BR112014014188B1 - Sistema e método de controle de trens para otimizar o controle de uma pluralidade de locomotivas em uma composição de trem. - Google Patents

Abstract

sistema de controle de trens. a presente invenção refere-se a um sistema de controle de trens, em particular, a um sistema de controle de trens para uma composição de trem por uso de uma tecnologia de energia distribuída (dp). essa tecnologia refere-se à colocação e à operação de um ou mais grupos de locomotivas, que são distribuídos por uma composição de trem, incluindo múltiplos vagões ferroviários e múltiplas locomotivas. essas locomotivas são controladas remotamente da cabine na locomotiva dianteira (isto é, a locomotiva dianteira - ll).

Description

1. ANTECEDENTES

[001] As concretizações descritas se referem a um sistema de controle de trens, em particular, a um sistema de controle de trens para uma composição de trem usando uma tecnologia de Energia Distribuída (DP). Essa tecnologia se refere à colocação e operação de um ou mais grupos de locomotivas, que são distribuídas por uma composição de trem, incluindo vários vagões ferroviários e uma pluralidade de locomotivas. Essas locomotivas são controladas remotamente da cabine na locomotiva Dianteira (isto é, a Locomotiva Dianteira - LL).

[002] É conhecido que as locomotivas distribuídas por uma composição podem ser operadas por dois diferentes modos operacionais. O primeiro modo é um modo operacional síncrono, que se refere à situação na qual todas as locomotivas são operadas de modo que executem as mesmas operações introduzidas pelo operador, localizado na cabine da LL. O segundo modo é um modo operacional independente, no qual o operador da Locomotiva Dianteira controla, separadamente, cada uma das locomotivas (ou grupos/subconjuntos do número total delas).

[003] O uso de DP para acionar um trem tem contribuído significativamente para a maior complexidade da operação de uma composição de trem, e também passou o regime de trabalho a um nível mais alto. A tarefa de operar a composição de trem de uma maneira otimizada, em relação às forças exercidas nos trens (por exemplo, forças contínuas de baixa manutenção e instantâneas), e a economia de combustível é muito complexa e exigente para o operador do trem.

[004] Por conseguinte, a implementação de DP provoca, convencionalmente, vários problemas. Por exemplo, devido ao maior regime de trabalho mencionado acima e à maior atenção do operador do trem, o que é necessário para operar um trem DP, o operador pode se distrair, comprometendo a segurança operacional. Ainda mais, a otimização da eficiência de combustível e a redução das forças exercidas no trem não podem ser determinadas mentalmente apenas pelo operador. Mesmo no caso no qual um computador calcula os ajustes ótimos para um sistema de frenagem/propulsão, no modo operacional independente, e os apresenta ao operador, este deve ainda ajustar a entrada, de acordo com as diferentes locomotivas que estão sendo operadas.

SUMÁRIO

[005] Consequentemente, as concretizações descritas se referem geralmente a uma abordagem aperfeiçoada para proporcionar controle de um sistema DP, e, mais especificamente, a um sistema DP inteligente com modo DP com auxílio de condutor.

[006] O sistema de controle de trens para três acionados por DP, de acordo com as concretizações descritas, pode solucionar esses problemas convencionais. De acordo com as concretizações descritas, uma Locomotiva Dianteira (LL) e pelo menos uma Locomotiva Remota (RL) são ambas controladas por meio do sistema de controle de trens. O sistema de controle de trens inclui uma interface de operador, localizada em uma cabine de uma locomotiva, por exemplo, a cabine da LL, para receber entrada por um operador de trem. A interface de operador é implementada, pelo menos em parte, usando pelo menos um computador conectado a uma rede, que é configurado para propiciar a transmissão de comandos específicos de frenagem e/ou aceleração para cada locomotiva na composição.

[007] O computador recebe a entrada do operador pela interface de operador, e inclui um software, que é configurado para determinar os valores de frenagem e os valores de aceleração para cada locomotiva pertencente à composição, com base na entrada do operador na interface de operador e pelo menos uma das informações de perfil de trilho, informações da composição de trem e informações de limitação temporária de velocidade.

[008] Os valores de frenagem e aceleração, determinados para cada uma da pluralidade de locomotivas, são otimizados pelo computador a bordo, considerando o consumo de combustível do trem, a redução nas forças exercidas no trem e/ou a manutenção da velocidade média do trem, que são transmitidos para as locomotivas distribuídas na composição, para auxiliar no controle do trem.

[009] O sistema DP inteligente, proporcionado de acordo com pelo menos uma concretização descrita, é capaz de executar três modos operacionais, incluindo o modo operacional síncrono e o modo operacional independentes conhecidos convencionalmente, mas também incluindo um modo DP com auxílio de condutor. Nessas informações, no modo DP com auxílio de condutor, o operador apenas precisa introduzir um único conjunto de entradas relativas à operação da LL, enquanto que o computador traduz automaticamente esse conjunto de instruções em entradas de controle correspondentes, por exemplo, controles de propulsão/frenagem, para cada uma das RLs, em que as entradas de controle traduzidas na RL são calculadas para minimizar as forças exercidas no trem e/ou maximizar a economia de combustível dentro de parâmetros selecionados.

[0010] Com esse sistema de controle de trens, é possível igualar ou sobrepujar (por exemplo, incluindo a redução de regime de trabalho de engenharia) as vantagens de ambas as operações síncronas convencionais e as independentes. Adicionalmente, o sistema de controle de trens proporciona mais facilidade operacional para o engenheiro, pois este não tem a tarefa do empenho de uma análise complexa associada com determinação, ou, pelo menos, estimar as forças exercidas no trem e assemelhados para cada uma das locomotivas. Isso é porque o engenheiro apenas interage com a interface de mesma maneira como na operação em modo síncrono, e não há qualquer necessidade que o operador introduza ajustes para as diferentes locomotivas.

[0011] Além disso, a economia de combustível pode ser ainda aumentada e as forças exercidas no trem podem ser reduzidas ainda mais, com relação ao modo operacional independente executado manualmente, porque o computador pode determinar adequadamente os comandos de aceleração e frenagem, com base na entrada do operador na interface de operador e em pelo menos uma das informações de perfil de linha, informações da composição de trem e informações de limitação temporária de velocidade, a carga dos vagões, o esforço de frenagem, as forças da barra de tração/engrenagem de tração e a detecção de impacto. Por conseguinte, a complexidade global de operação de um trem DP é reduzida, desse modo, reduzindo potencialmente os requisitos de treinamento, necessários para operar o trem DP.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] Um entendimento mais completo da presente invenção e de sua utilidade pode ser obtido por referência à descrição apresentada a seguir, considerando os desenhos em anexo, nos quais os números de referência similares indicam características similares, e em que:

[0013] a FIGURA 1 é um diagrama mostrando um exemplo ilustrativo de uma composição de trem;

[0014] as FIGURAS 2 e 3 ilustram uma metodologia para execução de um método de controle de trem DP aperfeiçoado, de acordo com pelo menos uma concretização; e

[0015] a FIGURA 4 é uma representação esquemática de um equipamento de comando e controle específico de trem, acoplado e em comunicação, por um acoplamento de rede de comando/controle, às locomotivas de uma ou mais composições de trens, conjuntamente. DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] Os sistemas DP convencionais incluem, geralmente, valores de aceleração/frenagem de ajuste de locomotiva mestre, e informações de transmissão (usualmente, da Locomotiva Dianteira - LL) para as locomotivas escravas (Locomotivas Remotas - RLs), para ajustar seus valores de aceleração/frenagem (consultar um exemplo de um sistema anterior descrito na patente U.S. 3.380.399 de Southard et al.). É convencionalmente conhecido que uma RL recebe um comando de aceleração da LL e faz uma modificação na RL nesse ajuste de controle, para economizar combustível (consultar a patente U.S. 4.344.364 de Nickles et al, incorporada por referência na sua totalidade). Adicionalmente, a capacidade da RL de retransmitir informações diagnósticas para a LL é também conhecida (consultar a patente U.S. 5.570.284 de Roselli et al.).

[0017] No entanto, os sistemas DP convencionais falham em proporcionar um modo operacional, no qual o engenheiro pode introduzir um único conjunto de entradas de comando como em um modo operacional síncrono, que é depois traduzido nos comandos específicos de RLs e transmitidos às respectivas RLs na composição de trem. As concretizações descritas proporcionam esse modo DP com auxílio de condutor.

[0018] Além do mais, o modo DP com auxílio de condutor é também capaz de determinar os valores de propulsão/frenagem específicos de RLs, com base na topografia e na localização de cada uma e do conjunto de todas as locomotivas na composição, como uma extensão para a tecnologia descrita na patente U.S. 6.144.901 de Nickles et al. (incorporada por referência na sua totalidade).

[0019] De acordo com as concretizações descritas, o sistema DP inteligente inclui, em cada locomotiva, um sistema de propulsão e um sistema de frenagem, bem como um transceptor para comunicação entre as locomotivas (RL para LL, LL para RL, e RL para RL). O equipamento específico de locomotiva também inclui vários sensores, para monitorar as condições operacionais na respectiva locomotiva, bem como um processador computadorizado, um circuito integrado programado em hardware (com uma funcionalidade de aplicação específica, ou assemelhados, que é proporcionada e configurada para receber as condições operacionais monitoradas para a locomotiva, executar qualquer processamento na locomotiva necessário, e comunicar informações incluindo as condições operacionais monitoradas a pelo menos uma, e potencialmente mais de uma (por exemplo, todas) das outras locomotivas.

[0020] Diferentemente de um sistema DP convencional, os processadores para as RLs não determinam os seus próprios valores/comandos de propulsão ou frenagem, com base nas condições operacionais monitoradas, critérios pré-selecionados ou informações de quando o sistema DP está no modo DP com auxílio de condutor. Em vez disso, o processador de computador proporcionado na LL (agindo como a locomotiva mestre) determina os valores/comandos de propulsão e frenagem para cada uma das RLs, com base nas condições operacionais monitoradas proporcionadas por cada uma das RLs, critérios pré-selecionados e informações recebidas das outras locomotivas, e transmite os valores/comandos de propulsão ou frenagem a cada uma das RLs para implementação.

[0021] Desse modo, quando o sistema DP inteligente está sendo operado no modo DP com auxílio de condutor, o processador de computador da LL executa operações para determinar e comunicar às outras caixas de transmissão, os valores de propulsão/frenagem iniciais traduzidos, com base no conjunto único do condutor de entradas de controle a bordo da LL, e também com base em critérios pré-selecionados e condições operacionais monitoradas, monitoradas por sensores a bordo da LL, e recebidos de outras RLs. Igualmente, o processador de computador para a LL pode também executar operações para determinar e comunicar às outras locomotivas os valores de propulsão/frenagem finais traduzidos, com base no conjunto único do condutor de entradas de controle a bordo da LL, e também com base em critérios pré-selecionados e condições operacionais monitoradas, monitoradas por sensores a bordo da LL, e recebidos de outras RLs.

[0022] Como parte das operações executadas para proporcionar os comandos de propulsão/frenagem traduzidos para cada RL, com base na entrada do condutor durante o modo DP com auxílio de condutor, o processador de computador na LL pode determinar a topologia do local atual e projetado de cada locomotiva, determinar um valor de propulsão/frenagem inicial traduzido, usando a topologia do local atual e projetado de cada locomotiva, e critérios pré- selecionados, determinar um valor/comando de propulsão ou frenagem final traduzido, com base no valor inicial e nas informações recebidas de uma ou mais RLs, e transmitir os valores/comandos de propulsão/frenagem de controle traduzidos a uma ou mais (e, opcionalmente, cada uma delas e todas) das RLs.

[0023] Como mostrado na FIGURA 1, a composição de trem 10 inclui uma pluralidade de locomotivas 11, 14, 16, 18 e 19 com vários vagões 20. Uma das locomotivas é indicada LL, isto é, 11, e as outras são consideradas locomotivas no trilho e/ou remotas. Desse modo, na indústria, se a locomotiva 11 for a primeira (frontal), as locomotivas 14, 16, 18 e 19 são as RLs. Como explicado acima, e discutido abaixo com referência à FIGURA 3, todas as locomotivas 11, 14, 16, 18 e 19 incluem um processador de computador. Dependendo do papel e da posição das locomotivas dentro de uma composição de trem, e do modo operacional no qual a composição de trem está operando, as operações de cada um dos processadores vão diferir entre si.

[0024] Desse modo, de acordo com as concretizações descritas, se a composição de trem 10 estiver sendo operada em modo síncrono, os comandos de controle de entrada de condutor (isto é, os comandos de propulsão/frenagem), introduzidos na LL 11, são transmitidos e aplicados, como estão, às RLs 14, 16, 18 e 19. Se a composição de trem 10 estiver sendo operada em modo operacional independente, o condutor proporciona ajustes separados de comandos de propulsão/frenagem para cada uma das locomotivas (ou grupos/subconjuntos do número total delas), incluindo a LL 11 e as RLs 14, 16, 18 e 19.

[0025] No entanto, quando a composição de trem estiver sendo operada em modo DP com auxílio de condutor, o processador de computador, ou assemelhados, traduz o conjunto único do condutor de comandos de propulsão/frenagem nos ajustes específicos das locomotivas de comandos de propulsão/frenagem para cada RL, com base no ajuste de comando, e em critérios pré-selecionados e condições operacionais monitoradas, monitoradas pelos sensores a bordo da LL, e recebidos das outras RLs, e, opcionalmente, com base na topologia determinada do local atual e projetado de cada LL.

[0026] Desse modo, de acordo com pelo menos uma concretização, o modo DP com auxílio de condutor pode ser implementado, de modo que o operador precise apenas introduzir um único conjunto de entradas de controle relativas à operação da LL, enquanto o computador traduz automaticamente esse conjunto de instruções em entradas de controle correspondentes, por exemplo, controles de propulsão/frenagem, para cada uma das RLs, em que as entradas de controle traduzidas das RLs são calculadas para minimizar as forças exercidas no trem e/ou maximizar a economia de combustível dentro de parâmetros selecionados.

[0027] Deve-se considerar que essa tradução automática pode ser implementada de diversos modos diferentes. Por exemplo, o conjunto único de entradas de controle pode ser implementado para controlar exatamente a LL (ou grupo principal de locomotivas) e o um ou mais processadores de computador, ou assemelhados, também podem formular entradas de controle adicionais para as RLs (ou grupos de RLs), para reduzir as forças exercidas no trem e/ou aumentar a eficiência de combustível. Alternativamente, o conjunto único de entradas de controle pode ser analisado, antes da implementação dessas entradas de controle na LL (ou grupo de LLs), e o um ou mais processadores de computador, ou assemelhados, podem traduzir o conjunto único de entradas de controle em um conjunto traduzido de instruções de controle para cada uma delas, todas ou algum subconjunto das locomotivas no trem. Portanto, se um engenheiro for mudar um ajuste de aceleração de três para quatro na LL, as variações implementadas resultantes nas locomotivas dentro do trem podem ser diferentes, dependendo da implementação das concretizações.

[0028] Desse modo, por exemplo, em uma implementação exemplificativa, a LL (ou grupo de LLs) pode experimentar a instrução exata (variação do ajuste de aceleração de três para quatro), enquanto o processador pode traduzir o controle de entrada para formular os comandos de controle complementares nas RLs (ou grupos de RLs), para minimizar as forças exercidas no trem e/ou aperfeiçoar a eficiência de combustível.

[0029] Alternativamente, em vez de implementar a entrada de controle para a LL (ou grupo de LLs) com controles complementares sendo traduzidos para RLs (ou grupos de RLs), pelo menos uma concretização pode traduzir a entrada de controle LL, para formular os comandos de controle correspondentes, que implementam o efeito do comando de entrada de operador (por exemplo, maior tração a ser experimentada pelo trem), mas em um modo que possa ser determinado para ser mais eficiente em combustível ou minimizar ou reduzir as forças exercidas no trem).

[0030] Deve-se considerar que ambas as implementações estão dentro do âmbito das concretizações descritas.

[0031] Um processador, tal como o processador 405, ilustrado abaixo na FIGURA 4, pode executar o método ilustrado na FIGURA 2. O método começa em 100 e o controle segue para 205, em que a configuração da uma ou mais composições de trens é determinada, para determinar a localização e a identificação das locomotivas dentro da composição, e a identificação e o peso de vagões dentro da composição de trem (se conhecidos). Subsequentemente, o controle segue para 210, em que uma determinação é feita de em qual modo operacional o sistema DP inteligente está. Com base nessa determinação, em 215, o processador opera as sub-rotinas correspondentes (sub-rotina de modo síncrono 220, sub-rotina de operador independente 225), que são conhecidas convencionalmente (e, portanto, não são adicionalmente discutidas no presente relatório descritivo).

[0032] No entanto, se determinar-se que o sistema está operando no modo DP com auxílio de condutor, o controle segue para 230, para execução da sub-rotina de modo DP com auxílio de condutor. O controle das funções de processamento principais continua em 235, enquanto operações são conduzidas para as sub-rotinas atualmente selecionadas, para garantir que o monitoramento do sistema e detecta uma variação no modo operacional para o sistema.

[0033] Como mostrado na FIGURA 3, a sub-rotina de auxílio de condutor começa em 240, em que as condições operacionais monitoradas são obtidas de sensores a bordo das RLs e da LL (bem como, opcionalmente, de vagões, tal como 20, ilustrado na FIGURA 1). O controle então segue para 245, em que um único conjunto de comandos de controle de propulsão/frenagem introduzido pelo condutor é registrado, cujo conjunto de comandos se refere a como o condutor pretende que a LL seja operada. No entanto, uma vez que o sistema DP inteligente está no modo DP com auxílio de condutor, o condutor deve reconhecer que as RLs vão ser operadas com base em um conjunto traduzido de comandos de controle, que são específicos a cada RL.

[0034] O controle então segue para 250, em que os dados relativos à configuração do trem, e, opcionalmente, dados de GPS, dados de perfil de linha e dados adicionais (por exemplo, dados indicando desgaste ou condição de equipamento no trem) são acessados de bases de dados a bordo ou localizados remotamente (por exemplo, fora do trem). Subsequentemente, o controle segue para 255, em que os dados são usados para traduzir o conjunto único de instruções de comandos de propulsão/frenagem em vários conjuntos de instruções de comando, cada um deles relativo a uma RL particular, dentro de uma ou mais composições de trens. Subsequentemente, em 260, os comandos traduzidos são transmitidos para as RLs por comunicação entre o transceptor de LL e os transceptores de RLs. Depois, o monitoramento e a exibição de dados de uma composição de trem convencional são conduzidos juntamente com o novo recebimento e processamento de comandos adicionais do operador do trem em 265. O manuseio de comandos subsequentes é também baseado no modo operacional no qual a LL está operando.

[0035] Embora as operações ilustradas na FIGURA 2 indiquem que as operações são conduzidas em um modo em série, deve-se entender que algumas ou todas as operações podem ser conduzidas em paralelo, em que a tradução do único conjunto de instruções de comandos de LL é conduzida continuamente, considerando sempre as limitações de variação de GPS e perfil de linha na configuração da composição de trem. Adicionalmente, deve-se entender que essas operações podem continuar até que a operação do trem seja interrompida ou o condutor mude o modo operacional do sistema DP inteligente.

[0036] A LL e as RLs podem se comunicar por rádio ou por fio. Os comandos introduzidos pelo condutor na LL e, dependendo da operação, são transmitidos ou traduzidos para as RLs. Esses comandos incluem, por exemplo, o ajuste do controle de direção, o ajuste da aceleração, o ajuste da frenagem dinâmica, o ajuste dos modos operacionais, a intercomunicação dos freios dinâmicos, bem como a ligação e o desligamento de várias funções auxiliares.

[0037] Independentemente do modo operacional que está em operação na composição de trem, os processadores a bordo das RLs são configurados para retransmitir mensagens de status ou mensagem de exceção para locomotiva, caso as circunstâncias justifiquem. Essa mensagem de status pode incluir, por exemplo, identificação da locomotiva, modo operacional e esforços de frenagem de tração. As mensagens de exceção podem incluir vários alertas de falha, tais como deslizamento de roda, indicador de alarme de locomotiva, pressão de frenagem incorreta, pressão baixa do reservatório principal, ajuste de aceleração, etc.

[0038] Como mostrado na FIGURA 4, o sistema de equipamentos específicos de locomotiva, na locomotiva 400, inclui vários subsistemas, cada um deles com finalidades específicas. A FIGURA 4 mostra uma arquitetura genérica. Reconhecendo-se que uma locomotiva pode servir como uma LL ou uma RL, dependendo das necessidades, todas as locomotivas incluem o mesmo hardware proporcionado e configurado para proporcionar funcionalidade, como uma LL ou uma RL.

[0039] Consequentemente, como mostrado na FIGURA 4, cada equipamento de sistema específico de locomotiva 400 inclui um processador 405, configurado para executar as operações identificadas como sendo executadas pela LL. Uma interface de operador 410, a interface de rede de controle 420 e uma interface de rede de comunicação 425 são acopladas ao processador. A interface de operador 420, que é dotada com um visor em tempo real 415 de dados operacionais do trem, e que pode incluir uma representação gráfica e numérica do estado de momento do trem, como mostrado na FIGURA 5 da patente U.S. 6.144.901 (que é incorporada por referência no presente relatório descritivo). Igualmente, a interface de operador 410 é também configurada para aceitar a introdução de comandos do operador ou condutor do trem.

[0040] Informações podem introduzidas por meio de um teclado ou tela de toque em, ou associadas com, um visor em tempo real 415 (que pode ser implementado, por exemplo, por uso de uma fonte de comunicação ligada, tal como um computador pessoal do tipo laptop, um tablet, ou um dispositivo de armazenamento removível), ou por radiocomunicação de beira de estrada.

[0041] A interface de rede de controle 420 e a interface de rede de comunicação 524 podem ser implementadas no mesmo componente em algumas implementações, ou como implementações separadas, nas quais há mais de uma rede 430, para transmitir os comandos de controle e a comunicação de dados monitorados.

[0042] A posição de uma ou mais composições de trens e suas locomotivas pode ser determinada de sensores de movimento de roda e de um módulo de Sistema de Posicionamento Global (GPS) (não mostrado). Ainda mais, um módulo de barramento de Entrada/Saída (I/O) pode reunir todos os vários parâmetros das locomotivas, necessários para cálculos de algoritmos para cada um dos modos operacionais, e registra as informações no processador de computador 405 executando algoritmos matemáticos incluindo os modelos matemáticos para cada um dos modos operacionais. O processador 405 pode ser implementado como uma plataforma de computador de alta capacidade de taxa de rendimento, usando um Sistema Operacional em Tempo Real (RTOS); o processador 405 pode executar os cálculos necessários pelos algoritmos do sistema DP inteligente e atualizar o visor em tempo real 415. Todos esses subsistemas se combinam para formar o Sistema DP inteligente, que pode abranger e controlar a operação de pelo menos duas locomotivas (pelo menos uma RL e uma LL), mas potencialmente muito mais.

[0043] Consequentemente, cada uma ou ambas as interfaces 420, 425 podem incluir um transceptor, para transmitir e receber mensagens, que podem ser implementadas como um dispositivo de comunicação por radiofrequência, entre as locomotivas ou entre as composições de locomotivas incluídas em um único trem; alternativamente, os mesmos princípios podem ser aplicados para comunicação ao longo de um fio, no qual múltiplas comunicações podem estar ocorrendo. Desse modo, por exemplo, voltando à FIGURA 1, se houver um fio estendendo-se pelo trem pelas locomotivas 11, 14, 16, 18 e 19 e os vagões 20, e as locomotivas formarem uma rede e os vagões formarem outra rede, o mesmo método pode ser usado para propiciar comunicação privada em quaisquer das redes.

[0044] Os modelos matemáticos, usados para traduzir o único conjunto de entradas de controle de condutor introduzidas na LL em múltiplos conjuntos específicos de RLs de valores de propulsão/frenagem, recebem entrada de sensores pela composição de trem em ambas as locomotivas e a LL, bem como, opcionalmente, dos vagões ferroviários 20. Por conseguinte, deve-se entender que os modelos matemáticos, implementados por uso de software sendo executado no processador operando na LL, usam vários parâmetros e executam os cálculos, com base no estado de energia de momento do trem, para criar uma exibição em tempo real da dinâmica do trem.

[0045] Desse modo, a apresentação do software desses dados também proporciona informações que permitem que o pessoal operacional do trem o controle melhor, minimizando a perda de energia, independentemente do modo operacional para o trem. Um exemplo de uma fonte de perda de energia é a frenagem excessiva, que representa combustível consumido desnecessariamente. Igualmente, a energia conferida à carga do trem representa um dano potencial à própria carga, equipamento e trilho. Ambos os fenômenos são indesejáveis e que podem ser abordados por uso do sistema DP inteligente.

[0046] A comunicação pode ser estabelecida entre a LL e a locomotiva, para registrar os parâmetros necessários de cada uma das locomotivas, necessários para execução dos cálculos para cada um dos modos operacionais descritos acima.

[0047] Deve-se entender que as concretizações atualmente descritas podem ser implementadas com, em combinação, em associação ou como parte de um sistema DP Ligado, e/ou qualquer um de vários componentes e sistemas LEADER comercialmente disponíveis, disponíveis da New York Air Brake (NYAB) de Watertown, Nova York. Esses componentes e sistemas facilitam a coleta, o processamento, o armazenamento e o registro de dados em tempo real, e criam uma exibição animada em tempo real da dinâmica do trem na cabine, para o engenheiro ou o condutor da locomotiva. Os componentes e sistemas LEADER também proporcionam a capacidade de recriação de qualquer execução feita para análise geral ou posterior detalhada.

[0048] Esses componentes e sistemas LEADER proporcionam os seguintes benefícios de informações: Visão em Tempo Real, Detalhada para a Dinâmica do Trem, Graus e Curvas Ocupados no Momento, o Estado Ocioso de todos os Acopladores no Trem, o Estado do Freio a Ar do Trem, as Velocidade, Aceleração e Posição do trem, o Registro Completo e o Armazenamento de todos os Dados Necessários para Recriar qualquer Execução a Qualquer Momento, Descarga por Rádio Automática de Arquivos de Registro para Análise, a Análise Operacional Manual ou Automática, o Registro Proativo de Exceção por E-Mail, a Interface de Usuário Flexível para Análise Particularizada (Por Segmento, Por Datas, Por Engenheiro, Por Exceção, ou por qualquer combinação do que foi mencionado acima), Rastreio de Recursos, Rastreio a Bordo Preciso de Localização de Locomotiva, Alertas de Mau Funcionamento de Equipamento e Controle de Trem Integrado.

[0049] Ainda que esse pedido de patente tenha descrito a inovação em conjunto com as concretizações específicas descritas acima, é evidente que muitas alternativas, modificações e variações vão ser evidentes àqueles versados na técnica. Consequentemente, as várias concretizações, como apresentado acima, são intencionadas para que sejam ilustrativas, não limitantes. Várias mudanças podem ser feitas, sem que se afaste dos espírito e escopo da inovação.

[0050] Por exemplo, o sistema, a metodologia e os componentes podem ser usados para controlar uma única composição de trem, ou múltiplas composições dentro de um único trem. Além do mais, diferentes composições dentro de um trem podem ser operadas em diferentes modos operacionais, e um operador de LL pode selecionar comandar e controlar cada composição de trem em uma maneira na qual cada composição de trem é controlada como uma única locomotiva. Desse modo, por exemplo, a composição quando o condutor está presente é indicada como a Composição Frontal, e todas as outras composições são Composições Remotas, que podem ser operadas em um dos três modos operacionais identificados.

[0051] Adicionalmente, deve-se entender que as funcionalidades descritas em conjunto com os vários componentes descritos das várias concretizações podem ser combinadas ou separadas entre si, de tal modo que a arquitetura ou estrutura seja um pouco diferente do que é descrito expressamente no presente relatório descritivo. Além do mais, deve-se entender que, a menos que indicado de outro modo, não há qualquer requisito essencial de que as operações de metodologia sejam executadas na ordem ilustrada; portanto, uma pessoa versada na técnica vai reconhecer que as operações podem ser executadas em uma ou mais ordens alternativas, e/ou simultaneamente.

[0052] Além disso, vários componentes descritos podem ser proporcionados em combinações alternativas operadas sob o controle de, ou em nome, de várias diferentes entidades ou indivíduos. Deve-se também entender que, de acordo com pelo menos uma concretização, os componentes do sistema podem ser implementados conjunta ou separadamente, e pode haver um ou mais de quaisquer ou de todos os componentes do sistema descritos. Ainda mais, os componentes do sistema podem ser sistemas dedicados, ou uma funcionalidade, que pode ser implementada como sistemas virtuais, implementados em equipamento genérico por meio de implementações de software.

[0053] Deve-se também entender que as concretizações atualmente descritas representam um aperfeiçoamento significativo na maneira na qual o controle de energia distribuído é implementado dentro de uma ou mais composições de trens. Deve-se considerar que composições de locomotivas de Unidade Múltipla (UM) têm sido algumas vezes "ligadas com fios" conjuntamente (por exemplo, um cabo UM de 27 pinos), de um modo tal que os comandos de frenagem dinâmica e aceleração do operador do trem possam ser transmitidos "ao longo do fio" a todas as locomotivas dentro de uma composição; desse modo, se a locomotiva Dianteira for ajustada na posição de aceleração No.3, então todas as locomotivas traseiras vão também receber o comando de posição No.3 e responder, consequentemente.

[0054] Adicionalmente, uma abordagem convencional de "controle de composição" usa um controlador inteligente, para modificar o comando de posição de aceleração de um modo tal que o comando de esforço de tração (isto é, a posição de aceleração No.3) possa ser distribuído irregularmente pela composição de locomotivas, por exemplo, o controlador pode decidir que se a locomotiva Dianteira estiver pedindo a posição de aceleração No.3, em vez de comandar todas as unidades para irem para a posição No.3, a última unidade vai ser comandada para a posição No.8, e todas as outras locomotivas vão ficar OCIOSAS. No entanto, essas ferramentas de controle de composição são completamente baseadas em regras relativas à eficiência de combustível, e não consideram as informações de perfil de linha ou informações de composições de trens, e não têm por objetivo aperfeiçoar a segurança e reduzir as forças exercidas no trem (consultar, por exemplo, a patente U.S. 4.344.364, emitida em 17 de agosto de 1982), e incorporada no presente relatório descritivo por referência na sua totalidade).

[0055] Consequentemente, as concretizações atualmente descritas se estendem além das abordagens convencionais de controle de locomotivas remotas em um trem por uso, às informações da composição de trem e da linha, para tomar decisões para otimizar a economia de combustível, bem como o controle da dinâmica do trem.

[0056] Por conseguinte, vai ser evidente para aqueles versados na técnica que as concretizações descritas são apenas exemplos, e que várias modificações podem ser feitas dentro do âmbito das reivindicações em anexo.

Claims (14)

1. Sistema de controle de trens para otimizar o controle de uma pluralidade de locomotivas em uma composição de trem, incluindo uma Locomotiva Dianteira e uma pluralidade de Locomotivas Remotas, o sistema caracterizado pelo fato de compreender: uma interface de operador localizada na Locomotiva Dianteira que recebe comandos de frenagem e aceleração inseridos por um operador de trem; uma rede de controle conectando pelo menos todas as locomotivas e propiciando a transmissão de comandos de aceleração e frenagem para cada locomotiva, a rede de controle sendo acoplada à interface de operador; e um computador localizado a bordo da Locomotiva Dianteira que determina os comandos de frenagem e os comandos de aceleração traduzidos para cada locomotiva dentro da composição, com base nos comandos de frenagem e aceleração inseridos pelo operador, a determinação dos comandos de frenagem e dos comandos de aceleração traduzidos sendo feita com base em pelo menos duas das informações de perfil de trilho, informações de composição de trem e informações de limitação de velocidade temporária, em que os valores de frenagem e aceleração traduzidos, determinados para cada uma dentre a pluralidade de locomotivas independentemente pelo computador a bordo, são otimizados em vista da economia de combustível do trem, da redução de forças exercidas no trem e da manutenção da velocidade média do trem, e são transmitidos; cada uma dentre a pluralidade de Locomotivas Remotas, distribuídas na composição, para controlar automaticamente cada uma dentre a pluralidade de Locomotivas Remotas no trem, em que o sistema de controle de trens é capaz de operar em uma pluralidade de modos operacionais, incluindo um modo DP com auxílio de condutor; no qual o recebimento de uma entrada de operador de um único conjunto de comandos de frenagem e aceleração são relativos à operação da Locomotiva Dianteira e da entrada pela interface de operador, é traduzido automaticamente nos comandos de frenagem e aceleração correspondentes a cada uma das Locomotivas Remotas, em que os comandos de frenagem e aceleração traduzidos são calculados para minimizar as forças exercidas no trem e/ou maximizar a economia de combustível dentro de parâmetros selecionados, em que esses comandos de frenagem e aceleração traduzidos são implementados automaticamente por cada uma das Locomotivas Remotas.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os comandos de aceleração e frenagem traduzidos são específicos de locomotiva.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação dos dados de frenagem e dos comandos de aceleração traduzidos, para cada locomotiva, é também afetada por valores previstos de frenagem e aceleração de cada uma dentre uma pluralidade de locomotivas, com base em perfis de linha adiantados.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação dos dados de frenagem e dos comandos de aceleração traduzidos, para cada locomotiva, é também afetada por pelo menos um dentre as cargas de vagão, o esforço de frenagem, as forças da barra de tração/engrenagem de tração e a detecção de impacto.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a interface de operador é uma base de controle da Locomotiva Dianteira.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os comandos de controle de frenagem e aceleração inseridos são implementados para a Locomotiva Dianteira, e usados para determinar os comandos de controle de frenagem e entrada traduzidos, que incluem comandos de controle complementares para as Locomotivas Remotas, que minimizam as forças exercidas no trem e/ou aperfeiçoam a eficiência de combustível.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os comandos de controle de frenagem e aceleração inseridos, para a Locomotiva Dianteira, são usados para determinar os comandos de controle de frenagem e entrada traduzidos, que incluem os comandos de controle correspondentes a ambas a Locomotiva Dianteira e as Locomotivas Remotas, para minimizar as forças exercidas no trem e/ou aperfeiçoar a eficiência de combustível.

8. Método de controle de trens para otimizar o controle de uma pluralidade de locomotivas em uma composição de trem, incluindo uma Locomotiva Dianteira e uma pluralidade de Locomotivas Remotas, o método caracterizado pelo fato de compreender: receber entrada de um operador de trem, por meio de uma interface de operador localizada na Locomotiva Dianteira; controlar as aceleração e frenagem de cada uma das locomotivas por meio de comandos de aceleração e frenagem transmitidos a cada locomotiva em uma rede de controle, que é acoplada à interface de operador; e determinar, em um computador localizado a bordo da Locomotiva Dianteira, comandos de frenagem e comandos de aceleração para cada uma das locomotivas dentro da composição, com base na entrada recebida para a interface de operador e pelo menos duas das informações de perfil de trilho, informações de composição de trem e informações de limitação de velocidade temporária, em que os valores de frenagem e aceleração determinados para cada uma dentre a pluralidade de locomotivas independentemente pelo computador a bordo, são otimizados em vista da economia de combustível do trem, da redução de forças exercidas no trem e da manutenção da velocidade média do trem, e são transmitidos para cada uma dentre a pluralidade de Locomotivas Remotas, distribuídas na composição, para controlar automaticamente cada uma dentre a pluralidade de Locomotivas Remotas no trem, e em que o método de controle de trens é capaz de operar em uma pluralidade de modos operacionais, incluindo um modo DP com auxílio de condutor, no qual o recebimento de uma entrada de operador de um único conjunto de comandos de frenagem e aceleração relativos à operação da Locomotiva Dianteira e da entrada pela interface de operador é traduzido automaticamente nos comandos de frenagem e aceleração correspondentes a cada uma das Locomotivas Remotas, em que os comandos de frenagem e aceleração traduzidos são calculados para minimizar as forças exercidas no trem e/ou maximizar a economia de combustível dentro de parâmetros selecionados, em que esses comandos de frenagem e aceleração traduzidos são implementados automaticamente por cada uma das Locomotivas Remotas.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os comandos de aceleração e frenagem traduzidos são específicos de locomotiva.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a determinação dos comandos de frenagem e aceleração traduzidos, para cada locomotiva, é também afetada por valores previstos de frenagem e aceleração de cada uma das várias locomotivas, com base em perfis de linha adiantados.

11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a determinação dos comandos de frenagem e aceleração traduzidos, para cada locomotiva, é também afetada por pelo menos um dentre a carga de vagão, o esforço de frenagem, as forças da barra de tração/engrenagem de tração e a detecção de impacto.

12. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a interface de operador é uma base de controle da Locomotiva Dianteira.

13. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os comandos de controle de frenagem e aceleração inseridos são implementados para a Locomotiva Dianteira, e usados para determinar os comandos de controle de frenagem e entrada traduzidos, que incluem comandos de controle complementares para as Locomotivas Remotas, que minimizam as forças exercidas no trem e/ou aperfeiçoam a eficiência de combustível.

14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os comandos de controle de frenagem e aceleração inseridos para a Locomotiva Dianteira são usados para determinar os comandos de controle de frenagem e entrada traduzidos, que incluem os comandos de controle correspondentes a ambas a Locomotiva Dianteira e as Locomotivas Remotas, para minimizar as forças exercidas no trem e/ou aperfeiçoar a eficiência de combustível.

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