他量 度被用作確定電力成本的輸入。此外還收集其他參數(shù)，比如被請求產(chǎn)生最小功率數(shù)量的電 源。在一個實施例中，該信息可以包括關(guān)于每一個電源的排放和/或維護日程表信息。
[0136] 攔截機車控制器162隨后檢查以確定提供到機車112的功率是否處在對于操作機 車112所請求的功率的配置指定的容限內(nèi)。如果所請求的功率和所提供的功率不處在容限 內(nèi)，或者其中一項電力成本參數(shù)發(fā)生了改變，則攔截機車控制器162在電源之間作出功率 分配，從而在可用電源之間劃分機車功率需求，所述可用電源比如是機車引擎-發(fā)電機集 合116和例如APU 50之類的輔助電源。在一個實施例中，利用對應(yīng)于每一個電源的電力成 本和所產(chǎn)生的最小/最大功率數(shù)量作為輸入，按照最小化由機車112利用的總電力成本的 方式實施功率分配。在一些實施例中，電力成本是基于所提供的功率數(shù)量表不變化的電力 成本的圖表。攔截機車控制器162基于所請求的功率數(shù)量找到最低總成本，并且設(shè)定主要 電源（例如設(shè)定發(fā)電機120的激勵和RPM)并且向APU 50發(fā)送請求以提供所期望的功率數(shù) 量。
[0137] 功率分配算法可能非常復雜，并且可以包括當前位置、預期功率需求以及分配算 法中的其他因素。在一些實施例中，可以簡化功率分配，以把燃料成本作為分配因素。舉例 來說，當柴油和天然氣燃料價格之間的差異超出特定水平時，用價格較低的燃料進行操作 總是較為便宜的。類似地，如果特定燃料可用，利用這些燃料進行操作可能更加高效。功率 分配處理的結(jié)果被存儲在攔截機車控制器存儲器146中以供后續(xù)使用。
[0138] 在將機車編組110配置成利用特定的功率來源和數(shù)量進行操作之后，攔截機車控 制器162隨后監(jiān)測由每一個電源提供的功率，以便確定所提供的功率數(shù)量是否符合所述設(shè) 定，并且在需要時對電源配置作出調(diào)節(jié)，以便將提供到機車的功率數(shù)量與功率需求保持一 致。所述控制環(huán)路隨后以周期性的間隔重復。
[0139] 在其中燃料套件52與機車112具有直接控制和燃料連接148、150的應(yīng)用中，閥門 (未示出）將壓力罐60流體連接到機車引擎118。攔截機車控制器162可以對每一個燃料套 件52進行查詢，確定燃料的類型、其成本以及其能量密度，并且基于接收自燃料套件52的 信息確定在當前的情況下應(yīng)當使用其中哪一種可用燃料。在選擇了將要使用的燃料之后， 攔截機車控制器162可以配置引擎操作參數(shù)（空閑、定時等等），從而使得引擎78以最高效 的方式處理所選擇的燃料。舉例來說，在引擎78空閑時使用合成氣或生產(chǎn)氣體（process gas)并且當引擎78正在最大RPM下運行時使用LPG可能是成本有效的。類似地，攔截機車 控制器162可以使用燃料成本和/或燃料能量密度作為確定在當前情況下應(yīng)當使用哪一種 燃料的輸入。
[0140] 在混合來自APU 50和機車引擎118的電力的一個實施例中，遞送到牽引電動機 128的功率數(shù)量是APU功率和機車柴油機功率的總和。在某些情況下，來源于APU的電力將 構(gòu)成遞送到牽引電動機128的電力的大部分。其挑戰(zhàn)在于當機車112現(xiàn)在通常給出顯著更 少的牽引總線電功率時提供足夠的牽引電動機冷卻空氣。舉例來說，雖然機車引擎118不 再出于產(chǎn)生牽引力的目的而操作在高RPM下，但是降低引擎118的RPM可能會把提供到牽 引電動機的冷卻空氣的數(shù)量減少到對于正在牽引總線124上流動的功率水平所適當?shù)乃?平以下。正如前面所描述的那樣，每一種現(xiàn)有的驅(qū)動方法或者直接（機械驅(qū)動、第一種電驅(qū) 動方法）或者間接地（第二種電驅(qū)動方法在其可用功率限制中）取決于柴油機RPM來從牽 引電動機鼓風機204向牽引電動機128提供足夠的冷卻氣流。前面在表1中詳細描述了使 得攔截機車控制器162保持引擎-發(fā)電機集合116的RPM的示例性操作計劃。
[0141] 這里描述了用以在傳統(tǒng)機車112利用APU 50進行操作時提供足夠的牽引電動機 冷卻的各種方法。在高速空轉(zhuǎn)（fast idle)實施例中（通過表2中的操作計劃例示），使用 現(xiàn)有的牽引電動機鼓風機204,并且攔截機車控制器162傳送鼓風機電動機命令，其允許機 車柴油引擎118在與每一個檔位相關(guān)聯(lián)的特定RPM下運行，但是可以以較低的負載運行，從 而降低燃料消耗和排放。應(yīng)當提到的是，可以通過控制機車112的主要和/或伴隨交流發(fā) 電機120的激勵來調(diào)制柴油引擎118上的負載。
[0142] 牽引電動機鼓風機204可以利用來自現(xiàn)有機車動力鏈的電驅(qū)動、來自現(xiàn)有機車動 力鏈的機械驅(qū)動（即來自柴油引擎118的動力輸出）或者牽引電動機鼓風機204的液壓驅(qū) 動來控制，所述液壓驅(qū)動是通過由來自柴油引擎118的動力輸出驅(qū)動液壓栗而實現(xiàn)的，所 述液壓栗通過液壓方式連接到驅(qū)動牽引電動機鼓風機204的液壓電動機，并且在液壓管路 中具有適當?shù)拈y門、蓄壓器（accumulator)和壓力調(diào)節(jié)器。
[0143] 在電驅(qū)動實施例中，牽引電動機鼓風機204的控制可以通過直接來自主要發(fā)電機 的AC、直接來自伴隨交流發(fā)電機的AC、直接來自輔助發(fā)電機的AC或者添加有VFD的其某種 組合來實現(xiàn)。或者，可以通過對來自電力總線124的DC電力進行逆變以驅(qū)動牽引電動機鼓 風機204來實現(xiàn)控制，或者利用存儲在機車112或供應(yīng)車上的電池中的電能來驅(qū)動AC或DC 牽引電動機鼓風機204。
[0144] 在其中傳統(tǒng)機車112包括用于牽引電動機鼓風機204的機械驅(qū)動的機械驅(qū)動實施 例中，機械驅(qū)動可以被保持原樣，或者可以合并有齒輪箱或傳動裝置以便提供固定比例速 度遞增或可變速度以用于牽引電動機鼓風機204的操作。替換地或附加地，可以在牽引電 動機鼓風機204的機械驅(qū)動鏈中包括離合器，從而例如允許根據(jù)對于牽引電動機128所適 當?shù)乃矔r冷卻，在動力鏈的"固定"接合提供過多的鼓風時完全/快速、周期性/部分地降 低牽引電動機鼓風機204的功率。
[0145] 在替換實施例中，可以在慢速柴油機RPM/無高速空轉(zhuǎn)條件下使用現(xiàn)有的牽引電 動機鼓風機204。在這樣的實施例中，控制機車柴油機RPM和功率輸出以產(chǎn)生足夠的功率， 從而在與由一個或更多輔助電力單元套件48上的一個或更多電源產(chǎn)生的功率相加時足以 供應(yīng)與乘務(wù)組所請求的特定檔位相關(guān)聯(lián)的功率數(shù)量，其中包括為包括牽引電動機鼓風機的 機車旅館（locomotive hotel)負載服務(wù)。在這樣的實施例中，牽引電動機鼓風機204可以 利用來自現(xiàn)有機車動力鏈的電驅(qū)動、來自現(xiàn)有機車動力鏈的機械驅(qū)動（即來自柴油機的動 力輸出）或者牽引電動機鼓風機的液壓驅(qū)動來控制，其方式與前面所描述的方式類似。
[0146] 在另一個實施例中，可以為牽引電動機鼓風機204提供新的電源，比如小于主要 引擎118的引擎、燃料電池或者電池組?；蛘咚鲂碌碾娫蠢缈梢园ㄐ碌?輔助"原動 機（prime mover)，如果新的輔助原動機是發(fā)電機組或燃料電池的話則包括電驅(qū)動，其中包 括驅(qū)動牽引電動機鼓風機的所有AC或DC變型，來自新的輔助原動機軸桿動力的機械驅(qū)動， 電池組，以及來自不處在機車底盤上的APU 50的AC或DC電力輸送。這一新的電源的單獨 的或共享的目的將是為牽引電動機鼓風機204供電。
[0147] 還可以提供新的牽引電動機鼓風機。這樣的牽引電動機鼓風機可以補充現(xiàn)有的牽 引電動機鼓風機并且與現(xiàn)有的牽引電動機鼓風機并聯(lián)或串聯(lián)地氣動連接，或者用新的牽引 電動機鼓風機替換現(xiàn)有的牽引電動機鼓風機，其尺寸被確定為使得在低機車柴油機RPM下 產(chǎn)生足夠的氣流，其中在更高的RPM下產(chǎn)生"過多"氣流，或者在更高的RPM下產(chǎn)生中等流 動以減少"過多"氣流。
[0148] 還可以包括制冷系統(tǒng)以提供預先冷卻的空氣供應(yīng)來冷卻牽引電動機128,從而在 "快速空轉(zhuǎn)"氣流制度或"慢速/無快速空轉(zhuǎn)"氣流制度下提供足夠的冷卻。
[0149] 還可以在機車112上提供空氣儲存系統(tǒng)以用于累積壓縮空氣體積，以便例如作為 針對"慢速/無快速空轉(zhuǎn)"牽引電動機氣流的補充來釋放。用于此類系統(tǒng)的存貯器可以被 集成到機車底盤或者處在單獨的車廂底盤上。可以在火車開始行程之前對所述存貯器進行 "預充"，以及/或者在火車操作期間通過壓縮機機制進行補充。
[0150] 圖5示出了由攔截機車控制器實施的示例性控制處理220,比如關(guān)于圖2-4描述的 攔截機車控制器162。該控制處理220可以在控制輸入改變時被異步地實施，或者在定期調(diào) 度或計算的重復基礎(chǔ)上實施。在步驟222處，攔截機車控制器162從傳統(tǒng)機車控制器114、 引擎/發(fā)電機傳感器122、功率傳感器140以及機車112內(nèi)提供的其他傳感器200當中的一 項或更多項接收控制和傳感器輸入。攔截機車控制器162將這些控制和傳感器輸入變換成 數(shù)字數(shù)值，其被存儲在攔截機車控制器162的存儲器164中。
[0151] 攔截機車控制器162隨后繼續(xù)到步驟224,其中確定可用電源之間的功率分配。利 用在步驟222期間存儲在攔截機車控制器162的存儲器146中的數(shù)字數(shù)值，攔截機車控制 器162隨后在一個或更多功率分配/傳感器數(shù)值查找表和/或其他控制分配表中查找所得 到的功率和傳感器數(shù)值。所述功率和傳感器數(shù)值被存儲在存儲器164中以供后續(xù)步驟使 用。
[0152] 在可選步驟226(用假想圖示出）中，攔截機車控制器162使用存儲在存儲器164 中的至少其中一個數(shù)值來向APU 50提供控制輸出，以便設(shè)定由APU 50提供的功率的數(shù)量 和/或特性。在一些實現(xiàn)方式中，由于APU 50提供始終一致的功率，因此可以省略這一步 驟。
[0153] 在步驟228中，攔截機車控制器162隨后使用存儲在存儲器164中的至少其中一 個數(shù)值來向機車112的引擎/發(fā)電機集合116提供控制輸出，以便設(shè)定由引擎/發(fā)電機集 合116提供的功率的數(shù)量和/或特性。所述處理繼續(xù)到步驟230,其中攔截機車控制器162 隨后使用存儲在存儲器164中的至少其中一個數(shù)值來向傳統(tǒng)機車控制器162提供傳感器數(shù) 據(jù)。
[0154] 攔截機車控制器162的其中一個方面是其允許向一個或更多機車引擎/發(fā)電機集 合116和/或外部電力單元或APU 50分配牽引總線124上的所需功率，而不需要改變現(xiàn)有 的傳統(tǒng)機車控制系統(tǒng)和引擎/發(fā)電機配置。這樣就允許現(xiàn)有的傳統(tǒng)機車112在其現(xiàn)有的排 放許可證內(nèi)操作。
[0155] 攔截機車控制器162的第二方面是其允許基于較低成本電力的可用性來分配所 請求的機車功率。在一種簡單的實現(xiàn)方式中，所述分配可以是預先確定的，并且被編碼在攔 截機車控制器162的存儲器164內(nèi)。舉例來說，如果外部電力單元或APU 50的每單位電力 成本顯著低于運行傳統(tǒng)機車引擎/發(fā)電機集合116的成本，則攔截機車控制器162可以作 出將大部分功率需求分配到（多個）APU 50的功率分配決定。這一分配的范圍可以是從 50 %到100 %，這取決于保持傳統(tǒng)機車引擎/發(fā)電機集合116操作以便提供輔助電力或者出 于法規(guī)原因的相對電力成本和限制。如果法規(guī)限制允許或要求不同的分配范圍，則攔截機 車控制器162可以被重新配置以便相應(yīng)地分配功率請求。
[0156] 攔截機車控制器162的第三方面是其允許利用其無法有效控制的外部輔助電力 單元進行操作。當這種情況發(fā)生時，攔截機車控制器162接收到來自傳統(tǒng)機車控制器114 以及來自監(jiān)測牽引總線124上的可用功率或者一臺或更多臺牽引電動機128的功率吸取的 傳感器的輸入?；诳捎霉β屎?或所用功率的數(shù)量以及來自傳統(tǒng)機車控制器114的已編 碼機車功率設(shè)定命令輸入，攔截機車控制器162確定對應(yīng)于傳統(tǒng)機車引擎/發(fā)電機118、120 的至少一項控制設(shè)定，并且產(chǎn)生有效地控制由傳統(tǒng)機車引擎/發(fā)電機集合116產(chǎn)生牽引力 的控制信號。
[0157] 攔截機車控制器162的第四方面是其允許傳統(tǒng)機車與基于替代燃料（比如氣體燃 料）的電力相結(jié)合來操作，而不需要修改現(xiàn)有的傳統(tǒng)機車控制器。使用這樣的燃料可能要 求對傳統(tǒng)機車進行附加的修改，或者要求使用能夠使用此類燃料的APU 50。所描述的系統(tǒng) 和方法的實施例還支持使用不同燃料的機車電源之間的功率仲裁的概念，其中基于燃料成 本或者所遞送的電力的成本相對于機車牽引和輔助負載的功率請求的關(guān)系來作出仲裁。
[0158] 攔截機車控制器162的第五方面是其支持使用輔助電力單元套件，以便允許在可 以由作為柴油機車的一部分的（多個）引擎/發(fā)電機組合所產(chǎn)生的功率數(shù)量之外向機車提 供附加的功率。在某些操作情況下，比如當機車編組正在更高速度下運行時，機車的拉動能 力受到可以由機車向其牽引電動機提供的功率數(shù)量的限制。通過使用輔助電力允許機車將 火車移動到更高的速度。
[0159] 此外，所描述的系統(tǒng)和方法的實施例允許基于計量的電力遞送方法，其中對來自 替代燃料電源的機車電力使用進行計量，并且可以對其單獨向鐵路系統(tǒng)或機車運營商開具 收據(jù)或賬單。雖然這里所闡述的系統(tǒng)和使用方法是結(jié)合機車行業(yè)的使用來描述的，但是本 領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到所述燃料套件、軌道車廂套件以及用于提供燃料的方法的益處同樣 適用于其中燃料罐耦合到引擎的許多替換的行業(yè)應(yīng)用，比如卡車運輸行業(yè)和海運行業(yè)。
[0160] 在輔助電力單元套件中使用替代燃料類型的一個關(guān)鍵方面是燃料成本的差異，或 者最終是提供給電力總線的單位電力成本的差異。這里所闡述的攔截機車控制器162的實 施例能夠在機車的電源與提供在電力供應(yīng)車中的輔助電力單元套件之間仲裁燃料和電力 成本，以便更加高效地操作。此外，這里所闡述的攔截機車控制器和輔助電力單元套件能夠 向攔截機車控制器162傳送關(guān)于輔助電力單元的控制和操作的附加信息（比如其ID、控制 輸入描述、控制設(shè)定/排放、控制設(shè)定/所生成功率圖表、燃料類型、電力成本）。如果缺少 該信息當中的至少一部分，攔截機車控制器162將無法有效地控制輔助電力單元。
[0161] 前面所描述的系統(tǒng)的各種特征和方面可以被單獨或聯(lián)合使用。此外，雖然前面在 特定環(huán)境中的實現(xiàn)方式的情境中并且對于特定應(yīng)用（例如鐵路使用）描述了攔截機車控制 器的實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到其有用性不限于此，并且所述系統(tǒng)可以被有益 地利用在其中希望對現(xiàn)有的發(fā)電機控制器進行改裝以便使用外部電力單元或者仲裁來自 替代燃料生成來源的電力成本的許多環(huán)境和實現(xiàn)方式中。
[0162] 更一般來說，從前述內(nèi)容將會認識到，在這里出于說明的目的描述了所述技術(shù)的 特定實施例，但是在不背離所述技術(shù)的情況下可以作出許多修改。在特定實施例的情境中 描述的技術(shù)的某些方面在其他實施例中可以被組合或去除。此外，雖然在某些實施例的情 境中描述了與所述技術(shù)的這些實施例相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點，但是其他實施例也可能表現(xiàn)出這樣的 優(yōu)點，并且并非所有實施例都必須表現(xiàn)出這樣的優(yōu)點才算落在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。相 應(yīng)地，本公開內(nèi)容和相關(guān)聯(lián)的技術(shù)可以涵蓋未在這里明確地示出或描述的其他實施例。
[0163] 針對所公開的方法和設(shè)備的一項技術(shù)貢獻在于，其提供了對于攔截機車控制器的 計算機實施的控制，所述攔截機車控制器被電耦合在機車的機車控制器與機車的主要電力 單元之間，并且被編程來攔截從傳統(tǒng)機車控制器傳送到主要電力單元的表明機車功率的數(shù) 量的初始機車控制信號，修改所述初始機車控制信號，并且向主要電力單元傳送經(jīng)過修改 的控制信號。
[0164] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明的實施例可以被接口到其中存儲有計算機程序 的計算機可讀存儲介質(zhì)并且由其控制。所述計算機可讀存儲介質(zhì)包括多個組件，比如其中 一個或更多電子組件、硬件組件和/或計算機軟件組件。這些組件可以包括一個或更多計 算機可讀存儲介質(zhì)，其通常存儲例如軟件、固件和/或匯編語言之類的指令，以用于實施一 個序列當中的一種或更多種實現(xiàn)方式或?qū)嵤├囊粋€或更多部分。這些計算機可讀存儲介 質(zhì)通常是非瞬時性和/或有形的。這樣的計算機可讀存儲介質(zhì)實例包括計算機和/或存儲 器件的可記錄數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。所述計算機可讀存儲介質(zhì)例如可以采用磁性、電氣、光學、生 物和/或原子數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)當中的一項或更多項。此外，這樣的介質(zhì)例如可以采取軟盤、磁 帶、⑶-R0M、DVD-R0M、硬盤驅(qū)動器和/或電子存儲器的形式。對于本發(fā)明的實施例可以采用 未列出的其他形式的非瞬時性和/或有形計算機可讀存儲介質(zhì)。
[0165] 在系統(tǒng)的實現(xiàn)方式中，若干此類組件可以被組合或劃分。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 認識到，此類組件可以包括利用若干編程語言當中的任一種編寫或?qū)嵤┑挠嬎銠C指令的集 合和/或系列。此外，可以采用例如載波之類的其他形式的計算機可讀介質(zhì)來具體實現(xiàn)代 表指令序列的計算機數(shù)據(jù)信號，所述指令序列在由一臺或更多臺計算機執(zhí)行時使得所述一 臺或更多臺計算機實施一個序列的一種或更多種實現(xiàn)方式或?qū)嵤├囊粋€或更多部分。
[0166] 因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種機車套件包括電力總線、機車以及攔截機車 控制器。所述機車包括耦合到電力總線的主要電力單元，以及被編程來向主要電力單元傳 送控制命令的傳統(tǒng)機車控制器。攔截機車控制器被電耦合在機車控制器與主要電力單元之 間，并且被編程來攔截從傳統(tǒng)機車控制器傳送到主要電力單元的表明機車功率的數(shù)量的初 始機車控制信號，修改所述初始機車控制信號，以及向主要電力單元傳送經(jīng)過修改的控制 信號。
[0167] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，一種控制機車的方法包括把來自被設(shè)計成控制機車 上的至少一個電源的傳統(tǒng)機車控制器的初始機車控制信號中繼到攔截機車控制器，所述初 始機車控制信號包括針對機車功率設(shè)定的已編碼請求。所述方法還包括確定對應(yīng)于機車功 率設(shè)定的功率輸出，并且在機車上的至少一個電源與輔助電源之間分配所述功率輸出。所 述方法還包括：基于所述功率輸出分配向機車上的至少一個電源傳送經(jīng)過修改的機車控制 信號，所述經(jīng)過修改的機車控制信號不同于初始機車控制信號；以及基于所述功率輸出分 配向輔助電源傳送輔助命令信號。
[0168] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，一種在其上存儲有包括指令的計算機程序的計算機 可讀存儲介質(zhì)，所述指令在由至少一個處理器執(zhí)行時使得所述至少一個處理器接收來自機 車控制器的初始機車功率設(shè)定命令，所述初始機車功率設(shè)定命令表明所期望的牽引功率。 所述指令還使得所述至少一個處理器修改所述初始機車功率設(shè)定命令，并且向機車電源傳