城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法与流程

1.本发明涉及城市轨道交通仿真的技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法。


背景技术：

2.随着城市轨道交通线网规模持续扩张及客流量的急剧增长，交通仿真技术已在城市轨道交通车站设计、建造、运营各个阶段得到大量应用。从宏观维度，面向网络乘客出行全过程的线网仿真技术，可实现线网客流的动态分配及票务清分功能，然而无法定量刻画车站内部乘客微观运动过程；从车站微观维度，以legion、viswalk为代表的国外车站行人微观仿真软件可实现车站行人的离线仿真，但仅限于车站内部，但无法实现网络乘客出行全过程动态模拟需求。因此如何实现车站仿真与线网仿真的动态交互已经成为行业的技术瓶颈难题。
3.目前，城市轨道交通线网仿真系统较少，还未发现线网与车站协同仿真计算的相关方法及成果。而道路交通路网仿真方面存在一定成果，如ptv公司研发的宏观交通分配软件vissum及微观交通仿真软件vissim，可实现城市路网的道路交通流模拟，但无法描述行人在网络的出行过程，无法适用于城市轨道交通系统场景。
4.为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法，以克服上述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法，能克服现有技术的缺陷，实现线网中心与车站节点的任务分解、信息交互、实时通讯及协同仿真，实现大规模城市轨道交通系统的运行仿真及评价，提升整个城市轨道交通系统的运行效率、管理水平及服务质量。
6.为实现上述目的，本发明公开了一种城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法，其特征在于包括下列步骤：
7.步骤1，线网中心及车站节点加载仿真模型、配置文件执行初始化，同步启动仿真，执行单步仿真计算；
8.步骤2，线网中心定时读取列车运行图数据并生成列车集合，按到站时间顺序注册列车到站事件；
9.步骤3，线网中心定时读取afc刷卡数据，生成待出行乘客集合，并选择乘客的出行路径；
10.步骤4，线网中心将进站仿真任务下发给车站节点并推送乘客数据，车站节点执行进站仿真任务后在目标站台生成候车乘客集合并推送至线网中心；
11.步骤5，线网中心根据仿真时钟处理列车到站事件，将下车及上车仿真任务下发至
车站节点并推送列车车次及下车乘客数据，车站节点运行乘客下车过程及上车过程微观仿真后生成上车乘客数据并推送至线网中心，线网中心更新该列车的车内乘客信息；
12.步骤6，线网中心根据车站类型将换乘仿真、出站仿真任务下发至车站节点，车站节点按下车乘客的出行目标分别添加至站台候车队列、待换乘队列或待出站乘客队列，车站节点运行乘客换乘过程微观仿真后在目标站台产生候车乘客集合并推送至线网中心；车站节点运行乘客出站仿真过程微观后产生出站乘客集合并推送至线网中心；
13.步骤7，线网中心等待所有车站节点完成单步仿真计算后，向所有车站节点同步下发下一步仿真时钟，循环执行步骤2
‑
6，直至仿真中止。
14.其中步骤1包括：
15.步骤1.1，线网中心读取网络基础数据并构建路网拓扑结构，计算网络各起点
‑
终点的k短出行路径及效用函数，并存储出行路径字典表；
16.步骤1.2，车站节点加载车站仿真模型及o
‑
d配置数据，计算车站内所有起点至终点的走行路径，并按不同客流流线构建路径字典表；
17.步骤1.3线网中心与车站节点设置相同的仿真开始时钟t0、仿真结束时钟t
e
、仿真步长δt，线网中心启动仿真后，向所有车站节点下发当前仿真时钟t
i
，执行单步仿真计算。
18.其中步骤2包括：
19.步骤2.1，线网中心按线路编号、运行方向、列车车次依次读取列车运行图数据，生成列车对象集合，按停站顺序依次存储列车的到站信息及各车厢载客信息；
20.步骤2.2线网中心按照列车车次的到站时刻顺序注册列车到站事件，并根据到站时刻及列车车次构建停靠站台id的字典表。
21.其中步骤3包括：
22.步骤3.1，根据乘客的起始站及终点站信息，从路径字典表中查询有效出行路径集，并通过概率选择方法生成乘客出行路径 path＝{station1,station2,
…
,stationk}，包含乘客途径所有车站id，途径换乘站时按线路区分车站id；
23.步骤3.2，根据乘客出行路径生成完整路径，fullpath＝{gatein,platform1,platform2,
…
,platformk,gateout},包含进站闸机、出站闸机及途径乘车站台编码。
24.其中步骤4包括：
25.步骤4.1，线网中心将步骤3生成的乘客数据按进站车站分类存储，与车站节点建立通讯连接，下发进站仿真任务及对应进站乘客数据集；
26.步骤4.2，车站节点根据乘客起点、终点查找站内走行路径，添加至待进站乘客集合，运行乘客进站过程微观仿真，乘客到达候车站台选择车厢候车，存储于对应车厢的候车队列；
27.步骤4.3，车站节点将站台各车厢的候车人数及完成进站的乘客信息推送给线网中心。
28.其中步骤5包括：
29.步骤5.1，线网中心按时序读取列车到站事件，判断当前仿真时钟列车是否到站，若列车到站则执行步骤5.2，否则等待下个仿真时钟；
30.步骤5.2，读取到站列车的车次信息、车站id及站台id，读取对应列车到达本站的载客数据及下车乘客集；根据下车乘客完整出行路径，再细分为出站乘客集及换乘乘客集；
31.步骤5.3，线网中心与对应车站节点建立通讯，下发下车及上车仿真任务，推送列车到站时刻、站台id、下车乘客集；
32.步骤5.4，车站节点运行乘客下车过程微观仿真，再根据乘客去向运行乘客出站过程或换乘过程微观仿真；
33.步骤5.5，车站节点运行乘客上车过程微观仿真，根据各车厢定员、超载率及候车人数，计算实际的上车人数；
34.步骤5.6，车站节点将列车各车厢实际的上车乘客及滞留乘客信息推送给线网中心；
35.步骤5.7，线网中心更新列车内各车厢的乘客集合信息，并按乘客下车车站分组存储，更新乘客的出行状态，其次更新站台的候车乘客信息。
36.其中步骤6包括：
37.步骤6.1，线网中心判断若车站为换乘站，则下发换乘仿真及出站仿真任务至车站节点，否则仅下发出站仿真任务至车站节点；
38.步骤6.2，判断步骤5.3中下车乘客的当前出行目标，若仍为当前站台则添加至本站台候车队列；若为其他线路站台，则根据乘客起始点及目标点查询换乘走行路径，并添加至对应待换乘队列中；若为出站闸机，根据乘客起始点及目标点查询出站走行路径，并添加至对应待出站队列中；
39.步骤6.3，车站节点运行乘客换乘过程微观仿真，乘客到达目标站台及车厢候车后，车站节点将换乘乘客信息推送给线网中心；
40.步骤6.4，车站节点运行乘客出站过程微观仿真，乘客到达指定出站闸机后，将其移除至出站集合中，并将出站乘客信息推送给线网中心；
41.步骤6.4，线网中心收到已出站乘客信息后，记录乘客完整出行轨迹，输出至数据库中。
42.其中步骤7包括：
43.步骤7.1，车站节点收到线网中心下发的仿真时钟t
i
，运行该步长的仿真计算任务后，向线网中心返回执行完毕消息；
44.步骤7.2，线网中心收到所有车站节点执行完毕的消息后，向所有车站节点下发下个仿真时钟t
i 1
＝t
i
δt；
45.步骤7.3，若下个仿真时钟大于仿真结束时钟(t
i 1
>t
e
)或触发中止命令，仿真中止；否则循环执行步骤2
‑
6。
46.通过上述内容可知，本发明的城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法具有如下效果：
47.1、提出线网中心与车站节点的动态信息交互机制，提出城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法，建立线网中心与车站节点的通讯交互机制及任务协作计算方式，精细刻画乘客出行及列车运行的时空轨迹，实现线网中心与车站节点的任务分解、信息交互、实时通讯及协同仿真。本方法可为后续研发线网及车站仿真协同仿真系统提供全新的计算方法及技术框架，为实现大规模城市轨道交通系统的运行仿真及评价，提升整个城市轨道交通系统的运行效率、管理水平及服务质量发挥重要意义。
48.2、合理分解了网络乘客出行仿真任务，明确了线网中心独立承担的仿真任务要
点，规定了线网中心与车站节点协同完成的仿真任务，提出了仿真任务执行的流程及数据流转过程，建立了线网与车站协同仿真的计算方法及技术框架，满足了大规模城市轨道交通线网及车站协同精细化仿真的要求。
49.3、详细刻画了进站仿真、上下车仿真、换乘仿真、出站仿真任务执行过程，明确了线网中心与车站节点的信息交互内容及动态反馈机制，提出了乘客数据集及列车数据集的动态交互及更新方法，实现乘客出行及列车运行时空轨迹的精准刻画，实现线网中心与车站节点的有机融合及协同仿真计算，实现网络层、线路层及车站层的仿真时钟同步及数据同步。
50.4、采用仿真时钟及列车到站事件双驱动模式，有效提升了仿真任务下发及车站运算效率，通过线网中心及车站节点的仿真过程数据的热备机制，实现节点或通讯故障下的仿真模式切换及故障解除后的恢复运行，从而大大提高仿真平台的运行效率及鲁棒性。
51.本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
52.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例。
53.图1为本发明的城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法的流程图。
54.图2为本发明步骤1至步骤7中线网中心及车站节点的计算流程及交互方式示意图。
55.图3为本发明步骤2根据列车运行图生成列车到站事件的示意图。
56.图4为本发明步骤3中乘客路径选择及步骤4中进站过程仿真示意图。
57.图5为本发明步骤4.1中线网中心与多个车站节点的进站乘客信息交互图。
58.图6为本发明步骤5的乘客下车过程及上车过程仿真示意图。
59.图7为本发明步骤6的乘客换乘过程及出站过程仿真示意图。
具体实施方式
60.参见图1至图7，显示了本发明的城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法。
61.所述城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法包括如下步骤：
62.步骤1，线网中心及车站节点加载仿真模型、配置文件执行初始化，同步启动仿真，执行单步仿真计算。
63.步骤2，线网中心定时读取列车运行图数据并生成列车集合，按到站时间顺序注册列车到站事件。
64.步骤3，线网中心定时读取afc刷卡数据，生成待出行乘客集合，并选择乘客的出行路径。
65.步骤4，线网中心将进站仿真任务下发给车站节点并推送乘客数据，车站节点执行进站仿真任务后在目标站台生成候车乘客集合并推送至线网中心。
66.步骤5，线网中心根据仿真时钟处理列车到站事件，将下车及上车仿真任务下发至车站节点并推送列车车次及下车乘客数据，车站节点运行乘客下车过程及上车过程微观仿
真后生成上车乘客数据并推送至线网中心，线网中心更新该列车的车内乘客信息。
67.步骤6，线网中心根据车站类型将换乘仿真、出站仿真任务下发至车站节点，车站节点按下车乘客的出行目标分别添加至站台候车队列、待换乘队列或待出站乘客队列，车站节点运行乘客换乘过程微观仿真后在目标站台产生候车乘客集合并推送至线网中心；车站节点运行乘客出站仿真过程微观后产生出站乘客集合并推送至线网中心。
68.步骤7，线网中心等待所有车站节点完成单步仿真计算后，向所有车站节点同步下发下一步仿真时钟，循环执行步骤2
‑
6，直至仿真中止。
69.进一步地，所述城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法采用仿真时钟及列车到站事件共同驱动仿真运行，其仿真过程的计算流程图及数据交互形式如图2所示，具体包括：
70.在所述步骤1线网中心及车站节点运行初始化后，线网中心执行单步仿真计算，并通知所有车站节点开始启动仿真。
71.按所述步骤2及步骤3网络线网中心注册列车到站事件并生成乘客数据集。
72.按所述步骤4运行乘客进站仿真，并向对应的车站节点下发进站仿真任务及乘客数据集，车站节点运行乘客进站过程微观仿真后，生成的进站候车乘客数据集，为所述步骤5的上车仿真提供数据源，同时将已进站的候车乘客结果数据返回给线网中心。
73.按所述步骤5线网中心判断当前时刻是否存在列车到站，若存在列车到达事件，则运行乘客下车仿真过程，并向对应车站下发下车、上车仿真任务，并传递到站车次、停靠站台、下车乘客数据等数据集，收到任务消息的车站节点依次运行乘客下车过程微观仿真、乘客上车过程微观仿真，运行结束后车站节点将已上车乘客及二次候车乘客的数据返回给线网中心。
74.按所述步骤6线网节点将换乘仿真、出站仿真任务下发至车站节点，车站节点运行乘客换乘过程微观仿真后将已换乘乘客集合推送至线网中心；车站节点运行乘客出站仿真过程微观后将已出站乘客集合推送至线网中心。
75.在所述步骤7线网节点判断仿真时钟是否到达结束时钟，若未到达，则更新仿真时钟，并通知所有节点往前步行，其次调到步骤2继续执行。
76.步骤1所述线网中心及车站节点加载仿真模型、配置文件执行初始化，具体步骤包括：
77.步骤1.1，线网中心读取网络基础数据(含车站进站、出站、换乘时间及区间运行时间)并构建路网拓扑结构，计算网络各起点
‑
终点(o
‑
d对)的k短出行路径及效用函数，并存储出行路径字典表；
78.步骤1.2，车站节点加载车站仿真模型及o
‑
d配置数据，计算车站内所有起点至终点的走行路径，并按不同客流流线(进站、出站、换乘)构建路径字典表；
79.步骤1.3，线网中心与车站节点设置相同的仿真开始时钟t0、仿真结束时钟t
e
、仿真步长δt，线网中心启动仿真后，向所有车站节点下发当前仿真时钟t
i
，执行单步仿真计算。
80.进一步地，所述步骤2中线网中心定时读取列车运行图数据并生成列车集合，按到站时间顺序注册列车到站事件，具体步骤包括：
81.步骤2.1，线网中心按线路编号、运行方向、列车车次依次读取列车运行图数据，生成列车对象集合，按停站顺序依次存储列车的到站信息(含车站编码、站台编码、到站时刻、
离站时刻)及各车厢载客信息(到站前车内乘客，本站下车乘客及上车乘客)。如图3所示，首先按照时间轴的先后顺序(t1、t2、t3…
)遍历到站时刻，在相同时刻时按照上下行顺序遍历并获取停靠车站的车次号及站台编号。
82.步骤2.2，线网中心按照列车车次的到站时刻顺序注册列车到站事件，并根据到站时刻及列车车次构建停靠站台id的字典表。如表1 实例所示，t1时刻列车t01001停靠p01011站台，同时列车t01002 停靠p01052站台，则t1时刻存储2个停站记录[t01001,p01011], [t01002,p01052]，后续时刻采用同样方式存储列车停站信息。
[0083]
表1列车到站事件集合
[0084]
到站时刻[车次号，停靠站台编号]集合t1[t01001,p01011],[t01002,p01052]
…
t2[t01003,p01011],[t01004,p01052]
…
t3[t01001,p01021],[t01002,p01042]
…
t4[t01003,p01021],[t01004,p01042]
…
t5[t01001,p01031],[t01002,p01032]
…
t6[t01003,p01031],[t01004,p01032]
…
t7[t01001,p01041],[t01002,p01022]
…
t8[t01003,p01041],[t01004,p01022]
…
t9[t01001,p01051],[t01002,p01012]
…
t
10
[t01003,p01051],[t01004,p01012]
………
[0085]
进一步地，所述步骤3中线网中心生成待出行乘客集合并选择出行路径，具体步骤包括：
[0086]
步骤3.1，根据乘客的起始站及终点站信息，从路径字典表中查询有效出行路径集，并通过概率选择方法生成乘客出行路径path＝{station1,station2,
…
,stationk}，包含乘客途径所有车站id，途径换乘站时按线路区分车站id。
[0087]
步骤3.2，根据乘客出行路径生成完整路径， fullpath＝{gatein,platform1,platform2,
…
,platformk,gateout},包含进站闸机、出站闸机及途径乘车站台编码。
[0088]
如图4实例的两条线路相交的网络中，查询得到从车站0101始发至车站0105的路径为0101
‑
0102
‑
0103
‑
0104
‑
0105，生成的完整出行路径为gatein
‑
p01011
‑
p01021
‑
p010301
‑
p010401
‑
p010501
‑
gateout。
[0089]
进一步地，如图4所示，步骤4中线网中心将进站仿真任务下发给车站节点并推送乘客数据，车站节点运行乘客进站过程微观仿真后在目标站台生成候车乘客集合并推送至线网中心，具体步骤包括：
[0090]
步骤4.1，线网中心将步骤3生成的乘客数据按进站车站分类存储，与车站节点建立通讯连接，下发进站仿真任务及对应进站乘客数据集(含乘客id、进站闸机、目标站台、进站时刻)。
[0091]
步骤4.2，车站节点根据乘客起点、终点查找站内走行路径，添加至待进站乘客集合，运行乘客进站过程微观仿真，乘客到达候车站台选择车厢候车，存储于对应车厢的候车队列。
[0092]
步骤4.3，车站节点将站台各车厢的候车人数及完成进站的乘客信息(乘客id、候车站台、候车车厢、到达站台时刻)推送给线网中心。
[0093]
进一步地，如图5所示，所述步骤4.1线网中心根据进站车站id 将乘客集合分类存储，以车站id为索引，通过键
‑
值对方式高效存储，并将对应的乘客信息集合下发至对应车站节点。
[0094]
进一步地，如图6所示，步骤5中线网中心根据仿真时钟处理列车到站事件，将下车及上车仿真任务下发至车站节点并推送列车信息及下车乘客数据，车站节点运行乘客下车过程及上车过程微观仿真后生成上车乘客数据并推送至线网中心，线网中心更新该列车的车内乘客信息。具体步骤包括：
[0095]
步骤5.1，线网中心判断当前仿真时钟列车是否到站，若存在列车到站，则读取列车到站事件集合(表1所示)，按顺序处理到站事件。
[0096]
步骤5.2，读取到站列车的车次信息、车站id及站台id，从列车内各车厢的乘客载客信息表中读取该车次到达本站的载客数据及下车乘客集；根据下车乘客完整出行路径，再细分为出站乘客集及换乘乘客集。
[0097]
步骤5.3，线网中心与对应车站节点建立通讯，下发下车及上车仿真任务，推送列车到站信息(车次id、站台id、到站时刻)及乘客信息(车次id、车厢号、车厢人数、下车乘客集)。
[0098]
步骤5.4，车站节点运行乘客下车过程微观仿真，再根据乘客去向(出站、换乘)按步骤6运行乘客出站过程或换乘过程微观仿真。
[0099]
步骤5.5，车站节点从所述步骤4.2中获取站台候车乘客信息，运行乘客上车过程微观仿真，根据各车厢定员、超载率及候车人数，计算实际的上车人数。
[0100]
步骤5.6，车站节点将列车各车厢实际的上车乘客(车次、车厢号、乘客id、上车时刻)及滞留导致的候车乘客(站台、候车车厢、乘客id集合)推送给线网中心。
[0101]
步骤5.7，线网中心更新列车内各车厢的乘客集合信息，将上车乘客并按车厢及计划下车车站添加到对应乘客集合中，更新乘客的出行状态，其次更新站台的候车乘客信息。
[0102]
步骤5.8，判断当前是否还有其他列车到站，若存在则按照步骤 5.2
‑
5.6处理另一趟列车的到站的上下车过程；否则更新仿真时钟，并重新获取最近的到站时刻。
[0103]
进一步地，如图7实例所示，步骤6中线网中心根据车站类型将换乘仿真、出站仿真任务下发至车站节点，车站节点按下车乘客的出行目标添加至站台候车队列、待换乘队列或待出站乘客队列，车站节点运行乘客换乘过程微观仿真后在目标站台产生候车乘客集合并推送至线网中心；车站节点运行乘客出站仿真过程微观后产生出站乘客集合并推送至线网中心。具体步骤包括：
[0104]
步骤6.1，线网中心判断若车站为换乘站，则下发换乘仿真及出站仿真任务至车站节点，否则仅下发出站仿真任务至车站节点。
[0105]
步骤6.2，判断步骤5.3中下车乘客的当前出行目标，若当前列车临时清客或列车到达小交路折返，且乘客当前出行目标仍为到达本线终点站，则需继续在下车站台候车，等候下趟列车，则将该乘客添加至本站台候车队列；若乘客当前出行目标为其他线路站台，则根据乘客起始点及目标点查询换乘走行路径，并添加至对应待换乘队列中；若乘客当前出行目标为出站闸机，根据乘客起始点及目标点查询出站走行路径，并添加至对应待出站队
列中。
[0106]
步骤6.3，车站节点运行乘客换乘过程微观仿真，换乘乘客到达目标站台及车厢候车后，车站节点将换乘乘客信息(乘客id、候车站台、车厢、到达时刻)推送给线网中心。
[0107]
步骤6.4，车站节点运行乘客出站过程微观仿真，出站乘客到达指定出站闸机后，将其移除至出站集合中，并将出站乘客信息(乘客 id、出站时刻等)推送给线网中心。
[0108]
步骤6.5，线网中心收到已出站乘客信息后，记录乘客完整出行轨迹，输出至数据库中。
[0109]
进一步地，步骤7中线网中心等待所有车站节点执行单步仿真计算后，同步下发下一步仿真时钟，循环执行步骤2
‑
6，直至仿真中止。
[0110]
具体执行步骤为：
[0111]
步骤7.1，车站节点收到线网中心下发的仿真时钟t
i
，运行该步长的仿真计算任务后，向线网中心返回执行完毕消息。
[0112]
步骤7.2，线网中心收到所有车站节点执行完毕的消息后，向所有车站节点下发下个仿真时钟t
i 1
＝t
i
δt。
[0113]
步骤7.3，若下个仿真时钟大于仿真结束时钟(t
i 1
>t
e
)或触发中止命令，仿真中止；否则循环执行步骤2
‑
6。
[0114]
由此，本发明的优点在于：
[0115]
1、提出线网中心与车站节点的动态信息交互机制，提出城市轨道交通线网与车站协同仿真计算方法，建立线网中心与车站节点的通讯交互机制及任务协作计算方式，精细刻画乘客出行及列车运行的时空轨迹，实现线网中心与车站节点的任务分解、信息交互、实时通讯及协同仿真。本方法可为后续研发线网及车站仿真协同仿真系统提供全新的计算方法及技术框架，为实现大规模城市轨道交通系统的运行仿真及评价，提升整个城市轨道交通系统的运行效率、管理水平及服务质量发挥重要意义。
[0116]
2、合理分解了网络乘客出行仿真任务，明确了线网中心独立承担的仿真任务要点，规定了线网中心与车站节点协同完成的仿真任务，提出了仿真任务执行的流程及数据流转过程，建立了线网与车站协同仿真的计算方法及技术框架，满足了大规模城市轨道交通线网及车站协同精细化仿真的要求。
[0117]
3、详细刻画了进站仿真、上下车仿真、换乘仿真、出站仿真任务执行过程，明确了线网中心与车站节点的信息交互内容及动态反馈机制，提出了乘客数据集及列车数据集的动态交互及更新方法，实现乘客出行及列车运行时空轨迹的精准刻画，实现线网中心与车站节点的有机融合及协同仿真计算，实现网络层、线路层及车站层的仿真时钟同步及数据同步。
[0118]
4、采用仿真时钟及列车到站事件双驱动模式，有效提升了仿真任务下发及车站运算效率，通过线网中心及车站节点的仿真过程数据的热备机制，实现节点或通讯故障下的仿真模式切换及故障解除后的恢复运行，从而大大提高仿真平台的运行效率及鲁棒性。
[0119]
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。