BRPI0706027A2 - travel optimization system and method for a train - Google Patents

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BRPI0706027A2
BRPI0706027A2 BRPI0706027-0A BRPI0706027A BRPI0706027A2 BR PI0706027 A2 BRPI0706027 A2 BR PI0706027A2 BR PI0706027 A BRPI0706027 A BR PI0706027A BR PI0706027 A2 BRPI0706027 A2 BR PI0706027A2
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BR
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diesel
power generation
train
computer program
generation unit
Prior art date
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BRPI0706027-0A
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Portuguese (pt)
Inventor
Ajith Kuttannair Kumar
Wolfgang Daum
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Gen Electric
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Abstract

Sistema e método de otimização de viagem para um trem. Um sistema de controle para operar um sistema de tração a diesel apresentando ao menos uma unidade de geração de potência alimentada a diesel, o sistema incluindo um otimizador de missão, o qual determina ao menos um ajuste para ser usado por uma unidade de geração de potência alimentada a diesel, um conversor que recebe ao menos uma informação que deve ser usada pela unidade de geração de potência alimentada a diesel e converte a informação em um sinal aceitável, um sensor para coletar ao menos um dado operacional, a partir do sistema de tração a diesel, o qual é comunicado para o otimizador de missão e um sistema de comunicação que empreende um íoop fechado de controle entre o otimizador de missão, o conversor e o sensor.System and method of travel optimization for a train. A control system to operate a diesel traction system featuring at least one diesel powered power generation unit, the system including a mission optimizer, which determines at least one setting to be used by a power generation unit diesel powered, a converter that receives at least one information that must be used by the diesel powered power generation unit and converts the information into an acceptable signal, a sensor to collect at least one operational data, from the traction system diesel, which is communicated to the mission optimizer and a communication system that employs a closed control loop between the mission optimizer, the converter and the sensor.

Description

Sistema e método de otimização de viagem para um trem.System and method of travel optimization for a train.

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOSCROSS REFERENCE TO RELATED PATENT APPLICATIONS

Este pedido está baseado no pedido de patente provisórionorte americano de número de série 60/894,006, e é uma "continuação em parte" dopedido de patente norte americano de número 11/385.354, depositado em 20 de Marçode 2006.This application is based on U.S. Provisional Patent Application Serial No. 60 / 894,006, and is a "partial continuation" of US Patent Application No. 11 / 385,354, filed March 20, 2006.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

O campo da invenção se refere à otimização das operaçõesferroviárias, e mais em particular ao monitoramento e ao controle das operações de umtrem de modo a melhorar a eficiência, ao mesmo tempo em que satisfaz as restrições deagenda.The field of the invention relates to the optimization of road operations, and more particularly to the monitoring and control of rail operations in order to improve efficiency while meeting schedule constraints.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Os sistemas tracionados através de motores a diesel taiscomo, mas não limitados a, veículos fora de estrada, instalações marinhas de propulsãoa diesel, sistemas estacionários atuados a diesel e os sistemas de veículos ferroviários,ou trens, normalmente são acionados através de uma unidade de geração de potência adiesel. Com relação aos sistemas dos veículos ferroviários, a unidade de potência adiesel é parte de ao menos uma locomotiva e o trem ainda inclui uma pluralidade decarros ferroviários, tais como os carros dè transporte de carga. Normalmente é previstamais de uma locomotiva sendo que as locomotivas são consideradas como umaconsistência de locomotivas. As locomotivas são sistemas complexos com numerosossubsistemas, com cada subsistema sendo interdependente de outros subsistemas.Traction systems powered by diesel engines such as, but not limited to, off-road vehicles, marine diesel propulsion installations, diesel-powered stationary systems and rail vehicle systems, or trains, are normally driven through a generating unit. of adiesel power. With respect to rail vehicle systems, the diesel power unit is part of at least one locomotive and the train still includes a plurality of rail cars, such as freight cars. Usually more than one locomotive is predicted and locomotives are considered as a locomotive consistency. Locomotives are complex systems with numerous subsystems, with each subsystem being interdependent with other subsystems.

Um operador ou maquinista se encontra a bordo de umalocomotiva para garantir a correta operação da locomotiva e da sua carga associada decarros de frete. Ainda mais, para assegurar as operações apropriadas da locomotiva, ooperador também é responsável pela determinação das velocidades operacionais dotrem e as forças internas ao trem, do qual a locomotiva faz parte. Para realizar estafunção, o operador, em geral, deve ter uma grande experiência na operação dalocomotiva e dos diversos trens através do terreno especificado. Este conhecimento énecessário para que se satisfaçam as velocidades operacionais pré-estabelecidas, asquais podem variar de acordo com a localização do trem ao longo da linha. Além disto, ooperador também é responsável por assegurar que as forças internas ao trempermaneçam dentro dos limites aceitáveis.An operator or driver is on board a locomotive to ensure the proper operation of the locomotive and its associated cargo in freight cars. Moreover, to ensure proper locomotive operations, the operator is also responsible for determining the operating speeds and internal forces of the train of which the locomotive is part. To perform this function, the operator must generally have extensive experience in the operation of the diesel engine and the various trains across the specified terrain. This knowledge is required to meet pre-set operating speeds, which may vary depending on the train's location along the line. In addition to this, the operator is also responsible for ensuring that the internal forces in the tremor remain within acceptable limits.

A figura 11 ilustra um diagrama de blocos dê acordo com oestado da arte relativo à como um veículo é atualmente controlado. Um operador 649controla o veiculo ferroviário 653 através da movimentação manual de um dispositivocontrolador mestre 651 até um ajuste específico. A despeito de ser ilustrado umcontrolador mestre, os peritos na arte irão prontamente perceber que podem serutilizados outros sistemas ao invés do controlador mestre 651. Portanto, o termocontrolador mestre não tem a intenção de ser um termo limitativo. O operador 649determina o ajuste ou à posição do controlador mestre 651 com base em umadiversidade de fatores incluindo, mas não limitados a, velocidade atual, velocidadedesejada, requisitos em relação às emissões, esforço de tração, potência ou cavalosvapor desejados, as informações recebidas de forma remota, etc.Figure 11 illustrates a block diagram according to the state of the art regarding how a vehicle is currently controlled. An operator 649 controls the rail vehicle 653 by manually moving a 651 master controller device to a specific setting. Although a master controller is illustrated, those skilled in the art will readily realize that systems other than master controller 651 may be used. Therefore, the master thermocontroller is not intended to be a limiting term. The 649 operator determines the adjustment or position of the 651 master controller based on a variety of factors including, but not limited to, the desired current speed, desired speed, emission requirements, tractive effort, horsepower or horsepower, the information received remote, etc.

Contudo, mesmo com o conhecimento para garantir umaoperação segura, o operador normalmente não pode operar a locomotiva de tal modoque o consumo de combustível seja minimizado em cada viagem. Por exemplo, outrosfatores que devem ser considerados podem incluir as emissões, as condiçõesoperacionais do operador como ruído/vibração, uma combinação ponderada entre oconsumo de combustível e as emissões, etc. Isto é difícil de ser conseguido visto que,como um exemplo, o tamanho e a carga do trem variam, as locomotivas e as suascaracterísticas de combustível/emissões são diferentes, e as condições do clima e dotrafego variam. Os operadores poderiam operar um trem de modo mais eficiente se elestivessem meios para determinar a melhor forma de conduzir o trem em um dado dia memodo a satisfazer os requisitos de agenda (horário de chegada) ao mesmo tempo emque pudessem utilizar a menos quantidade possível de combustível, apesar das fontesde variação.However, even with the knowledge to ensure safe operation, the operator cannot normally operate the locomotive in such a way that fuel consumption is minimized on each trip. For example, other factors to consider may include emissions, operator operating conditions such as noise / vibration, a weighted combination of fuel consumption and emissions, etc. This is difficult to achieve as, as an example, train size and load vary, locomotives and their fuel / emission characteristics differ, and weather and traffic conditions vary. Operators could operate a train more efficiently if they had the means to determine how best to run the train on a given day while meeting schedule (arrival) requirements while using as little fuel as possible. , despite the sources of variation.

Da mesma forma, os proprietários e/ou os operadores dosveículos fora de estrada, das instalações marinhas de propulsão a diesel e/ou dossistemas estacionários atuados a diesel iriam apreciar os benefícios financeirosconseguidos quando estes sistemas acionados a diesel conseguem um consumootimizado do combustível e uma emissão otimizada de forma a melhorar o consumo totalde combustível ao mesmo tempo em que minimiza as emissões sempre dento dasrestrições operacionais, tais como, mas não limitadas às exigências relativas ao tempode viagem.Similarly, owners and / or operators of off-road vehicles, marine diesel propulsion plants and / or diesel-powered stationary systems would appreciate the financial benefits achieved when these diesel-powered systems achieve optimal fuel consumption and emissions. optimized to improve total fuel consumption while minimizing emissions at all times within operating restrictions such as but not limited to travel time requirements.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃOBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

As formas de realização da invenção descrevem umsistema de controle para operar um sistema de geração de potência a dieselapresentando ao menos uma unidade de geração de potência alimentada a diesel. Osistema inclui um otimizador de missão, o qual determina ao menos um ajuste para serusado por uma unidade dè geração de potência alimentada a diesel. Também é descritoum conversor que recebe ao menos uma informação que deve ser usada pela unidadede geração de potência alimentada a diesel e converte a informação em um sinalaceitável. É ainda descrito um sensor para coletar ao menos um dado operacional, apartir do sistema de tração a diesel, o qual é comunicado para o otimizador de missão. Étambém previsto um sistema de comunicação que empreende um Ioop fechado decontrole entre o otimizador de missão, o conversor e o sensor.Embodiments of the invention describe a control system for operating a discrete power generation system having at least one diesel-powered power generation unit. The system includes a mission optimizer, which determines at least one setting for use by a diesel-powered power generation unit. It is also described a converter that receives at least one information that must be used by the diesel-powered power generation unit and converts the information into an acceptable signal. Also described is a sensor for collecting at least one operational data from the diesel traction system which is communicated to the mission optimizer. A communication system is also envisaged which employs a closed Ioop control between the mission optimizer, the converter and the sensor.

Uma outra forma de realização de exemplo da invençãodescreve um método para controlar as operações de um sistema de tração a dieselapresentando ao menos uma unidade de geração de potência alimentada a diesel. Ométodo inclui uma etapa de determinar ao menos um ajuste otimizado para ser usadopor uma unidade de geração de potência alimentada a diesel. Uma outra etapa envolveconverter ao menos um ajuste otimizado em um sinal de entrada reconhecível para aunidade de geração de potência alimentada a diesel. Mais uma outra etapa é a dedeterminar ao menos uma condição operacional do sistema de tração a diesel quando éaplicado ao menos um ajuste otimizado. Outra etapa inclui comunicar, dentro do Ioopfechado de controle, para um otimizador a ao menos uma condição operacional de talforma que a ao menos uma condução operacional é ainda usada para otimizar o aomenos um ajuste.Another exemplary embodiment of the invention describes a method for controlling the operations of a diesel traction system by presenting at least one diesel-powered power generation unit. The method includes a step of determining at least one setting optimized for use by a diesel-powered power generation unit. Another step involves converting at least one optimized adjustment to a recognizable input signal for the diesel-powered power generation unit. Another further step is to determine at least one operating condition of the diesel drive system when at least one optimized adjustment is applied. Another step includes communicating, within the control loop, to an optimizer at least one operating condition such that at least one operating conduction is still used to optimize only one adjustment.

Uma outra forma de realização de exemplo dèscreve umcódigo de programa de computador para operar um sistema de tração a dieselapresentando um computador e ao menos uma unidade de geração de potênciaalimentada a diesel. O código de programa de computador inclui um módulo deprograma de computador para determinar ao menos um ajuste para ser usado por umaunidade de geração de potência alimentada a diesel. É ainda descrito um módulo deprograma de computador para converter ao menos um ajuste otimizado em um sinal deentrada reconhecível para a unidade de geração de potência alimentada a diesel.Another example embodiment describes a computer program code for operating a diesel drive system presenting a computer and at least one diesel-powered power generation unit. The computer program code includes a computer program module for determining at least one setting for use by a diesel-powered power generation unit. Also described is a computer program module for converting at least one optimized setting into a recognizable input signal for the diesel-powered power generation unit.

Também é descrito um módulo de programa de computador para determinar ao menosuma condição operacional do sistema de tração a diesel quando é aplicado ao menos umajuste otimizado. É além disto descrito um módulo de programa de computador paracomunicar, dentro do Ioop fechado de controle, para um otimizador a ao menos umacondição operacional de tal forma que a ao menos uma condução operacional é aindausada para otimizar o ao menos um ajuste.Also described is a computer program module for determining at least one operating condition of the diesel drive system when at least one optimized setting is applied. Further described is a computer program module for communicating within the closed control Ioop to an optimizer at least one operating condition such that at least one operating conduction is further used to optimize at least one setting.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOSDETAILED DESCRIPTION OF DRAWINGS

Será ora feita uma descrição mais particularizada dainvenção descrita supra de forma sucinta, com base em referência ás formas específicasde realização desta, as quais são ilustradas nos desenhos em anexo. Compreendendoque estas figuras ilustram apenas as formas típicas de realização da invenção e,portanto, não devem ser consideradas como sendo Iimitativos do escopo, a invençãoserá ora descrita e explicada com especificidade e detalhamento adicionais através douso dos desenhos que a acompanham, nos quais:A more detailed description will now be given of the invention briefly described above, based on reference to the specific embodiments thereof, which are illustrated in the accompanying drawings. Understanding that these figures illustrate only typical embodiments of the invention and therefore should not be construed as limiting the scope, the invention will now be described and explained with further specificity and detail through the accompanying drawings, in which:

- A figura 1 mostra uma ilustração de exemplo de um diagrama de fluxo da presenteinvenção;Figure 1 shows an example illustration of a flow diagram of the present invention;

- A figura 2 mostra um modelo simplificado do trem, o qual pode ser empregado;A figura 3 mostra uma forma de realização de exemplo dos elementos da presenteinvenção;Figure 2 shows a simplified model of the train which may be employed Figure 3 shows an exemplary embodiment of the elements of the present invention;

A figura 4 mostra uma forma de realização de exemplo da curva entre o uso decombustível e o tempo de viagem;Figure 4 shows an exemplary embodiment of the curve between fuel use and travel time;

A figura 5 mostra uma forma de realização de exemplo da decomposição em trechospara um pano de viagem;Figure 5 shows an example embodiment of the split decomposition for a traveling cloth;

A figura 6 mostra um exemplo de uma forma de realização relativa a um exemplo desegmentação;Fig. 6 shows an example of an embodiment relating to an example segmentation;

A figura 7 mostra um exemplo de um diagrama de fluxo de uma forma de realizaçãoda presente invenção;Fig. 7 shows an example of a flow diagram of an embodiment of the present invention;

A figura 8 mostra uma ilustração de exemplo de um mostrador dinâmico para usopelo operador;Figure 8 shows an example illustration of a dynamic display for use by the operator;

A figura 9 mostra uma outra ilustração de exemplo de um mostrador dinâmico parauso pelo operador;Figure 9 shows another example illustration of a dynamic display for use by the operator;

A figura 10 mostra uma outra ilustração de exemplo de um mostrador dinâmico parauso pelo operador;Figure 10 shows another example illustration of a dynamic display for use by the operator;

A figura 11 ilustra um diagrama de blocos, relativo ao estado da arte, de como umveículo ferroviário é atualmente controlado;Figure 11 illustrates a state-of-the-art block diagram of how a rail vehicle is currently controlled;

A figura 12 mostra uma forma de realização de exemplo de um sistema em Ioopfechado para operar um veículo ferroviário;Figure 12 shows an exemplary embodiment of a closed loop system for operating a rail vehicle;

A figura 13 mostra o sistema em Ioop fechado integrado com uma unidade decontrole mestre;Figure 13 shows the closed loop system integrated with a master control unit;

- A figura 14 uma forma de realização de exemplo de um sistema em Ioop fechadopara operar um veículo ferroviário integrado com um outro subsistema operacional deentrada do veículo ferroviário;Figure 14 is an exemplary embodiment of a closed loop system for operating a rail vehicle integrated with another rail vehicle entry operating subsystem;

- A figura 15 mostra uma forma de realização de exemplo do controlador mestre comouma parte do sistema de controle em Ioop fechado; eFig. 15 shows an exemplary embodiment of the master controller as part of the closed loop control system; and

- A figura 16 mostra um exemplo de um diagrama de fluxo das etapas para operar umveículo ferroviário através de um processo em Ioop fechado.Figure 16 shows an example of a flow diagram of the steps for operating a railway vehicle through a closed Ioop process.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Agora será feita referência, em detalhes, às formas derealização consistentes com a invenção, exemplos das quais estão ilustradas nosdesenhos em anexo. Sempre que possível, os mesmos números de referência usadosnas diversas figuras se referem a partes iguais.Reference will now be made in detail to the embodiments consistent with the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers used in the various figures refer to like parts.

As formais de realização de exemplo da presente invençãoserão descritas com relação a veículos ferroviários, especificamente trens e locomotivasque apresentam motores a diesel, sendo que as formas de realização de exemplo dainvenção também são aplicáveis em outros usos, tais como, mas não limitado a, veículosfora de estrada, embarcações marítimas e unidades estacionárias, cada uma das quaispodendo empregar um motor a diesel. Neste sentido, quando se descreve uma missãoespecífica, esta inclui uma tarefa ou solicitação a ser satisfeita pelo sistema dotado domotor a diesel. Portanto, com relação às aplicações em veículos ferroviários, navais oufora de estrada, esta pode se referir à movimentação do sistema de um local atual paraum destino. No caso de aplicações estacionárias, tais como, mas não limitadas aestações de geração de energia estacionárias ou as redes de estações de geração deenergia, uma missão específica pode se referir a uma certa potência (p. ex., MW/h) ou aoutros parâmetros ou requisitos a serem satisfeitos pelo sistema acionado a diesel. Damesma forma, as condições operacionais da unidade geradora de energia acionada adiesel pode incluir pode compreender um ou mais entre velocidade, carga, valor docombustível, tempo, etc.Exemplary embodiments of the present invention will be described with respect to rail vehicles, specifically trains and locomotives that feature diesel engines, and exemplary embodiments of the invention are also applicable in other uses, such as, but not limited to, vehicles outside. vehicles, marine vessels and stationary units, each of which may employ a diesel engine. In this sense, when describing a specific mission, it includes a task or request to be fulfilled by the diesel powered engine system. Therefore, for applications in rail, naval or off road vehicles, this may refer to the movement of the system from a current location to a destination. In the case of stationary applications such as, but not limited to stationary power generation stations or power station networks, a specific mission may refer to a certain power (eg MW / h) or other parameters. or requirements to be met by the diesel driven system. Similarly, the operating conditions of the diesel fuel generating unit may include may comprise one or more of speed, load, fuel value, time, etc.

Em um exemplo de uma embarcação naval, uma pluralidadede rebocadores podem estar operando junto sendo que todos estão movimentando omesmo barco grande, sendo que cada rebocador está conectado no tempo para realizara missão de mover o grande barco. Em uma outra forma de realização de exemplo, umaúnica embarcação naval pode apresentar uma pluralidade de motores. O veículo fora deestrada (OHV) podem compreender uma frota de veículos os quais tem a mesmomissão de se moverem pela terra, do local A para o local B, sendo que cada OHV estáligado no tempo para realizar a missão. Com relação a uma usina de geração de energiade tipo estacionária, uma pluralidade de usinas podem estar agrupadas gerandocoletivamente energia para um local/propósito específico.In one example of a naval vessel, a plurality of tugboats may be operating together with all being moving the same large boat, with each tug being connected in time to accomplish the mission of moving the large boat. In another exemplary embodiment, a single naval vessel may have a plurality of engines. The off-road vehicle (OHV) may comprise a fleet of vehicles which have the same mission of moving over land from location A to location B, each OHV being linked in time to accomplish the mission. With respect to a stationary type power generation plant, a plurality of plants may be collectively generating power for a specific location / purpose.

As formas de realização da presente invenção resolvem osproblemas dá arte através do fornecimento de um sistema, de um método e de ummétodo implementado através de um computador, tal como um código de software decomputador, para determinar e implementar uma estratégia de condução. Com relaçãoàs locomotivas, as formas de realização de exemplo da presente invenção tambémpodem ser executadas quando a consistência de locomotivas se encontra realizandouma operação na forma com tração distribuída.Embodiments of the present invention solve art problems by providing a system, method, and method implemented via a computer, such as a computer software code, to determine and implement a driving strategy. With respect to locomotives, the exemplary embodiments of the present invention may also be performed when the consistency of locomotives is performed in a distributed traction operation.

As pessoas com proficiência na arte irão perceber que umdispositivo, tal como um sistema de processamento de dados, incluindo uma CPU, umamemória, um dispositivo de entrada e saída l/O, um armazenador de programa, umbarramento de conexão e outros componentes apropriados, poderia ser programado, oude qualquer forma projetado, para facilitar a realização, na prática, do método dainvenção. Um tal sistema poderia incluir meios apropriados de programa para executaros métodos destas formas de realização.Those skilled in the art will appreciate that a device, such as a data processing system, including a CPU, memory, I / O input device, program store, connection bus, and other appropriate components, could be programmed, or in any way designed, to facilitate the practical implementation of the method of the invention. Such a system could include appropriate program means for performing methods of these embodiments.

Além disto, um artigo manufaturado, tal como um disco pré-gravado ou um produto de programa de computador semelhante, para uso em umsistema de processamento de dados, poderia incluir um meio de armazenamento emeios de programa gravados neste, de modo a orientar o sistema de processamento dedados a permitir a realização, na prática, do método da invenção. Tais dispositivos eartigos manufaturados também estão incluídos dentro do espírito e do escopo dainvenção.In addition, a manufactured article, such as a pre-recorded disc or similar computer program product, for use in a data processing system, could include a means of storing programmed media on it to orient the system. data processing to enable the method of the invention to be carried out in practice. Such devices and manufactured articles are also included within the spirit and scope of the invention.

Falando de forma geral, o efeíto; técnico é determinar eimplementar uma estratégia de condução e/ou operação de um sistema alimentado adiesel para melhorar ao menos um certo requisito de parâmetro de critério operacional decertos objetivos ao mesmo tempo em que satisfaz as restrições devidas à programaçãoou a agenda. Para facilitar o entendimento, esta será descrita, daqui em diante, comreferência a uma sua implementação específica. As invenções são descritas dentro docontexto geral das instruções executáveis por um computador, tais como os módulos deprograma de computador, que são executados por um computador. De forma geral, osmódulos de programa de computador incluem rotinas, programas, objetos, componentes,estruturas de dados, etc., os quais realizam tarefas em particular ou que implementamtipos particulares de dados abstratos. Por exemplo, os programas de computadorconsubstanciam as formas de realização de exemplo da invenção e podem sercodificados através de diversas linguagens, para uso em plataformas diferentes. Nadescrição que segue, os exemplos da invenção podem ser descritos dentro do contextode um portal web o qual emprega um navegador web. Contudo, poderá ser percebidoque os princípios da invenção que formam a base das formas de realização de exemploda invenção podem ser igualmente implementados através de outros tipos de tecnologiasde programação de computador.Generally speaking, the effect; The technical approach is to determine and implement a strategy for driving and / or operating an diesel fueled system to improve at least a certain certain objective operational parameter parameter requirement while satisfying scheduling or schedule constraints. For ease of understanding, this will be described hereinafter with reference to a specific implementation. The inventions are described within the general context of instructions executable by a computer, such as computer program modules, which are executed by a computer. Generally, computer program modules include routines, programs, objects, components, data structures, etc., which perform particular tasks or implement particular types of abstract data. For example, computer programs support the exemplary embodiments of the invention and may be encoded through various languages for use on different platforms. In the following description, examples of the invention may be described within the context of a web portal which employs a web browser. However, it will be appreciated that the principles of the invention that form the basis of exemplary embodiments of the invention may also be implemented by other types of computer programming technologies.

Ainda mais, os peritos na arte irão perceber que as formasde realização da presente invenção podem ser realizadas, na prática, através de outrasconfigurações de sistemas de computador, incluindo os dispositivos portáteis ou hand-held, os sistemas de microprocessadores, os dispositivos eletrônicos baseados emmicroprocessadores ou programáveis pelo usuário, minicomputadores, computadores detipo mainframe, e similares. As formas de realização de exemplo da invenção tambémpodem ser realizadas na prática em ambientes de computação descentralizados, nosquais as tarefas são realizadas por dispositivos remotos de processamento e os quaisestão ligados através de uma rede de comunicação. Em um ambiente de computaçãodescentralizado, os módulos do programa podem estar localizados em meios dearmazenamento de instruções de computador, tanto locais quanto remotos, incluindo asmemórias de armazenamento. Estes ambientes de computação, tanto locais quantoremotos, podem estar totalmente contidos dentro da locomotiva, ou em locomotivasadjacentes à consistência, ou não embarcados nestas, ás margens da linha ou emescritórios centrais, com os quais é utilizada uma comunicação sem fio ou através decabeamento.Further, those skilled in the art will appreciate that embodiments of the present invention may be realized in practice through other computer system configurations, including handheld or hand-held devices, microprocessor systems, microprocessor-based electronic devices. or user-programmable, minicomputers, mainframe-like computers, and the like. Exemplary embodiments of the invention may also be performed in practice in decentralized computing environments, in which tasks are performed by remote processing devices and which are connected via a communication network. In a decentralized computing environment, program modules can be located on both local and remote computer instruction storage media, including storage memories. These computing environments, both quantoremotor locations, may be fully contained within the locomotive, or in locomotives adjacent to, or not embedded in, the line margins or central offices, with which wireless or decabelling communication is used.

Por todo este documento será empregado o termoconsistência de locomotivas. Tal como ora empregado, uma consistência de locomotivaspode ser descrita como apresentando uma ou mais locomotivas em sucessão, ligadasentre elas de tal forma a fornecer uma capacidade motora ou de frenagem. Aslocomotivas estão ligadas entre elas quando não existem vagões ou carros ferroviáriosentre as locomotivas. O trem pode apresentar mais de urria consistência de locomotivasna sua composição. Especificamente, pode existir uma consistência líder e mais de umaconsistência remota, tal como no meio da linha de vagões e outra consistência remota aofinal do trem. Cada consistência de locomotivas pode apresentar uma primeiralocomotiva e locomotiva(s) atrás desta. Como uma consistência de locomotivas éusualmente vista como uma sucessão de locomotivas, os peritos na arte irãoprontamente perceber que um grupo de consistências de locomotivas também pode serreconhecido como uma consistência mesmo quando um carro ou vagão separa aslocomotivas, tal como quando a consistência de locomotivas é configurada para umaoperação com tração distribuída, na qual os comandos de aceleração e de frenagem sãodisseminados a partir da locomotiva líder para os trens remotos através de um canal deradio ou de um cabo elétrico. Neste sentido, o termo consistência de locomotivas nãodeve ser considerado como um fator Iimitativo quando da descrição de diversaslocomotivas dentro do mesmo trem.Throughout this document the thermoconsistence of locomotives will be employed. As used herein, a consistency of locomotives may be described as having one or more locomotives in succession, linked together in such a way as to provide motor or braking capacity. Locomotives are linked together when there are no wagons or rail cars between the locomotives. The train may have more of a locomotive consistency in its composition. Specifically, there may be one leading consistency and more than one remote consistency, such as in the middle of the wagon line and another remote consistency at the end of the train. Each consistency of locomotives may have a first locomotive and locomotive (s) behind it. As a locomotive consistency is usually viewed as a succession of locomotives, those skilled in the art will readily realize that a group of locomotive consistencies can also be recognized as a consistency even when a car or wagon separates locomotives, such as when locomotive consistency is configured. for a distributed traction operation in which the acceleration and braking controls are disseminated from the leading locomotive to remote trains via a derailleur or cable. In this sense, the term locomotive consistency should not be considered as a limiting factor when describing several locomotives within the same train.

Ora serão descritas as formas de realização da presenteinvenção, fazendo-se referência aos desenhos. As formas de realização de exemplo dainvenção podem ser implementadas dè diversas formas, incluindo um sistema (o qualinclui um sistema de processamento de dados), um método (o qual inclui um métodocomputadorizado), um Clispositivoj um meio passível de ser lido por um computador, umproduto na forma de um programa de computador, uma interface gráfica para com ousuário, incluindo um portal web, ou uma estrutura de dados fixada de forma tangível emuma memória passível de ser lida por um computador. Abaixo serão descritas diversasformas de realização da invenção.The embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Exemplary embodiments of the invention may be implemented in a number of ways, including a system (which includes a data processing system), a method (which includes a computerized method), a device, and a computer readable medium, a product in the form of a computer program, a graphical user interface, including a web portal, or a data structure tangibly fixed in computer readable memory. Various embodiments of the invention will be described below.

A figura 1 apresenta uma ilustração de exemplo de umdiagrama de fluxo de uma forma de realização de exemplo da presente invenção. Talcomo ilustrado, as instruções são entradas ou inserções específicas para ò planejamentode uma viagem tanto a bordo quanto ã partir dè um local remoto, tal como um centro deexpedição 10. Tais informações inseridas incluem, mas não estão limitadas à posição dotrem, a descrição da consistência (tal como os modelos das locomotivas), a descrição dapotência da locomotiva, a performance da transmissão de tração da locomotiva, oconsumo de combustível pelo motor como uma função da potência útil transferida, asemissões do trem ou da locomotiva como uma função da velocidade pelo ajuste dapotência e das cargas dinâmicas, as características de refrigeração, a rota pretendidapara a viagem (grau de inclinação efetivo e curvatura como uma função dos marcosferroviários ou um componente de "grau de inclinação efetivo" para refletir a curvatura deacordo com o padrão para as práticas ferroviárias), o trem representado pela composiçãoe pela carga junto com os coeficientes de arrasto efetivo, os parâmetros desejados paraa viagem incluindo, mas não limitados a, o momento de início e a localização, o local dechegada, o tempo desejado de viagem, a identificação da tripulação (usuário e/ouoperador), o final do turno da tripulação e a rota.Figure 1 shows an exemplary illustration of a flow diagram of an exemplary embodiment of the present invention. As illustrated, instructions are specific entries or inserts for the planning of a trip on board as well as from a remote location such as a dispatch center. 10 Such information entered includes, but is not limited to the dotrem position, the description of consistency. (such as locomotive models), description of locomotive horsepower, performance of locomotive traction transmission, fuel consumption by engine as a function of transferred net power, train or locomotive emissions as a function of speed by tuning power and dynamic loads, the cooling characteristics, the intended route for travel (actual degree of inclination and curvature as a function of railway landmarks or a component of “effective inclination” to reflect curvature according to standard rail practices ), the train represented by the composition and the load with the effective drag coefficients, the desired parameters for the trip including, but not limited to, the time of commencement and location, the place of arrival, the desired travel time, the identification of the crew (user and / or operator), the end of the crew shift and the route.

Estes dados podem ser fornecidos para a locomotiva 42através de diversas formas, tais como, mas não limitadas a, um operador inserindo estesdados de forma manual na locomotiva 42 através de uma tela a bordo, as característicasfornecidas pelo fabricante ou pelo operador, a inserção de um dispositivo de memória talcomo um cartão rígido e/ou um drive USB contendo os dados em um receptáculo ouconector a bordo da locomotiva, e através da transmissão das informações por meio deuma comunicação sem fio, a partir de um local 41 centralizado ou às margens daferrovia, tal como um dispositivo de sinalização da linha e/ou um dispositivo marginal,para a locomotiva 42. As características de carga da locomotiva 42 e do trem 31 (p. ex.,arraste) também podem ser alteradas durante a rota (p. ex., com a altitude, atemperatura ambiente e as condições dos trilhos e dos vagões), e o plano pode seratualizado de modo a refletir tais mudanças, conforme necessário, através de qualquerum dentre os método supra descritos e/ou através da captura autônoma e em tempo realdas condições do trem/locomotiva. Isto inclui, por exemplo, as mudanças detectadas nascaracterísticas do trem ou da locomotiva detectadas pelo equipamento de monitoramentoa bordo ou não da locomotiva(s) 42.This data may be provided for the locomotive 42 through a variety of ways, such as, but not limited to, an operator manually entering this data into the locomotive 42 via an on-screen display, the characteristics provided by the manufacturer or operator, the insertion of a a memory device such as a hard card and / or a USB drive containing the data in a receptacle or connector on board the locomotive, and by transmitting the information by wireless communication from a centralized location 41 or at the railroad's edge, such as a line signaling device and / or a marginal device for locomotive 42. The loading characteristics of locomotive 42 and train 31 (eg drag) can also be changed during route (eg ., with altitude, ambient temperature, track and wagon conditions), and the plan may be updated to reflect such changes as m among the methods described above and / or through autonomous and real time capture of train / locomotive conditions. This includes, for example, changes detected in the characteristics of the train or locomotive detected by monitoring equipment on or off the locomotive (s) 42.

O sistema de sinalização de linha determina a velocidadepermitida para o trem. Existem diversos tipos de sistemas de sinalização de linha e deregras operacionais associadas a cada um destes sinais. Por exemplo, alguns sinais sãocompostos por uma única luz (liga/desliga), alguns sinais são compostos por uma únicalente com diversas cores, e alguns sinais apresentam diversas luzes e cores. Estessinais podem indicar que a linha, está livre e que o trem pode seguir com a velocidademáxima permitida. Estes também podem indicar que é necessária uma velocidadereduzida ou uma parada. Esta velocidade reduzida pode precisar ser efetivadaimediatamente, ou em um certò local (p. ex., antes do próximo sinal ou cruzamento).The line signaling system determines the speed allowed for the train. There are several types of line signaling systems and operating rules associated with each of these signals. For example, some signals are composed of a single light (on / off), some signals are composed of a single multi-color light, and some signals have multiple lights and colors. Signals may indicate that the line is free and that the train may travel at the maximum speed allowed. These may also indicate that a slow speed or a stop is required. This reduced speed may need to be effected immediately, or at a certain location (eg before the next sign or intersection).

A situação do sinal é comunicada para o trem e/ou para ooperador através de diversos meios. Alguns sistemas apresentam circuitos na linha ebobinas indutivas de captura dispostas nas locomotivas. Outros sistemas compreendemos sistemas de comunicação sem fio e/ou os sistemas de comunicação por meio decabos. Os sistemas de sinalização também podem precisar que o operador, oumaquinista, inspecione visualmente o sinal e tome a atitude apropriada.The signal status is communicated to the train and / or the operator by various means. Some systems have in-line circuits and inductive capture coils arranged on locomotives. Other systems include wireless communication systems and / or cable communication systems. Signaling systems may also require the operator or driver to visually inspect the signal and take appropriate action.

Os sistemas de sinalização podem fazer uma interface como sistema de sinalização a bordo e ajustar a velocidade da locomotiva de acordo com asentradas e com as regras operacionais apropriadas. Para os sistemas de sinalização querequerem que o operador inspecione visualmente a situação do sinal, a tela do operadorira mostrar as opções apropriadas do sinal para o operador entrar, com base nalocalização do trem. O tipo de sistema de sinalização e de regras de operação, comouma função da localização, pode ser armazenado em um banco de dados 63 a bordo.Signaling systems may interface as an onboard signaling system and adjust the speed of the locomotive in accordance with the entrances and appropriate operating rules. For signaling systems that want the operator to visually inspect the signal status, the operator screen will show the appropriate signal options for the operator to enter based on the train's location. The type of signaling system and rules of operation, as a function of location, may be stored in an onboard database 63.

Com base na especificação dos dados de entrada nasformas de realização de exemplo da presente invenção, é calculado um plano otimizadopara produzir um perfil de viagem 12, o qual minimiza o uso de combustível e/ou asemissões produzidas, sujeito às restrições dos limites de velocidade ao longo da rota econsiderando os horários de partida e de chagada. O perfil contém a velocidadeotimizada e os ajustes de potência (marcha de trabalho) otimizados do trem que segue,expressos como uma função da distância e/qu do tempo, e os limites operacionais dotrem incluindo, mas não limitados a, os ajustes máximos para a marcha de trabalho epara a frenagem, e os limites de velocidade como uma função da localização, e oconsumo de combustível e a geração de emissões que são esperados. Em uma formade realização de exemplo, o valor do ajuste para a marcha de trabalho [notch] éselecionado de modo a se obter as decisões de mudança de aceleração a cada períodode 10 a 30 segundos. Os peritos na arte irão prontamente perceber que as decisões demudança de aceleração podem acontecer em períodos maiores ou menores, senecessário e/ou desejado, de modo a seguir um perfil otimizado de velocidade. Emsentido amplo, deve ficar evidente para uma pessoa com proficiência na arte que osperfis fornecem os ajustes de potência para o trem, tanto ao nível do trem quanto aonível da consistência e/ou ao nível do trem individual. A potência compreende a força defrenagem, a força motriz e a força dos freios a ar. Em uma outra forma preferida derealização, ao invés de operar, de forma tradicional, com ajustes discretos para asmarchas de trabalho, a forma de realização de exemplo da presente invenção está apta aselecionar um ajuste contínuo da potência, o qual é determinado como sendo o otimizadopara o perfil selecionado.Based on the specification of the input data in the exemplary embodiments of the present invention, an optimal plan is calculated to produce a travel profile 12 which minimizes fuel use and / or emissions produced, subject to speed limit restrictions when along the route and considering departure and arrival times. The profile contains the optimum speed and optimized power (working gear) settings of the following train, expressed as a function of distance and / or time, and operating limits include, but not limited to, maximum settings for the working gear is for braking, and speed limits as a function of location, and the fuel consumption and emissions that are expected. In one example embodiment, the setting value for working gear [notch] is selected so that acceleration change decisions are made every 10 to 30 seconds. Those skilled in the art will readily appreciate that acceleration change decisions can take place over longer or shorter periods, if necessary and / or desired, in order to follow an optimized velocity profile. Broadly understood, it should be apparent to a person skilled in the art that the profiles provide the power adjustments for the train, both at the train level and at the consistency and / or individual train level. Power comprises the drainage force, the driving force and the force of the air brakes. In another preferred embodiment, rather than traditionally operating with discrete adjustments to the work gears, the exemplary embodiment of the present invention is capable of selecting a continuous power adjustment, which is determined to be optimal for the selected profile.

Destarte, e por exemplo, se um perfil otimizado especifica umajuste da marcha de trabalho de 6,8, ao invés de operar com um ajuste da marcha detrabalho de 7, a locomotiva 42 pode operar em 6,8. A possibilidade de se operar comajustes de potência intermediários pode trazer benefícios adicionais para a eficiência, talcomo descrito abaixo.Thus, for example, if an optimized profile specifies a working gear setting of 6.8, instead of operating with a working-gear setting of 7, the locomotive 42 can operate at 6.8. The ability to operate at intermediate power settings may have additional efficiency benefits as described below.

O procedimento usado para computar o perfil ótimo podeser através de qualquer um dos métodos de computação para uma seqüência depotência a qual guia o trem 31, de modo à minimizar o consumo de combustível e/ou asemissões, desde que respeitados as restrições para a locomotiva e para a programaçãoou agenda de horários, tal como sintetizado abaixo. Em alguns casos, o perfil otimizadonecessário pode ser muito próximo de um anteriormente determinado, devida àsimilaridade da configuração do trem, da rota e das condições ambientais. Nestes casos,pode ser suficiente consultar o guia de trajeto dentro do banco de dados 63 e tentarsegui-lo. Quando não existe nenhum plano previamente computado, os métodos paracalcular um novo incluem, mas nãò estão limitados a, calcular diretamente o perfil ótimoutilizando modelos de equações diferenciais os quais reproduzem, de forma aproximada,a movimentação física do trem. O ajuste envolve e seleção de uma quantidade defunções objetivas, usualmente uma soma ponderada (integral) das variáveis do modelo,as quais correspondem à taxa de consumo do combustível e de geração das emissões,mais um termo para penalizar uma variação excessiva da aceleração.The procedure used to compute the optimum profile may be by any of the computation methods for a power sequence which guides the train 31 in order to minimize fuel consumption and / or emissions, provided that the restrictions for the locomotive and for the schedule or schedule as summarized below. In some cases, the required optimized profile may be very close to the one previously determined due to the similarity of train configuration, route and environmental conditions. In such cases, it may be sufficient to consult the route guide within database 63 and try to follow it. When there is no previously computed plan, the methods for calculating a new one include, but are not limited to, directly calculating the profile by optimizing models of differential equations which roughly reproduce the physical motion of the train. Adjustment involves and selection of a number of objective functions, usually a weighted (integral) sum of the model variables, which correspond to the fuel consumption and emission generation rate, plus a term to penalize excessive acceleration variation.

Uma fórmula otimizada de controle é acertada paraminimizar a função quantitativa objetiva que é submetida às restrições incluindo, mas nãolimitada a, os limites de velocidade e os ajustes mínimo e máximo para a potência(aceleração). Dependendo dos objetivos do plano, a qualquer tempo, o problema podeser ajustado de forma flexível de modo a minimizar o consumo de combustível sujeito asrestrições das emissões e dos limites de velocidade, ou para minimizar as emissõessujeito às restrições de combustível e do horário de chegada. Também é possível ajustar,por exemplo, o objetivo de minimizar o tempo total de viagem sem as restrições relativasà quantidade total de emissões ou de uso de combustível, sendo que tal relaxamento dasrestrições poderia ser permitido ou necessário para a missão.An optimized control formula is set to minimize the objective quantitative function that is subject to restrictions including, but not limited to, speed limits and minimum and maximum power (acceleration) adjustments. Depending on the plan's objectives, the problem can be flexibly adjusted at any time to minimize fuel consumption subject to emission restrictions and speed limits, or to minimize emissions subject to fuel restrictions and arrival time. It is also possible to adjust, for example, the objective of minimizing total travel time without restrictions on total emissions or fuel use, and such relaxation of restrictions could be permitted or necessary for the mission.

Por todo este documento, são apresentados exemplos deequações e de funções objetivas destinadas a minimizar o consumo de combustível dalocomotiva, Estas equações e funções tem apenas o intuito de ilustração, posto quepodem ser empregadas outras equações e funções objetivas para otimizar o consumo decombustível ou para otimizar outros parâmetros operacionais do trem/locomotiva.Throughout this document, examples of equations and objective functions are presented that are designed to minimize fuel economy. These equations and functions are for illustration purposes only, as other equations and objective functions may be employed to optimize fuel consumption or to optimize fuel consumption. other train / locomotive operating parameters.

O problema a ser solucionado pode ser posto maisprecisamente de forma matemática. A física básica do movimento é expressa por:The problem to be solved can be put more precisely mathematically. The basic physics of movement is expressed by:

<formula>formula see original document page 11</formula><formula> formula see original document page 11 </formula>

na qual χ é a posição de trem, ν é a sua velocidade e t é o tempo (em milhas, milhas porhora e minutos ou horas, conforme apropriado) e u é o comando de entrada para amarcha de trabalho (aceleração). Além disto, D indica a distância a ser percorrida, Tf ohorário desejado de chegada na distância D ao longo da linha, Te é o esforço de traçãoproduzido pela consistência de locomotivas, Ga é o arraste gravitacional o qual dependedo comprimento do trem, da composição do trem e do terreno no qual o trem estálocalizado, R é o arraste dependente da velocidade efetiva [net speed] da consistência delocomotivas e da composição do trem. As velocidades iniciais e finais também podem serespecificadas, mas sem perda do caráter genérico são tidas aqui como sendo zero (tremparado no início e no final). Por fim, o modelo é prontamente modificado para incluiroutras dinâmicas importantes tais como o atraso entre uma mudança de aceleração, u, edo esforço de tração ou de frenagem resultante. Utilizando este modelo, uma fórmula decontrole otimizada é acertada para minimizar a função objetiva quantitativa sujeita asrestrições incluindo, mas não limitadas a, os limites de velocidade e os ajustes máximo emínimo da potência (aceleração). Dependendo dos objetivos do plano, a qualquer tempo,o problema pode ser ajustado de forma flexível de modo a minimizar o consumo decombustível sujeito às restrições das emissões e dos limites de velocidade, ou paraminimizar as emissões sujeito às restrições de combustível e do horário de chegada.where χ is the train position, ν is its speed and t is the time (in miles, miles per hour and minutes or hours as appropriate) and u is the input command for working (acceleration). In addition, D indicates the distance to be traveled, Tf the desired time of arrival at the distance D along the line, Te is the traction effort produced by the consistency of locomotives, Ga is the gravitational drag which depends on the train length, the train composition. train and the terrain on which the train is located, R is the net speed-dependent drag of delocomotive consistency and train composition. Initial and final velocities may also be specified, but without loss of generic character they are here considered to be zero (trembled at the beginning and end). Finally, the model is readily modified to include other important dynamics such as the delay between a change in acceleration, u, and the resulting tractive effort or braking. Using this model, an optimized control formula is achieved to minimize quantitative objective function subject to restrictions including, but not limited to, speed limits and minimum power (acceleration) adjustments. Depending on the objectives of the plan at any time, the problem can be flexibly adjusted to minimize fuel consumption subject to emission restrictions and speed limits, or to minimize emissions subject to fuel restrictions and arrival time. .

Também é possível acertar, por exemplo, o objetivo deminimizar o tempo total de viagem sem as restrições relativas à quantidade total deemissões ou de uso do combustível, sendo que tal relaxamento das restrições poderiaser permitido ou necessário para a missão. Todas estas medidas de performance podemser expressas na forma de uma combinação linear entre qualquer um dos seguintes:It is also possible to achieve, for example, the goal of minimizing total travel time without restrictions on the total amount of emissions or fuel usage, and such relaxation of restrictions could be permitted or necessary for the mission. All of these performance measures may be expressed as a linear combination of any of the following:

<formula>formula see original document page 12</formula><formula> formula see original document page 12 </formula>

- Minimiza a marcha de trabalho (entrada contínua)- Minimizes working gear (continuous input)

A substituição do termo do combustível F em (1) pelotermo correspondente à produção das emissões. Por exemplo, para as emissõesThe replacement of the fuel term F in (1) is the term corresponding to the production of emissions. For example, for emissions

<formula>formula see original document page 12</formula><formula> formula see original document page 12 </formula>

Nesta equação, E é a quantidade de emissões em gramas por cavalo vapor-hora (g/hph)para cada uma das marchas de trabalho (ou ajustes de potência). Ainda mais poderia serfeita uma minimização com base no total ponderado do combustível e das emissões.In this equation, E is the amount of emissions in grams per horsepower hour (g / hph) for each of the working gears (or power adjustments). Further minimization could be done based on weighted total fuel and emissions.

Uma função objetiva comumente empregada erepresentativa é a seguinte:An objective function commonly employed and representative is as follows:

<formula>formula see original document page 12</formula>Os coeficientes da combinação linear dependem daimportância (peso) dado a cada um dos termos. Quando o veículo opera com diversostipos de combustível, é uma combinação da soma linear dos coeficientes do combustívelde cada tipo de combustível, como será descrito com maiores detalhes abaixo. Note-seque na equação (OP)1 u(t) é a variável de otimização que é a posição da marcha detrabalho contínua. Caso seja necessária uma marcha de trabalho discreta, p. ex., paralocomotivas antigas, a solução da equação (OP) é tornada discreta, o que pode resultarem uma menor economia de combustível. Encontrar a solução de menor tempo (ai éfixado em zero e a2 é fixado em zero ou em um valor relativamente pequeno) é usadopara encontrar a menor ligação para o tempo de possível (Tf = Tmin). Neste caso, tantou(t) quanto Tf são as variáveis de otimização. A forma preferida de realização soluciona aequação (OP) para diversos valores de Tf com Tf > Tfmin com <x3 fixado em zero. Nesteúltimo caso, Tf é tratado como uma restrição.<formula> formula see original document page 12 </formula> The coefficients of the linear combination depend on the importance (weight) given to each of the terms. When the vehicle operates on different fuel types, it is a combination of the linear sum of fuel coefficients of each fuel type, as will be described in more detail below. Note that in equation (OP) 1 u (t) is the optimization variable which is the position of the continuous working gear. If a discreet working speed is required, p. For example, older paralocomotives, the solution of the equation (OP) is made discrete, which can result in lower fuel economy. Finding the shortest time solution (ai is fixed at zero and a2 is fixed at zero or a relatively small value) is used to find the shortest possible time connection (Tf = Tmin). In this case, both (t) and Tf are the optimization variables. The preferred embodiment solves the equation (OP) for various values of Tf with Tf> Tfmin with <x3 set at zero. In the latter case, Tf is treated as a constraint.

Para aqueles que estão familiarizados com as soluções detais problemas de otimização, pode ser necessário adicionar restrições, p. ex., os limitesde velocidade ao longo da trajetória:For those who are familiar with solutions to such optimization problems, it may be necessary to add constraints, e.g. eg the speed limits along the trajectory:

<formula>formula see original document page 13</formula><formula> formula see original document page 13 </formula>

ou quando se utiliza o tempo mínimo como o objetivo, uma tal restrição do ponto finaldeve aguardar, p. ex. o total de combustível consumido deve ser menor que aqueledentro do tanque, p. ex., por meio de:or when using the minimum time as the goal, such an endpoint constraint must wait, e.g. ex. the total fuel consumed should be less than that inside the tank, e.g. eg by:

<formula>formula see original document page 13</formula><formula> formula see original document page 13 </formula>

na qual Wf é a quantidade de combustível restante dento do tanque. Os peritos na arteirão prontamente perceber que a equação (OP) pode estar em outras formas, assimcomo o quanto apresentado supra é um exemplo de equação para uso na forma derealização de exemplo da presente invenção.where Wf is the amount of fuel remaining inside the tank. Those skilled in the art will readily appreciate that the equation (OP) may be in other forms, as set forth above is an example equation for use in the exemplary embodiment of the present invention.

As referencias as emissões, no contexto das formas derealização de exemplo da presente invenção, de fato, são direcionadas para as emissõescumulativas produzidas na forma de emissões de óxido de nitrogênio (NOx), de emissõesde hidrocarbonetos não queimados, e particulados. Por projeto, cada locomotiva deveobedecer aos padrões de emissão da EPA, e assim, quando as emissões.são.otimizadasna forma de realização de exemplo da presente invenção, esta será a quantidade deemissões totais da missão para a qual não existe especificação hoje. Em qualquermomento, as operações devem obedecer aos regulamentos federais da EPA. Caso umobjetivo chave, durante uma missão, seja o de reduzir as emissões, a fórmula de controleotimizada, equação (OP), deve ser adjtada de modo a levar em consideração esteobjetivo da viagem. Uma flexibilização chave no ajuste da otimização é o de que todos equaisquer objetivos da viagem possam variar de acordo com a região ou com a missão.Por exemplo, para um trem de alta prioridade, um tempo mínimo pode ser o únicoobjetivo em uma rota, devido a sua alta prioridade de trânsito. Como um outro exemplo, ageração das emissões pode variar de estado para estado, ao longo da rota planejadapara o trem.Emissions references, in the context of the exemplary embodiments of the present invention, are in fact directed to cumulative emissions produced in the form of nitrogen oxide (NOx) emissions, unburned hydrocarbon emissions, and particulates. By design, each locomotive must meet EPA emission standards, and so when emissions are optimized in the exemplary embodiment of the present invention, this will be the amount of total mission emissions for which there is no specification today. At any time, operations must comply with federal EPA regulations. If a key objective during a mission is to reduce emissions, the optimal control formula, equation (OP), should be tailored to take this travel objective into account. A key flexibility in tuning optimization is that all travel objectives can vary by region or mission. For example, for a high-priority train, a minimum time may be the only goal on a route, because your high traffic priority. As another example, emissions generation may vary from state to state along the planned route for the train.

Para solucionar o problema resultante da otimização, umaforma de realização de exemplo da presente invenção transfere o problema do controledinâmico otimizado, dentro do domínio do tempo, para um problema equivalente deprogramação de estatística matemática com N variáveis de decisões, na qual o número"N" depende da freqüência com a qual são feitos os ajustes no acelerador e nos freios,bem como a duração da viagem. Para os problemas típicos, este N pode ser de milhares.To solve the optimization problem, an exemplary embodiment of the present invention transfers the problem of optimized dynamic control, within the time domain, to an equivalent problem of mathematical statistical programming with N decision variables, where the number "N" depends on the frequency with which throttle and brake adjustments are made, as well as the length of travel. For typical problems, this N can be thousands.

Por exemplo, e em uma forma de realização de exemplo, pode-se supor um tremviajando por uma linha direta com 172 milhas [cerca de 275 Km] pelo sudoeste dosEstados Unidos. Empregando a forma de realização de exemplo da presente invenção,uma economia de, p. ex., 7,6% no consumo de combustível pode ser conseguida quandose compara uma viagem determinada e realizada utilizando, a forma de realização deexemplo da presente invenção contra o histórico real de uso da aceleração/frenagemdeterminado por um maquinista. O aumento da economia é conseguido devido ao fato deque a otimização obtida através do uso da forma de realização de exemplo da presenteinvenção produz uma estratégia de condução tanto com um menor arraste quanto comuma perda por freios menor, ou nenhuma, quando em comparação com um plano deviagem de um maquinista ou operador.For example, and in an exemplary embodiment, one might suppose traveling by a 172-mile direct line through the southwest of the United States. Employing the exemplary embodiment of the present invention, an economy of, e.g. For example, 7.6% fuel consumption can be achieved when comparing a particular trip taken using the example embodiment of the present invention against the actual history of acceleration / braking use determined by a driver. The increase in economy is achieved due to the fact that the optimization obtained by using the exemplary embodiment of the present invention produces a driving strategy with either minor drag or minor or no brake loss when compared to a plane. of a driver or operator.

Para tornar a otimização supra descrita passível de sertratada por computador, deve ser empregado um modelo simplificado do trem, tal como oquanto ilustrado na figura 2 e nas equações supra descritas. Um refinamento chave doperfil otimizado é produzido através da condução de um modelo mais detalhado, no qualé gerada a seqüência de tração otimizada, de modo a testar se as demais restriçõestérmicas, elétricas e mecânicas são violadas, levando a um perfil modificado davelocidade pela distância que seja mais próximo a um deslocamento que pode serconseguido sem danificar a locomotiva ou os equipamentos do trem, isto é, satisfazendoas restrições adicionais implícitas tais como os limites térmicos ou elétricos da locomotivaou as forças internas aos vagões do trem.To make the optimization described above computer-friendly, a simplified model of the train should be employed, as illustrated in Figure 2 and the equations described above. An optimized key profile refinement is produced by conducting a more detailed model in which the optimized traction sequence is generated to test whether the other thermal, electrical, and mechanical constraints are violated, leading to a modified velocity profile by the distance that is closer to a displacement that can be achieved without damaging the locomotive or train equipment, that is, satisfying the implied additional constraints such as the locomotive's thermal or electrical limits or the forces internal to the train cars.

Fazendo novamente referência a figura 1, uma vez que éiniciada 12 a viagem, são gerados os comandos de tração 14 de modo a colocar o tremem movimento. Dependendo do ajuste operacional para a forma de realização deexemplo da presente invenção, um comando é destinado a que a locomotiva siga ocomando otimizado de tração 16 de modo a atingir a velocidade otimizada. Uma formade realização de exemplo da presente invenção obtém a velocidade real e asinformações de tração a partir da consistência 18 de locomotivas do trem. Devido asinevitáveis aproximações pelos modelos usados para a otimização, um cálculo em Ioopfechado das correções para a tração otimizada é obtido através do rastreamento davelocidade otimizada desejada. Tais correções dos limites operacionais do trem podemser feitas de forma automática ou através do operador, o qual sempre tem o comandofinal do trem.Referring again to Figure 1, once travel 12 is initiated, traction commands 14 are generated to bring the tremor into motion. Depending on the operational setting for the exemplary embodiment of the present invention, a command is intended for the locomotive to follow the optimum traction control 16 to achieve the optimum speed. An exemplary embodiment of the present invention obtains actual speed and traction information from the train locomotive consistency 18. Due to the unavoidable approximations by the models used for the optimization, a closed Ioop calculation of the optimized traction corrections is obtained by tracking the desired optimized speed. Such corrections to the operating limits of the train may be made automatically or through the operator, who always has the final command of the train.

Em alguns casos, o modelo usado na otimização podediferir significativamente do trem real. Isto pode acontecer por diversos motivos, incluindomas não limitado a, alocação e encaminhamento de cargas extras, locomotivas quefalham durante a rota, e a erros no banco de dados 63 inicial ou a entradas de dadoserrôneas feitas pelo operador. Por estas razões, é previsto um sistema de monitoramentoo qual se utiliza de dados em tempo real para estimar os parâmetros da locomotiva ou dotrem em tempo real 20. Os parâmetros estimados são então comparados com osparâmetros assumidos e que foram usados quando a viagem foi inicialmente criada 22.Baseado em qualquer diferença entre os valores assumidos e estimados, a viagem podeser re-planejada 24, pelo que uma economia maior pode advir do novo plano.In some cases, the model used in optimization may differ significantly from the actual train. This can happen for a variety of reasons, including, but not limited to, extra load allocation and routing, locomotives that fail along the route, and initial database errors or erroneous data entries made by the operator. For these reasons, a monitoring system is provided which uses real-time data to estimate locomotive parameters or to provide real-time data 20. The estimated parameters are then compared to the assumed parameters that were used when the trip was initially created. 22.Based on any difference between assumed and estimated values, the trip can be re-planned 24, so greater savings can come from the new plan.

Outras razões para que uma viagem venha a ser re-planejada incluem as diretivas emitidas por uma localidade remota, tal como pelaexpedição, e/ou do operador solicitando que uma mudança nos objetivos sejaconsistente com os objetivos mais globais de planejamento dos movimentos. Osobjetivos mais globais de planejamento dos movimentos podem incluir, mas não estãolimitados a, as programaçõés ou as agendas de outros trens, para permitir que aexaustão se dissipe de um túnel, as operações de manutenção, etc. Outra razão podeser devida a uma falha de um componente a bordo. As estratégias de re-planejamentopodem ser agrupadas em ajustes incrementais e maiores, dependendo da seriedade doproblema, tal como será descrito com maiores detalhes abaixo. Em geral, um "novo"plano deve ser derivado de uma solução da equação (OP) de otimização do problemasupra descrito, mas freqüentemente podem ser encontradas soluções aproximadas maisrápidas, como aqui descrito.Other reasons for a trip to be re-planned include directives issued by a remote location such as dispatch, and / or the operator requesting a change in objectives to be consistent with the overall movement planning objectives. More global movement planning objectives may include, but are not limited to, the schedules or schedules of other trains, to allow the exhaust to dissipate from a tunnel, maintenance operations, etc. Another reason may be due to a failure of an onboard component. Re-planning strategies may be grouped into incremental and larger adjustments depending on the seriousness of the problem, as will be described in more detail below. In general, a "new" plan must be derived from a solution of the problem optimization equation (OP) described above, but more rapid approximate solutions can often be found, as described here.

Em operação, a locomotiva 42 irá continuamente monitorara eficiência do sistema e atualizar continuamente o plano de viagem com base nasmedições reais da eficiência, sempre que uma tal atualização possa melhorar aperformance da viagem. Os cálculos para o re-planejamento da viagem podem serrealizados totalmente dentro da locomotiva(s) ou total ou parcialmente deslocados paraum local remoto, tal como as instalações de processamento marginal ou de expedição,nas quais a tecnologia sem fio é utilizada para a comunicação dos planos para alocomotiva 42. A forma de realização de exemplo da presente invenção também podegerar tendências eficientes ás quais podem ser usadas para desenvolver os dados dafrota de locomotivas com relação às funções de transferência da eficiência. Os dados detoda a frota podem ser usados por ocasião da determinação do plano de viagem inicial, epodem ser usados na otimização da movimentação de toda a malha quando seconsidera a localização de diversos trens. Por exemplo, a curva relativa ao tempo dedeslocamento em relação ao uso de combustível, tal como ilustrada na figura 4, reflete acapacidade de um trem, em uma rota em particular e em um dado momento, atualizadapelo conjunto de médias capturadas para diversos trens similares na mesma rota.In operation, Locomotive 42 will continuously monitor system efficiency and continually update the travel plan based on actual efficiency measurements, whenever such an update may improve trip performance. Trip re-planning calculations can be performed either entirely within the locomotive (s) or fully or partially displaced to a remote location such as marginal processing or dispatching facilities where wireless technology is used for the communication of planes for allocomotive 42. The exemplary embodiment of the present invention may also generate efficient trends which can be used to develop locomotive fleet data with respect to efficiency transfer functions. Fleet data can be used when determining the initial travel plan and can be used to optimize the movement of the entire network when considering the location of several trains. For example, the displacement time curve for fuel use, as illustrated in figure 4, reflects the capacity of a train on a particular route and at a given time, updated by the set of averages captured for several similar trains in same route.

Destarte, uma instalação central de expedição que coleta as curvas como as da figura 4,a partir de diversas locomotivas, poderia utilizar estas informações para coordenar, deuma forma melhor, a movimentação geral dos trens a fim de que se consiga umavantagem ao nível de todo o sistema, em relação à economia de combustível oudeslocamento.Thus, a central dispatching facility that collects the curves like those in figure 4 from various locomotives could use this information to better coordinate overall train movement so that a full-scale advantage can be achieved. the system in relation to fuel economy or displacement.

Durante as operações diárias, diversos eventos podem levara necessidade de se gerar ou modificar o plano atualmente em execução, quando sepretende manter os mesmos objetivos da viagem, para quando um trem não se encontradentro da sua agenda em relação ao encontro ou a passagem de outro trem, e esteprecisa recuperar o tempo. Utilizando os dados atuais de velocidade, tração e localizaçãoda locomotiva, é feita uma comparação entre o horário de chegada planejado e o horáriode chegada 25 atualmente estimado (previsto). O plano 26 é ajustado com base nadiferença entre os horários, assim como na diferença entre os parâmetros (detectados oualterados pela expedição ou pelo operador). Este ajuste pode ser feito automaticamente,de acordo com a vontade da companhia ferroviária, em relação a como os desvios doplano devem ser tratados, ou propostas alternativas de forma manual, para o operadorembarcado ou a expedição decidirem a melhor forma de voltar ao plano. Sempre que umplano é atualizado, mas não os seus objetivos, tal como, mas não limitado ao temporestante para a chegada do mesmo, outras mudanças podem ser transformadas emfatores concorrentes, p. ex., mudanças nos novos limites de velocidade futuros, o quepoderia afetar a possibilidade de se retornar ao plano original. Em tais casos, se o planode viagem original não puder ser mantido, ou em outras pialavras o trem não é capaz decumprir com os objetivos do plano de viagem original, como aqui descrito, outros planospodem ser apresentados para um operador e/ou uma instalação remota, ou expedição.During daily operations, various events may necessitate the generation or modification of the plan currently being executed when the same purpose is to be maintained for the trip when a train is not on its schedule for meeting or passing another train. , and it needs to catch up. Using current locomotive speed, traction, and location data, a comparison is made between the planned arrival time and the currently estimated (predicted) arrival time. Plan 26 is adjusted based on the difference between the times, as well as the difference between the parameters (detected or changed by the dispatch or the operator). This adjustment may be made automatically, at the discretion of the railway company, as to how plane deviations should be handled, or alternative proposals manually, for the shipped operator or dispatch to decide how best to return to the plan. Whenever a plan is updated, but not its objectives, such as, but not limited to, the timing of its arrival, other changes may be transformed into competing factors, e.g. eg changes in new future speed limits, which could affect the possibility of returning to the original plane. In such cases, if the original travel plan cannot be maintained, or in other words the train is unable to comply with the objectives of the original travel plan as described herein, other plans may be presented to an operator and / or a remote facility. , or dispatch.

Também pode ser feito um re-planejarhento quando édesejado alterar os objetivos originais. Um tal re-planejamento pode ser feito tanto emintervalos determinados de tempo, de forma manual e de acordo com adiscricionariedade do operador ou da expedição, quanto de forma autônoma quando sãoexcedidos certos limites predefinidos, tais como os limites operacionais do trem. Porexemplo, se a execução do plano atual está atrasada mais que um valor predeterminado,tal como trinta minutos, a forma de realização de exemplo da presente invenção pode re-planejar a viagem de modo acomodar o atraso às custas de um aumento do consumo decombustível, tal como supra descrito, ou para alertar o operador e a expedição sobre oquanto de tempo pode ser recomposto ao todo (isto é, qual o tempo mínimo de chegadaou qual a quantidade máxima de combustível que pode ser economizada dentro darestrição de tempo).Re-planning can also be done when it is desired to change the original objectives. Such re-planning can be done either at specified time intervals, manually and according to the operator or dispatcher's discretion, or autonomously when certain predefined limits such as train operating limits are exceeded. For example, if the execution of the current plan is delayed by more than a predetermined value, such as thirty minutes, the exemplary embodiment of the present invention may re-plan the trip to accommodate the delay at the expense of increased fuel consumption, as described above, or to alert the operator and the dispatch of how much time can be recomposed in the whole (ie, the minimum arrival time or the maximum amount of fuel that can be saved within the time constraint).

Também podem ser previstos outros gatilhos de re-planejamentocom base no combustível consumido ou na integridade da consistência de tração,incluindo, mas não limitado a, o horário de chegada, a perda de cavalos vapor devido auma falha do equipamento e/ou a um mau funcionamento temporário do equipamento(tal como por uma operação em estado muito aquecido ou muito frio) e/ou pela detecçãode erros na inserção de dados, tal como na carga assumida para o trem. Isto é, se amudança se reflete de forma negativa em relação à performance da locomotiva para orestante da viagem, esta pode ser adicionada como um fator nos modelos e/ou nasequações usadas na otimização.Other re-planning triggers may also be envisaged based on fuel consumed or traction consistency integrity, including, but not limited to, arrival time, loss of horsepower due to equipment failure and / or poor temporary operation of the equipment (such as by operation in a very hot or very cold state) and / or by detecting errors in data entry, such as the assumed load on the train. That is, if the change reflects negatively on the performance of the locomotive for the rest of the trip, it can be added as a factor in the models and / or the equations used in the optimization.

As mudanças nos objetivos dos planos também podemsurgir da necessidade de se coordenar eventos, quando o plano para um tremcompromete a capacidade de outro trem de cumprir com os objetivos e se faz necessáriauma arbitragem em um nível diferente, p. ex., pelo escritório de expedição. Por exemplo,a coordenação dos encontros e passagens ainda pode ser otimizada através dacomunicação direta de trem a trem. Assim, e como um exemplo, se um trem sabe queestá atrasado para chegar a um local de encontro e/ou de passagem, as comunicaçõesdo outro trem podem informar o trem atrasado (e/ou a expedição). O operador podeentão inserir a informação relativa ao fato de estar atrasado na forma de realização deexemplo da presente invenção, sendo que a forma de realização de exemplo da presenteinvenção irá recalcular o plano de viagem do trem. A forma de realização de exemplo dapresente invenção também pode ser utilizada em um nível mais alto, ou ao nível damalha, de modo a permitir que uma expedição determinasse qual trem deveria reduzir develocidade ou acelerar ou se uma restrição relativo há um tempo de passagem e/ou deencontro não precise ser cumprido. Como aqui descrito, isto é conseguido com trens quetransmitem dados para a expedição de modo a determinar como cada trem deve alteraro seu objetivo de plano. Uma escolha deve depender tanto da agenda quanto daeconomia de combustível, dependendo da situação.Changes in plan objectives may also arise from the need to coordinate events when the plan for one train compromises the ability of another train to meet the objectives and arbitration at a different level is required, e.g. eg by the dispatching office. For example, the coordination of meetings and tickets can still be optimized through direct train-to-train communication. Thus, and as an example, if a train knows that it is late to reach a meeting and / or transit place, communications from the other train may inform the delayed train (and / or dispatch). The operator may then enter the information regarding being late in the exemplary embodiment of the present invention, and the exemplary embodiment of the present invention will recalculate the train travel plan. The exemplary embodiment of the present invention may also be used at a higher level, or at the mesh level, to allow an expedition to determine which train should slow down or accelerate or whether a relative constraint has a transit time and / or encounter need not be met. As described herein, this is accomplished with trains that transmit data to the expedition to determine how each train should alter its plan objective. A choice should depend on both schedule and fuel economy, depending on the situation.

Para os re-planejamentos iniciados de forma automática oumanual, as formas de realização de exemplo da presente invenção podem apresentarmais de um plano de viagem para o operador. Em uma forma de realização de exemplo,a presente invenção irá apresentar perfis diferentes para o operador, permitindo que ooperador selecione o horário de chegada e compreenda o impacto em relação àsemissões e a economia de combustível. Tais informações também podem ser fornecidaspara a expedição para considerações similares, tanto na forma de uma lista simples comalternativas ou como uma pluralidade de curvas operacionais, tal como ilustrada na figura 4.For automatically or manually initiated redesigns, the exemplary embodiments of the present invention may present more than one travel plan for the operator. In one exemplary embodiment, the present invention will present different profiles for the operator, allowing the operator to select arrival time and understand the impact on emissions and fuel economy. Such information may also be provided for dispatch for similar considerations, either in the form of a simple alternative list or as a plurality of operational curves, as illustrated in Figure 4.

A forma de realização de exemplo da presente invenção tema capacidade de aprender e adaptar as mudanças chaves do trem e da consistência detração, as quais podem ser incorporadas tanto no plano atual quanto em planos futuros.The exemplary embodiment of the present invention has the ability to learn and adapt key train changes and drift consistency which can be incorporated into both the current and future plans.

Por exemplo, um dos gatilhos descritos acima é a perda de potência. Quando daconstrução da potência em função do tempo, tanto após uma perda de potência quantono início de uma viagem, é utilizada a transição lógica para se determinar quando éconseguia a potência necessária. Esta informação pode ser salvada nó banco de dados61 da locomotiva para uso na otimização tanto em viagens futuras quanto no caso deuma nova perda de potência dentro da viagem atual.For example, one of the triggers described above is power loss. When building power as a function of time, both after a power loss at the start of a trip, the logical transition is used to determine when the required power is achieved. This information can be saved to the locomotive database61 for use in optimizing both future trips and for a new power loss within the current trip.

A figura 3 ilustra uma forma de realização de exemplo doselementos que podem ser parte de um exemplo do sistema. É previsto um elementoIocalizador 30 para determinar a localização do trem 31. O elemento Iocalizador 30 podeser um sensor GPS, ou um sistema de sensores, o qual determina a localização de trem31. Exemplos de tais outros sistemas incluem, mas não estão limitados a, dispositivosmarginais [ou seja, disposto a beira da linha ferroviária], tal como equipamentosautomáticos por radio freqüência de identificação de etiquetas (RF ΑΕΙ), expedição e/oudeterminação por vídeo. Outros sistemas podem incluir o tacômetro a bordo de umalocomotiva e cálculos de distância a partir de um ponto de referencia. Tal compreviamente descrito, pode também ser previsto um sistema de comunicação sem fio 47para permitir as comunicações entre os trens e/ou com uma localidade remota, tal comoa expedição. As informações acerca da localização da viagem também podem sertransferidas de outros trens.Figure 3 illustrates an example embodiment of the elements that may be part of an example of the system. A locating element 30 is provided for determining the location of the train 31. The locating element 30 may be a GPS sensor or a sensor system which determines the location of the train31. Examples of such other systems include, but are not limited to, marginal devices [i.e., rail-side arrangements], such as automated radio frequency tag identification (RF equipamentos) equipment, dispatch and / or video determination. Other systems may include the tachometer on board a locomotive and distance calculations from a reference point. As clearly described, a wireless communication system 47 may also be provided to enable communications between trains and / or to a remote location such as dispatch. Travel location information can also be transferred from other trains.

Também é previsto um elemento de caracterização do trem33 para fornecer as informações acerca de uma linha, principalmente as informações degrau e de elevação e de curvatura. Também podem ser incluídas, opcionalmente, asrestrições da linha, tal como a carga transportável pela linha. O elemento decaracterização da linha 33 pode incluir um banco de dados 36 embarcado de integridadeda linha. Os sensores 38 são usados para medir um esforço de tração 40 que está sendoaplicado pela consistência de locomotivas 42, o ajuste da aceleração da consistência delocomotivas 42, as informações sobre a configuração da consistência de locomotivas 42,a velocidade da consistência de locomotivas 42, a configuração individual daslocomotivas, a capacidade individual das locomotivas, etc. Em uma forma de realizaçãode exemplo, as informações de configuração da consistência de locomotivas 42 podemser carregadas sem o uso de um sensor 38, mas são inseridas através de outros meios,tal como supra descrito. Além do mais, também pode ser levada em consideração àsaúde das locomotivas. Por exemplo, se uma locomotiva da consistência não está apta aoperar acima da marcha de trabalho 5, esta informação é usada quando da otimizaçãodo plano de viagem.A train characterizing element33 is also provided to provide information about a line, particularly step and elevation and curvature information. Optionally, line restrictions such as the load transportable by the line may also be included. Line characterization element 33 may include an embedded database of line integrity 36. Sensors 38 are used to measure a tractive effort 40 being applied by locomotive consistency 42, adjusting delocomotive consistency acceleration 42, locomotive consistency configuration information 42, locomotive consistency speed 42, individual configuration of locomotives, individual capacity of locomotives, etc. In one example embodiment, locomotive consistency configuration information 42 may be loaded without the use of a sensor 38, but is entered by other means as described above. What's more, it can also be taken into account the health of locomotives. For example, if a consistency locomotive is not able to operate above working gear 5, this information is used when optimizing the travel plan.

A informação do elemento Iocalizador também pode serusada para determinar um horário de chegada apropriado para o trem 31. Por exemplo,caso exista um trem 31 se movendo pela linha 34 na direção de um destino e nenhumtrem atrás deste, e o trem não tem um prazo determinado de chegada ligado a ele, oelemento localizador, incluindo mas não limitado a um equipamento automático por radiofreqüência de identificação de etiquetas (RF ΑΕΙ), expedição e/ou determinação porvídeo, pode ser usado para gabaritar a exata localização do trem 31. Além do mais, asentradas destes sistemas de sinalização podem ser usadas para ajustar a velocidade dotrem.Locator element information can also be used to determine an appropriate arrival time for train 31. For example, if there is a train 31 moving along line 34 towards a destination and no train behind it, the train has no time limit. determined upon arrival, the locating element, including but not limited to automatic radio frequency identification (RF) equipment, dispatch and / or video determination, may be used to gauge the exact location of the train. Further, the entrances of these signaling systems can be used to adjust the dotrem speed.

Utilizando a banco de dados da linha no trem, descrito abaixo, bem como oelemento localizador, tal como um GPS, a forma de realização da presente invençãopode ajustar a interface do operador de modo a refletir o estado do sistema desinalização em uma dada localização da locomotiva. Em uma situação na qual osestados dos sinais pudessem indicar velocidades restritas à frente, o planejador podedecidir reduzir a velocidade do trem para reduzir o consumo de combustível.Using the train line database described below, as well as the locator element such as a GPS, the embodiment of the present invention can adjust the operator interface to reflect the state of the signaling system at a given locomotive location. . In a situation where signal states could indicate restricted forward speeds, the planner might decide to reduce train speed to reduce fuel consumption.

As informações do elemento localizador 30 também podemser usadas para alterar os objetivos do planejamento çomo uma função da distância atéo destino final. Por exemplo, devido as inevitáveis incertezas em relação aocongestionamento na rota, podem ser empregados os objetivos mais "rápidos" naspartes iniciais da rota como uma salvaguarda contra os atrasos, que estatisticamenteacontecem posteriormente. Se isto acontecer em uma viagem em particular na qual nãoocorram atrasos, os objetivos das partes posteriores da jornada podem ser modificadosde modo a poder explorar o tempo previamente acumulado, e assim recuperar algumaeconomia de combustível. Uma estratégia similar poderia ser evocada para os objetivosrestritivos em relação às emissões, p. ex., pela aproximação de uma área urbana.Locator element information 30 can also be used to change planning objectives as a function of distance to final destination. For example, because of the inevitable uncertainties regarding route congestion, the "quicker" objectives in the early parts of the route may be employed as a safeguard against delays, which statistically occur later. If this happens on a particular trip where there are no delays, the objectives of the later parts of the journey can be modified so that you can exploit the previously accumulated time and thus recover some fuel economy. A similar strategy could be evoked for restrictive emissions targets, e.g. eg by approaching an urban area.

Como um exemplo de uma estratégia de salvaguarda, se éplanejada uma viagem de Nova Iorque até Chicago, o sistema pode ter a opção deoperar o trem mais vagarosamente tanto no inicio da viagem ou no meiò da viagem ouao final da viagem. A forma de realização de exemplo da presente invenção iria otimizaro plano de viagem de modo a permitir uma operação mais vagarosa ao final da viagem,devido a restrições não conhecidas, tais corno, mas não limitadas a, a condição dotempo, a manutenção de linhas, etc., que podem aparecer e se tornar conhecidasdurante a viagem. Como uma outra consideração, caso sejam conhecidas áreastradicionalmente congestionadas, o plano é desenvolvido com a opção de ter uma maiorflexibilidade ao redor destas regiões tradicionalmente congestionadas. Portanto, a formade realização de exemplo da presente invenção também pode levar em consideraçãoponderações/penalidades como uma função do tempo/distância para o futuro e/ou combase em experiências passadas/conhecidas. Os peritos na arte irão prontamenteperceber que um tal planejamento e re-planejamento, o qual leva em consideração ascondições do tempo, as condições da linha, outros trens na linha, etc., pode ser levadoem consideração a qualquer momento durante a viagem, pelo que o plano de viagem éapropriadamente ajustado.As an example of a safeguard strategy, if a trip from New York to Chicago is planned, the system may have the option of operating the train more slowly either at the beginning of the trip or midway through or at the end of the trip. The exemplary embodiment of the present invention would optimize the travel plan to allow slower operation at the end of the trip due to unknown constraints such as, but not limited to, the weather condition, line maintenance, etc., which may appear and become known during the trip. As another consideration, if traditionally congested areas are known, the plan is developed with the option of having greater flexibility around these traditionally congested regions. Therefore, the exemplary embodiment of the present invention may also consider considerations / penalties as a function of time / distance to the future and / or based on past / known experiences. Those skilled in the art will readily realize that such planning and re-planning, which takes into account weather conditions, line conditions, other trains on the line, etc., may be taken into consideration at any time during the journey, so The travel plan is appropriately adjusted.

A figura 3 ilustra ainda outros elementos que podem fazerparte da forma de realização de exemplo da presente invenção. É fornecido umprocessador 44 de modo a operar para receber as informações do elemento Iocalizador30, do elemento de caracterização da linha 33 e dos sensores 38. Um algoritmo 46 operadentro do processador. O algoritmo 46 é utilizado para calcular um plano de viagemotimizado com base nos parâmetros que envolvem a locomotiva 42, o trem 31, a linha 34e os objetivos da missão, tal como supra descrito. Em uma forma de realização deexemplo, é estabelecido o plano de viagem còm base nos modelos do comportamento dotrem conforme o tre 31 se move ao longo da linha 34 na forma de uma solução deequações diferenciais não lineares derivadas da física com pressupostos de simplificaçãoque são fornecidos no algoritmo. O algoritmo 46 tem acesso ás informações do elementoIocalizador 30, do elemento de caracterização da linha 33 e/ou dos sensores 38 paragerar um plano de viagem que minimiza o consumo de combustível pela consistência 42,que minimiza as emissões da consistência de locomotivas 42, que estabelece um tempode viagem desejado e/ou que assegura um tempo de trabalho apropriado da tribulação aabordo da consistência de locomotivas 42. Na forma de realização de exemplo, tambémé previsto um condutor ou elemento de controle 51. Como aqui descrito, o elemento decontrole 51 é usado para controlar o trem conforme este segue o plano de viagem. Emuma forma de realização de exemplo também aqui descrita, o elemento de controle 51faz com que o trem opere a partir de decisões autônomas. Em uma outra forma derealização de exemplo, o operador pode ser envolvido na condução do trem para queeste siga o plano de viagem.Figure 3 further illustrates other elements which may be part of the exemplary embodiment of the present invention. A processor 44 is provided to operate to receive information from the locating element 30, the line characterizing element 33 and the sensors 38. An algorithm 46 operated within the processor. Algorithm 46 is used to calculate an optimized travel plan based on parameters involving locomotive 42, train 31, line 34, and mission objectives as described above. In one example embodiment, the travel plan is established on the basis of the dotrem behavior models as tre 31 moves along line 34 in the form of a solution of physically derived nonlinear differential equations with simplification assumptions which are provided in algorithm. Algorithm 46 has access to locator element 30, line characterization element 33, and / or sensors 38 information for a travel plan that minimizes fuel consumption by consistency 42, which minimizes emissions from locomotive consistency 42, which establishes a desired travel time and / or ensures an appropriate working time of the tribulation through consistency of locomotives 42. In the exemplary embodiment, a driver or control element 51 is also provided. As described herein, the control element 51 is used to control the train as it follows the travel plan. In an example embodiment also described herein, the control element 51 causes the train to operate from autonomous decisions. In another example embodiment, the operator may be involved in driving the train to follow the travel plan.

Um requisito da forma de realização de exemplo dapresente invenção é a capacidade de criar inicialmente e de modificar rapidamente emcurso qualquer plano que estiver sendo executado. Isto inclui gerar o plano inicial quandoestá envolvida uma longa distância, devido à complexidade do algoritmo de otimizaçãodo plano. Quando a distância total de um perfil de viagem excede um dado valor, podeser usado um algoritmo 46 para segmentar a missão, sendo que a missão pode serdividida por marcos do caminho. Apesar de ser descrito apenas um algoritmo 46, osperitos na arte irão prontamente perceber que pode ser usado mais de um algoritmo,sendo que os algoritmos podem estar ligados entre eles. Os marcos podem incluir oslocais naturais de parada dos trens 31, tais como, mas não limitados a, desvios lateraisnos quais está agendado para acontecer, em uma linha de apenas um trilho, umencontro com um trem que vem em direção oposta ou a ultrapassagem de um trem quevem atrás deste, ou em pátios de desvio ou nas indústrias nos quais os vagões devemser retirados ou incluídos, e em locais de serviços planejados. Em tais marcos, o trem 31pode ser instado a estar no local dentro de um horário agendado e parar ou se moverdentro de uma faixa específica de velocidades. A duração do tempo desde a chegada atéa partida nos marcos é chamada de tempo de permanência.A requirement of the exemplary embodiment of the present invention is the ability to initially create and rapidly modify any plan that is being executed. This includes generating the initial plane when a long distance is involved due to the complexity of the plane optimization algorithm. When the total distance of a travel profile exceeds a given value, an algorithm 46 can be used to segment the mission, and the mission can be divided by waypoints. Although only one algorithm is described 46, those skilled in the art will readily realize that more than one algorithm may be used, and the algorithms may be linked together. Milestones may include the natural stopping places of trains 31, such as, but not limited to, lateral detours where they are scheduled to take place, on a single-track line, a meeting with a train coming in the opposite direction, or overtaking a train behind it, or in diversion yards or in industries in which wagons are to be removed or included, and in planned service locations. At such milestones, train 31 may be required to be in place within a scheduled time and to stop or move within a specific range of speeds. The length of time from arrival to departure at milestones is called length of stay.

Em uma forma de realização de exemplo, a presenteinvenção está apta a quebrar uma viagem longa em pequenos segmentos ou trechos deuma forma esquemática especial. Gada trecho pode apresentar um comprimentoarbitrário, mas tipicamente é demarcado por pontos naturais tais como uma parada ouuma restrição significativa de velocidade, ou por marcos ferroviários chave os quaisdefinem as junções com outras rotas. Dada uma partição, ou segmento, selecionadodesta forma, é gerado em perfil de condução para cada trecho, como uma função dotempo de viagem como uma variável independente, tal como o quanto ilustrado na figura 4.In an exemplary embodiment, the present invention is able to break a long trip into small segments or sections in a special schematic manner. Each section may be arbitrary in length, but typically is marked by natural points such as a stop or significant speed restriction, or by key railway landmarks which define junctions with other routes. Given a partition, or segment, selected in this way, it is generated in driving profile for each leg, as a travel time function as an independent variable, as illustrated in Figure 4.

O combustível consumido e/ou emissões/tempo de viagem associado a cadasegmento pode ser computado antes do trem 31 alcançar o trecho da linha. Um plano deviagem total pode ser gerado a partir dos perfis de condução gerados para cada trecho.A forma de realização de exemplo da invenção distribui o tempo de viagem entre todosos trechos da viagem, de uma forma otimizada, de tal modo que o tempo de viagemrequerido é cumprido bem como o total de combustível consumido e/ou as emissões, emrelação a todos os trechos, é tão baixa quanto possível. Um exemplo de um segmento deviagem é ilustrado na figura 6 e descrito abaixo. As pessoas com proficiência na artepoderão perceber que, apesar de serem descritos trechos os segmentos, o plano deviagem pode compreender um único trecho que representa toda a viagem.Fuel consumed and / or emissions / travel time associated with re-registration can be computed before train 31 reaches the stretch of line. A total travel plan can be generated from the driving profiles generated for each leg. The exemplary embodiment of the invention distributes the travel time between all sections of the trip in an optimal manner such that the required travel time is met as well as the total fuel consumed and / or emissions for all sections is as low as possible. An example of a travel segment is illustrated in Figure 6 and described below. People skilled in the art may realize that while segments are described, the travel plan may comprise a single section representing the entire journey.

A figura 4 ilustra uma forma de realização de exemplo deuma curva do consumo de combustível em função do tempo de viagem. Comopreviamente citado, uma tal curva 50 é gerada quando do cálculo de um perfil otimizadoda viagem para diversos tempos de viagem para cada trecho. Isto é, para um dadotempo de viagem 49, o combustível consumido 53 é o resultado de um perfil detalhadode condução, calculado tal como supra descrito. Uma vez alocados os tempos de viagempara cada trecho, é determinado um plano de tração/velocidade para cada trecho a partirdas soluções previamente computadas. Caso existam quaisquer restrições de velocidadeem locais específicos dos segmentos, tais como, mas não limitados a uma mudança nolimite de velocidade, estes são indicados durante a geração do perfil otimizado daviagem. Se as restrições de velocidade mudam apenas em um segmento, a curva 50 doconsumo de combustível em função do tempo de viagem deve ser recalculada somentepara o segmento alterado. Isto reduz o tempo perdido para recalcular mais partes, outrechos, da viagem. Se a consistência de locomotivas ou o trem mudamsignificativamente ao longo da rota, p. ex., pela perda de uma locomotiva ou pelainserção ou retirada de um vagão, então os perfis de condução para todos os trechossubseqüentes devem ser recalculados, gerando novas instâncias da curva 50. Estasnovas curvas 50 poderão então ser usadas junto a novos objetivos agendados paraplanejar o restante da viagem.Figure 4 illustrates an exemplary embodiment of a fuel consumption versus travel time curve. As previously mentioned, such a curve 50 is generated when calculating an optimized travel profile for various travel times for each leg. That is, for a travel time 49, fuel consumption 53 is the result of a detailed driving profile calculated as described above. Once the travel times are allocated for each leg, a traction / speed plane for each leg is determined from previously computed solutions. If there are any speed restrictions at segment specific locations, such as, but not limited to a speed limit change, these are indicated during the generation of the optimum travel profile. If speed restrictions change in only one segment, the curve 50 of fuel consumption as a function of travel time should be recalculated only for the changed segment. This reduces the time lost to recalculate more or other parts of the trip. If the consistency of locomotives or the train changes significantly along the route, p. eg, for the loss of a locomotive or for the insertion or removal of a wagon, then the driving profiles for all subsequent traps must be recalculated, generating new instances of curve 50. These new curves 50 can then be used in conjunction with new scheduled objectives to plan the rest of the trip.

Uma vez gerado um plano de viagem, tal como supradescrito, uma trajetória da velocidade e potência pela distancia é usada para alcançar odestino com um mínimo de combustível e/ou de emissões no tempo de viagemnecessário. Existem diversas formas por meio das quais o plano de viagem é executado.Once a travel plan is generated, as described above, a trajectory of speed and power over distance is used to reach the destination with minimum fuel and / or emissions in the required travel time. There are several ways in which the travel plan is executed.

Tal como esclarecido abaixo com maiores detalhes, em uma forma de realização deexemplo, e quando em um modo de instrução [coaching mode], as informações sãoapresentadas para o operador para que este as siga no intuito de alcançar a traçãodesejada e a velocidade determinada de acordo com o plano de viagem otimizado. Nestemodo, as informações operacionais são condições operacionais sugeridas as quais ooperador deve utilizar. Em uma outra forma de realização de exemplo, são realizadas aaceleração e a manutenção de uma velocidade constante. Contudo, quando o trem 31deve reduzir de velocidade, o operador é responsável pela aplicação do sistema de freios52. Em uma outra forma de realização de exemplo da presente invenção, os comandosde aceleração e de frenagem são fornecidos conforme necessários para se seguir atrajetória desejada velocidade/distância.As explained below in more detail, in an example embodiment, and when in a coaching mode, the information is presented to the operator to follow it in order to achieve the desired traction and speed determined accordingly. with the optimized travel plan. In this mode, operating information is suggested operating conditions that the operator should use. In another example embodiment, acceleration and maintenance of a constant speed are performed. However, when the train must slow down, the operator is responsible for applying the brake system52. In another exemplary embodiment of the present invention, acceleration and braking commands are provided as needed to follow the desired velocity / distance path.

As estratégias de controle através de retorno ou feedbacksão usadas para realizar correções na seqüência de controle da tração do perfil de modoa corrigir eventos tais como, mas não limitados a, variações na carga do trem causadaspor flutuações no fluxo de ar frontal ou no fluxo de ar de fuga ou traseiro. Um outrodentre estes tipos de erros pode ser causado por um erro nos parâmetros do trem, talcomo, mas não limitado a, a massa do trem e/ou o arraste, quando comparado com ospressupostos do plano de viagem otimizado. Um terceiro tipo de erro que pode ocorrer éem relação à informação contida no banco de dados 36 do trem. Um outro tipo de erropode envolver as diferenças de performance não modeladas devidas ao motor dalocomotiva, a degradação térmica do motor de tração e/ou a outros fatores. Asestratégias de controle através de retorno comparam a velocidade atual como umafunção da posição com a velocidade desejada no perfil otimizado. Com base nestadiferença, é realizada uma correção no perfil de tração otimizado de modo a direcionar avelocidade atual na direção do perfil otimizado. Para assegurar uma regulagem estável,pode ser previsto um algoritmo de compensação, o qual filtra as velocidades de feedbackdas correções de tração para garantir a estabilidade próxima a da performance. Acompensação pode incluir uma compensação dinâmica padrão, tal como a empregadapelos peritos na arte de projetos de sistemas de controle para alcançar os objetivos daperformance.Feedback or feedback control strategies are used to make corrections to the profile traction control sequence to correct events such as, but not limited to, train load variations caused by fluctuations in front airflow or airflow. or tailgate. One of these types of errors can be caused by an error in train parameters, such as, but not limited to, train mass and / or drag when compared to optimized travel plan assumptions. A third type of error that may occur is in relation to the information contained in the train database 36. Another type of error may involve unmodified performance differences due to the engine, the thermal degradation of the traction motor and / or other factors. Return control strategies compare current velocity as a function of position with the desired velocity in the optimized profile. Based on this difference, a correction is made to the optimized traction profile to direct the current speed in the direction of the optimized profile. To ensure stable tuning, a compensation algorithm can be provided which filters the feedback speeds of the traction corrections to ensure near-performance stability. Compensation may include standard dynamic compensation, as employed by experts in the art of control system design to achieve performance objectives.

As formas de realização de exemplo da presente invençãocapacitam os meios mais simples, e portanto mais rápidos, para acomodar as alteraçõesnos objetivos da viagem, as quais são a regra e não a exceção, nas operaçõesferroviárias: Em uma forma de realização de exemplo para se determinar uma viagemcom um consumo ótimo de combustível do ponto A ao ponto B1 entre os quais existemparadas ao longo do caminho, e para atualizar a viagem para o restante da viagem umavez que já tenha sido iniciada a viagem, pode ser usado um método de decomposiçãosub otimizado para encontrar o perfil otimizado da viagem. Utilizando os métodos demodelagem, o método de cálculo pode encontrar o plano de viagem dentro do tempoespecificado da viagem bem como as velocidades inicial e final, de tal sorte a satisfazertodos os limites de velocidade e as restrições inerentes à capacidade da locomotivaquando existem paradas.The exemplary embodiments of the present invention enable the simplest, and therefore the fastest, means to accommodate changes in travel objectives, which are the rule rather than the exception in rail operations: In an example embodiment for determining a trip with optimum fuel consumption from point A to point B1 between which there are stops along the way, and to update the trip for the remainder of the trip once the trip has already begun, a sub-decomposition method optimized for find the optimized profile of the trip. Using the modeling methods, the calculation method can find the travel plan within the specified travel time as well as the start and end speeds, so as to satisfy all speed limits and restrictions inherent in locomotive capacity when there are stops.

Apesar da descrição seguinte estar direcionada para aotimização do consumo de combustível, esta também pode ser aplicada para otimizaroutros fatores, tais como, mas não limitados a, emissõés, agenda, conforto da tripulação,e impacto na carga. O método pode ser usado no começo do desenvolvimento de umplano de viagem, e de forma mais importante para adaptar os objetivos às mudançasapós o início da viagem.Although the following description is aimed at optimizing fuel consumption, it can also be applied to optimize other factors such as, but not limited to, emissions, schedule, crew comfort, and load impact. The method can be used early in the development of a travel plan, and most importantly to adapt objectives to changes after the start of the trip.

Tal como aqui descrito, as formas de realização de exemploda presente invenção podem empregar um ajuste, tal como o quanto ilustrado nodiagrama de fluxo mostrado na figura 5, e como no exemplo de 3 trechos mostrado nafigura 6. De acordo com o quanto ilustrado, uma viagem pode ser quebrada em dois outrês trechos Τ1, T2 e T3. Tal como aqui descrito, é possível considerar a viagem comoum único trecho. Tal como também aqui descrito, a limitação dos trechos pode resultarem trechos diferentes. Pelo contrário, os segmentos podem estar baseados em limitesespecíficos naturais ou da missão. Os planos de viagem otimizados são pré-computadospara cada trecho. Caso o objetivo da missão a ser cumprido seja o de consumo decombustível em função do tempo, são construídos os gráficos ou curvas do consumo decombustível em função do tempo, para cada trecho. Como aqui descrito, as curvaspodem estar baseadas em outros fatores (parâmetros) tal como supra descrito, sendoque estes fatores são objetivos a serem alcançados com o plano de viagem. Um de taisfatores pode ser a quantidade das emissões, quando podem ser consideradas asemissões em função da velocidade, e/ou podem ser consideradas as emissões emfunção da velocidade e da eficiência do consumo de combustível. Quando o tempo deviagem é o parâmetro que está sendo determinado, é calculado o tempo de viagem paracada trecho ao mesmo tempo em que é satisfeita a limitação relativa ao tempo total daviagem. A figura 6 ilustra os limites de velocidade para um exemplo de uma viagem 97 de200 milhas [cerca de 320 Km] com três trechos. Também estão ilustradas as mudançasde grau 98 através da viagem de 200 milhas. Também é mostrado um diagrama 99ilustrando as curvas para cada trecho da viagem relativas ao combustível empregado emfunção do tempo de viagem.As described herein, exemplary embodiments of the present invention may employ an adjustment, as illustrated in the flow diagram shown in Figure 5, and as in the 3-part example shown in Figure 6. As illustrated, a trip can be broken into two further sections Τ1, T2 and T3. As described here, travel can be considered as a single leg. As also described herein, limitation of portions may result in different portions. Rather, segments may be based on natural or mission-specific boundaries. Optimized travel plans are pre-computed for each leg. If the objective of the mission to be fulfilled is that of fuel consumption as a function of time, the graphs or curves of fuel consumption as a function of time shall be constructed for each segment. As described herein, the curves may be based on other factors (parameters) as described above, these factors being objective to be achieved with the travel plan. One such factor may be the amount of emissions, when emissions may be considered as a function of speed, and / or emissions may be considered as a function of speed and fuel efficiency. When the travel time is the parameter being determined, the travel time for each leg is calculated at the same time as the limitation on the total travel time is met. Figure 6 illustrates the speed limits for an example of a 200 mile [about 320 km] 97 trip with three sections. Also illustrated are the changes from grade 98 through the 200-mile journey. Also shown is a diagram illustrating the curves for each portion of the trip relative to the fuel employed as a function of travel time.

Utilizando o ajuste otimizado de controle previamentedescrito, o presente método de computação pode encontrar o plano de viagem com otempo de viagem especificado e com as velocidades inicial e final, de modo a satisfazertodos os limites de velocidade e as limitações de capacidade da iocomotiva quandoexistem paradas. Apesar da descrição detalhada que segue ser direcionada no sentidodo uso de combustível, esta também pode ser aplicada para otimizar outros fatores, talcomo aqui descrito, quais, por exemplo, as emissões. Uma flexibilidade chave é a depoder acomodar o tempo de parada desejado nas paradas e o de considerar asrestrições a chegadas e partidas mais cedo, por exemplo, em locais que apresentam asoperações em apenas uma linha férrea, quando os horários de chegada e de partida sãocríticos.Utilizing the previously described optimized control tuning, the present computing method can find the travel plan with the specified travel time and with the start and end speeds to meet all speed limits and capacity limitations of the iocomotive when there are stops. Although the following detailed description is directed in the direction of fuel use, it can also be applied to optimize other factors as described herein, such as emissions. A key flexibility is to be able to accommodate the desired stopping time at the stops and to consider restrictions on early arrivals and departures, for example, in locations that have operations on only one railway line when arrival and departure times are critical.

As formas de realização de exemplo da presente invençãoidentificam uma viagem com otimização do combustível em um percurso de D0 até Dm,percorrido no tempo T, com M-1 paradas intermediárias em D1..... DM-i, e com horáriosde chegada e de partida, nestas paradas, limitados por:The exemplary embodiments of the present invention identify a fuel-optimized trip on a route from D0 to Dm, traveled at time T, with M-1 intermediate stops at D1 ..... DM-i, and with arrival and departure times. at these stops, limited by:

<formula>formula see original document page 24</formula><formula> formula see original document page 24 </formula>

na qual Iarr(Di), tdep(Di) e At são a chegada, a partira e o tempo mínimo de parada na iaparada, respectivamente. Assumindo que a otimização do combustível implica naminimização do tempo de parada, então Usp(Di) = Wr(Di) + At, o que elimina a segundadesigualdade acima. Supondo que para cada i = 1,...,M é conhecida a viagem comotimização de combustível de Dm até Di, para um tempo de deslocamento t, Trnin(I) ^ t sTmaxO)- A função Fj(t) é o uso de combustível que corresponde a esta viagem. Se o tempode viagem de Dh até Dj é indicado por Tj, então o horário de chegada em Di é dado por:where Iarr (Di), tdep (Di) and At are the arrival, the departure and the minimum stop time on the trip, respectively. Assuming that fuel optimization implies downtime naming, then Usp (Di) = Wr (Di) + At, which eliminates the second inequality above. Assuming that for each i = 1, ..., M is known to be the fuel-optimized trip from Dm to Di, for a travel time t, Trnin (I) ^ t sTmaxO) - The function Fj (t) is the use of fuel that corresponds to this trip. If the travel time from Dh to Dj is indicated by Tj, then the arrival time in Di is given by:

<formula>formula see original document page 24</formula><formula> formula see original document page 24 </formula>

na qual At0 é definido como sendo zero. A viagem com otimização de combustível de D0até Dm para um tempo de deslocamento T é então obtida encontrando-se Til i = 1.....Μ, oqual pode ser reduzido comowhere At0 is defined as zero. The fuel optimized travel from D0 to Dm for a travel time T is then obtained by finding Til i = 1 ..... Μ, which can be reduced as

<formula>formula see original document page 24</formula>desde que<formula> formula see original document page 24 </formula> provided

<formula>formula see original document page 25</formula><formula> formula see original document page 25 </formula>

Uma vez que a viagem está em andamento, o probiema é ode se re-determinar a solução para a otimização do combustível para o restante daviagem (originalmente do tempo D0 até Dm durante T) conforme a viagem é realizada,porém na qual problemas ou inconvenientes impedem que a solução de otimização decombustível seja seguida. Façamos com que a distância atual e a velocidade sejam χ ev, respectivamente, sendo que Dm < χ < Di. Além disto, façamos com que o tempo atual,desde o início da viagem, seja tact· Então, a solução de otimização do combustível para orestante da viagem de χ até Dm, a qual mantém o horário de chegada original em Dm, éobtida encontrando-seOnce the trip is underway, the problem is that the solution for fuel optimization will be re-determined for the remainder of the trip (originally from time D0 to Dm during T) as the trip is undertaken, but in which problems or drawbacks are encountered. prevent the fuel optimization solution from being followed. Let the current distance and velocity be χ and v, respectively, where Dm <χ <Di. In addition, let the current time from the beginning of the trip be tact · So, the fuel optimization solution for the rest of the trip from χ to Dm, which keeps the original arrival time in Dm, is obtained by finding it. if

<formula>formula see original document page 25</formula><formula> formula see original document page 25 </formula>

o qual pode ser reduzido como:which can be reduced as:

<formula>formula see original document page 25</formula><formula> formula see original document page 25 </formula>

desde quesince

<formula>formula see original document page 25</formula><formula> formula see original document page 25 </formula>

na qual FXTi,x,v) é o combustível utilizado na viagem otimizada de χ até Di, percorridano tempo í, com uma velocidade inicial ν em x.where FXTi, x, v) is the fuel used for the optimal travel from χ to Di, running time i, with an initial velocity ν at x.

Tal como supra descrito, uma forma exemplificativa depermitir um re-planejamento mais eficiente é o de construir a solução otimizada para umaviagem parada a parada para trechos particionados. Para a viagem de Dm até Di, comum tempo de percurso Til escolhe-se um conjunto de pontos intermediários Dij, j=1.....Nm.Façamos Di0 = Dm e DjNi = Di. Então, se expressa o usó de combustível para a viagemotimizada de Dm até Dl como<formula>formula see original document page 26</formula>As described above, an exemplary way to enable more efficient re-planning is to build the optimized solution for a stop-to-stop travel for partitioned sections. For the journey from Dm to Di, common travel time Til is a set of intermediate points Dij, j = 1 ..... Nm. Let's do Di0 = Dm and DjNi = Di. Then, the fuel use for the optimal travel from Dm to Dl is expressed as <formula>

na qual Fij(t, Vij.-,, Vij) é o combustível empregado na viagem otimizada de Dij.! até Dij,percorrida em um tempo t, com velocidades inicial e final de Vi j.! e Vij. Além do mais, ty é otempo durante a viagem otimizada o qual corresponde à posição ou distância Dij. Pordefinição, tiNi - ti0 = Ti. Uma vez que o trem está parado em Dio e DiNi, vi0 = viNi = 0.where Fij (t, Vij.- ,, Vij) is the fuel used in Dij. to Dij, traveled at time t, with start and end speeds of Vi j! and Vij. Moreover, ty is the time during the optimized travel which corresponds to the position or distance Dij. By default, tiNi - ti0 = Ti. Since the train is stopped at Dio and DiNi, vi0 = viNi = 0.

A expressão acima permite que a função F|(t) sejadeterminada, de forma alternativa, primeiramente determinando as funções Fij(.),1 £ j áNil e então encontrando TijlI < j < Nil e Vij < j < Nil o qual se reduz aThe above expression allows the function F | (t) to be determined, alternatively, first by determining the functions Fij (.), 1 £ jNil and then finding TijlI <j <Nil and Vij <j <Nil which is reduced to.

<formula>formula see original document page 26</formula><formula> formula see original document page 26 </formula>

desde quesince

<formula>formula see original document page 26</formula><formula> formula see original document page 26 </formula>

Através da escolha de Dij (p. ex., nas restrições de velocidade ou nos pontos deencontro), vmax(i,j) - vmin(i,j) pode ser reduzido, assim reduzindo o domínio em relação aoqual FijO precisa ser conhecido.By choosing Dij (eg at speed constraints or encounter points), vmax (i, j) - vmin (i, j) can be reduced, thus reducing the domain over which FijO needs to be known.

Com base na partição supra, uma solução sub otimizada dere-planejamento mais simples que aquela supra descrita é a de se restringir o re-planejamento para as ocasiões nas quais o trem se encontra nos pontos distantes DijlI <i < M,1 < j < Ni. No ponto Dijl a nova viagem otimizada de Dij até Dm pode ser determinadaencontrando-se xiklj < k < Nil vik, j < k < Ni, e Tmn,i < m < M,1 < η < Nm, vmn, i < m < M11 < η< Nm, o qual se reduz aBased on the above partition, a simpler sub-optimized de-planning solution than the one described above is to restrict re-planning to those occasions when the train is at distant points DijlI <i <M, 1 <j < Ni. At Dijl the new optimized travel from Dij to Dm can be determined by finding xiklj <k <Nil vik, j <k <Ni, and Tmn, i <m <M, 1 <η <Nm, vmn, i <m < M11 <η <Nm, which is reduced to

<formula>formula see original document page 26</formula><formula> formula see original document page 26 </formula>

desde quesince

<formula>formula see original document page 26</formula><formula>formula see original document page 27</formula><formula> formula see original document page 26 </formula> <formula> formula see original document page 27 </formula>

na qualin which

<formula>formula see original document page 27</formula><formula> formula see original document page 27 </formula>

Uma outra simplificação é obtida fazendo aguardar a novacomputação de Tm,i < m < M até que seja alcançado o ponto a uma distancia Di. Destaforma, nos pontos Dij entre Dm e Dil a redução acima somente precisa ser realizada paraTik,j < k < Nil Vjkl j < k < Ni. Ti é incrementado, conforme necessário, pára acomodarqualquer tempo de deslocamento, atual, entre Dm e Di, mais longo que o planejado. Esteaumento é compensado mais tarde, se possível, através do novo cálculo de Tm,i < m < M,no ponto que dista de Di.Another simplification is obtained by waiting for the new computation of Tm, i <m <M until the point at a distance Di is reached. Thus, at points Dij between Dm and Dil the above reduction only needs to be performed for Tik, j <k <Nil Vjkl j <k <Ni. Ti is incremented as needed to accommodate any current travel time between Dm and Di longer than planned. This increase is later compensated, if possible, by recalculating Tm, i <m <M, at the point that is di.

Com relação à configuração em Ioop fechado supradescrita, a demanda total de energia necessária para mover um trem 31 de ponto A até oponto B consiste da soma de quatro componentes, especificamente da diferença daenergia cinética entre os pontos AeB; da diferença da energia potencial entre os pontosA e B; da perda de energia devida à fricção e outras perdas de arraste; e da energiadissipada durante a aplicação dos freios. Assumindo que as velocidades inicial e finaldevem ser iguais (p. ex., estacionárias), o primeiro componente é zero. Além do mais, osegundo componente é independente da estratégia de condução. Assim, é suficienteminimizar a soma dos dois componentes restantes.With respect to the above-described closed Ioop configuration, the total energy demand required to move a train 31 from point A to point B consists of the sum of four components, specifically the difference in kinetic energy between points AeB; the difference in potential energy between points A and B; energy loss due to friction and other drag losses; and dissipated energy during brake application. Assuming that the initial and final velocities must be equal (eg, stationary), the first component is zero. Moreover, the second component is independent of the driving strategy. Thus, it is sufficient to minimize the sum of the two remaining components.

Seguir um perfil dé velocidade constante minimiza as perdaspelo arraste. Seguir um perfil de velocidade constante também minimiza a demanda totalde energia posto que os freios não são necessários para se manter uma velocidadeconstante. Porém, se os freios são necessários para se manter uma velocidadeconstante, a aplicação dos freios exatamente para se manter uma velocidade constanteirá provavelmente aumentar a energia total requerida devido à necessidade de recompora energia dissipada pelos freios. Existe a possibilidade de que uma pouco de frenagemreduza o total de energia utilizada caso a perda pela frenagem adicional seja maior que acontrapartida obtida com a redução resultante pelas perdas de arrasto causadas pelafrenagem, através da redução da variação de velocidade.Following a constant speed profile minimizes drag losses. Following a constant speed profile also minimizes total energy demand as brakes are not required to maintain a constant speed. However, if the brakes are required to maintain a constant speed, applying the brakes exactly to maintain a constant speed is likely to increase the total energy required due to the need to rebuild brake dissipated energy. There is a possibility that a little braking will reduce the total energy used if the additional braking loss is greater than the compensation obtained with the reduction resulting from the braking drag losses by reducing the speed variation.

Após terminar o re-planejamento a partir da coleção deeventos supra descritos, o novo plano otimizado de velocidade/marcha de trabalho podeser seguido utilizando o controle por Ioop fechado aqui descrito. Porém, em algumassituações, quando pode não existir tempo suficiente para executar o planejamentodecomposto em trechos supra descrito, e em particular quando existem restriçõescríticas de velocidade que devem ser respeitadas, é necessária uma alternativa. Asformas de realização de exemplo da presente invenção conseguem isto através de umalgoritmo referido como o "controle de cruzeiro inteligente" [smart cruise controí\. Oalgoritmo do controle de cruzeiro inteligente é uma forma eficiente de gerar, durante opercurso, uma prescrição sub-otimizada de eficiência da energia (ou seja, eficiência docombustível e/ou eficiência das emissões), para conduzir o trem 31 por um terrenoconhecido. Este algoritmo assume o conhecimento sobre a posição do trem 31 ao longoda linha 34 em todos os momentos, assim como o conhecimento do grau e da curvaturada linha em função da posição. O método recai sobre um modelo massa/ponto para amovimentação do trem 31, cujos parâmetros podem ser estimados, de forma adaptada, apartir das medições on Iine do movimento do trem, tal comó precedentemente descrito.After re-planning from the collection of events described above, the new optimized working speed / travel plan can be followed using the closed Ioop control described here. However, in some situations, when there may not be enough time to perform the above-described stretch planning, and in particular when there are critical speed constraints that must be adhered to, an alternative is required. Exemplary embodiments of the present invention accomplish this by an algorithm referred to as "smart cruise control". The smart cruise control algorithm is an efficient way to generate a suboptimized energy efficiency (ie fuel efficiency and / or emission efficiency) prescription to drive train 31 over a known terrain. This algorithm assumes knowledge about the position of train 31 along line 34 at all times, as well as knowledge of the degree and curved line as a function of position. The method is based on a mass / point model for moving the train 31, the parameters of which can be appropriately estimated from the on-line measurements of train movement as described above.

O algoritmo de controle de cruzeiro inteligente apresentatrês componentes principais, especificamente um perfil modificado do limite develocidade, o qual se presta como um guia de eficiência de energia em relação àsreduções do limite de velocidade, um perfil de ajuste da aceleração ideal ou da frenagemdinâmica o qual tenta um equilíbrio entre a minimização das variações de velocidade e afrenagem; e um mecanismo para combinar os dois últimos componentes de modo aproduzir um comando para a marcha de trabalho, empregando um Ioop de retorno davelocidade para compensar as disparidades entre os parâmetros modelados quando emcomparação com os parâmetros reais. O controle de cruzeiro inteligente pode acomodarestratégias, nas formas de realização de exemplo da presente invenção, as quais nãoativam os freios (isto é, a guia é sinalizada e assumida a realizar a frenagem necessária)ou uma variante que não ativa os freios.The intelligent cruise control algorithm has three main components, namely a modified speed limit profile, which serves as an energy efficiency guide against speed limit reductions, an ideal acceleration or dynamic braking adjustment profile which tries to strike a balance between minimizing speed and drift variations; and a mechanism for combining the last two components to produce a working gear command employing a speed return Ioop to compensate for disparities between the modeled parameters when compared to the actual parameters. Intelligent cruise control can accommodate strategies in the exemplary embodiments of the present invention which do not activate the brakes (i.e. the guide is signaled and assumed to perform the necessary braking) or a variant that does not activate the brakes.

Com relação ao algoritmo de controle de cruzeiro inteligenteque não controla os freios dinâmicos, os três componentes de exemplo são um perfilmodificado do limite de velocidade, o qual se presta como uma guia de eficiência deenergia em relação as reduções do limite de velocidade, um sinal de notificaçãodirecionado de modo a informar ao operador quando os freios devem ser aplicados, umperfil ideal de aceleração o qual tenta obter um equilíbrio entre a minimização dasvariações de velocidade e as notificações ao operador para a aplicação dos freios, ummecanismo que emprega um Ioop de retorno, ou de feedback, para compensar asdisparidades entre os parâmetros modelados quando em comparação com osparâmetros reais.With respect to the intelligent cruise control algorithm that does not control dynamic brakes, the three example components are a modified speed limit profile, which serves as an energy efficiency guide to speed limit reductions, a speed signal. Notification directed to inform the operator when the brakes are to be applied, an ideal acceleration profile which attempts to strike a balance between minimizing speed variances and the operator notifications for applying the brakes, a mechanism employing a return Ioop, or feedback, to compensate for disparities between the modeled parameters when compared to the actual parameters.

Também na forma de realização da presente invenção estáincluída uma solução para identificar valores do parâmetro chave do trem 31. Porexemplo, com relação a estimativa da massa do trem podem ser utilizados um filtroKalman1 e uma solução com recurso do último quadrado, para detectar os erros quepodem aparecer durante o transcorrer do tempo.Also in the embodiment of the present invention there is included a solution for identifying values of the key parameter of train 31. For example, with respect to the estimation of train mass a Kalman1 filter and a solution with the last square feature can be used to detect errors that may appear over time.

A figura 7 ilustra um diagrama de fluxo da presenteinvenção. Tal como previamente descrito, uma instalação remota, tal como umaexpedição 60, pode fornecer informações. Como ilustrado, tais informações sãofornecidas para um elemento de controle executivo 62. Também fornecidas para oelemento de controle executivo 62 são as informações de modelagem do banco dedados 63 da locomotiva, as informações do banco de dados da linha 36 tais como, masnão limitadas a, informações sobre os graus da linha e as informações sobre os limitesde velocidade da linha, os parâmetros estimados do trem tais como, mas não limitados a,o peso do trem e os coeficientes de arrasto, e as tabelas das taxas de consumo decombustível a partir de um avaliador das taxas 64.Figure 7 illustrates a flow diagram of the present invention. As previously described, a remote installation such as an expedition 60 may provide information. As illustrated, such information is provided for an executive control element 62. Also provided for the executive control element 62 is the bank modeling data from the locomotive 63, the row 36 database information such as, but not limited to, information on line degrees and information on line speed limits, estimated train parameters such as, but not limited to, train weight and drag coefficients, and tables of fuel consumption rates from an assessor of fees 64.

O elemento de controle executivo 62fornece informações para o planejador 12, o qual está descrito com maiores detalhes nafigura 1. Uma vez que tenha sido calculada a viagem, o plano é fornecido para umelemento 51 controlador ou condutor e visualizador da condução. O plano de viagemtambém pode ser fornecido para o elemento de controle executivo 62 de forma que estepode comparar a viagem quando outros novos dados sejam fornecidos.Executive control element 62 provides information for planner 12, which is described in more detail in Figure 1. Once the trip has been calculated, the plan is provided to a driver or driver and driver viewer element 51. The travel plan can also be provided for executive control element 62 so that you can compare the trip when other new data is provided.

Tal como supra descrito, o elemento de condução 51 podeajustar, de forma automática, uma marcha de trabalho, tanto um ajuste pré-estabelecidopara a marcha de trabalho quanto um a marcha de trabalho contínua otimizada. Emadição ao fornecimento de um comando de velocidade para a locomotiva 31, é fornecidoum visor 68 para que o operador possa ver qual o plano que está sendo recomendado. Ooperador também tem acesso ao painel de controle 69. Por meio do painel de controle69, o operador pode decidir se deve aplicar a marcha de trabalho recomendada. Paraesta finalidade, o operador pode limitar uma potência limite ou alvo. Isto é, a qualquertempo o operador sempre tem a decisão final em relação ao ajuste da potência com oqual a consistência de locomotivas irá operar. Isto inclui decidir se devem ser aplicadosos freios caso o plano de viagem recomende a redução da velocidade do trem 31. Porexemplo, quando se opera em um território negro, ou quando um equipamento marginalnão consegue transmitir eletronicamente as informações para o trem e ao invés dooperador ter que ver os sinais visuais dos equipamentos marginais, o operador insere oscomandos com base nas informações contidas no banco de dados da linha e nos sinaisvisuais do equipamento marginal. Baseado em como o trem 31 está funcionando, asinformações relativas às medições do combustível são fornecidas para o avaliador ouestimador da taxa de consumo de combustível 64. Uma vez que a medição direta dofluxo de combustível não é tipicamente possível em uma consistência de locomotivas,todas as informações sobre o combustível até então consumido durante a viagem, bemcomo as projeções para o futuro seguindo o plano otimizado, são realizadas utilizando osmodelos físicos calibrados tais como aqueles utilizados nó desenvolvimento dos planosotimizados. Por exemplo, tais previsões podem incluir, mas não estão limitadas, ao usoda potência bruta medida e das características conhecidas do combustível para derivarno combustível usado de forma cumulativa.As described above, the drive element 51 can automatically adjust a working gear, either a pre-set working gear setting or an optimized continuous working gear. In addition to providing a speed command for locomotive 31, a display 68 is provided so that the operator can see which plane is being recommended. The operator also has access to the control panel 69. Through the control panel69, the operator can decide whether to apply the recommended working range. For this purpose, the operator may limit a limit or target power. That is, at any time the operator always has the final decision regarding the power adjustment with which the consistency of locomotives will operate. This includes deciding whether to apply brakes if the travel plan recommends reducing train speed31. For example, when operating in dark territory, or when marginal equipment cannot electronically transmit information to the train and instead of the operator having When viewing visual signals from marginal equipment, the operator enters commands based on the information contained in the line database and visual signals from marginal equipment. Based on how the 31 train is running, fuel metering information is provided to the fuel consumption rate estimator or estimator 64. Since direct measurement of fuel flow is typically not possible on a locomotive consistency, all Information about the fuel consumed during the trip, as well as projections for the future following the optimized plan, is made using calibrated physical models such as those used in the development of optimized plans. For example, such predictions may include, but are not limited to, the use of measured gross horsepower and the known characteristics of fuel to derive cumulatively used fuel.

O trem 31 também apresenta um dispositivo Iocalizador 30,tal como um sensor GPS, tal como supra descrito. As informações são fornecidas para oavaliador 65 dos parâmetros do trem. Tais informações podem incluir, mas não estãolimitadas aos dados do sensor GPS, aos dados dos marcos ferroviários, aos dados dosesforços de tração/frenagem, aos dados sobre a situação dos freios, velocidade equaisquer variações nos dados sobre a velocidade. Junto as informações relativas aograu de inclinação e as informações sobre os limites de velocidade, as informaçõesrelativas ao peso do trem e aos coeficientes de arrasto são fornecidas para o elementode controle executivo 62.Train 31 also has a locating device 30 such as a GPS sensor as described above. Information is provided for train parameter evaluator 65. Such information may include, but is not limited to GPS sensor data, railway landmark data, traction / braking force data, brake status data, speed, and any variations in speed data. Along with information on the tilt speed and speed limit information, information on train weight and drag coefficients is provided for the executive control element 62.

As formas de realização de exemplo da presente invençãotambém podem permitir o uso de uma potência continuamente variável para oplanejamento otimizado e para a implementação de controle em Ioop fechado. Em umalocomotiva convencional, a potência é tipicamente quantificada em oito níveis discretosou individuais. As modernas locomotivas podem conseguir uma variação contínua doscavalos-vapor, o que pode ser incorporado nos métodos de otimização previamentedescritos. Com a potência contínua, a consistência de locomotivas 42 pode otimizarainda mais as condições operacionais, p. ex., através da minimização das cargasauxiliares e das perdas na transmissão da potência, e fazer um ajuste fino dofuncionamento do motor nas regiões de eficiência otimizada, ou nos pontos das margensde emissão incrementados. Exemplos incluem, mas não estão limitados à minimizaçãodas perdas no sistema de refrigeração, ao ajuste nas tensões do alternador, ao ajuste davelocidade do motor, e na redução do numero de eixos com ação motora. Além disto, alocomotiva 42 pode utilizar o banco de dados 36 embarcado sobre a linha e os requisitosde performance disseminados para minimizar as cargas auxiliares e as perdas natransmissão da potência de modo a obter uma eficiência otimizada para o consumo decombustível/emissões objetivados. Exemplos incluem, mas não estão limitados a, reduziro número de eixos de tração em terreno plano e o pré-resfriamento do motor dalocomotiva antes de adentrar um túnel.The exemplary embodiments of the present invention may also allow the use of continuously variable power for optimized planning and for the implementation of closed loop control. In a conventional locomotive, power is typically quantified at eight discrete or individual levels. Modern locomotives can achieve continuous variation of the steam horsepower, which can be incorporated into the previously described optimization methods. With continuous power, the consistency of locomotives 42 can further optimize operating conditions, e.g. eg by minimizing auxiliary loads and losses in power transmission, and fine-tuning engine operation in the regions of optimized efficiency, or at the points of increased emission margins. Examples include, but are not limited to, minimizing cooling system losses, adjusting alternator voltages, adjusting engine speed, and reducing the number of motor action shafts. In addition, the 42 engine can utilize the on-line database 36 and the widespread performance requirements to minimize auxiliary loads and power transmission losses to achieve optimum fuel efficiency / targeted emissions. Examples include, but are not limited to, reducing the number of drive axles on flat terrain and pre-cooling the engine before entering a tunnel.

As fôrmas de realização de exemplo da presente invençãotambém podem usar o banco de dados 36 embarcado da linha férrea e a performancedisseminada para ajustar a performance da locomotiva, tal como para assegurar que otrem tem uma velocidade suficiente conforme este se aproxima de uma colina ou de umtúnel. Por exemplo, esta poderia ser expressa como uma restrição de velocidade paraum local em particular, a «qual se torna parte da geração do plano otimizado através dasolução da equação (OP). Em adição, as formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem incorporar as regras de condução do trem, tais como, mas não limitadasa, taxas de aumento do esforça de tração, taxas de aumento do esforço máximo defrenagem. Estes podem ser diretamente incorporados na fórmula para o perfil de viagemotimizada, ou alternativamente incorporados no regulador em Ioop fechado usado paracontrolar a aplicação da potência de modo a se obter a velocidade objetivada.The exemplary embodiments of the present invention may also use the on-board railroad database 36 and the performanceddata to adjust the performance of the locomotive, such as to ensure that the engine has a sufficient speed as it approaches a hill or tunnel. . For example, it could be expressed as a velocity constraint for a particular location, which becomes part of the generation of the optimized plane through the equation solution (OP). In addition, exemplary embodiments of the present invention may incorporate train driving rules, such as, but not limited to, tractive effort increase rates, maximum drainage effort increase rates. These can be directly incorporated into the optimal travel profile formula, or alternatively incorporated into the closed-loop Ioop regulator used to control power application to achieve the target speed.

Em uma forma de realização de exemplo, a presenteinvenção é somente instalada na locomotiva líder da consistência de locomotivas. Apesardas formas de realização de exemplo da presente invenção não serem dependentes dosdados e das interações com outras locomotivas, estas podem ser integradas através dafuncionalidade gerenciador da consistência, tal como descrito nas patentes americanasde número US 6.691.957 e no pedido de patente No. 10/429.596 (cedidas ao presentecessionário e aqui incorporadas como referência) e/ou com a funcionalidade otimizadorde consistência de modo a melhorar a eficiência. A interação com diversos trens não évetada, tal como ilustrado através do exemplo da expedição arbitrando dois trens"otimizados de forma independente" aqui descrito.In an example embodiment, the present invention is only installed on the locomotive leader locomotive consistency. Although exemplary embodiments of the present invention are not dependent on data and interactions with other locomotives, they may be integrated through the consistency manager functionality as described in U.S. Patent Nos. 6,691,957 and Patent Application No. 10 / 429,596 (provided herein and incorporated herein by reference) and / or with consistency optimizer functionality to improve efficiency. Interaction with multiple trains is not biased, as illustrated by the example of the expedition arbitrating two "independently optimized" trains described here.

Os trens com sistema de tração distribuída podem seroperados de modos diferentes. Um modo é quando todas as locomotivas no tremoperam com o mesmo comando para a marcha de trabalho. Assim, se a locomotiva Iiderestá comandando a aplicação de N8, todas as unidades do trem serão comandadas aatuar na marcha de trabalho N8. Outro modo de operação é através do controle"independente". Neste modo, as locomotivas ou os conjuntos de locomotivas distribuídosatravés do trem podem estar operando com esforços de tração ou de frenagemdiferentes. Por exemplo, conforme um trem alcança o cume de uma montanha, aslocomotivas líderes (já na descendente da montanha) podem estar acionando os freios,enquanto que as locomotivas no meio e na parte traseira do trem (na parte ascendenteda montanha) podem estar tracionando. Isto é feito para minimizar as forças dedistensão sobre os acoplamentos mecânicos que ligam os vagões nas locomotivas.Trains with distributed traction system can be operated in different ways. One mode is when all the locomotives in the train operate with the same command for working gear. Thus, if the Iider locomotive is commanding the N8 application, all train units will be commanded to work at N8 working gear. Another mode of operation is through "independent" control. In this mode, locomotives or locomotive sets distributed across the train may be operating with different tractive or braking forces. For example, as a train reaches the summit of a mountain, leading locomotives (already downhill) may be applying the brakes, while locomotives in the middle and rear of the train (uphill) may be pulling. This is done to minimize the strain relief forces on the mechanical couplings that connect the wagons on the locomotives.

Tradicionalmente, a operação de um sistema de tração distribuída no modo"independente" requer què o operador comande manualmente cada locomotiva remota,ou cada conjunto de locomotivas, através de uma tela na locomotiva líder. Usando omodelo de plano baseado na física, as informações de ajuste do trem, o banco de dadosda linha a bordo, a regras de operação a bordo, o sistema de determinação dalocalização, o controle de tração/frenagem em tempo real e em Ioop fechado, e o retornodos sensores, o sistema pode automaticamente operar o sistema de tração distribuída nomodo "independente".Traditionally, operating a "standalone" distributed drive system requires the operator to manually control each remote locomotive, or each set of locomotives, through a screen on the leading locomotive. Using the physics-based plane model, train tuning information, onboard line database, onboard operating rules, location determination system, real-time and closed Ioop traction / braking control, and the sensor returns, the system can automatically operate the "independent" distributed traction system.

Quando se opera na forma de tração distribuída, o operadorna locomotiva líder pode controlar as funções operacionais das locomotivas remotas nasconsistências remotas através de um sistema de controle, tal como um elemento decontrole da tração distribuída. Assim, quando se opera na forma de tração distribuída, ooperador pode comandar cada consistência de locomotivas para operar com umamarcha de trabalho diferente (ou uma consistência poderia estar tracionando enquantooutra poderia estar freando), sendo que cada locomotiva individual dentro daconsistência de locomotivas opera com a mesma marcha de trabalho. Em uma forma derealização de exemplo, com a forma de realização de exemplo da presente invençãoinstalada no trem, de preferência em comunicação com o elemento de controle da traçãodistribuída, quando é desejado um nível de potência para a marcha de trabalho para umaconsistência de locomotivas remota, tal como quando recomendado pelo plano deviagem otimizado, a forma de realização de exemplo da presente invenção irá comunicareste ajuste de potência para a consistência de locomotivas remota de modo aimplementá-lo. Como descrito abaixo, o mesmo é verdadeiro em relação à aplicação dosfreios.When operating in the form of distributed traction, the operator on the leading locomotive can control the operating functions of remote locomotives on remote consistencies through a control system, such as a distributed traction control element. Thus, when operating in the form of distributed traction, the operator can command each consistency of locomotives to operate with a different working speed (or one consistency could be pulling while another could be braking), with each individual locomotive within the range of locomotives operating at the same speed. same working gear. In an exemplary embodiment, with the exemplary embodiment of the present invention installed on the train, preferably in communication with the distributed traction control element, when a working gear power level is desired for a remote locomotive consistency, As recommended by the optimized travel plan, the exemplary embodiment of the present invention will communicate this power adjustment for remote locomotive consistency in order to implement it. As described below, the same is true of braking.

As formas de realização de exemplo da presente invençãopodem ser usadas em consistências nas quais as locomotivas não são contíguas, isto é,com 1 ou mais locomotivas à frente, com outras no meio e outras na traseira do trem.Tais configurações são chamadas dé potência ou tração distribuída, sendo que aconexão padrão entre as locomotivas é substituída por um canal ou link de rádio, ouatravés de um cabo auxiliar para conectar externamente as locomotivas. Quando emoperação como potência distribuída, o operador na locomotiva líder pode controlar asfunções operacionais das locomotivas remotas na consistência através de um sistema decontrole, tal como um elemento de controle de potência distribuída. Em particular, equando se opera na forma de tração distribuída, o operador pode comandar cadaconsistência de locomotivas para operar com uma marcha de trabalho diferente (ou umaconsistência poderia estar tracionando enquanto outra poderia estar freando), sendo quecada locomotiva individual dentro da consistência de locomotivas opera com a mesmamarcha de trabalho.The exemplary embodiments of the present invention may be used in consistencies in which the locomotives are not contiguous, that is, with 1 or more locomotives in front, others in the middle and others in the rear of the train. Such configurations are called power or distributed traction, whereby the standard connection between locomotives is replaced by a radio channel or link, or via an auxiliary cable for externally connecting the locomotives. When operating as distributed power, the operator on the lead locomotive can control the operating functions of remote locomotives in consistency through a control system such as a distributed power control element. In particular, when operating in the form of distributed traction, the operator may command each locomotive's consistency to operate at a different working speed (or one consistency could be tractioning while another might be braking), with each individual locomotive within the consistency of locomotives operating. with the same working gear.

Em uma forma de realização de exemplo, com a forma derealização de exemplo da presente invenção instalada no trem, de preferência emcomunicação com o elemento de controle da tração distribuída, quando é desejado umnível de potência para a marcha de trabalho para uma consistência de locomotivasremota, tal como quando recomendado pelo plano de viagem otimizado, a forma derealização de exemplo da presente invenção irá comunicar este ajuste de potência para aconsistência de locomotivas remota de modo a implementá-lo. Como descrito abaixo, omesmo é verdadeiro em relação a aplicação dos freios. Quando em operação comopotência distribuída, o problema de otimização previamente descrito pode ser aumentadopara permitir graus adicionais de liberdade, sendo que cada unidade remota pode sercontrolada, de forma independente, a partir da unidade líder. O valor desta está em quepodem ser incorporados objetivos e restrições adicionais, relativos as forças internas aotrem, na função de performance, estando também incluído o modelo assumir os reflexosnas forças internas. Assim, as formas de realização de exemplo da presente invençãopodem incluir o uso de diversos controles de aceleração de modo a gerenciar melhor asforças internas ao trem, assim como o consumo de combustível e as emissões.In an exemplary embodiment, with the exemplary embodiment of the present invention installed on the train, preferably in communication with the distributed traction control element, when a working gear power level is desired for a remote locomotive consistency, As recommended by the optimized travel plan, the exemplary embodiment of the present invention will communicate this remote locomotive advisory power setting in order to implement it. As described below, the same is true of brake application. When operating with distributed power, the optimization problem previously described can be increased to allow for additional degrees of freedom, with each remote unit being independently controlled from the leading unit. The value of this is that additional objectives and constraints regarding internal forces to be incorporated into the performance function can be incorporated, and the model also assumes the reflexes in internal forces. Thus, exemplary embodiments of the present invention may include the use of various acceleration controls to better manage internal train forces, as well as fuel consumption and emissions.

Em um trem que utiliza um gerenciador de consistência, alocomotiva líder em uma consistência de locomotivas pode operar com um ajustediferente para a potência da marcha de trabalho que o das outras locomotivas nestaconsistência. As outras locomotivas na consistência operam com o mesmo ajuste para apotência da marcha de trabalho. As formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem ser utilizadas em conjunto com o gerenciador de consistência paracomandar os ajustes das marchas de trabalho na consistência. Assim e com base nasformas de realização de exemplo da presente invenção, uma vez que o gerenciador deconsistência divide uma consistência de locomotivas em dois grupos, locomotiva líder eunidades posteriores, a locomotiva líder será comandada de modo a operar com umacerta marcha de trabalho e as locomotivas posteriores são comandadas para operar comuma outra marcha de trabalho. Em uma forma de realização de exemplo, o elemento decontrole da potência distribuída pode ser o sistema e/ou o dispositivo no qual estaoperação está alojada.In a train that uses a consistency manager, the leading locomotive in a locomotive consistency may operate at a different adjustment for working gait power than that of other locomotives in this consistency. The other consistency locomotives operate at the same setting for working gear power. The exemplary embodiments of the present invention may be used in conjunction with the consistency manager to control the working gear adjustments in consistency. Thus, and based on the exemplary embodiments of the present invention, since the consistency manager divides a consistency of locomotives into two groups, lead locomotive and later units, the lead locomotive will be commanded to operate with a certain working gear and the locomotives. later are commanded to operate in another working gear. In an exemplary embodiment, the distributed power control element may be the system and / or device in which this operation is housed.

Da mesma forma, quando um otimizador de consistência éusado em uma consistência de locomotivas, as formas de realização de exemplo dapresente invenção também podem ser usadas em conjunto com o otimizador daconsistência para determinar a potência da marcha de trabalho para cada locomotiva naconsistência de locomotivas. Por exemplo, suponha que um plano de viagem recomendeum ajuste para a marcha de trabalho de 4 para a consistência de locomotivas. Com basena localização do trem, o otimizador da consistência irá levar em conta esta informação eentão determinar o ajuste para a marcha de trabalho para cada locomotiva dentro daconsistência. Nesta implementação, é melhorada a eficiência dos ajustes da potênciaselecionada pela marcha de trabalho em relação aos canais de comunicação internos aotrem. Além do mais, e tal como supra descrito, a implementação desta configuração podeser realizada utilizando-se o sistema de controle distribuído.Likewise, when a consistency optimizer is used in a locomotive consistency, the exemplary embodiments of the present invention may also be used in conjunction with the consistency optimizer to determine working gauge power for each locomotive in the consistency of locomotives. For example, suppose a travel plan recommends a working gear setting of 4 for locomotive consistency. Based on the train's location, the consistency optimizer will take this information into account and then determine the working gear setting for each locomotive within the consistency. In this implementation, the efficiency of the power settings selected by the working gear in relation to the internal communication channels is improved. Furthermore, as described above, the implementation of this configuration can be performed using the distributed control system.

Ainda mais, e tal como previamente descrito, as formas derealização de exemplo da presente invenção podem ser utilizadas para correçõescontínuas e para o re-planejamento com relação a quando a consistência do trem utilizaos freios, com base nos itens de interesse que surgem, tais como, mas não limitados a,os cruzamentos ferroviários, as alterações na inclinação da linha, a aproximação desinaleiros, a aproximação a pátios de depósito, e a aproximação a estações dereabastecimento, nas quais cada locomotiva da consistência pode precisar de umaopção de frenagem diferenciada. Por exemplo, se o trem está ultrapassando o pico deuma montanha, a locomotiva à frente pode ter que entrar em uma condição de frenagem,enquanto que as locomotivas remotas, que ainda não alcançaram o pico da montanha,podem ter que permanecer na condição motriz.Further, and as previously described, the exemplary embodiments of the present invention can be used for continuous corrections and for re-planning regarding when train consistency uses brakes based on the items of interest that arise such as , but not limited to, railway intersections, changes in line inclination, approaching gates, approaching depot yards, and approaching fueling stations, where each consistency locomotive may need a different braking option. For example, if the train is passing a mountain peak, the forward locomotive may have to enter a braking condition, while remote locomotives, which have not yet reached the mountain peak, may have to remain in the driving condition.

As figuras 8, 9 e 10 mostram exemplos de ilustrações dastelas dinâmicas para uso pelo operador. De acordo com a figura 8, é fornecido 72 umperfil de viagem. Dentro do perfil, é fornecida a localização 73 da locomotiva. Sãotambém fornecidas algumas informações tais como o comprimento do trem 105 e onúmero de carros ferroviários 106 no trem. São também fornecidos elementos relativosao grau de inclinação 107 da linha, a curvatura e os elementos marginais 108, incluindo alocalização de pontes 109, e a velocidade do trem 110. A tela 68 permite que o operadorveja tais conformações e também veja onde o trem se encontra ao longo da rota. Sãofornecidas as informações relativas à distância e/ou ao tempo estimado de chegada paraalguns locais tais como cruzamentos 112, sinais 114, mudanças de velocidade 116,marcos terrestres 118 e destinos 120. É também prevista uma ferramenta degerenciamento do tempo de chegada 125 de modo a permitir ao usuário determinar aeconomia de combustível que está sendo conseguida durante a viagem. O operador tema capacidade de alterar os horários de chegada 127 e presenciar como isto irá afetar aeconomia de combustível.Figures 8, 9 and 10 show examples of dynamic square illustrations for use by the operator. According to figure 8, a travel profile is provided. Within the profile, location 73 of the locomotive is provided. Some information such as train length 105 and number of rail cars 106 on the train are also provided. Elements are also provided relative to the degree of line inclination 107, curvature and fringe elements 108, including bridge placement 109, and train speed 110. Screen 68 allows the operator to see such conformations and also to see where the train is located along the route. Distance and / or estimated arrival time information is provided for some locations such as junctions 112, signs 114, speed changes 116, landmarks 118 and destinations 120. A arrival time management tool 125 is also provided for allow the user to determine the fuel economy being achieved while traveling. The operator has the ability to change arrival times 127 and see how this will affect fuel economy.

Como aqui descrito, aquelas pessoas com proficiência na arteirão perceber que a economia de combustível é apenas um exemplo de somente umobjetivo que pode ser revisto através da ferramenta de gerenciamento. Neste sentido, edependendo do parâmetro que está sendo visto, os outros parâmetros aqui descritospodem ser vistos e avaliados pela ferramenta dè gerenciamento que está visível aooperador. Ao operador também são fornecidas informações acerca de por quanto tempoa tripulação está operando no trem. Nas formas de realização de exemplo, asinformações concernentes ao tempo e à distância tanto podem ser ilustradas de acordocom o tempo e/ou com a distância até um evento em particular e/ou uma localização,quanto podem fornecer o tempo total transcorrido.As described here, those skilled in the art will realize that fuel economy is just an example of only one goal that can be reviewed through the management tool. In this sense, and depending on the parameter being viewed, the other parameters described here can be viewed and evaluated by the management tool that is visible to the operator. The operator is also provided with information about how long the crew has been operating on the train. In the exemplary embodiments, the information concerning time and distance can either be illustrated according to time and / or distance to a particular event and / or location, or can provide the total elapsed time.

Tal como o quanto ilustrado na figura 9, uma tela deexemplo de fornece as informações acerca dos dados da consistência 130, e doseventos e situações geográficas 132, de uma ferramenta de gerenciamento dos horáriosde chegada 134 e das teclas de ação 136. Da mesma forma, as informações similares assupra descritas são mostradas nesta tela. A tela 68 também prevê as teclas de ação 138para permitir ao operador re-planejar, assim como desabilitar 140 as formas derealização de exemplo da presente invenção.As illustrated in Figure 9, an example screen provides information about consistency data 130, and events and geographical situations 132, a time management tool 134, and action keys 136. Likewise, The similar information described above is shown on this screen. Screen 68 also provides the action keys 138 to enable the operator to re-plan as well as disable 140 the exemplary embodiments of the present invention.

A figura 10 ilustra uma outra forma de realização deexemplo de uma tela. Nesta podem ser visualizados os dados típicos de uma locomotivamoderna, incluindo a situação dos freios a ar 72, o velocírrietro analógico com indicaçãodigital 74, e as informações acerca do esforço ou força de tração em libras força (ou emampéres de tração para as locomotivas elétricas DC). É fornecido um indicador 74 paramostrar a velocidade ótima atual no plano que está sendo executado, assim como umgráfico de aceleração para suplementar a leitura em mph/minuto. Os novos dadosimportantes para a execução do plano otimizado se encontram no centro da tela,incluindo um tráfico 76, de tipo com curva flutuante, com a velocidade e o ajuste damarcha de trabalho otimizados em função da distância, comparados com o histórico atualdestas variáveis. Na forma de realização de exemplo, a localização do trem é derivadautilizando o elemento localizador. Tal como ilustrado, a localização é fornecida através daidentificação de quão distante o trem se encontra em relação ao seu destino final, deuma posição absoluta, de um destino inicial, de um ponto intermediário e/ou de umaentrada do operador.Figure 10 illustrates another example embodiment of a screen. Here you can see typical data for a modern locomotive, including the status of the air brakes 72, the analogue digital speedometer 74, and the information on tensile force or tractive force (or tensile strengths for DC electric locomotives). ). An indicator 74 is provided to show the current optimum speed in the plane being executed, as well as an acceleration graph to supplement the reading in mph / minute. Important new data for optimized plane execution is in the center of the screen, including a floating-curve-type traffic 76, with distance-optimized working speed and adjustment compared to the current history of these variables. In the exemplary embodiment, the location of the train is derived using the locator element. As illustrated, location is provided by identifying how far the train is from its final destination, an absolute position, an initial destination, an intermediate point and / or an operator input.

A curva fornece uma visão antecipada relativa às mudançasde velocidade necessárias para seguir o plano otimizado, as quais são úteis para ocontrole manual, e monitoram o plano em função da duração atual do controleautomático. Tal como aqui descrito, e de acordo com o modo de instrução, o operadortanto pode seguir o marcha de trabalho ou a velocidade sugerida pela forma derealização de exemplo da presente invenção. A barra vertical da uma indicação gráficadas marchas de trabalho atual e desejada, as quais também são mostradas digitalmenteabaixo da curva. Quando é utilizada uma marcha de trabalho contínua, tal como supradescrito, a tela simplesmente irá contornar o equivalente discreto mais próximo, a telapodendo ser uma tela analógica de tal forma a que seja mostrado um equivalenteanalógico ou um percentual ou o real da potência/esforço de tração.The curve provides an early view of the speed changes required to follow the optimized plane, which are useful for manual control, and monitors the plane based on the current duration of the automatic control. As described herein, and according to the mode of instruction, the operator may therefore follow the working speed or speed suggested by the exemplary embodiment of the present invention. The vertical bar of an indication graphs current and desired working marches, which are also shown digitally below the curve. When a continuous working gear is used, as described above, the display will simply bypass the nearest discrete equivalent, and it may be an analog display such that an analog equivalent or a percentage or the actual power / effort is displayed. traction.

As informações críticas sobre a situação da viagem sãomostradas na tela, e indicam o atual grau de inclinação que o trem encontra 88, tantopela locomotiva líder, por um local qualquer ao longo do trem ou como uma média emrelação ao comprimento do trem. Também são mostradas a distância até entãopercorrida do plano 90, o total acumulado de combustível usado 92, qual ou a quedistância está planejada a próxima parada 94, o horário de chegada atual e o projetado96 e o horário esperado para a próxima parada. A tela 68 também mostra o máximo detempo possível até o destino que e possível á partir dos planos computados disponíveis.Critical information about the travel situation is shown on the screen and indicates the current degree of inclination that the train encounters, either by the leading locomotive, anywhere along the train or as an average relative to the length of the train. Also shown are the distance to plan 90 so far, the total accumulated fuel used 92, which distance or distance is planned for the next stop 94, the current and projected arrival time96 and the expected time for the next stop. Screen 68 also shows as much time as possible to the destination that is possible from the available computed plans.

Se for necessária uma chegada mais tardia, pode ser realizado um re-planejamento. Osdados do plano delta mostram a situação do combustível e a agenda à frente ou atrás doplano otimizado atual. Os números negativos indicam menos combustível ouadiantamento em comparação com o plano, os números positivos significam maiscombustível ou atraso em comparação com o plano, e tipicamente movimentações emdireção oposta (reduzir a velocidade para economizar o combustível causa um atraso dotrem, e vice versa).If a late arrival is required, re-planning can be done. Delta plan data shows the fuel situation and the schedule ahead or behind the current optimized plane. Negative numbers indicate less fuel or advance compared to the plane, positive numbers mean more fuel or delay compared to the plane, and typically moves in the opposite direction (slowing down to save fuel causes a delay, and vice versa).

A qualquer momento, as telas 68 dão ao operador umaposição instantânea de onde ele se encontra com relação ao plano de conduçãoatualmente instituído. Esta tela tem somente um propósito ilustrativo, visto que existemdiversas outras formas de apresentar/transmitir estas informações para o operador e/oupara a expedição. Neste sentido, as informações supra descritas podem ser mescladasde modo a fornecer uma tela diferente que as descritas.At any time, screens 68 give the operator an instant view of where he is in relation to the current driving plan. This screen is for illustrative purposes only, as there are several other ways of presenting / transmitting this information to the operator and / or for dispatch. In this regard, the information described above may be merged to provide a different screen than described.

Outras características que podem ser incluídas nas formasde realização de exemplo da presente invenção incluem, mas não estão limitadas a,permitir a geração de registros de dados e de relatórios. Estas informações podem serarmazenadas no trem e baixadas para um sistema não embarcado em algum momento.Other features that may be included in the exemplary embodiments of the present invention include, but are not limited to, allowing the generation of data and report records. This information may be stored on the train and downloaded to an unboarded system at some point.

Os downloads podem acontecer por via manual e/ou através de uma transmissão semfio. Estas informações também podem ser vistas por um operador através de uma tela nalocomotiva. Os dados podem incluir informações tais como, mas não limitadas a, asentradas do operador, o tempo pelo qual o sistema está operacional, o combustíveleconomizado, o desequilíbrio da quantidade de combustível nas locomotivas do trem, ajornada do trem fora de curso, os problemas de diagnóstico do sistema tal como o maufuncionamento de um sensor GPS.Downloads can be done manually and / or wirelessly. This information can also be viewed by an operator through a nalocomotive display. Data may include information such as, but not limited to, operator entrances, time the system is operational, fuel time saved, fuel quantity imbalance in train locomotives, train off-course, system diagnostics such as the manufacture of a GPS sensor.

Posto que os planos devem levar em consideração o tempode trabalho permitido para a tripulação, as formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem levar em consideração estas informações durante o planejamento daviagem. Por exemplo, caso o máximo dè tempo que a tripulação possa operar seja deoito horas, então a viagem deve ser conformada de modo a incluir locais de parada paraque uma nova tripulação possa substituir a tripulação atual. Tais locais específicos deparada podem incluir, mas não estão limitados a, os pátios ferroviários, os locais deencontrò/ultrapassagem, etc. Se1 conforme avança a viagem, possa ser excedido otempo de trabalho da tripulação, as formas de realização de exemplo da presenteinvenção podem ser ignoradas pelo operador para satisfazer um critério determinadopelo operador. Por fim, e a despeito das condições operacionais do trem, tais como, masnão limitadas a, carga elevada, baixa velocidade, condição de tensão interna do trem,etc., o operador permanece no controle de modo a comandar a velocidade e/ou ascondições operacionais do trem.Since the plans must take into consideration the time allowed for the crew, the exemplary embodiments of the present invention may take this information into account when planning the voyage. For example, if the maximum time the crew can operate is eighteen hours, then the trip must be shaped to include stopping places so that a new crew can replace the current crew. Such specific places you may encounter may include, but are not limited to, the rail yards, the meeting / overtaking sites, etc. If, as the voyage progresses, the crew's working time may be exceeded, the exemplary embodiments of the present invention may be ignored by the operator to satisfy a criterion determined by the operator. Finally, and despite train operating conditions, such as, but not limited to, high load, low speed, internal train voltage condition, etc., the operator remains in control to control speed and / or conditions. train operating

Utilizando as formas de realização de exemplo da presenteinvenção, o trem pode operar uma pluralidade de operações. Em um conceitooperacional, uma forma de realização de exemplo da presente invenção pode fornecer oscomandos para comandar a propulsão, os freios dinâmicos. O operador então realizatodas as outras funções do trem. Em um outro conceito operacional, uma forma derealização de exemplo da presente invenção pode prever os comandos somente paracomandar a propulsão. O operador então realiza a frenagem dinâmica e todas as demaisfunções. Em mais um outro conceito operacional, uma forma de realização de exemploda presente invenção pode prever os comandos da propulsão, da frenagem dinâmica eda aplicação dos freios a ar. O operador então realiza todas as demais funções do trem.Using the exemplary embodiments of the present invention, the train may operate a plurality of operations. In an operational concept, an exemplary embodiment of the present invention may provide the propulsion command commands, the dynamic brakes. The operator then performs all the other functions of the train. In another operational concept, an exemplary embodiment of the present invention may provide for commands to control propulsion only. The operator then performs dynamic braking and all other functions. In yet another operating concept, an embodiment of the present invention may provide for propulsion, dynamic braking and air braking controls. The operator then performs all other train functions.

As formas de realização de exemplo da presente invençãotambém podem ser usadas para notificar o operador sobre itens que se apresentem deinteresse em relação a ações a serem tomadas. Especificamente, a lógica disseminadadas formas de realização de exemplo da presente invenção as correções contínuas e ore-planejamento do plano de viagem otimizado, o banco de dados da linha, o operadorpode ser notificado da aproximação de cruzamentos, de sinais, de mudanças no grau deinclinação, da ação dos freios, de marcos marginais, de pátios ferroviários, de estaçõesde abastecimento, etc. Esta notificação pode acontecer de forma sonora e/ou através dainterface do operador.The exemplary embodiments of the present invention may also be used to notify the operator of items of interest regarding actions to be taken. Specifically, the widespread logic exemplary embodiments of the present invention continuous corrections and ore-planning of the optimized travel plan, line database, operator may be notified of approaching intersections, signals, changes in degree of inclination. , brake action, marginal landmarks, rail yards, filling stations, etc. This notification may be sound and / or through the operator interface.

Através especificamente do uso do modelo de planejamentobaseado no comportamento físico, nas informações de partida, no banco de dados dalinha a bordo, das regras operacionais a bordo, no sistema de determinação dalocalização, no controle dos freios/potência em Ioop fechado e em tempo real, e noretorno dos sensores, o sistema apresenta e/ou notifica ao operador as açõesnecessárias. A notificação pode ser visual ou audível. Exemplos incluem a notificação decruzamentos os que requerem que o operador ative a buzina ou o sino da locomotiva, anotificação de cruzamentos "silenciosos" que não requerem que o operador ative abuzina ou o sino da locomotiva.Specifically through the use of the planning model based on physical behavior, starting information, onboard databank, onboard operating rules, location determination system, real-time closed-loop brake / power control , and return of the sensors, the system presents and / or notifies the operator of the necessary actions. The notification may be visual or audible. Examples include notification of downshifts that require the operator to activate the horn or bell of the locomotive, annotation of "silent" intersections that do not require the operator to activate the horn or bell of the locomotive.

Em uma outra forma de realização de exemplo, e utilizandoo modelo de planejamento baseado no comportamento físico tal como supra, asinformações de partida, o banco de dados da linha à bordo, as regras operacionais àbordo, o sistema de determinação da localização, o controle dos freios/potência em Ioopfechado e em tempo real, e o retorno dos sensores, as formas de realização de exemploda presente invenção podem apresentar ao operador as informações (p. ex., um gabaritona tela) que permite que o operador veja quando o trem ira chegar a diversos locais, talcomo ilustrado na figura 9. O sistema permite ao operador ajustar o plano de viagem(horário de chegada objetivado). Estas informações (horários de chegada atualmenteestimado ou as informações necessárias para derivar não a bordo) também podem sercomunicadas para o centro de expedição de modo a permitir ao despachante ou aosistema de despachos ajustar os horários de chegada objetivados. Isto permite que osistema ajuste rapidamente e otimize a função objetivada apropriada (por exemplo avelocidade de deslocamento e o combustível utilizado).In another example embodiment, and using the physical behavior-based planning model such as above, the starting information, the onboard line database, the onboard operating rules, the location determination system, the control of real-time, closed brake / power output, and sensor feedback, exemplary embodiments of the present invention can present the operator with the information (eg, a screen template) that allows the operator to see when the train will reach multiple locations, as illustrated in figure 9. The system allows the operator to adjust the travel plan (targeted arrival time). This information (currently estimated arrival times or information necessary to derive not on board) may also be communicated to the dispatch center in order to allow the dispatcher or dispatching system to adjust the intended arrival times. This allows the system to quickly adjust and optimize the appropriate targeted function (eg travel speed and fuel used).

Com base nas informações supra fornecidas, as formas derealização de exemplo da invenção podem ser usadas para se determinar umalocalização do trem 31 sobre a linha, etapa 18. A determinação da característica da linhatambém pode ser conseguida tal como através do uso do avaliador 65 dos parâmetrosdo trem. Um plano de viagem pode ser criado com base na localização do trem, nacaracterística do trem, e em uma condição operacional de ao menos uma daslocomotivas do trem. Ainda mais, um requisito opcional de potência pode ser comunicadopara o trem, sendo que o operador do trem pode ser direcionado a uma locomotiva, auma consistência de locomotivas e/ou a um trem, de acordo com a potência ótima, talcomo através de um sistema de comunicação sem fio 47. Em um outro exemplo, aoinvés de direcionar o operador do trem, o trem 31, a consistência de locomotivas 18 e/oua locomotiva podem ser automaticamente operados com base no ajuste otimizado dapotência.Based on the above information, exemplary embodiments of the invention may be used to determine a location of train 31 on the line, step 18. Determination of the line characteristic may also be achieved such as by using the parameter evaluator 65. train. A travel plan may be created based on the train's location, train characteristics, and an operating condition of at least one of the train's locomotives. Further, an optional power requirement may be communicated to the train, whereby the train operator may be directed to a locomotive, a consistency of locomotives and / or a train, according to optimum power, such as through a system. In another example, instead of directing the train operator, train 31, the consistency of locomotives 18 and / or the locomotive can be automatically operated based on the optimal power setting.

Em adição, um método pode também envolver adeterminação de um ajuste de potência, ou de um comando de potência 14, para aconsistência de locomotivas 18 com base no plano de viagem. A consistência delocomotivas 18 é então operada dentro do ajuste de potência. Os parâmetrosoperacionais do trem e/ou da consistência de locomotivas que podem ser capturadossão, tal como mas não limitado a, o ajuste atual da potência da consistência delocomotivas, e a localização do trem. Ao menos um dentre estes parâmetros pode sercomparado com o ajuste de potência para a consistência de locomotivas còm o qual estaé comandada para operar.In addition, a method may also involve determining a power adjustment, or a power command 14, for advising locomotives 18 based on the travel plan. Delocomotive consistency 18 is then operated within the power setting. Operational parameters of the train and / or consistency of locomotives that may be captured are, but not limited to, the current setting of delocomotive consistency power, and the location of the train. At least one of these parameters can be compared to the power setting for the consistency of locomotives with which it is commanded to operate.

Em uma outra forma de realização, um método podeenvolver a determinação dos parâmetros operacionais 62 do trem e/ou da consistênciade locomotivas. Um parâmetro operacional desejado é determinado com base nosparâmetros operacionais determinados. O parâmetro determinado é comparado com oparâmetro operacional. Caso seja detectada uma diferença, o plano de viagem éajustado, etapa 24.In another embodiment, a method may involve determining the operating parameters 62 of the train and / or the consistency of locomotives. A desired operating parameter is determined based on the operating parameters determined. The given parameter is compared with the operating parameter. If a difference is detected, the travel plan is adjusted, step 24.

Uma outra forma de realização pode prever um método noqual é determinada a localização do trem 31 sobre a linha 34. Uma característica da linha34 também é determinada. Um plano de viagem, ou plano de condução, é desenvolvidoou gerado de modo a minimizar o consumo de combustível. O plano de viagem pode sergerado com base na localização do trem, na característica da linha e/ou na condiçãooperacional da consistência de locomotivas 18 e/ou do trem 31. Em um método similar,uma vez que é determinada a localização do trem na linha e é sabida uma característicada linha, o controle da propulsão e/ou os comandos para a marcha de trabalho sãofornecidos de modo a minimizar o consumo de combustível.Another embodiment may provide for a method in which the location of train 31 on line 34 is determined. A characteristic of line34 is also determined. A travel plan, or driving plan, is developed or generated to minimize fuel consumption. The travel plan may be generated based on the location of the train, the characteristic of the line and / or the operational condition of the consistency of locomotives 18 and / or train 31. In a similar method, since the location of the train on the line is determined. and a characteristic line, propulsion control and / or working gear controls are known to be provided to minimize fuel consumption.

A figura 12 ilustra uma forma de realização de exemplo deum sistema em Ioop fechado para a operação de um veículo ferroviário. Tal comoilustrado, o otimizador de viagem 650, o conversor 652, o veículo ferroviário 653 e aomenos uma saída 654 tal como, mas não limitada a, velocidade, emissões, esforço detração, potência, areia, etc., são parte do sistema de comunicação 657 de controle emIoop fechado. A saída 654 pode ser determinada por um sensor 656, o qual é parte doveículo ferroviário 653, ou em uma outra forma de realização de exemplo, independentedo veículo ferroviário 653. Por exemplo, e com relação a areia, a determinação é feitauma determinação, tal como através de um sensor, em relação a quantidade de areialiberada para permitir que uma roda ferroviária não patine. Os peritos na arte irãoprontamente perceber que considerações similares podem ser aplicadas ás outrassaídas supra identificadas. As informações inicialmente derivadas das informaçõesgeradas a partir do otimizador de viagem 650 e/ou de um regulador são fornecidas parao veículo ferroviário 653 através do conversor 652. Os dados da locomotiva admitidospelo sensor 654 a partir do veículo ferroviário são então comunicados através de umarede, por meio de cabos e/ou de forma sem fio, 657 de volta para o otimizador 650. Emuma forma de realização de exemplo, o otimizador 650 pode utilizar qualquer variável eempregar esta variável par a determinação de ao menos um entre a velocidade, apotência e/ou o ajusta para a marcha de trabalho. Por exemplo, o otimizador pode ser aomenos um entre um otimizador do combustível, do tempo, das emissões e/ou de umacombinação entre estes.Figure 12 illustrates an exemplary embodiment of a closed loop system for operating a rail vehicle. As illustrated, the travel optimizer 650, the converter 652, the rail vehicle 653 and even an output 654 such as, but not limited to, speed, emissions, bending effort, power, sand, etc., are part of the communication system. 657 control in closed loop. The output 654 may be determined by a sensor 656, which is part of the rail vehicle 653, or in another exemplary embodiment, independent of the rail vehicle 653. For example, with respect to sand, determination is made as such. as through a sensor, in relation to the amount of air released to allow a railway wheel not to slip. Those skilled in the art will readily realize that similar considerations may apply to the above identified outlets. Information initially derived from information generated from the travel optimizer 650 and / or a regulator is provided for the 653 rail vehicle via converter 652. The locomotive data admitted by sensor 654 from the rail vehicle is then communicated via a network, for example. cables and / or wirelessly, 657 back to the optimizer 650. In one example embodiment, the optimizer 650 can use any variable and employ this variable to determine at least one between speed, power and / or adjusts it to work gear. For example, the optimizer may be at least one of an optimizer of fuel, time, emissions and / or a combination of these.

O otimizador 650 determina as características operacionaispara ao menos um fator que deve ser regulado, tal como, mas não limitado a, velocidade,combustível, emissões, etc. O otimizador 650 determina ao menos um entre um ajusteda potência e/ou do torque com base em um valor otimizado que é determinado. Oconversor 652 é previsto para converter a potência, o torque, a velocidade, as emissões,a areia, o ajuste, as configurações, etc., e/ou as entradas de controle para o veículoferroviário 653, usualmente uma locomotiva. Especificamente, estas informações oudados relativos à potência, ao torque, à velocidade, às emissões, à areia, ao ajuste, àsconfigurações, etc., e/ou às entradas de controle são convertidos em um sinal elétrico.The 650 optimizer determines operating characteristics for at least one factor that must be adjusted, such as, but not limited to, speed, fuel, emissions, etc. The 650 optimizer determines at least one of a power and / or torque adjustment based on an optimized value that is determined. Converter 652 is intended to convert power, torque, speed, emissions, sand, adjustment, settings, etc., and / or control inputs to the 653 rail vehicle, usually a locomotive. Specifically, this information regarding power, torque, speed, emissions, sand, adjustment, settings, etc., and / or control inputs is converted into an electrical signal.

A figura 13 ilustra o sistema em Ioop fechado integrado comuma unidade de controle mestré. Tal como ilustrado com maiores detalhes abaixo, oconversor 652 pode fazer a interface com qualquer um dentre uma pluralidade dedispositivos, tais como, mas não limitados a, um controlador mestre, um controladorremoto de controle da locomotiva, um controlador de comando da tração distribuída, ummodem de linha do trem, uma entrada analógica, etc. Por exemplo, o conversor podedesconectar a saída do controlador mestre 651. O controlador mestre 651 énormalmente usado pelo operador para comandar a locomotiva, tal como, mas nãolimitado aos níveis de tração, potência, esforço de tração, areia, freios (incluindo aomenos um entre os freios dinâmicos, os freios a ar, os freios manuais, etc.), propulsão,etc., da locomotiva. Os peritos na arte irão prontamente perceber que o controladormestre pode ser usado para controlar chaves eletro/mecânicas e chaves com base emsoftwares usados para o controle da locomotiva. O conversor 652 então injeta os sinaisno controlador mestre 651. A desconexão do controlador mestre 651 pode ser através defios elétricos ou de chaves de software ou através de processos configuráveis para aseleção de entrada, etc. Um dispositivo de chaveamento 655 é ilustrado para realizaresta função.Figure 13 illustrates the closed loop Iop system integrated with a master control unit. As illustrated in more detail below, inverter 652 can interface with any of a plurality of devices, such as, but not limited to, a master controller, a locomotive control remote controller, a distributed drive command controller, a modem. train line, an analog input, etc. For example, the converter may disconnect output from master controller 651. Master controller 651 is commonly used by the operator to drive the locomotive, such as, but not limited to, traction, power, tractive effort, sand, brakes (including only one in dynamic brakes, air brakes, manual brakes, etc.), propulsion, etc., of the locomotive. Those skilled in the art will readily appreciate that the master controller can be used to control electro / mechanical keys and keys based on software used for locomotive control. The converter 652 then injects the signals into the master controller 651. Disconnection of the master controller 651 can be via electrical or software switches or configurable input selection processes, etc. A switching device 655 is illustrated to perform this function.

Tal como supra descrito, a mesma técnica pode ser usadapara outros dispositivos, tais como, mas não limitados a, o controlador de controle dalocomotiva, o controlador de comando da tração distribuída, um modem de linha do trem,uma entrada analógica, etc. Apesar de não estar lustrado, os peritos na arte irãoprontamente perceber que o controlador mestre poderia usar, de forma similar, estesdispositivos e as sua conexões associadas com a locomotiva e utilizar os sinais deentrada. O sistema de comunicação 657 para estes outros dispositivos pode ser tanto detipo sem fio quanto cabeado.As described above, the same technique can be used for other devices such as, but not limited to, the speed control controller, the distributed traction command controller, a train line modem, an analog input, etc. Although not polished, those skilled in the art will readily realize that the master controller could similarly use these devices and their connections associated with the locomotive and use the input signals. The communication system 657 for these other devices can be either wireless or wired.

A figura 14 ilustra uma forma de realização de exemplo deum sistema em Ioop fechado para operar um veículo ferroviário integrado com uma outraentrada de um subsistema operacional do veículo ferroviário. Por exemplo, o controladorde tração distribuída 659 pode receber entradas de diversas fontes 661, tais como, masnão limitadas a, linhas do trem e;/ou controladores da locomotiva, e transmitir asinformações para as locomotivas em posições remotas. O conversor 652 pode fornecerinformações diretamente para a entrada do controlador DP 659 (como uma entradaadicional) ou bloquear uma das conexões de entrada e transmitir as informações para ocontrolador DP 659. Uma chave 655 é prevista de modo a direcionar como o conversor652 fornece as informações para o controlador DP 659, tal como supra descrito. A chave655 pode ser uma chave baseada em um software e/;ou uma chave cabeada. Emadição, a chave 655 não é necessariamente uma chave de duas vias. A chave podeapresentar uma pluralidade de direções de chaveamento com base no número de sinaisque esta controla.Figure 14 illustrates an exemplary embodiment of a closed loop system for operating a rail vehicle integrated with another input of a rail vehicle operating subsystem. For example, the distributed traction controller 659 may receive inputs from a variety of sources 661, such as, but not limited to, train lines and / or locomotive controllers, and transmit information to the locomotives at remote positions. The 652 converter can either provide information directly to the DP 659 controller input (as an additional input) or block one of the input connections and transmit the information to the DP 659 controller. A key 655 is provided to direct how the 6565 converter provides the information for the DP 659 controller as described above. The key655 may be a software based key and / or a wired key. Emitition, the 655 key is not necessarily a two way key. The key may have a plurality of switching directions based on the number of signals it controls.

Em uma outra forma de realização de exemplo, o conversorpode comandar as operações do controlador mestre, tal como ilustrado na figura 15. Oconversor 652 apresenta meios mecânicos para mover o controlador mestre 651 deforma automática, com base nos sinais elétricos recebidos do otimizador 650.In another example embodiment, the converter can command the operations of the master controller as shown in Fig. 15. Converter 652 presents mechanical means for automatically moving master controller 651 based on the electrical signals received from the optimizer 650.

São previstos sensores 654, à bordo da locomotiva, demodo a capturar os dados relativos a condição operacional, tais como, mas não limitadosa, velocidade, emissões, esforço de tração, potência, etc. As informações 654 emitidaspela locomotiva são então fornecidas para o otimizador 650, usualmente através doveículo ferroviário 653, assim completando o sistema em Ioop fechado.A figura 16 ilustra um diagrama de fluxo das etapas para aoperação do veículo ferroviário em um processo em Ioop fechado. O diagrama de fluxo660 inclui uma etapa para determinar um ajuste otimizado para uma consistência delocomotivas, etapa 662. O ajuste otimizado pode incluir um ajuste para qualquer variávelde configuração tal como, mas não limitada a ao menos uma entre nível de potência,torque otimizado, emissões, número de eixos interrompidos, configurações de outraslocomotivas, etc. Uma outra etapa fornece a conversão do nível de potência otimizadoe/ou do ajuste do torque em um sinal de entrada reconhecível para a consistência delocomotivas, etapa 664. Ao menos uma condição operacional da consistência delocomotivas é determinada quando é aplicado ao menos um entre o nível de potênciaotimizado ou o ajuste otimizado do torque, etapa 667. Uma outra etapa envolve acomunicação, dentro do Ioop fechado de controle, para um otimizador da ao menos umacondição operacional de modo a que a ao menos uma condição operacional seja usadade modo a ainda otimizar ao menos um entre o nível de potência ou o ajuste do torque,etapa 668.654 sensors are provided on board the locomotive to capture operational condition data such as, but not limited to, speed, emissions, tractive effort, power, etc. The information 654 issued by the locomotive is then provided to the optimizer 650, usually via rail vehicle 653, thereby completing the closed Ioop system. Figure 16 illustrates a flow diagram of the steps for rail vehicle operation in a closed Ioop process. Flow diagram 660 includes a step for determining an optimal tuning for a motorcycle consistency, step 662. The optimal tuning may include an adjustment for any configuration variable such as, but not limited to at least one of power level, optimized torque, emissions. , number of axes interrupted, settings of other locomotives, etc. Another step provides the conversion of optimized power level and / or torque adjustment into a recognizable input signal for delocomotive consistency, step 664. At least one operating condition of delocomotive consistency is determined when at least one of the level is applied. or optimized torque adjustment, step 667. Another step involves communicating, within the closed control Ioop, to an optimizer of at least one operating condition so that at least one operating condition is used to further optimize the operation. minus one between power level or torque adjustment, step 668.

Tal como supra descrito, as etapas ilustradas nestediagrama de fluxo 660 podem ser realizadas utilizando um código de programa decomputador. Portanto, e para os veículos ferroviários que podem nãò apresentarinicialmente a capacidade de realizar as etapas aqui descritas, um meio eletrônicocontendo os módulos do programa de computador pode ser acessado por umcomputador do veículo ferroviário, de modo a que ao menos os módulos de softwareposam ser carregados no veículo ferroviário para a sua implementação. O meioeletrônico não deve ser limitante, umã vez que quaisquer módulos de programa decomputador também podem ser carregados através dos sistemas de transferência dasmídias eletrônicas, incluindo os sistemas de transferência sem fio e via cabo, tais como,mas não limitados ao uso da internet para se conseguir realizar a instalação.As described above, the steps illustrated in this flow diagram 660 may be performed using a computer program code. Therefore, and for rail vehicles that may not initially have the ability to perform the steps described herein, an electronic medium containing computer program modules may be accessed by a rail vehicle computer, so that at least the software modules may be loaded. on the rail vehicle for its implementation. Electronic media should not be limiting since any computer program modules can also be loaded via electronic media transfer systems, including wireless and cable transfer systems, such as, but not limited to the use of the internet to be able to perform the installation.

Apesar da invenção ter sido descrita com referência ao queora se considera como uma forma de realização preferida, diversas variantes emodificações poderão ficar claras aos peritos na arte. Deste modo, pretende-se que ainvenção não seja limitada pela forma particular de realização, descrita como a melhorforma contemplada de realização da invenção, mas que a invenção deva incluir todas asformas de realização que recaem dentro do escopo das reivindicações em anexo.Although the invention has been described with reference to what is considered a preferred embodiment, various variants and modifications may be apparent to those skilled in the art. Accordingly, it is intended that the invention is not limited by the particular embodiment, described as the best contemplated embodiment of the invention, but that the invention should include all embodiments falling within the scope of the appended claims.

Claims (31)

1. Sistema de controle para operar um sistema de tração adiesel apresentando ao menos uma unidade de geração de potência alimentada a diesel,o sistema caracterizado pelo fato de compreender:a) um otimizador de missão, o qual determina ao menos um ajuste para ser usado poruma unidade de geração de potência alimentada a diesel;b) um conversor que recebe ao menos uma informação que deve ser usada pelaunidade de geração de potência alimentada a diesel e converte a informação em umsinal aceitável;c) um sensor para coletar ao menos um dado operacional, a partir do sistema de traçãoa diesel, o qual é comunicado para o otimizador de missão; ed) um sistema de comunicação que empreende um Ioop fechado de controle entre ootimizador de missão, o conversor e o sensor.1. Control system for operating an adiesel traction system featuring at least one diesel-powered power generation unit, the system comprising: a) a mission optimizer which determines at least one setting to be used (b) a converter that receives at least one information to be used by the diesel-powered power generation unit and converts the information into an acceptable signal, (c) a sensor to collect at least one data from the diesel drive system, which is communicated to the mission optimizer; and d) a communication system that undertakes a closed Ioop of control between the mission optimizer, the converter and the sensor. 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual a informação compreende ao menos úm entre propulsão, esforço detração, frenagem dinâmica, freios a ar, informação da potência e informação do torque.System according to claim 1, characterized in that the information comprises at least one of propulsion, bending force, dynamic braking, air braking, power information and torque information. 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual o sistema de comunicação é ao menos um entre um sistema sem fio eum sistema cabeado.System according to claim 1, characterized in that the communication system is at least one of a wireless system and a wired system. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual o otimizador é usado para determinar ao menos um entre ocombustível, o tempo, as emissões ou uma combinação entre estes.System according to claim 1, characterized in that the optimizer is used to determine at least one of fuel, time, emissions or a combination thereof. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende um sistema de transporteferroviário, e sendo que a unidade de geração de potência alimentada a dieselcompreende ao menos uma locomotiva tracionada por meio de ao menos um motor acombustão interna a diesel.System according to claim 1, characterized in that the diesel traction system comprises a rail transport system, and the diesel-powered power generation unit comprises at least one traction locomotive powered by at least one internal diesel engine. 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende uma embarcação naval, esendo que a unidade de geração de potência alimentada a diesel compreende ao menosum motor de combustão interna a diesel.System according to Claim 1, characterized in that the diesel traction system comprises a naval vessel, whereas the diesel-powered power generation unit comprises at least one diesel internal combustion engine. 7. Sistema, de acordo com a reivindicação I1 caracterizadopelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende um veículo fora de estrada, esendo que a unidade de geração de potência alimentada a diesel compreende um motora combustão interna a diesel.System according to Claim 11, characterized in that the diesel traction system comprises an off-road vehicle, whereas the diesel-powered power generation unit comprises a diesel internal combustion engine. 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende uma estação de geração deenergia estacionária, e sendo que a unidade de geração de potência alimentada a dieselcompreende um motor a combustão interna a diesel.System according to claim 1, characterized in that the diesel traction system comprises a stationary power generation station, and the diesel powered power generation unit comprises a diesel internal combustion engine. 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende uma rede de estações degeração de energia estacionária, e sendo que a unidade de geração de potênciaalimentada a diesel compreende um motor a combustão interna a diesel.System according to claim 1, characterized in that the diesel traction system comprises a network of stationary power generation stations, and the diesel-powered power generation unit comprises a diesel internal combustion engine. . 10. Sistéma, de acordo com a reivindicação 1, aindacaracterizado pelo fato de compreender um controlador mestre para receber um sinal deum conversor e então comunicar um comando para o sistema de tração a diesel.System according to claim 1, characterized in that it comprises a master controller for receiving a signal from a converter and then communicating a command to the diesel traction system. 11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato no qual o controlador mestre é ativado mecanicamente emresposta ao sinal recebido de um conversor.System according to claim 1, characterized in that the master controller is activated mechanically in response to the signal received from a converter. 12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, aindacaracterizado pelo fato de compreender um controlador mestre para controlar, de formadireta, o sistema de tração a diesel que é controlado por um operador e um dispositivo dechaveamento para determinar se controlar o sistema de tração a diesel através docontrolador mestre ou do conversor.System according to claim 1, characterized in that it comprises a master controller for directly controlling the diesel traction system which is controlled by an operator and a latching device for determining whether to control the traction system at diesel through the master controller or converter. 13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, aindacaracterizado pelo fato de compreender ao menos um controlador de locomotiva decontrole remoto, um controlador de comando da potência distribuída, um modem de linhado trem, uma entrada analógica ligada entre o conversor e o sistema de tração a dieseldentro do Ioop fechado de controle.System according to Claim 1, characterized in that it comprises at least one remote-controlled locomotive controller, a distributed power command controller, a train modem, an analog input connected between the converter and the control system. Drive inside the closed control Ioop. 14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato no qual o conversor fornece uma entrada de controle para aomenos um entre um controlador de locomotiva de controle remoto, um controlador decomando da potência distribuída, um modem de linha do trem, uma entrada analógicadentro do Ioop fechado de controle.System according to claim 13, characterized in that the converter provides a control input for at least one of a remote control locomotive controller, a distributed power control controller, a train line modem, a analog input inside the closed control Ioop. 15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato no quial os dados de operação incluem ao menos um entre asinformações acerca da velocidade, das emissões, do esforço de tração, e da potência emcavalos vapor.System according to Claim 1, characterized in that the operating data include at least one of the information about speed, emissions, tractive effort and horsepower. 16. Método para controlar as operações de um sistema detração a diesel apresentando ao menos uma unidade de geração de potência alimentadaa diesel, o método caracterizado pelo fato de compreender:a) determinar ao menos um ajuste otimizado para ser usado por uma unidade degeração de potência alimentada a diesel;b) converter ao menos um ajuste otimizado em um sinal de entrada reconhecível para aunidade de geração de potência alimentada a diesel;c) determinar ao menos uma condição operacional do sistema de tração a dieselquando é aplicado ao menos um ajuste otimizado; ed) comunicar, dentro do Ioop fechado de controle, para um otimizador a ao menos umacondição operacional de tal forma que a ao menos uma condução operacional éainda usada para otimizar o ao menos um ajuste.16. Method for controlling the operations of a diesel powertrain system having at least one diesel-powered power generation unit, the method comprising: (a) determining at least one setting optimized for use by a power-generating unit (b) convert at least one optimized setting into a recognizable input signal for the diesel-powered power unit c) determine at least one operating condition of the diesel drive system when at least one optimum setting is applied; and d) communicating within the closed control IOP to an optimizer at least one operating condition such that at least one operating conduction is still used to optimize at least one setting. 17. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende um sistema detransporte ferroviário, e sendo que a unidade de geração de potência alimentada a dieselcompreende ao menos uma locomotiva tracionada por meio de ao menos um motor acombustão interna a diesel.Method according to claim 16, characterized in that the diesel traction system comprises a rail transport system, and the diesel-powered power generation unit comprises at least one traction locomotive powered by at least an internal diesel engine. 18. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende umaembarcação naval, e sendo que a unidade de geração de potência alimentada a dieselcompreende ao menos um motor de combustão interna a diesel.Method according to claim 16, characterized in that the diesel traction system comprises a naval vessel, and the diesel-powered power generation unit comprises at least one diesel internal combustion engine. 19. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende um veículofora de estrada, e sendo que a unidade de geração de potência alimentada a dieselcompreende um motor a combustão interna a diesel.Method according to claim 16, characterized in that the diesel traction system comprises a road vehicle, and the diesel-powered power generation unit comprises a diesel internal combustion engine. 20. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende uma estaçãode geração de energia estacionária, e sendo que a unidade de geração dé potênciaalimentada a diesel compreende um motor a combustão interna a diesel.Method according to claim 16, characterized in that the diesel traction system comprises a stationary power generation station, and the diesel-powered power generation unit comprises a diesel internal combustion engine. 21. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a diesel compreende uma rede deestações de geração de energia estacionária, e sendo que a unidade de geração depotência alimentada a diesel compreende um motor a combustão interna a diesel.Method according to claim 16, characterized in that the diesel traction system comprises a stationary power generation network, and the diesel-powered power generation unit comprises an internal combustion engine of diesel. 22. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato no qual as etapas de determinar ao menos um ajuste, converterao menos um ajuste, determinar ao menos uma condição operacional e comunicar a umotimizador a ao menos uma condição operacional são realizadas de forma autônoma.Method according to claim 16, characterized in that the steps of determining at least one setting, converting at least one setting, determining at least one operating condition and communicating to an optimizer at least one operating condition are carried out in a manner. autonomous. 23. Código de programa de computador para operar umsistema de tração a diesel apresentando um computador e ao menos uma unidade degeração de potência alimentada a diesel, o código de programa de computadorcaracterizado pelo fato de compreender:a) um módulo de programa de computador para determinar ao menos um ajuste paraser usado por uma unidade de geração de potência alimentada a diesel;b) um módulo de programa de computador para converter ao menos um ajusteotimizado em um sinal dè entrada reconhecível para a unidade de geração depotência alimentada a diesel;c) um módulo de programa de computador para determinar ao menos uma condiçãooperacional do sistema de tração a diesel quando é aplicado ao menos um ajusteotimizado; ed) um módulo de programa de computador para comunicar, dentro do Ioop fechado decontrole, para um otimizador a ao menos uma condição operacional de tal forma quea ao menos uma condução operacional é ainda usada para otimizar o ao menos umajuste.23. Computer program code for operating a diesel traction system featuring a computer and at least one diesel-powered power generation unit, the computer program code is characterized by the fact that it comprises: a) a computer program module for determining at least one tuning to be used by a diesel-powered power generating unit, (b) a computer program module for converting at least one optimized tuning into a recognizable input signal for the diesel-powered power generating unit; computer program module for determining at least one operating condition of the diesel drive system when at least one optimal adjustment is applied; and d) a computer program module for communicating, within the closed control loop, to an optimizer at least one operating condition such that at least one operational conduction is further used to optimize at least one setting. 24. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a dieselcompreende um sistema de transporte ferroviário, e sendo que a unidade de geração depotência alimentada a diesel compreende ao menos uma locomotiva tracionada por meiode ao menos um motor a combustão interna a diesel.24. Computer program code according to Claim 23, characterized in that the diesel traction system comprises a rail transport system, and the diesel-powered power generation unit comprises at least one half-wheeled locomotive. at least one internal combustion diesel engine. 25. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a dieselcompreende uma embarcação naval, e sendo que a unidade de geração de potênciaalimentada a diesel compreende ao menos um motor de combustão interna a diesel.25. Computer program code according to claim 23, characterized in that the diesel traction system comprises a naval vessel, and the diesel-powered power generation unit comprises at least one diesel internal combustion engine. . 26. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a dieselcompreende um veículo fora de estrada, e sendo que a unidade de geração de potênciaalimentada a diesel compreende um motor a combustão interna a diesel.26. Computer program code according to claim 23, characterized in that the diesel traction system comprises an off-road vehicle, and the diesel-powered power generation unit comprises a diesel internal combustion engine. . 27. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a dieselcompreende uma estação de geração de energia estacionária, e sendo que a unidade degeração de potência alimentada a diesel compreende um motor a combustão interna adiesel.27. Computer program code according to claim 23, characterized in that the diesel traction system comprises a stationary power generation station, and the diesel-powered power generation unit comprises an internal combustion engine. adiesel. 28. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual o sistema de tração a dieselcompreende uma rede de estações de geração de energia estacionária, e sendo que aunidade de geração de potência alimentada a diesel compreende um motor a combustãointerna a diesel.28. Computer program code according to claim 23, characterized in that the diesel traction system comprises a network of stationary power generation stations, and the diesel-powered power generation unit comprises a diesel engine. diesel internal combustion. 29. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual o módulo de programa de computadorpara converter ainda compreende um módulo de programa de computador para operarao menos um entre uma saída do controle de massa, um controlador para a locomotivade controle remoto, um controlador de comando da potência distribuída, um modemusado em uma linha do trem, um dispositivo de entrada analógica, e um controladormecânico para mover, de forma autônoma, um controlador de massa de tal forma que aomenos uma consistência de locomotivas opera de acordo com ao menos um nívelotimizado de potência e um ajuste otimizado do torque.29. Computer program code according to claim 23, characterized in that the computer program module for converting further comprises a computer program module for operating at least one of a mass control output, a controller for the remote control locomotive, a distributed power command controller, a modem used on a train line, an analog input device, and a mechanical controller to autonomously move a mass controller such that even a consistency of locomotives operates according to at least optimum power level and optimum torque adjustment. 30. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 24, caracterizado pelo fato no qual o módulo de programa de computadorpara determinar ao menos um ajuste, o módulo de programa de computador paraconverter ao menos um ajuste, o módulo de programa de computador para determinar aomenos uma condição operacional e o módulo de programa de computador paracomunicar a um otimizador a ao menos uma condição operacional são, cada um,realizados de forma autônoma.30. Computer program code according to claim 24, characterized in that the computer program module for determining at least one setting, the computer program module for converting at least one setting, the computer program module for determining determining at least one operating condition and the computer program module to communicate to an optimizer at least one operating condition are each performed autonomously. 31. Código de programa de computador, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual os módulos de programa decomputador são fornecidos em uma mídia eletrônica removível, de tal forma que aomenos um dentre os módulos de programa de computador pode ser programado em aomenos uma consistência de locomotivas a qual originalmente não apresentava ao menosum dentre os módulos de programa de computador programados.31. Computer program code according to claim 23, characterized in that the computer program modules are provided on removable electronic media such that only one of the computer program modules can be programmed in at least one. a consistency of locomotives which originally did not present at least one of the programmed computer program modules.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08198102A (en) * 1995-01-27 1996-08-06 Hitachi Ltd Control method for rail-car
EP1017578A1 (en) * 1997-09-12 2000-07-12 New York Air Brake Corporation Method of optimizing train operation and training
US8538611B2 (en) * 2003-01-06 2013-09-17 General Electric Company Multi-level railway operations optimization system and method
JP4113051B2 (en) * 2003-06-09 2008-07-02 コマツディーゼル株式会社 Diesel engine exhaust gas purification system
JP2005232990A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Toyota Motor Corp Fuel injection control device of diesel engine
JP4514520B2 (en) * 2004-06-02 2010-07-28 株式会社日立製作所 Adaptive vehicle travel control system and adaptive vehicle travel control method
WO2006049252A1 (en) * 2004-11-04 2006-05-11 National University Corporation Tokyo University Of Marine Science And Technology Method and device for controlling injection of fuel for marine diesel engine
JP2006320139A (en) * 2005-05-13 2006-11-24 Railway Technical Res Inst Vehicle braking method and braking system
JP2006327551A (en) * 2005-05-30 2006-12-07 Tmp:Kk Vehicle operation management system, vehicle using the system, and track abnormality diagnostic method

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