用于機(jī)車組的功率控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于機(jī)車組（100）的功率控制系統(tǒng)（400）。機(jī)車組（100）可包括多個(gè)機(jī)車（120），每節(jié)機(jī)車（120）具有發(fā)動(dòng)機(jī)（140）。功率控制系統(tǒng)（400）可包括多臺(tái)機(jī)車控制器（380）。每臺(tái)機(jī)車控制器（380）可與發(fā)動(dòng)機(jī)（140）中的一臺(tái)相關(guān)聯(lián)并且配置成用于檢測(cè)相關(guān)聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)（140）的溫度和功率狀況。功率控制系統(tǒng)（400）還可包括中央控制器（410），該中央控制器適用于從每臺(tái)機(jī)車控制器（380）接收溫度和功率狀況并且基于接收到的多個(gè)機(jī)車（120）的溫度和功率狀況確定機(jī)車組（100）中的每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)（140）的期望功率等級(jí)。
【專利說明】用于機(jī)車組的功率控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基本涉及一種機(jī)車組的運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是涉及用于在穿過隧道時(shí)控制機(jī)車組的總功率的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的機(jī)車組裝置中，每節(jié)機(jī)車的冷卻系統(tǒng)和功率控制系統(tǒng)會(huì)被分別地控制。在這樣的裝置內(nèi)，各節(jié)機(jī)車的冷卻系統(tǒng)或功率控制系統(tǒng)之間沒有信息交換、通信鏈路或控制協(xié)調(diào)。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度超過具體某節(jié)機(jī)車的容許最大值并且此機(jī)車的冷卻系統(tǒng)以滿功率運(yùn)行時(shí)，每節(jié)機(jī)車的控制系統(tǒng)必須減少各自的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。然而，尤其是在隧道條件下，機(jī)車組中每節(jié)機(jī)車的冷卻進(jìn)風(fēng)口溫度是相互關(guān)聯(lián)的。
[0003]當(dāng)機(jī)車組穿過隧道時(shí)，每節(jié)機(jī)車會(huì)從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞熱量給周圍環(huán)境空氣，所述熱量會(huì)滯留在隧道中直到機(jī)車組通過隧道。因此，后面的機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)會(huì)接收到由其前面進(jìn)入隧道的每節(jié)機(jī)車加熱的溫度越來(lái)越高的空氣。這可能會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度增加到高于容許極限的溫度，從而需要降低隨后的機(jī)車的功率。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，降低功率會(huì)單獨(dú)地根據(jù)各自環(huán)境和發(fā)動(dòng)機(jī)情況執(zhí)行在每節(jié)機(jī)車上。這種功率控制的下降與機(jī)車組中其他機(jī)車的功率等級(jí)是無(wú)關(guān)的或不考慮其他機(jī)車的功率等級(jí)。因此，機(jī)車組的總功率會(huì)比需要的功率更小，尤其是當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在隧道環(huán)境下。
[0004]在美國(guó)專利N0.7072747B2 (以下簡(jiǎn)稱747專利)中描述了在隧道條件下保持機(jī)車運(yùn)行的一種解決方案。747專利涉及控制機(jī)車組通過隧道的方法，該方法使各機(jī)車保持了充分聯(lián)合的性能能力從而使得機(jī)車組穿過隧道。
[0005]由747專利提供的解決方案要求，為了穿過隧道，在機(jī)車組進(jìn)入隧道之前每節(jié)機(jī)車均經(jīng)過配置。這就要求基于機(jī)車組穿過隧道所需的牽引力和機(jī)車組中每節(jié)機(jī)車的相對(duì)位置的高級(jí)配置。此外，這也要求預(yù)測(cè)每節(jié)即將通過隧道的機(jī)車的參數(shù)。除非接收到關(guān)于隧道的位置和機(jī)車組中每節(jié)機(jī)車相對(duì)位置的數(shù)據(jù)，否則由747專利提供的解決方案不能操作。當(dāng)機(jī)車組在穿過隧道時(shí)，在747專利中公開的方法稱能夠動(dòng)態(tài)地改變哪節(jié)機(jī)車進(jìn)行空轉(zhuǎn)以保持足夠的機(jī)車總牽引力。然而，747專利的方法不能夠控制每節(jié)機(jī)車的冷卻系統(tǒng)，也沒有公開動(dòng)態(tài)地降低機(jī)車功率的方法。更確切的說，747專利中公開的控制系統(tǒng)局限于，僅在空轉(zhuǎn)和滿牽引力負(fù)荷兩個(gè)模式之間切換。
[0006]本發(fā)明所公開的功率控制系統(tǒng)涉及克服一個(gè)或多個(gè)以上所提出的問題和/或所屬領(lǐng)域中的其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明公開了一種用于機(jī)車組的功率控制系統(tǒng)。所述機(jī)車組可包括多節(jié)機(jī)車，每節(jié)機(jī)車都具有發(fā)動(dòng)機(jī)。功率控制系統(tǒng)可包括多個(gè)機(jī)車控制器。每臺(tái)機(jī)車控制器可與發(fā)動(dòng)機(jī)中的一臺(tái)相關(guān)聯(lián)，并且配置成用于監(jiān)測(cè)相關(guān)聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度和功率狀況。功率控制系統(tǒng)還可包括中央控制器，該中央控制器適用于接受來(lái)自每臺(tái)機(jī)車控制器的溫度和功率狀況，并且基于已接收到的多個(gè)機(jī)車的溫度和功率狀況確定機(jī)車組中每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的期望功率等級(jí)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明公開了一種用于控制機(jī)車組的總功率的方法。所述機(jī)車組可包括多節(jié)機(jī)車，每節(jié)機(jī)車都具有發(fā)動(dòng)機(jī)。所述方法可包括接收來(lái)自每節(jié)機(jī)車的中央位置功率狀況和溫度數(shù)據(jù)。所述方法還可包括基于接收自每臺(tái)機(jī)車的功率狀況和溫度數(shù)據(jù)，來(lái)確定每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的期望功率等級(jí)并且為至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)做出的調(diào)整，從而達(dá)到期望功率等級(jí)。所述方法還可包括將對(duì)至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)做出的相應(yīng)調(diào)整傳遞給相應(yīng)的機(jī)車。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的其他方面，本發(fā)明公開了一種機(jī)車組。所述機(jī)車組也可包括多個(gè)機(jī)車。每節(jié)機(jī)車可包括發(fā)動(dòng)機(jī)。每節(jié)機(jī)車可包括適用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的冷卻系統(tǒng)。每節(jié)機(jī)車可包括配置成用于監(jiān)測(cè)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)的機(jī)車控制器。每節(jié)機(jī)車還可包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器，該發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器配置成用于測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)溫度并且將表明發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的信號(hào)傳遞給機(jī)車控制器。此外，每節(jié)機(jī)車可包括空氣溫度傳感器，該空氣溫度傳感器配置成用于測(cè)定環(huán)境空氣溫度并且將表明環(huán)境空氣溫度的信號(hào)傳遞給機(jī)車控制器。機(jī)車組可包括中央控制器，該中央控制器配置成用于接收來(lái)自每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和環(huán)境空氣溫度，并且基于接收到的多個(gè)機(jī)車的溫度和功率狀況確定機(jī)車組中的每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的期望功率等級(jí)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了示例性機(jī)車組的示意圖。
[0011]圖2示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的透視圖。
[0012]圖3提供了發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性冷卻系統(tǒng)的框圖。
[0013]圖4示出了機(jī)車組的示例性功率控制系統(tǒng)的框圖。
[0014]圖5提供了流程圖以描述用于控制機(jī)車組總功率的示例性方法。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出了包括多節(jié)機(jī)車120的機(jī)車組100，所述多節(jié)機(jī)車至少包括第一節(jié)機(jī)車和最后一節(jié)機(jī)車。每節(jié)機(jī)車120可包括發(fā)動(dòng)機(jī)140。在一實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)140可包括單向流動(dòng)式雙沖程的柴油機(jī)系統(tǒng)。盡管沒有在圖1中示出，機(jī)車組100可包括多于兩節(jié)的機(jī)車120。此外，機(jī)車組100也可包括各種其他火車車廂，例如貨運(yùn)車廂或客運(yùn)車廂，且可采用不同車廂和機(jī)車的排布以適應(yīng)機(jī)車組100的特殊使用。
[0016]圖2示出了可包括傳統(tǒng)式空氣系統(tǒng)的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)140。例如發(fā)動(dòng)機(jī)140可包括具有壓縮機(jī)和渦輪的渦輪增壓器210。除了渦輪增壓器210，發(fā)動(dòng)機(jī)140也可包括氣倉(cāng)220，排氣總管230，和用于燃燒的曲軸箱240。渦輪增壓器210可向發(fā)動(dòng)機(jī)140提供壓縮空氣。渦輪增壓器210的壓縮機(jī)可將已壓縮的環(huán)境空氣傳送至二次冷卻器250，在此處將壓縮空氣冷卻至選取的溫度。出于環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和安全的考慮會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)140的最高工作溫度施加約束，以改善發(fā)動(dòng)機(jī)排放并且維持發(fā)動(dòng)機(jī)工作壽命。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)140會(huì)有預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度閾值，例如預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度閾值。二次冷卻器250中的壓縮空氣的冷卻會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的消耗和NOx的排放量。[0017]圖3示出了意在將發(fā)動(dòng)機(jī)溫度保持在預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度閾值之下的冷卻系統(tǒng)300的圖解。冷卻系統(tǒng)300可適于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)140的溫度。在一實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)300可使用例如水的冷卻液來(lái)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)140 ο在另一實(shí)施例中,冷卻系統(tǒng)300可使用防凍液作為冷卻液。冷卻系統(tǒng)300可以具有某些限制以將冷卻液溫度保持在發(fā)動(dòng)機(jī)最高冷卻液溫度極限值之下。在使用水作為冷卻液的冷卻系統(tǒng)中，冷卻液溫度極限可以是212° F，即標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的水沸點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)最高冷卻液溫度極限值會(huì)被擇取以確保冷卻系統(tǒng)300的持續(xù)運(yùn)行從而冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)140。
[0018]冷卻系統(tǒng)300可包括冷卻液流經(jīng)的水環(huán)路310。在一實(shí)施例中，由發(fā)動(dòng)機(jī)140產(chǎn)生的熱量會(huì)傳遞至在水環(huán)路310中流通的冷卻液。水泵320會(huì)使得來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)140的水或其他冷卻液通過水環(huán)路310進(jìn)行循環(huán)。一旦冷卻液在水環(huán)路310中流通，冷卻液就會(huì)流至散熱器330。散熱器可包括一個(gè)或者多個(gè)風(fēng)扇340以便驅(qū)動(dòng)環(huán)境空氣通過散熱器330從而冷卻水環(huán)路310中的水并且給將熱量傳遞至環(huán)境空氣。冷卻后的水可以循環(huán)至其他組件并且流回發(fā)動(dòng)機(jī)140。
[0019]通過控制多個(gè)冷卻系統(tǒng)300的組件，機(jī)車120可將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度保持在期望的運(yùn)行區(qū)間內(nèi)。在一實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)140的期望的運(yùn)行冷卻液溫度區(qū)間可在170° F到180° F之間。冷卻系統(tǒng)300可包括用來(lái)確保將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度保持在期望范圍內(nèi)的傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器350可測(cè)定與發(fā)動(dòng)機(jī)140相關(guān)的冷卻液溫度并且將該冷卻液溫度傳遞給機(jī)車控制器380。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到溫度的上限與下限時(shí)，機(jī)車控制器380可指令風(fēng)扇轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)器360來(lái)改變風(fēng)扇340的速度以調(diào)整冷卻液的溫度。
[0020]當(dāng)環(huán)境空氣溫度上升時(shí)，由于風(fēng)扇340將散熱器330中的冷卻液的熱量引出的能力降低了，冷卻系統(tǒng)300中的冷卻液溫度也會(huì)上升。這會(huì)降低冷卻系統(tǒng)300的散熱能力。特別是當(dāng)環(huán)境空氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)載荷達(dá)到一特定的閾值時(shí)，冷卻系統(tǒng)300的冷卻能力可能不足以在期望的范圍內(nèi)保持冷卻液溫度，即使風(fēng)扇340以滿冷卻能力運(yùn)轉(zhuǎn)。冷卻系統(tǒng)300也可包括用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)140周圍的環(huán)境空氣溫度的空氣溫度傳感器370。
[0021]機(jī)車控制器380可監(jiān)測(cè)并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)140。在一實(shí)施例中，機(jī)車控制器380從一個(gè)或多個(gè)傳感器處接收溫度數(shù)據(jù)。例如，機(jī)車控制器380可從空氣溫度傳感器370處接收環(huán)境空氣溫度數(shù)據(jù)。機(jī)車控制器380可配置成確保發(fā)動(dòng)機(jī)140的冷卻液溫度不會(huì)超過預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度閾值。另外地或此外地，機(jī)車控制器380可從發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器350接收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度數(shù)據(jù)。機(jī)車控制器380也可監(jiān)測(cè)機(jī)車120的其他功率狀況。在一實(shí)施例中，可包括監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)140的燃料供給率。在一實(shí)施例中，作為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度變化的響應(yīng)，機(jī)車控制器380可指令風(fēng)扇轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)器360以改變風(fēng)扇340的轉(zhuǎn)速。機(jī)車控制器380可調(diào)整與發(fā)動(dòng)機(jī)140相關(guān)的系數(shù)。在一實(shí)施例中，與發(fā)動(dòng)機(jī)140相關(guān)的系數(shù)可包括燃料供給率和/或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
[0022]機(jī)車控制器380可包括單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，所述單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器包括用于接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器350和空氣溫度傳感器370的溫度數(shù)據(jù)的裝置。很多市面上出售的微處理器能夠配置成執(zhí)行機(jī)車控制器380的功能。應(yīng)當(dāng)注意到機(jī)車控制器380能夠容易地包括可以控制多個(gè)機(jī)構(gòu)或發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的總體機(jī)構(gòu)或發(fā)動(dòng)機(jī)微處理器。機(jī)車控制器380可包括運(yùn)行應(yīng)用程序的所需的所有組件，例如內(nèi)存、輔助存儲(chǔ)設(shè)備和比如中央處理器的處理器或其他已知組件。多個(gè)其他已知電路可與機(jī)車控制器380關(guān)聯(lián)，包括電源電路(未示出)，門驅(qū)動(dòng)器電路以及其他適當(dāng)?shù)碾娐贰?br> [0023]當(dāng)冷卻系統(tǒng)300以最大冷卻能力運(yùn)轉(zhuǎn)且不能將冷卻液溫度保持在冷卻液溫度極限值以下時(shí)，可能有必要減少由發(fā)動(dòng)機(jī)140產(chǎn)生的熱量。在一實(shí)施例中，減少由發(fā)動(dòng)機(jī)140產(chǎn)生的熱量可包括降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率，或降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。在一實(shí)施例中，通過降低燃料供給率而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給可減少由發(fā)動(dòng)機(jī)140產(chǎn)生的熱量。機(jī)車控制器380可控制發(fā)動(dòng)機(jī)140的燃料供給率來(lái)降低機(jī)車120的功率。
[0024]圖4示出了用于機(jī)車組100的示例性功率控制系統(tǒng)400的框圖。示例性功率控制系統(tǒng)400配置成用于控制具有四節(jié)機(jī)車120的機(jī)車組100的功率。然而，對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，功率控制系統(tǒng)400的其他構(gòu)造能夠操作少于四節(jié)機(jī)車120或多于四節(jié)機(jī)車120。功率控制系統(tǒng)400可間接地或直接地監(jiān)測(cè)機(jī)車組100中每節(jié)機(jī)車120的溫度和燃料的參數(shù)以控制機(jī)車組總功率。功率控制系統(tǒng)400可包括用在每節(jié)機(jī)車120上的一臺(tái)機(jī)車控制器380和在監(jiān)測(cè)整個(gè)機(jī)車組100運(yùn)轉(zhuǎn)的中央控制器410。
[0025]如上文參照?qǐng)D3所述，每節(jié)機(jī)車120可包括機(jī)車控制器380和傳感器350、370來(lái)監(jiān)測(cè)和控制相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)140。功率控制系統(tǒng)400可利用這些部件來(lái)監(jiān)測(cè)每節(jié)機(jī)車120。此夕卜，每個(gè)機(jī)車控制器380可適用于控制各相應(yīng)機(jī)車120的功率狀況。機(jī)車控制器380可適用于與中央控制器410通信。在一實(shí)施例中，機(jī)車控制器380可配置成接收和執(zhí)行來(lái)自中央控制器410的與期望功率等級(jí)相關(guān)的指令。例如，中央控制器410可指令機(jī)車控制器380來(lái)改變機(jī)車100的燃料供給率。
[0026]中央控制器410可適用于接收來(lái)自每個(gè)機(jī)車控制器380的發(fā)動(dòng)機(jī)140的溫度和功率狀況。如圖4所示出的，中央控制器410可位于機(jī)車組100中的一節(jié)機(jī)車120上?？商鎿Q地，中央控制器410可位于其他車廂上，例如在機(jī)車組100的煤水車廂上或在較遠(yuǎn)的位置上。在一實(shí)施例中，中央控制器410可為一節(jié)機(jī)車120履行機(jī)車控制器的作用，此外中央控制器410與機(jī)車組100中的其他機(jī)車控制器380通信。利用從每個(gè)機(jī)車控制器380接收的數(shù)據(jù)，中央控制器410可確定每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)140的期望功率等級(jí)來(lái)控制機(jī)車組100的總功率，而不會(huì)超出每節(jié)機(jī)車120的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度閾值。
[0027]中央控制器410可配置成給每個(gè)機(jī)車控制器380傳遞指令從而為相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)140配置期望功率等級(jí)。這些指令可包括調(diào)整與每節(jié)機(jī)車120相關(guān)的冷卻系統(tǒng)300來(lái)達(dá)到期望功率等級(jí)。在一實(shí)施例中，中央控制器410可控制機(jī)車控制器380從而將冷卻液溫度保持在期望的運(yùn)行區(qū)間內(nèi)。中央控制器410可配置成用于傳遞關(guān)于各發(fā)動(dòng)機(jī)140功率狀況的指令。例如，所述功率狀況可包括改變各發(fā)動(dòng)機(jī)140的燃料供給率。
[0028]中央控制器410可包括一個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，所述一個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器包含與每個(gè)機(jī)車控制器380通信的裝置。很多市面上出售的微處理器能夠配置成用于執(zhí)行中央控制器410的功能。應(yīng)當(dāng)注意到中央處理器410能夠容易地包括可控制多個(gè)機(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)功能的總體機(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)微處理器。中央控制器410可包括運(yùn)行應(yīng)用程序所需的所有組件，例如內(nèi)存、輔助存儲(chǔ)設(shè)備和比如中央處理器的處理器或其他已知組件。多個(gè)其他已知電路可與中央控制器410關(guān)聯(lián)，包括電源電路(未示出)，門驅(qū)動(dòng)器電路以及其他適當(dāng)?shù)碾娐贰?br> [0029]功率控制系統(tǒng)400可包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器350來(lái)測(cè)量與相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)140有關(guān)的冷卻液溫度。功率控制系統(tǒng)400也可包括一個(gè)或多個(gè)空氣溫度傳感器370來(lái)測(cè)量相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)140周圍的環(huán)境空氣溫度。傳感器350、370可傳遞相關(guān)的數(shù)據(jù)給相應(yīng)的機(jī)車控制器380。依次，每臺(tái)機(jī)車控制器380可傳遞該數(shù)據(jù)給中央控制器410。如果在機(jī)車組100中其中一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的冷卻液溫度達(dá)到溫度的上限或者下限，則中央控制器410會(huì)通過機(jī)車控制器380來(lái)指令風(fēng)扇速度驅(qū)動(dòng)器360以改變風(fēng)扇340的速度和/或?qū)L(fēng)扇340打開或關(guān)閉，從而調(diào)整機(jī)車組100中每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的冷卻液溫度。
[0030]然而，在下達(dá)調(diào)整任一個(gè)獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)140的風(fēng)扇速度的命令前，中央控制器410可計(jì)算與每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140相關(guān)的功率等級(jí)和溫度。可以通過預(yù)先定義的模型來(lái)完成中央控制器410的運(yùn)算。例如，通過基于火車運(yùn)行模型、實(shí)驗(yàn)步驟、多機(jī)車式反饋環(huán)路或詳細(xì)的預(yù)測(cè)模型來(lái)完成運(yùn)算。如果模型很簡(jiǎn)易并且發(fā)動(dòng)機(jī)140的參數(shù)和環(huán)境條件未知，功率控制系統(tǒng)400可計(jì)算出較短的時(shí)間區(qū)間中的功率分布，并且控制類型可為連續(xù)反饋控制系統(tǒng)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)140的參數(shù)和環(huán)境條件可以具體的給出，并且模型很完備且經(jīng)過調(diào)整，則更簡(jiǎn)易的功率控制系統(tǒng)400可在長(zhǎng)時(shí)間區(qū)間中運(yùn)行。表示發(fā)動(dòng)機(jī)140的參數(shù)的模型在所屬領(lǐng)域是眾所周知的。
[0031]中央控制器410可全局控制和監(jiān)測(cè)機(jī)車組100。在一實(shí)施例中，中央控制器410可與每個(gè)機(jī)車控制器380通信。中央控制器410可被提供關(guān)于每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140和冷卻系統(tǒng)300的信息。中央控制器410可配置成傳遞指令至每臺(tái)機(jī)車控制器380以調(diào)整各自的燃料供給率，和/或改變冷卻系統(tǒng)300的風(fēng)扇340的速度來(lái)達(dá)到經(jīng)過計(jì)算得出的功率等級(jí)，而不超過每節(jié)機(jī)車120的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度閾值。例如，中央控制器410可指令從第一節(jié)機(jī)車120開始到最后一節(jié)機(jī)車120的功率降低來(lái)控制機(jī)車組總功率。在一實(shí)施例中，中央控制器410可傳遞指令至每臺(tái)機(jī)車控制器380來(lái)停止各自的發(fā)動(dòng)機(jī)140，從停止與第一節(jié)機(jī)車120有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)140開始到停止與最后一節(jié)機(jī)車120有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)140結(jié)束。
[0032]圖5示出了一種用于控制機(jī)車組100的機(jī)車組總功率的方法。此方法可包括監(jiān)測(cè)和控制全體機(jī)車120，而不是監(jiān)測(cè)和控制單獨(dú)的機(jī)車120。這可包括在需要時(shí)降低機(jī)車組100中每節(jié)機(jī)車120的功率，包括第一節(jié)機(jī)車120的功率，從而使機(jī)車組100在整體上獲得益處。
[0033]所述方法可包括從每節(jié)機(jī)車120處接收中央位置功率狀況和溫度數(shù)據(jù)(步驟510)。其中可包括接收與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)。此外地或可替換地，溫度數(shù)據(jù)也可包括與每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140相關(guān)的環(huán)境空氣溫度。在一實(shí)施例中，功率狀況可包括與每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140相關(guān)的燃料供給率。此外地或可替換地，功率狀況可包括與冷卻系統(tǒng)300的冷卻能力相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如風(fēng)扇340的速度。
[0034]可從發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器350和空氣溫度傳感器370直接地接收到溫度數(shù)據(jù)。此外地或可替換地，可從與每節(jié)機(jī)車120相關(guān)的機(jī)車控制器380接收到此溫度數(shù)據(jù)。在一實(shí)施例中，可從每臺(tái)機(jī)車控制器380接收到功率狀況。例如，功率狀況可包括每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的燃料
供給率。
[0035]所述方法也包括確定每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的期望功率等級(jí)，并調(diào)整至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140來(lái)達(dá)到期望功率等級(jí)(步驟520)。確定期望功率等級(jí)可包括基于步驟510中所接收的數(shù)據(jù)的運(yùn)算。所述期望功率等級(jí)也可基于每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的已知參數(shù)運(yùn)算得出。確定每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的期望功率等級(jí)可包括確保每節(jié)機(jī)車120的功率等級(jí)不會(huì)引起機(jī)車組100中的任意一節(jié)機(jī)車120的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度閾值被超出。在一實(shí)施例中，此步驟可包括使用預(yù)先設(shè)定的模型來(lái)控制機(jī)車組100的機(jī)車組總功率。
[0036]上述調(diào)整可使得每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140不會(huì)超出其發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度閾值。在一實(shí)施例中,對(duì)至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的調(diào)整可包括改變?nèi)剂瞎┙o率。此外地或可替換地，對(duì)至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)140的調(diào)整可包括調(diào)整與每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140相關(guān)的冷卻系統(tǒng)300。例如，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)控制可包括改變風(fēng)扇340的速度。
[0037]此外地，所述方法可包括將至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)140的各自的調(diào)整傳遞給各自的機(jī)車120 (步驟530)。在一實(shí)施例中，中央控制器410可將這些控制調(diào)整傳遞給與每節(jié)機(jī)車120相關(guān)的每臺(tái)機(jī)車控制器380。可替換地，中央控制器410可將調(diào)整傳遞給冷卻系統(tǒng)300，并繞過機(jī)車控制器380直接地通過風(fēng)扇速度驅(qū)動(dòng)器360傳遞到風(fēng)扇340。在一實(shí)施例中，這一步驟可包括發(fā)送信號(hào)至機(jī)車控制器380來(lái)改變相應(yīng)的機(jī)車120的燃料供應(yīng)率。
[0038]在一實(shí)施例中，為克服第一節(jié)機(jī)車120給隨后的機(jī)車120帶來(lái)的空氣加熱效應(yīng)，方法可包括減少第一節(jié)機(jī)車120的功率等級(jí)以使得隨后的機(jī)車120中保持較高的冷卻能力。已降低功率的機(jī)車120相對(duì)于機(jī)車組100中其他機(jī)車120的位置，對(duì)于增加機(jī)車組100中的總功率等級(jí)而不超過每節(jié)機(jī)車120中各自的冷卻液溫度極限可能是至關(guān)重要的。在隧道環(huán)境中，機(jī)車組100中已降低功率的機(jī)車120的位置影響到了每節(jié)隨后的機(jī)車120的冷卻系統(tǒng)300的進(jìn)風(fēng)溫度。在此實(shí)施例中，已降低功率的機(jī)車120以3000制動(dòng)馬力(bhp)運(yùn)行且保持其余的機(jī)車120以4400bhp運(yùn)行。機(jī)車組100的牽引總功率保持在16200bhp恒定不變。以下運(yùn)算是針對(duì)機(jī)車組100以大約每小時(shí)19英里(mph)進(jìn)入長(zhǎng)隧道而得出的。
[0039]為了給每節(jié)隨后的機(jī)車120提供最低進(jìn)風(fēng)溫度，已降低功率的機(jī)車120的位置可能是很關(guān)鍵的。如果第一節(jié)機(jī)車120是已降低功率的機(jī)車，在該變型中，所有隨后的機(jī)車120的進(jìn)風(fēng)溫度可能是最低的。當(dāng)已降低功率的機(jī)車120位于除最后一節(jié)以外的其它位置時(shí)，隨后的機(jī)車120的進(jìn)風(fēng)溫度可能會(huì)更高。如果第一節(jié)機(jī)車120起初已降低功率，則可能達(dá)到最低進(jìn)風(fēng)溫度。因此，已降低功率的機(jī)車120的位置在提高機(jī)車組總功率方面可能很重要。此外，降低機(jī)車組100中的第一節(jié)機(jī)車120的功率比降低機(jī)車組100中的最后一節(jié)機(jī)車120的功率更合適，這是由于第一節(jié)機(jī)車120影響到了所有隨后的機(jī)車120。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)車組(100)的功率控制系統(tǒng)(400)，機(jī)車組(100)包括多節(jié)機(jī)車(120)，其中每節(jié)機(jī)車(120)具有發(fā)動(dòng)機(jī)(140)，所述功率控制系統(tǒng)(400)包括: 多臺(tái)機(jī)車控制器(380)，其中每臺(tái)所述機(jī)車控制器(380)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)(140)中的一臺(tái)相關(guān)聯(lián)并且配置成用于監(jiān)測(cè)相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)(140)的溫度和功率狀況；和 中央控制器(410)，所述中央控制器(410)適用于從每臺(tái)機(jī)車控制器(380)接收溫度和功率狀況并且基于接收到的多節(jié)機(jī)車(120)的溫度和功率狀況為所述機(jī)車組(100)中的每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)確定期望功率等級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制系統(tǒng)，其中每臺(tái)所述機(jī)車控制器(380)配置成用于確保相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)(140)的溫度不會(huì)超過預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制系統(tǒng)，其中所述中央控制器(410)包括與所述機(jī)車組(100)中的一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)相關(guān)聯(lián)的機(jī)車控制器(380)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制系統(tǒng)，其中所述中央控制器(410)采用預(yù)先定義的模型來(lái)為所述機(jī)車組(100)中的每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)確定期望功率等級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制系統(tǒng)，其中所述中央控制器(410)配置成用于: 給每臺(tái)機(jī)車控制器(380)傳遞指令從而將各自的發(fā)動(dòng)機(jī)(140)配置到期望功率等級(jí)；和 指令每臺(tái)機(jī)車控制器(380)調(diào)整與各自的發(fā)動(dòng)機(jī)(140)相關(guān)的冷卻系統(tǒng)，從而達(dá)到期望功率等級(jí)而不超過每節(jié)機(jī)車(120)的預(yù)先確定的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度閾值。
6.一種用于控制機(jī)車組(100)的總功率的方法，所述機(jī)車組(100)包括多節(jié)機(jī)車(120),每節(jié)機(jī)車(120)具有發(fā)動(dòng)機(jī)(140)，所述方法包括: 接收來(lái)自每臺(tái)機(jī)車(120)的中央位置功率狀況和溫度數(shù)據(jù)； 基于所接收的來(lái)自每節(jié)機(jī)車(120)的功率狀況和溫度數(shù)據(jù)，確定每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)的期望功率等級(jí)并且調(diào)整至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)至期望功率等級(jí)，以達(dá)到基于接受自每節(jié)所述機(jī)車(120)的功率狀況和溫度的所述功率等級(jí)；和 將至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(120)的相應(yīng)的調(diào)整傳遞至相應(yīng)的機(jī)車(120)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述溫度數(shù)據(jù)包括至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(120)的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)周圍的環(huán)境空氣溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中為每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)確定期望功率等級(jí)來(lái)控制機(jī)車組(100)的總功率進(jìn)一步包括確保每節(jié)機(jī)車(120)的期望功率等級(jí)不會(huì)引起至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度超過各自的機(jī)車(120)的預(yù)先確定的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中對(duì)至少一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)的調(diào)整包括修改所述機(jī)車組(100)中至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)的燃料供給率并且改變與至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)相關(guān)的風(fēng)扇速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中為每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(140)確定期望功率等級(jí)包括采用預(yù)定義的模型來(lái)控制所述機(jī)車組(100)的總功率。
【文檔編號(hào)】B61C17/12GK103648881SQ201280031535
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月29日
【發(fā)明者】T·伍茲坎 申請(qǐng)人:易安迪機(jī)車公司