачи, и/или использованное топливо. Как раскрыто в этом документе, другими факторами, которые могут быть включены в профиль, являются установка метки и время. Одно возможное усовершенствование оптимального профиля осуществляют, управляя более подробной моделью с оптимальной сгенерированной последовательностью мощности, чтобы протестировать, нарушены ли другие тепловые, электрические и механические ограничения. Это приводит к измененному профилю скорости от расстояния, который является самым близким к режиму, который может быть осуществлен, не причиняя вред локомотиву или оборудованию поезда, то есть, удовлетворяя дополнительным скрытым ограничениям, таким как тепловые и электрические пределы, накладываемые на силы в локомотиве и межвагонные силы в поезде. Специалисты в уровне техники должны понимать, как уравнения, обсужденные в этом документе, используются с фиг. 2.
Возвращаясь к фиг. 1, как только началось прохождение маршрута на этапе 12а, команды в отношении мощности генерируют на этапе 14, чтобы привести план выполнения целевой задачи в действие. В зависимости от эксплуатационной установки системы оптимизации маршрута, одна команда для локомотива состоит в том, чтобы следовать оптимизированной командой 16 в отношении мощности, чтобы достигнуть оптимальной скорости. Система оптимизации маршрута получает фактическую информацию 18 о скорости и мощности от состава локомотивов поезда. Вследствие неизбежных приближений в моделях, используемых для оптимизации, получают вычисление с обратной связью корректировок к оптимизированной мощности, чтобы отслеживать требуемую оптимальную скорость. Такие корректировки эксплуатационных ограничений поезда могут быть выполнены автоматически или оператором, который всегда имеет окончательный контроль над поездом.
В некоторых случаях модель, используемая в оптимизации, может значительно отличаться от фактического поезда. Это может произойти по многим причинам, включая, но не ограничиваясь этим, дополнительные грузовые пикапы или прицепы, локомотивы, которые могут стать неисправными на мар
шруте, и ошибки в начальной базе данных 63 или в данных, введенных оператором. По этим причинам предусмотрена система контроля, которая использует данные поезда в реальном времени, чтобы оценить 20 параметры локомотива и/или поезда в режиме реального времени. Оцененные параметры затем сравнивают 22 с предполагаемыми параметрами, используемыми, когда первоначально создавали маршрут. Основываясь на любых различиях в предполагаемых и оцененных значениях, маршрут может быть перепланирован 24, если в соответствии с новым планом достигается достаточно большая экономия.
Другие причины, по которым маршрут может быть перепланирован, включают получение инструкций от дистанционного местоположения, такого как диспетчерский узел и/или когда оператор запрашивает изменение целей, чтобы не противоречить целям планирования более глобального движения. Дополнительные цели планирования глобального движения могут включать, но не ограничиваясь этим, расписания других поездов, обеспечение возможности диссипации выхлопных газов из туннеля, проведение работ по техническому обслуживанию и т.д. Другая причина может заключаться в автономной деградации компонента. Стратегии перепланирования могут быть сгруппированы в последовательные и более глобальные корректировки, в зависимости от серьезности повреждения, как обсуждается более подробно ниже. В целом, "новый" план должен быть получен из решения уравнения (ОР) проблемы оптимизации, приведенного выше, но зачастую могут быть найдены более быстрые приближенные решения, как описано в этом документе.
При работе локомотив 42 будет непрерывно контролировать коэффициент полезного действия системы и непрерывно обновлять план маршрута, основываясь на фактическом измеренном коэффициенте полезного действия, всякий раз, когда такое обновление улучшает эксплуатационные характеристики маршрута. Вычисления по перепланированию могут быть выполнены полностью в самом локомоти-ве(ах), или полностью или частично перемещены в дистанционное местоположение, такие как диспетчерские или перегонные технологические зоны, в которых используется беспроводная технология, чтобы передать планы к локомотиву 42. В одном варианте выполнения система оптимизации маршрута может также генерировать тенденции коэффициента полезного действия, которые могут использоваться для разработки данных парка локомотивов в отношении передаточной функции эффективности. Данные, характеризующие весь парк, могут использоваться при определении начального плана маршрута и могут использоваться для согласующейся оптимизации по всей сети при учете мест расположения большого количества поездов. Например, кривая согласования расхода топлива от времени прохождения маршрута, как проиллюстрировано на фиг. 8 и обсуждается подробно ниже, отражает возможности поезда на конкретном маршруте в текущее время, обновляемое из среднего по ансамблю, собранного для большого количества аналогичных поездов на том же самом маршруте. Таким образом, центральная диспетчерская технологическая зона, собирающая кривые от многих локомотивов, как те, что изображены на фиг. 8, может использовать эту информацию, чтобы лучше скоординировать суммарные перемещения поездов, чтобы достигнуть преимущества в масштабе всей системы, касающегося расхода топлива или пропускной способности. Как раскрыто выше, специалисты в уровне техники должны понимать, что может использоваться разнообразное топливо, такое как, но не ограничиваясь этим, дизельное топливо, тяжелые морские топлива, пальмовое масло, биодизельное топливо и т.д.
Кроме того, как раскрыто выше, специалисты в уровне техники должны понимать, что могут использоваться различные устройства аккумулирования энергии. Например, количество энергии, забранное из конкретного источника, такого как дизельный двигатель и аккумулятор, может быть оптимизировано так, чтобы была получена максимальная эффективность топлива/эмиссионный выброс, которая может быть целевой функцией. В качестве дальнейшей иллюстрации, предположим, что требование суммарной мощности составляет 2000 л.с. (HP), причем аккумуляторы могут выдавать 1500 л.с, а двигатель может выдавать 4400 л.с. Оптимальной точкой в этом случае может быть случай, когда аккумуляторы выдают 200 л.с, а двигатель выдает 200 л.с.
Аналогично, количество выдаваемой мощности может также быть основано на количестве сохраненной энергии и потребностям в энергии в будущем. Например, если имеется длительная потребность в энергии, аккумулятор может быть разряжен с более медленной скоростью. Например, если энергия в 1000 л.с.час. (HPhr) запасена в аккумуляторе, а необходимость в энергии составляет 4400 л.с. в течение следующих 2 ч, оптимальным может быть разряжать аккумулятор со скоростью 800 HP в течение следующего 1,25 ч и взять 3600 л.с, (HP) от двигателя в течение этого же времени.
Много событий в каждодневной работе может привести к необходимости генерировать или модифицировать выполняющийся в настоящий момент план, причем желательно сохранить те же самые цели маршрута, например, когда поезд не соблюдает расписание для запланированной встречи с другим поездом или пропуска другого поезда, и он должен нагнать это время. Используя фактическую скорость, мощность и местоположение локомотива, выполняют 25 сравнение между запланированным временем прибытия и в настоящий момент оцененным (предполагаемым) временем прибытия. Основываясь на различии во временах, так же как и на различии в параметрах (обнаруженных или измененных диспетчером или оператором), план корректируют 26. Эта корректировка может быть внесена автоматически в соответствии с требованием железнодорожной компании, в соответствии с рекомендациями, как такие отклонения от плана должны быть улажены, или же для находящегося на борту оператора и для диспет
чера могут быть вручную предложены альтернативы, чтобы совместно найти лучший способ возвращения к плану маршрута. Всякий раз, когда план обновляют, в случае, в котором исходные цели (такие как, но не ограничиваясь этим, время прибытия) остаются одними и теми же, одновременно в этом плане могут быть учтены дополнительные изменения, например новые будущие изменения ограничения скорости, которые могут повлиять на выполнимость восстановления когда-либо исходного плана. В таких случаях, если исходный план маршрута не может сохраниться или, другими словами, поезд не способен выполнить исходные цели плана маршрута, как обсуждается в этом документе, оператору и/или дистанционной технологической зоне или диспетчеру может быть представлен другой план(ы) маршрута.
Перепланирование 24 или корректировка 26 плана, как проиллюстрировано на фиг. 1, могут также быть выполнены, когда это требуется для изменения исходных целей. Такое перепланирование может быть выполнено либо в фиксированное заранее заданное время, вручную при усмотрении оператора или диспетчера, или автоматически, когда превышены заранее установленные пределы, такие как эксплуатационные пределы поезда. Например, если текущее выполнение плана запаздывает на большее количество времени, чем указанное пороговое значение, такое как тридцать минут, иллюстративный вариант выполнения настоящего изобретения может перепланировать маршрут, чтобы компенсировать задержку за счет увеличенного расхода топлива, как описано выше, или предупредить оператора и диспетчера, сколько времени в принципе можно нагнать (например, какое минимальное время осталось или сколько максимального количества топлива может быть сохранено в пределах ограничения времени). Также могут быть предусмотрены и другие триггеры для перепланирования, основанные на использованном топливе, или состоянии состава, включая, но не ограничиваясь этим, временем прибытия, потерей мощности из-за снижения эффективности оборудования (такого как работа при слишком высокой или слишком низкой температуре), и/или обнаружение грубых ошибок установки, таких как в предполагаемая нагрузка поезда. Таким образом, если изменение отражает ухудшение эксплуатационных характеристик локомотива для текущего маршрута, они могут быть учтены в модели и/или в уравнениях, используемых при оптимизации.
Изменения в целях плана могут также явиться результатом необходимости координировать события, когда план в отношении одного поезда ставит под угрозу возможность другого поезда выполнить цели, при этом требуется разрешение конфликта на различных уровнях, например, диспетчером. Например, координация встреч и пропуска поездов могут быть еще больше оптимизированы посредством средств сообщения поезд-поезд. Таким образом, в качестве примера, если поезд знает, что он запаздывает по расписанию, чтобы достичь местоположения для встречи и/или пропуска другого поезда, сообщения от другого поезда могут уведомить опаздывающий поезд (и/или диспетчера). Оператор может тогда ввести информацию, имеющую отношение к запаздыванию поезда в систему оптимизации маршрута, после чего система повторно вычисляет план маршрута поезда.
Система оптимизации маршрута может также использоваться на высоком уровне, или сетевом уровне, чтобы обеспечить возможность диспетчеру определять, какой поезд должен замедлиться или ускориться, если запланированное ограничение времени встречи и/или пропускания поезда, возможно, не будет выполнено. Как обсуждается в этом документе, это выполняется тем, что поезда передают данные диспетчеру, чтобы установить приоритеты, согласно которым как каждый поезд должен изменить свою цель маршрута. Выбор может быть основан, в зависимости от ситуации, на расписании, преимуществах сохранения топлива и/или эмиссионном выбросе.
Поэтому, как объяснено в этом документе, перепланирование 24 или корректировка 26 плана, как проиллюстрировано на фиг. 1, могут быть выполнены либо независимо от диспетчера, либо в координации с диспетчером. Кроме того, как раскрыто в этом документе, перепланирование может быть инициировано, полностью или частично, основываясь на информации, полученной в механизированной системе от диспетчера, или на информации, которая исходит из других источников, таких как, но не ограничиваясь этим, другой механизированной системы, проходящей поблизости и/или перегонным устройством или оборудованием.
В отношении поезда 31, один пример относится к ситуации, когда диспетчер 60 определяет, что оператор поезда ввел неправильную информацию для оптимизации плана выполнения целевой задачи. В этом примере, когда информация введена оператором таким образом, как, но не ограничиваясь этим, через вспомогательное средство управления и/или дисплей 68, для того, чтобы сгенерировать оптимизированный план маршрута, информация передается диспетчеру 60, который расположен в удаленном от поезда месте. Проводная и/или беспроводная система 47 связи используется для того, чтобы связываться с диспетчером 60. Диспетчер проверяет информацию. Диспетчером может быть человек в удаленном местоположении или в дистанционной системе, имеющий процессор, который в состоянии определить, правильна ли предоставленная информация для намеченной целевой задачи. Если информация является неправильной, план маршрута/выполнения целевой задачи, первоначально сгенерированный с использованием неправильной информации, может быть скорректирован, перепланирован или иным образом пересмотрен, используя новую, откорректированную и/или исправленную информацию (все вместе называемое обновленной информацией). Источник этой второй информации может прийти от диспетчера и/или любой другой системы, которая может обеспечивать обновления информации для поезда. Провер
ка и, если требуется, перепланирование может быть осуществлена до начала выполнения целевой задачи и/или уже во время ее выполнения.
Изменения в оптимизированном плане выполнения целевой задачи могут также быть осуществлены, когда обновленная информация может иметь значимость для уже реализуемой в настоящий момент целевой задачи. Один пример того, когда такая обновленная информация может использоваться, включает, но не ограничен этим, когда поезд проявляет эксплуатационные характеристики, которые отличаются от задуманных в соответствии с текущим планом выполнения целевой задачи, например, когда эксплуатационные характеристики поезда ухудшаются в некоторый момент времени, хотя поезд и следует исходному плану выполнения целевой задачи. Изменение в эксплуатационных характеристиках может также быть приписано ухудшенной эксплуатационной возможности рельсовой инфраструктуры (или инфраструктуры маршрута), смене экипажа, перерыву, если оператор решает вручную управлять поездом, и затем возвращает управление для автономной работы и т.д. В другом примере обновленная информация получена по меньшей мере от одного из: другого поезда, как, например, путем связи между поездами, перегонного устройства и/или другого локализованного источника. Информация передается от поезда к поезду, когда передающий информацию поезд нуждается в информации. Эта информация может включать, но не ограничиваясь этим, информацию, основанную на состоянии путей, по которым передающий информацию поезд недавно прошел и/или информацию, переданную передающему информацию поезду, когда он находился на связи с диспетчером для того, чтобы передать информацию другим поездам, которые не способны связаться с диспетчером из-за прерывания связи. В еще одном примере такая обновленная информация может включать изменение в цели выполнения целевой задачи, например поезду меняют классификацию с высокоприоритетного уровня на низкоприоритетный уровень. Когда поезд работает с другими поездами (такими как, но не ограничиваясь этим, на мультисекционных путях в пересекающейся сети железных дорог), обновленная информация может предусматривать дальнейшую оптимизацию выполнения целевой задачи конкретного поезда, чтобы гарантировать, что все поезда, использующие одну и ту же сеть железных дорог, управляются безопасным образом, и что нет никаких длительных задержек любых поездов, таких как необходимость слишком долгого ожидания в месте встречи и пропускания.
Перепланирование может быть выполнено автономно на поезде, даже когда диспетчер не осведомлен об информации, которая вызывает перепланирование. В такой ситуации диспетчеру впоследствии сообщают о перепланировании.
Для любого вручную или автоматически инициируемого перепланирования иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения могут предложить оператору больше чем один план маршрута/выполнения целевой задачи. В иллюстративном варианте выполнения система оптимизации маршрута предлагает оператору различные схемы, обеспечивая оператору возможность выбора времени прибытия и осознания соответствующего воздействия на экономию топлива и/или эмиссионный выброс. Такая информация может также быть предоставлена диспетчеру для подобного рассмотрения либо как простой список альтернатив, либо как большое количество кривых, полученных при компромиссном выборе параметров, как проиллюстрировано на фиг. 4.
Система оптимизации маршрута выполнена с возможностью самообучения и адаптирована к ключевым изменениям в поезде и составе локомотивов, которые могут быть включены либо в текущий план и/или в будущий план. Например, один из триггеров, обсужденных выше, является потерей мощности. При увеличении мощности в течение длительного времени, либо после потери мощности, либо в начале маршрута, используется логическая электроника для переходного режима, чтобы определить, когда достигается требуемая мощность. Эта информация может быть сохранена в базе данных локомотива 61 для использования в оптимизации либо будущих маршрутов, либо текущего маршрута, если снова произойдет потеря мощности.
Аналогично, подобным способом, когда имеются многочисленные движители, может возникнуть необходимость независимого управления каждым из них. Например, морское судно может иметь много элементов создания силы, или движителей, таких как, но не ограничиваясь этим, пропеллеры. Может возникнуть необходимость независимого управления каждым пропеллером, чтобы создать оптимальную выходную мощность. Поэтому, с использованием логической электроники для переходного режима, система оптимизации маршрута может определить, каким пропеллером управлять, основываясь на том, что стало известно ранее и адаптируясь под ключевые изменения в работе морского судна.
Как отмечено выше, фиг. 3 изображает различные элементы, которые могут представлять собой части иллюстративной системы оптимизации маршрута, выполненные в соответствии с вариантом выполнения изобретения. Предусмотрен локатор 30, предназначенный для определения местоположения поезда 31. Локатор 30 может представлять собой GPS-датчик или систему датчиков, которая определяет местоположение поезда 31. Примеры других таких систем включают, но не ограничиваясь этим, перегонные устройства, такие как радиочастотная автоматическая идентификация оборудования (RF AEI), диспетчер и/или визуальное (видео) определение. Другая система может содержать тахометр(ы), расположенные на борту локомотива и вычисляющие расстояние, пройденное от контрольной точки. Как обсуждалось ранее, также может быть предусмотрена система 47 беспроводной связи, чтобы обеспечить воз
можность поддержания связи между поездами и/или с дистанционным местоположением, таким как диспетчер 60. Информация о месте расположения на маршруте может также быть передана от других поездов.
Также предусмотрен элемент 33, определяющий состояние путей, который предоставляет информацию о путях, преимущественно классифицирует информацию о подъеме и кривизне путей. Элемент 33, определяющий состояние путей, может содержать встроенную базу данных 36 технического состояния путей. Датчики 38 используются для измерения тягового усилия 40, создаваемого локомотивом 42, установки дросселя состава локомотивов 42, конфигурационной информации о составе локомотивов 42, скорости состава локомотивов 42, конфигурации отдельного локомотива, возможностей отдельного локомотива и т.д. В иллюстративном варианте выполнения конфигурационная информация о составе локомотивов 42 может быть загружена без использования датчика 38, т.е. введена другими способами, как обсуждалось выше. Кроме того, также может быть принято во внимание техническое состояние локомотивов в составе. Например, если один локомотив в составе не способен работать выше уровня 5 метки мощности, эта информация используется при оптимизации плана маршрута.
Для определения соответствующего времени прибытия поезда 31 может также использоваться информация, полученная от локатора. Например, если поезд 31 перемещается по путям 34 к месту назначения и нет никакого поезда, следующего позади него, и при этом у поезда нет никакого фиксированного крайнего срока прибытия, которого надо придерживаться, то локатор, включая, но не ограничиваясь этим, RF AEI, диспетчера и/или видеоопределение, может использоваться для измерения точного местоположения поезда 31. Кроме того, вводы от этих сигнальных систем могут использоваться для корректировки скорости поезда. Используя встроенную базу данных, касающуюся путей, как описано ниже, и локатор, такой как GPS, система оптимизации маршрута может скорректировать интерфейс оператора, чтобы отразить состояние сигнальной системы в заданном местоположении локомотива. В ситуации, в которой сигнальные состояния указывали бы на ограничения скорости впереди по ходу движения, планировщик может решить замедлить поезд, чтобы сэкономить потребление топлива.
Информация от локатора 30 может также использоваться для изменения целей планирования, как функции расстояния до места назначения. Например, вследствие неизбежной неопределенности о перегруженности вдоль маршрута, "более быстрые" временные цели в начале маршрута могут использоваться в качестве элемента страховки от задержек, которые статистически произойдут позже. Если на определенном маршруте задержки не случаются, то цели на последней части маршрута могут быть изменены, чтобы использовать встроенный резерв времени, который был отложен ранее и, таким образом, восстановить некоторую эффективность использования топлива. Подобная стратегия может также быть применена в отношении целей ограничения эмиссионного выброса, например, при приближении к черте города.
В качестве примера стратегии использования элемента страховки, если маршрут запланирован от Нью-Йорка до Чикаго, система может иметь опции управления поездом медленнее либо в начале маршрута, либо в середину маршрута, либо в конце маршрута. В одном варианте выполнения система оптимизации маршрута оптимизирует план маршрута, с обеспечением возможности более медленной работы в конце маршрута, поскольку неизвестные ограничения, такие как, но не ограничиваясь этим, погодные условия и техническое состояние путей, могут обнаружиться и стать известными во время прохождения маршрута. В качестве другого соображения, если известны традиционно перегруженные области, план разрабатывают с опцией большей гибкости вокруг этих традиционно перегруженных областей. Поэтому, система оптимизации маршрута может также учитывать взвешивание/наложение штрафа, как функцию времени/расстояния в будущем и/или основываясь на известном/прошлом опыте. В любое время во время прохождения маршрута планирование и перепланирование могут также учитывать погодные условия, состояния путей, другие поезда на путях и т.д., причем план маршрута корректируют соответственно.
Фиг. 3 дополнительно раскрывает другие элементы, которые могут быть частью системы 12 оптимизации маршрута. Система оптимизации маршрута выполнена с возможностью вычисления оптимизированного плана маршрута для поезда 31, основываясь на параметрах, включающих локомотив 42, поезд 31, пути 34 и цели выполнения целевой задачи, как описано выше. Система оптимизации маршрута содержит процессор 44, который выполнен с возможностью получения информации от локатора 30, элемента 33 состояния путей и датчиков 38 (процессор 44 может представлять собой блок управления общего назначения в поезде, или быть предназначенным конкретно для системы 12 оптимизации маршрута). Алгоритм 46 (компьютерная программа) работает в процессоре 44 для того, чтобы реализовать определенные функциональные элементы системы оптимизации маршрута. В иллюстративном варианте выполнения план маршрута устанавливают, основываясь на моделях поведения поезда, когда поезд 31 перемещается по путям 34, как решение нелинейных дифференциальных уравнений, полученных из физики, с упрощенными допущениями, которые предусмотрены в алгоритме. Система 12 оптимизации маршрута имеет доступ к информации от локатора 30, элемента 33 состояния путей и/или датчиков 38, чтобы создать план маршрута, минимизирующий (или по меньшей мере сокращающий) потребление топлива составом 42 локомотивов, минимизирующий (или по меньшей мере сокращающий) эмиссионный выброс составом 42 локомотивов, устанавливающий требуемое время прохождения маршрута, гаранти
рующий надлежащее время работы экипажа на борту состава 42 локомотивов и/или иным образом оптимизируя эксплуатационный параметр поезда или другого транспортного средства. В иллюстративном варианте выполнения также предусмотрен 51 элемент контроллера (и/или водитель или оператор). Как обсуждается в этом документе, элемент 51 контроллера используется для управления поездом, когда он следует по плану маршрута. В иллюстративном варианте выполнения, обсужденном далее в этом документе, элемент 51 контроллера автономно принимает решения, связанные с работой поезда. В другом иллюстративном варианте выполнения оператор может быть вовлечен в управление поезда, чтобы тот следовал по плану маршрута.
Одной функцией иллюстративного варианта выполнения системы оптимизации маршрута является возможность первоначального создания и быстрого изменения "на лету" любого выполняемого плана. Это включает создание начального плана при условии длинного маршрута вследствие сложности алгоритма оптимизации плана. Когда полная длина профиля маршрута превышает заданное расстояние, алгоритм 46 может быть использован для разбивки целевой задачи на сегменты, причем целевая задача может быть разделена на промежуточные сегменты маршрута. Хотя здесь обсуждается только один единственный алгоритм 46, специалисты в уровне техники должны понимать, что может быть использован более чем один алгоритм (и/или что один и тот же алгоритм может быть выполнен большое количество раз), при этом алгоритмы могут быть соединены вместе. Промежуточные точки маршрута могут включать естественные местоположения, где поезд 31 останавливается, такие как, но не ограничиваясь этим, запасные пути, где запланирована встреча с поездом, следующим в противоположном направлении (или чтобы пропустить поезд, следующий позади настоящего поезда) на одноколейных путях, или на запасных путях сортировочной станции или депо, где вагоны должны быть приняты и отправлены, и также в местах запланированной работы. В таких промежуточных точках маршрута поезд 31 может быть обязан быть в нужном месте в запланированное время и быть остановлен или перемещаться со скоростью в указанном диапазоне. Продолжительность времени от прибытия до отправления в промежуточных точках маршрута называется "временем пребывания".
В иллюстративном варианте выполнения система оптимизации маршрута в состоянии разбить длинный маршрут на более короткие сегменты специальным систематическим способом. Каждый сегмент может быть несколько произвольным в длине, но обычно выбирается в естественном местоположении, таком как остановка или существенное ограничение скорости, или на ключевых километровых столбах, которые определяют развязку с другими маршрутами. При условии, что участок или сегмент выбран таким образом, профиль управления создается для каждого сегмента путей, как функция времени прохождения маршрута, взятого в качестве независимой переменной, как показано на фиг. 4. Компромисс между потраченным топливом и временем прохождения маршрута, связанный с каждым сегментом, может быть вычислен до того, как поезд 31 достиг этого сегмента путей. Полный план маршрута может быть создан из профилей управления, созданных для каждого сегмента. Иллюстративный вариант выполнения изобретения распределяет время прохождения маршрута по всем сегментам маршрута оптимальным способом так, чтобы удовлетворялось полное требуемое время прохождения маршрута, а полное потребление топлива, использованного во всех сегментах, было как можно меньше. Иллюстративный маршрут с тремя сегментами раскрыт на фиг. 6 и обсужден ниже. Специалисты в уровне техники должны понимать, однако, что, хотя здесь описаны сегменты, план маршрута может содержать один единственный сегмент, представляющий собой полный маршрут.
Фиг. 4 изображает иллюстративный вариант выполнения кривой 50 расхода топлива/времени прохождения маршрута. Как было упомянуто ранее, такая кривая 50 создается при вычислении оптимального профиля маршрута для различных времен прохождения маршрута для каждого сегмента. Таким образом, для заданного времени 49 прохождения маршрута потребление 53 топлива является результатом подробного профиля управления, вычисленного так, как описано выше. Как только для каждого сегмента выделяют время прохождения маршрута, план мощности/скорости определяют для каждого сегмента из ранее вычисленных решений. Если имеются какие-либо ограничения промежуточных точек маршрута на скорость между сегментами, такие как, но не ограничиваясь этим, изменения в ограничении скорости, их соотносят вместе во время создания оптимального профиля маршрута. Если ограничения скорости изменяются только в одном сегменте, кривая 50 расхода топлива/времени прохождения маршрута должна быть вычислена повторно только для измененного сегмента. Это уменьшает время, необходимое для повторного вычисления большего количества частей, или сегментов, маршрута. Если состав локомотивов или поезд значительно изменяется вдоль маршрута, например, из-за потери локомотива или прицепления или отцепления вагонов, то профили управления для всех последующих сегментов должны быть повторно вычислены, создавая, таким образом, новые варианты кривой 50. Эти новые кривые 50 затем используют наряду с новыми целями расписания, чтобы запланировать оставшийся маршрут.
Как только план маршрута создан так, как это описано выше, траектория скорости и мощности от расстояния используется для достижения места назначения с минимальным расходом топлива и/или эмиссионным выбросом за необходимое время прохождения маршрута. Существует несколько способов, с помощью которых можно выполнить план маршрута. Как показано более подробно ниже, в иллюстративном варианте выполнения, при нахождении в режиме "тренировки" оператора, информация выводит
ся на экран для оператора, чтобы тот следовал этой информации и достиг необходимой мощности и скорости, определенной в соответствии с оптимальным планом маршрута. В этом режиме рабочая информация содержит предложенные эксплуатационные условия, которые должен использовать оператор. В другом иллюстративном варианте выполнения автономно выполняются ускорение и поддержание постоянной скорости. Однако когда поезд 31 требуется замедлить, оператор ответственен за применение тормозной системы 52. В другом иллюстративном варианте выполнения обеспечиваются команды для наращивания мощности и торможения, как это требуется для следования по желаемой кривой расстояние-скорость.
Стратегии управления с обратной связью используются для обеспечения корректировок в последовательности регулировки мощности в профиле, чтобы осуществить корректировку с учетом таких событий, как, но не ограничиваясь этим, изменения нагрузки поезда, вызванный флуктуирующими встречными ветрами и/или попутными ветрами. Другая такая ошибка может быть вызвана ошибкой в параметрах поезда, такой как, но не ограничиваясь этим, массой поезда и/или гидродинамическим сопротивлением, когда их сравнивают с предположениями в оптимизированном плане маршрута. Третий тип ошибки может произойти с информацией, содержащейся в базе данных 36 путей. Другая возможная ошибка может включать непромоделированные различия в эксплуатационных характеристиках, которые случаются из-за снижения температуры двигателя локомотива, тяговых двигателей и/или других факторов. Стратегии управления обратной связи сравнивают фактическую скорость как функцию местоположения со скоростью в требуемом оптимальном профиле. Основываясь на этом различии, выполняют корректировки к оптимальному профилю мощности, чтобы управлять фактической скоростью для достижения оптимального профиля. Чтобы гарантировать стабильное регулирование, может быть предусмотрен алгоритм компенсации, который фильтрует скорости обратной связи в корректировку мощности, чтобы обеспечивалась стабильность замкнутых эксплуатационных характеристик. Компенсация может включать стандартную динамическую компенсацию, как используется специалистами в системах управления, чтобы удовлетворять целям эксплуатационных характеристик.
Система оптимизации маршрута обеспечивает самое простое и поэтому самое быстрое средство компенсации изменений в целях маршрута, которые является правилом, а не исключением в работе железной дороги. В иллюстративном варианте выполнения, чтобы определить оптимальный с точки зрения экономии топлива маршрут от точки "А" до точки "В", где также имеются остановки по пути, и для того, чтобы обновлять маршрут для остатка маршрута, как только началось прохождение маршрута, субоптимальный способ декомпозиции применим для нахождения оптимального профиля маршрута. Используя способы моделирования, способ вычисления может найти план маршрута с указанным временем прохождения маршрута и начальными и конечными скоростями, чтобы удовлетворить всем ограничениям скорости и ограничениям возможности локомотива, когда имеются остановки. Хотя последующее обсуждение направлено на оптимизацию расхода топлива, оно также может быть применено для оптимизации других факторов, таких как, но не ограничиваясь этим, эмиссионного выброса, расписания, удобства экипажа, и воздействия груза. Способ может использоваться в начале разработки плана маршрута и, что еще более важно, для адаптации к изменениям в целях после инициирования маршрута.
Как описано в этом документе, иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения могут использовать установку, как проиллюстрировано в иллюстративной блок-схеме, изображенной на фиг. 5, и как иллюстративный пример с тремя сегментами, изображенный подробно на фиг. 6. Как проиллюстрировано, маршрут может быть разбит на два или большее количество сегментов Т1, Т2 и Т3. (Как отмечено выше, возможно рассматривать маршрут как единый сегмент.) Как описано в этом документе, границы сегмента, возможно, не ограничивают равные сегменты. Вместо этого, сегменты могут использовать естественные границы или границы, определяемые целевой задачей. Оптимальные планы маршрута предварительно вычисляют для каждого сегмента. Если целью маршрута, которую следует выполнить, является расход топлива от времени прохождения маршрута, то для каждого сегмента создают кривые расхода топлива от времени прохождения маршрута. Как описано в этом документе, кривые могут быть основаны на других факторах, причем эти факторы представляют собой цели, которые следует выполнить в соответствии с планом маршрута. Когда определяемым параметром является время прохождения маршрута, то для каждого сегмента вычисляют время прохождения маршрута при удовлетворении полных ограничений времени прохождения маршрута. Фиг. 6 иллюстрирует ограничения 97 скорости для иллюстративного 200-мильного (321,9-километрового) маршрута с тремя сегментами. Далее показаны изменения уклона 98 на 200-мильном (321,9-километровом) маршруте. Также показана объединенная диаграмма 99, иллюстрирующая кривые для каждого сегмента маршрута расхода топлива от времени прохождения маршрута.
Используя установку оптимального управления, описанную ранее, и способы вычисления, описанные в этом документе, система оптимизации маршрута может генерировать план маршрута с указанным временем прохождения маршрута и начальными и конечными скоростями, чтобы удовлетворять всем ограничениям скорости и ограничениям возможности локомотива, когда имеются остановки. Хотя последующее детальное обсуждение направлено на оптимизацию расхода топлива, оно также может быть применено для оптимизации других факторов, описанных в этом документе, таких как, но не ограничи
ваясь этим, эмиссионным выбросом. Ключевая гибкость заключается в адаптации требуемого времени пребывания на остановках и в учете ограничений раннего прибытия и отправления в местах расположения, как это может потребоваться, например, при управлении на одноколейных путях, когда время ожидания на запасном пути или прибытия на запасной путь является критическим.
Иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения находят оптимальный с точки зрения экономии топлива маршрут от точки D0 до DM, проходимый за время Т, с М-1 промежуточными остановками в точках D1,..., DM-1, причем времена прибытия и отправления на этих остановках ограничены в соответствии со следующими условиями:
сДдНдг, где tarr(D1), tdep(D1) и At представляют собой, соответственно, время прибытия, время отправления и минимальное время стоянки на i-ой остановке. Принимая во внимание использование условия оптимальности использования топлива, это подразумевает уменьшение времени стоянки, поэтому ' < <ч,(Д ) = '"гг(Д что исключает второе неравенство в приведенном выше соотношении. Предположим, что для каждого i = I, М известен оптимальный с точки зрения экономии топлива маршрут от точки Di-1 до Di, осуществляемый в течение некоторого периода времени прохождения маршрута t, где Tmin(i) где At0 принято за нуль. Оптимальный с точки зрения экономии топлива маршрут от точки D0 до точки DM В течение некоторого периода времени прохождения маршрута Т затем получают путем нахождения Tj, i=l,М, которые минимизируют выражение
при условии что
, которые минимизируют: f((7Uv)+XF,(rJ
Как только началось прохождение маршрута, проблема состоит в повторном определении решения оптимального расхода топлива для оставшегося маршрута (первоначально от D0 до DM за время Т) по мере выполнения маршрута, но когда возмущения препятствуют выполнению решения оптимального расхода топлива. Пусть текущее расстояние и скорость будут, соответственно, х и v, причем Di-1 прибытия в точку DM, получают, находя T,-> Tr J -i + l,...M
при условии, что
Здесь, ' v '' ' ' представляет собой использованное топливо при оптимальном маршруте от х до Di, пройденном за время t с начальной скоростью v в точке х.
Как обсуждалось выше, иллюстративный способ содействия более эффективному перепланирова-
нию заключается в создании оптимального решения для маршрута от остановки до остановки в разбитых
сегментах. Для маршрута от Di-1 до Di, С временем прохождения маршрута Ti выбирают ряд промежуточ-
ных точек Dy, j=I Ni-I. Пусть Di0 = Di-1 и DiNi = Di. Тогда выразим расход топлива для оптимального
маршрута от Dbi до Т> ъ как
f.(0=S/,(f,y-f,,./-,."'(,,-.-vf;)
7-1
где
fy{t,v'..H'v'j) представляет собой расход топлива для оптимального маршрута от DiJ-1 до DiJ, пройденное за время t с начальной и конечной скоростями, соответственно, viJ-1 и viJ. Кроме того, tiJ представляет собой время для оптимального маршрута, соответствующего расстоянию DiJ. По определению, tiNi -ti0 = Ti. Так как поезд останавливается в точках Di0 и DiNi, vi0 =ViNi = 0.
Вышеупомянутое выражение обеспечивает альтернативное определение функции F^T), определяя
сперва функции Л М1 - J - N, ^ затем находят
Tl),\^j И у",\ которые минимизируют вьфажение
^(0=XA(vv <.,-pvJ
при условии, что
1-\
v1IM1(U)Sv,, v, <, = V = 0
Путем выбора DiJ (например, в точках ограничения скорости или местах встречи) выражение vmax(ij)-vmin(ij) может быть минимизировано, минимизируя, таким образом, область, в которой требуется найти fyO.
Основываясь на описанном выше разделении, более простой подход субоптимального перепланирования, по сравнению с описанным выше, должен ограничивать перепланирование временами, когда поезд находится в точках маршрута DiJ,1 при условии что
1с.., И
Д, "
'"h Ы ^ tM + Е ^ + Xfo + Af-I ) й *"" (")-Ы" П = ! + \,...,М-1
причем
Дальнейшее упрощение можно получить путем ожидания повторного вычисления Tm,i В отношении раскрытой выше схемы с обратной связью, общая подводимая энергия, необходимая для перемещения поезда 31 от точки А в точку В, состоит из суммы чегарех членов, конкретнее, различия в кинетической энергии между точками А и В; различия в потенциальной энергии между точками А и В; потери энергии из-за трения и других потерь на гидродинамическое сопротивление; и энергии, рассеянной из-за применения тормозов. При условии что начальная и конечная скорости равны (например, постоянны), первый член равен нулю. Кроме того, второй член не зависит от стратегии управления. Таким образом, достаточно минимизировать сумму последних двух членов.
Следование профилю постоянной скорости минимизирует потери на сопротивление. Следование профилю постоянной скорости также минимизирует подвод полной энергии, когда торможение не требуется, чтобы поддерживать постоянную скорость. Однако если для поддержания постоянной скорости необходимо торможение, применение торможения лишь для поддержания постоянной скорости с большой вероятностью увеличивает полную необходимую энергию из-за необходимости пополнять энергию,
рассеянную на тормозах. Существует, однако, возможность, что некоторое торможение путем уменьшения изменений скорости может фактически уменьшить использование полной энергии, если дополнительная потеря на торможение больше, чем компенсируется результирующим уменьшением в потерях на сопротивление, вызванном торможением.
После завершения перепланирования из набора событий, описанных выше, можно следовать новому оптимальному плану метки/скорости, используя управление замкнутым циклом, описанное в этом документе. Однако в некоторых ситуациях необходима альтернатива, когда может не быть достаточно времени, чтобы выполнить планирование с разбивкой на сегменты, как описано выше, особенно когда существуют критические ограничения скорости, которые нужно соблюдать. Иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения выполняют это с помощью алгоритма, называемого "интеллектуальным круиз-контролем". Алгоритм интеллектуального круиз-контроля представляет собой эффективный способ генерировать на лету энергосберегающее (следовательно топливосберегающее) субоптимальное предписание управления поездом 31 по известной местности. Этот алгоритм предполагает знание местоположения поезда 31 вдоль путей 34 в любое время, так же как знание уклона и кривизны путей в зависимости от местоположения. Способ основан на модели точечной массы для движения поезда 31, чьи параметры могут быть адаптивно оценены из измерений по сети движения поезда, как это описано ранее.
Алгоритм интеллектуального круиз-контроля имеет три основных компонента, конкретнее, модифицированный профиль ограничения скорости, который служит в качестве энергосберегающей (и/или эффективный эмиссионный выброс или любая другая целевая функция) направляющей около снижения ограничения скорости; профиль идеального дросселя или динамической установки тормоза, который пытается балансировать между минимизацией изменения скорости и торможением; и механизм для объединения последних двух компонентов, чтобы создать команду метки, используя обратную связь по скорости, чтобы компенсировать несоответствия смоделированных параметров, когда они сравнены с фактическими параметрами. Алгоритм интеллектуального круиз-контроля может согласовать стратегии иллюстративных вариантов выполнения настоящего изобретения, которые не обеспечивают никакого активного торможения (например, машинисту сообщают и, как предполагают, он обеспечивает необходимое торможение) или вариант, в котором обеспечивается активное торможение.
В отношении алгоритма круиз-контроля, который не управляет динамическим торможением, четырьмя иллюстративными компонентами являются модифицированный профиль ограничения скорости, который служит энергосберегающим направлением вокруг снижения ограничений скорости, сигнал уведомления, предназначенный для уведомления оператора, когда должно быть применено торможение, профиль идеального дросселя, который пытается балансировать между минимизацией изменений скорости и уведомлением оператора, чтобы применить торможение, механизм, использующий обратную связь, чтобы компенсировать несоответствия параметров модели в сравнении с фактическими параметрами.
В иллюстративные варианты выполнения системы оптимизации маршрута также включен подход идентификации значений ключевого параметра поезда 31. Например, в отношении оценки массы поезда могут быть использованы фильтр Кальмана и рекуррентный подход наименьших квадратов, чтобы обнаружить ошибки, которые могут распространяться в течение продолжительного времени.
Фиг. 7 представляет собой принципиальную схему, изображающую информационный поток между элементами, варианта выполнения системы оптимизации маршрута. Как обсуждалось ранее, информацию может предоставлять дистанционное местоположение, такое как диспетчерский центр 60. Как проиллюстрировано, такая информация предоставляется элементу 62 контроля со стороны исполнителя. Также элементу 62 контроля со стороны исполнителя предоставляется информация от базы данных 63 моделирования локомотива ("Loco Models"), информация от базы данных 36 путей и/или сегмента (включая, например, информацию об уклоне путей и информации об ограничении скорости, и оцененные параметры поезда, такие как, но не ограничиваясь этим, вес поезда и коэффициенты сопротивления), и таблицы удельного расхода топлива от устройства 64 оценки расхода топлива. Элемент 62 контроля со стороны исполнителя предоставляет информацию системе 12 оптимизации маршрута, что более подробно раскрыто на фиг. 1. Как только план маршрута вычислен, план предоставляется вспомогательному средству управления, машинисту/оператору или контроллеру 51. План маршрута также предоставляется элементу 62 контроля со стороны исполнителя так, чтобы тот мог сравнить маршрут, когда поступают другие новые данные.
Как обсуждалось выше, контроллер 51 может автоматически установить метки мощности, или заранее установленные метки или оптимальную непрерывную метку мощности. В дополнение к предоставлению команды скорости поезду 31, предусмотрен дисплей 68 так, чтобы оператор мог просмотреть то, что рекомендовано планировщиком. У оператора также есть доступ к панели управления/стойке 69. Посредством панели 69 управления оператор может принимать решения, касающиеся применения рекомендуемой метки мощности. К этому времени оператор может ограничить намеченную или рекомендуемую мощность. Таким образом, в любое время оператор всегда принимает окончательное решение по поводу того, при какой мощности состав локомотивов будет работать. Это включает решение, применить ли торможение, если план маршрута рекомендует замедлить поезд 31. Например, при работе на темной
местности, или где информация от перегонного оборудования не может электронным образом передавать информацию к поезду и вместо этого оператор следит за визуальными сигналами от перегонного оборудования, оператор вводит команды, основанные на информации, содержавшейся в базе данных путей и визуальных сигналах от перегонного оборудования. Основываясь на функциональности поезда 31, информация относительно измерения топлива подается к устройству 64 оценки расхода топлива. Так как прямое измерение топливных потоков обычно не доступно в составе локомотивов, вся информация об уже потребленном на пройденном маршруте топливе и прогнозы на будущее при следовании оптимальным планам, выполняются с использованием калиброванных физических моделей, таких, которые используются в разработке оптимальных планов. Например, такие прогнозы могут включать, но не ограничиваясь этим, использование измеренной валовой мощности и известных топливных характеристик и характеристик эмиссионного выброса, чтобы получить совокупное количество использованного топлива и произведенного эмиссионного выброса.
Поезд 31 также имеет локатор 30, такой как датчик GPS, как обсуждается выше. Информация предоставляется к устройству 65 оценки параметров поезда. Такая информация может включать, но не ограничиваясь этим, данные от датчика GPS, данные тягового усилия/торможения, данные состояния торможения, скорость и любые изменения в данных скорости. Информация относительно уклона и информация об ограничении скорости, весе поезда и информация о коэффициентах сопротивления предоставляется элементу 62 контроля со стороны исполнителя.
Иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения могут также обеспечивать возможность использования непрерывно изменяющейся мощности в течение планирования оптимизации и реализации управления с замкнутой обратной связью. В традиционном локомотиве мощность обычно квантуется на восемь дискретных уровней. Современные локомотивы могут реализовывать непрерывное изменение в мощности, что может быть включено в ранее описанные способы оптимизации. С непрерывной мощностью локомотив 42 может еще больше оптимизировать эксплуатационные условия, например, минимизируя вспомогательные нагрузки и потери в механической передаче, и точно настраивать области мощности двигателя максимальной эффективности, или к точкам увеличенных дозволенных границ эмиссионного выброса. Пример включает, но не ограничен этим, минимизацию потерь системы охлаждения, корректировку напряжения генератора переменного тока, корректировку скорости двигателя, и сокращение количества приводных осей.
Кроме того, локомотив 42 может использовать встроенную базу данных 36 путей и предсказанные требования к эксплуатационным характеристикам, чтобы минимизировать вспомогательные нагрузки и потери механической передачи, для обеспечения максимальной эффективности для целевого потребления топлива/эмиссионного выброса. Примеры включают, но не ограничиваются этим, уменьшение числа приводных осей на плоском ландшафте и предварительное охлаждение двигателя локомотива до входа в туннель.
Иллюстративные варианты выполнения системы оптимизации маршрута могут также использовать встроенную базу данных 36 путей и предсказанные эксплуатационные характеристики, чтобы скорректировать эксплуатационные характеристики локомотива, например, обеспечить достаточную скорость поезда при приближении последнего к возвышению и/или туннелю. Например, это может быть выражено как ограничение скорости в конкретном местоположении, которое становится частью генерации оптимального плана, создаваемого при решении уравнения (ОР). Дополнительно система оптимизации маршрута может включать правила эксплуатации поезда, такие как, но не ограничиваясь этим, тяговые усилия скорости отслеживания графика нагрузки и максимальные усилия торможения скорости отслеживания графика нагрузки. Они могут быть включены непосредственно в формулировку для оптимального профиля маршрута или альтернативно включены в регулятор замкнутого цикла с обратной связью, используемого для управления приложением мощности, чтобы достигнуть целевой скорости.
В одном варианте выполнения система оптимизации маршрута установлена только на ведущем локомотиве состава поезда. Даже при том, что иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения не зависят от данных или взаимодействия с другими локомотивами, она может быть интегрирована с системой управления состава, как раскрыто в патенте США № 6691957 и в патенте США № 7021588 (принадлежащие Заявителю и включенные в этот документ посредством ссылки), и/или с функциональностью оптимизатора состава, чтобы повысить коэффициент полезного действия. Взаимодействие с многочисленными поездами не исключается, как проиллюстрировано примером диспетчера, принимающим решение в отношении двух "независимо оптимизированных" поездов, описанных в этом документе.
Поездами с распределенными системами питания можно управлять в различных режимах. Один режим заключается в том, что все локомотивы в поезде работают при одной и той же команде метки. Так, если ведущий локомотив дает команду N8 приведения в действие, все модули в поезде получат команду приведения в действие с мощностью N8. Другой эксплуатационный режим заключается в "независимом" управлении. В этом режиме локомотивами или составами локомотивов, распределенных по поезду, можно управлять с различными мощностями приведения в действие или торможения. Например, когда поезд достигает вершину возвышенности, ведущие локомотивы (на направленном вниз уклоне возвышенности) могут быть переведены в режим торможения, тогда как локомотивы в середине или в
конце поезда (на направленном вверх уклоне возвышенности) могут быть переведены в двигательный режим. Это делают для минимизации сил натяжения, действующих на механические разветвители, которые соединяют железнодорожные вагоны и локомотивы. Традиционно управление распределенной системой питания в "независимом" режиме требует от оператора ручного управления каждым удаленным локомотивом или составом локомотивов через дисплей в ведущем локомотиве. Используя основанную на физических представлениях планировочную модель, информацию об установках поезда, встроенную базу данных путей, встроенные правила управления, систему определения местоположения, управление мощностью/торможением с обратной связью в реальном времени, и датчик с обратной связью, система в состоянии автоматически управлять распределенной системой питания в "независимом" режиме.
При работе в распределенном питании оператор в ведущем локомотиве может управлять эксплуатационными функциями удаленных локомотивов в удаленном составе через систему управления, такую как элемент регулировки распределенной мощности. Таким образом, при работе в распределенном питании оператор может подавать команду каждому составу локомотивов работать при различном уровнях метки мощности (или же один состав может быть приведен в действие, а другой состав может быть переведен в торможение), причем каждый отдельный локомотив в составе локомотивов работает при одной и той же метке мощности. В иллюстративном варианте 50 выполнения с системой оптимизации маршрута, установленной на поезде и находящейся в сообщении с элементом регулировки распределенной мощности, когда для удаленного состава локомотивов требуется уровень метки мощности, как рекомендовано оптимизированным планом маршрута, система оптимизации маршрута передает эти установки мощности в удаленный состав локомотивов для реализации. Как обсуждается ниже, то же самое верно и в отношении торможения.
Иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения могут использоваться с составами, в которых локомотивы не являются непрерывными, например, с одним или большим количеством локомотивов спереди и другими локомотивами в середине и/или позади поезда. Такие конфигурации называют "распределенным питанием", в которой стандартное соединение между локомотивами заменено радиоканалом или вспомогательным кабелем, чтобы соединить локомотивы снаружи. При работе с распределенным питанием оператор в ведущем локомотиве может управлять эксплуатационными функциями удаленных локомотивов в составе через систему управления, такую как элемент регулировки распределенной мощности. В частности, при работе с распределенным питанием оператор может подать команду каждому составу локомотивов работать на различных уровнях метки мощности (или же один состав может быть приведен в действие, а другой состав может быть переведен в торможение), причем каждый отдельный локомотив в составе локомотивов работает при одной и той же метке мощности.
В иллюстративном варианте выполнения, с системой оптимизации маршрута, установленной на поезде и находящейся в сообщении с элементом регулировки распределенной мощности, когда для удаленного состава локомотивов требуется уровень метки мощности, как рекомендовано оптимизированным планом маршрута, система оптимизации маршрута передает эти установки мощности в удаленный состав локомотивов для реализации. Как обсуждается ниже, то же самое верно и в отношении торможения. При работе с распределенным питанием, ранее описанная проблема оптимизации может быть улучшена, чтобы обеспечить возможность дополнительных степеней свободы, заключающимися в том, что каждым из удаленных узлов можно независимо управлять от ведущего узла. Значение этого состоит в том, что дополнительные цели или ограничения, касающиеся сил, действующих внутри поезда, могут быть включены в функцию эксплуатационных характеристиках, при условии, что модель, отражающая силы, действующие внутри поезда, также включены. Таким образом, иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения могут включать использование многочисленных средств управления дросселем, чтобы лучше управлять силами в поезде, так же как и потреблением топлива и эмиссионным выбросом.
В поезде, использующем систему управления составом, ведущий локомотив в составе локомотивов может работать при установке метки мощности, отличающейся от метки мощности для других локомотивов в этом составе. Другие локомотивы в составе работают при одной и той же установке метки мощности. Система оптимизации маршрута может быть использована совместно с системой управления составом, чтобы управлять установками метки мощности для локомотивов в составе. Таким образом, основываясь на системе оптимизации маршрута, так как система управления составом подразделяет состав локомотивов на две группы, а именно, на ведущий локомотив и ведомые узлы, ведущему локомотиву будет подана команда работать при определенной метке мощности, а ведомым локомотивам будет подана команда работать при другой определенной метке мощности. В иллюстративном варианте выполнения элемент регулировки распределенной мощности может быть системой и/или устройством, в котором выполняется эта работа.
Аналогично, когда оптимизатор состава используется с составом локомотивов, избыточная система оптимизатора может использоваться совместно с оптимизатором состава, чтобы определить метку мощности для каждого локомотива в составе локомотивов. Например, предположим, что план маршрута рекомендует, установку метки 4 мощности для состава локомотивов. Основываясь на местоположении поезда, оптимизатор состава возьмет эту информацию, а затем определит установку метки мощности для каждого локомотива в составе. При этой реализации улучшается эффективность установки настроек мет
ки мощности по каналам передачи внутри поезда. Кроме того, как обсуждается выше, реализация этой конфигурации может быть выполнена с использованием системы распределенного управления.
Кроме того, как обсуждалось ранее, иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения могут быть использованы для непрерывных корректировок и повторных планирований в отношении того, когда состав поезда использует торможение, основываясь на вновь поступающих представляющих интерес элементах, таких как, но не ограничиваясь этим, пересечений железных дорог, изменений в уклоне, приближение запасных путей, приближение к депо, и приближение к топливным станциям, причем каждый локомотив в составе может требовать различные опции осуществления торможения. Например, если поезд движется через возвышенность, ведущему локомотиву, вероятно, придется войти в состояние торможения, тогда как удаленным локомотивам, не достигнув пика возвышенности, вероятно, придется оставаться в состоянии приведения в действие.
Фиг. 8, 9 и 10 представляют собой иллюстрации динамических дисплеев 68 для использования оператором, в соответствии с различными вариантами выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг. 8, профиль 72 маршрута может быть обеспечен как часть динамического дисплея 68. В пределах профиля обеспечивается также местоположение 73 локомотива. Также предоставляется такая информация, как длина поезда 105 и число вагонов 106 в поезде. Также предоставляются элементы дисплея относительно уклона 107 путей, кривизны и перегонных элементов 108, включая местоположение 109 мостов и скорости 110 поезда. Дисплей 68 обеспечивает оператору возможность просматривания такой информации, и также видеть, где на маршруте находится поезд. Также предоставляется информация, имеющая отношение к расстоянию и/или оцененочному времени прибытия в такие местоположения, как переезды 112, сигналы 114, места 116 изменения скорости, ориентиры 118, и места 120 назначения. Также предусмотрен инструмент 125 управления временем прибытия также, чтобы обеспечить пользователю возможность определить экономию топлива, которая была осуществлена во время прохождения маршрута. У оператора есть возможность изменять времена 127 прибытия и следить за тем, как это влияет на экономию топлива. Как обсуждается в этом документе, специалисты в уровне техники должны понимать, что экономия топлива представляет собой пример только одной цели, которая может быть рассмотрена с инструментом управления.
Наконец, в зависимости от просматриваемого параметра другие параметры, обсужденные в этом документе, могут быть просмотрены и оценены с помощью инструмента управления, который является видимым для оператора. Оператору также предоставляется информация о том, сколько времени экипаж управлял поездом. В иллюстративных вариантах выполнения информация о времени и расстоянии может быть либо проиллюстрирована как время и/или расстояние до конкретного события и/или местоположения, или она может быть предоставлена как полное затраченное время.
Как проиллюстрировано на фиг. 9, иллюстративный дисплей предоставляет информацию о данных 130 состава, график 132 событий и ситуаций, инструмент 134 управления времени прибытия, и ключи 136 для выполнения действий. Подобная информация, как обсуждалось выше, также предоставляется на этом дисплее. Этот дисплей 68 также обеспечивает ключи 136 для выполнения действий, чтобы обеспечить оператору возможность повторного планирования, а также и отключения 140 системы оптимизации маршрута.
Фиг. 10 изображает другой иллюстративный вариант выполнения дисплея. Видны данные, типичные для современного локомотива, включая состояние 71 пневматического тормоза, аналоговый спидометр с цифровой вставкой 74 и информацию о тяговом усилии в единицах фунт-силы (или ампер-тяги для локомотивов, работающих на постоянном токе). Индикатор 74 предусмотрен для отображения текущей оптимальной скорости в выполняемом плане, так же как и график акселерометра, чтобы добавить считывание в милях в час/мин. Важные новые данные для оптимального выполнения плана находятся в центре экрана, включая график 76 в виде прокручивающейся полосы с функцией оптимальной скорости и установкой метки от расстояния, по сравнению с текущей историей этих переменных. В этом иллюстративном варианте выполнения местоположение поезда получают, используя локатор. Как проиллюстрировано, местоположение обеспечивается путем идентификации, как далеко находится поезд от своего конечного места назначения, абсолютного местоположения, начального места назначения, промежуточной точки, и/или ввода оператора.
Полосовая диаграмма обеспечивает предвидение для изменений в скорости, требуемой для следования оптимальному плану, что полезно при ручном управлении, и контролирует выполнение плана в сравнении с фактическим прохождением маршрута во время автоматического управления. Как обсуждается в этом документе, при нахождении в тренировочном режиме оператор может следовать либо за меткой, либо за скоростью, предложенными иллюстративными вариантами выполнения настоящего изобретения. Вертикальный столбец дает график требуемой и фактической метки, которые также выводятся на экран в цифровой форме ниже полосовой диаграммы. Когда используется непрерывная метка мощности, как обсуждается выше, дисплей просто округляет до ближайшего дискретного эквивалента. Дисплей может быть аналоговым дисплеем, так что на экран выводятся аналоговый эквивалент или процент или фактическая мощность/тяговое усилие.
Критическая информация о состоянии маршрута выводится на экран и показывает текущий уклон,
по которому движется 88 поезд, либо посредством ведущего локомотива, с местоположением в любом месте вдоль поезда, или в среднем по всей длине поезда. Также на экран выводятся расстояние, прошедшее до текущего времени при выполнении плана 90, совокупное использованное 92 топливо, где запланирована 94 следующая остановка (и/или расстояние до следующей запланированной остановки), и текущее и ожидаемое время 96 прибытия на следующую остановку. Дисплей 68 также показывает максимальное возможное время, оставшееся до места назначения, которое возможно с вычисленными доступными планами. Если требуется более позднее прибытие, то выполняется перепланирование. Данные плана дельта показывают состояние для топлива и опережение или запаздывание по сравнению с расписанием текущего оптимального плана. Отрицательные числа означают меньше топлива или опережение плана, положительные числа означают больше топлива или запаздывание по сравнению с планом, и обычно компромисс в противоположных направлениях (замедление, чтобы сэкономить топливо приводит к запаздыванию поезда, и наоборот).
Эти дисплеи 68 всегда дают оператору моментальную картину того, где находится поезд относительно в настоящий момент установленного плана управления. Этот дисплей выполнен исключительно в иллюстративных целях, поскольку существует много других способов выведения на экран/передачи этой информации оператору и/или диспетчеру. Наконец, раскрытая выше информация может быть смешана с другой, чтобы обеспечить отображение, отличающееся от раскрытого выше.
Другие признаки, которые могут быть включены в систему оптимизации маршрута, содержат, но не ограничиваясь этим, обеспечивая возможность генерации журналов данных и отчетов. Эта информация может храниться в поезде и загружаться в дистанционную систему в некоторый момент времени. Нагрузка может быть осуществлена посредством ручной и/или беспроводной передачи. Эта информация может также быть выполнена с возможностью отображения для оператора через дисплей локомотива. Данные могут включать информацию, такую как, но не ограничиваясь этим, ввод оператора, время, которое система работает, сэкономленное топливо, дисбаланс топлива среди локомотивов в поезде, перемещение поезда вне маршрута, и проблемы системной диагностики, как будто датчик GPS неправильно функционирует.
Так как планы маршрута должны также учитывать допустимое время работы экипажа, иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения могут принимать такую информацию во внимание при выполнении планирования маршрута. Например, если максимальное время, которое может работать экипаж, составляет восемь часов, то маршрут формируют с включением мест остановки, чтобы новый экипаж сменил работающий в настоящий момент экипаж. Такие конкретные места остановки могут включать, но не ограничиваться этим, сортировочные станции, места встречи/пропускания и т.п. Если по мере прохождения маршрута становится понятно, что время прохождения маршрута может быть превышено, система оптимизации маршрута может быть обойдена оператором, чтобы удовлетворить критериям, установленным оператором. В конечном счете, независимо от условий эксплуатации поезда (например, высокая нагрузка, низкая скорость, и состяния протяженности поезда) оператор остается контролирующим управление скоростью и/или эксплуатационным режимом поезда.
Используя систему оптимизации маршрута, поезд может работать в большом количестве эксплуатационных режимов /конфигураций. В одном эксплуатационном аспекте система оптимизации маршрута может обеспечивать команды для управления поступательным движением и динамическим торможением. Оператор тогда контролирует все другие функции поезда. В другом эксплуатационном аспекте система оптимизации маршрута может обеспечивать команды для управления только поступательным движением. Оператор тогда контролирует динамическое торможение и все другие функции поезда. В еще одном эксплуатационном аспекте система оптимизации маршрута может обеспечивать для управления поступательным движением, динамическим торможением и применением пневматического тормоза. Оператор тогда контролирует все другие функции поезда.
Система оптимизации маршрута может также использоваться для уведомления оператора о предстоящих элементах, представляющих интерес и/или действий, которые должны быть предприняты. Конкретно, используя логику прогнозирования иллюстративных вариантов выполнения настоящего изобретения, непрерывные корректировки и перепланирования к оптимизированному плану маршрута и/или базе данных путей, оператор может быть уведомлен относительно предстоящих переездов, сигналов, изменений уклона, торможения, запасных путей, сортировочных станций, топливных станций и т.д. Это уведомление может быть осуществлено звуковым образом и/или через интерфейс оператора.
Конкретно, при использовании основанной на физике модели планирования, информации об установках поезда, встроенной базы данных путей, встроенных правил эксплуатации, системы определения местоположения, управления мощностью/тормозом с обратной связью в реальном времени, и обратную связь от датчика, система представляет и/или уведомляет оператора относительно необходимых действий. Уведомление может быть визуальным и/или звуковым. Примеры включают уведомление относительно переездов, которые требуют, чтобы оператор активировал гудок и/или звонок локомотива, и уведомление относительно "тихих" переездов, которые не требуют, чтобы оператор активировал гудок или звонок локомотива.
В другом иллюстративном варианте выполнения при использовании основанной на физике модели
планирования, обсужденной выше, информации об установках поезда, встроенной базы данных путей, встроенных правил эксплуатации, системы определения местоположения, управления мощностью/тормозом с обратной связью в реальном времени, и обратную связь от датчика, оператору может быть предоставлена информация (например, посредством прибора на дисплее), который обеспечивает оператору возможность видеть, когда поезд прибывает на различные местоположения, как проиллюстрировано на фиг. 9. Система обеспечивает оператору возможность корректировки плана маршрута (например, намеченное время прибытия). Эта информация (фактическое предполагаемое время прибытия или информация, которая должна быть вычислена в дистанционном местоположении) может также быть передана к диспетчерскому центру, чтобы обеспечить диспетчеру или диспетчерской системе возможность корректировки намеченного времени прибытия. Это позволяет системе быстро корректировать и оптимизировать для соответствующей целевой функции (например, находя компромисс между скоростью и использованием топлива).
Фиг. 11 изображает иллюстративный вариант выполнения сети рельсовых путей с многочисленными поездами. В сети 200 железнодорожных путей желательным является получение оптимизированного эффективность использования топлива и времени прибытия для всей сети с многочисленными взаимодействующими путями 210, 220, 230 и поездами 235, 236, 237. Как проиллюстрировано, многочисленные пути 210, 220, 230 показаны с поездом 235, 236, 237 на каждом соответствующем пути. Хотя составы 42 локомотивов проиллюстрированы как часть поездов 235, 236, 237, специалисты в уровне техники должны понимать, что любой поезд может иметь только один состав локомотивов, имеющий один единственный локомотив. Как раскрыто в этом документе, дистанционное средство 240 может также быть вовлечено в улучшение эффективности использования топлива и сокращения эмиссионного выброса поезда путем оптимизированного наращивания мощности поезда. Это может быть выполнено с помощью процессора 245, такого как компьютер, расположенный в дистанционном средстве 240. В другом иллюстративном варианте выполнения для облегчения улучшения эффективности использования топлива поезда 235, 236, 237 путем оптимизированного наращивания мощности поезда может использоваться карманное устройство 250. Обычно в любом из этих подходов конфигурирование поезда 235, 236, 237 обычно происходит на вершине возвышенности, сортировочной станции и т.п., когда поезд составляется.
В качестве альтернативы, как обсуждается ниже, процессор 245 может быть расположен на поезде 235, 236, 237 или на борту другого поезда, причем установки поезда могут быть выполнены, используя вводимые данные от другого поезда. Например, если поезд недавно завершил целевую задачу по тому же самому пути, вводимые данные от целевой задачи этого поезда может быть предоставлены текущему поезду, когда он либо уже выполняет и/или только собирается начать выполнение своей целевой задачи. Таким образом, конфигурирование поезда может происходить до начала движения поезда и даже во время движения поезда. Например, данные конфигурации в реальном времени могут быть использованы для конфигурирования локомотивов поезда. Один такой пример приведен выше в отношении использования данных от другого поезда. Другой пример вовлекает использование других данных, связанных с оптимизацией маршрута поезда, как обсуждается выше. Кроме того, установка поезда может быть выполнена, используя вводимые данные от большого количества источников, таких как, но не ограничиваясь этим, диспетчерская система, перегонная система 270, оператор, офлайновая система реального времени, внешняя установка, распределенная сеть, локальная сеть и/или централизованная сеть.
Фиг. 12 представляет собой блок-схему, изображающую иллюстративный вариант выполнения способа улучшения эффективности использования топлива и уменьшения эмиссионного выброса путем оптимизированного наращивания мощности поезда. Как раскрыто выше, чтобы минимизировать расход топлива и эмиссионный выброс при сохранении времени прибытия, ускорение и соответствующее торможение могут быть минимизированы. Нежелательный эмиссионный выброс может также быть минимизирован путем приведения в действие минимального набора локомотивов. Например, в поезде с несколькими локомотивами или составами локомотивов, приведение в действие минимального набора локомотивов при более высокой установке мощности, одновременно помещая оставшиеся локомотивы на холостой ход, режим ожидания без нагрузки или автоматический режим запуск - останов ("AESS") двигателя, как обсуждается ниже, уменьшает эмиссионный выброс. Это происходит, по меньшей мере, частично потому, что системы дополнительной очистки эмиссионного выброса на локомотивах (например, каталитические конвертеры) находятся при температуре, ниже которой они оптимально работают, когда локомотивы работают при более низких установках мощности (например, метки 1-3). Поэтому использование минимального числа локомотивов или составов локомотивов, чтобы выполнить целевую задачу вовремя, работая при установках высокой мощности, обеспечивает системам дополнительной очистки эмиссионного выброса возможность работы при оптимальных температурах, еще более уменьшая, таким образом, эмиссионный выброс.
Способ, проиллюстрированный на блок-схеме 500 на фиг. 12, предусматривает определение нагрузки поезда на этапе 510. Когда двигатель используется в других применениях, нагрузку определяют, основываясь на конфигурации двигателя. Нагрузка поезда может быть определена с помощью определителя 560 нагрузки или определителя нагрузки поезда, как проиллюстрировано на фиг. 13. В иллюстративном варианте выполнения нагрузку поезда определяют, основываясь на информации, полученной, как
раскрыто в декларации 480 состава поезда, как проиллюстрировано на фиг. 11. Например, декларация 480 состава поезда может содержаться в процессоре 245 (проиллюстрирована на фиг. 11 и 13), причем процессор 245 выполняет определение, или может быть на бумаге, при этом определение выполняет оператор. Декларация 480 состава поезда может включать информацию, такую как число вагонов, вес вагонов, содержание вагонов, возраст вагонов и т.д. В другом иллюстративном варианте выполнения нагрузку поезда определяют, используя статистические данные, такие как, но не ограничиваясь этим, выполнения целевой задачи предшествующих поездов, прошедших по тому же самому маршруту, и конфигурации вагонов аналогичных поездов. Как обсуждалось выше, использование статистических данных может быть выполнено с помощью процессора или вручную. В еще одном иллюстративном варианте выполнения нагрузку поезда определяют, используя табличные данные или эмпирические правила. Например, оператор, конфигурирующий поезд 235, 236, 237, может определить требуемую нагрузку поезда, основываясь на установленных рекомендациях, таких как, но не ограничиваясь этим, количества вагонов в поезде, типа вагонов в поезде, веса вагонов в поезде и количества продуктов, транспортируемых поездом. То же самое определение с помощью эмпирического правила может также быть выполнено с использованием процессора 245.
Со ссылкой на фиг. 12 раскрыто установление времени и/или продолжительности выполнения целевой задачи для дизельной энергосистемы 520. Относительно двигателей, используемых в других применениях, установление времени и/или продолжительности выполнения целевой задачи для дизельной энергосистемы может быть приравнено к определению времени выполнения целевой задачи, в течение которого конфигурация двигателя, как ожидается, выполнит целевую задачу. Определение выполняют на этапе 530 с минимальной требуемой общей мощностью, основываясь на нагрузке поезда. Локомотив выбирают на этапе 540, чтобы удовлетворить минимальной требуемой мощности, уступая улучшенной эффективности использования топлива и/или минимизированному эмиссионному выбросу. Локомотив может быть выбран, основываясь на требуемом типе локомотива (основываясь на его двигателе) и/или на требуемом количестве локомотивов (основываясь на многих двигателях). Точно так же, в отношении дизельных двигателей, используемых в других применениях мощности, таких как, но не ограничиваясь этим, морских, OHV и стационарных электростанций, многочисленные модули каждого используются для выполнения намеченной целевой задачи, уникальной для конкретного применения.
Наконец, определитель 570 времени прохождения маршрута, как проиллюстрировано на фиг. 13, может использоваться для определения времени прохождения маршрута, основываясь на информации, такой как, но не ограничиваясь этим, погодные условия, состояния путей и т.п. Состав локомотива может быть основан на типах необходимых локомотивов как функция выходной мощности или наоборот, и/или на минимальном требуемом числе локомотивов. Например, основываясь на имеющихся локомотивах, выбор делается в отношении тех локомотивов, которые удовлетворяют требуемой суммарной мощности. Наконец, в качестве примера, если имеются десять локомотивов, определяют выходную мощность каждого локомотива. Основываясь на этой информации, выбирают наименьшее количество и тип локомотивов, которые должны удовлетворить требованиям суммарной мощности. Например, локомотивы могут иметь различные классы мощности (HP) или классы начального тягового усилия (ТЕ). В дополнение к требуемой суммарной мощности также могут быть определены распределение питания и тип питания в поезде. Например, чтобы ограничить максимальные силы сцепления на тяжелых поездах, локомотивы в поезде могут быть распределены. Другая проблема заключается в возможностях локомотива. Может быть возможно поместить четыре локомотива, работающих на постоянном токе, в головной конец поезда; однако четыре модуля, работающих на переменном токе с тем же самым классом мощности (HP), не могут использоваться в головном конце, так как суммарная величина силы сцепного устройства может превысить установленные пределы.
В другом иллюстративном варианте выполнения выбор локомотивов может и не основываться исключительно на сокращении числа локомотивов, используемых в поезде. Например, если требование суммарной мощности минимально удовлетворяется пятью из имеющихся локомотивов, когда, по сравнению с таким же удовлетворением требования мощности при помощи трех из имеющихся локомотивов, то используют эти пять локомотивов вместо трех. Ввиду этих опций специалисты в уровне техники должны понимать, что минимальное число локомотивов может быть выбрано из последовательного (и случайного) набора имеющихся локомотивов. Такой подход может использоваться, когда поезд 235, 236, 237 уже скомпилирован, и решение принимается непосредственно перед выполнением и/или во время выполнения целевой задачи, причем остающиеся локомотивы не используются для приведения в действие поезда 235, 236, 237, как обсуждается подробно ниже.
При компиляции поезда 235, 236, 237, если поезд 235, 236, 237 требует резервного питания, может быть добавлен дополнительный локомотив 255 или локомотивы (см. фиг. 11). Однако этот дополнительный локомотив 255 изолирован в отношении минимизации расхода топлива, эмиссионного выброса и изменений мощности, но может использоваться для обеспечения резервной мощности в случае, если рабочий локомотив становится неисправным, и/или чтобы обеспечить дополнительную мощность для завершения маршрута в пределах установленного времени прохождения маршрута. Изолированный локомотив 255 может быть помещен в режим AESS, чтобы минимизировать расход топлива, но имея при не
обходимости локомотив в наличии. В иллюстративном варианте выполнения, если предусмотрен резервный или изолированный локомотив 255, его размеры (например, вес) могут быть учтены при определении нагрузки поезда.
Таким образом, как обсуждается выше более подробно, определение минимальной мощности, необходимой для приведения в действие поезда 235, 236, 237, может быть осуществлено непосредственно перед выполнением и/или во время выполнения (или осуществления целевой задачи) поездом. В этом случае, как только определение сделано относительно оптимизированного питания поезда, и локомотивы или составы 42 локомотивов в поезде 235, 236, 237 идентифицированы, чтобы обеспечить необходимую затребованную мощность, дополнительный локомотив(ы) 255 не идентифицируют для использования, а помещают в режим холостого хода или AESS.
В иллюстративном варианте выполнения полная выполняемая целевая задача может быть разбита на большое количество секций, или сегментов, таких как, но не ограничиваясь этим, по меньшей мере 2 сегмента, таких как сегмент А и сегмент В, как проиллюстрировано на фиг. 11. Основываясь на количестве времени, потраченном на завершение любого сегмента, резервная мощность, обеспечиваемая изолированным локомотивом 255, становится доступной в случае, если необходима инкрементная мощность, чтобы удовлетворить цели выполнения целевой задачи маршрута. Наконец, изолированный локомотив 255 может быть использован для определенного сегмента маршрута, чтобы вернуть поезд 235, 236, 237 обратно к прежнему расписанию, а затем выключить для последующих сегментов, если поезд 235, 236, 237 следует расписанию.
Таким образом, при работе ведущий локомотив может поместить локомотив 255, предусмотренный для инкрементной мощности, в режим изоляции, пока мощность не требуется. Это может быть выполнено при помощи проводных или беспроводных модемов или связи от оператора, обычно на ведущем локомотиве, к изолированному локомотиву 255. В другом иллюстративном варианте выполнения локомотивы работают в конфигурации распределенного питания, а изолированный локомотив 255 уже интегрирован в конфигурацию распределенного питания, но находится в режиме холостого хода и включается, когда требуется дополнительная мощность. В еще одном варианте выполнения оператор помещает изолированный локомотив 255 в соответствующий режим.
В иллюстративном варианте выполнения начальная настройка локомотивов, основанная на нагрузке поезда и времени прохождения маршрута, обновляется оптимизатором маршрута, как раскрыто выше, при этом также корректируют число и тип приведенных в действие локомотивов. В качестве иллюстрация, положим, что состав 42 локомотивов состоит из трех локомотивов, имеющих относительную доступную максимальную мощность, соответственно, в 1, 1,5 и 0,75. Относительная доступная мощность определяется относительно "базового" локомотива, который используется, чтобы определить общую мощность состава. Например, в случае, в котором базовый локомотив имеет мощность в 3000 л.с. (HP), первый локомотива имеет мощность в 3000 л.с. (HP), второй локомотив имеет мощность в 4500 л.с. (HP), и третий локомотив имеет мощность в 2250 л.с. (HP). Предположим, что целевая задача разбита на семь сегментов. При условии вышеупомянутого сценария, следующие комбинации являются доступными и могут соответствовать нагрузке секции путей: 0,75, 1, 1,5, 1,75, 2,25, 2,5, 3,25, которая является комбинацией максимальных относительных настроек HP для состава. Таким образом, для каждой соответствующей относительной упомянутой выше установки HP, для установки, равной 0,75, третий локомотив включен, а первый и второй выключены, для установки, равной 1, первый локомотив включен, а второй и третий выключены и т.д. В одном варианте выполнения оптимизатор маршрута выбирает максимальную необходимую нагрузку и корректируют ее через вызовы метки, одновременно минимизируя наложение настроек питания. Следовательно, если сегмент дает вызов между 2 и 2,5 (умножить на 3000 л.с. (HP)) тогда используются локомотив 1 и локомотив 2, в то время как локомотив 3 находится либо в неактивном, либо в дежурном режиме, в зависимости от времени, которое он находится в этом сегменте и времени перезапуска локомотива.
В другом иллюстративном варианте выполнения анализ может быть выполнен для определения компромисса между эмиссионным выбросом и установками мощности локомотива, чтобы максимизировать работу при более высоких метках, при которой эмиссионный выброс от устройств доработки более оптимален. Этот анализ может также учитывать один из параметров, обсужденных выше в отношении оптимизации работы поезда. Этот анализ может быть выполнен для всего выполнения целевой задачи, сегментов выполнения целевой задачи и/или комбинации обеих.
Фиг. 13 изображает блок-схему элементов, включенных в систему для оптимизации составления мощности поезда, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения. Как проиллюстрировано и обсуждается выше, предусмотрен определитель 560 нагрузки поезда. Также предусмотрен определитель 570 времени прохождения маршрута. Также предусмотрен процессор 245. Как раскрыто выше, хотя и предназначены для использования в поезде, подобные элементы могут использоваться для других двигателей, не используемых в рельсовом транспортном средстве, таких как, но не ограничиваясь этим, внедорожными транспортными средствами, морскими судами и стационарными модулями. Процессор 245 вычисляет общее количество мощности, необходимой для приведения в действие поезда 235, 236, 237, основываясь на нагрузке поезда, определенной определителем 560 нагрузки поезда и на времени прохо
ждения маршрута, определенном определителем 570 времени прохождения маршрута. Далее определяют тип необходимого локомотива и/или число необходимых локомотивов, основываясь на выходной мощности каждого локомотива, чтобы минимальным образом достигнуть минимальной общей необходимой величины мощности, основываясь на нагрузке поезда и времени прохождения маршрута.
Определитель 570 времени прохождения маршрута может сегментировать целевую задачу на большое количество сегментов выполнения целевой задачи, таких как сегмент А и сегмент В, как обсуждается выше. Общая величина мощности затем может быть индивидуально определена для каждого сегмента выполнения целевой задачи. Как далее обсуждается выше, дополнительный локомотив 255 является частью поезда 235, 236, 237 и предусмотрен для обеспечения резервной мощности. Мощность от резервного локомотива 255 может использоваться с приращением, когда требование идентифицировано, такое как, но не ограничиваясь этим, обеспечение мощности, чтобы вернуть поезд 235, 236, 237 обратно к прежнему расписанию для определенного сегмента маршрута. В этой ситуации поездом 235, 236, 237 управляют, чтобы достигнуть и/или удовлетворить времени прохождения маршрута.
Определитель 560 нагрузки поезда может определять нагрузку поезда, основываясь на информации, содержащейся в декларации 480 по составлению поезда, статистических данных, определенных эмпирических правил и/или табличных данных. Кроме того, процессор 245 может определить компромисс между эмиссионным выбросом и установками мощности локомотива, чтобы максимизировать работу при более высоких метках, где эмиссионный выброс от устройств доработки оптимизирован.
Фиг. 14 изображает блок-схему передаточной функции для того, чтобы определить эффективность использования топлива и эмиссионный выброс для приводимой в действие дизелем системы. Такие приводимые в действие дизелем системы содержат, но не ограничиваясь этим, локомотивы, морские суда, OHV и/или стационарные электростанции. Как проиллюстрировано, информация, относящаяся к входной энергии 580 (такой как мощность, вторичное тепло, и т.д.) и информация о процессе 583 окончательной доработки выброса, обеспечиваются для передаточной функции 585 ("f (x, у)"). Передаточная функция 585 использует эту информацию, чтобы определить оптимальную эффективность использования топлива 587 и эмиссионный выброс 590.
Фиг. 15 изображает иллюстративный вариант выполнения способа для определения конфигурации приводимой в действие дизелем системы, имеющей по меньшей мере одну дизельную электростанцию. Как показано в блок-схеме 600, способ включает определение минимальной мощности, необходимой для приводимой в действие дизелем системы, чтобы выполнить указанную целевую задачу, на этапе 605. Эксплуатационный режим дизельной электростанции определяют так, что требование минимальной мощности удовлетворяется при компромиссе по меньшей мере одного из: более низкого потребления топлива и/или более низкого эмиссионного выброса для приводимой в действие дизелем системы, как на этапе 610. Как раскрыто выше, способ, проиллюстрированный в блок-схеме 600, применим для большого количества дизельных электростанций, таких как, но не ограничиваясь этим, локомотивы, морские суда, OHVs и/или стационарные электростанции. Дополнительно, эта блок-схема 600 может быть реализована с использованием программного обеспечения, которое может находиться на читаемых компьютером носителях.
Фиг. 16 изображает иллюстративный вариант выполнения системы управления рельсовым транспортным средством с замкнутым циклом. Как проиллюстрировано, система содержит оптимизатор 650, преобразователь 652, рельсовое транспортное средство 653 и по меньшей мере один вывод 654 от сбора конкретной информации, такой как, но не ограничиваясь этим, скорости, эмиссионного выброса, тягового усилия, мощности и техники изменения трения (например, применяя песок). Вывод 654 может быть определен датчиком 656, который является частью рельсового транспортного средства 653 или, в другом иллюстративном варианте выполнения, независимым от рельсового транспортного средства 653. Информация, первоначально полученная из информации, сгенерированной от оптимизатора 650 маршрута и/или регулятора, предоставляется рельсовому транспортному средству 653 через преобразователь 652. Данные локомотива, собранные датчиком 656 от рельсового транспортного средства, затем передаются назад к оптимизатору 650 по коммуникационному пути 657 с замкнутым циклом.
Оптимизатор 650 определяет эксплуатационные характеристики по меньшей мере для одного фактора, который должен быть отрегулирован, такого как скорость, топливо, эмиссионный выброс, и т.д. Оптимизатор 650 определяет по меньшей мере одно из: установки мощности и/или вращательного момента, основываясь на определенном оптимизированном значении. Преобразователь 652 предусмотрен для преобразования информации о мощности, вращательном моменте, скорости, эмиссионном выбросе, методе изменения трения (таком как, но не ограничиваясь этим, применением песка), установки, конфигурации и т.д. в форму, подходящую для применения к управляющим вводам для рельсового транспортного средства 653, обычно локомотиву. Конкретно, эта информация или данные могут быть преобразованы в электрический сигнал.
Как обсуждается в дальнейших деталях ниже, преобразователь 652 может граничить с любым из большого количества устройств, таких как главный контроллер, контроллер дистанционного управления локомотива, управляющий контроллер распределенного питания, линейный модем поезда, аналоговый вход и т.д. Фиг. 17 изображает систему с замкнутым циклом, интегрированную с главным блоком управ- 27
ления или контроллером 651. Преобразователь, например, может выборочно отсоединять или отключать выход главного контроллера (или привода) 651. (Главный контроллер 651 обычно используется оператором, чтобы управлять локомотивом, что касается питания, мощности, тягового усилия, реализации метода изменения трения (такого как, но не ограничиваясь этим, применением песка), торможения (включая по меньшей мере одно из: динамического торможения, аэродинамического торможения, ручного торможения и т.д.), поступательного движения и т.п. Специалисты в уровне техники должны понимать, что главный контроллер может использоваться для управления как твердотельных переключателей, так и основанных на программном обеспечении переключателей, используемых при управлении локомотивом.) Как только главный контроллер 651 отсоединен, преобразователь 652 генерирует управляющие сигналы вместо главного контроллера 651. Отсоединение привода 651 может быть выполнено по электрическим проводам, переключателям программного обеспечения, конфигурируемому входному процессу выборки, и т.д. Устройство 655 коммутации проиллюстрировано для выполнения этой функции. Более конкретно, ввод управления оператором главного контроллера 651 отсоединен.
Хотя фиг. 17 раскрывает главный контроллер 651, это является специфичным для локомотива. Специалисты в уровне техники должны понимать, что в других применениях, таких как раскрытых выше, другие устройства могут обеспечить функциональный эквивалент главного контроллера, как он используется в локомотиве. Например, педаль акселератора используется в OHV или в транспортировочном автобусе, а управление возбуждением используется на генераторе. В отношении морских судов могут иметься многочисленные производители силы (например, пропеллеры), установленных с различными углами/ориентациями, которыми управляются с обратной связью.
Как обсуждается выше, тот же самый способ может использоваться для других устройств, таких как управляющий локомотивом контроллер, контроллер распределенного питания, линейный модем поезда, аналоговый вход, и т.д. Хотя это и не проиллюстрировано, специалисты в уровне техники должны понимать, что преобразователь аналогичным образом может использовать эти устройства и их соответствующие соединения с локомотивом для того, чтобы применить сигналы элемента управления вводом к локомотиву. Система 657 связи для этих других устройств может быть либо беспроводной связью, либо проводной связью. Более конкретно, преобразователь может служить интерфейсом, помимо главного контроллера 651, с устройствами (такими как контроллер привода, модем, и т.д.).
Фиг. 18 изображает иллюстративный вариант выполнения системы управления рельсовым транспортным средством с замкнутым циклом, интегрированной с другой эксплуатационной подсистемой ввода рельсового транспортного средства. Например, контроллер 659 распределенного силового питания может получить ввод от различных источников 661 (таких как, но не ограничиваясь этим, оператора, линии поездов и контроллера локомотива) и передать информацию к локомотивам в дистанционных местоположениях. Преобразователь 652 может предоставить информацию непосредственно вводу DP контроллера 659 (как дополнительный ввод) или разбить одно из входных соединений и передать информацию к DP контроллеру 659. Переключатель 655 обеспечен для инструктирования преобразователя 652 предоставлять информацию DP контроллеру 659, как обсуждается выше. Переключатель 655 может быть переключателем на основе программного обеспечения и/или проводным переключателем. Кроме того, переключатель 655 - не обязательно двухсторонний переключатель. У переключателя может быть большое количество направлений переключения, основываясь на числе сигналов, которыми он управляет.
В другом иллюстративном варианте выполнения преобразователь может управлять работой главного контроллера, как проиллюстрировано на фиг. 23. У преобразователя 652 имеется механическое средство для перемещения привода 651 автоматически, основываясь на электрических сигналах, полученных от оптимизатора 650.
Датчики 656 предусмотрены на борту локомотива, чтобы собирать данные об эксплуатационном режиме 654, такие как скорость, эмиссионный выброс, тяговое усилие, мощность и т.д. Выходная информация локомотива от датчиков 656 тогда передается оптимизатору 650, обычно через рельсовое транспортное средство 653, завершая, таким образом, систему замкнутого цикла.
Фиг. 20 изображает другую систему с замкнутым циклом, но в которой оператор участвует в цикле. Оптимизатор 650 генерирует мощностную/эксплуатационную характеристику, необходимую для оптимальных эксплуатационных характеристик. Информация передается оператору 647 через интерфейс человек-машина (HMI) и/или дисплей 649 и т.п. Информация может быть передана в различных формах, включая аудио, текст или графики, или виде изображения. Оператор 647 в этом случае может управлять главным контроллером или педалями или любым другим приводом 651, чтобы следовать за оптимальным уровнем мощности.
Если оператор следует плану, оптимизатор непрерывно выводит на экран следующие требуемые эксплуатационные характеристики. Если оператор не следует плану, оптимизатор может пересчитать/повторно оптимизировать план, в зависимости от отклонения мощности от плана и продолжительности отклонения этой мощности, скорости, местоположения, эмиссионного выброса и т.д. Если оператор не в состоянии удовлетворить оптимизированному плану до такой степени, что повторная оптимизация плана не возможна или где критерии безопасности превышаются или могут быть превышены, в иллюстративном варианте выполнения оптимизатор может взять под свой контроль транспортное средство,
чтобы гарантировать оптимизированную работу, возвестить о необходимости придерживаться оптимизированному плану выполнения целевой задачи, или просто записать этот случай для будущего анализа и/или использования. В таком варианте выполнения оператор может вернуть контроль над транспортным средством, вручную отсоединяя оптимизатор.
Варианты выполнения, раскрытые в этом документе, могут также использоваться там, где механизированная система представляет собой часть парка и/или сети механизированных систем. Фиг. 21 показывает блок-схему 320, изображающую иллюстративный вариант выполнения способа управления механизированной системой, имеющей по меньшей мере один генератор мощности, причем механизированная система может быть частью парка и/или сети механизированных систем. Эксплуатационной характеристики по меньшей мере одного генератора мощности оценивают на этапе 322. Эксплуатационной характеристики сравнивают с требуемым значением, связанным с целью выполнения целевой задачи на этапе 324. Эксплуатационной характеристики автоматически корректируют, чтобы удовлетворить цели выполнения целевой задачи, на этапе 326. Как раскрыто в этом документе, автоматическая корректировка может быть выполнена, используя способ с обратной связью.
Фиг. 22 показывает блок-схему 660, которая изображает иллюстративный вариант выполнения способа управления рельсовым транспортным средством в процессе с обратной связью. Способ включает определение оптимизированных установок для состава локомотива на этапе 662. Оптимизированная установка может включать установку для любой переменной установки, такой как, но не ограничиваясь этим, по меньшей мере одним из: уровня мощности, оптимизированного эмиссионного выброса вращательного момента, и/или других конфигураций локомотива.
Оптимизированный уровень мощности и/или установка вращательного момента преобразуют в распознаваемый входной сигнал для состава локомотивов на этапе 664. По меньшей мере одно рабочее состояние состава локомотивов определяют на этапе 667, когда применяют по меньшей мере одно из: оптимизированного уровня мощности и оптимизированной установки вращательного момента. Указанное по меньшей мере одно рабочее состояние передают оптимизатору на этапе 668 в пределах замкнутого цикла управления, для дальнейшего использования в оптимизации по меньшей мере одного из: уровня мощности и установки вращательного момента.
Как раскрыто выше, способ, показанный в блок-схеме 660, может быть выполнен, используя код программного обеспечения, имеющий один или большее количество модулей программного обеспечения. Поэтому, для рельсовых транспортных средств, у которых, возможно, первоначально нет возможности использовать способ(ы), раскрытый в этом документе, к электронным носителям, содержащим модули программного обеспечения, может получить доступ компьютер на рельсовом транспортном средстве так, чтобы программные модули могли быть загружены на рельсовое транспортное средство для реализации. Электронные носители не предназначены быть ограничивающими, так как любой из модулей программного обеспечения может также быть загружен через систему транспортировки электронных носителей, включая беспроводную связь и/или проводную систему транспортировки, такую как, но не ограничиваясь этим, использование Интернета, чтобы выполнить установку.
Локомотивы производят эмиссионный выброс на уровнях, основанных на уровнях метки. В действительности, более низкий уровень метки не обязательно приводит к более низкому эмиссионному выбросу на единицу выброса, например, г/л.с.-час, причем обратное также верно. Такой эмиссионный выброс может включать, но не ограничиваясь этим, макрочастицы, выхлоп, и тепло. Точно так же, уровни шума от локомотива также могут изменяться, основываясь на уровнях метки, в особенности частотных уровнях шума. Поэтому, когда в этом документе упоминается эмиссионный выброс, специалисты в уровне техники должны понимать, что иллюстративные варианты выполнения изобретения также применимы для уменьшения уровней шума, создаваемых дизельной механизированной системой. Поэтому даже при том, что как эмиссионный выброс, так и шум раскрыты неоднократно в этом документе, термин эмиссионный выброс следует считать как включающим также и шум.
Когда оператор назначает определенный уровень мощности, или уровень метки, он ожидает, что локомотив будет работать при определенном тяговой мощности или тяговом усилии. В иллюстративном варианте выполнения, чтобы минимизировать эмиссионный выброс, локомотив может переключаться между уровнями метки/мощности/скорости двигателя, одновременно поддерживая среднюю тяговую мощность, необходимую для оператора. Например, предположим, что оператор назначает установку метки 4, или 2000 л.с. После чего локомотив может работать при метке 3 в течение установленного срока, такого как минута, а затем переместиться к метке 5 на некоторый период времени, а затем обратно к метке 3 на некоторый период времени так, чтобы произведенная средняя мощность соответствовала метке 4. Локомотив перемещается к метке 5, потому что эмиссионный выброс локомотива при этой установке метки, как уже известно, меньше, чем когда локомотив находится на метке 4. В течение полного времени, которое локомотив перемещается между установками метки, среднее число - это метка 4, таким образом, реализуется тяговая мощность, задаваемая оператором.
Время для каждой метки определяется различными факторами, такими как, но не ограничиваясь этим, эмиссионным выбросом в каждой метке, уровнями мощности в каждой метке, и чувствительностью оператора. Специалисты в уровне техники должны понимать, что варианты выполнения изобрете
ния являются применимыми, когда локомотивом управляют вручную и/или когда работа выполняется автоматически, как, например, но не ограничиваясь этим, когда управляют с помощью оптимизатора, и во время регулирования на низкой скорости.
В другом иллюстративном варианте выполнения используются многочисленные установочные точки. Эти установочные точки могут быть определены, принимая во внимание большое количество факторов, таких как, но не ограничиваясь этим, установку метки, скорость двигателя, мощность и настройки управления двигателем. В другом иллюстративном варианте выполнения, когда используются многочисленные локомотивы, но которые могут работать при различных настройках метки/мощности, установку метки/мощности определяют как функцию эксплуатационных характеристик и/или времени. Когда эмиссионный выброс уменьшается, другие факторы, которые можно принять во внимание для компромисса, включают, но не ограничены этим, эффективность использования топлива и шум. Аналогично, если требуется уменьшить шум, то эмиссионный выброс и эффективность использования топлива могут быть приняты во внимание. Аналогичный анализ может быть осуществлен, если то, что должно быть улучшено, представляет собой эффективность использования топлива.
Фиг. 23 изображает вариант выполнения графика скорости от времени, сравнивающего текущую работу с работой, оптимизированной по эмиссионному выбросу. Изменение скорости по сравнению с требуемой скоростью может быть произвольным образом минимизировано. Например, если оператор требует переместиться от одной скорости (S1) к другой скорости (S2) в течение требуемого времени, это может быть достигнуто с незначительными отклонениями.
Фиг. 24 изображаем модуляционную диаграмму, которая приводит к поддержанию постоянной требуемой метки и/или мощности. Количество времени на каждой метке зависит от числа локомотивов и веса поезда и его характеристик. По существу, инерция поезда используется для интегрирования тяговой мощности/усилия для получения требуемой скорости. Например, если поезд тяжелый, время между переходами от метки 3 к метке 5 (и наоборот) в примере может быть большим. В другом примере, если число локомотивов для данного поезда является большим, времена между переходами должны быть меньше. Более конкретно, временная модуляция и/или циклическое повторение будут зависеть от характеристик локомотива и/или поезда.
Как обсуждалось ранее, эмиссионный выброс может быть основан на предположенном распределении меток, но оператор/железная дорога не обязаны иметь полное распределение. Поэтому, можно осуществить распределение меток в течение некоторого периода времени свыше, среди большого количества локомотивов в течение некоторого периода времени, и/или для парка локомотивов в течение некоторого периода времени. При получении данных об эмиссионном выбросе оптимизатор маршрута, описанный в этом документе, сравнивает требуемые установки метки/мощности с эмиссионным выбросом, основываясь на настройках метки/мощности, и решает, какая метка/цикл мощности будут удовлетворять требуемой скорости, одновременно минимизируя эмиссионный выброс. Для генерации плана явным образом может использоваться оптимизация, или же план может быть изменен, чтобы осуществить, уменьшить и/или удовлетворить требуемому эмиссионному выбросу.
Фиг. 25 изображает блок-схему 700 иллюстративного варианта выполнения способа для определения конфигурации приводимой в действие дизелем системы, имеющей по меньшей мере дизельный блок генерации мощности. Блок-схема 700 предусматривает определение минимальной мощности или уровня мощности, необходимой от дизельной энергосистемы, чтобы выполнить указанную целевую задачу на этапе 702. Требуемый эмиссионный выброс, основанный на минимальной мощности или уровне мощности, определяют на этапе 704. Также на этапе 706 используют по меньшей мере один другой уровень мощности, который приводит к более низкому эмиссионному выбросу, при котором полная результирующая мощность близка требуемой мощности. Поэтому при работе требуемый уровень мощности может использоваться по меньшей мере с другим уровнем мощности и/или двумя уровнями мощности, не включая требуемый уровень мощности. Во втором примере, как раскрыто выше, если требуемый уровень мощности - это метка 4, то указанные два используемых уровня мощности могут включать метку 3 и метку 5.
Как раскрыто, данные эмиссионного выброса, основанные на метке скорости, предоставляются системе оптимизации маршрута. Если определенная метка скорости создает большое количество эмиссионного выброса, оптимизатор маршрута может работать путем циклического повторения между установками метки, которые создают меньше эмиссионного выброса так, чтобы локомотив избегал работы при определенной метке, но при этом удовлетворяя требуемой скорости установки метки, использование которой избегают. Например, применяя тот же самый пример, описанный выше, если метка 4 идентифицирована как менее чем оптимальная эксплуатационная установка эмиссионного выброса, а метка 3 и 5 создает более низкий эмиссионный выброс, оптимизатор маршрута может циклически переключаться между меткой 3 и 5, при этом средняя скорость будет равна скорости, реализуемой при установленной метке 4. Поэтому, обеспечивая скорость, связанную с меткой 4, полный эмиссионный выброс меньше, чем эмиссионный выброс, ожидаемый при метке 4.
Поэтому при работе в этой конфигурации, хотя и нельзя фактически придерживаться ограничений скорости, наложенных, основываясь на определении ограничений метки, полный эмиссионный выброс
полной целевой задачи может быть улучшен. Более конкретно, хотя региональные правила могут наложить ограничение, заключающееся в том, что рельсовые транспортные средства не должны превышать метку 5, оптимизатор маршрута может решить, что циклическое повторение между метками 6 и 4 предпочтительно, чтобы достигнуть ограничений скорости метки 5, поскольку они также улучшают эмиссионный выброс, потому что эмиссионный выброс для комбинации меток 6 и 4 лучше, чем при работе на метке 5, поскольку и метка 4 и метка 6 лучше, чем метка 5.
Фиг. 26 иллюстрирует систему 722 для минимизации эмиссионного выброса, уровня шума и т.д. от приводимой в действие дизелем системы, имеющей по меньшей мере один приводимой в действие дизелем генератор мощности, поддерживая при этом определенную скорость. Система 722 содержит процессор 725 для определения минимальной мощности, требуемой от приводимой в действие дизелем системы, такой как поезд 31, чтобы выполнить указанную целевую задачу. Процессор 725 может также определять, когда осуществлять чередование между двумя уровнями мощности. Устройство 727 определения используется для определения эмиссионного выброса, основываясь на минимальной требуемой мощности. Также предусмотрен контроллер 729 уровня мощности для того, чтобы чередовать между уровнями мощности для достижения минимальной требуемой мощности. Контроллер 729 уровня мощности 729 работает с созданием более низкого эмиссионного выброса, тогда как полная средняя получающаяся мощность приближается к минимальной требуемой мощности.
Фиг. 27 иллюстрирует, что система 730 для минимизации одного или большего количества выходных параметров (например, эмиссионного выброса и уровня шума на выходе) от приводимой в действие дизелем системы, имеющей по меньшей мере один приводимой в действие дизелем генератор мощности, поддерживая при этом определенную скорость. Система содержит устройство 727 определения для определения уровня мощности, необходимого для приводимой в действие дизелем системы, чтобы выполнить указанную целевую задачу. Устройство 727 определения может также определить эмиссионный выброс, основываясь на необходимом уровне мощности. Система также содержит устройство 731 сравнения эмиссионного выброса. Устройство 731 сравнения эмиссионного выброса сравнивает эмиссионный выброс для других уровней мощности с эмиссионным выбросом, основанным на требуемом уровне мощности. Эмиссионный выброс приводимого в действие дизелем генератора мощности, такого как поезд 31, уменьшается, основываясь на уровне мощности, необходимом для чередования по меньшей мере между двумя другими уровнями мощности, которые создают меньше эмиссионного выброса, чем требуемый уровень мощности, причем чередование по меньшей мере между двумя другими уровнями мощности создает средний уровень мощности, ближайший к уровню мощности, необходимому при создании более низкого эмиссионного выброса, чем эмиссионный выброс требуемого уровня мощности. Как раскрыто в этом документе, чередуя уровни мощности этим способом может просто привести к использованию по меньшей мере одного другого уровня мощности. Поэтому, хотя этот термин и характеризует переменную работу, он не предназначен быть этим ограниченным. Наконец система 730 может содержать устройство (не показано) для чередования между этими по меньшей мере двумя уровнями мощности и/или использования по меньшей мере одного другого уровня мощности.
Хотя вышеупомянутые примеры иллюстрируют циклическое повторение между двумя уровнями метки, чтобы удовлетворить третьему уровню метки, специалисты в уровне техники должны понимать, что при поиске удовлетворения определенному требуемому уровню метки могут использоваться больше чем два уровня метки. Поэтому, три или большее количество уровней метки могут быть включены в циклическое повторение, чтобы достигнуть определенного требуемого результирующего уровня, чтобы улучшить эмиссионный выброс, все еще, тем не менее, удовлетворяя требованиям скорости. Кроме того, один из уровней меток, которые чередуются друг с другом, может включать требуемый уровень метки. Поэтому, как минимум, требуемый уровень метки и другой уровень метки могут быть двумя уровнями мощности, которые чередуются между собой.
Фиг. 28 раскрывает блок-схему 800, которая изображает иллюстративный вариант выполнения способа управления приводимой в действие дизелем системы, имеющей по меньшей мере один приводимый в действие дизелем генератор мощности, чтобы удовлетворить по меньшей мере одной цели выполнения целевой задачи. Цель выполнения целевой задачи может включать учет по меньшей мере одного из: полного эмиссионного выброса, максимального эмиссионного выброса, потребления топлива, скорости, надежности, износа, сил, мощности, время выполнения целевой задачи, время прибытия, времени в промежуточных точках и/или тормозной путь. Цель выполнения целевой задачи может дополнительно включать другие цели, основанные на конкретной целевой задаче приводимой в действие дизелем системы. Например, как раскрыто выше, цель выполнения целевой задачи локомотива отличается от цели выполнения целевой задачи стационарной системы генератора мощности. Следовательно, цель выполнения целевой задачи основана на типе приводимой в действие дизелем системы, с которой используется способ, показанный на блок-схеме 800.
Способ, показанный на блок-схеме 800, включает оценку эксплуатационной характеристики приводимой в действие дизелем системы, выполняемую на этапе 802. Эксплуатационная характеристика может включать по меньшей мере одно из: эмиссионный выброс, скорость, мощность, модификатор трения, тяговое усилие, полную выходную мощность, время выполнения целевой задачи, потребление топлива,
аккумулирование энергии и/или состояние поверхности, на которой работает приводимая в действие дизелем система. Аккумулирование энергии является важным, когда приводимая в действие дизелем система представляет собой гибридную систему, имеющую, например, приводимый в действие дизелем генератор мощности в качестве ее основной системы генерирования мощности, и электрическую, гидравлическую или другую систему генерирования мощности в качестве ее вторичной системы генерирования мощности. По отношению к скорости эта эксплуатационная характеристика может быть еще больше подразделена, основываясь на переменной во времени скорости и переменной от положения скорости.
Эксплуатационная характеристика может также быть основана на позиции приводимой в действие дизелем системы, когда используется совместно с по меньшей мере одной другой приводимой в действие дизелем системой. Например, в поезде, если каждый локомотив принять за приводимую в действие дизелем систему, с поездом может быть использован состав локомотивов. Поэтому, имеется ведущий локомотив и дистанционный локомотив. Для тех локомотивов, которые находятся в ведомом положении, также включены соображения ведомого режима. Эксплуатационная характеристика может также быть основана на состоянии окружающей среды, таком как, но не ограничиваясь этим, температуре и/или давлении.
Способ, показанный на блок-схеме 800, также включает сравнение, осуществляемое на этапе 804, эксплуатационной характеристики с требуемым значением, чтобы удовлетворить цели выполнения целевой задачи. Требуемое значение может быть определено из по меньшей мере одного из: эксплуатационной характеристики, возможностей приводимой в действие дизелем системы и/или по меньшей мере одной расчетной характеристики приводимой в действие дизелем системы. Относительно расчетных характеристик приводимой в действие дизелем системы, существуют различные модули локомотивов, в которых расчетные характеристики меняются. Требуемое значение может быть определено в дистанционном местоположении, таком как, но не ограничиваясь этим, станцией дистанционного мониторинга и/или в местах, которое является частью приводимой в действие дизелем системы.
Требуемое значение может быть основано на местоположении, и/или времени работы приводимой в действие дизелем системы. Как и эксплуатационной характеристикой, требуемое значение дополнительно основывается на по меньшей мере одном из: эмиссионном выбросе, скорости, мощности, модификаторе трения, тяговом усилии, условий окружающей среды, включая по меньшей мере одно из: температуру и давление, времени выполнения целевой задачи, потребления топлива, аккумулирования энергии и/или состояния поверхности, на которой работает приводимая в действие дизелем система. Требуемое значение может быть также определено, основываясь на количестве приводимых в действие дизелем генераторов мощности, которые являются или частью приводимой в действие дизелем системы и/или частью состава, или на уровне подсостава, как раскрыто выше.
Способ, показанный на фиг. 28, также содержит корректировку на этапе 806 эксплуатационной характеристики, чтобы соответствовать требуемому значению, с помощью системы управления с обратной связью, которая работает в процессе обратной связи, чтобы удовлетворить цели выполнения целевой задачи. Процесс обратной связи может включать принципы обратной связи, с очевидностью известные специалистам в уровне техники. В целом, но не рассматривая это как ограничение, процесс обратной связи получает информацию и делает определения, основываясь на полученной информации. Подход с обратной связью учитывает реализацию способа, показанного на блок-схеме 800, без вмешательства извне. Однако, если потребуется по соображениям безопасности, также предусмотрен переход с автоматического управления на ручное. Эксплуатационная характеристика может быть скорректирована, основываясь на состоянии окружающей среды. Как раскрыто выше, способ, показанный на блок-схеме 800, может также быть реализован в коде программного обеспечения, причем код программного обеспечения может находиться на читаемом компьютером носителе.
Фиг. 29 раскрывает блок-схему иллюстративной системы 810 управления приводимой в действие дизелем системы, имеющей по меньшей мере один приводимый в действие дизелем генератор мощности. Система 810 содержит датчик 812, который выполнен с возможностью определения по меньшей мере одной эксплуатационной характеристики приводимой в действие дизелем системы. В иллюстративном варианте выполнения предусмотрено большое количество датчиков 812, чтобы собирать эксплуатационные характеристики из большого количества мест на приводимой в действие дизелем системе, и/или большого количества подсистем в приводимой в действие дизелем системе. Специалисты в уровне техники также должны понимать, что датчик 812 может быть устройством для выполнения операций ввода данных. Поэтому датчик 812 может собирать эксплуатационные характеристики, или информацию, об эмиссионном выбросе, скорости, мощности, модификаторе трения, тяговом усилии, состоянии окружающей среды, включая по меньшей мере одно из: температуры и давления, времени выполнения целевой задачи, потребления топлива, аккумулирования энергии и/или состоянии поверхности, на которой работает приводимая в действие дизелем система. Процессор 814 находится в состоянии обмена данными с датчиком 812. Устройство 816 генерации опорного сигнала предусмотрено и выполнено с возможностью идентификации предпочтительной эксплуатационной характеристики. Устройство 816 генерации опорного сигнала находится в состоянии обмена данными с процессором 814. Когда используется термин "в состоянии обмена данными", специалисты в уровне техники должны понимать, что форма обмена
данными может быть облегчена посредством системы/устройства проводной связи и/или посредством системы/устройства беспроводной связи. Устройство 816 генерации опорного сигнала может быть дистанционным от приводимой в действие дизелем системы, являться частью приводимой в действие дизелем системы, или и тем и другим одновременно (то есть, часть устройства 816 может быть дистанционной, другая часть локальной).
Процессор 814 оборудован/запрограммирован алгоритмом 818, который работает в процессе обратной связи для сравнения эксплуатационной характеристики с предпочтительной эксплуатационной характеристикой, и для определения требуемой эксплуатационной характеристики. Дополнительно предусмотрен преобразователь 820, который в процессе обмена данными с обратной связью с процессором 814 и/или алгоритмом 818 реализует требуемую эксплуатационную характеристику. Преобразователь 820 может быть главным контроллером, контроллером дистанционного управления, распределенным контроллером мощности и/или модемом железнодорожной линии. Более конкретно, когда приводимая в действие дизелем система представляет собой систему локомотива, преобразователь может быть контроллером дистанционного управления локомотива, распределенным контроллером мощности локомотива и модемом железнодорожной линии.
Как проиллюстрировано далее, система 810 может содержать второй датчик 821. Второй датчик выполнен с возможностью измерения по меньшей мере одного состояния окружающей среды, информация о котором предоставляется алгоритму 818 и/или процессору 814, чтобы определить требуемую эксплуатационную характеристику. Как раскрыто выше, примеры состояния окружающей среды включают, но не ограничиваются этим, температуру и давление.
Другой вариант выполнения касается способа управления работой поезда. Способ также применим к управлению другими транспортными средствами или другими механизированными системами. В соответствии со способом, поездом управляют, основываясь на оптимизированном плане выполнения целевой задачи, обычно для снижения расхода топлива и/или уменьшения эмиссионного выброса. Для вычисления плана выполнения целевой задачи могут быть осуществлены следующие этапы. Во-первых, получают данные о маршруте и данные о поезде, например, из базы данных или иным образом. Данные о маршруте содержат данные, касающиеся одной или большего количества характеристик путей, по которым должен перемещаться поезд при движении вдоль маршрута, и данные, касающиеся по меньшей мере одного ограничения скорости вдоль маршрута. Данные о поезде касаются одной или большего количества характеристик поезда. План выполнения целевой задачи создают на борту поезда в любое время во время перемещения поезда вдоль маршрута. План выполнения целевой задачи создают в первой точке вдоль маршрута, основываясь на полученных данных, и покрывает, по меньшей мере, сегмент маршрута, распространяясь на вторую точку вдоль маршрута, которая расположена за первой точкой. План выполнения целевой задачи создают для того, чтобы покрыть весь сегмент, основываясь на и независимо от всех различных географических особенностей или других характеристик маршрута вдоль сегмента, для которого доступны данные. Под сказанным понимается: (i) план выполнения целевой задачи учитывает все различные географические особенности или другие характеристики сегмента маршрута, для которого данные доступны, и (ii) план выполнения целевой задачи создают независимо от того, какие определенные географические особенности или другие характеристики маршрута расположены вдоль сегмента. Таким образом, независимо от того, какие известные географические особенности или другие характеристики маршрута расположены вдоль сегмента маршрута, для этого сегмента создают план выполнения целевой задачи.
Другой вариант выполнения касается способа управления транспортным средством. Способ включает получение в транспортном средстве данных о маршруте и данных о транспортном средстве. Данные о маршруте содержат данные, касающиеся одной или большего количества характеристик маршрута, вдоль которого перемещается транспортное средство, а данные о транспортном средстве касаются одной или большего количества характеристик транспортного средства. Способ дополнительно включает создание на борту транспортного средства плана выполнения целевой задачи в любое время во время перемещения транспортного средства вдоль маршрута.
План выполнения целевой задачи создают в первой точке вдоль маршрута, основываясь на полученных данных, и покрывает по меньшей мере сегмент маршрута, распространяясь на вторую точку вдоль маршрута, которая расположена за первой точкой. План выполнения целевой задачи создают для того, чтобы покрыть весь сегмент, основываясь на и независимо от всех различных географических особенностей или других характеристик маршрута вдоль сегмента, для которого доступны данные. Способ дополнительно включает управление транспортным средством в соответствии с планом выполнения целевой задачи, когда транспортное средство перемещается вдоль сегмента маршрута. План выполнения целевой задачи выполнен с возможностью уменьшения расхода топлива транспортным средством и/или уменьшения эмиссионного выброса, созданного транспортным средством вдоль сегмента маршрута.
После создания плана выполнения целевой задачи определяют правильность плана выполнения целевой задачи в отношении удовлетворения по меньшей мере одной цели выполнения целевой задачи транспортного средства. Если определено, что план выполнения целевой задачи неправилен в отношении удовлетворения по меньшей мере одной цели выполнения целевой задачи, способ далее включает обнов
ление полученных данных, которые использовались для создания плана выполнения целевой задачи. План выполнения целевой задачи затем пересматривают, основываясь на обновленных полученных данных, чтобы удовлетворить по меньшей мере одной цели выполнения целевой задачи. Вслед за пересмотром плана выполнения целевой задачи способ далее включает управление механизированной системой, основываясь на пересмотренном плане выполнения целевой задачи.
Как должно быть понятно, любое описание, приведенное в этом документе в отношении "плана маршрута", также применимо к "плану выполнения целевой задачи", так как план маршрута представляет собой одну разновидность плана выполнения целевой задачи, то есть план маршрута представляет собой план выполнения целевой задачи в отношении транспортного средства. То же самое верно в целом для терминов "маршрут" и "целевая задача", то есть маршрут представляет собой одну разновидность целевой задачи.
Фиг. 30 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую иллюстративный вариант выполнения способа управления механизированной системой, например, путем определения плана выполнения целевой задачи в отношении механизированной системы (механизированная система, имеющая по меньшей мере один основной генератор мощности), когда требуемый параметр плана выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел. Способ, изображенный на блок-схеме 400, включает идентификацию на этапе 402 требуемого параметра до создания плана выполнения целевой задачи, причем параметр может быть недоступным и/или нарушать заранее заданный предела ("Требуемый" параметр представляет собой конкретный параметр, которого система и/или оператор хотели бы достигнуть или удовлетворить). Оператора механизированной системы и/или средства дистанционного мониторинга уведомляют на этапе 404 относительно требуемого параметра. На этапе 406 определяют, превышается ли заранее заданный предел и/или нужно ли идентифицировать доступный параметр, ближайший к требуемому параметру. На этапе 408 может быть создан план выполнения целевой задачи. Таким образом, вместо предшествующего создания плана выполнения целевой задачи, который содержит параметр, который может быть недоступным или нарушать заранее заданный предел, план создают, превышая предел или используя доступный параметр, ближайший к недоступному параметру. Термин "ближайший" означает, что параметр, самый близкий по значению к недоступному параметру, все еще доступен.
Оператор и/или средство дистанционного мониторинга могут быть уведомлены о том, следует ли превысить заранее заданный предел и/или идентифицировать доступный параметр, ближайший к требуемому параметру. На этапе 410 оператору и/или средству дистанционного мониторинга разрешают удалить заранее заданный предел так, чтобы план выполнения целевой задачи был выполним и/или функционален, и/или изменить по меньшей мере один другой параметр, чтобы сделать план выполнения целевой задачи выполнимым и/или функциональным. При уведомлении оператора и/или средства дистанционного мониторинга, они могут быть проинструктированы, что превышение заранее заданного предела неизбежно в определенной области выполнения целевой задачи. Оператор и средства дистанционного мониторинга могут быть проинструктированы относительно по меньшей мере одного параметра, который следует изменить, чтобы создать план выполнения целевой задачи.
На этапе 412 может быть реализован созданный план выполнения целевой задачи, в котором превышен заранее заданный предел и/или используется доступный параметр, ближайший к требуемому параметру. На этапе 414 определяют, следует ли превысить заранее заданный предел и/или идентифицировать доступный параметр, ближайший к требуемому параметру, когда план выполнения целевой задачи может быть выполнен приближенным к намеченной цели плана выполнения целевой задачи.
Также на этапе 416 может быть осуществлено определение относительно того, имеет ли требуемый параметр по меньшей мере одно из: жесткий предел и мягкий предел. Это может привести к временному превышению на этапе 418 заранее заданного предела, когда требуемый параметр имеет мягкий предел. Способ далее включает определение на этапе 420 периода времени и/или условие временного превышения требуемого параметра, когда требуемый параметр имеет мягкий предел. Дополнительно, способ включает на этапе 421 определение доступного параметра, ближайшего к требуемому параметру, не превышая жесткий предел. Термин "жесткий предел" относится к пределу, который не может быть превышен, по меньшей мере в соответствии с одним или большим количеством правил или эксплуатационных ограничений. Термин "мягкий предел" относится к пределу, который не должен быть превышен, кроме, возможно, при определенных обстоятельствах или условиях.
Требуемый параметр может включать, но не ограничен этим, по меньшей мере одну особенность, связанную по меньшей мере с одним элементом механизированной системы, и параметр, связанный с целевой задачей, выполняемой планом выполнения целевой задачи. Требуемый параметр может включать, но не ограничен этим, ограничение дросселирования, ограничение скорости торможения, начальную скорость выполнения целевой задачи и/или сегмента целевой задачи, конечную скорость выполнения целевой задачи и/или сегмента целевой задачи, время выполнения целевой задачи и/или сегмента целевой задачи, требуемую установку скорости в определенной точке выполнения целевой задачи, установку начальной метки для выполнения целевой задачи и/или сегмента целевой задачи, установку конечной метки для выполнения целевой задачи и/или сегмента целевой задачи, и динамического тормо
жения.
В одном примере, который предназначен быть иллюстративным, а не ограничивающим, требуемый параметр представляет собой время выполнения целевой задачи. Определяют, что время выполнения целевой задачи может быть недостижимым, например, потому что механизированная система находится слишком далеко от конечной точки выполнения целевой задачи, чтобы достичь конечную точку, не выходя за пределы назначенных ограничений скорости. Может быть возможно добиться времени выполнения целевой задачи, превышая назначенные ограничения скорости, но это будет нарушать заранее заданный предел, а именно, ограничения скорости. Затем определяют, идентифицировать ли (i) доступный параметр, ближайший к требуемому параметру, например, прибыть в конечную точку выполнения целевой задачи за время, самое близкое к требуемому времени выполнения целевой задачи, но которое не требует превышения ограничений скорости, или (ii) превысить назначенные ограничения скорости. Затем, на основании этого определения создают план выполнения целевой задачи.
Этапы идентификации плана выполнения целевой задачи, идентификации требуемого параметра, и определения, превышать ли заранее заданный предел и/или идентифицировать доступный параметр, ближайший к требуемому параметру (или любые два из этих этапов) могут быть выполнены, используя реализацию управления замкнутым циклом без вмешательства оператора.
Фиг. 31 представляет собой блок-схему другого варианта выполнения способа управления механизированной системой например, путем определения плана выполнения целевой задачи в отношении механизированной системы, имеющей по меньшей мере один основной генератор мощности, когда требуемый параметр плана выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел. Способ блок-схемы 422 включает создание плана выполнения целевой задачи на этапе 424. На этапе 426 идентифицируют требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи, который недостижим и/или превышает заранее заданный предел. На этапе 428 выполняют определение того, следует ли временно превысить заранее заданный предел, идентифицировать доступный параметр, ближайший к требуемому параметру, и/или предупредить оператора и/или средство дистанционного мониторинга для обратной связи о плане предпринимаемых действий.
На этапе 430 план выполнения целевой задачи может быть пересмотрен, основываясь на том, нужно ли временно превысить заранее заданный предел и/или идентифицировать доступный параметр, ближайший к требуемому параметру. На этапе 432 выполняют определение того, есть ли у требуемого параметра жесткий предел и/или мягкий предел. Временное превышение заранее заданного предела, когда у требуемого параметра имеется мягкий предел, может быть выполнено на этапе 434. Дополнительно, на этапе 436 может быть выполнено определение периода времени и/или условия временного превышения требуемого параметра, когда требуемый параметр имеет мягкий предел. Когда имеется жесткий предел, определение может быть выполнено на этапе 438 в отношении доступного параметра, который является ближайшим к требуемому параметру, не превышая жесткий предел. Второй требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи (и/или функция компонента механизированной системы, которую нужно откорректировать) может быть идентифицирован на этапе 439, когда требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел, и/или корректировку второго требуемого параметра в плане выполнения целевой задачи и/или функции компонента механизированной системы осуществляют, чтобы выполнить план выполнения целевой задачи.
В другом варианте выполнения оператора предупреждают о наличии параметра, который или недостижим и/или превышает заранее заданный предел. Оператор затем может выполнить определение того, позволить ли системе временно превысить предел, либо на некоторый период времени, либо на некоторой области пространства и/или на всю продолжительность выполнения целевой задачи. В качестве альтернативы, оператор может решить изменить другой параметр, который делает целевую задачу выполнимой и/или функциональной. Например, в случае поезда, который тянет приводимый в действие дизелем состав локомотивов, может быть невозможно удовлетворить ограничению, которое состоит в том, чтобы скорость изменения метки была меньше, чем 1000 меток в час, если указано, что маршрут должен быть завершен через 2 ч. В этом случае оператор может быть предупрежден и может решить ослабить ограничения на скорость изменения метки к другой метке, такой как, например, 1500 меток в час. Этот подход эквивалентен идентификации параметра, ближайшего к требуемому параметру. В другом примере оператор может изменить время прохождения маршрута на такое время, которое обеспечивает удовлетворение ограничения на скорость изменения метки. Это эквивалентно изменению другого параметра так, чтобы исходная целевая задача стала выполнимой и/или функциональной. В другом примере оператор может позволить превышение ограничения скорости изменения метки либо в течение небольшого количества времени, либо на конкретной секции путей.
Во всех примерах, раскрытых выше, специалисты в уровне техники должны понимать, что эти варианты выполнения могут быть реализованы с кодом программного обеспечения, работающим с процессором, и выполненным с возможностью размещения на машиночитаемых носителях.
Например, в другом иллюстративном варианте выполнения, как проиллюстрировано на фиг. 32, предусмотрены машиночитаемые инструкции, и/или алгоритм, проиллюстрированные как блок-схема 440, так что при выполнении их процессором процессор идентифицирует требуемый параметр в плане
выполнения целевой задачи, который недостижим и/или превышает заранее заданный предел. Программное обеспечение затем предупреждает на этапе 442 оператора о ситуации, такой как раскрыта выше. Команду обратной связи получают на этапе 444 от оператора и/или средства дистанционного мониторинга. Основываясь на обратной связи оператора, процессор, действующий под упраЕзлением программного кода, пересматривает и/или повторно планирует на этапе 446 план выполнения целевой задачи.
Специалисты в уровне техники должны понимать, что план выполнения целевой задачи, осуществляемый при реализации иллюстративных вариантов выполнения этого изобретения, либо начальной либо перепланированной версии, может привести к плану выполнения целевой задачи, который менее оптимизирован, чем первоначально требуется. Однако получающийся план выполнения целевой задачи представляет собой тот план, который функционален/достижим, тогда как план выполнения целевой задачи, первоначально требуемый, возможно, не функционален по причинам, обсужденным выше.
Фиг. 33 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую вариант выполнения способа управления механизированной системой, оптимизируя диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима механизированной системы, как предусмотрено в плане выполнения целевой задачи. Этот способ может использоваться, например, чтобы поддерживать механизированную систему выше минимальной скорости, в целях избежать простаивания. Способ может также использоваться для уменьшения количества времени, которое механизированная система остается в неактивной или нейтральной установке дросселя, как часть оптимизированного плана выполнения целевой задачи, уменьшения вероятности восприятия оператором, что механизированная система "плавает" вдоль маршрута (например, перемещаясь в автомобиле, в котором установлена нейтральная передача, может привести к ощущению, что оператор не полностью контролирует транспортное средство).
Как раскрыто выше, оптимизация может включать максимизацию или минимизацию по меньшей мере одного эксплуатационного режима, или какого-либо между ними. Термин "оптимизация" используется с намерением не ограничить диапазон эксплуатационного режима, а, вместо этого, определить, что значение может быть установлено, основываясь на большом количестве причин/факторов. Способ блок-схемы 1400 включает на этапе 1402 определение количества времени, которое механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима. (Термин "входить в диапазон" означает вход в эксплуатационный режим или пребывание в конкретном диапазоне или пределе эксплуатационного режима.) Это выполняют до начала выполнения целевой задачи и/или при выполнении выполнения целевой задачи. При выполнении выполнения целевой задачи оператора механизированной системы и/или средства дистанционного мониторинга на этапе 1403 уведомляют относительно количества времени, которое механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, до начала выполнения целевой задачи оператора механизированной системы и/или средства дистанционного мониторинга снова уведомляют на этапе 1403 относительно количества времени, которое механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима. Средство дистанционного мониторинга может быть диспетчером, депо и т.д. В целом, средство дистанционного мониторинга представляет собой местоположение, удаленное от механизированной системы. Уведомление оператора и/или средства дистанционного мониторинга может дополнительно включать уведомление оператора и/или средства дистанционного мониторинга о корректировки эксплуатационного параметра механизированной системы, чтобы аппроксимировать требуемые эксплуатационные установки.
Определение количества времени, которое механизированная система находится в диапазоне эксплуатационного режима дополнительно включает определение количества времени, проведенного в двигательном режиме низкой мощности и/или режиме торможения низкой мощности (также можно включить и любой другой эксплуатационный режим). Эксплуатационный параметр механизированной системы может быть скорректирован на этапе 1404, чтобы аппроксимировать требуемые эксплуатационные установки. Аппроксимация требуемых эксплуатационных установок может включать большое количество подходов. Например, может быть выбрана установка, ближайшая к требуемой эксплуатационной установке. В другом примере многочисленные эксплуатационные настройки могут переключаться друг между другом, причем среднее близко к требуемой эксплуатационной установке.
Фиг. 34 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другое вариант выполнения способа управления механизированной системой, путем оптимизации диапазона по меньшей мере одного эксплуатационного режима механизированной системы, как предусмотрено в плане выполнения целевой задачи. Способ, показанный на блок-схеме 1406, включает корректировку эксплуатационного параметра механизированной системы, чтобы аппроксимировать на этапе 1408 требуемые эксплуатационные установки. Эксплуатационный параметр может включать, но не ограничен этим, расход топлива, удельное потребление топлива, и мощность. Корректировка эксплуатационного параметра может включать, но не ограничивается этим, корректировку расхода топлива, чтобы минимизировать эксплуатационный режим механизированной системы на низкой мощности. Корректировка эксплуатационного параметра может также включать корректировку эксплуатационных параметров, чтобы приблизиться к требуемому режиму мощности. Как и в отношении требуемой эксплуатационной установки, описанной выше, возможно
большое количество подходов для аппроксимации требуемого режима мощности. Кроме того, корректировка эксплуатационного параметра может включать автоматическую и/или автономную корректировку эксплуатационного параметра до различных значений, когда эксплуатационный режим определен.
Способ, изображенный на фиг. 34, может дополнительно включать определение количества времени на этапе 1410, которое механизированная система входит в диапазон эксплуатационного режима до начала выполнения целевой задачи и/или при выполнении выполнения целевой задачи. Оператора механизированной системы и/или средства дистанционного мониторинга уведомляют на этапе 1412 относительно количества времени, которое механизированная система входит в диапазон эксплуатационного режима при выполнении выполнения целевой задачи и/или входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима до начала выполнения целевой задачи. Корректировка одного эксплуатационного параметра может также включать автоматическую или автономную корректировку эксплуатационного параметра и создание плана выполнения целевой задачи, основанного на скорректированном эксплуатационном параметре.
Фиг. 35 представляет собой блок-схему 1414, иллюстрирующую способ определения плана выполнения целевой задачи, основываясь на пределе максимальной скорости и/или минимальном пороге скорости. Способ, показанный на блок-схеме 1414, включает определение минимального порога скорости на этапе 1418. Предел максимальной скорости может уже быть предоставлен, основываясь на правилах соответствующей транспортной системы или иным образом. План выполнения целевой задачи создают на этапе 1420, используя минимальный порог скорости. Минимальный порог скорости далее определяют, используя нижнее ограничение скорости в качестве функции верхнего ограничения скорости, причем нижнее ограничение скорости является постоянной величиной во всей целевой задаче и/или части целевой задачи. Кроме того, определение минимального порога скорости может означать, что минимальный порог скорости уже предоставлен.
Фиг. 36 представляет собой блок-схему 1422, иллюстрирующую способ определения плана выполнения целевой задачи, основанного на по меньшей мере одной из целевой расчетной скорости и/или целевой расчетной мощности. Способ, показанный на блок-схеме 1422, включает создание на этапе 1424 плана выполнения целевой задачи по меньшей мере с одной из целевой расчетной скорости и целевой расчетной мощности, идентифицированных для по меньшей мере одной из всей целевой задачи и сегмента целевой задачи. Целевой расчетной скорости и/или целевой расчетной мощности придерживаются и/или приблизительно придерживаются на этапе 1428.
Фиг. 37 представляет собой блок-схему 1430, иллюстрирующую способ определения плана выполнения целевой задачи, основанного по меньшей мере на одной из целевой расчетной скорости и/или целевой расчетной мощности. Способ, показанный на блок-схеме 1430, включает определение на этапе 1432 профиля расчетной скорости и/или целевой расчетной мощности. План выполнения целевой задачи создают на этапе 1433 с целевой расчетной скоростью и/или целевой расчетной мощностью, определенными для всей целевой задачи и/или сегмента целевой задачи. Механизированной системой управляют на этапе 1434, чтобы обеспечить мощность, ближайшую к расчетной целевой скорости. Целевую скорость и/или целевую мощность устанавливают на этапе 1436. Когда механизированной системой управляют, придерживаются целевой скорости и/или целевой мощности, чтобы обеспечить мощность, ближайшую к расчетной целевой скорости.
Фиг. 38 представляет собой блок-схему 1444, иллюстрирующую способ минимизации диапазона эксплуатационного режима механизированной системы, обеспеченной планом выполнения целевой задачи. Способ, показанный на блок-схеме 1444, включает создание, на этапе 1446, исходного плана выполнения целевой задачи, имеющего период времени работы в диапазоне по меньшей мере одного эксплуатационного режима. В одном примере эксплуатационный режим представляет собой работу на холостом ходу или нейтральную установку дросселя. Диапазон эксплуатационного режима в плане выполнения целевой задачи идентифицируют на этапе 1448. План выполнения целевой задачи пересматривают на этапе 1450, чтобы обеспечить установку питания за пределами диапазона по меньшей мере одного эксплуатационного режима в течение периода, в котором по меньшей мере один эксплуатационный режим находится в пределах выбранного периода диапазона эксплуатационного режима. В указанном примере установка мощности может быть положительной (поступательное движение) или отрицательной (торможение) установкой дросселя в одну сторону от холостого хода/нейтрали. План выполнения целевой задачи также пересматривают на этапе 1452, чтобы усреднить установку мощности за пределами диапазона по меньшей мере одного эксплуатационного режима на большей части плана выполнения целевой задачи, причем получающаяся энергия для большей части плана выполнения целевой задачи является ближайшей к исходному плану выполнения целевой задачи. Получившуюся энергию можно также считать суммарной мощностью. Идентификация диапазона эксплуатационного режима может быть определена, принимая во внимание количество времени, которое механизированная система входит в диапазон эксплуатационного режима.
Варианты выполнения, раскрытые на фиг. 33-38, могут также быть реализованы с кодом программного обеспечения, работающим с процессором и выполненным с возможностью размещения на машиночитаемых носителях.
Фиг. 39-43 касаются способа управления механизированной системой, независимого от связанных установок мощности в механизированной системе. Если механизированная система представляет собой поезд, то поезд, например, может содержать состав из локомотивов и большое количество пассивных вагонов. Локомотивы соединены друг с другом (по меньшей мере соседние локомотивы) через сочлененные (MU) кабели, и обычно управляются вместе посредством единой команды мощности, которую вводят в ведущем локомотиве, а затем передают ко всем ведомым локомотивам. Планы выполнения целевой задачи могут быть установлены, чтобы работать с традиционным дросселем или уровнями мощности, такими как, но не ограничиваясь этим, 8 дискретных уровней мощности, расположенных между меткой 1 и меткой 8. Однако в способе(ах), проиллюстрированном на фиг. 39-42, оптимизированная целевая задача может быть завершена, если контроллер не ограничен лишь придерживанием традиционным связанным уровням мощности. Эти команды мощности для каждого локомотива могут быть разъединены от их традиционных связанных уровней. Может быть применено большое количество подходов, чтобы разъединить эти уровни мощности. Поэтому, хотя ниже и раскрыто несколько иллюстративных вариантов выполнения, эти подходы нельзя считать ограничивающими.
Когда имеется два или большее количество генераторов мощности, таких как, но не ограничиваясь этим, ведущий локомотив и большое количество ведомых локомотивов в поезде, один подход состоит в том, чтобы команды метки для ведущего и ведомого локомотивов различались на конкретное число меток, такое как, но не ограничиваясь этим, одной меткой. Фиг. 39 представляет собой трехмерный график, иллюстрирующий иллюстративный вариант выполнения отличия между ведущей меткой 2450 и ведомой меткой 2452. Показана первая область 2454, представляющая собой область нормальной работы механизированной системы. Вторая область 2456 представляет собой работу согласно одному варианту выполнения настоящего изобретения. Если требуется больше мощности, и текущая ведущая и ведомая метки идентичны, то либо ведущая, либо ведомая метка может быть увеличена на заданное значение, такое как, но не ограничиваясь этим, одну метку, а затем другая увеличена в соответствии с последующими запросами большей мощности. Аналогично, для случая, в котором требуется меньше мощности, может быть использована обратная логика.
Фиг. 40 показывает трехмерный график, иллюстрирующий другой иллюстративный вариант выполнения для обеспечения разъединенных настроек мощности. Как проиллюстрировано, мощность, рабочая процедура (и/или отображение) 2458 установки мощности может быть выполнена, например, в 2-мерном пространстве. При выполнении отображения учтены определенные ограничения. Например, хотя это и не считается ограничением, отображение может быть сгенерировано путем минимизации расхода топлива для каждого требуемого уровня мощности, эмиссионного выброса для каждого требуемого уровня мощности, изменения мощности между установками метки, максимальным отклонением метки от команды ведущей метки до команды ведомой метки и т.д. Это отображение может дополнительно отличаться для случаев увеличения и уменьшения мощности, и может быть функцией эксплуатационного параметра, такого как, но не ограничиваясь этим, текущей установкой мощности, текущей скорости и т.д. Кроме того, оперативный план метки может быть функцией ожидаемого будущего требования мощности.
Фиг. 41 показывает трехмерный график, иллюстрирующий другой иллюстративный вариант выполнения для обеспечения разъединенных настроек мощности. Как проиллюстрировано, все комбинации 2460 метки могут использоваться с различными ограничениями, такими как, но не ограничиваясь этим, минимизацией расхода топлива для требуемого уровня мощности, эмиссионного выброса для требуемого уровня мощности, изменения в мощности между установками метки, максимальным отклонением метки от команды ведущей метки до команды ведомой метки, максимальным отклонением метки, минимальным временем для изменения настройки мощности и требуемого отклика переходного процесса. Это отображение может также быть функцией эксплуатационного параметра, плана выполнения целевой задачи и прошлой истории изменения метки.
Иллюстративные примеры, раскрытые на фиг. 39-41, могут использовать дополнительную степень свободы, когда для подхода управления мощностью локомотива используется распределенная мощность (РМ) Командная метка РМ состава может быть независима от команд как ведущего, так и ведомого локомотива, при этом различные ограничения, как описано выше, могут быть использованы для выравнивания нагрузки и других соображений по управлению поездом.
Дополнительно, для случаев, в которых ведомые локомотивы в данном составе соединены с ведущим локомотивом сочлененными (MU) кабелями или некоторой другой формой связи, такой как, но не ограничиваясь этим, связью, использующей радиочастоту, такую как используется с распределенными блоками питания, получают дополнительные степени свободы и используют аналогичные способы.
Фиг. 42 представляет собой блок-схему 2400, иллюстрирующую способ управления механизированной системой, в котором команды дросселя для механизированной системы разъединены от заранее заданных установок дросселя. Способ, показанный на блок-схеме 2400, включает идентификацию на этапе 2402 по меньшей мере одной характеристики для минимизации и/или по меньшей мере одного ограничения для плана рабочей мощности. План рабочей мощности выполнен с возможностью быстрого реагирования на этапе 2404 на одну характеристику и/или на одно ограничение. На этапе 2406 опреде
ляют по меньшей мере одну установку мощности, которая быстро реагирует на план рабочей мощности. Большое количество установок дросселя может быть определено на этапе 2408 для большого количества тех установок дросселя, которые быстро реагируют на все части, или сегменты, плана выполнения целевой задачи. Как раскрыто выше, характеристика может включать, но не ограничиваться этим, установку максимальной мощности, установку минимальной мощности, скорость сгорания топлива для требуемого уровня мощности, максимальное изменение в установках мощности, минимальное время для изменения между первой и второй установкой мощности, требуемый отклик переходного процесса и т.д.
Фиг. 43 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другой вариант выполнения способа управления механизированной системой, в котором команды дросселя для механизированной системы разъединены от заранее заданных установок дросселя. Способ, показанный на блок-схеме 2410, включает разработку на этапе 2412 плана рабочей мощности, который не зависим от связанной установки мощности. На этапе 2414 определяют установку мощности, быстро реагирующую на план рабочей мощности. Способ далее включает идентификацию на этапе 2416 одной характеристики, параметра и/или ограничения для плана рабочей мощности. Когда план рабочей мощности статичен, дроссель или установка мощности могут измениться в ответ на изменяемые установки мощности, где это изменение может включать увеличение и/или уменьшение установки дросселя. Как раскрыто выше в отношении фиг. 42, ограничение установки мощности может быть принудительно введено на этапе 2418 при разработке плана рабочей мощности. Запрет и/или ограничение может быть использовано на этапе 2420, чтобы сбалансировать нагрузку механизированной системы и/или характеристику управляемости механизированной системы. Когда механизированная система представляет собой рельсовую транспортировочную систему, железнодорожной транспортировочной системой управляют в распределенном режиме питания, причем для распределенного режима питания на этапе 2422 осуществляют разработку плана рабочей мощности и/или определяют установку мощности.
Способы, проиллюстрированные на фиг. 42 и 43, применимы к поезду, работающему в распределенном режиме питания, и к тому, что выполнено как поездная магистраль. Относительно поездной магистрали способы применимы как к проводным поездным магистралям, так и к беспроводным поездным магистралям. Как раскрыто выше в отношении фиг. 39-40, при работе в распределенном режиме питания, четвертая ось предоставляются для метки распределенным питании, образуя, таким образом, еще одну степень свободы. Вместе с автоматическим контроллером ограничение может быть использовано для балансировки нагрузки механизированной системы и/или управления характеристикой управляемости механизированной системы. Кроме того, при автоматическом или автономном управлении ведущий, или первый, локомотив может работать с аналоговым управлением дросселем или, более конкретно, он свободен работать при установках дросселя, разъединенных от заранее заданных установок дросселя. Ведомые локомотивы могут при этом продолжать работать, используя стандартные фиксированные установки дросселя. Поэтому установка дросселя второго модуля является ответом на установку дросселя ведущего локомотива. Однако установка дросселя второго локомотива может также быть выполнена независимо от первого локомотива.
В иллюстративном варианте выполнения, таком как, но не ограничиваясь этим, большим количеством локомотивов, работающих как состав и/или являющихся индивидуально частью поезда, на соединительные сцепки, или соединители, действуют сцепляющие силы. Эти силы также присутствуют, когда локомотив соединен с вагоном. При определении установок дросселя, быстро реагирующих на целевую задачу, при выборе этих установок особое внимание может быть оказано связывающим силам, которые, как ожидается, будут приложены.
Как и с другими способами, описанными в этом документе, способы, раскрытые на фиг. 42 и 43, и любые их вариации, могут также быть реализованы с помощью кода программного обеспечения, работающего с процессором и выполненного с возможностью размещения на машиночитаемых носителях. Кроме того, хотя для объяснения работы с распределенным питанием используется поезд, распределенная мощность также применима и к другим группам механизированных систем.
Тогда как в этом документе были описаны иллюстративные варианты выполнения изобретения, специалистам в этом уровне техники должно быть понятно, что могут быть сделаны различные изменения, исключения и/или дополнения, а эквиваленты могут заменять описанные здесь элементы, не отступая от сущности и объема изобретения. Кроме того, большое количество модификаций может быть выполнено, чтобы адаптировать конкретную ситуацию или материал к идеям изобретения, не отступая от объема изобретения. Поэтому изобретение не предназначено быть ограниченным конкретным вариантом выполнения, раскрытым здесь как лучший режим осуществления изобретения, а включает все варианты выполнения, находящиеся в пределах объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, если конкретно не указано, любое использование терминов "первый", "второй" и т.д. не обозначает порядок или значимость, а скорее термины "первый", "второй" и т.д. используются для отличия одного элемента от другого.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ управления механизированной системой на основе плана выполнения целевой задачи, который предписывает выполнение одного или более требуемых параметров механизированной системы, представляющих собой функцию по меньшей мере от одного из расстояния или времени во время поездки механизированной системы и включающих одну или более установок механизированной системы, которые управляют движением механизированной системы во время поездки, в котором
управляют механизированной системой во время поездки так, что фактические параметры, используемые для управления движением механизированной системы, основаны на требуемых параметрах выполнения целевой задачи;
идентифицируют с помощью процессора по меньшей мере один требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи, который является по меньшей мере одним из тех параметров, который недостижим механизированной системой или превышает заранее заданный предел, ассоциированный с механизированной системой; и
когда указанный по меньшей мере один из требуемых параметров является по меньшей мере одним из тех, который недостижим механизированной системой или превышает заранее заданный предел, управляют механизированной системой так, что один или более фактических параметров механизированной системы временно превышают заранее заданный предел во время поездки и/или идентифицируют один или более доступных параметров, ближайших к требуемому и достижимых механизированной системой, и пересматривают план выполнения целевой задачи на основе указанного достижимого параметра.
2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере два действия из создания плана выполнения целевой задачи, идентификации требуемого параметра и управления механизированной системой выполняют с использованием реализации управления с замкнутым циклом без вмешательства оператора.
3. Способ по п.1, в котором дополнительно идентифицируют, по меньшей мере, второй требуемый параметр в плане целевой задачи или функцию компонента механизированной системы для корректировки, когда требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи является, по меньшей мере, недостижимым или превышает заранее заданный предел, и корректировку по меньшей мере одного из: второго требуемого параметра в плане выполнения целевой задачи или функции компонента механизированной системы, чтобы выполнить план выполнения целевой задачи.
4. Способ по п.1, в котором требуемый параметр содержит по меньшей мере одно из следующего: ограничение дросселя, ограничение скорости торможения, скорость, время работы по меньшей мере для одного из поездки и сегмента поездки, установки дросселя и установки торможения.
5. Способ по п.1, в котором создание плана выполнения целевой задачи включает формирование плана целевой задачи так, что управление механизированной системой в соответствии с требуемыми параметрами приводит, по меньшей мере, к снижению потребления топлива или снижению генерации эмиссионных выбросов механизированной системой во время поездки относительно управления механизированной системой в соответствии с другими параметрами, при этом пересмотр плана выполнения целевой задачи приводит к пересмотренному плану выполнения задачи, который включает пересмотренные параметры, и управление механизированной системой в соответствии с пересмотренными требуемыми параметрами приводит механизированную систему по меньшей мере к одному из потребления большего количества топлива или генерации большего количества эмиссионных выбросов относительно управления механизированной системой с использованием требуемых параметров указанного плана выполнения целевой задачи.
6. Способ по п.1, в котором механизированная система содержит рельсовую транспортную систему с установкой генерации энергии, которая содержит по меньшей мере один локомотив.
7. Способ по п.1, в котором механизированная система включает морское судно с установкой генерации энергии.
8. Способ по п.1, в котором механизированная система включает внедорожное транспортное средство с установкой генерации энергии.
9. Способ по п.1, в котором механизированная система включает стационарную генерирующую станцию с установкой генерации энергии.
10. Способ по п.1, в котором механизированная система включает сеть стационарных генерирующих станций с установкой генерации энергии.
11. Способ по п.1, в котором механизированная система включает по меньшей мере одно из транспортного средства или сельскохозяйственного транспортного средства с установкой генерации энергии.
12. Процессор, выполненный с возможностью приема плана выполнения целевой задачи механизированного средства для движения во время поездки, при этом план выполнения целевой задачи включает требуемые параметры механизированного средства, которые изменяют на основании по меньшей мере одного из положения механизированного средства или времени в течение поездки, при этом требуемые параметры включают одну или более установок, применяемых для управления движением механизированного средства,
10.
при этом процессор выполнен с возможностью определения, когда один или более требуемых параметров недостижим механизированным средством и/или превышает заранее заданный предел механизированного средства, и
процессор выполнен с возможностью предписывать механизированному средству управление в соответствии со вторым доступным параметром, ближайшим к требуемому и достижимым механизированной системой, который превышает указанный заранее заданный предел для ограниченного периода времени.
13. Процессор по п.12, в котором требуемые параметры содержат одно или более из следующего: установки дросселя, установки торможения или скорости, используемые для управления движением механизированного средства, для различных местоположений или времени в течение поездки.
14. Процессор по п.12, в котором фактические параметры содержат одно или более из следующего: фактические установки дросселя, фактические установки торможения или фактическую скорость механизированного средства во время поездки.
15. Процессор по п.12, в котором требуемые параметры плана выполнения целевой задачи устанавливают так, что управление механизированным средством в соответствии с требуемыми параметрами приводит, по меньшей мере, к снижению потребления топлива или снижению генерации эмиссионных выбросов механизированным средством во время поездки относительно управления механизированным средством в соответствии с другими параметрами, которые отличаются от требуемых параметров.
16. Процессор по п.15, в котором процессор выполнен с возможностью формировать пересмотренный план выполнения целевой задачи, когда один или более требуемых параметров недостижимы и/или превышают заранее заданный предел.
17. Процессор по п.16, в котором процессор выполнен с возможностью формировать пересмотренный план выполнения целевой задачи с пересмотренными параметрами механизированного средства так, что управление механизированным средством в соответствии с пересмотренными требуемыми параметрами пересмотренного плана выполнения целевой задачи приводит механизированное средство по меньшей мере к одному из: потреблению большего количества топлива или генерации большего количества эмиссионных выбросов относительно управления механизированным средством в соответствии с требуемыми параметрами указанного плана выполнения целевой задачи.
13.
13.
13.
13.
13.
13.
13.
Определение уровня мощности, необходимой для дизельной энергосистемы, чтобы выполнить указанную целевую задачу
Определение эмиссионного выброса, основываясь
требуемом уровне мощности
706
Использование по меньшей мере одного другого уровня мощности, который приводит к более низкому эмиссионному выбросу, при котором полная результирующая мощность
близка к требуемой мощности.
Контроллер
уровня
мощности
Фиг. 26
729
730
725 JT*
Процессор |
Устройство определения
Устройство сравнения
эмиссионного выброса
-v_727
Фиг. 27
432-^
временное превышение заранее заданного предела, когда у требуемого параметра имеется мягкий предел
434_У
определение периода времени и/или условия временного превышения требуемого параметра, когда требуемый параметр имеет мягкий предел
4зёР7"
при наличии жесткого предела, определение доступного параметра, который является ближайшим к требуемому параметру, не превышая жесткий предел
438-
идентификация второго требуемого параметра в плане выполнения целевой задачи и/или функции компонента механизированной системы, которую нужно откорректировать, когда требуемый параметр в плане выполнения целевой задачи недостижим и/или превышает заранее заданный предел, и корректировка второго требуемого параметра в плане выполнения целевой задачи и/или функции компонента механизированной системы, чтобы выполнить план выполнения целевой задачи
439
Фиг. 31
440
предупреждение оператора и/или средство дистанционного мониторинга о том, что требуемый параметр недостижим и/или превышает заранее заданный предел
442 -/
получение команды обратной связи от оператора и/или средства дистанционного мониторинга
444
пересмотр и/или перепланирование плана выполнения целевой задачи, основываясь на команде обратной связи
446 '
Фиг. 32
определение количестве времени, которое механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима до начала выполнения целевой задачи и/или при выполнении целевой задачи
1402-^
уведомление при выполнении целевой задачи оператора механизированной системы и/или средства дистанционного мониторинга относительно количества времени, которое механизированная система входит в диапазон ло меньшей мере одного эксплуатационного режима и, до начала выполнения целевой задачи, относительно количества времени, которое механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима
1403-'' I
корректировка по меньшей мере одного эксплуатационного параметра
механизированной системы, чтобы аппроксимировать требуемые
эксплуатационные установки
1404-^
Фиг. 33
1406-"^
по меньшей мере одного эксплуатационного параметра механизированной системы, чтобы аппроксимировать требуемые эксплуатационные системы
1408-^
определение количества времени, ю входит в диапазон по меньшей мере до начала выполнения целевой заде
эторое механизированная система s одного эксплуатационного режима чи и/или при выполнении целевой сдачи
1410
уведомление при выполнении целевой задачи оператора механизированной системы и/или средства дистанционного мониторинга относительно количества времени, которое механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима и, до начала выполнения целевой задачи, относительно количества времени, которое механизированная система входит в диапазон по меньшей мере одного эксплуатационного режима
1412-"/
Фиг. 34
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025731
025731
- 1 -
- 1 -
(19)
025731
025731
- 1 -
- 1 -
(19)
025731
025731
- 1 -
- 1 -
(19)
025731
025731
- 4 -
- 3 -
025731
025731
- 26 -
025731
025731
- 29 -
- 29 -
025731
025731
- 42 -
- 42 -
025731
700
.702
025731
- 47 -
- 48 -
025731
700
.702
025731
- 47 -
- 48 -
025731
700
.702
025731
- 47 -
- 48 -
025731
700
.702
025731
- 47 -
- 48 -
025731
700
.702
025731
- 47 -
- 48 -
025731
700
.702
025731
- 47 -
- 48 -
025731
700
.702
025731
- 49 -
- 48 -
422
025731
422
025731
- 50 -
- 50 -
025731
1430
025731
- 51 -
- 52 -
025731
025731
- 54 -
- 54 -