列車控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種列車控制系統(tǒng)，尤其是一種用于使用分布式電源(DP)技術(shù)的列車編組的列車控制系統(tǒng)。該技術(shù)涉及一組或多組機(jī)車的定位和操作，該一組或多組機(jī)車分布在整個(gè)包括多個(gè)軌道車和多個(gè)機(jī)車的列車編組中。這些機(jī)車從本務(wù)機(jī)車中(即，本務(wù)機(jī)車(LL))的駕駛室被遠(yuǎn)程控制。
【專利說(shuō)明】列車控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所公開(kāi)的實(shí)施方式涉及一種列車控制系統(tǒng)、尤其是涉及一種用于使用分布式電源(DP)技術(shù)的列車編組的列車控制系統(tǒng)。該技術(shù)涉及一組或多組機(jī)車的定位和操作，該一組或多組機(jī)車分布在整個(gè)包括多個(gè)軌道車和多個(gè)機(jī)車的列車編組中。這些機(jī)車從本務(wù)機(jī)車(即，Lead Locomotive (LL))的駕駛室中被遠(yuǎn)程控制。

【背景技術(shù)】
[0002]已知可以通過(guò)兩種不同的操作模式來(lái)操作分布在整個(gè)編組中的機(jī)車。第一模式是同步操作模式，該同步操作模式指的是所有的機(jī)車被操作使得他們執(zhí)行由位于LL的駕駛室中的操作員所輸入的相同的操作的情況。第二模式是獨(dú)立操作模式，其中，本務(wù)機(jī)車的操作員獨(dú)立地控制每個(gè)機(jī)車(或全部組/子集)。
[0003]使用DP驅(qū)動(dòng)列車已經(jīng)顯著地導(dǎo)致操作列車編組的復(fù)雜度的增加且還使列車操作員的工作量達(dá)到更高的程度。相對(duì)于列車內(nèi)的力(例如，保持低連續(xù)和瞬時(shí)力)和燃料經(jīng)濟(jì)性以最佳方式操作列車編組的任務(wù)是非常復(fù)雜的且對(duì)列車駕駛員的要求高。
[0004]因此，DP的實(shí)施通常導(dǎo)致多個(gè)問(wèn)題。例如，由于上文提到的列車操作員的增加的工作量和較高的注意力(這是操作DP列車必需的)，故駕駛員會(huì)分心且操作安全性會(huì)受到影響。此外，燃料效率的優(yōu)化和列車內(nèi)的力的減小不能僅由駕駛員主觀上確定。即使在計(jì)算機(jī)計(jì)算用于處于獨(dú)立操作模式的制動(dòng)/推進(jìn)系統(tǒng)的最佳設(shè)置且向操作員顯示該最佳設(shè)置的情況下，駕駛員仍必須設(shè)定輸入，根據(jù)該輸入，操作不同的機(jī)車。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，所公開(kāi)的實(shí)施方式總體涉及提供DP系統(tǒng)控制的改進(jìn)的方法且更具體地涉及具有駕駛員輔助DP模式的智能DP系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施方式的用于DP驅(qū)動(dòng)列車的列車控制系統(tǒng)可以解決這些常規(guī)問(wèn)題。根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施方式，通過(guò)列車控制系統(tǒng)控制本務(wù)機(jī)車(LL)和至少一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)車(RL)。列車控制系統(tǒng)包括操作員界面，該操作員界面位于機(jī)車的駕駛室中(例如，LL的駕駛室中)，以接收列車操作員的輸入。使用連接至網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)至少部分地實(shí)現(xiàn)操作員界面，該網(wǎng)絡(luò)配置成能夠?qū)C(jī)車專用的制動(dòng)命令和/或油門命令傳輸至編組中的各機(jī)車。
[0007]計(jì)算機(jī)通過(guò)操作員界面接收操作員的輸入，且包括軟件，該軟件配置成:基于輸入到操作員界面的操作員的輸入且基于軌道剖面信息、列車編組信息和臨時(shí)限速信息中的至少一個(gè)，確定用于編組內(nèi)的各機(jī)車的制動(dòng)值和油門值。
[0008]考慮列車的燃料節(jié)約、列車中的力的減小和/或保持平均列車速度，所確定的用于多個(gè)機(jī)車中的每一個(gè)的制動(dòng)值和油門值通過(guò)機(jī)載計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，且被輸出至編組中分布的機(jī)車以輔助控制列車。
[0009]根據(jù)至少一個(gè)所公開(kāi)的實(shí)施方式所提供的智能DP系統(tǒng)能夠具有三種操作模式，包括常規(guī)已知的同步操作模式和獨(dú)立操作模式但也包括駕駛員輔助DP模式。在這種實(shí)現(xiàn)方式中，在駕駛員輔助DP模式中，操作員僅需要輸入涉及LL的操作的單組控制輸入，同時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)將該組命令轉(zhuǎn)換為用于各RL的相應(yīng)的控制輸入(例如推進(jìn)/制動(dòng)控制)，其中，計(jì)算所轉(zhuǎn)換的對(duì)RL的控制輸入，以在所選擇的參數(shù)內(nèi)最小化列車內(nèi)的力和/或最大化燃料效率。
[0010]利用這種列車控制系統(tǒng)，可以比得上或優(yōu)于(例如，包括減小工程師工作量)常規(guī)的同步和獨(dú)立操作的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于工程師不負(fù)責(zé)嘗試與對(duì)于各機(jī)車確定、或至少評(píng)估列車中的力等關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的分析，因此列車控制系統(tǒng)提供針對(duì)工程師的改進(jìn)的操作簡(jiǎn)便性。這是因?yàn)楣こ處焹H以與同步操作模式相同的方式與界面進(jìn)行交互且不需要操作員輸入用于不同機(jī)車的設(shè)定。
[0011]此外，由于計(jì)算機(jī)能夠基于輸入到操作員界面的操作員的輸入且基于軌道剖面信息、列車編組信息和臨時(shí)限速信息、車廂載荷、制動(dòng)力、牽引桿/牽伸齒輪力和沖擊檢測(cè)中的至少一個(gè)，適當(dāng)?shù)卮_定油門命令和制動(dòng)命令，因此，相對(duì)于手動(dòng)執(zhí)行的獨(dú)立操作模式可以進(jìn)一步增大燃料節(jié)約且可以進(jìn)一步減小列車中的力。因此，減小了操作DP列車的整體復(fù)雜性，從而可以使操作DP列車所需的訓(xùn)練要求減小。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]考慮附圖，參照下面的描述，可以更完整地理解本發(fā)明及其用途。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的特征，其中:
[0013]圖1是示出列車編組的說(shuō)明性示例的圖示；
[0014]圖2至圖3示出根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方式的用于執(zhí)行改進(jìn)的DP列車控制方法的方法;
[0015]圖4是聯(lián)接至將列車編組的機(jī)車聯(lián)接在一起的命令/控制網(wǎng)絡(luò)并且通過(guò)將列車編組的機(jī)車聯(lián)接在一起的命令/控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的列車專用命令和控制設(shè)備的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]常規(guī)的DP系統(tǒng)通常包括主機(jī)車(通常是本務(wù)機(jī)車(LL))，該主機(jī)車設(shè)置油門/剎車值且將信息發(fā)送至從屬機(jī)車(遠(yuǎn)程機(jī)車(RL))以設(shè)置他們的油門/剎車值(參照Southard等的美國(guó)專利N0.3，380，399中公開(kāi)的早期系統(tǒng)的示例)。通常已知RL從LL接收油門命令且在RL處改變?cè)摽刂圃O(shè)置以節(jié)省燃料(參照Nickles等的美國(guó)專利N0.4，344，364，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文)。此外，RL將診斷信息發(fā)送回LL的能力也是已知的(參照Roselli等的美國(guó)專利N0.5，570，284)。
[0017]然而，常規(guī)的DP系統(tǒng)未能提供這樣一種操作模式，S卩，像在同步操作模式中工程師可以輸入單組命令輸入，所述單組命令輸入隨后轉(zhuǎn)換成RL專用命令且發(fā)送至機(jī)車編組中相應(yīng)的RL。所公開(kāi)的實(shí)施方式提供這種駕駛員輔助DP模式。
[0018]此外，作為Nickles的美國(guó)專利N0.6，144，901 (其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文)中公開(kāi)的技術(shù)的擴(kuò)展，駕駛員輔助DP模式還能夠基于地形和全部機(jī)車在編組中的位置來(lái)確定RL專用的推動(dòng)/制動(dòng)值。
[0019]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施方式，智能DP系統(tǒng)在每一個(gè)機(jī)車上包括推進(jìn)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)以及用于在機(jī)車之間(RL至LL、LL至RL、RL至RL)進(jìn)行通信的收發(fā)器。機(jī)車專用的設(shè)備還包括用于感測(cè)相應(yīng)的機(jī)車上的操作條件的各種傳感器以及計(jì)算機(jī)處理器、具有專用的應(yīng)用功能的硬連線的集成電路等，該集成電路被設(shè)置且配置成接收所感測(cè)的機(jī)車的操作條件、執(zhí)行任何所需的機(jī)車上的處理、且將包括所感測(cè)的操作條件的信息傳送至至少一個(gè)且可能地多于一個(gè)(例如，所有)其它機(jī)車。
[0020]不同于常規(guī)的DP系統(tǒng)，當(dāng)DP系統(tǒng)處于駕駛員輔助DP模式時(shí)，用于RL的處理器不是根據(jù)所感測(cè)的操作條件、預(yù)選標(biāo)準(zhǔn)或信息來(lái)確定其自身的推進(jìn)值或制動(dòng)值/命令。相反，設(shè)置在LL (用作主機(jī)車)中的計(jì)算機(jī)處理器基于通過(guò)各RL提供的所感測(cè)的操作條件、預(yù)選標(biāo)準(zhǔn)、和從其他機(jī)車接收的信息，確定用于各RL的推進(jìn)值和制動(dòng)值/命令，且將RL專用的推進(jìn)值或制動(dòng)值/命令發(fā)送至各RL，以用于實(shí)施。
[0021]因此，當(dāng)智能DP系統(tǒng)在駕駛員輔助DP模式下進(jìn)行操作時(shí)，LL的計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行操作，以基于在LL上的駕駛員的一組控制輸入且還基于預(yù)選標(biāo)準(zhǔn)和通過(guò)LL上的感測(cè)器感測(cè)到的和從其他RL接收到的所感測(cè)的操作條件，確定所轉(zhuǎn)換的初始推進(jìn)值/制動(dòng)值并將其傳送至其他機(jī)車。同樣地，用于LL的計(jì)算機(jī)處理器還可以執(zhí)行操作，以基于駕駛員的一組控制輸入且還基于預(yù)選標(biāo)準(zhǔn)和通過(guò)LL上的感測(cè)器感測(cè)到的和從其他RL接收到的所感測(cè)的操作條件，確定所轉(zhuǎn)換的最終的推進(jìn)值/制動(dòng)值并將其傳送至其它機(jī)車。
[0022]作為執(zhí)行在駕駛員輔助DP模式期間基于駕駛員的輸入提供用于各RL的轉(zhuǎn)換的推進(jìn)/制動(dòng)命令的操作的一部分，在LL上的計(jì)算機(jī)處理器可以確定各機(jī)車的當(dāng)前的和預(yù)測(cè)的位置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、使用各機(jī)車的當(dāng)前的和預(yù)測(cè)的位置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和預(yù)選標(biāo)準(zhǔn)確定轉(zhuǎn)換的初始推進(jìn)值/制動(dòng)值、基于該初始值和從一個(gè)或多個(gè)RL接收的信息確定轉(zhuǎn)換的最終的推進(jìn)值或制動(dòng)值/命令、且將轉(zhuǎn)換的控制推進(jìn)值/制動(dòng)值/命令發(fā)送至一個(gè)或多個(gè)(且可選地，全部)RL0
[0023]如圖1所示，列車編組10包括具有多個(gè)車廂20的多個(gè)機(jī)車11、14、16、18和19。一個(gè)機(jī)車被指定為L(zhǎng)L(即，11)且其他機(jī)車被認(rèn)為是拖拽機(jī)車和/或遠(yuǎn)程機(jī)車。因此，在行業(yè)中，如果機(jī)車11是本務(wù)機(jī)車，則機(jī)車14、16、18和19是RL。如上所述和下面參照?qǐng)D3所討論的，各機(jī)車11、14、16、18和19均包括計(jì)算機(jī)處理器。根據(jù)機(jī)車在列車編組內(nèi)的作用和位置以及列車編組的操作模式，各處理器的操作會(huì)不同。
[0024]因此，根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施方式，如果列車編組10在同步模式下進(jìn)行操作，則在LL11處輸入的駕駛員的輸入控制命令(即，推進(jìn)/制動(dòng)命令)照原樣發(fā)送且施加至RL 14、16、18和19。如果列車編組10在獨(dú)立操作模式下進(jìn)行操作，則駕駛員為包括LL 11和RL 14、16,18和19的各機(jī)車(或全部組/子集)提供多組不同的推進(jìn)/制動(dòng)命令。
[0025]然而，當(dāng)列車編組在駕駛員輔助DP模式下進(jìn)行操作時(shí)，計(jì)算機(jī)處理器等基于命令集和預(yù)選標(biāo)準(zhǔn)和通過(guò)LL上的傳感器感測(cè)到的和從其他RL接收到的所感測(cè)的操作條件、且可選地基于各LL的當(dāng)前的和預(yù)測(cè)的位置的所確定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將駕駛員的一組推進(jìn)/制動(dòng)命令轉(zhuǎn)換成用于各RL的機(jī)車專用的多組推進(jìn)/制動(dòng)命令。
[0026]因此，根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方式，可以執(zhí)行駕駛員輔助DP模式，使得操作員僅需要輸入一組控制輸入，所述一組控制輸入涉及LL的操作，同時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)將該組命令轉(zhuǎn)換為用于各RL的相應(yīng)的控制輸入(例如，推進(jìn)/制動(dòng)控制)，其中，在所選的參數(shù)內(nèi)，計(jì)算所轉(zhuǎn)換的控制輸入RL以最小化列車中的力和/或最大化燃料效率。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解，可以以多種不同的方式執(zhí)行這種自動(dòng)轉(zhuǎn)換。例如，可以實(shí)現(xiàn)單組控制輸入以精確地控制LL(或本務(wù)機(jī)車組)且計(jì)算機(jī)處理器等還可以為RL(或RL組)制定額外的控制輸入，以減小列車中的力和/或增大燃料效率。可替選地,可以在LL (或LL組)處實(shí)現(xiàn)這樣的控制輸入之前分析所述單組控制輸入且計(jì)算機(jī)處理器等可以將所述單組控制輸入轉(zhuǎn)換成用于列車上的機(jī)車中的每一個(gè)、全部或一些子集的轉(zhuǎn)換的一組控制命令。因此，如果工程師要在LL上將油門設(shè)置從三改變?yōu)樗?，根?jù)實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)，在列車內(nèi)的機(jī)車上產(chǎn)生的實(shí)施變化可以不同。
[0028]因此，例如，在實(shí)施一個(gè)實(shí)施方式時(shí)，LL(或LL組)可以經(jīng)受確切的命令(將油門設(shè)置從三改變?yōu)樗?，同時(shí)處理器可以轉(zhuǎn)換輸入控制，以在RL (或RL組)處制定額外的控制命令，從而最小化列車中的力和/或提高燃料效率。
[0029]可替選地，并非對(duì)LL(或LL組)執(zhí)行控制輸入和為RL(或RL組)轉(zhuǎn)換額外的控制，至少一個(gè)實(shí)施方式可以轉(zhuǎn)換LL控制輸入，以制定實(shí)現(xiàn)操作員的輸入命令(例如，增加列車將經(jīng)受的牽引力)的效果的相應(yīng)的控制命令，而是以可以確定為更具燃料效率或最小化或減小列車中的力的方式。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解，兩種實(shí)現(xiàn)方式都在所公開(kāi)的實(shí)施方式的范圍內(nèi)。
[0031]處理器(諸如在下面圖4中示出的處理器405)可以執(zhí)行圖2中示出的方法。該方法開(kāi)始于200且控制進(jìn)行到205，在205處，確定列車編組的配置，以確定列車編組內(nèi)的機(jī)車的位置和標(biāo)識(shí)以及列車編組內(nèi)的車廂的標(biāo)識(shí)和重量(如果知道的話)。隨后，控制進(jìn)行到210，在210處，確定智能DP系統(tǒng)處于哪種操作模式?；谠摯_定，在215處，處理器操作通常已知的相應(yīng)的子程序(同步模式子程序220、獨(dú)立操作子程序225)(因此，本文未進(jìn)一步討論)。
[0032]然而，如果確定系統(tǒng)在駕駛員輔助DP模式下進(jìn)行操作，則控制進(jìn)行到230，用于執(zhí)行駕駛員輔助模式子程序。主處理功能的控制進(jìn)行到235，同時(shí)針對(duì)當(dāng)前選擇的子程序執(zhí)行操作，以確保系統(tǒng)監(jiān)控和檢測(cè)用于系統(tǒng)的操作模式的改變。
[0033]如圖3所示，駕駛員輔助子程序開(kāi)始于240，在240處，從RL和LL (以及可選地，從諸如圖1所示的車廂20)上的傳感器獲得所感測(cè)的操作條件。控制隨后進(jìn)行到245，在245處，登記一組駕駛員輸入的推進(jìn)/制動(dòng)控制命令，該組命令關(guān)于駕駛員打算如何操作LL。然而，由于智能DP系統(tǒng)處于駕駛員輔助DP模式，因此駕駛員應(yīng)識(shí)別將基于專用于各RL的一組轉(zhuǎn)換的控制命令來(lái)操作RL。
[0034]控制隨后進(jìn)行至250，在250處，在列車上訪問(wèn)關(guān)于列車配置的數(shù)據(jù)和可選地GPS數(shù)據(jù)、軌道剖面數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)(例如，指示列車上的設(shè)備的磨損或狀況的數(shù)據(jù))或遠(yuǎn)程定位這些數(shù)據(jù)(例如，列車外的數(shù)據(jù)庫(kù))。隨后，控制進(jìn)行至255，在255處，使用該數(shù)據(jù)以將所述單組推動(dòng)/制動(dòng)命令轉(zhuǎn)換成多組命令指令，每組命令指令均涉及列車編組內(nèi)的特定的RL。隨后，在260處，所轉(zhuǎn)換的命令通過(guò)LL收發(fā)器和RL收發(fā)器之間的通信發(fā)送給RL。此后，在265處，伴隨從列車操作員接收和處理新的附加命令，執(zhí)行常規(guī)的列車編組監(jiān)控且將數(shù)據(jù)顯示給列車駕駛員。處理隨后的命令也基于LL正處于的操作模式。
[0035]雖然在圖2中示出的操作指示以串行的方式執(zhí)行操作，但是應(yīng)當(dāng)理解，一些或全部操作可以并行執(zhí)行，其中，基于持續(xù)考慮不斷變化的GPS和對(duì)列車編組配置的軌道剖面約束，來(lái)執(zhí)行所述單組LL命令指令的轉(zhuǎn)換。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這些操作可以繼續(xù)，直到列車操作停止或駕駛員改變智能DP系統(tǒng)的操作模式。
[0036]LL和RL可以通過(guò)無(wú)線電或有線進(jìn)行通信。駕駛員在LL處根據(jù)操作輸入的命令被發(fā)送至RL或被轉(zhuǎn)換且發(fā)送至RL。例如，這些命令包括設(shè)置方向控制、設(shè)置油門、設(shè)置動(dòng)態(tài)制動(dòng)、設(shè)置操作模式、互鎖動(dòng)態(tài)剎車、以及打開(kāi)和關(guān)閉各種輔助功能。
[0037]不管列車編組的操作模式如何，在RL上的處理器被配置成將狀態(tài)消息或異常消息發(fā)送回LL作為情況證明。例如，這種狀態(tài)消息可以包括機(jī)車標(biāo)識(shí)、操作模式和牽引-制動(dòng)力。異常消息可以包括各種故障警報(bào)，諸如車輪打滑、機(jī)車警報(bào)指示器、不正確的制動(dòng)壓力、低油箱壓力、油門設(shè)置等。
[0038]如圖4所示，機(jī)車上的機(jī)車專用的設(shè)備系統(tǒng)400包括均具有特定任務(wù)的許多子系統(tǒng)。圖4示出通用結(jié)構(gòu)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，根據(jù)需要，機(jī)車可以作為L(zhǎng)L或RL，所有機(jī)車包括相同的硬件，該硬件設(shè)置且配置成提供作為L(zhǎng)L或RL的功能
[0039]因此，如圖4所示，各機(jī)車專用系統(tǒng)設(shè)備400均包括處理器405，該處理器405被配置成執(zhí)行本文中限定的如由LL執(zhí)行的操作。聯(lián)接至處理器的是操作員界面410、控制網(wǎng)絡(luò)界面420和通信網(wǎng)絡(luò)界面425。操作員界面410設(shè)置有列車操作數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示器415，該操作員界面410可以包括列車的當(dāng)前狀態(tài)的圖形和數(shù)字表示，如美國(guó)專利N0.6，144，901的圖5所示(該美國(guó)專利通過(guò)引用并入本文)。同樣地，操作員界面410還可以配置成接受來(lái)自列車操作員或駕駛員的輸入命令。
[0040]可以通過(guò)實(shí)時(shí)顯示器415 (該實(shí)時(shí)顯示器415可以例如使用有線通信源(諸如筆記本電腦、平板電腦或可移動(dòng)的存儲(chǔ)設(shè)備)來(lái)實(shí)現(xiàn))上的鍵盤或觸摸屏或與實(shí)時(shí)顯示器415相關(guān)聯(lián)的鍵盤或觸摸屏或通過(guò)沿線的無(wú)線電通信輸入信息。
[0041]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制網(wǎng)絡(luò)界面420和通信網(wǎng)絡(luò)界面524可以實(shí)現(xiàn)為同一個(gè)部件或?qū)崿F(xiàn)為不同的部件，其中，具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)430用于發(fā)送控制命令和所感測(cè)的數(shù)據(jù)的通?目。
[0042]可以根據(jù)車輪運(yùn)動(dòng)傳感器和全球定位系統(tǒng)(GPS)模塊(未示出)來(lái)確定列車編組及其機(jī)車的位置。此外，輸入/輸出(I/O)總線模塊(未示出)可以收集對(duì)于各操作模式的算法計(jì)算所需的所有不同的機(jī)車參數(shù)，且將信息報(bào)告給計(jì)算機(jī)處理器405，計(jì)算機(jī)處理器405包括運(yùn)行各操作模式的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)算法。處理器405可以實(shí)現(xiàn)為使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)的高吞吐量能力的計(jì)算機(jī)平臺(tái)；處理器405可以執(zhí)行智能DP系統(tǒng)算法所需的計(jì)算且更新實(shí)時(shí)顯示器415。所有這三種子系統(tǒng)結(jié)合以形成智能DP系統(tǒng)，其可以包括和控制至少兩節(jié)機(jī)車(至少一個(gè)RL和一個(gè)LL)但可以是更多機(jī)車的操作。
[0043]因此，界面420和/或界面425可以包括收發(fā)器，以發(fā)送和接收消息，該收發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)為包括在單個(gè)列車中的機(jī)車之間和/或機(jī)車編組之間的射頻通信設(shè)備；可替選地，相同的原理可以應(yīng)用至沿著導(dǎo)線的通信，其中，可以進(jìn)行多個(gè)通信。因此，例如，返回圖1，如果具有通過(guò)機(jī)車11、14、16、18和19和車廂20在整個(gè)列車中運(yùn)行的導(dǎo)線，則機(jī)車形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)且車廂形成另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以使用相同的方法以允許在任一網(wǎng)絡(luò)上的私人通信。
[0044]用于將單組LL輸入的駕駛員控制輸入轉(zhuǎn)換為多組RL專用的推進(jìn)/制動(dòng)值的數(shù)學(xué)模型接收來(lái)自整個(gè)列車編組中的在RL和LL兩者以及可選地軌道車20上的傳感器的輸入。因此，應(yīng)當(dāng)理解，使用在LL中操作的處理器上運(yùn)行的軟件實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型使用多個(gè)參數(shù)且基于列車的當(dāng)前能量狀態(tài)來(lái)執(zhí)行計(jì)算，以建立列車動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)顯示。
[0045]因此，該數(shù)據(jù)的軟件表示也提供信息，該信息允許列車乘務(wù)員更好地控制列車、最小化能量損失，而與列車的操作模式無(wú)關(guān)。能量損失源的一個(gè)示例是過(guò)度制動(dòng)，這表示燃料被不必要地消耗。同樣地，給予列車的貨物的能量表示對(duì)貨物、設(shè)備和軌道的可能的損壞。這兩種現(xiàn)象是不期望的且使用智能DP系統(tǒng)可以解決。
[0046]可以在LL和RL之間建立通信，以報(bào)告來(lái)自各機(jī)車的針對(duì)上述操作模式中的每一種模式執(zhí)行計(jì)算必需的參數(shù)。
[0047]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式可以與有線DP系統(tǒng)和/或從紐約沃特敦的New York Air Brake (NYAB)可得到的各種市售的LEADER組件和系統(tǒng)中的任何一個(gè)組合地、關(guān)聯(lián)地或作為其一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些組件和系統(tǒng)促進(jìn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)和報(bào)告且在駕駛室中為機(jī)車工程師或駕駛員產(chǎn)生列車動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)、動(dòng)畫(huà)的顯示。LEADER還提供重新創(chuàng)建用于一般的或詳細(xì)的后分析的任何運(yùn)行的能力。
[0048]這些LEADER組件和系統(tǒng)提供下列信息性益處:對(duì)列車動(dòng)態(tài)的詳細(xì)的實(shí)時(shí)觀看、當(dāng)前占用的等級(jí)和曲線、列車中所有聯(lián)接器的松弛狀態(tài)、列車的氣閘狀態(tài)、列車的速度、加速度和位置、在任何時(shí)間重新創(chuàng)建任何運(yùn)行所需的所有數(shù)據(jù)的完整記錄和存儲(chǔ)、用于分析的日志文件的自動(dòng)無(wú)線下載、自動(dòng)或手動(dòng)操作分析、通過(guò)E-Mail的主動(dòng)式異常報(bào)告、連接到自定義分析的靈活的用戶界面(按區(qū)段、按日期、按工程師、按異常、或上述的任意組合)、資產(chǎn)追蹤、機(jī)車位置的精確的機(jī)載追蹤、設(shè)備故障警報(bào)、和集成列車控制。
[0049]雖然該應(yīng)用已經(jīng)結(jié)合上文概述的【具體實(shí)施方式】描述了創(chuàng)新性，但是顯然，許多替選方式、修改和變型對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。因此，上文所述的各種實(shí)施方式意圖是示例性的、而非限制性的。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變。
[0050]例如，系統(tǒng)、方法和組件可以被用來(lái)控制單個(gè)列車內(nèi)的單個(gè)列車編組或多個(gè)編組。此外，列車內(nèi)的不同的編組可以以不同的操作模式進(jìn)行操作，且LL操作員可以選擇以像控制單個(gè)機(jī)車一樣控制各列車編組的方式命令和控制各列車編組。因此，例如，存在駕駛員的編組被設(shè)計(jì)為本務(wù)編組且所有其它編組為遠(yuǎn)程編組，該遠(yuǎn)程編組可以以三種確定的操作模式中的一種進(jìn)行操作。
[0051]此外，應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合各種實(shí)施方式的所描述的各種組件描述的功能可以結(jié)合或彼此分離，使得架構(gòu)或結(jié)構(gòu)在某種程度上不同于本文所明確公開(kāi)的架構(gòu)或結(jié)構(gòu)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，除非另有說(shuō)明，否則按所示的順序執(zhí)行方法操作不是必須的。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到一些操作可以以一個(gè)或多個(gè)替選順序和/或同時(shí)執(zhí)行。
[0052]此外，可以以通過(guò)各種不同的實(shí)體或個(gè)人、在各種不同的實(shí)體或個(gè)人的控制下或代表各種不同的實(shí)體或個(gè)人操作的替選組合提供各種所公開(kāi)的組件。還應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方式，系統(tǒng)組件可以一起或獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，且可以有所公開(kāi)的系統(tǒng)組件中的任何或全部系統(tǒng)組件中的一個(gè)或多個(gè)。此外，系統(tǒng)組件可以是專用的系統(tǒng)或這種功能可以實(shí)現(xiàn)為在通用設(shè)備上通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)的虛擬系統(tǒng)。
[0053]還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式以分布的電源控制在一個(gè)或多個(gè)列車編組中實(shí)現(xiàn)的方式表示重要的改進(jìn)。應(yīng)當(dāng)理解，常規(guī)的多單元(MU)機(jī)車編組有時(shí)已經(jīng)“電線連接”在一起(例如，27銷MU電纜)，使得來(lái)自列車操作員的油門和動(dòng)態(tài)制動(dòng)命令可以“沿著電線”傳輸至編組內(nèi)的所有機(jī)車；以這種方式，如果本務(wù)機(jī)車設(shè)置成油門位置#3，則所有的尾隨機(jī)車單元也將接收油門位置#3命令且相應(yīng)地響應(yīng)。
[0054]此外，常規(guī)的“編組管理”方法使用智能控制器改變油門位置命令，使得牽引力命令(例如，油門位置#3)可以不均勻地分布在整個(gè)列車編組中，例如，控制器可以決定本務(wù)機(jī)車是否請(qǐng)求油門位置#3，而不是命令所有的單元到達(dá)位置#3，最后一個(gè)單元將被命令至位置#8且其他機(jī)車將停留在IDLE。然而，這種編組管理工具完全基于與燃料效率相關(guān)的規(guī)則且不考慮軌道剖面信息或列車編組信息且不旨在提高安全性和減小列車中的力(例如，參見(jiàn)1982年8月17日授權(quán)的US 4，344，364，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)應(yīng)用并入本文)。
[0055]因此，本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式，在做決定時(shí)通過(guò)使用列車編組和軌道剖面信息優(yōu)化燃料效率以及列車動(dòng)態(tài)管理，而超越常規(guī)控制遠(yuǎn)程機(jī)車的方法。
[0056]因此，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是，所公開(kāi)的實(shí)施方式僅僅是示例且在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)可以做出各種變型。
【權(quán)利要求】
1.一種列車控制系統(tǒng)，用于優(yōu)化在包括本務(wù)機(jī)車和至少一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)車的列車編組中的多個(gè)機(jī)車的控制，所述列車控制系統(tǒng)包括: 操作員界面，所述操作員界面位于所述本務(wù)機(jī)車上，所述操作員界面接收由列車操作員所輸入的制動(dòng)命令和油門命令； 控制網(wǎng)絡(luò)，所述控制網(wǎng)絡(luò)至少連接所有機(jī)車且能夠?qū)⒂烷T命令和制動(dòng)命令傳輸至各機(jī)車，所述控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接至所述操作員界面； 計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)位于所述本務(wù)機(jī)車中，所述計(jì)算機(jī)基于操作員輸入的制動(dòng)命令和油門命令，確定用于所述編組內(nèi)的各機(jī)車的所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)命令和油門命令，且基于軌道剖面信息、列車編組信息和臨時(shí)限速信息中的至少兩個(gè)，確定所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)命令和油門命令；其中， 考慮到列車的燃料節(jié)約、列車中的力的減小和保持平均列車速度，優(yōu)化通過(guò)所述機(jī)載計(jì)算機(jī)獨(dú)立地確定的用于所述多個(gè)機(jī)車中的各機(jī)車的所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)值和油門值，且所述所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)值和油門值被輸出至在所述編組中分布的所述機(jī)車以自動(dòng)輔助控制列車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述列車編組包括多個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)車。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述所轉(zhuǎn)換的油門命令和制動(dòng)命令是機(jī)車專用的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，確定用于各機(jī)車的所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)數(shù)據(jù)和油門命令還受到基于即將到來(lái)的軌道剖面所期望的所述多個(gè)機(jī)車中的各個(gè)機(jī)車的制動(dòng)值和油門值的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，確定用于各機(jī)車的所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)數(shù)據(jù)和油門命令還受到車廂載荷、制動(dòng)力、牽引桿/牽伸齒輪力和沖擊檢測(cè)中的至少一個(gè)的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述操作員界面是所述本務(wù)機(jī)車的控制臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，針對(duì)所述本務(wù)機(jī)車實(shí)施所輸入的制動(dòng)控制命令和油門控制命令，且所述所輸入的制動(dòng)控制命令和油門控制命令用于確定所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)和輸入控制命令，所述所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)和輸入控制命令包括用于遠(yuǎn)程機(jī)車的最小化列車中的力和/或提高燃料效率的額外控制命令。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，用于所述本務(wù)機(jī)車的所輸入的制動(dòng)控制命令和油門控制命令用于確定所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)控制命令和輸入控制命令，所述所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)控制命令和輸入控制命令包括用于所述本務(wù)機(jī)車和所述遠(yuǎn)程機(jī)車最小化列車中的力和/或提高燃料效率的相應(yīng)的控制命令。
9.一種列車控制系統(tǒng)方法，用于優(yōu)化在包括本務(wù)機(jī)車和至少一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)車的列車編組中的多個(gè)機(jī)車的控制，所述方法包括: 通過(guò)位于所述本務(wù)機(jī)車上的操作員界面接收來(lái)自列車操作員的輸入； 在聯(lián)接至所述操作員界面的控制網(wǎng)絡(luò)上，借助傳輸至各機(jī)車的油門命令和制動(dòng)命令控制各所述機(jī)車的油門和制動(dòng)， 在位于所述本務(wù)機(jī)車中的計(jì)算機(jī)上，基于所接收的輸入到所述操作員界面的輸入、和軌道剖面信息、列車編組信息和臨時(shí)限速信息中的至少兩個(gè)，確定用于所述編組內(nèi)的各所述機(jī)車的制動(dòng)命令和油門命令，其中， 考慮到列車的燃料節(jié)約、列車中的力的減小和保持平均列車速度，優(yōu)化通過(guò)所述機(jī)載計(jì)算機(jī)獨(dú)立地確定的用于所述多個(gè)機(jī)車中的各機(jī)車的制動(dòng)值和油門值，且所述制動(dòng)值和油門值被輸出至所述編組中分布的所述機(jī)車以自動(dòng)輔助控制所述列車，且其中，輸入到所述操作員界面的操作員的輸入被復(fù)制且同步輸出至各機(jī)車，且所述操作員的輸入獨(dú)立地輸入到用于各機(jī)車的操作員界面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所轉(zhuǎn)換的油門命令和制動(dòng)命令是機(jī)車專用的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述列車編組包括多個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)車。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，確定用于各機(jī)車的所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)命令和油門命令還受到基于即將到來(lái)的軌道剖面所期望的所述多個(gè)機(jī)車中的各個(gè)機(jī)車的制動(dòng)值和油門值的影響。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，確定用于各機(jī)車的所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)命令和油門命令還受到車廂載荷、制動(dòng)力、牽引桿/牽伸齒輪力和沖擊檢測(cè)中的至少一個(gè)的影響。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述操作員界面是所述本務(wù)機(jī)車的控制臺(tái)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，針對(duì)所述本務(wù)機(jī)車實(shí)施所輸入的制動(dòng)控制命令和油門控制命令，且所述所輸入的制動(dòng)控制命令和油門控制命令用于確定所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)控制命令和輸入控制命令，所述所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)控制命令和輸入控制命令包括用于所述遠(yuǎn)程機(jī)車的最小化列車中的力和/或提高燃料效率的額外控制命令。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，用于所述本務(wù)機(jī)車的所輸入的制動(dòng)控制命令和油門控制命令用于確定所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)控制命令和輸入控制命令，所述所轉(zhuǎn)換的制動(dòng)控制命令和輸入控制命令包括用于所述本務(wù)機(jī)車和遠(yuǎn)程機(jī)車的最小化列車中的力和/或提高燃料效率的相應(yīng)的控制命令。
【文檔編號(hào)】G06F17/00GK104169908SQ201280071094
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月17日
【發(fā)明者】理查德·J·馬圖西亞克, 韋德·戈福思, 福爾克特·霍斯特 申請(qǐng)人:紐約氣閘公司