用于在大规模铁路网中生成车辆运行规划的系统和方法

摘要

本发明公开了用于在大规模铁路网中生成车辆运行规划的系统和方法。铁路网根据用户配置被分成包括干线和支线子网络的第一类型以及包括监督派遣控制地域的第二类型。感测和响应循环在多处理器计算环境上连续地执行，感测来自现场的关于列车运行的动态数据以及用户的其他变化。对于每个第一类型子网络，从子网络的当前规划以及拥塞中，计算偏离程度。使用偏离程度和拥塞，列车更改路线，为每个子网络选择并且并行执行合适的调度方法，并且第一级列车调度表被发送至在第二类型子网络上工作的并行识别和解决在第一级列车调度表之间的冲突的第二级列车调度系统。校对第二级列车调度表，以生成反应性在线列车调度表。

说明书

优先权声明

本申请需求于2014年5月19日提交的印度临时专利申请第 1676/MUM/2014号的优先权。其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

在本文中描述的本主题总体上涉及列车在大规模铁路网中的规划和 调度。更尤其地，本主题涉及通过交互式地划分大规模铁路网来为在大规 模铁路网中行驶的列车连续地再生成反应性在线列车调度表(reactive on-linetrainschedule)。

背景技术

随着货物和旅客运输的需求在广大区域的增长，造成对有效的并且更 大规模的铁路网的需求增大。大规模铁路网具有很多个列车站，并且使列 车站与在多个轨道上行驶的成千上万的列车连接。在现实生活中，在大规 模铁路网中连续地监控和重新规划大量的列车是一项复杂的过程。在大规 模铁路网中非常难以进一步生成高质量的、可行的以及安全的列车时刻 表。在典型的场景中，大量人力资源或列车时刻表参与连续地监督和控制 在庞大的网络上的成千上万的列车。除非列车时刻表可以快速并且有效地 反应，以减少连续的偏离和中断，否则不利地影响高度资本密集型铁路产 业的经济可行性。

在铁路网的运营期间，列车调度至关重要，这是因为关于列出交会和 通过的次优调度决策大幅降低了吞吐量、运输时间以及正点情况。通过铁 路网的有限的局部知识做出的调度决策不利地影响了在总体铁路网层次 上的性能。铁路公司在战术对运行规划的相对重要性上不同。在交通模式 的逐日变化之上的偏离和中断的不可预测性通常使战术交通规划徒劳无 功。根据一项研究，列车到达时间的45％的差异是由线上运输时间的差异 造成。可惜的是，时刻表没有也不能在认知上使用完全网络范围的信息， 因此，时刻表的决策是局部的，而非全面的。时刻表局部避免延迟更高优 先级的列车，通常在高优先级列车进入之前，将更低优先级的列车远远地 移到侧线内，而不考虑网络范围的影响。由于延迟一串低优先级列车，可 以增加拥塞，很快，所有列车(无论什么优先级的列车)都延迟，影响铁 路网的整体性能，所以这个策略通常可以适得其反，此时，甚至在网络拥 塞的异常情况下以及繁忙运输的时间段内，时刻表通常使用相同的启发 式。

因此，在大规模铁路网的管理需要精心规划时，随着列车站、区段、 列车等的数量增加，为大规模铁路网这样做，可以无法控制地增大复杂度。 列车规划和调度的先有技术解决不足以在这种大规模铁路网中提供列车 的有效管理。在先有技术中，提出了多个解决，用于自动列车规划和调度， 但是所有解决限于有限数量的列车和列车站。用于铁路规划和调度的这些 传统的方法处理了限制大小的铁路网，并且不提供任何解决方案，来在具 有无约束数量的列车、列车站、站台以及多个轨道线的大规模铁路网上规 划和调度列车。先有技术的解决不能扩展为解决这种大规模铁路网的有效 并且高效的规划和调度。

因此，考虑在具有无约束的数量的列车、列车站、站台以及多个轨道 线的大规模铁路网上的多个交互，需要一种在线规划方法和系统，它们可 以持续地并且全面地对连续的交通延迟、偏离以及中断快速并且有效地做 出动态反应，并且重新调度大量列车。

发明内容

提供了这个发明内容，以介绍与用于生成大规模铁路网的在线反应性 列车时刻表的系统和方法相关的方面，并且下面在详细描述中进一步描述 了这些方面。这个发明内容并非旨在确定所需求的主题的基本特征，也非 旨在用于确定或限制所需求的主题的范围。

在一个实现方式中，公开了一种用于通过交互式划分铁路网来为在铁 路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调度表的系统。所述铁路网是大 规模的全国范围的铁路网。所述系统包括一组处理器以及与所述一组处理 器耦合的存储器。所述系统包括由耦接至所述处理器的数据库管理系统管 理的持久数据存储的集合。这组处理器能够执行存储在存储器内的编程指 令，以使用户能够配置将铁路网分成第一类型子网络和第二类型子网络， 并且为划分存储数据。用户可配置的第一类型子网络包括一个或多个干线 子网络和一个或多个支线子网络，这组处理器能够执行存储在存储器内的 编程指令，以进一步使用户能够配置将一个或多个支线子网络分成一个或 多个组。用户可配置的第二类型子网络包括一个或多个监督派遣控制地 域。这组处理器还能够执行存储在存储器内的编程指令，以使用户能够输 入、存储以及修改关于铁路网(包括隔开、列车站、站台、回路)以及关 于在该网络中规划的列车的静态数据。所述第一类型子网络和第二类型子 网络的布局重叠，并且所述第一类型子网络和第二类型子网络是相同的铁 路网的交替表示。所述第一类型子网络可以完全或部分包含在一个或多个 第二类型子网络内。所述第二类型子网络可以部分或完全包括一个或多个 第一级子网络。

这组处理器能够执行存储在存储器内的编程指令，以执行感测和响应 循环(senseandrespondcycles)。在执行感测和响应循环的同时，处理器 感测静态数据更新和用户的动态数据以及通过现场数据获取功能体接收 的来自现场(field，实地)的与列车在时间点的到站和出站的对应动态数 据。然后，一组处理器作出响应，分析与列车相关联的动态数据，以便为 所述一个或多个第一类型的子网络的每个干线子网络和每个支线子网络 (feederlinesub-network)，计算列车的实际状态相对于当前列车调度表 的偏离程度。所述当前列车调度表在一个或多个先前的感测和响应循环中 计算或者从时刻表数据中复制。处理器进一步作出响应，估计在一个或多 个第一类型子网络中的拥塞，识别可以从更改路线中受益的列车，并且通 过比较在第一类型子网络中的拥塞，为列车选择最佳的更改路线的选项。 通过比较交通密度和所述一个或多个第一类型子网络的设计容量，计算在 一个或多个第一类型子网络中的拥塞。然后，处理器根据偏离程度和拥塞， 从与所述一个或多个干线子网络和所述一个或多个支线子网络相关的多 个第一级列车调度方法中选择一个或多个第一级列车调度方法。处理器进 一步计算为每个干线子网络和每个支线子网络执行所选择的一个或多个 第一级列车调度方法所需要的计算处理器的数量；处理器进一步将计算处 理器的数量的需求传送至控制器方法，并且从所述控制器方法中接收所分 配的计算处理器的可分配的数量和身份。处理器进一步通过使用更新的静 态数据、动态数据以及与每个干线子网络和每个支线子网络相关的建议信 息，在动态分配的计算处理器上，为每个干线子网络和每个支线子网络并 行地执行所选择的一个或多个第一级列车调度方法并且为每个支线子网 络组内的每个支线子网络顺次地执行所选择的一个或多个第一级列车调 度方法，以生成用于每个干线子网络和每个支线子网络的第一级列车调度 表，其中，所述建议信息是从所述一个或多个先前的感测和响应循环中接 收的。在完成第一级时刻表时，通过使用每个干线子网络和每个支线子网 络的第一级列车调度表来执行第二级列车调度方法，处理器为所述一个或 多个监督派遣控制地域中的每个并行生成第二级列车调度表，以便1)识 别和解决在所述一个或多个干线子网络和所述一个或多个支线子网络的 第一级列车调度表之间的一个或多个冲突，并且2)根据所述一个或多个 冲突的解决方案(resolution)，计算所述建议信息。所述建议信息可以包 括用于可应用的两个或多个第一级列车调度表的资源分配。可应用的两个 或多个第一级列车调度表可以是解决一个或多个冲突的第一级列车调度 表。所述建议信息的应用防止在下一个感测和响应循环中在所述可应用的 两个或多个第一级列车调度表之间再发生一个或多个冲突。所述一个或多 个冲突在所述一个或多个干线和支线的交接点处发生，构成所述一个或多 个第一类型子网络。处理器进一步校对用于所述一个或多个监督派遣控制 地域中的每个的第二级列车调度表，以生成用于铁路网的反应性在线列车 调度表。

在一个实现方式中，公开了一种用于交互式划分铁路网并且连续地执 行感测和响应循环以为在铁路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调 度表的方法。所述铁路网是大规模的全国范围的铁路网。铁路网的划分的 配置的方法包括在逻辑上将铁路网分解成第一类型子网络和第二类型子 网络。第一类型子网络和第二类型子网络是用户可配置的。第一类型子网 络包括一个或多个干线子网络和一个或多个支线子网络。所述方法根据用 户配置进一步将一个或多个支线子网络分成支线子网络组。第二类型子网 络包括一个或多个监督派遣控制地域并且所述一个或多个监督派遣控制 地域是用户可配置的。所述第一类型的铁路子网络和第二类型的铁路子网 络的布局重叠，并且所述第一类型的铁路子网络和第二类型的铁路子网络 是相同的铁路网的交替表示。所述第一类型子网络可以完全或部分包含在 一个或多个第二类型子网络内。所述第二类型子网络可以部分或完全包括 一个或多个第一类型子网络。该方法进一步使用户能够输入、存储以及修 改关于铁路网(包括隔开、列车站、站台、回路)以及关于在该网络中规 划的列车的静态数据。

该方法进一步包括执行每个感测和响应循环。执行每个感测和响应循 环包括感测静态数据更新和用户的动态数据以及通过现场数据获取功能 体接收的来自现场的与列车在时间点的到站和出站对应的动态数据。执行 每个感测和响应循环进一步包括一组处理器作出响应，分析与列车相关联 的动态数据，以便为所述一个或多个干线子网络的每个干线子网络和所述 一个或多个支线子网络的每个支线子网络，计算列车的实际状态相对于当 前列车调度表的偏离程度。所述当前列车调度表在一个或多个先前的感测 和响应循环中计算或者从时刻表数据中复制。执行每个感测和响应循环进 一步包括作出响应，估计在一个或多个第一类型子网络中的拥塞，识别可 以从更改路线中受益的列车，并且通过比较在第一类型子网络中的拥塞， 为列车选择最佳的更改路线的选项。执行每个响应进一步包括根据偏离程 度和拥塞，从多个第一级列车调度方法中选择与所述一个或多个干线子网 络和所述一个或多个支线子网络相关的一个或多个第一级列车调度方法。 通过比较交通密度和所述一个或多个第一类型子网络的设计容量，计算在 一个或多个第一类型子网络中的拥塞。执行每个感测和响应循环进一步包 括计算为每个干线子网络和每个支线子网络执行所选择的一个或多个第 一级列车调度方法所需要的计算处理器的数量，并且将计算处理器的数量 的需求的请求传送给控制器方法。执行每个响应进一步包括从所述控制器 方法中接收所分配的计算处理器的可分配的数量和身份，并且通过使用与 每个干线子网络和每个支线子网络相关的更新的静态数据、动态数据以及 建议信息，在动态分配的计算处理器上，为每个干线子网络和每个支线子 网络并行地执行这样选择的一个或多个第一级列车调度方法并且为每个 支线子网络组内的每个支线子网络顺次地执行所选择的一个或多个第一 级列车调度方法，以生成用于每个干线子网络和每个支线子网络的第一级 列车调度表。从所述一个或多个先前的感测和响应循环中接收所述建议信 息。在完成第一级时刻表时，执行每个感测和响应循环进一步包括，通过 使用每个干线子网络和每个支线子网络的第一级列车调度表来并行执行 第二级列车调度方法，处理器为所述一个或多个监督派遣控制地域中的每 个并行生成第二级列车调度表，以便1)识别和解决在所述一个或多个干 线子网络和所述一个或多个支线子网络的第一级列车调度表之间的一个 或多个冲突，并且2)根据所述一个或多个冲突的解决方案，计算所述建 议信息。所述建议信息可以包括用于可应用的两个或多个第一级列车调度 表的资源分配。可应用的两个或多个第一级列车调度表可以是解决一个或 多个冲突的第一级列车调度表。所述建议信息的应用防止在下一个感测和 响应循环中在所述可应用的两个或多个第一级列车调度表之间再发生一 个或多个冲突。所述一个或多个冲突在所述一个或多个第一类型子网络的 所述一个或多个线路(干线和/或支线)的交接点处发生。执行每个感测和 响应循环进一步包括，处理器校对所述一个或多个监督派遣控制地域中的 每个第二级列车调度表，以生成用于整个铁路网的反应性在线列车调度 表。

在一个实现方式中，公开了一种计算机程序产品，在所述产品上嵌有 计算机程序，用于交互式划分铁路网并且给在铁路网中行驶的列车再生成 反应性在线列车调度表。所述铁路网是大规模的全国范围的铁路网。计算 机程序包括交互式地将铁路网分解成第一类型子网络和第二类型子网络。 第一类型子网络和第二类型子网络是用户可配置的。第一类型子网络包括 一个或多个干线子网络和一个或多个支线子网络。根据用户配置将一个或 多个支线子网络分成一个或多个支线子网络组。第二类型子网络包括一个 或多个监督派遣控制地域并且所述一个或多个监督派遣控制地域是用户 可配置的。所述第一类型的铁路子网络和第二类型的铁路子网络的布局重 叠，并且所述第一类型的铁路子网络和第二类型的铁路子网络是相同的铁 路网的交替表示。所述第一类型子网络可以完全或部分包含在一个或多个 第二类型子网络内。所述第二类型子网络可以部分或完全包括一个或多个 第一级子网络。该计算机程序进一步包括程序代码，用于管理从用户中接 收的静态数据，存储并且能够改变用户的数据，即与铁路网、两种类型的 其用户配置划分、列车站、轨道对应的并且与列车及其计划时刻表对应的 数据。

计算机程序进一步包括程序代码，用于执行每个感测和响应循环。计 算机程序进一步包括程序代码，用于接收静态数据更新和用户的动态数据 以及来自现场的与列车在时间点的到站和出站的对应动态数据。计算机程 序进一步包括程序代码，用于由一组处理器分析与列车相关联的动态数 据，以便为所述一个或多个干线子网络的每个干线子网络和所述一个或多 个支线子网络的每个支线子网络计算列车的实际状态相对于当前列车调 度表的偏离程度。所述当前列车调度表在一个或多个先前的感测和响应循 环中计算或者从时刻表数据中复制。计算机程序进一步作出响应，估计在 一个或多个第一类型子网络中的拥塞，识别可以从更改路线中受益的列 车，并且通过比较子网络拥塞，选择最佳的更改路线的选项。计算机程序 进一步包括程序代码，用于根据偏离程度和拥塞，从与所述一个或多个干 线子网络和所述一个或多个支线子网络相关的多个第一级列车调度方法 中选择一个或多个第一级列车调度方法。通过比较交通密度和所述一个或 多个第一类型子网络的设计容量，计算在一个或多个第一类型子网络中的 拥塞。计算机程序进一步包括程序代码，用于计算为每个干线子网络和每 个支线子网络执行所选择的一个或多个第一级列车调度方法所需要的计 算处理器的数量。计算机程序进一步包括程序代码，用于将计算处理器的 数量的需求的请求传送给控制器方法，并且包括程序代码，用于从所述控 制器方法中接收所分配的计算处理器的数量和身份。计算机程序进一步包 括程序代码，用于通过使用更新的静态数据、动态数据以及与每个干线子 网络和每个支线子网络相关的建议信息，在动态分配的计算处理器上，为 每个干线子网络和每个支线子网络并且顺次为在每个支线子网络组内的 每个支线子网络并行地执行这样选择的一个或多个第一级列车调度方法， 以给每个干线子网络和每个支线子网络生成第一级列车调度表。从所述一 个或多个先前的感测和响应循环中接收所述建议信息。在生成第一级时刻 表之后，计算机程序进一步包括程序代码，用于通过使用每个干线子网络 和每个支线子网络的第一级列车调度表来并行执行第二级列车调度方法， 为所述一个或多个监督派遣控制地域中的每个并行生成第二级列车调度 表，以便1)识别和解决在所述一个或多个干线子网络和所述一个或多个 支线子网络的第一级列车调度表之间的一个或多个冲突，并且2)根据所 述一个或多个冲突的解决方案，计算所述建议信息。所述建议信息可以包 括用于可应用的两个或多个第一级列车调度表的资源分配。可应用的两个 或多个第一级列车调度表可以是解决一个或多个冲突的第一级列车调度 表。所述建议信息的应用防止在下一个感测和响应循环中在所述可应用的 两个或多个第一级列车调度表之间再发生一个或多个冲突。所述一个或多 个冲突在第一类型子网络的所述一个或多个线路(干线和/或支线)的交接 点处发生。计算机程序进一步包括程序代码，用于校对所述一个或多个监 督派遣控制地域中的每个的第二级列车调度表，以生成用于整个铁路网的 在线列车调度表。

附图说明

参照附图，描述详细说明。在图中，参考数字的最左边的数字表示参 考数字首先出现的示图。相同的数字在整个示图中用于表示相似的特征和 元件。

图1示出了根据本主题的一个实施方式的用于交互式划分铁路网并且 为在铁路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调度表、并且连续地执行 感测和响应循环的系统的网络实现方式；

图2示出了根据本主题的实施方式的在图1的系统的多个处理器之间 的通信链路；

图3示出了根据本主题的示例性实施方式将铁路网划分成第一类型的 干线子网络；

图4示出了根据本主题的示例性实施方式将铁路网划分成第一类型的 干线子网络和支线子网络；

图5示出了根据本主题的示例性实施方式将铁路网划分成监督派遣控 制地域；

图6示出了根据本主题的示例性实施方式的感测和响应循环的执行；

图7示出了根据本主题的示例性实施方式的用于在大规模铁路网内规 划和调度列车的信息管理过程；

图8示出了根据本主题的示例性实施方式的控制中心布置以及控制中 心与现场的连接；

图9示出了根据本主题的实施方式的用于为铁路网生成反应性在线列 车调度表的方法；

图10示出了根据本主题的实施方式的用于执行每个感测和响应循环 的方法。

具体实施方式

描述了一种系统和方法，用于交互式划分铁路网并且连续地执行感测 和响应循环，以为在铁路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调度表。 所述铁路网是大规模的全国范围的铁路网。铁路网可以交互式划分成第一 类型子网络和第二类型子网络。第一类型子网络和第二类型子网络可以是 用户可配置的。第一类型子网络可以包括一个或多个干线子网络和一个或 多个支线子网络。所述一个或多个支线子网络可以根据用户配置分成一个 或多个支线子网络组。第二类型子网络可以包括一个或多个监督派遣控制 地域并且是用户可配置的。所述第一类型子网络和第二类型子网络的布局 重叠，并且所述第一类型子网络和第二类型子网络是相同的铁路网的交替 表示。所述第一类型子网络可以完全或部分包含在一个或多个第二类型子 网络内。所述第二类型子网络可以部分或完全包括一个或多个第一级子网 络。

在执行每个感测和响应循环时，可以从用户中接收静态数据更新，并 且可以从用户和/或现场中接收与列车在时间点的到站和出站的对应动态 数据。传感器可以从现场感测与列车到站和出站对应的动态数据。而且， 可以由一组处理器分析与列车相关联的动态数据，以便为所述一个或多个 干线子网络的每个干线子网络和所述一个或多个支线子网络的每个支线 子网络，计算列车的实际状态相对于当前列车调度表的偏离程度。所述当 前列车调度表可以在一个或多个先前的感测和响应循环中计算或者从时 刻表数据中复制。通过比较交通密度和所述一个或多个第一类型子网络的 设计容量，可以计算在一个或多个第一类型子网络中的拥塞。可以由一组 处理器分析在一个或多个第一类型子网络中的拥塞，以识别可以从更改路 线中受益的列车，并且通过比较在一个或多个第一类型子网络中的拥塞， 选择最佳的更改路线的选项。而且，根据偏离程度和拥塞，从与所述一个 或多个干线子网络和所述一个或多个支线子网络相关的多个第一级列车 调度方法中选择一个或多个第一级列车调度方法。在下一个步骤中，可以 计算为每个干线子网络和每个支线子网络执行所选择的一个或多个第一 级列车调度方法所需要的计算处理器的数量。而且，可以传送计算处理器 的数量的需求的请求，并且可以接收所分配的计算处理器的可分配的数量 和身份。根据所分配的计算处理器的可分配的数量和身份，可以分配计算 处理器，以便为每个干线子网络和每个支线子网络执行所选择的一个或多 个第一级列车调度方法。

在分配计算处理器的分配之后，通过使用更新的静态数据、动态数据 以及与每个干线子网络和每个支线子网络相关的建议信息，在动态分配的 计算处理器上，为每个干线子网络和每个支线子网络并行地执行所选择的 一个或多个第一级列车调度方法并且为在每个支线子网络组内的每个支 线子网络顺次执行所选择的一个或多个第一级列车调度方法，以生成用于 每个干线子网络和每个支线子网络的第一级列车调度表。可以从所述一个 或多个先前的感测和响应循环中接收所述建议信息。

在生成第一级时刻表之后，通过使用每个干线子网络和每个支线子网 络的第一级列车调度表来执行第二级列车调度方法，可以为所述一个或多 个监督派遣控制地域(supervisorydispatchcontrolterritory)中的每个并行 生成第二级列车调度表。可以为所述一个或多个监督派遣控制地域中的每 个并行生成第二级列车调度表，以便识别和解决在所述一个或多个干线子 网络和所述一个或多个支线子网络的第一级列车调度表之间的一个或多 个冲突，并且根据所述一个或多个冲突的解决方案，计算所述建议信息。 所述一个或多个冲突在第一类型子网络的一个或多个线路(干线和/或支 线)的交接点处发生。所述建议信息可以包括用于可应用的两个或多个第 一级列车调度表的资源分配，并且所述建议信息防止在下一个感测和响应 循环中在所述可应用的两个或多个第一级列车调度表之间再发生一个或 多个冲突。在生成第二级时刻表之后，可以为所述一个或多个监督派遣控 制地域中的每个来校对第二级列车调度表，以为铁路网生成在线列车调度 表。

虽然在很多不同的网络计算系统、环境和/或配置中可以实现用于交互 式划分铁路网并且连续地执行感测和响应循环，以为铁路网中行驶的列车 再生成反应性在线列车调度表的所描述的系统和方法的方面，但是在以下 示例性系统的背景中描述这些实施方式。

现在，参照图1，根据本主题的一个实施方式，示出了一种系统102 的网络实现方式100，用于交互式地划分铁路网并且连续地执行感测和响 应循环，以为在铁路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调度表。在一 个实施方式中，为了再生成列车的反应性在线列车调度表，首先，系统102 可以将铁路网分成第一类型子网络和第二类型子网络。在划分之后，系统 102可以执行每个感测和响应循环，以为在铁路网中行驶的列车再生成反 应性在线列车调度表。为了执行每个感测和响应循环，系统102可以从用 户中接收更新的静态数据以及从用户和/或现场中接收与列车在时间点的 到站和出站对应的动态数据。而且，系统102还可以从所述一个或多个先 前的感测和响应循环中接收与一个或多个干线子网络和/或一个或多个支 线子网络相关的建议信息。在接收更新的静态数据和动态数据以及建议信 息之后，系统102可以分析与列车相关联的动态数据，以便为所述一个或 多个干线子网络的每个干线子网络和所述一个或多个支线子网络的每个 支线子网络，计算列车的实际状态相对于当前列车调度表的偏离程度。本 文中描述的当前列车调度表在一个或多个先前的感测和响应循环中计算 或者从时刻表数据中复制。现在，可以估计在一个或多个第一类型子网络 中的拥塞，以识别可以从更改路线中受益的列车，并且通过比较一个或多 个第一类型子网络中的拥塞，为列车选择最佳的更改路线的选项。

系统102可以根据偏离程度和拥塞，从与所述一个或多个干线子网络 和所述一个或多个支线子网络相关的多个第一级列车调度方法中选择一 个或多个第一级列车调度方法。系统102可以进一步计算用于执行针对每 个干线子网络和每个支线子网络所选择的的一个或多个第一级列车调度 方法所需要的计算处理器的数量。在计算所需要的计算处理器的数量之 后，系统102可以传送计算处理器的数量的需求的请求，并且可以接收所 分配的计算处理器的可分配的数量和身份。

在接收所分配的计算处理器的身份之后，系统102可以通过使用更新 的静态数据、动态数据以及与每个干线子网络和每个支线子网络相关的建 议信息中的至少一个，在分配的计算处理器上，为每个干线子网络和每个 支线子网络并行地执行所选择的一个或多个第一级列车调度方法并且为 在每个支线子网络组内的每个支线子网络顺次地执行所选择的一个或多 个第一级列车调度方法，以生成用于每个干线子网络和每个支线子网络的 第一级列车调度表。

在生成第一级列车调度表之后，系统102可以通过使用每个干线子网 络和每个支线子网络的第一级列车调度表执行第二级列车调度方法，以并 行生成用于所述一个或多个监督派遣控制地域中的每个的第二级列车调 度表。系统102可以为所述一个或多个监督派遣控制地域中的每个并行生 成第二级列车调度表，以便1)识别并解决在所述一个或多个干线子网络 和所述一个或多个支线子网络的第一级列车调度表之间的一个或多个冲 突，并且2)基于所述一个或多个冲突的解决方案，计算所述建议信息。 所述一个或多个冲突在第一类型子网络的一个或多个线路(干线和/或支 线)的交接点处发生。所述建议信息可以包括用于可应用的两个或多个第 一级列车调度表的资源分配，并且所述建议信息防止在下一个感测和响应 循环中在所述可应用的两个或多个第一级列车调度表之间再发生一个或 多个冲突。可应用的两个或多个第一级列车调度表可以是解决一个或多个 冲突的第一级列车调度表。

在生成第二级时刻表之后，系统102可以校对用于所述一个或多个监 督派遣控制地域中的每个的第二级列车调度表，以生成用于大规模铁路网 的在线列车调度表。大规模铁路网可以是全国铁路网。

尽管解释了本主题，考虑了在服务器上实现系统102，但可以理解的 是，系统102也可以在各种多处理器计算系统中实现。在一个实现方式中， 系统102可以在多指令多数据(MIMD)中实现。在另一个实现方式中， 系统102可以在云环境中实现。要理解的是，系统102可以由多个用户通 过在后文中统称为用户装置104的一个或多个用户装置104-1、 104-2…104-N或者位于用户装置104上的应用程序访问。用户装置104的 实例可以包括但不限于便携式计算机、个人数字助理、手持式装置以及工 作站。用户装置104通过网络106连通地耦合至系统102。

在一个实现方式中，网络106可以是高速的、高带宽的、可靠的、稳 健的数据网络的任何组合。在一个实现方式中，网络可以是无限带宽网络 通信链路。在另一个实现方式中，网络可以是基于TCP/IP的网络。而且， 网络106可以包括各种网络装置，包含路由器、桥接器、服务器、计算装 置、存储装置等。

参照图1，根据本主题的一个实施方式，示出了系统102。在一个实 现方式中，系统102可以包括多个处理器110、输入/输出(I/O)接口112 以及存储器114。可以分布和共享存储器114。

I/O接口112可以包括各种软件和硬件接口。而且，I/O接口112可以 使系统102与其他计算装置、数据库服务器、用户接口以及显示装置通信。 I/O接口112可以在各种网络和协议类型内促进多个通信。

存储器114可以包括在本领域中已知的任何计算机可读介质。存储器 114可以包括编程指令和数据116。除此以外，数据116用作存储库，用 于存储通过执行编程指令来接收、处理以及生成的静态数据和动态数据。 数据116还可以包括系统数据库118。

如图1中所示，系统102的网络实现方式100进一步包括现场事件数 据获取功能体120。现场事件数据获取功能体120进一步包括分布并且嵌 入整个铁路网内的多个传感器，用于感测与在铁路网中发生的事件相关联 的实际数据以及与列车的到站和出站相关联的相应数据。现场事件数据获 取功能体从铁路SCADA系统和/或用户接口104中接收现场事件数据。根 据所接收的现场事件数据的系统102可以提取在时间点的到站和/或出站 事件，并且可以进一步为每个第一类型子网络划分到站和/或出站事件。系 统102可以进一步将现场事件数据更新到数据库118中，并且可以进一步 将相关事件传送给每个第一类型子网络调度和第二类型子网络调度功能 体。

在一个实现方式中，首先，用户可以使用客户端装置104来经由I/O 接口112访问系统102。用户可以使用I/O接口112登记，以便使用系统 102。下面可以详细地解释系统102的工作。系统102用于为在铁路网中 行驶的列车连续地再生成反应性在线列车调度表。

根据本公开的一个示例性实施方式，系统102的多个处理器110可以 包括在平行的或分布的架构中作业的多个多处理器服务器。多个处理器 110可以通过通信链路1024连接。通信链路1024可以是高速通信链路。 可以使用点对点或双向串行互连，连接多个处理器110。双向串行互连可 以选自无限带宽、Myrinet、FibreChannel、PCIExpress、串行ATA、 1GE/10GE、具有RDMA特征的HIPPI或SCSI、RoCE(通过聚合的以太 网的RDMA)或iWARP(因特网广域RDMA协议)。可以使用本领域的 技术人员已知的互连，连接多个处理器。存储器114可以分布或共享或者 可以耦合至多个处理器110。存储器114可以是编程指令，以由多个处理 器110动态地执行。

参照图2，根据本公开的一个实施方式，示出了在多个处理器110之 间的通信链路1024。通信链路1024可用于高速通信，同时在各自的处理 器/子处理器/核处理器上执行编程指令，以彼此通信。系统102进一步包 括由与多个处理器110耦合的数据库管理系统管理的持久性数据存储的集 合。

根据本公开的一个实施方式，为了为在大规模铁路网中行驶的列车再 生成反应性在线列车调度表，首先，系统102可以交互式划分铁路网。在 一个实施方式中，系统102可以将铁路网分成第一类型子网络和第二类型 子网络。所述第一类型子网络和第二类型子网络可以是用户可配置的。所 述第一类型子网络可以包括一个或多个干线子网络和一个或多个支线子 网络。第一类型子网络可以包括在子网络的末端的终点站，并且还可以包 括在终点站之间的几个列车站和区段。系统102可以根据用户配置将一个 或多个支线子网络分成一个或多个支线子网络组。所述第二类型子网络可 以包括一个或多个监督派遣控制地域，并且所述一个或多个监督派遣控制 地域可以是用户可配置的。所述第一类型子网络和第二类型子网络的布局 重叠，并且所述第一类型子网络和第二类型子网络是相同的铁路网的交替 表示。所述第一类型子网络可以完全或部分包含在一个或多个第二类型子 网络内。所述第二类型子网络可以部分或完全包括一个或多个第一类型子 网络。

铁路网可以是大规模的全国铁路网，用于美国、印度、日本、中国等 国家。在一个实例中，铁路网可以包括由成千上万的闭塞区段互连的成千 上万的列车站和站台。铁路网可具有无约束的尺寸。成千上万的列车可以 在网络上同时行驶。铁路网可以包括干线和支线。支线连接至干线，用于 允许更多的人访问干线。干线可以连接铁路网的主要列车站。干线可以输 送大量交通，尤其用于在主要列车站之间的更长距离。支线可以具有短距 离，并且可以输送更少的交通。一个或多个线路(干线或支线)在交接点 连接。

在一个实施方式中，用户可以限定第一类型子网络和第二类型子网 络。而且，在第一类型子网络和第二类型子网络内的枢纽站或节点可以理 解为第一类型子网络的两个或多个干线的交会点。

参照图3，在一个实例中，示出了印度铁路网可以分成第一类型子网 络。通过不同样式的线路显示的每个路线示出了干线子网络。例如， Mumbai到Howrah(Kolkata)、Kalyan(Mumbai)到Chennai以及Mumbai 到Delhi是不同的可能的干线子网络。Kalyan、Vadodara、Kharagpur是干 线交接点的实例。参照图4，在一个实例中，示出了铁路网可以分成第一 类型子网络。通过不同样式的线路示出的每个路线表示线和支线子网络。 在文字说明中，支线被标记为“其他线路”。任何全国铁路网可以划分成 一个或多个干线或主线以及0个或多个支线，并且连接至网络。

参照图5，在一个实例中，示出了铁路网可能分成第二类型子网络。 更尤其地，参照图5，在一个实例中，示出了铁路网可能分成监督派遣控 制地域。在图5中，示出了印度铁路网可能分成监督派遣控制地域。例如， 示出了东南铁路(SER、印度铁路)的Kharagpur(KGP)分区的监督派 遣控制地域。在印度铁路文献中，已知首字母缩写词。在这个划分内， HWH-AHB线路区段是在Howrah(Kolkata)与Mumbai之间的可能干线 的一部分。KGP-RNTL线路区段是在Kharagpur与Vijaywada之间的可能 干线的一部分。这两个干线在KGP交接点交会。PKU-HLZ和HYPBGY 是可能支线的实例，并且PKU、TMZ以及HIP是其交接点。在Kharagpur 分区的监督控制子网络的这个实例内的其他交接点是ADL和SRC。Adra、 Chakradharpur(CKP)以及Bhadrak分区监督控制区域与Kharagpur控制 区域接界，并且列车在不一定是并且偶然地不是交接点的MDN、ASB以 及RNTL交换。

为了在划分之后为在铁路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调 度表，系统102可以连续地执行感测和响应循环。参照图6，解释感测和 响应循环的执行。系统102可以在连续并且快速的感测和响应循环内在铁 路网中重新调度所有列车。响应周期可以具有下面所述的5个阶段。在第 一阶段，系统102分析每个第一类型子网络的‘情况’，并且从在先前的 或早期的感测和响应循环中做出的当前预测中推断出关于偏离程度以及 拥塞水平的智能结论。在第二阶段，系统102可以使用第一阶段的分析来 决定哪辆列车要通过哪个路线以及哪个调度方法来重改路线，以应用于铁 路网的哪个第一类型子网络中。在双级方法中实现铁路调度。在第三阶段， 执行第一级调度方法，并且该方法可以给每个第一类型子网络局部生成良 好的并且可行的计划。在第四阶段中，第二级调度方法可以在第二类型子 网络上作业，以便在第一类型子网络的交接点为第一类型子网络去除在第 一类型列车时刻表之间的相互不一致性。第五阶段最后为整个铁路网络累 积第二级列车调度表。第五阶段可以进一步从一个或多个冲突的解决方案 计算建议信息。所述建议信息可以包括用于可应用的两个或多个第一级列 车调度表的资源分配。可应用的两个或多个第一级列车调度表可以是解决 一个或多个冲突的第一级列车调度表。所述建议信息可以防止在下一个感 测和响应循环中在所述可应用的两个或多个第一级列车调度表之间再发 生一个或多个冲突。

最初，系统102可以从用户中接收静态数据。静态数据可以预先定义， 并且可以包括静态铁路轨道数据、第一类型子网络的配置、第二类型子网 络的配置、临时铁路轨道数据、临时铁路网络修改数据、列车时刻表、每 个第一类型子网络的偏离的阈值等。

所述连续执行感测和响应循环可以包括感测动态数据并且通过提供 更新的在线列车调度表来响应。在执行每个感测和响应循环时，系统102 可以通过感测用户的静态数据更新以及来自现场的与列车对应的动态数 据来开始。动态数据可以包括列车在时间点的实际到站和出站事件以及在 铁路网内资源的可用性的变化。动态数据可以包括与一个或多个干线子网 络和一个或多个支线子网络相关的建议信息。可以从所述一个或多个先前 的感测和响应循环中接收所述建议信息。与铁路网相关联的资源的可用性 的状态可以动态地变化。资源可以包括闭塞区段、列车站、轨道、站台以 及轨道回路等。

根据本公开的一个实施方式，系统102可以接收与在铁路网中的多个 第一类型子网络和第二类型子网络中的每个的列车对应的动态数据。每当 对于在该系统中的多个第一类型子网络和第二类型子网络中的每个，在铁 路网中具有变化时，系统102可以接收静态数据更新和动态数据。系统102 可以通过规则的或不规则的时间间隔接收静态数据更新和动态数据。可以 通过一个或多个用户以及分布和嵌入称为“现场”的铁路网中的多个传感 器获取动态数据。

在接收静态数据更新和动态数据之后，在连续地执行感测和响应循环 之后，系统102可以通过使用一组处理器来进一步分析与列车相关联的动 态数据。系统102可以分析与列车相关联的动态数据，以便为所述一个或 多个干线子网络中的每个干线子网络以及所述一个或多个支线子网络中 的每个支线子网络，计算列车的实际状态相对于当前列车调度表的偏离程 度。当前列车调度表可以在一个或多个先前的感测和响应循环中计算或者 从时刻表数据中复制。

系统102可以通过比较实际的列车到站或出站事件与包含于在先前的 一个或多个感测和响应循环中计算的列车调度表内的一个或多个预测事 件的动态数据或者根据时刻表数据，计算用于每个干线子网络和每个支线 子网络的偏离程度。

系统102可以通过比较交通密度和所述一个或多个第一类型子网络的 设计容量，计算所述一个或多个第一类型子网络的拥塞。

在计算偏离程度和拥塞之后，系统102可以根据一个或多个列车的偏 离和/或在铁路网内的拥塞的影响，选择一个或多个列车，并且通过在不太 拥塞的子网络上更改所述一个或多个列车的路线，使所述一个或多个列车 绕道。在一个实施方式中，系统102可以在交接点更改一个或多个列车的 路线。在更改一个或多个列车的路线时，系统102可以在可以考虑更改路 线的交接点识别一个或多个列车。系统102可以进一步估计沿着每个识别 的列车的替换路线的拥塞或延迟。系统102可以进一步通过根据配置，将 更快速或更少能量的路线分配给识别的列车，来更改一个或多个列车的路 线。该系统可以进一步获得用户为所识别的列车更改路线的同意。

在计算偏离程度之后，系统102可以根据偏离程度和拥塞，从与一个 或多个干线子网络和一个或多个支线子网络相关的多个第一级列车调度 方法中选择一个或多个第一级列车调度方法。系统102可以基于在第一阈 值与第二阈值之间的偏离程度、更新的列车状态、基础设施的变化以及第 一类型子网络的交通拥塞中的至少一个，为每个干线子网络和每个支线子 网络选择一个或多个第一级列车调度方法。第一级列车调度方法是基于优 先级、偏离程度以及拥塞中的至少一个的启发式或元启发式方法 (meta-heuristicmethod)。

在一种场景中，对于每个干线子网络和每个支线子网络，在这样计算 的偏离程度在第一阈值内的情况下以及时间，系统102可以调整和推断在 所述一个或多个先前的感测和响应循环内计算的当前列车调度表，以给在 第一类型的铁路子网内行驶的列车提供反应性在线当前列车调度表。

在另一种场景中，对于每个干线子网络和每个支线子网络，在偏离程 度大于第一阈值但是在第二阈值内的情况下以及时间，系统102可以执行 与第一类型子网络相关的所选择的一个或多个第一级列车调度方法。如果 第一类型子网络是干线子网络，那么系统102可以在所分配的处理器上并 行地计算列车时刻表。如果第一类型子网络是支线子网络，则系统102可 以在所分配的处理器上为每个支线子网络组并行地计算列车时刻表并且 为在每个支线子网络组内的每个支线子网络顺次计算列车时刻表。

在又一种场景中，由于在与事故、轨道堵塞、计划外维修等中的至少 一个相关的在一个或多个第一类型子网络内的一个或多个破坏性事件，所 以对于一个或多个干线子网络和/或一个或多个支线子网络，在偏离程度大 于第二阈值的情况下以及时间，系统102可以根据描述破坏性事件的更新 的静态数据(静态数据更新)帮助用户选择最佳缓解选项以及交通运行规 划。可以根据这种帮助从用户中接收对现有列车的保持、终止或更改路线 和/或通过用户定义的优先级以及列车时刻表开始新列车的决定和范围或 者描述，作为更新的静态数据(静态数据更新)。在另一个实施方式中， 在偏离程度大于一个或多个干线子网络和/或一个或多个支线子网络的第 二阈值的时间以及情况下，系统102可以根据用户输入以及从现场中接收 的关于列车到站和出站的其他动态数据，与其他第一类型子网络的计算并 行地，反复重新计算受影响的一个或多个干线子网络和/或一个或多个支线 子网络的列车时刻表。‘现场’铁路网区域，其中，布置了多个传感器， 以感测与列车相关联的动态数据。

在每个感测和响应循环中，在选择所述一个或多个第一级列车调度方 法之后，使用控制器方法，系统102可以计算用于为每个干线子网络和每 个支线子网络并行地或者顺次执行所选择的一个或多个第一级列车调度 方法所需要的计算处理器的数量。为了计算这些计算处理器的分配，系统 102首先可以从所有第一类型子网络中接收和收集计算处理器的数量的这 种需求的请求。然后，系统102可以根据每个请求所需要的计算处理器的 数量为请求划分优先级。系统102可以进一步根据此时可用的计算处理器 的总数，规划计算处理器和相关联的资源的动态分配并且将其传送给每个 第一类型子网络的每个请求。系统102可以进一步将计算处理器和相关联 的资源分配给每个第一类型子网络的每个请求。

在计算所需的计算处理器的数量之后，系统102可以传送计算处理器 的数量的需求的请求。在传送计算处理器的数量的需求的请求之后，系统 102可以接收所分配的计算处理器的可分配的数量以及身份。

在接收所分配的计算处理器的身份之后，系统可以通过使用更新的静 态数据、动态数据以及与每个干线子网络和每个支线子网络相关的建议信 息中的至少一个，在分配的计算处理器上，为每个干线子网络和每个支线 子网络并行地执行这样选择的一个或多个第一级列车调度方法并且为在 每个支线子网络组内的每个支线子网络顺次地执行这样选择的一个或多 个第一级列车调度方法，以生成用于每个干线子网络和每个支线子网络的 第一级列车调度表。可以从所述一个或多个先前的感测和响应循环中接收 所述建议信息。

在给每个干线子网络和每个支线子网络生成第一级时刻表之后，通过 使用每个干线子网络和每个支线子网络的第一级列车调度表来执行第二 级列车调度方法，系统102可以给一个或多个监督派遣控制地域并行生成 第二级列车调度表。系统102可以给一个或多个监督派遣控制地域并行生 成第二级列车调度表，以便1)识别和解决在所述一个或多个干线子网络 和所述一个或多个支线子网络的第一级列车调度表之间的一个或多个冲 突，并且2)根据所述一个或多个冲突的解决方案，计算所述建议信息。 所述一个或多个冲突在所述一个或多个第一类型子网络的所述一个或多 个干线和支线的交接点处发生。建议信息可以包括用于可应用的两个或多 个第一级列车调度表的资源分配。所述建议信息可以防止在下一个感测和 响应循环中在所述可应用的两个或多个第一级列车调度表之间再发生一 个或多个冲突。可应用的两个或多个第一级列车调度表可以是解决一个或 多个冲突的第一级列车调度表。在第一级列车调度表中按照预定时间，系 统102可以解决在所述一个或多个干线子网络和所述一个或多个支线子网 络的第一级列车调度表之间的一个或多个冲突，而不修改在所述一个或多 个监督派遣控制地域中的列车的进入时间或离开时间。基于所述一个或多 个冲突的解决方案计算的优先级、偏离程度、拥塞以及建议信息中的至少 一个，系统102可以解决在所述一个或多个干线子网络和所述一个或多个 支线子网络的两个或多个第一级列车调度表之间的一个或多个冲突。

在另一个实施方式中，系统102可以在包括多个处理器的平行计算环 境上执行，包括计算服务器、芯片或核，并且其中，所述多个处理器与高 速通信链路在物理上和功能上整合。

在另一个实施方式中，第一级列车调度方法可以包括具有回溯的基于 启发式的N步预见性技术。在具有回溯的基于启发式的N步算法中，可 以给列车分配离开当前车站的时间、到达和离开接下来的0≤n≤N列 车站的时间。更低优先级的列车可以回溯并且分配给可用于分配的动态改 变的资源的先前轨道回路。在另一个实施方式中，根据第一类型子网络的 偏离和拥塞的动态水平，第一级列车调度方法可以包括元启发式方法，该 元启发式方法在搜索空间内并行检查局部邻域，用于在争夺相同的轨道资 源的列车之间的交会和通过的位置和时间。第一级列车调度方法可以包括 一个或多个可配置的可平行的算法，用于为每个选择的第一类型子网络生 成更多最佳的第一级列车调度表。根据在大规模铁路网内的其他第一类型 子网络的偏离和中断程度以及后续处理需求，一个或多个可平行的算法可 以动态地被配置给多个处理器，可以将这些处理器动态地分配给每个第一 类型子网络。第一级列车调度方法可以进一步分解，用于并行并且更快速 地执行，而不影响关于交会和通过的位置和时间的解决的质量和最佳性。

根据本公开的一个示例性实施方式，解释具有回溯的基于启发式的N 步预见性的第一级列车调度方法。具有回溯的基于启发式的N步预见性包 括步骤1，包括分配两个连续的一元资源，即，闭塞区段和环形线路。闭 塞区段是在两个列车站之间的区段，以便列车(交叉点/优先)可以在这两 个列车站中的任一个中重新排序。在从列车/航程的原点到目的地的方向， 闭塞区段在出发站与出发站的下一站之间。在出发站的下一站，从闭塞区 段中可进入环形线路(列车可以在停止时间停车的侧线或停留线)。N是 预先定义的整数1或者更大。N＝1是列车这个站地前进的情况。大值N (大于在车辆的路线上的列车站的数量)示出了列车在单个迭代中从原点 或当前位置进入目的地。回溯实现释放分配给列车的动态变化的资源，将 动态变化的资源移回先前的步骤中，并且给先前的步骤分配动态变化的资 源。

在列车的原点，通过根据优先级以及列车的出发时间，将列车排序， 第一级列车调度方法可以实现为规划选择的列车的每列列车的以下特征。 解释N＝1的特殊实施方式的特征。在本领域中的技术读者能够推断规划 技术N>1。

在列车使用资源，考虑与规划/安排的运动状态偏离的程度以及在第一 类型子网络的区段上的拥塞等因素时，在当前时间的参数化持续时间内， 第一级列车调度方法还可以被配置为快速地尽可能减小调度的列车与公 布的时刻表的偏离，或者尽可能增大没有时刻表的列车的吞吐量，确保没 有冲突。铁路网的(累积的)反应性在线列车调度表可以包括但不限于列 车的无冲突运动的时刻表、在当前时间的参数化持续时间内、通过列车的 相关的航程、优于共同的感测和手动生成的规划的时刻表、以及与在铁路 网内发生事件一样快速地计算的时刻表。

系统102可以在数据库118内收集和存储用于为在铁路网内行驶的列 车再生成反应性在线列车调度表所需要的数据。数据库118的数据可以在 一个或多个处理器中的至少一个的集成集合上实现，以便能够在数据管理 中具有高速、高可靠性、高可用性以及安全性。数据库118可以接收与轨 道相关的静态数据更新和动态数据、子网络配置、以及来自用户和现场的 在第一批和第一个类型的子网络以及列车时刻表内的偏离的阈值，并且在 用户接口上显示更新的数据。系统118可以识别干线子网络、支线子网络、 支线子网络组、管理权限以及时间点，并且保持该信息。

系统102可以进一步从用户中捕获现场事件数据，或者可以通过合适 的接口从铁路SCADA系统中接收现场事件数据，并且在数据库118内存 储现场事件数据。系统102可以进一步将相关事件传送给每个子网络调度 方法。

系统102可以进一步在I/O接口104内为铁路网显示列车和资源。系 统102可以具有各种交互式和可配置的用户接口。交互式和可配置的用户 接口可以包括列车运行图、细节轨道显示、具有不同的缩放水平的示意性 网络显示。交互式和可配置的用户接口可以使用户能够理解和管理大规模 铁路网、与铁路网相关联的基础设施以及反应性在线列车调度表。

在上面讨论的实施方式中，系统和方法能够将铁路网可定制地划分成 第一类型子网络和第二类型子网络，其中，第一类型子网络和第二类型子 网络是用户可配置的；并且其中，所述第一类型子网络包括一个或多个干 线子网络和一个或多个支线子网络；并且其中，所述一个或多个支线子网 络根据用户配置分组；并且其中，所述第二类型子网络包括一个或多个监 督派遣控制地域，并且所述一个或多个监督派遣控制地域是用户可配置 的。

根据本公开的一个实施方式，图7示出了用于规划和调度列车的信息 管理过程。系统102可以被配置为通过多个处理器在整个铁路网中提供运 营管理。该系统可以接收输入，包括静态数据、动态数据、控制器输入、 现场数据以及建议信息。系统102可以进一步处理输入数据，并且提供具 有模拟、规划、培训、维修警告、乘客信息、MIS报告以及图形显示的形 式的输出。

图8示出了根据本公开的一个示例性实施方式的控制中心布置和控制 中心与现场的连接以及用于实现系统102的硬件。用于控制中心的硬件元 件可以仅仅使用商用设备。在一个实例中，在两个规划师/控制器的每个控 制点以及为了故障容差通过LAN传送给可能双复制服务器的维护工作 站，可以使用最少三个工作站。系统102可以安装在一个或多个这种服务 器上。具有多处理器系统，可以在这些系统上实现系统102的独立副本。 显示系统通常在用于时刻表/规划师/控制器的不同的工作站上运行，如图 8中所述。维护工作站监控控制中心的性能，包括服务器、软件工作站、 显示器以及通信网络(双以太网LAN)。维护工作站还可以用作规划师/ 控制器位置备份。在控制中心内可用的功能可以通过通行码登录控制。而 且，额外的工作站可以随时加入控制中心中。硬件和通信元件的性质和配 置以及在图8中所述的用户角色仅仅具有指示性。系统102用于在大规模 铁路网内进行车辆运行建模。系统102在铁路网内提供车辆/列车运行的自 适应重新安排。该系统确保在铁路网内的车辆运行中没有冲突。而且，系 统102还可以通过铁路网生成车辆/列车运行的运行图和可视布局。该图示 出了终端服务器，其用于连接至在现场的可能串联装置或并联装置。替换 的装置(例如，路由器、开关以及集线器)可以用于连接至其他以及更多 类型的现场装置和外部系统。

在上面讨论的实施方式中，系统和方法能够连续地执行感测和响应循 环，以为在铁路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调度表。

在上面讨论的实施方式中，系统和方法能够使用成千上万的列车和千 上万的列车站将铁路规划和调度问题空间放大至少两个数量级，同时将规 划和调度周期响应时间减少一个数量级，减小为大约1分钟。

在上面讨论的实施方式中，系统和方法能够为全国铁路网生成在线反 应性列车时刻表，其尽可能减少列车运行与列车时刻表以及与战术规划的 偏离。

在上面讨论的实施方式中，系统和方法能够根据用户设备将一个或多 个支线子网络分组，以便在调度最复杂的干线子网络所需要的时间内，通 过在相同的处理器上顺次调度在一组内的支线，提高计算的效率。

在上面讨论的实施方式中，系统和方法能够使用双级调度方法来覆盖 整个网络，其中，第一级反复并且快速地生成高优化时刻表，并且这两个 级生成可行的规划。

现在，参照图9，根据本主题的一个实施方式，描述了一种用于为在 铁路网中行驶的列车再生成反应性在线列车调度表的方法900。现在，参 照图9，根据本主题的一个实施方式，示出了一种方法900，用于交互式 划分铁路网，并且连续地执行感测和响应循环，以为在铁路网中行驶的列 车再生成反应性在线列车调度表。铁路网可以是全国范围的铁路网。可以 在计算机可执行指令的一般背景下描述方法900。通常，计算机可执行指 令可以包括例行程序、程序、对象、元件、数据结构、过程、模块、功能 等，其执行特定的功能或实现特定的抽象数据类型。方法900也可以在分 布式计算环境中实践，其中，由通过该快速可靠的通信网络连接的处理装 置执行功能。在分布式计算环境中，计算机可执行指令可以位于局部和分 布式计算机存储介质内，包括存储器存储装置。

描述方法900的顺序并非旨在理解为具有限制性，并且多种描述的方 法方框可以按照任何顺序组合，以实现方法900或者替换的方法。此外， 在不背离在本文中描述的主题的精神和范围的情况下，可以从方法900中 删除单独的方框。而且，该方法可以在任何合适的硬件、软件、固件或其 组合中实现。然而，为了容易解释，在下面描述的实施方式中，方法900 可以被视为在上述系统102内实现。

在方框902中，铁路网可以分成第一类型子网络和第二类型子网络。 第一类型子网络和第二类型子网络可以是用户可配置的。所述第一类型子 网络可以包括一个或多个干线子网络和一个或多个支线子网络。所述一个 或多个支线子网络根据用户配置可以分成一个或多个支线子网络组。所述 第二类型子网络可以包括一个或多个监督派遣控制地域，并且是用户可配 置的。在一个实现方式中，铁路网可以由系统102分成第一类型子网络和 第二类型子网络。所述第一类型子网络和第二类型子网络的布局重叠，并 且所述第一类型子网络和第二类型子网络是相同的铁路网的交替表示。所 述第一类型子网络可以完全或部分包含在一个或多个第二类型子网络内。 所述第二类型子网络可以部分或完全包括一个或多个第一类型子网络。

在方框902中，可以接收与铁路网、列车站、规定以及时刻表相关联 的静态数据的用户输入。而且，在方框中，还可以修改关于铁路网(包括 列车站、站台、回路)的以及关于在网络中规划的列车的静态数据。如果 该方法具有冷启动，那么轨道和列车的静态数据结构可以填充，并且可以 根据系统时间、时刻表、用户输入以及事件，定位列车。在方框中，对于 每个第一类型子网络，可以比较实际数据和预测的事件。在数据库118中 可以更新进一步的轨道和列车状态，可以分析输入的基础设施变化，并且 可以分析子网络级交通拥塞级。静态数据包括静态铁路轨道数据、第一类 型子网络的配置以及第一类型子网络的状态偏离的阈值、第二类型子网络 的配置、临时铁路轨道数据、临时铁路网络修改数据以及列车时刻表。所 述动态数据包括列车在时间点的到站和出站以及在铁路网内资源的可用 性。

在方框902中，通过接收用户的静态数据，存储并且能够改变用户的 静态数据，即与铁路网、两种类型的铁路网的用户配置划分、第一类型子 网络的状态偏离的阈值、列车站、轨道、列车以及列车的计划时刻表对应 的数据，可以管理静态数据。

在方框904中，可以执行每个感测和响应循环，以为在铁路网中行驶 的列车再生成反应性在线列车调度表。方法704进一步包括在连续的感测 和响应循环内，感测静态数据更新(更新的静态数据)和动态数据，并且 通过提供更新的在线反应性列车时刻表来响应。在一个实现方式中，每个 感测和响应循环可以由系统102执行，以给在铁路网中行驶的列车再生成 反应性在线列车调度表。而且，可以在图10中更详细地解释方框904。

方法900可以在包括多个处理器的平行计算环境上执行，并且其中， 所述多个处理器与高速通信链路在物理上和功能上结合。

现在，参照图10，根据本主题的一个实施方式，示出了一种方法方框 904，由用于执行感测和响应循环的方法1000解释。

在方框1002中，可以接收来自一个或多个用户或者来自与列车运行 对应的现场的静态数据更新(更新的静态数据)。在一个实现方式中，来 自用户的静态数据更新和动态数据以及来自与列车运行对应的现场的动 态数据可以由系统102接收。

在方框1004中，可以使用一组处理器分析与列车相关联的动态数据， 以便为所述一个或多个干线子网络中的每个干线子网络以及所述一个或 多个支线子网络中的每个支线子网络，计算列车的实际状态相对于当前列 车调度表的偏离程度。所述当前列车调度表可以在一个或多个先前的感测 和响应循环中计算或者从时刻表数据中复制。在一个实现方式中，系统102 可以使用一组处理器分析与列车相关联的动态数据。在方框804中，可以 使用一组处理器分析与列车相关联的动态数据，以便通过比较交通密度和 设计容量，计算所述一个或多个第一类型子网络的拥塞。

在方框1004中，通过比较实际的列车到站或出站事件与包含于在先 前的一个或多个感测和响应循环中计算的列车调度表内或者在时刻表数 据内的一个或多个预测事件的动态数据，可以计算用于每个干线子网络和 每个支线子网络的偏离程度。而且，通过比较交通密度和所述一个或多个 第一类型子网络的设计容量，可以计算在所述一个或多个第一类型子网络 内的拥塞。

在方框1006中，可以在交接点处更改列车的路线。更改列车的路线 可以包括：在要考虑更改路线的交接点识别列车；估计沿着每个识别的列 车的替换路线的拥塞或延迟；根据配置，将更快速或更少能量的路线分配 至识别的列车；并且获得用户为所识别的列车更改路线的同意。

在方框1008中，可以根据偏离程度和这个子网络的拥塞中的至少一 个，从与所述一个或多个干线子网络和所述一个或多个支线子网络相关的 第一级列车调度方法中选择一个或多个第一级列车调度方法。在一个实现 方式中，系统102可以选择一个或多个第一级列车调度方法，用于在不同 周期内的相同子网络或者用于在相同周期内的不同子网络。

在方框1008中，方法1000进一步包括在每个干线子网络和每个支线 子网络的偏离程度在第一阈值内时，调整和推断在所述一个或多个先前的 感测和响应循环内计算的当前列车调度表。

在方框1008中，方法1000进一步包括在每个干线子网络和每个支线 子网络内计算偏离和拥塞，并且在每个干线子网络和每个支线子网络的偏 离程度大于第一阈值但在第二阈值内时，通过使用静态数据更新、动态数 据以及与每个干线子网络和每个支线子网络相关的建议信息，在动态分配 的计算处理器上为每个干线子网络和每个支线子网络并行地执行与第一 类型子网络相关的这样选择的一个或多个第一级列车调度方法，并且在分 配的计算处理器上为在每个支线子网络组内的每个支线子网络顺次执行 与第一类型子网络相关的这样选择的一个或多个第一级列车调度方法，以 为每个干线子网络和每个支线子网络生成第一级列车调度表。可以从所述 一个或多个先前的感测和响应循环中接收所述建议信息。

在方框1008中，方法1000进一步包括帮助列出时刻表更新列车时刻 表，以减少中断的影响，在所述偏离程度大于每个干线子网络和每个支线 子网络的第二阈值时，并且其中，从用户中接收更新的列车时刻表，并且 其中，所述更新的列车时刻表由与事故、拥塞缓解、专列(specialtrain， 特定列车)到站或出站中的至少一个相关的在铁路网内发生的事件引起。

在方框1008中，方法1000进一步包括基于在第一阈值与第二阈值之 间的偏离程度、更新的列车状态、基础设施的变化以及第一类型子网络的 交通拥塞，为每个干线子网络和每个支线子网络选择一个或多个第一级列 车调度方法。

所述第一级列车调度方法可以是基于优先级、偏离程度以及拥塞中的 至少一个的启发式或元启发式方法。

在方框1010中，可以计算用于为每个干线子网络和每个支线子网络 执行所选择的一个或多个第一级列车调度方法所需要的计算处理器的数 量。在一个实现方式中，系统102可以计算用于执行所选择的一个或多个 第一级列车调度方法所需要的计算处理器的数量。

在方框1012中，可以将计算处理器的数量的需求的请求传送至控制 器方法。在一个实现方式中，系统102可以传送计算处理器的数量的需求 的请求。

在方框1012中，所述控制器方法进一步分配在每个感测和响应循环 内作出响应所需要的计算处理器。所述控制器方法进一步包括：收集并且 累积每个第一类型子网络需要多个计算处理器的请求。所述控制器方法可 以进一步基于每个请求所需要的计算处理器的数量以及在系统中总共可 用的处理器的总数，为分配计算处理器的请求划分优先级。而且，所述控 制器方法可以向每个请求处理器规划并且传送计算处理器的分配和身份。 在一个实现方式中，系统102可以执行控制器方法。在一个实现方式中， 系统102可以接收所分配的计算处理器的身份。

在方框1014中，可以从所述控制器方法中接收动态分配的计算处理 器的身份。

在方框1016中，通过使用静态数据更新、动态数据以及与每个干线 子网络和每个支线子网络相关的建议信息中的至少一个，在分配的计算处 理器上，为每个干线子网络和每个支线子网络并行地执行所选择的一个或 多个第一级列车调度方法并且为每个支线子网络组内的每个支线子网络 并行地执行所选择的一个或多个第一级列车调度方法，以为每个干线子网 络和每个支线子网络生成第一级列车调度表。在一个实现方式中，系统102 可以为每个干线子网络和每个支线子网络执行这样选择的一个或多个第 一级列车调度方法，并且可以生成每个干线子网络和每个支线子网络的第 一级列车调度表。

在方框1018中，通过使用每个干线子网络和每个支线子网络的第一 级列车调度表来执行第二级列车调度方法，可以为所述一个或多个监督派 遣控制地域中的每个并行生成第二级列车调度表，以便1)识别和解决在 所述一个或多个干线子网络和所述一个或多个支线子网络的第一级列车 调度表之间的一个或多个冲突，并且2)根据所述一个或多个冲突的解决 方案，计算所述建议信息。所述建议信息可以包括资源分配。所述一个或 多个冲突可以在所述一个或多个线路(干线和支线)的交接点处发生，构 成所述一个或多个第一类型子网络。在一个实现方式中，系统102可以为 包括监督派遣控制地域的所述一个或多个类型的两个子网络中的每个生 成第二级列车调度表，以便识别和解决在所述一个或多个干线子网络和所 述一个或多个支线子网络的第一级列车调度表之间的一个或多个冲突。在 第一级列车调度表中按照预定时间并且根据基于所述一个或多个冲突的 解决方案计算的优先级、偏离程度、拥塞以及建议信息中的至少一个，可 以解决在所述一个或多个干线和支线的第一级列车调度表之间/之中的一 个或多个冲突，而不修改在所述一个或多个监督派遣控制地域中的列车的 进入时间或离开时间。

在方框1020中，可以为包括监督派遣控制地域的所述一个或多个类 型的两个子网络中的每个校对第二级列车调度表，以为整个铁路网生成反 应性在线列车调度表。在一个实现方式中，系统102可以为包括监督派遣 控制地域的所述一个或多个类型的两个子网络中的每个校对第二级列车 调度表，以生成用于铁路网的反应性在线列车调度表。

尽管通过结构特征和/或方法特有的语言，描述了用于为在铁路网中行 驶的列车再生成反应性在线列车调度表的方法和系统的实现方式，但要理 解的是，所附权利要求不必限于所描述的具体特征或方法。确切地说，公 开了具体特征和方法，作为用于为在铁路网中行驶的列车再生成反应性在 线列车调度表的实现方式的实例。