專利名稱：機車速度確定的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及鐵路運輸領域，并且更特別地，涉及基于各機車之一的背景技術在典型的鐵路運輸應用中，可使用兩個或多個機車來牽拉列車以提供改進的牽引效力(effort)和列車處理能力?，F(xiàn)代機車通常使用復雜的附著控制 系統(tǒng)，尤其是對于相對低速度、高牽引效力拖拉服務。這種附著控制系統(tǒng)典 型地需要機車地面速度的高精確測量以控制機車牽引效力，如車輪蠕變 (creep)限度控制。鐵路機車的地面速度通常源自由與機車上的牽引馬達或 輪軸相關聯(lián)的速度傳感器測量的車輪速度測量。例如，美國專利6,758,087描 述了 一種通過間歇地降低各輪軸之一上的牽引效力使得該輪軸的蠕變降低到 正常量、基于讀出的輪軸(和對應的車輪)速度來測量機車速度的方法。其 他速度測量技術可包括雷達讀出地面速度或GPS導出地面速度。


圖1顯示用于確定由列車的各機車使用的列車地面速度的系統(tǒng)的示例性實施例。
具體實施方式
本發(fā)明的各發(fā)明人已經創(chuàng)新地意識到某些與使用由列車的其他機車使用 的該列車的一個機車的地面速度確定相關聯(lián)的好處。這些好處主要源自能夠 減少不得不進行速度確定的機車數量，該速度確定可以包括間歇降低機車輪 軸的牽引效力。例如，代替列車的每個機車不得不獨立確定其地面速度，可 選擇單個機車來確定列車的地面速度。然后選擇的的機車地面速度可被列車 的每個機車使用，以便例如控制牽引效力或被其他機車系統(tǒng)(如事件記錄器 系統(tǒng)、駕駛室信令系統(tǒng)、輪緣潤滑系統(tǒng)或機車診斷系統(tǒng))使用。圖1顯示用于確定包括至少兩個機車12和14的列車16的地面速度的系統(tǒng)10的示例性實施例，該列車的地面速度由機車12和14使用例如來控制機 車12和14各自的牽引效力。系統(tǒng)IO被配置用于選擇列車16的機車12和 14的輪軸，用于測量對應選擇的輪軸的車輪速度。系統(tǒng)10然后基于對應選 擇的輪軸的測量的車輪速度確定列車每個機車12和14的地面速度。在附圖 中描繪的系統(tǒng)10的示例性實施例中，每個機車12和14可包括與每個機車 12和14的各自輪軸相關聯(lián)的運行狀況(condition )傳感器18a-18f和20a-20f， 以便給各自的機車處理器22和24提供運行狀況傳感器信號19a-19f和 21a-21f?？蓪⑦\行狀況傳感器18a-18f和20a-20f的一個或多個配置為速度傳 感器，用于讀出車輪速度，并將傳感器信號以讀出的車輪速度的形式提供給 所述處理器22和24。每個機車處理器22和24可配置成接收各自的運行狀況傳感器信號 19a-19f和21a-21f并處理各信號19a-19f和21a-21f,以便產生用于與列車16 的另一機車12和14共享的輪軸狀況信息(如車輪速度信息)，從而允許為測 量由機車12和14使用的地面速度選擇機車22和24的至少一個輪軸。每個 處理器22和24可與存儲設備(如存儲器23和25 )通信，該存儲設備用于 存儲執(zhí)行處理任務需要的處理器指令和信息，如運行狀況傳感器信號數據。 每個機車12和14的處理器22和24可與列車16的其他機車14和12上的其 他處理器24和22通信，以便允許共享信息，如關于機車12和14每個輪軸 的運行狀況信息。通過使用硬件連接26 (如列車線路(line)或列車線路調 制解調器)或者無線通信鏈路26 (如無線電、蜂窩電話或衛(wèi)星鏈路)，可在 處理器22和24之間共享信息。每個處理器22和24可與各自的收發(fā)器26和27通信，用于將運行狀況 信息發(fā)送給其他處理器24和22，并如經由無線通信鏈路26接收運行狀況信 息。在處理器22和24之間共享的信息可進一步被處理，以從每個機車12和 14監(jiān)視的各輪軸中選擇單個輪軸用于執(zhí)行地面速度確定。例如，列車16的 機車12和14之一的處理器22和24可被指定為主處理器，以接收來自列車 各機車的運行狀況信息，并分析該信息以確定最適于執(zhí)行地面速度確定的輪 軸并產生輪軸選擇信息。例如，正經歷降低的牽引效力的輪軸(如已經停止 (cutout)或者由于故障而受限的輪軸)、經歷減速的輪軸或者經歷降低蠕變的4侖軸，可被選作執(zhí)行地面速度確定的輪軸。在另一實施例中，例如，可將來自每個機車12和14的信息，離開列車16的機車12和14而發(fā)送到中央處 理中心30,該中央處理中心30根據由每個機車12和14提供的信息確定最 適合執(zhí)行地面速度確定的輪軸。在另一實施例中，每個處理器22和24可執(zhí) 行其各自機車12和14輪軸的初始選擇，并將選擇的的輪軸信息提供給例如 指定的主處理器，用于在每個處理器提供的初始選擇的輪軸中選擇輪軸來進 行地面速度測量。在選擇輪軸之后，所述輪軸選擇信息接著例如經由通信鏈路28或從中央 控制器30，可轉發(fā)到達具有選擇的輪軸的選擇的機車(例如12)。如通過降 低選擇的輪軸的牽引效力并經由配置成車輪速度傳感器的運行狀況傳感器(例如20a)來讀出得到的車輪速度，選擇的機車22然后可在選擇的輪軸上 執(zhí)行速度測量?？蓪⒆x出的輪軸速度信號(例如21a)提供給機車12的處理 器22,用于處理讀出的輪軸速度信號21a以確定列車16的地面速度。該地面 速度接著如經通信鏈路28或中央控制器30可轉發(fā)給該列車的另一機車14。 該地面速度可被列車16的每個機車12和14使用，例如用于控制每個機車 12和14各自的牽引效力。在其他實施例中，該地面速度可由其他機車系統(tǒng)(如事件記錄器、駕駛室信號、輪緣潤滑或診斷)使用。有利地，代替典型地要求每個機車12和14不得不選擇其自己的各輪軸 之一用于執(zhí)行其自己的地面速度測量，單個輪軸速度測量可用作列車16的每 個機車12和14的地面速度。在另一方面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)地要求列車16的每個機 車12和14需要保持引導(lead )輪軸運行在降低的閾值水平，通過使用上述 技術，僅列車16的一個機車的一個軸需要運行在降低的閾值水平。列車16 的地面速度的其他應用可包括鎖定輪軸檢測、車輪直徑校準、同步滑移(slip) 檢測和列車內的松弛(slack )調整。例如 由于機車12和14之間的運行特性差異，可能需要補償列車16的地 面速度用于由列車14的機車12和14的每個使用。機車12和14輪軸之間的 車輪直徑差異可能不同，導致不同的車輪速度測量。當對不是具有從其測量 地面速度的選擇的輪軸的機車的、列車16的機車12和14的其他輪軸使用列 車16的地面速度時，可能需要考慮這些差異。補償列車16地面速度的方法 可包括確定對應于列車16的每個機車12和14的每個輪軸的測量的車輪速度之間的差異，然后產生比例系數(scaling factor)以補償不同測量的各自速度。 在一實施例中，比例系數可通過將具有為測量列車(選擇的機車)的地 面速度選擇的輪軸的機車的車輪速度、與該列車的其他機車的車輪速度比較 以確定各自比例系數來計算。然后當對其他機車的各個輪軸使用該地面速度 時，可將該比例系數應用到所測的地面速度，使得補償該地面速度用于由其系數。在實施例中，該比例系數可在降低牽引效力操作(如慣性(coasting) 運動或接近零蠕變狀況)期間計算。例如，當每個機車將其各自的節(jié)流閥設 置在空轉位置時、和/或當另一機車的速度低于某個值(如5英里每小時)、 和/或當正在施加相對小的或沒有制動時，可以計算選擇的機車和另一機車之 間的比例系數。 .在另一方面，如在列車中存在車鉤松弛(coupler slack)、或者在車鉤松 弛正從拉緊轉變成壓縮時或者反之，對每個機車的瞬時地面速度差異可能需 要補償列車的地面速度。 一種補償這種列車的機車間瞬時地面速度差異的方法可包括確定在所述機車間存在的瞬時地面速度差異，然后在出現(xiàn)瞬時速 度狀況時，通過不補償該地面速度來忽略經歷瞬時地面速度差異的機車的運 行特性差異。例如，對于位于列車頭端和尾端的多機車組成(consist),在相 對高牽引或制動效力水平可能不存在瞬時車鉤松弛，因為各車鉤典型地處于 拉緊(在頭端驅動(motoring)或在尾端制動)或壓縮(在頭端制動或在尾端 驅動)的狀況。因此，當列車中存在高牽引效力和/或高制動效力水平的狀況 時，可補償由列車的各機車使用的列車地面速度，因為相對高牽引效力或高如果存在相對低的牽引或制動效力水平狀況，則可能存在可以導致各機車間 的瞬時速度差異的車鉤松弛，指示在此時不應當執(zhí)行補償。因此，基于存在 由某個制動和/或牽引效力水平指示的瞬時速度差異，該某個制動水平效力或 牽引水平效力(如可以在列車的每個機車上測量的)可以用于確定何時應當 或不應當補償地面速度。例如，當正在給列車施加小于大約50,000 lbs到 20,000磅并且更優(yōu)選地小于30,000磅的制動水平效力、或者小于50,000 lbs 到20,000磅或更優(yōu)選地小于30,000磅的牽引水平力時，可忽略補償。對于位于遠離列車的頭端或尾端的列車中部的多機車組成，牽引效力或制動效力水平可能不足以指示各車鉤處的壓縮或拉緊。在這種情況下，松弛 可能仍存在于所述組成的各機車之間，其可能導致各機車之間的瞬間速度差 異。期望檢測這種狀況以允許禁止地面速度補償，直到在該組成中不存在松 弛，如當松弛點已移到遠離該組成的列車內的另一位置時。通過檢測作為拉 緊到壓縮或者反之之間的轉變結果的撞擊狀態(tài)，可以完成局部松弛(接近某 個機車的松弛)的檢測。通過識別各個機車的局部讀出的速度中的不連貫可 檢測這種撞擊。然而，機車速度確定中使用的機車車輪速度可能包括蠕變誤 差。因此，需要從蠕變相關的車輪速度改變中區(qū)分撞擊相關的車輪速度的改 變各發(fā)明人已經認識到通過考慮車輪速度的共同模式改變，可以從蠕變相 關的速度改變中區(qū)分撞擊相關的車輪速度改變。基于讀出共同改變從蠕變相 關的速度改變中區(qū)分撞擊相關的車輪速度改變的示例性方法，可以包括確定在某個時間段(如大約10毫秒到1秒或更優(yōu)選地100毫秒)上、機車的一個或多個輪軸的測量的車輪速度的改變。該方法還包括確定在所述時間段上 (各)車輪速度的改變的幅度。當車輪速度的幅度、或部分(如測量的車輪速度的一半)的各個幅度、或測量的所有車輪速度超過速度閾值(如大約0.1 到1英里每小時或更優(yōu)選地0.2英里每小時)時，可以斷定撞擊狀態(tài)。然后可將計時器設置一定時間段以忽略補償測量的地面速度該一定時間 段，因為可能存在可以導致計算不精確的比例系數的撞擊狀態(tài)。利用上述方 法，可識別位于列車內任何位置的任何機車上的瞬時車輪速度狀況，并且當 牽引效力低于某個水平時、和/或當制動效力低于某個水平且當撞擊狀態(tài)存在 時，可以退出該列車的地面速度的補償?；谇懊娴恼f明，利用包括計算機軟件、固件、硬件或其任何組合或子 集的計算機編程或工程技術，可以實現(xiàn)所述方法，其中該技術效果是基于各 機車之一的車輪速度來確定包括兩個或多個機車的列車地面速度。具有計算 機可讀代碼裝置的任何這種得到的程序，可包括或提供在一個或多個計算機 可讀介質中，從而根據本發(fā)明制成計算機程序產品，即制造產品。例如，計 算機可讀介質可包括用于計算機程序代碼的程序指令，用于處理接收的指示 在機車附近采集的圖像的成像數據。該計算機可讀介質還可以包括計算機程 序代碼，用于處理接收的指示在采集所述圖像時的機車地理位置的位置數據。8另外，該計算機可讀介質可以包括計算機程序代碼，用于訪問包括多個與組 成界標標簽的各個地理位置相關聯(lián)的鐵路界標的鐵路界標數據庫，以使所述 界標標簽與成像數據和位置數據相關以便產生界標相關的圖像數據。該計算機可讀介質可以是例如固定(硬)驅動器、盤、光盤、磁帶、半 導體存儲器(如只讀存儲器(ROM))等，或者任何發(fā)送/接收介質(如因特 網或其他通信網絡或鏈路)。通過直接從一個介質執(zhí)行代碼、通過將代碼從一 個介質拷貝到另一介質或者通過經網絡發(fā)送代碼，可制作和/或使用包括該計 算機代碼的制造產品。計算機科學領域的技術人員將能夠將如上所述創(chuàng)建的軟件與合適的通用 或專用計算機硬件(如微處理器)結合，以創(chuàng)建體現(xiàn)本發(fā)明的方法的計算機 系統(tǒng)或計算機子系統(tǒng)。用于制造、使用或銷售本發(fā)明的裝置可以是一個或多個處理系統(tǒng)，包括但不限于中央處理單元(CPU)、存儲器、存儲設備、通信 鏈路和設備、服務器、1/0設備或一種或多種處理系統(tǒng)的任何子組件，包括體現(xiàn)本發(fā)明的軟件、固件、硬件或其任何組合或子集。將理解的是，本領域的技術人員可以在權利要求范圍和意圖內，對在此 顯示的優(yōu)選實施例進行修改。雖然已經將本發(fā)明描述為在其特定實施例中執(zhí) 行，但是其意圖不在于限制于此，而是意圖在于在權利要求的范圍和精神內 廣泛地覆蓋本發(fā)明。
權利要求
1.一種用于確定列車的各機車的地面速度的方法，所述列車包括至少兩個用于控制該列車運行的機車，所述方法包括選擇所述列車的任何一個機車的輪軸，用于測量對應選擇的輪軸的速度；和基于對應所述一個機車的選擇的輪軸的測量速度，確定所述列車的至少另一個機車的地面速度。
2. 如權利要求1的所述方法，還包括使用確定的地面速度來控制各機 車的各自的牽引效力。
3. 如權利要求1的所述方法 件記錄器輸入。
4. 如權利要求1的所述方法 駛室信令系統(tǒng)輸入。
5. 如權利要求1的所述方法 潤滑系統(tǒng)。
6. 如權利要求1的所述方法 斷系統(tǒng)輸入。
7. 如權利要求1的所述方法，其中選擇包括在所述列車的各機車的各 輪軸中識別經歷降低的牽引效力的輪軸。
8. 如權利要求1的所述方法，其中選擇包括在所述列車的各機車的各 輪軸中識別經歷減速的輪軸。
9. 如權利要求1的所述方法，其中選擇包括在所述列車的各機車的各 輪軸中識別經歷降低的蠕變的輪軸。
10. 如權利要求1的所述方法，還包括基于選擇的輪軸的測量速度識別 所述列車的機車上的鎖定的輪軸狀況。
11. 如權利要求1的所述方法，還包括基于選擇的輪軸的測量速度校準 所述列車的機車的車輪直徑。
12. 如權利要求1的所述方法，還包括基于選擇的輪軸的測量速度識別 所述列車的機車上的同步滑動狀況。
13. 如權利要求1的所述方法，還包括基于各機車間的運行特性差異補還包括使用確定的地面速度來給機車事 還包括使用確定的地面速度來給機車駕 還包括使用確定的地面速度來控制輪緣 還包括使用確定的地面速度來給機車診償所述列車的各機車的確定的地面速度。
14. 如權利要求13的所述方法，其中補償還包括確定對應所述列車的各機車的各個輪軸的測量的各個速度間的差異；和 產生比例系數以^卜償不同的測量的各個速度。
15. 如權利要求13的所述方法，其中補償還包括 確定各機車間瞬時地面速度差異；和忽略經歷瞬時地面速度差異的各機車的運行特性差異。
16. —種用于確定列車的各機車的地面速度的系統(tǒng)，所述列車包括至少 兩個用于控制該列車運行的機車，所述系統(tǒng)包括多個運行狀況傳感器，其與列車的各機車的各自輪軸相關聯(lián)，提供各自 的運行狀況傳感器信號；處理器，其配置成接收各自的運行狀況傳感器信號，并基于各自的運行 狀況信號，選擇所述列車的任何一個機車上的輪軸來測量與選擇的輪軸相關 聯(lián)的速度；和速度傳感器，其響應于第一處理器的輪軸選擇來測量對應于選擇的輪軸 的速度，并提供測量的速度信號，其中所述處理器還配置成接收測量的速度 信號，并基于測量的速度確定所述列車的至少另一個機車的地面速度。
17. 如權利要求16的系統(tǒng)，其中所述速度傳感器是所述運行狀況傳感 器之一。
18. 包括用于確定列車的各機車的地面速度的程序指令的計算機可讀 介質包括用于選擇所述列車的任何一個機車的輪軸，用于測量對應選擇的輪軸的 速度的計算機程序代碼；和用于基于對應所述一個機車的選擇的輪軸的測量速度、確定所述列車的 至少另 一 個機車的地面速度的計算機程序代碼。
全文摘要
一種用于確定列車(16)的各機車(例如12和14)的地面速度的方法和系統(tǒng)，該列車包括至少兩個用于控制所述列車運行的機車。該方法包括選擇所述列車的任何一個機車的輪軸，用于測量對應選擇的輪軸的速度。該方法還包括基于對應所述一個機車的選擇的輪軸的測量速度，確定所述列車的至少另一個機車的地面速度。
文檔編號B60L3/10GK101247970SQ200680030795
公開日2008年8月20日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權日2005年8月23日
發(fā)明者小羅伯特·J·阿爾頓, 布雷特·D·沃登, 阿吉思·K·庫瑪 申請人:通用電氣公司