用于控制车辆系统在行程期间实现不同目标的系统和方法与流程

用于控制车辆系统在行程期间实现不同目标的系统和方法
1.本专利申请为申请日为2016年3月4日、申请号为“2016800137425”、发明名称为“用于控制车辆系统以在行程期间实现不同目标的系统和方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
2.本文中描述的主题的实施例涉及用于控制在路线上行驶的车辆系统的方法和系统。


背景技术：

3.在路线上行驶的车辆系统可行驶在从起点或出发地点至终点或到达地点的限定的行程上。各个行程可沿着路线延伸长距离，并且该行程可在抵达到达地点之前包括沿着行程的如针对机组更换、加油、搭载或放下乘客和/或货物等等的一个或更多个指定的停靠点。一些车辆系统根据行程计划行驶，该行程计划提供针对车辆系统用以在车辆系统的移动期间实施的指令，使得车辆系统在行程期间满足或实现某些目标。针对行程的目标可包括在预定的到达时间时或之前抵达到达地点，提高燃油效率(相对于没有遵循行程计划行驶的车辆系统的燃油效率)，遵守速度限制和排放物限制等等。可生成行程计划，以实现特定目标，因此由行程计划提供的指令基于特定目标。
4.根据行程计划的行驶可提供各种益处，如燃油经济性等，只要行程计划的目标与车辆系统的操作有关。例如，在车辆系统以计划的运行速度沿着路线的开放区段行驶时，提高燃料效率的目标对车辆系统而言为有益的，但是如果路线的区段具有维护、拥塞或将车辆系统的速度限制在计划运行速度以下的速度的其它约束，则相同的行程计划不是如此有益的。在另一实例中，提高燃油经济性的目标在沿着路线的指定停靠地点(包括到达位置)附近也为不相关的，因为车辆系统必须以低速行驶，以在停靠地点处停车。由于这些问题，车辆系统的一些操作者可选择不遵循行程计划。


技术实现要素：

5.在一个实施例中，一种系统(例如，用于沿着路线控制车辆系统的控制系统)包括传感器和控制器，该控制器包括一个或更多个处理器。传感器构造成在车辆系统沿着针对行程的路线的移动期间监视车辆系统的操作状态。控制器构造成随沿着路线的时间或距离中的一个或更多个变化来指定针对车辆系统的一个或更多个操作设定。一个或更多个操作设定指定成驱动车辆系统朝向针对行程的一个或更多个目标的实现。控制器以包括第一操作模式和第二操作模式的至少两种操作模式操作。控制器响应于为处于或高于指定阈值中的至少一个的车辆系统的操作条件以第一操作模式操作。处于第一操作模式的控制器构造成指定操作设定，以驱动车辆系统在行程期间朝向在车辆系统沿着路线的移动期间的第一目标的实现。第一目标包括关于根据与由控制器指定的一个或更多个操作设定不同的操作设定沿着针对行程的路线行驶的车辆系统的，由车辆系统的燃料消耗的减少或排放物生成的减少中的一个或更多个。控制器响应于为低于指定的阈值的车辆系统的操作条件以第二
操作模式操作。处于第二操作模式的控制器构造成指定操作设定，以驱动车辆系统在行程期间朝向在车辆系统沿着路线的移动期间的不同的第二目标的实现。
6.在另一实施例中，一种方法(例如，用于沿着路线控制车辆系统)包括生成针对车辆系统沿着路线的行程的行程计划。行程计划随沿着路线的时间或距离中的一个或更多个变化来指定针对车辆系统的一个或更多个操作设定。一个或更多个操作设定指定成驱动车辆系统朝向行程计划的一个或更多个目标的实现。行程计划生成为响应于车辆系统以至少与指定的阈值速度一样快的速度沿着路线的移动，来驱动车辆系统在行程期间朝向第一目标的实现。行程计划生成为响应于车辆系统以比指定的阈值速度更慢的速度沿着路线的移动，来驱动车辆系统在行程期间朝向不同的第二目标的实现。
附图说明
7.图1为设置成机载于车辆系统上的控制系统的一个实施例的示意图。
8.图2为示出根据一个实施例的在行程期间行驶在路线上的车辆系统的速度曲线的示意图。
9.图3为示出在行程期间行驶在路线的节段上的车辆系统的路线轮廓的示意图。
10.图4为用于控制在路线上行驶的车辆系统的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
11.如本文中使用的，以单数叙述并且冠以词语"一"或"一个"的元件或步骤应当理解为未排除多个所述元件或步骤，除非明确指出此类排除。此外，提到本发明主题的"一个实施例"不旨在解释为排除也并入叙述的特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反指出，否则"包括"或"具有"带特定性质的元件或多个元件的实施例可包括不具有该性质的附加此类元件。
12.如本文中使用的，用语“模块”、“系统”、“装置”或“单元”可包括操作成执行一个或更多个功能的硬件和/或软件系统和电路。例如，模块、单元、装置或系统可包括计算机处理器、控制器或其它基于逻辑的装置，其基于储存在有形和非暂时的计算机可读存储介质(如计算机存储器)上的指令来执行操作。作为备选，模块、单元、装置或系统可包括硬连线装置，其基于装置的硬连线逻辑和电路来执行操作。附图中示出的模块、单元或系统可表示基于软件或硬连线指令而操作的硬件和电路、引导硬件执行操作的软件，或它们的组合。模块、系统、装置或单元可包括或者表示硬件回路或电路，它们包括一个或更多个处理器(如一个或更多个计算机微处理器)并且/或者与其连接。
13.本文中公开的主题的实施例描述了连同控制在路线上行驶的车辆系统使用的方法和系统。实施例提供了用于沿着路线控制车辆系统的方法和系统，以便基于车辆系统的不同操作条件来实现不同的目标。
14.以上简要描述的本发明主题的更具体描述将通过参照附图中示出的其具体实施例来呈现。本发明主题将被描述和解释，其中理解的是这些附图仅描绘了本发明主题的典型实施例，而不是因此被认为是对其范围的限制。尽可能地，遍及附图使用的相同附图标记表示相同或相似的部分。在图示出了各种实施例的功能块的图表的情况下，功能块不一定表明硬件和/或电路之间的划分。因此，例如，由多个功能块(例如，处理器、控制器或存储
器)代表的构件可在单件硬件(例如，通用信号处理器、微控制器、随机存取存储器、硬盘等)中实施。类似地，任何程序和装置可为独立的程序和装置，可作为子程序并入在操作系统中，可为在已安装的软件包中的功能，等等。各种实施例不限于附图中示出的布置和手段。
15.图1示出了根据实施例的控制系统100的示意图。控制系统100设置在车辆系统102上。车辆系统102构造成在路线104上行驶。车辆系统102构造成在从起点或出发地点至终点或到达地点的行程上沿着路线104行驶。车辆系统102包括推进生成车辆108和非推进生成车辆110，它们与彼此机械地互连，以便沿着路线104一起行驶。作为备选，车辆系统102可由单个车辆108形成。
16.推进生成车辆108构造成生成牵引努力，以沿着路线104推进(例如，拉动或推动)非推进生成车辆110。推进生成车辆108包括推进子系统，其包括一个或更多个牵引马达，推进子系统生成牵引努力，以推动车辆系统102。推进生成车辆108还包括制动子系统，其生成用于车辆系统102的制动努力，以减慢或使其自身从移动停止。可选地，非推进生成车辆110包括制动子系统，但不包括推进子系统。推进生成车辆108在本文中被称为推进车辆108，并且非推进生成车辆110在本文中被称为汽车110。尽管一个推进车辆108和一个汽车110在图1中示出，但是车辆系统102可包括多个推进车辆108和/或更多个汽车110。在备选的实施例中，车辆系统102仅包括推进车辆108，使得推进车辆108不联接于汽车110或另一种车辆。
17.控制系统100用于控制车辆系统102的移动。在示出的实施例中，控制系统100完全设置在推进车辆108上。然而，在其它实施例中，控制系统100的一个或更多个构件可分配在构成车辆系统102的若干车辆(如车辆108,110)之中。例如，一些构件可分配在两个或更多个推进车辆108之中，推进车辆108以组或组合的方式联接在一起。在备选的实施例中，控制系统100的构件中的至少一些可从车辆系统102远程地定位，如在调度地点114处。控制系统100的远程构件可与车辆系统102(以及与设置在其上的控制系统100的构件)通信。
18.在示出的实施例中，车辆系统102为铁轨车辆系统，并且路线104为由一个或更多个铁轨106形成的轨道。推进车辆108可为机车，并且汽车110可为运载乘客和/或货物的铁轨车。作为备选，推进车辆108可为除了机车之外的另一种类型的铁轨车辆。在备选的实施例中，车辆系统102可为非铁轨车辆系统，如非公路车辆(ohv)系统(例如，没有法律容许和/或设计用于在公共道路上行驶的车辆系统)、汽车等。虽然本文中提供的一些实例将路线104描述为铁轨，但不是所有实施例都限于在铁路轨道上行驶的铁轨车辆。一个或更多个实施例可与非铁轨车辆和除了轨道之外的路线(如公路、水路等)结合使用。
19.车辆系统102的车辆108,110各自包括接合路线104和至少一个车轴122的多个车轮120，至少一个车轴122将左和右车轮120联接在一起(图1中仅示出左轮120)。可选地，车轮120和车轴122位于一个或更多个卡车或转向架118上。可选地，卡车118可为固定轴卡车，使得车轮120可旋转地固定于车轴122，因此左车轮120与右车轮120旋转相同的速度、数量以及相同的时间。推进车辆108由联接器123机械地联接于汽车110。联接器123可具有牵伸齿轮，其构造成吸收压缩和张紧力，以减少车辆108,110之间的松弛。尽管不在图1中示出，但是推进车辆108可具有位于推进车辆108的前端部125处的联接器，并且/或者汽车110可具有位于汽车110的后端部127处的联接器，以用于将相应的车辆108,110机械地联接于车辆系统102中的附加车辆。
20.在车辆系统102在行程期间沿着路线104行驶时，控制系统100可构造成测量，记录
或以其它方式接收和收集关于路线104、车辆系统102以及车辆系统102在路线104上的移动的输入信息。例如，控制系统100可构造成监视车辆系统102沿着路线104的地点以及车辆系统102沿着路线104移动的速度。此外，控制系统100可构造成基于此类信息来生成行程计划和/或控制信号。行程计划和/或控制信号指定了针对车辆系统102的一个或更多个操作设定，以在行程期间随沿着路线104的时间和/或地点变化来实施或执行。操作设定可包括针对车辆系统102的牵引和制动努力。例如，操作设定可包括随沿着由车辆系统102穿过的路线104的时间和/或距离变化的车辆系统102的指定速度、节气门设定、制动设定、加速度等。
21.行程计划构造成在车辆系统102的行程期间实现或增加特定的目的或目标，同时满足或遵守指定的约束、抑制和限制。一些可能的目标包括增加能量(例如，燃料)效率，减少排放物生成，减少行程持续时间，增加精细马达控制，减少车轮和路线磨损等。约束或限制包括速度限制、时间表(如各个指定地点处的到达时间)、环境法规、标准等。行程计划的操作设定构造成根据与行程计划的一个或更多个操作设定不同的操作设定，来增加关于沿着针对行程的路线104行驶的车辆系统102的特定目标的达到水平(例如，如在车辆系统102的人类操作者确定针对行程的牵引和制动设定的情况下)。行程计划的目标的一个实例是在行程期间提高燃料效率(例如，通过降低燃料消耗)。通过实施由行程计划指定的操作设定，燃料消耗可关于相同的车辆系统在同一时间段内沿着路线的同一节段的行驶来减少，而不是根据行程计划来减少。
22.行程计划可基于车辆系统102沿着路线的车辆行为的模型使用算法来建立。算法可包括从具有简单化假设的适用物理方程导出的一系列非线性微分方程，如结合2010年11月29日提交(“'516专利”)的标题为“communication system for a rail vehicle consist and method for communicating with a rail vehicle consist”的美国专利申请序列号12/955,710，美国专利号8,655,516描述的，其全部公开通过引用并入在本文中。
23.一些已知的行程计划可不包括基于车辆系统的条件而改变的多个目标。由于以燃油效率为目标的行程计划可在车辆系统在沿着路线接近指定的停靠地点时减速至停靠点时为不相关的，故行程计划可在以慢速度接近和导航停靠地点时对车辆系统的操作者而言不为有益的。行程计划可不关于精细马达控制的目标生成，因此在车辆系统接近停靠地点并且离开停靠地点时遵循行程计划的指令可促使车辆系统突然地停止和启动，可促使车辆系统相对于期望的停靠地点在不期望或不精确的地点处停止，并且/或者可由于例如车轮打滑引起车轮和/或轨道磨损。
24.在实施例中，控制系统100构造成生成针对车辆系统102的多个行程计划，以在行程期间沿着路线104遵循。多个行程计划可具有与彼此不同的目标。目标的差异可基于车辆系统102的操作条件。操作条件可为车辆系统102的速度、车辆系统102沿着路线的地点等。例如，车辆系统102可响应于车辆系统102以处于和/或高于指定阈值速度的速度行驶，根据第一行程计划移动，并且车辆系统102可响应于车辆系统102以低于指定阈值速度的速度行驶，根据不同的第二行程计划移动。第一和第二行程计划两者可在车辆系统102开始行程之前由控制系统100生成。作为备选，仅第一行程计划在行程之前生成，并且第二行程计划在车辆系统102的行程期间生成，响应于车辆系统102的操作条件跨越指定的阈值。例如，第二行程计划可为修改的行程计划或行程重新计划，其修改或更新先前生成的第一行程计划，以解决变化的目标。
25.在备选的实施例中，控制系统100可构造成生成单个行程计划，而不是生成多个不同的行程计划，该单个行程计划考虑到沿着路线104改变车辆系统102的目标。例如，行程计划可将行程基于时间、地点或车辆系统沿着路线的预计速度建设性地划分成多个节段。在一些节段中，指定行程计划的操作设定，以驱动车辆系统102朝向至少第一目标的实现。在至少一个其它节段中，指定行程计划的操作设定，以驱动车辆系统102朝向至少不同的第二目标的实现。
26.控制系统100可构造成基于行程计划沿着行程来控制车辆系统102，使得车辆系统102根据行程计划行驶。在闭环模式或构造中，控制系统100可自主地控制或实施与行程计划一致的车辆系统102的推进和制动子系统，而不需要人类操作者的输入。在开环辅导模式中，操作者根据行程计划参与车辆系统102的控制。例如，控制系统100可向操作者呈现或显示行程计划的操作设定，作为关于如何控制车辆系统102遵循行程计划的指导。操作者可接着响应于指导来控制车辆系统102。作为实例，控制系统100可为或包括来自general electric company的trip optimizertm系统或另一种能量管理系统。针对有关行程计划的附加论述，见'516专利。
27.控制系统100包括多个传感器，其构造成在车辆系统102在针对行程期间沿着路线104的移动期间监测车辆系统102的操作状态。多个传感器可监视传达至控制系统100的控制器136的数据，用于数据的处理和分析。例如，控制器136可基于从传感器中的一个或更多个接收的数据来生成行程计划。一种此类类型的传感器为设置在车辆系统102上的速度传感器116。在示出的实施例中，多个速度传感器116位于卡车118上或附近。速度传感器116构造成在车辆系统102穿过路线104时监测车辆系统102的速度。速度传感器116可为速度计、车速传感器(vss)等。速度传感器116可向控制器136提供速度参数，其中速度参数与车辆系统102的当前速度相关联。速度参数可周期性地传达至控制器136，如每秒或每两秒一次，或者接收到对速度参数的请求后传达至控制器136。
28.控制系统100的另一传感器为定位装置124。定位装置124构造成确定车辆系统102在路线104上的地点。定位装置124可为全球定位系统(gps)接收器。作为备选，定位装置124可包括包含线路装置(例如，包含射频自动设备识别(rf aei)标签)、视频或图像采集装置等的传感器系统。定位装置124可向控制器136提供地点参数，其中地点参数与车辆系统102的当前地点相关联。地点参数可周期性地传达至控制器136，或者在接收到对速度参数的请求后传达至控制器136。控制器136可将车辆系统102的地点用于确定车辆系统102与行程的一个或更多个指定地点的接近度。例如，指定地点可包括在行程结束时的到达地点、沿着路线104的经过的环路地点(其中路线104上的另一个车辆系统安排成使车辆系统102经过)、用于再加燃料、机组更换、乘客更换或货物更换等的休息地点。
29.控制系统100还包括附加的传感器132，其在行程期间测量车辆系统102的其它操作状况或参数(例如，除了速度和地点之外)。附加的传感器132可包括节气门和制动位置传感器，它们分别监视手动操作的节气门和制动控制的位置，并且将控制信号传达至相应的推进和制动子系统。传感器132还可包括传感器，其监测由推进子系统的马达和制动子系统的制动器的输出功率，以确定车辆系统102的当前牵引努力和制动努力。此外，控制系统100可包括在车辆系统102的车辆108,110中的至少一些之间(如在联接器123上或近侧)的串电位计(本文中被称为串式电位器)。串式电位器可监视两个车辆之间的相对距离和/或纵向
力。例如，两个车辆之间的联接器123可在力施加在另一车辆上之前允许车辆中的一个的一些自由移动或松弛。随着一个车辆移动，纵向压缩和张紧力像弹簧一样缩短和延长两个辆车之间的距离。串式电位器用于监视车辆系统102的车辆之间的松弛。上述表示可在车辆系统102上且由控制系统100使用的可能的传感器的简短列表，并且认识的是，车辆系统102和/或控制系统100可包括更多的传感器、更少的传感器和/或不同的传感器。
30.控制系统100还可包括无线通信系统126，其允许在车辆系统102中的车辆108,110之间和/或与远程地点(如远程(调度)地点114)的无线通信。通信系统126可包括接收器和发送器，或收发器，其执行接收和发送功能两者。通信系统126可包括天线和相关的电路。
31.在实施例中，控制系统100包括提供关于车辆系统102的信息的车辆表征元件134。车辆表征元件134提供关于车辆系统102的构成的信息，如汽车110的类型(例如，制造商、产品编号、材料等)、汽车110的数量、汽车110的重量、汽车110是否一致(意味着在遍及车辆系统102的整个长度的重量和分配方面相对相同)或不一致、货物的类型和重量、车辆系统102的总重量、推进车辆108的数量、推进车辆108相对于汽车110的位置和布置、推进车辆108的类型(包括制造商、产品数量、功率输出能力、可用缺口设定、燃料使用率等)等。车辆表征元件134可为储存在电子存储装置或存储器中的数据库。车辆表征元件134中的信息可由操作者使用输入/输出(i/o)装置(被称为用户接口装置)来输入，可自动地上传，或者可经由通信系统126远程地接收。用于车辆表征元件134中的至少一些信息的源可为车辆清单、日志等。
32.控制系统100还包括行程表征元件130。行程表征元件130构造为提供关于车辆系统102沿着路线104的行程的信息。行程信息可包括路线特征、指定地点、指定的停靠地点、计划时间、遇到的事件、沿着路线104的方向等。例如，指定的路线特征可包括等级、高度缓慢警告、环境状况(例如，雨和雪)和曲率信息。指定的地点可包括线路装置、经过的环路、再加燃料站、乘客、机组和/或货物更换站，以及针对行程的起点和终点的地点。指定地点中的至少一些可为指定的停靠地点，其中车辆系统102安排成在一段时间内达到完全停止。例如，乘客更换站可为指定的停靠地点，而线路装置可为不为停靠地点的指定地点。线路装置可用于通过将实际时间与预计时间比较来检查车辆系统102的准时状态，在该实际时间处，车辆系统102沿着路线104经过指定的线路装置，对于该预计时间而言，车辆系统102根据行程计划经过线路装置。涉及计划时间的行程信息可包括用于总体行程的出发时间和到达时间、用于抵达指定地点的时间和/或到达时间、休息时间(例如，车辆系统102停止的时间)，以及在行程期间各种指定的停靠地点处的出发时间。遇到的事件包括经过环路的地点，和用于使同一路线上的另一车辆系统经过或绕过同一路线上的另一车辆系统的定时信息。沿着路线104的方向为用于穿过路线104以抵达终点或到达地点的方向。可更新方向，以提供围绕路线的拥挤区域或建筑或维护区域的路径。行程表征元件130可为储存在电子存储装置或存储器中的数据库。行程表征元件130中的信息可由操作者经由用户接口装置输入，可自动地上传，或者可经由通信系统126远程地接收。用于行程表征元件130中的至少一些信息的源可为行程清单、日志等。
33.控制系统100具有控制器136或控制单元，其为操作以对车辆系统102执行一个或更多个功能的硬件和/或软件系统。控制器136从控制系统100的组件接收信息，分析接收的信息，并且生成针对车辆系统102的操作设定，以控制车辆系统102的移动。操作设定可包含
在行程计划中。控制器136可访问车辆系统102上的速度传感器116、定位装置124、车辆表征元件134、行程表征元件130以及其它传感器132中的至少一些或者从它们接收信息。控制器136可为在其中包括壳体和一个或更多个处理器138(例如，在壳体内)的装置。各个处理器138可包括微处理器或等效控制电路。至少一个算法在一个或更多个处理器138内操作。例如，一个或更多个处理器138可根据一个或更多个算法操作，以生成行程计划。
34.控制器136可选地还可包括控制器存储器140，其为电子的、计算机可读的存储装置或介质。控制器存储器140可收纳在控制器136的壳体中，或者作为备选，可在其中通信地联接于控制器136和一个或更多个处理器138的单独装置上。通过“通信地联接”，这意味着两个装置、系统、子系统、组件、模块、构件等由一个或更多个有线或无线通信链路(如由一个或更多个导电(例如，铜)线、电缆或总线；无线网络；光纤电缆等)连结。控制器存储器140可包括有形的、非暂时性计算机可读存储介质，其在临时或永久基础上储存数据，用于由一个或更多个处理器138使用。存储器140可包括一个或更多个易失性和/或非易失性存储装置，如随机存取存储器(ram)、静态随机存取存储器(sram)、动态ram(dram)、另一类型的ram、只读存储器(rom)、闪速存储器、磁存储装置(例如，硬盘、软盘或磁带)、光盘等。
35.在实施例中，使用从速度传感器116、定位装置124、车辆表征元件134以及行程表征元件130接收的信息，控制器136构造成随在行程期间沿着路线104的时间和/或距离变化来指定针对车辆系统102的一个或更多个操作设定。一个或更多个操作设定指定成驱动或控制车辆系统102在行程期间朝向针对行程的一个或更多个目标的实现的移动。在一个实施例中，控制器136可能够以至少两种操作模式操作，以便适应针对行程的不同部分的不同目标。例如，处于第一操作模式的控制器136构造成指定操作设定，以驱动车辆系统102朝向至少第一目标的实施。另一方面，处于第二操作模式的控制器136构造成指定操作设定，以驱动车辆系统102朝向至少不同的第二目标的实现。实施例中的控制器136构造成在车辆系统102的操作条件跨越指定的阈值时在第一操作模式与第二操作模式之间切换，如在下面参照图2和图3进一步描述的。
36.操作设定可为速度、节气门设定、制动设定或车辆系统102用以在行程期间实施的加速度中的一个或更多个。可选地，控制器136可构造成以控制信号传达由控制器136指定的操作设定中的至少一些。控制信号可引导至车辆系统102的推进子系统、制动子系统或用户接口装置。例如，控制信号可引导至推进子系统，并且可包括针对推进子系统的牵引马达的缺口节气门设定，以在控制信号的接收后自动地实施。在另一个实例中，控制信号可引导至用户接口装置，其向车辆系统102的人类操作者显示和/或以其它方式呈现信息。至用户接口装置的控制信号可包括例如针对控制推进子系统的节气门的节气门设定。控制信号还可包括用于在用户接口装置的显示器上可视地显示节气门设定的数据，和/或用于使用用户接口装置的扬声器向操作者可听见地报警的数据。节气门设定可选地可作为建议呈现给操作者，用于操作者决定是否实施建议的节气门设定。
37.图2为示出根据实施例的在行程期间在路线104(图1)上行驶的车辆系统102(图1所示)的速度曲线200的示意图。速度曲线200在行程期间绘制车辆系统102关于时间204的速度202或的速率。车辆系统102的速度曲线200可根据由控制系统100(图1)的控制器136(图1)生成的行程计划(例如，由行程计划指定的操作设定)行驶。
38.如以上陈述的，控制器136可在车辆系统102的操作条件跨越指定的阈值时在第一
操作模式与第二操作模式之间切换。在示出的实施例中，用于确定控制器136的操作模式的操作条件为车辆系统102沿着路线的速度。指定的阈值为阈值速度(在图2中示为v
th
)。在实施例中，控制器136可基于或响应于车辆系统102的速度至少处于或高于阈值速度来以第一操作模式操作，并且控制器136可基于或响应于车辆系统102的速度降到阈值速度以下来以第二操作模式操作。
39.在行程期间，如速度曲线200中示出的，车辆系统102的速度可多次跨越阈值速度。例如，车辆系统102在大部分行程期间比阈值速度更快行驶。控制器136因此在行程的持续时间的大部分以第一操作模式操作。然而，当车辆系统102开始行程或者以其它方式从停靠位置加速时，车辆系统102的速度至少临时低于阈值速度。类似地，车辆系统102的速度在车辆系统102减速至行程结束时的停靠点或在沿着路线104的另一个指定的停靠地点处时，低于阈值速度。因此，控制器136至少在车辆系统102减速至停靠点或者从停靠点加速的时候以第二模式操作。
40.在实施例中，针对车辆系统102的移动的目标响应于控制器136的操作模式的改变而改变。在第一操作模式中，当车辆系统102比阈值速度更快行驶时，控制器136将操作设定指定成驱动车辆系统102，以实现第一目标。第一目标可为由车辆系统102的燃料消耗的减少、由车辆系统102的排放物生成的减少、车辆系统102的改进的处理或在行程期间行驶时间的减少中的一个或更多个。第一目标可包括多个目标，如以上列出的目标中的一个以上。燃料消耗、排放物生成和/或行驶时间的减少，以及通过实施指定的操作设定而实现的处理的改进与根据操作设定(与由控制器136指定的操作设定不同)沿着针对行程的路线行驶的车辆系统102有关。例如，与由人类操作者确定的驱动策略比较，由控制器136指定的操作设定可产生具有更少阻力损失和/或更少制动损失的驱动策略。
41.控制器136可构造成指定操作设定，以驱动车辆系统102朝向第一目标的实现，同时满足一个或更多个约束。例如，约束可包括沿着路线104的速度限制、车辆能力约束、行程计划时间、排放物限制等。因此，在车辆系统102实施指定的操作设定时，车辆系统102不超过针对路线104的相关节段的指定约束。例如，速度限制可为由铁路或公路当局设定的永久或临时速度限制。临时速度限制可由于路线104上的结构、维护或拥塞。车辆能力约束可包括推进车辆108(图1)的马达的功率输出能力、推进车辆108的缺口设定，以及/或者车辆系统上的可用燃料供应。因此，控制器136构造成不指定操作设定，该操作设定要求推进车辆108提供比推进车辆108可合理地供应的更多的功率。行程计划时间包括针对行程的指定时间，如终点地点处的预计到达时间、计划的遇见时间以及车辆系统102应当抵达指定路线标记(如线路装置和/或停靠地点)的时间。排放物限制可包括对如由环境保护局(epa)、铁路公司、自治市以及其它监管当局指定的燃料排放物、噪音发射等的限制。约束中的一些可使用来自车辆表征元件134的信息(如车辆能力限制)和来自行程表征元件130的信息(如速度限制和计划时间)来确定。其它约束可使用经由无线通信系统126从远程源接收的信息来确定。
42.在实施例中，第一目标可为为了沿着路线104的长度由车辆系统102减小燃料消耗，经受如排放物限制和速度限制的上述限制。在另一实施例中，第一目标可为为了减少由车辆系统102生成的排放物，经受如燃料使用和/或计划到达时间的约束。在再一实例中，第一目标可为为了减少行驶时间，而不对生成的总排放物和/或消耗的燃料约束，其中此类约
束的放宽对于行程而言将为容许或需要的。行程时间的减少可表示在出发地点与终点地点之间的行程期间的总行驶时间的减少，并且/或者可表示沿着行程的节段的行驶时间。可选地，第一目标可包括不止单个目标，使得第一目标包括减少经受如速度限制的约束、车辆能力约束以及行程计划时间的沿着路线104的车辆系统102的燃料消耗和排放物生成两者。
43.车辆系统102的处理可包括控制在车辆系统102的独立车辆之间施加在联接器内的力。例如，预期或计算为施加在车辆系统中的联接器上和/或由其经历的期望力可通过限制车辆系统的可允许速度来减小。可允许速度可限于比由车辆系统102的行程计划、路线的速度限制等规定的速度更慢的速度。可改进车辆系统102的处理，因为车辆之间的车钩力关于沿着相同路线行驶的车辆系统而减小，而不限制车辆系统的可允许速度。车辆系统102的可允许速度可抑制在联接器上的较大预期力预期出现的路线的那些地点或节段中，同时车辆系统102的可允许速度可不抑制在其它地点中。因此，车辆系统102可能够处于或接近行程计划的指定速度、路线的速度限制等行驶，用于大部分行程，使得车辆系统102可在更接近由行程计划和/或路线的速度限制设想的时间段的时间段内按计划保持或者完成行程。车辆处理还可包括控制车辆系统中的独立车辆之间的间隔。例如，可控制车辆系统102，以管理联接器中的张紧和压缩，以将力保持在可接受的指定极限内，这也影响车辆之间的间隔。
44.一旦第一目标被识别，控制器136就可生成经受可施加的约束的车辆系统102针对路线104的节段的操作设定。操作设定可包含在由控制器136生成的行程计划中。如以上描述的，控制器136接收关于行程、车辆系统102以及路线104的相关信息。控制器136可基于针对车辆系统102沿着路线104的车辆行为的模型使用算法来生成行程计划。算法可包括从具有简单化假设的适用物理方程导出的一系列非线性微分方程(如关于'516专利描述的)。例如，对于降低燃料消耗的第一目标，控制器136可咨询绘制的关于行驶时间的燃料使用的曲线，其使用来自不同车辆系统在路线之上以不同速度的先前行程的数据创建。生成的行程计划随沿着路线104的时间和/或距离变化来指定针对车辆系统102的操作设定。指定操作设定，以驱动车辆系统102朝向第一目标的实现。因此，响应于车辆系统102以阈值速度或高于阈值速度行驶，控制器136处于第一操作模式。在第一操作模式中，控制器136根据行程计划指定操作设定，以便驱动车辆系统102朝向第一目标的实现，该第一目标包括降低燃油消耗，减少排放物生成，改进车辆处理并且/或者减少总行程时间。
45.在实施例中，阈值速度为在车辆系统102的行程之前选择的速度。例如，阈值速度可为3英里/小时(mph)(4.5kph)与20mph(33kph)之间的速度，或者更具体而言，为5mph(8kph)与15mph(25kph)之间的速度。在各种实施例中，阈值速度可为5mph、10mph或15mph。阈值速度可取决于车辆系统102的类型。例如，针对为铁轨车辆的车辆系统102的阈值速度可低于针对为越野车辆的车辆系统102的阈值速度，并且可高于针对为水船的车辆系统102的阈值速度。
46.在实施例中，基于或响应于车辆系统102降到指定阈值以下的操作条件，控制器136的操作模式以及针对车辆系统102的移动的目标改变。例如，当车辆系统102的速度低于阈值速度时，控制器136以第二操作模式操作。在第二操作模式中，控制器136将操作设定指定成驱动车辆系统102，以实现与第一目标不同的第二目标。在一个实施例中，控制器136的操作模式和车辆系统102的移动的目标基于车辆系统102跨越阈值的操作条件而自动地改
变。例如，即使车辆系统102的速度巧合地或无意地降到指定速度阈值以下，控制器136的操作模式和车辆系统102的移动目标的切换也要触发。作为备选，操作模式和移动目标的切换可基于操作条件跨越阈值发生，而不是自动地发生。例如，在检测到操作条件已跨越指定的阈值后，控制器136可向车载人类操作者提供通知，请求或建议控制器136的操作条件的改变以及车辆系统102的移动目标的改变。因此，人类操作者可对是否继续进行改变具有选择权和最终权限。
47.控制器136的操作模式基于车辆系统102的操作条件而改变，以切换针对车辆系统102的移动的目标，因为目标的相关性或优先级可在使车辆系统102沿着路线104的环境或状况改变的情况下改变。例如，当车辆系统102以超过阈值速度的速度行驶时，相关目标可为降低燃料消耗，减少排放物生成并且/或者减少针对行程的总行驶时间。在车辆系统102可以以此类速度穿过路线104的距离的大部分时，这些目标在超过阈值速度的速度下为相关的。另一方面，车辆系统102可例如在车辆系统102减速至停靠点或者从停靠点加速时以低于阈值速度的速度移动。在这些状况或环境下，车辆系统102的燃料效率可不如其它目标，诸如精细马达控制那样高优先级。因此，在车辆系统102低于阈值速度的速度下，车辆系统102的精细马达控制可与燃料效率相比为更相关的。出于该原因，控制器136在车辆系统102的速度降到阈值速度以下时将操作模式从第一操作模式改变成第二操作模式，以便指定驱动车辆系统102朝向不同的第二目标的实现的操作设定，该不同的第二目标与第一目标相比和以该速度的车辆系统102更相关。
48.在实施例中，第二目标涉及对车辆系统102的精细控制，其对于以慢速度控制车辆系统102而言为有用的。精细的马达控制在车辆系统102接近、抵达以及离开指定的停靠地点时可为有益的。例如，第二目标可包括将车辆系统102移动至在行程的一个或更多个指定地点的指定阈值距离内的一个或更多个地点。
49.指定地点可包括在行程表中指定的停靠地点(如终点地点或休息地点)。例如，在车辆系统102接近车站以便更换人员和/或乘客时，车站可具有指定的标记，其指示车辆系统102将达到停靠点的地点。车站可为相对长的，使得一些车辆系统指定成停止在与其它车辆系统不同的地点处，以便搭载或放下适当的乘客和/或人员。标记可指示车辆系统102的推进车辆108要停止的地点。由于将认识到的是，车辆系统可不能够在停靠地点处的指定标记处恰好地停止，所以车站和/或运输管理局可要求车辆系统102在标记之前或之后在指定的阈值距离内停止。在实施例中，第二目标可为为了将车辆系统102停止在行程的指定停靠地点的指定阈值距离内的地点处。为了完成第二目标，控制器136可指定针对车辆系统102的操作设定来实施，以便在车辆系统102之上实践精细的马达控制。例如，操作设定可包括对推进子系统的牵引马达的牵引努力的轻微调节以及对制动子系统的制动努力的轻微调节，以在离指定停靠地点的指定阈值距离内完成使车辆系统102停止。
50.由控制器136(例如，根据行程计划)指定的操作设定可允许车辆系统102停止在比在车辆系统102由人类操作者独自地控制的情况下更接近指定停靠地点的近侧内。此外，由控制器136指定以驱动车辆系统102朝向第二目标的实现的操作设定可允许车辆系统102停止在比在操作设定指定成驱动车辆系统102朝向第一目标的实现的情况下更接近指定停靠地点的近侧内。例如，如果车辆系统102驱动成实现如燃料经济性的不同目标，则为了将车辆系统102停止在接近指定停靠地点的此类近侧处所需的精细马达控制可不为可达到的。
用以驱动车辆系统102朝向第二目标的实现的精细马达控制可比在车辆系统102朝向第一目标的实现驱动的情况下，消耗更多的燃料，生成更多的排放物并且/或者花费更长的时间来使车辆系统102停止。然而，在车辆系统102接近如车站的停靠点时，燃料消耗、排放物生成和/或行驶时间可不如确保车辆系统102精确地停止在指定停靠地点的阈值距离内的优先级那样高。
51.在另一实例中，第二目标包括使车辆系统102停止，使得一旦车辆系统102停止，车辆系统102的多个车辆就与在车辆之间设置成处于松弛状态(例如，具有松弛的状态)的一个或更多个联接器聚束在一起。如图1中示出的，车辆系统102的车辆108,110由联接器装置123联接在一起。联接器123构造成吸收车辆系统102的车辆(如车辆108,110)之间的纵向力。在车辆系统102移动时，纵向压缩和张紧力缩短并且延长两个车辆之间的距离。联接器123可构造成在力施加在联接于第一车辆的第二车辆上之前允许第一车辆的一些自由移动或松弛。当两个车辆之间的联接器123不在张紧力之下(或者联接器中的张紧力具有低于指定阈值的大小)时，联接器123可被称为处于松弛状态或松弛状况。松弛状态在联接器中的张紧力具有大于指定阈值的大小时与联接器的拉伸状态比较。在一些情况下，可为合乎需要的是，车辆系统的联接器在使车辆系统停止时处于松弛状态，因为在车辆系统再次开始移动时，推进车辆不必同时从静止位置拉动车辆系统的整个载荷。替代地，由于车辆之间的松弛(也称为聚束)的积累，各个推进车辆最初拉动第一汽车，直到第一汽车与第二汽车之间的松弛减小，此时推进车辆拉动第一汽车和第二汽车。因此，由于聚束，推进车辆可能够随着时间累积动量，而不必立即从停靠位置拉动车辆系统的整个载荷。
52.以上陈述的，第二目标可为为了使车辆系统102停止，使得车辆系统102的多个车辆108,110在车辆系统102停止时聚束在一起，这增强了车辆系统102在停止之后再次开始移动的能力。控制器136可指定操作设定(例如，根据行程计划)，其提供在车辆系统102减速至停靠点以便联接器123达到松弛状态时，对车辆系统102的牵引努力和制动努力的精细控制。例如，操作设定可控制制动子系统连续地减慢车辆，使得各个车辆在车辆系统102中的前一车辆之后的一小部分处达到停靠点，这提供对应的联接器123中的松弛。控制器136可基于从位于车辆之间的串式电位器接收的松弛信息指定操作设定。使车辆系统102以该方式停止以实现聚束可需要比使用指定成实现第一目标的操作设定停止车辆系统102更多的燃料消耗、排放物生成和/或时间。但是，指定成驱动车辆系统102以实现第一目标的操作设定将可能不能够用于实现此类聚束。此外，由于聚束的益处可在车辆系统102再次开始移动时提供车辆系统102，所以使车辆系统102停止以实现聚束可比停止车辆系统102以例如实现燃料效率或者以节省时间更为相关或更高优先级。
53.在又一实例中，第二目标包括将车辆系统102在路线104上移动，使得车辆系统102的一个或更多个车轮120保持与路线104的附着，以减少车轮打滑。车轮打滑为在车辆系统102制动或加速时典型地发生的现象。车轮120可在沿前进方向(例如，在加速时)或相反方向(例如，当制动时)的旋转力超过车轮120与路线104之间的摩擦力时在路线104上“打滑”，因此车轮120相对于路线104旋转。车轮打滑导致车轮120沿着路线104的滑移，这引起车轮和路线磨损，并且如果不及时修复，则可引起更多的损坏(例如，如脱轨)。车轮打滑使车轮120和路线104磨损达到车轮120和路线104的可施加节段必须比将以其它方式要求的更频繁地替换的程度，因此从经济角度和安全角度两者来看，避免车轮打滑为合乎需要的。
54.如以上陈述的，第二目标可为为了将车辆系统102在路线104上移动，使得车辆系统102的一个或更多个车轮120保持与路线104的附着，以减少车轮打滑。控制器136可指定操作设定(例如，根据行程计划)，其提供在车辆系统102以低于阈值速度的速度制动和/或加速时，对车辆系统102的牵引努力和制动努力的精细控制，以降低车轮打滑的风险。例如，操作设定可控制制动子系统在一段时间内逐渐地减慢车辆，以减少各个车轮120上的旋转力。例如，制动器根据用以实现第二目标的操作设定来应用的时间段可比制动器根据用以实现第一目标(如燃油效率或减少的行驶时间)的操作设定来应用的时间段更长。因此，用于制动的附加时间和/或距离允许施加在车轮120上的旋转力的减小，使得车辆打滑可能比在车辆系统102根据用以实现第一目标的操作设定停止的情况下更少。例如，如果第一目标为为了减少行驶时间，则操作设定可控制车辆系统102在稍后的时间和/或地点且以更大的设定应用制动器，以减少减慢车辆系统102所耗费的时间。但是，更大的制动器应用可引起车轮打滑，这可导致对车辆系统102和/或路线104的昂贵维修。尽管上述实例涉及由制动子系统的制动器的应用，但是操作设定也可控制推进子系统在一段时间内逐渐地加速车辆系统102，以便减少各个车轮120上的前进旋转力。在低于指定阈值速度的速度下，车轮打滑的潜在成本(例如，替换路线102的节段和/或车轮以及车辆系统102上的其它设备)可比控制车辆以改进燃料消耗，以减少排放物或者以减少行驶时间的益处更受关注。
55.可能的第二目标的前述实例仅为示例性的，并不旨在限制。可选地，第二目标可包括以上列出的目标中的一个以上。例如，可指定操作设定，以将车辆系统102停止在指定停靠地点的指定阈值距离内，同时一旦使车辆系统102停止，就控制车辆系统102中的多个车辆聚束在一起。
56.在实施例中，控制器136在行程期间沿着路线104监视车辆系统102的进度。例如，控制器136可在行程计划中将车辆系统102的实际移动与车辆系统102的预计移动比较，以确定是否修改或更新行程计划。此外，控制器136可关于指定阈值来监视车辆系统102的操作状态，以确定何时在第一操作模式与第二操作模式之间切换(例如，以确定是否第一目标或第二目标为适合的)。控制器136可从速度传感器116接收与车辆系统102的当前速度相关联的速度参数。控制器136可将车辆系统102的当前速度与阈值速度比较，以确定是以第一操作模式还是以第二操作模式操作。控制器136还可从定位器装置124接收位置参数，以确定车辆系统102与指定地点(如停靠地点)的接近度。
57.参照速度曲线200，车辆系统102在时间t1时从出发地点开始关于行程移动。从时间t1到时间t2，车辆系统102的速度增加，但是速度低于阈值速度v
th
。因此，控制器136以第二操作模式操作，并且控制器136指定操作设定(例如，根据行程计划)，以驱动车辆系统102朝向第二目标的实现。例如，在车辆系统102从时间t1到时间t2加速时，第二目标可为为了减少车轮打滑。车辆系统102的速度在时间t2时超越阈值速度v
th
，并且直到时间t3时比阈值速度v
th
更快行驶。速度传感器116用于确定车辆系统102何时跨越阈值速度v
th
。控制器136因此在时间t2到时间t3之间以第一操作模式操作，使得指定的操作设定可驱动车辆系统102朝向第一目标(例如，降低燃料消耗、排放物生成和/或总行驶时间)的实现。尽管路线104具有指定的速度限制v
l
，但是车辆系统102可比速度限制更慢行驶，以便同以速度限制v
l
行驶的车辆系统102相比提高了燃料效率或减少排放物。
58.车辆系统102可在沿着行程的持续的大致中途处的指定的停靠位置减速至停靠
点。随着车辆系统102减慢，车辆系统102的速度在时间t3时降到阈值速度v
th
以下。因此，随着车辆系统102在时间t3之后减速至停靠点，控制器136可指定驱动车辆系统102以实现第二目标的操作设定。第二目标可为为了在离指定地点的阈值距离内使车辆系统102停止，以停止车辆系统102使得车辆被聚束，以减慢车辆系统102来减少车轮打滑，等。一旦车辆系统102再次沿着行程开始移动，速度就直到t4时不超越阈值速度v
th
。可选地，从t4到t5，车辆系统102可经受缓慢命令(例如，临时的减速限制)，这解释了降低的速度。车辆系统102可随后由于不同的缓慢命令而再次减慢。第二缓慢命令可迫使车辆系统102在时间t6到时间t7之间比阈值速度v
th
更慢行驶。因此，控制器136可指定控制车辆系统102从时间t6到时间t7实现第二目标的操作设定，即使车辆系统102在这段时间期间不达到停靠点。车辆系统102在时间t7到时间t8之间比阈值速度v
th
更快行驶。车辆系统102在时间t9时到达终点地点。从时间t8到时间t9，控制器136以第二操作模式操作，以控制车辆系统102的移动实现第二目标。
59.可选地，控制器136可在车辆系统102的行程之前生成单个行程计划。行程计划包括朝向第一目标的实现的操作设定和朝向第二目标的实现的操作设定两者。因此，当控制器136确定车辆系统102的速度跨越指定的阈值速度v
th
时，控制器136实施对应于与速度相关联的目标的行程计划的操作设定。在备选的实施例中，控制器136指定单个行程计划，但是行程计划仅包括驱动车辆系统102朝向第一目标或第二目标的实现的操作设定，而不是两者。因此，在车辆系统102以对应于行程计划的目标的速度行驶时，控制器136实施行程计划的操作设定。但是，当车辆系统102的速度跨越阈值速度v
th
时，控制器136可构造成产生对行程计划的修改或更新，其中修改指定了操作设定，以驱动车辆系统102朝向其它目标的实现。控制器136可在行程期间实时生成修改的行程计划。在另一实施例中，代替单个行程计划，控制器136可指定针对行程的两个不同行程计划。第一行程计划包括朝向第一目标的实现的操作设定，并且第二行程计划包括朝向第二目标的实现的操作设定。控制器136在行程期间相对于阈值速度v
th
监视车辆系统102的速度，以确定是否实施第一行程计划或第二行程计划的操作设定。
60.在备选的实施例中，控制器136不生成针对行程的一个或更多个行程计划。替代地，(多个)行程计划可针对车辆系统102的先前行程由控制器136预先计算或者由不同的控制系统计算。在车辆系统102的行程期间，控制器136访问一个或更多个行程计划，并且指定用以根据一个或更多个行程计划驱动车辆系统102的操作设定。控制器136基于车辆系统102相对于阈值速度v
th
的监视速度来选择哪个行程计划和/或哪个操作设定在车辆系统102行驶时指定。因此，即使控制器136不生成对即将到来的行程而言特定的行程计划，控制器136仍指定具有基于车辆系统102的操作条件的变化目标的操作设定。
61.图3为示出在行程期间在路线104的节段上行驶的车辆系统102的路线轮廓300的示意图。路线104的节段从起始地点302延伸至结束地点304。起始地点302可为针对行程的出发地点，并且/或者结束地点304可为针对行程的终点地点。路线轮廓300示出了起始地点302与结束地点304之间的距离。路线104上的车辆系统102沿前进方向306从起始地点302朝向结束地点304行驶。行程还指定了休息地点308，其中车辆系统102安排成停止一段时间。指定的休息地点308正好位于横跨示出的路线轮廓300上的路线104的节段的半途。
62.在实施例中，用于确定控制器136的操作模式的操作条件为车辆系统102与沿着路线104的指定地点的接近度。指定的阈值为阈值接近度(在图3中示为p
th
)。车辆系统102与指
定地点的接近度可用作操作条件，代替车辆系统102的速度或者除了其之外。在实施例中，控制器136可在车辆系统102的地点至少在离沿着路线104的指定地点的阈值接近度处或外部时以第一操作模式操作。相反，控制器136在车辆系统102的地点在指定地点中的一个的阈值接近度内时以第二操作模式操作。因此，当车辆系统102处于阈值接近度内时，操作设定被指定，以驱动车辆系统102朝向第二目标(如提供精细马达控制用于准确停止、车辆的聚束，和/或减少车轮打滑)的实现。另一方面，当车辆系统102在阈值接近度外部时，指定操作设定，以驱动车辆系统102朝向第一目标(如减少燃料消耗、排放物生成和/或总行程时间)的实现。尽管距离或接近度(代替速度)在本实施例中用作操作条件，但是可选地，控制器136的第一和第二操作模式(以及行程的第一和第二目标)可与以上描述的相同。
63.阈值接近度为行程之前选择的距离。阈值接近度可为大约若干公里或英里。例如，阈值接近度可为0.5英里到3英里之间的距离，或者更具体而言为在1英里到2英里之间的距离。在各种实施例中，阈值接近度可离指定地点1英里、1.5英里或2英里。阈值接近度可基于特定车辆系统或路线来确定。例如，如果路线的等级下降(这将需要更多的制动力)并且/或者如果车辆系统与在路线104上行驶的其它车辆系统比较具有相对较差的制动能力，则阈值接近度可更长。其它考虑可包括车辆系统的大小、包含的重量以及车辆系统在阈值接近度外部行驶的速度，这可能影响车辆系统的惯性。
64.在实施例中，控制器136在行程期间沿着路线104监视车辆系统102的进度。控制器136可接收与从定位器装置124传送的车辆系统102的当前地点相关联的地点参数。控制器136可将车辆系统102的当前地点与最近的指定地点的地点比较，以确定操作模式。例如，控制器136可测量车辆系统102与指定地点的接近度，并且控制器136可将测量的接近度与阈值接近度比较，以确定车辆系统102在给定的时间处是否在阈值接近度内。在另一实例中，控制器136知道指定地点的地点，并且控制器136通过加上和减去关于指定地点中的各个的阈值接近度的距离来确定阈值边界线。接着，控制器136使用定位装置124来确定车辆系统102何时跨越阈值边界线中的一个，以知道车辆系统102是否在阈值接近度内。
65.参照图3的路线轮廓300，车辆系统102当前位于起始地点302与休息地点308之间，并且车辆系统102朝向休息地点308移动。在图3中，阈值边界线310围绕指定地点302,308,304以虚线描绘。阈值边界线310为具有阈值接近度p
th
的半径的圆形曲线。因此，当车辆系统102在任何边界线310内时，车辆系统102小于离指定地点的阈值接近度，因此控制器136以第二操作模式操作。在图3中，车辆系统102当前不在任何阈值边界线310内，因此控制器136以第一操作模式操作。控制器136指定以第一操作模式驱动车辆系统102朝向第一目标的实现的操作设定。因此，在示出地点处，操作设定可驱动车辆系统102，以便提高燃料效率，减少排放物或者减少总行驶时间。
66.当车辆系统102跨越点312进入包绕休息地点308的阈值边界线310时，控制器136切换至第二操作模式。在第二操作模式中，控制器136指定驱动车辆系统102朝向第二目标的实现的操作设定，该第二目标诸如在休息地点308准确地停止车辆系统102，在车辆系统的车辆之间提供聚束，并且/或者在休息地点308处减速至停靠点时减少车轮打滑。控制器136通过车辆系统102从休息地点308的初始加速来以第二操作模式保持，直到车辆系统102在包绕休息地点308的阈值边界线310的后端部处跨越另一点314。接着，控制器136以第一操作模式操作(指定操作设定，以驱动车辆系统102朝向第一目标的实现)，直到车辆系统
102跨越点316进入包绕路线104的节段的结束地点304的阈值边界线310。从点316至结束地点304，控制器136以第二操作模式操作。因此，与图2中示出的实施例一样，当车辆系统102接近停靠地点或者从停靠地点加速时，控制器136以第二操作模式操作，以提供车辆系统102的精细马达控制。但是，当车辆系统102不在停靠地点附近时，控制器136以第一操作模式操作，以提供燃料效率、减少的排放物和/或减少的行驶时间。
67.在图2和图3中示出的实施例中，控制器136描述为具有两个操作模式，这取决于操作条件超过阈值还是低于阈值。可选地，控制器136可具有不止两种操作模式，以便根据车辆系统102的操作条件来指定具有至少三个不同目标的操作设定。例如，控制器136可将车辆系统102的实际操作条件与两个指定的阈值比较。控制器136的操作模式可基于操作条件低于两个阈值、在两个阈值之间、还是高于两个阈值来确定。因此，控制系统100可构造成朝向不止两个不同的目标的实现区分和控制车辆系统102。
68.图4为用于控制沿着路线在轨道上行驶的车辆系统的方法400的一个实施例的流程图。在402处，生成针对车辆系统沿着路线的行程的行程计划。行程计划可由包括一个或更多个处理器的控制器生成。行程计划随沿着路线的时间或距离中的一个或更多个变化指定针对车辆系统的一个或更多个操作设定。指定操作设定，以驱动车辆系统朝向行程计划的一个或更多个目标的实现。生成行程计划可包括指定速度、节气门设定、制动设定或加速度中的一个或更多个作为行程计划的操作设定。可生成行程计划，以驱动车辆系统朝向一个或更多个目标的实现，同时满足速度限制、车辆能力约束、行程计划时间或排放物限制中的一个或更多个。
69.在404处，车辆系统的操作状态在车辆系统在行程期间沿着路线行驶时监视。在一个实施例中，操作条件可为车辆系统的速度。在另一实施例中，操作条件为车辆系统与沿着路线的指定地点(如指示的停靠地点)的接近度，其中车辆系统将减速至停靠点。在406处，确定监视的操作状态是否至少处于或大于指定的阈值。指定的阈值可为阈值速度，如5mph到15mph之间的速度。确定可通过将由速度传感器监视的车辆系统的当前速度与指定的阈值速度比较来做出。作为备选，指定的阈值可为与针对行程的指定地点(如停靠地点)的阈值接近度。阈值接近度可为离停靠地点1英里或2英里的距离。确定可通过将由定位器装置监视的车辆系统的当前地点与最近的停靠地点的地点比较并且测量该距离是否大于或小于指定的阈值邻近度来做出。
70.如果操作条件处于或大于指定的阈值(例如，如车辆系统的速度比阈值速度更快，或者车辆系统至停靠地点的距离比阈值接近度更远)，则方法400的流程进行至408。在408处，将操作设定根据行程计划指定成驱动车辆系统朝向第一目标的实现。第一目标可包括关于根据操作设定(不同于行程计划的操作设定中的一个或更多个)沿着针对行程的路线行驶的车辆系统的，由车辆系统的燃料消耗的减少或排放物生成的减少中的一个或更多个。
71.另一方面，如果操作条件在406处小于指定的阈值(例如，如车辆系统的速度比阈值速度更慢，或者车辆系统到停靠地点的距离小于阈值接近度)，则方法400的流程进行至410。在410处，将操作设定根据行程计划指定成驱动车辆系统朝向与第一目标不同的第二目标的实现。第二目标可与车辆系统的移动的精细控制相关联。例如，第二目标可包括将车辆系统移动至一个或更多个地点，其在行程计划的一个或更多个指定地点的指定的阈值距
离内。更具体而言，第二目标可包括将车辆系统停止在一个或更多个地点处，其在行程计划的一个或更多个指定停靠地点的指定的阈值距离内。此外地或备选地，第二目标可包括使车辆系统停止，使得一旦车辆系统根据行程计划停止，车辆系统102的多个车辆就与在车辆系统的车辆之间设置成处于松弛状态的一个或更多个联接器聚束在一起。此外，第二目标可包括在路线上移动车辆系统，使得车辆系统的一个或更多个车轮保持与路线的附着，以减少车轮打滑。
72.可选地，方法400还可包括将控制信号传达至车辆系统的推进子系统、制动子系统或用户接口装置中的至少一个。控制信号可包括行程计划的操作设定中的至少一些。控制信号中的操作设定可由控制信号的接收者实施(如自主地或经由人为干预)。
73.本文中描述的各种实施例的至少一个技术效果为确定和实施动力车辆系统的驱动和/或操作策略，以在满足时间表、速度以及其它约束时改进至少某些目标操作标准。另一个技术效果为车辆系统在路线期间实现不同目标(基于哪个目标在沿着路线的车辆系统的不同操作条件下为相关的)的能力。又一技术效果为遍及行程(包括在停靠地点处或其附近)增加车辆系统的控制，使得车辆系统能够停止在指定的停靠地点的指定的阈值距离内。增加的控制可在使车辆系统停止时允许车辆系统的多个车辆在车辆之间具有指定量的松弛。增加的控制还可允许车辆系统的磨损和/或可归因于车轮打滑的停靠地点附近的路线的降低的可能性。
74.在一个实施例中，一种方法(例如，用于沿着路线控制车辆系统)包括为车辆系统沿着路线的行程而生成行程计划。行程计划随沿着路线的时间或距离中的一个或更多个变化指定针对车辆系统的一个或更多个操作设定。指定一个或更多个操作设定，以驱动车辆系统朝向行程计划中的一个或更多个目标的实现。生成行程计划，以驱动车辆系统在行程期间朝向在车辆系统以至少与指定的阈值速度一样快的速度沿着路线的移动期间的第一目标的实现。生成行程计划，以驱动车辆系统在行程期间朝向在车辆系统以比指定的阈值速度更慢的速度沿着路线的移动期间的不同的第二目标的实现。
75.在一方面中，生成行程计划包括指定速度、节气门设定、制动设定以及加速度中的一个或更多个作为行程计划的操作设定。
76.在另一方面中，第一目标包括关于根据操作设定(与行程计划中的一个或更多个操作设定不同)沿着针对行程的路线行驶的车辆系统的，由车辆系统的燃料消耗的减少、由车辆系统的排放物生成的减少、车辆系统的处理的改进，或行驶时间的减少中的一个或更多个。
77.在另一方面中，第二目标包括将车辆系统移动至一个或更多个地点，其在行程计划的一个或更多个指定地点的指定的阈值距离内。
78.在另一方面中，第二目标包括将车辆系统停止在一个或更多个地点处，其在行程计划的一个或更多个指定停靠地点的指定的阈值距离内。
79.在另一方面中，第二目标包括使车辆系统停止，使得一旦车辆系统根据行程计划停止，车辆系统的多个车辆就与在车辆系统的车辆之间设置成处于松弛状态的一个或更多个联接器聚束在一起。
80.在另一方面中，第二目标包括在路线上移动车辆系统，使得车辆系统的一个或更多个车轮保持与路线的附着，以减少车轮打滑。
81.在另一方面中，指定的阈值速度为5英里每小时到15英里每小时之间的速度。
82.在另一方面中，该方法还包括在车辆系统在行程期间沿着路线行驶时监视车辆系统的速度并且将速度与指定的阈值速度比较。
83.在另一方面中，该方法还包括将控制信号传送至车辆系统的推进子系统、制动子系统或用户接口装置中的至少一个。控制信号包括行程计划的操作设定中的至少一些。
84.在另一方面中，生成行程计划，以驱动车辆系统在行程期间朝向第一目标或第二目标中的至少一个的实现，同时满足速度限制、车辆能力约束、行程计划时间或排放物限制中的一个或更多个。
85.在一个实施例中，一种系统(例如，用于沿着路线控制车辆系统的控制系统)包括传感器和包含一个或更多个处理器的控制器。传感器构造成在车辆系统沿着针对行程的路线的移动期间监视车辆系统的操作状态。控制器构造成随沿着路线的时间或距离中的一个或更多个变化来指定针对车辆系统的一个或更多个操作设定。一个或更多个操作设定指定成驱动车辆系统朝向针对行程的一个或更多个目标的实现。控制器可以以至少两种操作模式(包括第一操作模式和第二操作模式)操作。控制器在车辆系统的操作条件为处于或高于指定阈值中的至少一个时以第一操作模式操作。处于第一操作模式的控制器构造成指定操作设定，以驱动车辆系统在行程期间朝向在车辆系统沿着路线的移动期间的第一目标的实现。第一目标包括关于根据操作设定(与由控制器指定的一个或更多个操作设定不同)沿着针对行程的路线行驶的车辆系统的，由车辆系统的燃料消耗的减少或排放物生成的减少中的一个或更多个。控制器在车辆系统的操作条件低于指定的阈值时以第二操作模式操作。处于第二操作模式的控制器构造成指定操作设定，以驱动车辆系统在行程期间朝向在车辆系统沿着路线的移动期间的不同的第二目标的实现。
86.在一方面中，车辆系统的操作条件为车辆系统沿着路线的速度，并且指定的阈值为阈值速度。传感器可为速度传感器，其构造成确定车辆系统沿着路线的速度。速度传感器可构造成将车辆系统的速度传达至控制器。控制器可构造成将车辆系统的速度与阈值速度比较。
87.在另一方面中，车辆系统的操作条件为车辆系统与沿着针对行程的路线的指定地点的接近度，并且指定的阈值为阈值接近度。传感器可为定位器装置，其构造成确定车辆系统沿着路线的地点。定位器装置可构造成将车辆系统的地点传送至控制器。控制器可构造成确定车辆系统与指定地点的接近度，并且将接近度与阈值接近度比较。
88.在另一方面中，控制器构造成指定针对车辆系统的速度、节气门设定、制动设定或加速度中的一个或更多个作为操作设定。
89.在另一方面中，第二目标包括将车辆系统移动至一个或更多个地点，其在行程的一个或更多个指定地点的指定的阈值距离内。
90.在另一方面中，第二目标包括使车辆系统停止，使得一旦车辆系统停止，车辆系统的多个车辆就与在车辆系统的车辆之间设置成处于松弛状态的一个或更多个联接器聚束在一起。
91.在另一方面中，第二目标包括在路线上移动车辆系统，使得车辆系统的一个或更多个车轮保持与路线的附着，以减少车轮打滑。
92.在另一方面中，控制器还构造成将控制信号传送至车辆系统的推进子系统、制动
子系统或用户接口装置中的至少一个。控制信号包括由控制器指定的操作设定中的至少一些。
93.将理解的是，以上描述旨在为示范性而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可与彼此组合使用。此外，可作出许多改型来使特定情形或材料适于本文中描述的本主题的教导，而不脱离它们的范围。尽管本文中所述的材料的大小和类型旨在限定本公开主题的参数，但它们决不是限制性的，并且为示例性实施例。本领域技术人员在审阅以上描述时许多其它实施例将显而易见。因此，本发明主题的的范围应当参照所附权利要求连同此类权利要求所赋予的等同方案的完整范围确定。在所附权利要求中，用语"包括(including)"和"其中(in which)"用作相应用语"包括(comprising)"和"其中(wherein)"的通俗英文等同物。此外，在以下权利要求中，用语"第一"、"第二"和"第三"等仅用作标记，并且不旨在对它们的对象施加数字要求。此外，以下权利要求的限制并未以器件加功能的格式撰写，并且不旨在基于35u.s.c.
§
112的第六段解释，除非并且直到此类权利要求限制明确地使用短语"用于
…
的器件"后接没有又一个结构的功能的声明。
94.该书面的描述使用实例以公开本发明主题的若干实施例(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明主题(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
95.由于可在上述系统和方法中作出某些变化，而不脱离本文中涉及的本发明主题的精神和范围，故意图是以上描述或附图中所示的所有主题应当仅解释为示出本文中的发明构想的实例，并且不应当看作是限制发明的主题。