Способ управления движением транспорта и система управления движением транспорта - RU2738042C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу управления движением транспорта и системе управления движением транспорта, выполненной с возможностью выполнения этапов упомянутого способа.

Настоящее изобретение относится, в частности, к управлению движением транспорта, таким как совокупность поездов, транспортной сети, такой как железнодорожная сеть. Управление движением транспорта выполняется на основании заданного расписания. Однако сбой в движении транспорта может произойти в случае, если транспортные средства транспортного потока начинают конфликтовать с другими транспортными средствами, с вышедшем из строя элементом транспортной сети или с внешними элементами. Автоматическая или полуавтоматическая система управления движением транспорта может быть предусмотрена для разрешения конфликтов путем составления оптимального измененного расписания для управления движением транспорта, благодаря которому смягчаются по мере возможности последствия сбоев.

Пример такой системы управления движением транспорта раскрыт в документе EP-A1-2913244. Эта конкретная раскрытая система управления движением транспорта выполнена с возможностью формирования графика движения (в случае, когда происходит нарушение графика), который устанавливает приоритеты моментов времени прибытия и отправления поездов при условии, что общие затраты, основанные на потребляемой электрической энергии, необходимой для работы поезда и степени влияния задержек в виде денежных затрат, связанных с работой поезда ниже, чем в случае графика движения, который предположительно будет иметь место в связи с его нарушением.

Однако в большинстве известных систем управления движением транспорта формирование оптимального графика выполнения команд часто требует значительной вычислительной нагрузки и, следовательно, может занимать много времени в зависимости от имеющихся вычислительных ресурсов, так как проблема, решаемая системой, имеет экспоненциальную сложность. Таким образом, формирование новых графиков движения в реальном времени едва ли возможно обеспечить.

Следовательно, изобретение направлено на устранение этих вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники путем выполнения нового способа управления движением транспорта, который требует небольших вычислительных ресурсов и поэтому выполняется особенно быстро.

Объектом изобретения является способ управления движением транспорта по п.1 формулы изобретения.

Объединение локального решения с дополнительным решением происходит быстрее, чем выработка решения конфликта для всей транспортной сети, так как подэтап выработки локального решения позволяет сократить количество альтернативных возможностей, которые могут быть рассчитаны для выработки дополнительного решения. Кроме того, решение конфликта легче понять оператору, который старается управлять будущим графиком таким образом, чтобы избежать конфликтов, так как выработанное решение конфликта предполагает изменения в графике выполнения команд, которые являются локальными для обнаруженного и/или предсказанного конфликта.

Кроме того, дополнительные и предпочтительные признаки изобретения определены в пп.2-8 формулы изобретения.

Другим объектом настоящего изобретения является система управления движением транспорта по п.9 формулы изобретения.

Изобретение будет теперь пояснено со ссылкой на прилагаемые чертежи в качестве иллюстративного примера. На прилагаемых чертежах:

фиг.1 изображает схематичное архитектурное представление или систему управления движением транспорта согласно настоящему изобретению, и

фиг.2 изображает схематичный вид способа управления движением транспорта согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.1, система 1 управления движением транспорта выполнена с возможностью взаимодействия с транспортным потоком 2 и транспортной сетью 3, используемой упомянутым транспортным потоком 2.

В настоящем примере транспортный поток 2 содержит совокупность поездов или любых других аналогичных транспортных средств, которые используют совокупность ресурсов транспортной сети 3. В этом примере транспортная сеть 3 представляет собой железнодорожную транспортную сеть. Таким образом, ресурсы могут содержать участки рельсовых путей, стрелки, станции или любые другие компоненты, присущие железнодорожной транспортной сети. Некоторые из упомянутых ресурсов связаны между собой таким образом, что один из поездов может двигаться между двумя связанными ресурсами. Например, два связанных ресурса образованы двумя последовательными участками рельсовых путей. Два ресурса могут быть также связаны через третий ресурс сети 3, так как первый путевой участок может быть, например, доступен для поезда со второго путевого участка через третий путевой участок, связанный с первым и вторым путевыми участками.

Каждый из ресурсов называется "занятым" в случае, когда один или несколько поездов используют ресурс, и когда больше нет поездов, которые могли бы одновременно использовать упомянутый ресурс, не вступая в конфликт с поездами, которые уже используют упомянутый ресурс.

Таким образом, конфликт может происходить между двумя или более поездами, которые пытаются занять один и тот же ресурс. Кроме того, конфликт может происходить между двумя или более поездами, которые пытаются занять два несовместимых ресурса, а именно, различные ресурсы, которые нельзя одновременно использовать из-за требований безопасности.

Система 1, показанная на фиг.1, содержит средство 4 для управления движением транспорта, предназначенное для управления транспортным потоком 2. Средство 4 для управления движением транспорта выполнено с возможностью получения и хранения данных, относящихся к сети 3 и транспортному потоку 2, посредством подходящего средства 6 связи. Средство 4 для управления движением транспорта также выполнено с возможностью управления транспортным потоком 2 в сети 3 путем передачи команд в упомянутую сеть 3 и транспортный поток 2 через упомянутое средство 6 связи. Например, команды передаются в транспортный поток 2, например, посредством модификаций сигналов сети 3, таких как сигналы ограничения скорости, сигналы входных светофоров или сигналы семафоров. Некоторые команды передаются в сеть 3, например, изменяя положение стрелки или статус других компонентов.

Средство 4 для управления транспортным потоком выполнено с возможностью управления транспортным потоком 2 и сетью 3 согласно основному графику выполнения команд, который включает в себя команды относительно того, какой маршрут или какое действие должен выбрать/предпринять каждый поезд транспортного потока 2 в сети 3, и в какой момент времени необходимо выбрать такой маршрут или предпринять такое действие.

Средство 4 управления может также взаимодействовать с оператором 5, например, через интерфейс 7 системы 1. Главная задача оператора 5 состоит в том, чтобы принимать решения, касающиеся управления, выполняемого средством 4 управления. В частности, оператор 5 может подтвердить правильность и скорректировать график выполнения команд, который должен использоваться средством 4 управления.

График выполнения команд получается с помощью вычислительного средства системы 1, включающей в себя модуль 8 обнаружения и разрешения конфликтов. Таким образом, средство 4 управления входит в состав системы поддержки принятия решения, с помощью которой оператор 5 может управлять и контролировать транспортный поток 2, а также сеть 3. Система 1 оказывает помощь и выдает рекомендации оператору 5 относительно контроля и управления транспортным потоком 2 и сетью 3.

Модуль 8 обнаружения и разрешения конфликтов взаимодействует со средством 4 управления через коммуникатор 9. Например, коммуникатор 9 представляет собой шину данных системы 1. Модуль 8 как таковой является предпочтительно автоматическим и, следовательно, в процессе функционирования не нуждается во вмешательстве человека. Данные, относящиеся к транспортному потоку 2, сети 3 и графику выполнения команд, передаются в модуль 8 через коммуникатор 9.

Модуль 8 содержит средство 10 автоматического обнаружения конфликтов, в которое поступают упомянутые данные. Средство 10 автоматического обнаружения конфликтов выполнено с возможностью обнаружения конфликтов в текущем транспортном потоке 2 на основании упомянутых данных. На основании упомянутых данных средство 10 автоматического обнаружения конфликтов может также быть выполнено с возможностью прогнозирования с помощью вычислений, будущих конфликтов, которые могут произойти в упомянутом транспортном потоке 2, зная, что управление упомянутым транспортным потоком 2 осуществляется с помощью графика выполнения команд.

Система 1 управления движением транспорта также содержит средство 12 для разрешения конфликтов, которое выполнено с возможностью формирования решения конфликта, исходя из информации относительно обнаруженных и/или предсказанных конфликтов. Формирование этого решения конфликта можно выполнять каждый раз при обнаружении и/или предсказании конфликта средством 10 обнаружения конфликтов или с заданной периодичностью. Средство 12 разрешения конфликтов выполнено с возможностью формирования решения конфликта в течение периода планирования в ближайшем будущем, начиная с текущего момента времени. Продолжительность времени планирования, в течение которого должно быть сформировано решение конфликта, может выбрать оператор 5 с помощью средства 4 управления. Решение конфликта содержит, в частности, набор маршрутов, которые должны использоваться транспортными средствами в транспортной сети 3, причем эти маршруты программируются в течение периода планирования. Когда управление транспортным потоком 2 осуществляется в соответствии с решением конфликта, обнаруженный конфликт предположительно предотвращается в период планирования, за исключением тех случаев, когда в транспортном потоке 2 или в сети 3 происходит сбой, вызывающий дополнительные конфликты.

После того, как упомянутое решение конфликта сформировано, это решение конфликта подается в средство 4 управления через коммуникатор 9. Таким образом, средство 4 управления управляет транспортным потоком 2 и транспортной сетью 3 с использованием измененного графика выполнения команд на основании сформированного решения конфликта и решений, принятых оператором 5, который подтверждает правильность решения конфликта. Таким образом, транспортный поток 2 использует сеть 3 с уменьшенным количеством конфликтов или даже без конфликтов. Средство 12 разрешения конфликтов формирует решения конфликтов для того, чтобы обновить основной график выполнения команд средства 4 управления таким образом, чтобы по возможности избежать конфликтов. Для измененного графика, который должен быть наименее затратным с точки зрения недостатков, решение конфликта предпочтительно формируется в соответствии с несколькими параметрами, такими как количество нарушенных служебных решений, задержки, электроэнергия, потребляемая поездами, отказ от зависимостей между поездами, обходные пути, выбираемые поездами, увеличение времени нахождения поезда в пути и т.п. Таким образом, решение конфликта, переданное в средство 4 управления, нацелено на разрешение конфликтов транспортного потока 2 с уменьшенными экономическими затратами, затратами на техническое обслуживание и текущий ремонт и воздействием на окружающую среду.

Средство 12 разрешения конфликтов содержит препроцессор 14, включенный в один тот же архитектурный модуль, по сравнению со средством 10 обнаружения конфликтов. Средство 12 разрешения конфликтов дополнительно содержит оптимизатор 16, выполненный отдельно от обнаружителя 10 конфликтов и включенный в модуль 8. Препроцессор 14 связан с оптимизатором 16 с помощью средства 18 связи.

Препроцессор 14 содержит автоматический разделитель 20, автоматический локальный решатель 22, средство 24 группирования зависимостей, средство 26 группирования временных интервалов и средство 28 автоматического объединения.

Автоматический разделитель 20 выполнен с возможностью виртуального разделения транспортной сети 3, в целях вычислений, на одну или более локальных частей и одну дополнительную часть.

Каждая локальная часть включает в себя зону сети 3, где происходит один из конфликтов. Более конкретно, каждая локальная часть определяется там, где находятся поезда в транспортном потоке 2, вовлеченные в конфликт, и включает в себя локальные занятые ресурсы сети 3, которые заняты упомянутыми поездами, участвующими в конфликте. Кроме того, каждая локальная часть включает в себя локальные связывающие ресурсы, которые связывают вместе локальные занятые ресурсы. Количество связывающих ресурсов, включенных в каждую локальную часть, определяется в соответствии с несколькими параметрами. Разделитель 20 выбирает, какой ресурс должен быть включен в набор ресурсов, которые должны рассматриваться в качестве локальных связывающих ресурсов согласно упомянутым параметрам. В частности, выбор локальных связывающих ресурсов выполняется в соответствии со значением глубины, которое может быть выбрано оператором 5 или выбрано при инициировании или настройке системы 1.

В некоторых случаях средство 24 группирования определяет группы транспортных средств среди набора транспортных средств транспортного потока 2: это группирование выполняется таким образом, чтобы транспортные средства из одной и той же группы были связаны одной или более зависимостями транспортного потока, тогда как транспортные средства, принадлежащие к другим группам, не были связаны зависимостью или зависимостью, которая считается незначительной. Зависимость транспортного потока представляет собой связь между двумя или более поездами, такими как совместно используемые подвижные составы или совместно работающие члены бригад. На практике, поезда, связанные между собой зависимостью, зависят друг от друга и должны управляться в зависимости друг от друга в сети 3.

Дополнительная часть сети 3 отличается от локальных частей и составляет остальную часть сети 3, которая не рассматривается как локальная часть. Таким образом, локальные части являются дополняющими по отношению к дополнительной части, поэтому все эти части вместе представляют собой иллюстрацию всей транспортной сети 3.

Автоматический локальный решатель 22 выполнен с возможностью формирования одного локального решения для каждой из разделенных локальных частей транспортной сети 3. Каждое из этих локальных решений относится только к одной из локальных частей, виртуально исключая дополнительную часть. При необходимости каждое локальное решение формируется только для групп транспортных средств, содержащих транспортные средства, участвующие в конфликтах. Таким образом, препроцессор 14 игнорирует группы транспортных средств, не вовлеченных в конфликты. Следовательно, каждое из этих локальных решений очень быстро вычисляется с учетом уменьшенного количества возможностей, путем исключения дополнительной части и при необходимости групп транспортных средств, не участвующих в конфликтах.

Локальные решения, сформированные препроцессором 14, подаются в автоматический дополнительный решатель 30 из оптимизатора 16 через средство 18 связи. Дополнительный решатель 30 выполнен с возможностью формирования дополнительного решения только для дополнительной части транспортной сети 3, исходя из локальных решений, предоставленных препроцессором 14. Дополнительный решатель 30 формирует дополнительное решение на основании набора маршрутов, которые уже были зафиксированы препроцессором 14 для локальных частей сети 3. Предпочтительно, дополнительное решение выполняется для группы транспортных средств, которая не содержит транспортные средства, участвующие в конфликте, в зависимости от локальных решений, найденных для группы транспортных средств, включающей транспортные средства, участвующие в упомянутых конфликтах.

Количество потенциальных возможностей изменения маршрута транспортного потока 2, которое дополнительный решатель 30 должен учитывать для решения, уменьшается. Исходя из этого заданного набора локальных маршрутов, дополнительный решатель 30 способен довольно легко формировать дополнительное решение.

Затем дополнительный решатель 30 передает сформированное дополнительное решение обратно в препроцессор 14 через средство 18 связи. Средство 28 автоматического объединения препроцессора 14 выполнено с возможностью автоматического объединения локальных решений с дополнительным решением для получения решения конфликта путем объединения набора маршрутов локальных решений и набора маршрутов дополнительного решения для формирования решения конфликта, которое должно быть передано в средство 4 управления. Ввиду вышеизложенного формирование решения конфликта происходит очень быстро и надежным образом, поэтому оно может выполняться предпочтительно в реальном времени. График выполнения команд может быть оптимизирован с очень высокой частотой.

В качестве дополнительной особенности, средство 26 группирования временных интервалов выполнено с возможностью автоматического разделения периода планирования на последовательные временные интервалы, охватывающие только часть периода планирования. Локальный решатель 22 можно выполнить с возможностью последовательного формирования локальных решений для разделенных временных интервалов. Кроме того, дополнительный решатель 30 можно выполнить с возможностью формирования дополнительных решений для каждого из разделенных временных интервалов.

Более конкретно, например, период планирования можно разделить на следующие один за другим первый, второй и третий временные интервалы. В этом примере локальный решатель 22 сначала формирует первое локальное решение, относящееся только к первому временному интервалу и к локальной части. Затем, дополнительный решатель 30 формирует первое дополнительное решение, относящееся только к первому временному интервалу и к дополнительной части. Первое дополнительное решение формируется с учетом первого локального решения. Средство 28 автоматического объединения автоматически объединяет первое локальное решение с первым дополнительным решением для получения решения для первого временного интервала. Решение для первого временного интервала соответствует набору маршрутов, которые относятся ко всей транспортной сети 3, но только для первого временного интервала периода планирования. Затем, локальный решатель 22 автоматически формирует второе локальное решение, относящееся только ко второму временному интервалу и локальной части и с учетом решения для первого временного интервала. Другими словами, второе локальное решение создается, исходя из набора маршрутов решения для первого временного интервала, определенного для первого временного интервала. Затем дополнительный решатель 30 автоматически формирует второе дополнительное решение, относящееся к дополнительной части, с учетом второго локального решения. Средство 28 автоматического объединения объединяет второе локальное решение со вторым дополнительным решением с целью формирования решения для второго временного интервала. Аналогичным образом, третье локальное решение формируется для третьего временного интервала и объединяется с третьим дополнительным решением, сформированным для третьего временного интервала, в решение для третьего временного интервала. В итоге, решения для трех временных интервалов, сформированные в соответствии с вышеупомянутым примером, автоматически объединяются средством 28 автоматического объединения для формирования решения конфликта. Благодаря вышеупомянутым примерам дополнительно сокращается время вычислений средства 12 для разрешения конфликтов.

Период планирования можно разделить на два или более последовательных временных интервалов и можно сформировать и объединить столько же решений для временных интервалов с целью получения решения конфликта.

Описанная выше система 1 предпочтительно реализуется с помощью одного или более компьютеров и/или одного или более серверов, связанных вместе в сеть передачи данных.

В целом, описанная выше система 1 управления движением транспорта выполнена с возможностью выполнения этапов способа управления движением транспорта согласно настоящему изобретению и показана на фиг.2.

Этот способ содержит этап 101 управления транспортным потоком 2 и транспортной сетью 3, согласно основному графику выполнения команд, этап 102 автоматического обнаружения и/или предсказания по меньшей мере одного конфликта в транспортном потоке 2, этап 103 автоматического формирования решения конфликта, основываясь на знании конфликта, и этап 104 управления транспортным потоком 2 и транспортной сетью 3 с использованием измененного графика выполнения команд на основе сформированного решении конфликта.

Этап 103 содержит подэтап 110 выбора периода планирования или использования заданного периода планирования и подэтап 111 автоматического разделения периода планирования на последовательные временные интервалы.

Этап 103 содержит подэтап 105 автоматического разделения транспортной сети 3 на локальные части и дополнительную часть. Подэтап 105 включает в себя элементарный этап 113 выбора того, какие ресурсы следует рассматривать в качестве локальных связующих ресурсов. Этап 103 также содержит подэтап 106 автоматической идентификации групп транспортных средств среди совокупности транспортных средств.

В течение рассматриваемого временного интервала за подэтапом 106 следует подэтап 107 автоматического формирования по меньшей мере одного локального решения, относящегося только к локальной части, для группы транспортных средств, содержащих транспортные средства, участвующие в конфликте.

После этого, в течение рассматриваемого временного интервала этап 103 содержит подэтап 108 автоматического формирования по меньшей мере одного дополнительного решения, относящегося только к дополнительной части, причем дополнительное решение формируется с учетом локального решения для группы транспортных средств, которые не содержат транспортные средства, участвующие в конфликте.

После выполнения подэтапов 107 и 108 выполняется дополнительный подэтап 112 автоматического объединения локального решения с дополнительным решением для получения решения для временного интервала. Подэтапы 107, 108 и 112 повторяются для каждого временного интервала.

Этап 103 дополнительно содержит подэтап 109 автоматического объединения решений для временных интервалов с целью получения решения конфликта.

Варианты осуществления изобретения и признаки, описанные выше, могут быть объединены для формирования дополнительных вариантов осуществления изобретения.

Реферат

Изобретение относится к средствам управления движением транспорта в транспортной сети. Способ включает этапы: (101) управления движением транспорта и транспортной сетью в соответствии с основным графиком выполнения команд, (102) автоматического обнаружения и/или предсказания конфликта в движении транспорта, (103) формирования решения конфликта, основываясь на информации о конфликте, и (104) управления движением транспорта и транспортной сетью с использованием измененного графика выполнения команд, основанного на сформированном решении конфликта. Причем этап (103) формирования решения конфликта содержит подэтапы: (105) автоматического разделения транспортной сети на локальную часть, в которой имеет место конфликт, и дополнительную часть, отличающуюся от локальной части, (107) автоматического формирования локального решения, относящегося только к локальной части, (108) автоматического формирования дополнительного решения, относящегося только к дополнительной части, причем дополнительное решение формируют с учетом локального решения, и (109) автоматического объединения локального и дополнительного решений для получения решения конфликта. Достигается снижение вычислительной нагрузки при поддержании бесконфликтного движения транспорта. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула