專利名稱：限制施撒到鐵軌上的沙子的方法和系統(tǒng)的制作方法
限制施撒到鐵軌上的沙子的方法和系統(tǒng) 相關(guān)申請的交叉引用本申請要求以下申請的優(yōu)先權(quán)并且是它們的部分繼續(xù)申請2003年6 月26日申請的美國專利申請10/606,722和2003年6月26日申請的美國專 利申請10/606,723,上述申請合并于此以作參考。技術(shù)領(lǐng)域該申請一般涉及一種鐵路摩擦增強系統(tǒng)且更具體地涉及用于自動限制 施撒在鐵軌上用于增強機車車輪與鐵軌間粘著力的沙子的量的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機車和運輸車輛以及其它大型牽引車輛通常通過與車輛的一個或多個 軸具有驅(qū)動關(guān)系的電牽引馬達來提供動力。機車和運輸車輛通常每個具有至 少四個軸輪組，各軸輪組經(jīng)由合適的傳動裝置連接到單獨的電馬達的軸，該 馬達通常稱為牽引馬達。在運行的電動回轉(zhuǎn)模式中，牽引馬達從可控制的電 源供給電流且施加轉(zhuǎn)矩于車輪，車輪施加切向力或牽引力在車輛行進的表面 上(如鐵路的平行鋼軌)，由此在所需的方向沿正確道路推動車輛。如果車輛的各動力輪以這樣的角速度旋轉(zhuǎn)，即實際圓周速度(電動回轉(zhuǎn))稍微高于真實車輛速度(即車輛行進的線速度，通常是指"地速"或"軌道 速度")，獲得最大牽引或制動力。牽引輪速度和行進速度之間的差異稱為"蠕 滑"或"蠕滑速度"。存在實現(xiàn)峰值牽引力的蠕滑變量值。通常稱為理想蠕 滑點的這個值是依賴于行進速度和軌道狀況的變量。只要沒有超過允許的蠕 滑，這種受控的車輪的滑動是正常的且該車輛將在穩(wěn)定的^t滑或蠕滑才莫式下 運行。如果輪-軌的粘著力降低或消失， 一些或全部牽引輪可能會過度地打 滑，即實際蠕滑速度可能大于最大蠕滑速度。特征為在一個或多個旋轉(zhuǎn)軸輪 組的電動回轉(zhuǎn)模式的這樣一種明顯的車輪打滑的狀況可導(dǎo)致加速車輪磨損、 軌道損壞、推進系統(tǒng)的驅(qū)動組件的較高機械應(yīng)力和不想有的牽引力減少。 峰值牽引力限制機車的推進/制動能力。該峰值牽引力是各種參數(shù)的函
數(shù)，如每軸機車重量、輪軌材料和幾何形狀，以及例如雪、水、油、昆蟲和 鐵銹等的污染。輪/軌界面的污染減小了可能的最大粘著力，即使處于理想滑 移點。用于重型牽引的機車通常必須產(chǎn)生高的牽引力。各輪和鐵軌表面間良好 的粘著力有助于機車的有效運行。產(chǎn)生高牽引力的能力依賴于車輪和軌道之 間可能或潛在的粘著力。許多如弄濕或被雪或冰覆蓋的軌道狀況需要摩擦增 強劑如沙子來改善或增強車輪對軌道的粘著力。因此，機車通常在其兩端具 有沙箱和噴嘴以將沙子分布在機車轉(zhuǎn)向架兩側(cè)的軌道上。機車可通過將沙流從沙箱引入鐵軌表面以加強其車輪和鐵軌之間的粘 著力。該沙流的啟動可響應(yīng)于如遇到一個或多個輪軸打滑的一個或多個條 件。當(dāng)遭遇這樣的情形時，典型的布沙系統(tǒng)在機車向前移動時通過分別位于 兩機車轉(zhuǎn)向架的前部的兩個施撒器啟動沙流。每次在機車控制器發(fā)出施沙指令時，沙子通過四個施撒器以固定的速度布撒。沙子典通常撒布一段固定的 時間，其經(jīng)常導(dǎo)致過多的沙子被施撒，超過機車車輪和鐵軌之間的最大粘著 力的需要。超過必需的過多的沙子的施撒是浪費且可能會導(dǎo)致沙子散布到不希望 的區(qū)域。例如，根據(jù)遇到的情況自動或手動施撒沙子的典型系統(tǒng)可能導(dǎo)致沙 子進入例如開關(guān)、導(dǎo)軌電路或排水管，這會損害裝備或?qū)е鹿收?。發(fā)明內(nèi)容因此，需要改進的自動控制由鐵路機車向鐵軌施沙的改進系統(tǒng)和方法。 為了限制用于增加車輪和鐵軌表面之間粘著力的沙子的量，這類系統(tǒng)和方法 監(jiān)控和評價各種因素和參數(shù)。施加在鐵軌上的沙子的量可以通過監(jiān)控機車的 運行參數(shù)并基于這些運行參數(shù)中斷或減小沙流來得以限制。


圖1是說明具有用于撒沙的施沙系統(tǒng)的機車的示意圖。圖2是圖1的施沙系統(tǒng)的示意圖。圖3示出各種軌道條件和摩擦改良劑的示例性的粘著力對蠕滑曲線。 圖4示出濕軌道條件下有或沒有沙子施撒在軸的前部的示例性的摩擦力 /粘著力曲線。 圖5是說明8節(jié)流閥調(diào)定的以磅為單位的牽引力相對于列車速度示例性的曲線圖。圖6是本發(fā)明的沙子限制系統(tǒng)的示意圖。圖7是說明在第一列車結(jié)構(gòu)中摩擦改良劑的施撒位置的結(jié)構(gòu)第一示意圖。圖8是說明在第二列車結(jié)構(gòu)中摩擦改良劑的施撒位置的結(jié)構(gòu)第二示意圖。圖9是說明在第三列車結(jié)構(gòu)中摩擦改良劑的施撒位置的結(jié)構(gòu)第三示意圖。圖10是說明在第四列車結(jié)構(gòu)中摩擦改良劑的施撒位置的結(jié)構(gòu)第四示意圖。圖11是才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的管理和控制對軌道的摩擦增強劑的 施撒的示例性流程圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的管理和控制對軌道的摩擦降低劑的 施撒的示例性流程圖。本發(fā)明的詳細說明圖1說明了設(shè)置有用于限制沙子施撒到鐵軌的示例性施沙系統(tǒng)的機車 122。沙子可儲存在前沙箱118或后沙箱120。該說明的實施例包括8個沙子 施撒器或噴嘴102-106。機車122具有兩個轉(zhuǎn)向架124、 126。前轉(zhuǎn)向架124 可包括一個在左前部的沙嘴102、 一個在右前部的沙嘴104、 一個在左后部 的沙嘴106和一個在右后部的沙嘴108。后轉(zhuǎn)向架126可包括一個在左前部 的沙嘴110、 一個在右前部的沙嘴112、 一個在左后部的沙嘴114、 一個在右 后部的沙嘴116。備選實施例可包括多于或少于8個i兌明的噴嘴102-116，包 括位于列車組的其它機車車的噴嘴。圖2說明了圖1的示例性施沙系統(tǒng)200的示意圖。該示例性系統(tǒng)200可 包括前沙箱204和后沙箱206，用來分別給噴嘴102-116供應(yīng)沙子。壓縮空 氣貯存器202可供應(yīng)壓縮空氣到空氣閥208、 210。 一對電控沙閥212、 214 可"i殳置用于前轉(zhuǎn)向架124，且類似的閥216、 218可設(shè)置用于后轉(zhuǎn)向架126。 閥212 、 214可控制分別流過噴嘴102-108的沙子，閥216 、 218可控制分別 流過噴嘴110-116的沙子。機車控制系統(tǒng)220可被設(shè)置用來控制空氣貯存器 202、空氣閥208、 210和沙閥212 - 218來限制沙子撒布到鐵軌。圖3說明了通過鐵軌的機車的典型的粘著力蠕滑曲線300。如所示，曲 線302描述了干沙的單位粘著力水平對每單位蠕滑。在單位蠕滑水平小于0.3 時，干沙子提供了對于單位蠕滑的各個水平最高的粘著力水平。對于小于約 0.05的單位蠕滑水平，如曲線304描述的濕沙提供了高于曲線306所示的干 鐵軌的粘著力。然而，當(dāng)每單位蠕滑水平大于約0.05時，濕沙曲線304具有 小于干鐵軌曲線306的粘著力。對于需要較低粘著力的情形，如連接的火車 車廂或成一列的機車的情況，曲線308描述的油對于小于0.1的單位蠕滑提 供了最小量的粘著力。曲線310說明了水的粘著力特征，其還提供了相比較 干鐵軌(曲線306 )單位蠕滑的降低的摩擦。從曲線圖300中，可能希望以 如下方式控制機車車輪或火車車廂和鐵軌之間的摩擦，即增強機車的牽引力 同時降低連接到機車的火車車廂的摩擦力。圖4中的曲線圖400說明了當(dāng)沙子被應(yīng)用于濕鐵軌時(曲線402)和當(dāng) 沙子被從鐵軌去除時(曲線404)濕鐵軌上的車輪的作用點的兩個變化。例 如，如果沙子在水曲線310上的點406被施加在濕鐵軌，曲線402顯示蠕滑 降低到濕沙曲線304上的點408。類似地，如果作用在濕沙曲線304上的點 408,除去沙子將使蠕滑從曲線310上的點408移動到點406，由此顯示了蠕 滑的明顯增加。圖4還說明了理想的粘著力控制系統(tǒng)性能-蠕滑被控制以得 到最大牽引力(假設(shè)操作者要求超過軌道條件可提供的更多的牽引力)。因 此，僅當(dāng)車輪利用車輪可獲得的粘著力時這樣的變化可被粘著力控制系統(tǒng)發(fā) 現(xiàn)，并且通常發(fā)生在高牽引力、低速運行的情況下。在其它運行條件中，牽 引力對蠕滑特征改變但不明顯。在該圖示中，機車施加17000磅的牽引力。然而，在點406該鐵軌是濕 的且機車車輪經(jīng)歷超過0.14的單位蠕滑。沙子在緊接機車的前進車輪前施 加。結(jié)果，在點408牽引力增加到20000磅且單位蠕滑減少到低于0..03。如 果沙子的使用^皮隨后去除，該作用點從點408返回到先前的作用點406。圖5示出用TE1到TE8表示的8級牽引力或節(jié)流閥調(diào)定的作為列車速 度的函數(shù)的用磅為單位的TE。如所示，對于低速而言各節(jié)流閥調(diào)定的TE有 明顯的變化。然而，當(dāng)速度增加，TE減少且當(dāng)速度超過50英里每小時逼近 相對接近的水平。還應(yīng)注意到對于各節(jié)流閥調(diào)定，TE保持恒定直至達到突 變速度，如圖5表示的。在突變速度以上，動力保持恒定。 現(xiàn)在參考圖6，該發(fā)明的示例性方面可包括傳感器602,用于監(jiān)控與一 個或多個機車?yán)鐧C車122的運行關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)610。參lt610可 以是各種運行的參數(shù)，其可能涉及機車122的車輪與機車122經(jīng)過的鐵軌之 間的相互作用。示例性參數(shù)610可包括與機車122相聯(lián)系的運行的參數(shù)，如速度、牽引 力(TE)、節(jié)流閥或控制閥設(shè)置、車輪速度、加或減速度、制動條件、力、 車輪打滑、燃料消耗、車輪蠕滑、引擎馬力、牽引馬達轉(zhuǎn)矩和施沙有效性。 這些參數(shù)可基于每軸、每轉(zhuǎn)向架或每機車。在本發(fā)明的一個方面，施沙有效 性可根據(jù)如下面描述的牽引力表示。輔助信息或數(shù)據(jù)604，以及運行的參數(shù)610在本發(fā)明的方面用作輸入以 控制或限制被列車如機車122施于鐵軌的沙子的量。示例性的的數(shù)據(jù)604可 包括組/列長度、列車重量、軌道圖、列車地理位置、軌道地形、軌道坡度、 軌道曲率、鐵軌溫度、如干燥、潮濕、油污或油滑的鐵軌的物理特性，如下 雨、下雪或冰凍的氣候條件、鐵軌上鐵軌改良劑的存在、實時和預(yù)測的天氣、 來自操作者或調(diào)度中心的外部命令或列車時間表。如圖6所示，運行的參數(shù)610和/或輔助數(shù)據(jù)604可被輸入到控制器606， 其可設(shè)置有存儲器或存儲裝置608?？刂破?06可控制本發(fā)明的方面以限制 施加在鐵軌的沙子的量且可設(shè)置在機車122上。 一方面允許來自沙箱204、 206的沙流被控制，這基于控制器606響應(yīng)一個或多個運行的參數(shù)610和/ 或輔助數(shù)據(jù)604。控制器606可控制通過摩擦增強或施撒器612的沙流613， 其示意性地由分別位于^L車122的轉(zhuǎn)向架124、 126上的噴嘴102-108和/或 噴嘴110-116表示，如圖2所示。示例性實施例允許機車或火車車廂裝備響應(yīng)控制器606的施撒器612。 施撒器612在一個或多個火車輪與其經(jīng)過的鐵軌之間的接觸區(qū)域施撒如沙子 613的摩擦改良劑到鐵軌。摩擦改良劑613可以是增強粘著材料如沙子，或 是將雪或水從鐵軌去除。摩擦減少劑可以是水、蒸氣、空氣、油、潤滑劑， 或是將那時存在于鐵軌沙子、雪或摩擦增強劑的去除。在任一情況下，用刷 子清潔、水或空氣清潔鐵軌都可能增加或減小摩擦，這取決于鐵軌的現(xiàn)有狀 態(tài)。控制器606可被設(shè)置以分析這些和其它運行參數(shù)602和輔助數(shù)據(jù)604以 確定施撒摩擦改良劑613的合適定時和數(shù)量。例如，被施撒器612撒布的摩
擦改良劑613的量可以基于列車的長度和天氣狀況最優(yōu)化，這樣在列車組的 最后車廂經(jīng)過改良劑613的施撒點前，改良劑613被用完或散盡。在本發(fā)明的實施例中，列車組可具有多個施撒器612，其位于^/L車122 的車輪前而不管行進方向如何。由于機車可沿前進方向或相反方向工作，機 車122可在其車輛的兩端設(shè)置有摩擦改良劑施撒器612。另外，施撒器612 可用于機車122或火車車廂的引導(dǎo)端或尾端用于施撒摩擦改良劑613。例如， 圖1示出施撒器612，其可以是位于接近轉(zhuǎn)向架124、 126車輪的前方和后方 的噴嘴102-116，以相對于機車122的前進方向?qū)⒛Σ粮牧紕┦┤鲈谶@些車 輪前。施撒器612可以設(shè)置在機車122上以使摩擦改良劑施撒到預(yù)定施撒點。 這樣，在列車組內(nèi)的一個或多個火車車廂可以有多個施撒器612。施撒器612 可設(shè)置用來將摩擦改良劑施撒到輪緣、輪圈、鐵軌頂部(TOR)和/或施撒到 鐵軌軌距側(cè)部(RAGS )?？刂破?06確定施撒摩擦改良劑613的類型、時機 和數(shù)量?？刂破?06可從多個位于機車122和/或火車車廂上的施撒器612 中選擇一個或多個施撒器612以施撒改良劑613，并且選擇將要施撒到的鐵 軌上的施撒點。多個施撒器612可位于一個或多個機車和/或火車車廂上以優(yōu) 化列車組的摩擦管理。列車組通常包括前部驅(qū)動機車、 一個或多個可選的輔 助驅(qū)動機車、可選的位于遠離前部和輔助驅(qū)動機車的點的尾部驅(qū)動機車、和 一個或多個火車車廂。施撒器612,以及由此摩擦改良劑61的施撒可被設(shè)置 為前部驅(qū)動機車的前施撒器、前部驅(qū)動機車的尾部施撒器、輔助驅(qū)動機車的 前施撒器、輔助驅(qū)動機車的尾部施撒器、尾部驅(qū)動機車的前施撒器、火車車 廂的前施撒器或火車車廂的尾部施撒器。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到其它的 組合。控制器606可通過一個或多個通訊系統(tǒng)或控制器606、機車和火車車廂 之間的鏈接通訊以控制例如沙子的摩擦改良劑的施撒。圖7示出了設(shè)置有本發(fā)明的示例性實施例的列車組的實施例。在第一構(gòu) 型中，兩個機車，即一個前部驅(qū)動機車702和輔助驅(qū)動機車704連接到四個 火車車廂706且在4失軌710上如箭頭708所示的/人右向左的前進方向移動。 在該例中，施撒器712是用來將摩擦改良劑施撒到前部驅(qū)動機車702的前輪 前面的鐵軌710上。施撒器712可使用如沙子的摩擦增強劑，或可去除或抵 消鐵軌710上的劑或材料。例如，如果鐵軌710是濕的或覆蓋有雪或水，并 且控制器606確定需要摩擦增強，施撒器712可用壓縮空氣干燥鐵軌710的 頂面，或可施加蒸汽融化雪或水。另外，如果前部驅(qū)動機車702進入軌道彎 曲部分，施撒器712可施撒如水或油的潤滑劑到鐵軌軌距側(cè)部以減少車輪對 鐵軌710的摩擦力。輔助機車704在其前端設(shè)置有施撒器714?？刂破?06基于確定的需求 控制通過施撒器714施撒摩擦改良劑613。在一些情況中，控制器606可確 定被前部驅(qū)動機車702上的施撒器施撒的改良劑613對于前部機車702和輔 助機車704都是足夠的。這情形可能是水、雪或冰在鐵軌上且施撒器714被 控制以去除水、雪或冰。然而，遇到陡哨的斜坡時，控制器606可控制施撒 器712和714以施撒如沙子的摩擦增強劑到鐵軌的頂部。還如圖7所示，施撒器716被設(shè)置在輔助驅(qū)動機車704的尾端。施撒器 716可被設(shè)置以去除或抵消被施撒器712和/或714施撒的任何摩擦增強劑 613。而且，施撒器716可施撒摩擦減少劑如空氣、水、油或潤滑劑到鐵軌 710的頂部或施撒到4失軌軌距側(cè)部以減少鐵軌710和后部火車車廂706的車 輪之間摩擦力。現(xiàn)在參考圖8，第二列車組說明了本發(fā)明的另一個示例性實施例中的施 撒器802的增加。施撒器802位于列車組的一端，可能是所述的火車車廂706 或機車。施撒器802可以在車廂706的前或后且設(shè)置用來去除或抵消施撒器 712、 714或716早先施撒的任何摩擦改良劑613。希望可以在下一列車組使 用鐵軌710的同樣部分前清潔鐵軌710。然而，控制器606可確定，例如， 由于現(xiàn)在或預(yù)測的天氣或者是由于在預(yù)定的時間段內(nèi)沒有其它列車使用鐵 軌710而不需要施撒鐵軌清潔劑。例如，如果潤滑劑被施撒器716施撒，控制器606可確定如果在一小時 或更長時間內(nèi)沒有其它列車計劃通過同樣的鐵軌710，施撒器802不需要施 撒消除劑。另外，如果控制器606可基于參數(shù)610和/或輔助數(shù)據(jù)604，如列 車的長度和天氣狀況，確定被施撒器716施撒到鐵軌710的摩擦改良劑的最 佳的量，然后在列車組中的最后車廂通過前用完或散盡改良劑613。在該情 形中，不需要用施撒器802清潔鐵軌?，F(xiàn)在參考圖9,火車車廂706可設(shè)置有一個或多個施撒器612以施撒摩 擦改良劑613。這樣的施撒器用902表示，其中在列車組中可以有任意數(shù)量 的車廂706并且任意數(shù)量的車廂可以裝備有摩擦改良劑施撒器902。盡管設(shè)
置在火車車廂上施撒器902常常是摩擦降低劑施撒器，但它們也可以是任意 類型。這些施撒器902可以被控制器606所控制，通常采用與管理施撒器712、 714、 716和802的系統(tǒng)相同的系統(tǒng)?？刂破?06可控制摩擦改良劑613于纟失 軌710上的施撒，其可包括摩擦降低劑向鐵軌710的頂部的施撒，或是如果 列車經(jīng)過鐵軌710的曲線部分時向鐵軌側(cè)部的施撒。在這種情形中，控制器 606可控制如潤滑劑的摩擦降低劑施撒到鐵軌側(cè)部。在一定條件下，控制器 606可使用施撒器610將潤滑劑施撒到曲線的內(nèi)側(cè)鐵軌且不施撒到曲線外側(cè) 鐵軌。參考圖IO，列車組可具有遠離前部機車702或輔助機車704的機車1002。 后部機車1002可位于列車組的端部(未示出)或在列車組的中部(如所示)， 這樣火車車廂706位于后部機車1002前或后。在該實施例中，后部機車1002 可裝備有施撒器1004。施撒器1004可按控制器606的指令施撒摩擦增強劑 或摩擦降低劑。當(dāng)控制器606決定需要摩擦增強劑以改善機車1002的牽引 力時，施撒器1004被指令去除或消除先前施撒器716或902施撒的摩擦降 低劑，并施撒如沙子的摩擦增強劑。在其它情形中，施撒器1004可按指令施撒抵消劑以干燥鐵軌來增加摩 擦系數(shù)，或者如果必要的話可按指令施撒沙子到鐵軌710或的特定部分或路 軌坡度。后部機車1002可設(shè)置有如前述的施撒器716。另外，后部機車1002 后面的火車車廂706可裝備有施撒器802以清潔列車經(jīng)過的鐵軌710。控制器606可從列車上的或與列車相聯(lián)系的一個或多個傳感器602接收 運行參數(shù)610。另外，控制器606可從其它來源接收輔助數(shù)據(jù)604以影響和 優(yōu)化鐵道車輪與鐵軌之間的摩擦。圖11是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的判 斷圖表1100的實施例。在圖11中，步驟1002說明了列車組低速運行且不 需要低牽引力。在該例中，理想的牽引力、實際牽引力、鐵軌條件和打滑/ 滑動條件被確定。如果在步驟1104中理想的牽引力在計劃的情形或條件出 現(xiàn)時未獲得或不可獲得、步驟1106中存在理想牽引力的滿意的鐵軌條件， 在步驟1108中效果檢測未失效、且在步驟1110中打滑或滑動條件未出現(xiàn)， 那么控制器606得到與列車組的重量和列車組長度相關(guān)的組或列的數(shù)據(jù) 1114、列車的慣性估計值1116和鐵軌條件1118?？刂破?06然后確定是否 摩擦改良劑應(yīng)施撒到鐵軌、在哪里施撒改良劑613、哪一個施撒器612啟動 以施撒改良劑613、哪一種改良劑613該被施撒和其數(shù)量或改良劑613被施
撒速度1112。在示例性實施例中，控制器606在1114指令一個或多個施撒器612施 撒想要的改良劑613。在該例中，圖11顯示由于需要增加實際牽引力以滿足 需要的牽引力，應(yīng)使用摩擦增強劑613。 一旦在1104步驟獲得想要的牽引力， 該過程結(jié)束。另外，如果未遇到其它情況，如在步驟1102需要較低的牽引 力、在步驟1106不滿意的鐵軌條件、在步驟1108有效性檢測系統(tǒng)失效、或 者在步驟1110蠕滑或滑動被檢測到，然后該過程也結(jié)束。如圖ll提到的，控制器606可確定摩擦增強劑613不應(yīng)被施撒的條件。 例如，控制器606可發(fā)現(xiàn)列車裝備有沙子作為摩擦增強劑。然而，控制器606 可獲得鐵軌條件，其表示由于下雨或下雪使鐵軌710潮濕。因此，控制器606 判斷施撒沙子到潮濕鐵軌可實際上降低牽引力而不是增加牽引力，如圖4所 示。由于這樣，不應(yīng)施撒沙子。然而，控制器606可決定當(dāng)沙子不會提供足 夠的增強的牽引力時，既然機車裝備有將壓縮空氣施加于鐵軌的施撒器，那 么空氣應(yīng)施加到鐵軌以干燥鐵軌710，由此提供改善的摩擦。圖12說明了本發(fā)明的另一示例性實施例中的控制器606的另一個判斷 流程圖1200。在該實施例中，在步驟1202中，牽引力較高且高坡度目前不 存在或未位于列車經(jīng)過的鐵軌中?？刂破?06接收附加參數(shù)，其表示步驟 1204中摩擦太高且步驟1206不存在制動操作。如果列車以不太低的速度運 行，步驟1206中未進行制動操作，且步驟1208中的有效性檢測未失效，控 制器606接收附加的輔助參數(shù)604，如列車重量、長度和配置1114、列車的 慣性估計值1116和鐵軌710的條件1118。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，控制器606決定施撒摩擦降低材料1212的類型、數(shù)量、 施撒速度和位置1112。由于先前的例子，控制器606通過接收相關(guān)的一個或 多個參數(shù)610和/或輔助數(shù)據(jù)604的輸入，可決定摩擦降低劑不應(yīng)被施撒。例 如，如果在步驟1202牽引力高或存在較高坡度，如果在步驟1204中摩擦已 經(jīng)低，如果步驟1206存在制動操作，如果步驟1208存在低速運行，或者如 果在步驟1208有效性檢測失效，那么控制器606可結(jié)束過程。在另 一 示例性實施例中，與列車長度/重量/動力相關(guān)的數(shù)據(jù)可用來決定 施撒到鐵軌的摩擦改良劑613的定時和數(shù)量。基于CAD系統(tǒng)和GPS定位的 軌道圖可被控制器606用來決定改良劑何時、多少和何種類型將被施撒。并 且，計算機輔助分配系統(tǒng)收集和分析列車參數(shù)信息，包括列車長度、重量、速度和施加的動力，作為輸入的輔助數(shù)據(jù)604以確定何時及多少摩〗察改良劑613被施撒。決定列車特性的列車時刻/運行計劃系統(tǒng)和/或RR分配器還可以 作為控制器606的判斷作出步驟的輸入。可被控制器606使用的另一參數(shù)610是慣性估計值，其基于牽引力、鐵 軌坡度、機車速度和/或位置。假定軌道坡度不變，列車的慣性值可通過單位 牽'引力的加速度的變化而被確定。該軌道坡度如果是已知的可被補償。該加 速度可從機車車載傳感器602獲得。牽引力是力估計值，其通?？蓮臓恳R 達(未示出)上的電流和電壓測量獲得，或者可從其它如傳感器602的直接 傳感器獲得。鐵軌坡度可從傾斜計獲得或者如果在短時間內(nèi)測量過也可被假 設(shè)為相同的。另一技術(shù)可使用可能通過車載GPS接收器確定的列車位置來 獲得速度和/或軌道坡度。另一技術(shù)可使用基于GPS的軌道圖信息、操作者 輸入或旁邊的無線電發(fā)射機應(yīng)答器?？杀豢刂破?06使用的其它參數(shù)610是速度、節(jié)氣門設(shè)置和/或牽引力。 高附著材料和低附著材料的施撒都可基于機車的運行而被優(yōu)化。例如，當(dāng)組 或列的操作者需要較高牽引力(高檔/低速)，然后實施例僅允許施撒器712、 714和1004被啟動。如果產(chǎn)生的牽引力是操作者要求的，然后不需要增加摩 擦增加材料。多數(shù)燃油效率好處存在于較高的速度(當(dāng)牽引力較低時)。在 這些情況下，施撒器716和902可被啟動且任選的施撒器802可被啟動。鐵軌710的條件是另 一個參數(shù)610或輔助數(shù)據(jù)604的一項，其可用來確 定理想的摩擦管理。為了優(yōu)化成本，摩擦改良劑612的施撒可基于鐵軌條件 而被控制。例如，如果鐵軌710是干燥和清潔的，那么可能不需要施撒高附 著材料。類似的，當(dāng)下雨或下雪時，既然降低摩擦是不樂于見到的，就沒必 要施撒摩擦降低材料。另一個例子是如果在下雨或認(rèn)為在下一列車經(jīng)過前有 雨，然后就不需要從鐵軌移除低摩擦材料?；谲囕d傳感器602,這些鐵軌 條件可基于傳感器602根據(jù)粘著力/蠕滑曲線推斷，或者可基于附加傳感器 602或者基于調(diào)度中心、操作者外部無線電應(yīng)答器、氣象衛(wèi)星等的輸入。對于火車車廂706和/或惰輪，蠕滑可被用于估計摩擦系數(shù)。單獨的傳感 器602可用于確定摩擦系數(shù)。這些傳感器602可被設(shè)置在摩擦降低材料施撒 的各點或在機車組的端部。類似地，摩擦傳感器602，或后輪的蠕滑，可被 用于從圖8的示例性實施例中的施撒器802施撒消除摩擦改良材料。在分配的動力運行中，前列車組的粘著力降低材料的施撒可依賴于前列
車組和后列車組之間的載重車廂的數(shù)目/重量(圖10中施撒器716和1004 間的車廂的信息)。該信息可利用機車704和1002間的距離信息得到。這可 從GPS定位信息或甚至使用如制動壓力傳送信息的時間的技術(shù)獲得。施撒 器716的施撒還可基于后部機車1002檢測到的摩擦而被調(diào)節(jié)。例如，如果 后部機車1002遇到非常低的摩擦，那么更多的材料會被噴嘴716施撒。參考圖l和6，本發(fā)明的實施例可被構(gòu)造為限制如沙子的摩擦增強材料 的量，其響應(yīng)監(jiān)控的運行參數(shù)610和/或輔助信息604而施撒到鐵軌上。如傳 感器602的適當(dāng)?shù)膫鞲衅骺杀O(jiān)控運行參數(shù)610和/或輔助信息604。信息604 和參數(shù)610的各個數(shù)值指示的數(shù)據(jù)可被傳送到控制器606，其可為機車控制 系統(tǒng)220的一部分。應(yīng)該明白的是本發(fā)明的實施例可以是計算機控制方法和 系統(tǒng)，控制器606和控制系統(tǒng)220為計算機控制器的實例，其可用于實現(xiàn)本 發(fā)明的實施例或為其一部分。本發(fā)明的適當(dāng)方面可設(shè)置在本領(lǐng)域公知的計算機可讀介質(zhì)上，其可被控 制器606和/或控制系統(tǒng)220執(zhí)行。本發(fā)明的示例性實施例根據(jù)列車組的配置 和其它設(shè)計要求可單獨使用控制器606和控制系統(tǒng)220或組合使用。例如， 機車控制系統(tǒng)220可包括在前部機車122上，其具有多個控制器606配置在 分散成串的各個機車上。數(shù)據(jù)可在控制系統(tǒng)220和控制器606之間傳遞，其 使用已知的無線電通訊方法和硬件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到其它的構(gòu) 型。返回到圖1和2，典型實施例提供多組施撒器，其中每組施撒器包括一 對施撒器。 一對施撒器可包括第一施撒器和第二施撒器，其中一個施撒器將 沙子施撒到一個鐵軌上且另一個施撒器將沙子施撒到另一個鐵軌上。例如， 沙子施撒器或噴嘴102、 104可以是第一對施撒器，其將沙子施撒到第一轉(zhuǎn) 向架124相對于機車122的行進方向的前方，即當(dāng)機車122向前運動時，噴 嘴102、 104將沙子施撒在第一轉(zhuǎn)向架124的前車輪的前方。類似地，沙子 施撒器或噴嘴106、 108可以是第二對施撒器，其在機車122沿向后的方向 移動時將沙子施撒到第一轉(zhuǎn)向架124的后輪的前方。可以明白成對噴嘴 110、 112和成對噴嘴114、 116可將沙子相對于第二轉(zhuǎn)向架126用同樣的方 式施撒。本發(fā)明的一方面允許通過在圖2中所示的施沙系統(tǒng)220自動控制沙流施 撒到一個或兩個鐵軌上。該沙流可被自動控制以限制沙子的施撒到如下情
況，即將有效增加機車122車輪在鐵軌上的粘著力。機車控制系統(tǒng)可被編程 以決定何時施撒沙子來有效增加車輪在鐵軌上的粘著力，這基于運行參數(shù)610和/或輔助信息604的分析。如果作出的決定是施^l敢沙子將有效增加粘著 力，那么沙流可被獨立控制穿過任意組合的多個施撒器中的一個或幾個。在這方面，控制系統(tǒng)220可編程以獨立控制空氣貯存器202、空氣閥208、 210,以及沙閥212 - 214以使該沙流同時、單獨或任意組合穿過各個噴嘴102 -116 (各噴嘴可稱為施沙點)。例如，如果機車122向前移動，可期望分 配該沙流同時穿過噴嘴對102、 104和對110、 112以實現(xiàn)希望的施沙有效性 的增加。在其它情形中，還希望在這些噴嘴對之間交替施撒沙子或引導(dǎo)該沙 流僅穿過一對噴嘴?？梢悦靼椎氖鞘┤錾匙拥揭粋€或兩個鐵軌上的單獨噴嘴或噴嘴對的特定組合可以是實現(xiàn)想要的施沙有效性增加的函數(shù)。獨立控制穿 過噴嘴102-116的沙流有助于限制施撒到鐵軌的沙子的量。這可減少環(huán)境 破壞的危險和諸如修車場或交叉道岔的鐵路設(shè)備的故障。已知的是施撒太多 沙子到這些鐵路設(shè)備可導(dǎo)致設(shè)備的損壞。運行參數(shù)610，如節(jié)流閥速度或檔位、牽引力(TE)、機車速度，以及 機車加速和減速，可被監(jiān)控和用作施沙到鐵軌的條件。在這方面，監(jiān)控的運 行參數(shù)610及輔助信息604可被用以預(yù)測粘著力的潛在增加，用于施沙到鐵 軌上，或者它們可被用作啟動施4散沙子、增加或減少沙流或不施撒沙子到《失 軌的條件。在一方面，如果控制系統(tǒng)220或機車122的操作者要求最大功率(檔位 8或TE8)和其它條件滿足，然后沙流可被自動施撒到鐵軌。例如，如果需 要最大功率，機車122沒有產(chǎn)生最大功率且一個或多個轉(zhuǎn)向架124、 126的 車輪在打滑，那么在機車122沿向前的方向移動時沙子可被自動施撒到一個 或多個轉(zhuǎn)向架124、 126的前方。沙子可使用施撒器102、 104和施撒器110、 112的任意組合施撒。最大功率的需要可以是預(yù)測的，假定其它條件都滿足 的話，如果沙子被施撒到鐵軌可得到粘著力的增加。當(dāng)機車122達到預(yù)定速 度，該沙流可被停止而不管其它運行條件610數(shù)值或那些參數(shù)值表示應(yīng)使用 同樣或其它施撒器以恒定或調(diào)節(jié)的流速施沙繼續(xù)施撒沙子。牽引力通常用磅來測量，如在圖5中所顯示的。如果機車122的牽引力 低于閾值而不管其它運行參數(shù)610的值和/或輔助信息604的狀態(tài)如何，控制 系統(tǒng)220可被編程以自動控制沙流。作為示例，如果機車122沒有實現(xiàn)120K
磅的牽引力，然后當(dāng)機車122沿向前的方向移動時控制系統(tǒng)220可自動控制 該沙流穿過一個或多個施撒器，如噴嘴對102、 104和110、 112。牽引力的 閾值可以是操作者輸入控制器220的程序模塊的預(yù)選值或其可以是從存儲器 608調(diào)取的變量值。該變量閾值可從查找表中調(diào)取且可以是各種運行參數(shù)610 和/或輔助信息604的函數(shù)。另 一示例性實施例允許自動控制沙流穿過一個或多個噴嘴102 - 116，這 響應(yīng)于機車122 4氐于閾值速度運行或機車122減速時而不管其它運行參數(shù) 610和/或輔助信息604的狀態(tài)如何。與牽引力的情況相同，該閾值速度值可 以是操作者輸入控制系統(tǒng)220的程序模塊的預(yù)選值或其可以是從存儲器608 調(diào)取的變量值。該變化的閾值可從查找表調(diào)取且可以是各種運行參數(shù)610和 /或輔助信息604的函數(shù)。另一示例性實施例允許自動控制沙流穿過一個或多個噴嘴102- 116,這 響應(yīng)于一定量的沙子被施撒到鐵軌后測量的施沙有效性。在這方面，施沙有 效性可用施沙后的牽引力的增加表示。例如，如果機車122在產(chǎn)生120K磅 牽引力(TE,)的一組鐵軌上行進，然后自動施沙可被控制以通過噴嘴對102、 104和110、 112施撒沙流到鐵軌上。從開始施撒沙子過去一段時間后，牽引 力可通過控制系統(tǒng)220使用已知技術(shù)測量。如果測得的牽引力是180K磅， 則按照牽引力(TEsE)表示的施沙有效性等于60K磅。如果施沙有效性超過 閾值，如60K磅，控制系統(tǒng)220可被編程以保持該沙流在恒定的速度。如果 測得的施沙有效性低于60K磅，則控制系統(tǒng)220可減少或停止該沙流，或通 過其它施撒器施撒沙子。引導(dǎo)該沙流穿過較少噴嘴102-116或施沙點可減 少該沙流。作為示例性的實施例，參考圖1和2，在機車122沿向前的方向移動且 產(chǎn)生120K的牽引力，但是需要更高的牽引力時，控制系統(tǒng)220可被編程以 自動控制沙流穿過第一對噴嘴或施撒器102、 104和第二對噴嘴或施撒器 110、 112以使沙子施撒到各轉(zhuǎn)向架124、 126的前輪的前方的鐵軌上。這樣， 存在四個施沙點，即沙子從四個噴嘴102、 104和110、 112流到鐵軌上?？?制系統(tǒng)220可被編程以連續(xù)或按預(yù)定間隔測量牽引力，例如，沙流^皮啟動后， 并且隨后計算施沙有效性(TE2 _ TE, = TESE )。例如，計算的TEsE可用作繼 續(xù)使用四個施沙點施沙或從四點施沙降低到兩點的條件。例如，如果計算的 TEse等于10K磅，且繼續(xù)以同樣速度施沙的TE犯的閾值為30K磅，然后控 制系統(tǒng)220可被編程以從四點到兩點減少施沙點的數(shù)目，即通過停止從噴嘴110、 112施沙而通過噴嘴102、 104連續(xù)施沙?？梢悦靼椎氖鞘纠缘倪\行參數(shù)610，即節(jié)流閥速度、牽引力、機車速 度、機車減速和施沙有效性，可被單獨、共同或任意組合使用作為確定例如 是否施撒壓縮空氣到鐵軌上、何時施撒沙子到鐵軌、施沙點的數(shù)目、沙子的 流速和施沙的持續(xù)時間等的條件。還可以明白的是各運行參數(shù)610的閾值可 基于各種因素建立，如列車組中機車的數(shù)目、列車組中車廂的總數(shù)、天氣條 件和本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到的于此描述的其它因素。本發(fā)明的示例性實施例可^f吏用一個或多個輔助信息604，如機車122的 地理位置，作為限制施撒到鐵軌的沙子的量的條件。例如，當(dāng)機車122位于 一定地理位置而不管運行參數(shù)610的數(shù)值和/或輔助信息604的狀態(tài)如何，施 撒沙子或不施撒沙子可能是有利的。這些地理位置可包括機車122進入或處 于的保養(yǎng)修車場內(nèi)、在交叉口經(jīng)過機械的或電的鐵軌道岔、經(jīng)過路旁的油脂、 經(jīng)過山路或穿行環(huán)境敏感位置?？刂葡到y(tǒng)220可機車122的地理位置被編程或啟動以允許或不允許沙子 被施撒到鐵軌上。例如，控制系統(tǒng)220可允許在特定地理區(qū)域自動施沙，如 爬越沿線沒有鐵路設(shè)備的山脈。當(dāng)機車122在這樣的區(qū)域時則允許自動施沙 且可以在其它條件滿足時開始。其它條件中的示例性的條件可以是當(dāng)機車 122沒有產(chǎn)生最大功率以及轉(zhuǎn)向架124、 126的一個或多個車輪在打滑時，或 機車122沒有達到預(yù)定的速度時需要最大功率。類似地，控制系統(tǒng)220可^皮編程或啟動以禁止在特定地理區(qū)域施沙，如 當(dāng)機車122經(jīng)過沿線有鐵路設(shè)備的區(qū)段，或位于保養(yǎng)場內(nèi)。在這方面，不允 許施沙而不管運行參lt 610和/或其它輔助信息604的狀況如何?？刂葡到y(tǒng) 220可用表示這些允許或禁止施沙的地理區(qū)域的數(shù)據(jù)編程，或者操作者可響 應(yīng)機車的位置控制該系統(tǒng)220。表示這樣的地理區(qū)域的數(shù)據(jù)可經(jīng)由GPS^L傳 送到控制系統(tǒng)220,發(fā)射器位于一組機車122行進的鐵軌沿線，或者是其它 本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到的方式。本發(fā)明的示例性實施例允許確定或測量機車122的車輪滑動量且利用車 輪滑動量作為控制施沙到鐵軌以增加或加強機車122在鐵軌上的粘著力的條 件。在一方面，當(dāng)機車122經(jīng)過一組鐵軌時，機車122的車輪的第一滑動量 可被確定。車輪的第一滑動量可以是任一檢測的數(shù)量或其可以是閾值數(shù)量
值。車輪滑動量與牽引力成比例。可以檢測到牽引力越高，車輪滑動量越小。如果車輪的第一滑動量被檢測到或超過閾值，則控制系統(tǒng)220可被編程 以施加壓縮空氣流到4失軌以清潔它們的各個表面來增加車輪和該鐵軌之間 的粘著力。該壓縮空氣流可被使用以清潔機車122的一個或兩個轉(zhuǎn)向架124、 126的前輪的前方鐵軌?？諝赓A存器202 (圖2)可供應(yīng)該壓縮空氣，其可使 用本領(lǐng)域已知的常規(guī)設(shè)備引導(dǎo)到鐵軌上。這樣的設(shè)備可被設(shè)置以從位于轉(zhuǎn)向 架124、 126上的靠近個噴嘴102-116的地方將該壓縮空氣引導(dǎo)到鐵軌。機 車122上的其它位置也可被利用，只要壓縮空氣清潔相對于機車122的行進 方向位于各轉(zhuǎn)向架124、 126的前方的鐵軌。在一定運行條件下，當(dāng)機車在鐵軌上行進時，向鐵軌施加壓縮空氣流可 消除車輪滑動。另一方面允許確定機車122的車輪的第二滑動量。從壓縮空 氣被啟動后經(jīng)過一段時間間隔，車輪的第二滑動量可被檢測到。該壓縮空氣 流可以是連續(xù)或斷續(xù)的。如果車輪的第二滑動量被檢測到或超過第二閾值， 控制系統(tǒng)220可被編程以自動控制沙流施撒到一個或兩個鐵軌。沙流可通過控制系統(tǒng)220選擇的一個或多個噴嘴102-116被施撒。例 如，控制系統(tǒng)220可被編程以基于一個或多個運行參數(shù)610和/或輔助信息 604而選擇噴嘴102-116的組合。在示例性實施例中，當(dāng)車輪的第二滑動量 超過第二閾值時，系統(tǒng)220在機車122沿前進方向移動時可使用第一組施4敬 器102、 104在轉(zhuǎn)向架124的前方施#1兩個施沙點。另一方面允許確定^/L車122的車輪的第三滑動量。從沙流啟動后經(jīng)過一 段時間間隔，可以確定車輪的第三滑動量。如果車輪的第三劃動量被檢測到 或超過第三閾值，控制系統(tǒng)220可被編程以自動控制沙流施撒到一個或兩個 鐵軌上。沙流可通過控制系統(tǒng)220選擇的一個或多個噴嘴102 _ 116被施撒。例 如，控制系統(tǒng)220可被編程以基于一個或多個運行參數(shù)610和/或輔助信息 604而選擇噴嘴102-116的組合。在示例性實施例中，當(dāng)車輪的第三滑動量 超過第三閾值時，控制系統(tǒng)220可增加沙流從兩點施沙到四點施沙，這樣沙 子被施撒到各轉(zhuǎn)向架124、 126的各前輪的前方。因此，當(dāng)機車122沿前進 的方向移動時，第一組施撒器102、 104和第二組施撒器110、 112將會把沙 子施撒到轉(zhuǎn)向架124、 126的前輪的前方的鐵軌上。另 一方面允許在沙流響應(yīng)車輪滑動量的4企測被施撒到鐵軌后測量施沙有效性。例如，在沙流啟動后，控制系統(tǒng)220可被編程以連續(xù)或按預(yù)定間隔測量牽引力，然后計算施沙有效性(TE2-TE產(chǎn)TEsE)。如果想要的施沙有效 性未達到，則控制系統(tǒng)220可通過減少施沙點的數(shù)目自動改變沙流速，如從 四施沙點(噴嘴102、 104和110、 112)變?yōu)閮墒┥滁c(噴嘴102、 104), 或從兩點施沙(噴嘴102、 104)變?yōu)椴皇┥场ｎ愃频?，如果壓縮空氣被用于鐵軌時檢測到車輪滑動量，則控制系統(tǒng)220 可通過兩施沙點(噴嘴102、 104)自動開始施沙。如果想要的施沙有效性未 達到，則控制系統(tǒng)220可中斷施沙但連續(xù)將壓縮空氣施加到鐵軌。本發(fā)明的另 一方面允許使用除了檢測車輪滑動量以外的監(jiān)控的運行參 數(shù)610和/或輔助信息604作為是否施沙到鐵軌的條件。如果檢測到車輪滑動 量，則控制系統(tǒng)220可確定是否一個或多個運行參數(shù)610超過或低于極限值。 如果是的話，則控制系統(tǒng)220可響應(yīng)檢測到的車輪滑動量和監(jiān)控的運行參數(shù) 610,通過選纟奪的施沙點自動控制沙流。類似地，如果滑動量被檢測到且輔助信息604滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則控制系 統(tǒng)220可自動控制該沙流。例如，如果車輪滑動量被4全測到且機車122在爬 坡，則控制系統(tǒng)220可使用四個施沙點(噴嘴102、 104和110、 112)自動 開始施沙。例如，施沙有效性可以接著被測量且控制系統(tǒng)220可響應(yīng)于測量 的施沙有效性調(diào)節(jié)沙子流速或施沙點的數(shù)目。其它示例性的輔助信息604可 包括鐵軌的物理特性，如干燥、潮濕或油滑的。另一示例性方法可包括如下情形，即如果機車122以低速運行，如低于 10mph，機車122的操作者或控制系統(tǒng)220要求最大功率，且至少一個或兩 個轉(zhuǎn)向架124、 126上的至少一個車4侖在打滑，則壓縮空氣纟皮施加到該至少 一個打滑的車輪前方的鐵軌上。如果再施加了壓縮空氣后該至少一個車輪還 在打滑，則控制系統(tǒng)220可測量機車122產(chǎn)生的牽引力以決定其是否低于閾 值，例如120Klbs.。如果牽引力低于極限值且機車122在減速，則控制系統(tǒng) 220可獨立控制施撒器102-116施撒沙子到所述至少一個打滑的車輪前方 的至少一個鐵軌上。例如，采用施撒器102、 104可應(yīng)用用轉(zhuǎn)向架124上的 車輪的前方的兩個施沙點。而且，當(dāng)沙子被施撒到至少一個鐵軌上時，控制器220可決定是否達到 施沙有效性的閾值(TE2-TE產(chǎn)TEsE)。如果想要的施沙有效性已達到，則控 制系統(tǒng)220可繼續(xù)兩點施沙(沙子施撒器102、 104)，且如果其沒有達到，
則控制系統(tǒng)220可中斷施沙。如果想要的施沙有效性被達到，則控制系統(tǒng)220 可測量機車122產(chǎn)生的牽引力以確定其是否低于閾值，例如140Klbs.。如果 牽引力低于閾值且機車122仍在減速，則控制系統(tǒng)220可獨立控制施撒器102 -116施撒沙子到至少一個鐵軌上的另外的點。例如，采用施撒器102、 104 和110、 112,控制系統(tǒng)220可馬上使用轉(zhuǎn)向架124、 126上的車輪前方的四 個施沙點。本發(fā)明的示例性實施例供控制系統(tǒng)來編程以控制沙子流過一個或多個 噴嘴102-116的流速。在一方面，控制系統(tǒng)220可控制協(xié)同圖2所示的各 沙箱204、 206的計量閥205、 207。計量閥205、 207可以是常^見類型且可包 括，例如電控閥，其改變沙箱204、 206中的孔尺寸以調(diào)節(jié)從這些沙箱到控 制閥212-218的沙流?？刂葡到y(tǒng)220可被編程以控制閥205、 207使得來自 沙箱204、 206的沙子連續(xù)或按時間間隔流動。另一方面允許控制系統(tǒng)220 通過調(diào)節(jié)從空氣貯存器202流出的壓縮空氣的量來控制沙子的流速。連續(xù)或 脈沖壓縮空氣流可被用來控制通過各噴嘴102- 116的沙流。本發(fā)明的另一方面允許改進或翻新傳統(tǒng)機車以提高機車的額定牽引力 和裝備硬件和軟件來實現(xiàn)本發(fā)明的各方面。改進在役機車的額定牽引力是有 益的，這是因為，如果機車的施沙系統(tǒng)確定施沙的決定至少部分是基于牽引 力，則通過改善的牽引力，機車的施沙系統(tǒng)可限制施撒于鐵軌的沙量。機車的額定牽引力可以通過更換機車牽引馬達或安裝用來控制影響機 車額定牽引力的機車運行參數(shù)的軟件模塊而被增加或改善。傳統(tǒng)機車可以該 方式使其額定牽引力得到增加且可裝備硬件和軟件以使機車實現(xiàn)本發(fā)明的 實施例。本發(fā)明的實施例的技術(shù)效果是控制機車的施沙系統(tǒng)，使得在一些情形中 施撒到鐵軌的沙子的量得到限制，即在那些情形中以預(yù)設(shè)的增加量施撒沙子 會有效增加機車車輪和鐵軌之間的粘著力。當(dāng)介紹本發(fā)明的元件或?qū)嵤├龝r，詞語"一"、"該"和"所述"意思是 指其為一個或多個元件。術(shù)語"包括"、"具有"是指被包括的且意思是可能 有除了列出的元件以外的其它元件。由于可以對上述結(jié)構(gòu)作出各種修改而不脫離本發(fā)明的范圍，所有包括在 上述描述中或附圖所示的內(nèi)容應(yīng)被認(rèn)為是用于說明而不具有限定的意思。
權(quán)利要求
1.一種限制鐵路機車施沙系統(tǒng)沙子的使用的方法，所述鐵路機車施沙系統(tǒng)將沙子施撒到鐵軌上以加強鐵路機車的車輪在具有一對鐵軌的軌道上的粘著力，所述施沙系統(tǒng)對于每個鐵軌包括多個沙子施撒器，用于向所述鐵軌引導(dǎo)沙流，并且所述機車具有裝有支撐和沿軌道推動該機車的車輪的兩個轉(zhuǎn)向架，所述方法包括自動控制被所述機車施沙系統(tǒng)施撒到所述鐵軌的沙流，以將沙子的施撒限制為這樣的情況其中，施撒沙子到所述鐵軌將有效地以預(yù)定的增加量增加所述鐵路機車車輪中的至少一個車輪在所述鐵軌上的粘著力。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括獨立控制多個沙子施撒器的每一個的操作以選擇性地操作那些其操作 將導(dǎo)致所述機車車輪在所述鐵軌上的粘著力增加至少所述預(yù)定的增加量的 沙子施撒器，而不操作其它施撒器，以限制施撒到軌道的沙子的量。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括監(jiān)控與機車相聯(lián)系的運行參數(shù)，其中所述監(jiān)控的運行參數(shù)被用作將沙子 施撒到所述至少 一個鐵軌上的條件。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在一定量的沙子被施撒到所述至少一個鐵軌后測量施沙有效性；和 基于測量的施沙有效性自動控制沙流。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括基于監(jiān)控的運行參數(shù)，選擇所述多個沙子施撒器中的至少一個，將沙子 施撒到所述至少 一個鐵軌。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中監(jiān)控的運行參數(shù)是從包括節(jié)流閥調(diào)定 (throttle setting )、牽引力、速度和減速的 一組運行參數(shù)中選擇的。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中自動控制沙流還包括將壓縮空氣施加 到所述至少一個4^軌以清潔所述機車的至少一個車輪前方的所述至少一個 鐵軌。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中自動控制沙流還包括在沙子被施撒到 所述至少 一個鐵軌后以 一定時間間隔測量將沙子施撒到所述至少 一個鐵軌 的施沙有效性；監(jiān)控與所述機車相聯(lián)系的運行參數(shù)；和基于測量的施沙效果和監(jiān)控的運行參數(shù)中的至少一個自動控制沙流。
9. 一種限制鐵路機車施沙系統(tǒng)沙子的使用的方法，所述鐵路機車施沙系 統(tǒng)將沙子施撒到鐵軌上以加強鐵路機車的車輪在鐵軌上的粘著力，所述施沙 系統(tǒng)包括向所述鐵軌引導(dǎo)沙流的多個沙子施撒器，該方法包括確定機車車輪的第一滑動量；如果所述車輪的第一滑動量超過第一閾值，將壓縮空氣流施加到所述鐵 軌上，壓縮空氣流的施加用以清潔相對于機車行進方向的機車前車輪前面的 鐵軌；確定機車的車輪的第二滑動量；和如果所述車輪的第二滑動量超過第二閾值，通過所述機車施沙系統(tǒng)自動 控制沙流施撒到至少 一個鐵軌上。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括獨立控制多個沙子施撒器，使得沙流被施撒到相對于機車行進方向裝在 機車的第一轉(zhuǎn)向架上的第一對前輪的至少一個車輪前方的至少一個鐵軌上。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括 確定機車車輪的第三滑動量；如果所述第三車輪滑動量超過第三閾值，獨立控制所述多個沙子施撒 器，使得沙流被施撒到相對于機車行進方向裝在機車的第 一轉(zhuǎn)向架上的第一 對前輪的至少一個車輪和裝在機車的第二轉(zhuǎn)向架上的第二對前輪的至少一 個車4侖前方的至少 一 個4失4九上。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在沙子被施撒到所述鐵軌后按預(yù)設(shè)的時間間隔測量施沙有效性；和 基于測量的施沙有效性，自動控制沙流流過所述多個沙子施撒器中的至 少一個。
13. 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括 監(jiān)控與機車相聯(lián)系的運行參數(shù)；和如果所述第二車輪滑動量超過所述第二閾值且所述監(jiān)控的運行參數(shù)數(shù) 值在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)，自動控制沙流施撒到至少一個所述鐵軌上。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中監(jiān)控的運行參數(shù)是從包括節(jié)流閥調(diào) 定、牽引力、速度、減速和施沙有效性的一組運行參數(shù)中選擇的。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在沙子被施撒到所述鐵軌后按預(yù)定的時間間隔測量施沙有效性；和 基于測量的施沙有效性，自動控制沙流流過所述多個沙子施撒器的至少 一個。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括 監(jiān)控與機車相聯(lián)系的運行參數(shù)；和如果所述第三車輪滑動量超過所述第三閾值且所述監(jiān)控的運行參數(shù)數(shù) 值在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)，自動控制沙流施撒到所述至少一個鐵軌上。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中監(jiān)控的運行參數(shù)是從包括節(jié)流閥調(diào) 定、牽引力、速度、減速和施沙有效性的一組運行參數(shù)中選擇的。
18. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括 監(jiān)控與機車相聯(lián)系的運行參數(shù)；和如果所述第二車輪滑動量超過所述第二閾值且所述監(jiān)控的運行參數(shù)數(shù) 值在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)，自動控制沙流施撒到所述至少一個鐵軌上。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中監(jiān)控的運行參數(shù)是從包括節(jié)流閥 調(diào)定、牽引力、速度、減速和施沙有效性的一組運行參數(shù)中選擇的。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括在沙子被施撒到所述鐵軌后按預(yù)定的時間間隔測量施沙有效性；和 如果測量的施沙有效性在所需的施沙有效性的范圍以外，減少通過所述 多個沙子施撒器的至少 一 個的沙流。
21. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中自動控制沙流還包括響應(yīng)機車的地 理位置控制沙流。
22. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中自動控制沙流還包括響應(yīng)鐵軌的物 理特性控制沙流。
23. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中自動控制沙流還包括響應(yīng)機車的地 理位置阻止沙流。
24. —種限制鐵路機車施沙系統(tǒng)沙子的使用的方法，所述鐵路機車施沙 系統(tǒng)將沙子施撒到鐵軌上以加強鐵路機車的車輪在鐵軌上的粘著力，所述施 沙系統(tǒng)包括多個沙子施撒器以將沙子施撒到所述鐵軌，該方法包括自動控制被所述機車施沙系統(tǒng)施撒到所述鐵軌的沙流，以限制所述沙子 施撒器的操作為其操作將導(dǎo)致機車車輪在鐵軌上的粘著力增加至少預(yù)定的增加量的那些施撒器的操作；在所述沙子施撒器將沙子施撒到所述鐵軌后測量施沙有效性； 基于測量的施沙有效性控制沙流。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，基于測量的施沙有效性自動控制施撒沙 流到所述鐵軌的步驟還包括以恒定的速率連續(xù)施撒沙流、增加沙流和減少沙 流中的一種。
26. 如權(quán)利要求24所述的方法，自動控制施撒沙流到所述鐵軌的步驟還 包括向所述鐵軌施加壓縮空氣流以清潔相對于機車行進方向的機車車輪前 方的所述鐵軌。
27. 如權(quán)利要求24所述的方法，自動控制施撒沙流到所述鐵軌的步驟還 包括基于測量的施沙有效性獨立控制所述多個沙子施撒器。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中施沙有效性被以機車牽引力來測曰里。
29. 如權(quán)利要求24所述的方法，還包括 監(jiān)控與機車相聯(lián)系的運行參數(shù)；和基于監(jiān)控的運行參數(shù)和測量的施沙有效性中的至少 一個自動控制施撒 到鐵軌的沙流。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，還包括基于監(jiān)控的運行參數(shù)和測量的施沙有效性中的至少一個獨立控制多個 沙子施撒器。
31. 如權(quán)利要求24所述的方法，基于測量的施沙有效性控制施撒到鐵軌 的沙流的步驟還包括以下至少一個控制允許沙子從沙箱流向所述多個沙子 施撒器的計量裝置和控制將沙子壓向所述多個沙子施撒器的壓縮空氣。
32. —種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可存取介質(zhì)，其儲存控制機車施 沙系統(tǒng)的計算機程序，該施沙系統(tǒng)施撒沙子到鐵軌以增強鐵路機車的車輪在 軌道上的粘著力，該施沙系統(tǒng)包括向鐵軌引導(dǎo)沙流的多個沙子施撒器，所述 機車具有裝有支撐和沿軌道推動機車的車輪的兩個轉(zhuǎn)向架，該計算機程序包 括計算機可讀程序模塊，其被配置為用來控制機車施沙系統(tǒng)，以將沙子的施撒限制為這樣的情況其中，施撒沙子到至少一個鐵軌將有效地以預(yù)定的 增加量增加所述鐵路機車車輪中的至少一個車輪在所述至少一個鐵軌上的 粘著力。
33. 如權(quán)利要求32所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括 計算機可讀程序模塊，其被配置為用于獨立控制多個沙子施撒器的操作，以選擇性地操作其操作將導(dǎo)致機車車輪在鐵軌上的粘著力增加至少所述 預(yù)定的增加量的那些沙子施撒器，而不操作其它沙子施撒器，以限制施撒到 軌道的沙子的數(shù)量。
34. 如權(quán)利要求32所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括 計算機可讀程序模塊，其被配置為用于接收表示在一定數(shù)量的沙子被施撒到所述至少一個鐵軌后的施沙有效性的數(shù)據(jù)和基于施沙有效性自動控制 沙流。
35. —種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可存取介質(zhì)，其儲存計算機程序 以控制鐵路機車的施沙系統(tǒng)，該施沙系統(tǒng)施撒沙子到鐵軌以增強鐵路機車的 車輪在鐵軌上的粘著力，該施沙系統(tǒng)包括向鐵軌引導(dǎo)沙流的多個沙子施撒 器，該計算機程序包括計算機可讀程序模塊，其被配置為用于接收表示機車車輪的第一滑動量 的數(shù)據(jù)；計算機可讀程序模塊，其被配置為用于如果所述車輪第一滑動量超過第 一闊值，控制向鐵軌施加壓縮空氣流的壓縮空氣供應(yīng)，壓縮空氣流的施加用 以相對于機車行進方向清潔機車前車輪前方的鐵軌；計算機可讀程序模塊，其被配置為用于接收表示機車車輪的第二滑動量 的數(shù)據(jù)；和計算機可讀程序模塊，其被配置為用于如果所述車輪第二滑動量超過第 二閾值，控制機車施沙系統(tǒng)，用于自動控制施撒到至少一個所述鐵軌的沙流。
36. 如權(quán)利要求35所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括 計算機可讀程序模塊，其被配置為用于獨立控制所述多個沙子施撒器，使沙流施撒到相對機車行進方向裝在機車第一轉(zhuǎn)向架上的第一對前輪中的 至少 一個的前方的至少 一個4失4九上。
37. 如權(quán)利要求35所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括 計算機可讀程序模塊，其被配置為用于接收表示機車車輪的第三滑動量的數(shù)據(jù)，并且如果所述第三車輪滑動量超過第三閾值，獨立控制所述多個沙 子施撒器，使沙流被施撒到相對機車行進方向裝在機車第一轉(zhuǎn)向架上的第一 對前輪中的至少 一個和裝在機車第二轉(zhuǎn)向架上的第二對前輪中的至少 一個 的前方的至少 一個4夾4九上。
38. —種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可存取介質(zhì)，其儲存計算機程序 以控制鐵路機車的施沙系統(tǒng)，該施沙系統(tǒng)施撒沙子到鐵軌以增強鐵路機車的 車輪在鐵軌上的粘著力，該施沙系統(tǒng)包括向鐵軌引導(dǎo)沙流的多個沙子施撒 器，該計算機程序包括計算機可讀程序模塊，其被配置為用于控制機車施沙系統(tǒng)，用于自動控 制施撒到鐵軌上的沙流，以將沙子的施撒限制為這樣的情況其中，施撒沙 子將有效增加機車車輪在鐵軌上的粘著力；計算機可讀程序模塊，其被配置為用于接收表示在沙子被施撒到鐵軌后 的施沙有效性的數(shù)據(jù)；和計算機可讀程序模塊，其被配置為用于控制施沙系統(tǒng)，用于基于測量的 施沙有效性自動控制施撒到鐵軌上的沙流。
39. 如權(quán)利要求38所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括 計算機可讀程序模塊，其被配置為用于控制向鐵軌施加壓縮空氣的壓縮空氣供應(yīng)，以便相對于機車的行進方向清潔機車車輪前方的鐵軌。
40. 如權(quán)利要求38所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括 計算機可讀程序模塊，其被配置為用于接收表示與機車相聯(lián)系的監(jiān)控的運行參數(shù)的數(shù)據(jù)；和計算機可讀程序模塊，其被配置為用于基于監(jiān)控的運行參數(shù)和測量的施 沙有效性中的至少一個，自動控制施撒到所述鐵軌上的沙流。
全文摘要
一種在將沙子施撒到鐵軌的鐵路機車施沙系統(tǒng)中限制沙子使用的方法和計算機程序產(chǎn)品，該施沙系統(tǒng)包括向鐵軌引導(dǎo)沙流的多個沙子施撒器。該方法和計算機程序產(chǎn)品可包括自動控制沙流以限制在如下情況中施撒沙子的步驟，即施撒沙子到鐵軌將使至少一個鐵路機車車輪在鐵軌上的粘著力有效增加預(yù)定的增加量。多個沙子施撒器的每個的操作可被獨立控制，以選擇性地操作那些其操作將導(dǎo)致機車車輪在鐵軌上的粘著力的至少預(yù)定的增加量的沙子施撒器，而不操作其它施撒器，以限制施撒到軌道的沙子的數(shù)量。
文檔編號B61C15/00GK101119880SQ200680005343
公開日2008年2月6日 申請日期2006年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月17日
發(fā)明者阿吉思·K·庫瑪 申請人:通用電氣公司