BRPI0722058B1

BRPI0722058B1 - método para controlar o movimento de um trem ao longo de uma linha férrea

Info

Publication number: BRPI0722058B1
Authority: BR
Inventors: Capers Joe; F Dibble Merton
Original assignee: Rail Veyor Systems Inc
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2019-11-26
Also published as: US8140202B2; AU2007336963A1; CA2673394C; US20080154451A1; AU2007336963B2; WO2008079866A2; CA2673394A1; WO2008079866A3; BRPI0722058A2

Abstract

método para controlar o movimento de um trem ao longo de uma linha férrea a presente invenção refere-se a um trem que é acionado pelas estações de acionamento posicionadas ao longo de uma linha férrea para contatar de modo friccional as placas laterais no trem. a velocidade de acionamento é controlada em resposta aos sensores localizados em cada estação de acionamento que detectam uma posição de uma roda e uma placa lateral para confirmar a presença do trem. um comando de partida é transmitido da estação de acionamento que aciona o trem para uma segunda estação de acionamento à jusante quando um vagão dianteiro está dentro de uma distância préselecionada da segunda estação de acionamento. a estação de acionamento na segunda estação de acionamento é rapidamente acelerada para uma velocidade-alvo para sincronizar a primeira estação de acionamento com a segunda estação de acionamento. depois de receber o trem, a segunda estação de acionamento então transmite um comando de parar para a primeira estação de acionamento para desacelerar rapidamente a estação de acionamento para uma parada.

Description

[001] A presente invenção refere-se em geral ao sistema para acionar um trem não tendo nenhum acionamento interno, e em particular a um sistema e método de controlar múltiplos trens através de uma carga e descarga de materiais a granel.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Método e aparelho para mover materiais a granel em trens convencionais, caminhões, correias transportadoras, tranvias aéreas ou como uma pasta fluida em uma canalização, são bem conhecidos e são tipicamente usados em várias indústrias devido a necessidades específicas do local ou experiência. Nas indústrias de minerais e agregados, por exemplo, materiais a granel são movidos dos locais de mineração ou extração para uma instalação de processo para beneficiamento ou classificação. Os caminhões têm sido o sistema de escolha por muitos anos para mover materiais a granel. Caminhões foram ampliados para veículos fora de estrada devido a seu transporte eficiente de materiais a granel e capacidade aumentada. Estes veículos, no entanto, são limitados a aplicações específicas locais e são fornecidos a um alto custo de capital. Caminhões fora de estrada maiores foram desenvolvidos, que exigem rodovias muito largas para passar de uma para outra, não são eficientes em energia por tonelada-milha de material transportado, têm habilidade de subir montanhas limitada, e são perigosos devido ao potencial de erro de operador bem como sendo vizinhos ambientalmente desagradáveis.

[003] Trens têm sido usados por muitos anos para transporte de material a granel em vagões tremonha. Devido à baixa fricção, ao uso de rodas de aço ou ferro de rolamento livre em linhas férreas de aço,

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2/33 são usuários muito eficientes de energia mas são limitados em capacidade com relação aos acionadores ou locomotivas exigidos. Trens longos de grande tonelagem usam múltiplos acionadores que são unidades pesadas, que ditam as exigências de peso de trilho e lastro. Todas as ferrovias devem ser designadas para o peso dos acionadores ou locomotivas, incluído o combustível, não a combinação de vagão mais cargas, que são significantemente menores. Os acionadores precisam ser de peso suficiente de modo que o pneumático de acionamento rotativo faz contato com o trilho estacionário e deve ser fricção suficiente para produzir movimento de avanço ou reverso do que incluirá vagões carregados pesadamente. Aa inclinação capaz de sistemas de ferrovias convencionais é limitada à fricção entre as rodas de acionamento pesadas e a linha férrea. Vagões de trilho são unidades individuais que tem que ser carregado em um processo de dosagem, um vagão de cada vez. Materiais a granel podem ser descarregados dos vagões tremonha abrindo comportas basculantes de fundo ou podem ser individualmente rodados para desejar do topo. Sinalizar vagões para carga e descarga é demorado e trabalhoso.

[004] Embora se mover de uma localização para outra possa ser econômico, o custo adicionado de estágios de carga e descarga de lotes em transportes de distância mais curta reduz a economia de transporte por trilho. Com sistemas de trem de duas linhas férreas únicos somente um trem pode ser usado em um sistema de cada vez.

[005] Correias transportadoras foram usadas por muitos anos para mover materiais a granel. Existe uma ampla variedade de sistemas de correia transportadora que pode mover praticamente cada material a granel concebível. Deslocamentos de correia única de distância muito longa são de custo de capital muito intensivo e são submetidos à falha catastrófica quando uma correia se rompe ou rasga, tipicamente interrompendo o sistema inteiro e despejando a carga carregada, exi

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3/33 gindo limpeza. As correias transportadoras são relativamente eficientes em energia mas podem exigir alta manutenção devido a um problema inerente de múltiplos mancais loucos que exigem constante verificação e substituição. Correias transportadoras de curta distância são comumente usadas em transporte seco ou úmido de quase todos os tipos de materiais. Porque as correias transportadoras são muito flexíveis e operadas desejavelmente sobre terreno completamente plano, não são eficientes em transportar pasta fluida de sólidos moderadamente altos, onde água e partículas diminutas podem se acumular em pontos baixos e transbordar sobre o lado criando problemas de manipulação de pasta transbordada úmida.

[006] Tais materiais a granel podem ser transportados em tubulação quando misturados com água para formar uma pasta fluida que é empurrada ou puxada com um impulsor de bomba acionado por motor em um ambiente se ar ou inundado. O tamanho das partículas individuais que estão presentes nos materiais a granel dita a velocidade de transporte necessário para manter o movimento. Por exemplo, se partículas grandes estão presentes, então a velocidade deve ser alta o bastante para manter o movimento por salto ou derrapagem ao longo do fundo o tubo das partículas muito maiores. Porque as canalizações operam em um ambiente dinâmico, a fricção é criada com a parede de tubo estacionário por uma massa sólida e fluida se movendo. Quanto maior a velocidade da massa se movendo, maior a ficção perdida na superfície de parede que exige energia aumentada para compensar. Dependendo da aplicação, o material a granel tem que ser diluído com água inicialmente para facilitar o transporte e desidratado na extremidade de descarga.

[007] Ferrovias de bitola estreita, de trilho leve, para transportar material a granel de minas e similar, são conhecidas por meio de exemplo com referência à Patente U.S. N°. 3.332.535 para Hubert e

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4/33 outros, em que o trem de trilho leve composto de vários vagões é impulsionado por combinações de rodas de acionamento e motores elétricos, descarregando sobre um circuito externo. Por meio de exemplo adicional, a Patente U.S. N°.3.752.334 para Robinson, Jr. e outros, descreve uma ferrovia de bitola estreita similar em que os vagões são acionados por um motor elétrico e rodas de acionamento. A Patente U.S. N°. 3.039.402 para Richardson descreve um método de mover os vagões de ferrovia usando um pneumático de acionamento por fricção estacionário.

[008] Enquanto os sistemas de transporte e métodos descritos acima têm vantagens específicas sobre sistemas convencionais, cada um é altamente dependente de uma aplicação específica. Tornou-se evidente que aumentos em custos de trabalho, energia e material mais considerações ambientais que precisam ser aplicados métodos de transporte alternativos que são eficientes em energia e trabalho, silenciosos, não poluentes e esteticamente discretos. Publicações de Patente US 2003/0226470 para Dibble e outros, para Rail Transport System for Bulk Materials e US 2006/0162608 pa Dibble para Light Rail Transport System for Bulk Materials, descreve um trem de trilho leve utilizando um jogo de calhas semicirculares abertas com estações de acionamento aperfeiçoadas, as descrições das quais são aqui incorporadas por referência em sua totalidade. Tal sistema de trilho leve oferece uma alternativa inovadora para os sistemas de transporte de material acima mencionados e fornece transporte de materiais a granel usando uma pluralidade de vagões conectados abertos em cada extremidade exceto para os primeiro e último vagões, que tem placas terminais. O trem forma uma longa calha aberta e tem uma aba flexível fixada e cada vagão e sobrepondo o vagão na frente para impedir transbordamento durante o movimento. O vagão dianteiro em quatro rodas e placas de acionamento laterais afuniladas na frente do vagão

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5/33 para facilitar a entrada nas estações de acionamento. Os vagões que se seguem têm duas rodas com um engate de forquilha conectando a frente na traseira do vagão imediatamente à frente. O movimento do trem é fornecido por uma série de estações de acionamento colocadas apropriadamente, tendo motores de acionamento em cada lado da linha férrea que são motores elétricos de CA com meios de acionamento, tais como pneumáticos, para fornecer contato friccional com as placas de acionamento lateral. Em cada estação de acionamento, cada motor de acionamento é conectado a um inversor de CA e controlador para controlar o acionamento, com voltagem e frequência sendo modificadas quando necessário. Os motores elétricos giram um pneumático em um plano horizontal que contata fisicamente duas placas de acionamento lateral paralelas externas das rodas de cada vagão. A pressão nas placas de acionamento lateral destes pneumáticos de acionamento converte o movimento rotativo dos pneumáticos em impulsão horizontal. As rodas nos vagões são espaçadas para permitir a operação em uma posição invertida pelo uso de um conjunto duplo de trilhos para permitir que os vagões se inclinem de cabeça para baixo para descarregar. Rodando este sistema de linha férrea dupla o trem pode ser retornado para sua condição de operação normal. Tal sistema é bem conhecido e comercialmente referido como Rail-Veyor®.

[009] Rodas com flanges são simétricas às placas de acionamento laterais permitindo a operação em uma posição invertida que, quando quatro trilhos são usados para encapsular a roda, é possível a descarga de circuito externo do material a granel. Usando os trilhos elevados, o trem pode operar na posição invertida tão facilmente quanto na maneia convencional.

[0010] Ainda adicionalmente, acionamentos para tais sistemas de trilho leve foram desenvolvidos como descrito na Patente US N°. 5.067.413 para Kiuchi e outros, descrevendo um dispositivo para con

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6/33 duzir corpos deslocáveis que são fornecidos sem fonte de acionamento, em uma trajetória fixa. Uma pluralidade de corpos deslocáveis, se desloca na trajetória fixa enquanto alinhados substancialmente em contato estreito um com o outro. A energia de deslocamento é transmitida para um de uma pluralidade de corpos deslocáveis que está posicionado em pelo menos uma extremidade do alinhamento. A fonte de deslocamento aciona o corpo deslocável com força friccional enquanto pressiona uma superfície lateral do corpo deslocável. Um dispositivo para transmitir energia de deslocamento está disposto em somente uma parte da trajetória fixa.

[0011] Enquanto sistemas de trilho leve tais como Rail-Veyor™ acima descritos, são em geral aceitos, existe uma necessidade de fornecer tal sistema tendo alta eficiência e confiabilidade com relação a controlar o movimento do trem e em particular múltiplos trens com sistema de transporte de material a granel. A presente invenção é direcionada para controlar tais sistemas de trilho leve em uma maneira eficiente e confiável.

SUMÁRIO [0012] Uma modalidade da invenção, aqui usando o sistema RailVeyor® por meio de exemplo, fornece controle aperfeiçoado através de comunicações de estação de interacionamento fornecendo a habilidade de uma estação de acionamento comunicar dados de velocidade e posição do trem para estações de acionamento cooperativas. Uma rede de comunicação de alta velocidade pode, de preferência, ser empregada. O sistema de controle da presente invenção pode incluir sensores de posição redundantes para determinar com segurança uma localização de trem precisa. Com o conhecimento da localização de trem precisa, ajustar desejavelmente o espaçamento de trem para múltiplos trens é realizada com confiança e eficiência. O sistema de controle da presente invenção controla a aceleração e desaceleração

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7/33 de um trem sobre múltiplas estações de acionamento e assim permite acionamentos em cavalo-força menores que os tipicamente usados, resultando assim em maior eficiência e menores custos de hardware do sistema.

[0013] Por meio de exemplo para uma modalidade, de acordo com os ensinamentos da presente invenção, pode compreender uma série de vagões interconectados criando um trem rolando livre que forma uma calha aberta longa que pode se mover ao longo de uma linha férrea de trilho leve em um circuito de um ponto de carga para um local de descarga, e de volta para o ponto de carga sem parar. Este circuito permite que múltiplos trens se desloquem na mesma linha férrea. Este aspecto aumenta significantemente a capacidade adicionando simplesmente mais trens sem a necessidade de adicionar estações de acionamento adicionais, aumentando assim a capacidade a um custo incremental comparavelmente menor.

[0014] Para uma modalidade descrita aqui por meio de exemplo, cada vagão tem duas rodas traseiras com uma conexão de esfera/forquilha dianteira e traseira que permite a conexão dos vagões formando assim o trem. Cada vagão também tem placas de acionamento horizontais em ambos os lados, fora das rodas, que rolam na linha férrea. Uma aba de uretano é usada para vedar o espaço entre os vagões permitindo flexibilidade significante quando o trem se move sobre terreno ondulante. O movimento para frente é fornecido por uma série de estações de acionamento estacionárias opostas localizadas em cada lado do trem de modo que o trem está sempre em contato com uma estação de acionamento. Cada estação de acionamento fornece pressão suficiente nas placas laterais para impedir a patinação. Os pneumáticos de acionamento são rodados através de um redutor de engrenagem e motor elétrico de CA. As velocidades do motor são controladas com um Acionamento de Frequência Variável (VFD). DesPetição 870190044846, de 13/05/2019, pág. 13/48

8/33 de que a linha férrea entre o ponto de carga e o ponto de descarga é contínua, múltiplos trens podem estar operando ao mesmo tempo. O material é carregado no trem, transportado para o local de descarga, descarregado através de um circuito externo vertical, e retornado ao local de carga para repetir o ciclo. O sistema é designado para operação contínua. Na medida em que o compartimento de alimentação é mantido cheio e o material descarregado é removido, Rail-Veyor® não precisa de intervenção do operador.

[0015] Um aspecto do método da invenção pode compreender controlar o movimento de um trem ao longo de uma linha férrea, em que o trem é acionado por uma pluralidade de estações de acionamento posicionadas ao longo da linha férrea, e em que o trem inclui um vagão dianteiro e um vagão traseiro, cada vagão tendo rodas para rolar ao longo da linha férrea, e cada vagão tendo uma placa lateral no mesmo, cada uma da pluralidade de estações de acionamento tendo um pneumático de acionamento posicionado para fazer contato friccional com as placas laterais em intervalos pré-selecionados para mover o trem ao longo da linha férrea. Um método compreendendo fornecer primeiro e segundo sensores em cada uma da pluralidade de estações de acionamento, posicionar o primeiro sensor para detectar uma posição de uma roda de cada vagão rolando ao longo da linha férrea na estação de acionamento, posicionar o segundo sensor para detectar uma presença da placa lateral, operar a primeira estação de acionamento das várias estações de acionamento para mover o trem ao longo da linha férrea a uma velocidade pré-selecionada, detectar pelo menos uma de uma roda dianteira do vagão dianteiro e uma roda traseira do vagão traseiro, a primeira estação de acionamento acelerando o trem a uma velocidade-alvo e acionando o trem na velocidade-alvo para uma segunda estação de acionamento das várias estações de acionamento, detectar as rodas na medida em que cada roda do trem

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9/33 passa pelo primeiro sensor para determinar uma posição do trem com relação à primeira estação de acionamento, detectar uma borda dianteira de uma primeira placa lateral suportada pelo vagão dianteiro, em que a detecção da borda dianteira fornece um sinal que confirma que o trem está presente, transmitir um sinal de comando de aceleração rápida para a segunda estação de acionamento quando o vagão dianteiro está dentro de uma distância pré-selecionada da segunda estação de acionamento, em que o sinal de partida é iniciado baseado em um comprimento de trem e uma presença do mesmo resultando de sinais dos primeiro e segundo sensores, acelerar rapidamente o pneumático de acionamento na segunda estação de acionamento para a velocidade-alvo para sincronizar a primeira estação de acionamento e a segunda estação de acionamento, receber o trem na segunda estação de acionamento para continuar a acionar o trem, detectar as rodas quando cada roda do trem passa pelo primeiro sensor na segunda estação de acionamento para determinar uma posição do trem com relação à segunda estação de acionamento, detectar a borda dianteira da primeira placa lateral pelo segundo sensor na segunda estação de acionamento para confirmar uma presença do trem, e transmitir o comando parar para a primeira estação de acionamento para desaceleração rápida do pneumático de acionamento da primeira estação de acionamento para uma parada.

[0016] Um método alternativo pode compreender fornecer um par de sensores incluindo um sensor à montante e um sensor à jusante, montados em um plano em geral paralelo à linha férrea de maneira a permitir que o par de sensores fornecem detecção de quadratura na contagem de rodas dos trens quando as rodas passam na estação de acionamento, operar uma primeira estação de acionamento das várias estações de acionamento para mover um trem ao longo da linha férrea a uma velocidade pré-selecionada, detectar as rodas do trem na medi

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10/33 da em que o trem passa pela primeira estação de acionamento, a primeira estação de acionamento acelerando o trem a uma velocidadealvo e acionando o trem na velocidade-alvo para uma segunda estação de acionamento das várias estações de acionamento, detectar cada roda do trem passando o par de sensores para determinar uma posição e direção de movimento do trem com relação à primeira estação de acionamento, transmitir um sinal de comendo de partida pra a segunda estação de acionamento quando o vagão dianteiro está dentro de uma distância pré-selecionada da segunda estação de acionamento, em que o sinal de comando de partida é iniciado baseado em um comprimento do trem, acelerar o elemento de acionamento da segunda estação de acionamento para a velocidade-alvo para sincronizar uma velocidade do elemento de acionamento da primeira estação de acionamento com uma velocidade do elemento de acionamento da segunda estação de acionamento, receber o trem na segunda estação de acionamento para continuar a acionar o trem, detectar cada roda do trem que passa na segunda estação de acionamento para novamente determinar uma posição e direção de deslocamento do trem com relação à segunda estação de acionamento; e responsivo à segunda estação de acionamento acionar o trem, transmitir um comando de parar para a primeira estação de acionamento para colocar o elemento de acionamento da primeira estação de acionamento em uma parada. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0017] As modalidades da invenção são descritas por meio de exemplo com referência aos desenhos anexos e fotografias em que: [0018] a figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema de trilhos de acordo com os ensinamentos da presente invenção, bem como uma ilustração de um monitor para uma sala de controle;

[0019] as figuras 2 e 3 são vistas lateral e plana de topo, respectivamente de uma modalidade de um trem operável com o sistema da

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11/33 figura 1;

[0020] a figura 4 é uma vista plana diagramática ilustrando uma disposição de estação de acionamento e sensor;

[0021] as figuras 5A a 5C ilustram uma modalidade de sensores operáveis dentro do sistema para detectar rodas e a placa lateral do trem descrito com referência à figura 2;

[0022] a figura 6 é uma vista plana diagramática ilustrando uma disposição de estação de acionamento e sensor alternativa;

[0023] as figuras 7 e 7A são ilustrações diagramáticas de disposições de linha férrea alternativas operáveis com um sistema de controle da presente invenção;

[0024] a figura 8 ilustra graficamente registros de velocidade versus tempo para estações de acionamento adjacentes;

[0025] a figura 9 é um registro de velocidade versus tempo de um movimento do trem de uma velocidade de carga para uma velocidade de descarga através de uma aceleração e uma desaceleração;

[0026] a figura 10 é um registro de respostas de roda e sensor de posição para detectar as rodas e placas laterais do trem da figura 2;

[0027] a figura 11 é uma ilustração diagramática de uma resposta de sensor para rodas passando em um par de sensores;

[0028] a figura 12 é uma vista lateral parcial de um trem sendo acionado através de uma inversão para descarregar material a granel transportado pelo trem; e [0029] as figuras 13 a 17 são fluxogramas ilustrando uma modalidade de um controle de fluxo lógico de trens acionados com o sistema, com as figuras 13 e 14 direcionadas a um sistema geral e controle mestre, com a figura 15 direcionara a acelerar e desacelerar o elemento de acionamento da estação de acionamento, e a figura 17 direcionada a lógica de partida e parada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

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12/33 [0030] A presente invenção será agora descrita mais completamente daqui em diante com referência aos desenhos anexos, em que modalidades da invenção são mostradas. Esta invenção, no entanto, pode ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser construída como limitada às modalidades descritas aqui. Em vez disto, as modalidades aqui apresentadas são fornecidas de modo que esta descrição será completa e cuidadosa, e transmitirá inteiramente o escopo da invenção para aqueles versados na técnica.

[0031] Por meio de exemplo, um sistema de controle de acordo com os ensinamentos da presente invenção é aqui descrito usando o sistema Rail-Veyor™.Outras aplicações podem incluir operações de mineração no subsolo onde o trem carregado empilhado no topo de um trem de retorno vazio invertido, o que reduz o perfil horizontal, e uma aplicação onde o trem é conectado em um circuito contínuo como um transportador convencional sem problemas de tensionamento de correia e riscos de fogo potenciais resultantes do deslizamento de acionamento. Como virá a mente daqueles versados na técnica, o RailVeyor™ pode ser aplicado a transporte em massa de pessoas, bagagem ou produtos agrícolas. Embora fisicamente diferentes em aparência, todas as aplicações acima podem ter o mesmo tipo de sistemas de acionamento.

[0032] Com referência inicialmente às Figuras 1 e 2, um sistema de trem 10, de acordo com os ensinamentos da presente invenção, compreende um trilho 12 tendo trilhos paralelos 12a, 12b. Um trem 14 inclui um primeiro vagão ou dianteiro 16 tendo pares de roda dianteira e traseira 18, 20 operáveis na linha férrea 12 para fornecer um movimento de roda livre para o vagão dianteiro. Para a modalidade descrita aqui por meio de exemplo, o trem inclui vagões adicionais descritos como um segundo vagão ou traseiro 22 e um vagão intermediário 24 ou múltiplos vagões intermediários conduzidos entre os vagões dian

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13/33 teiro e traseiro. Os vagões traseiro e intermediário 22, 24 incluem uma conexão pivotante dianteira 26 para conectar de modo pivotante os vagões intermediário e traseiro em vagões dianteiros adjacentes. Os vagões traseiro e intermediário 22, 24 têm somente os pares de roda traseira 20 operáveis na linha férrea 12 para fornecer um movimento de roda livre aos mesmos.

[0033] Com referência continuada à Figura 2, cada um dos vagões tem uma placa lateral 28 afixada no mesmo. Com referência novamente à figura 1, e à figura 3, múltiplas estações de acionamento 30 cada uma tendo um acionamento de frequência variável (VFD) que inclui um pneumático de acionamento 32 para contatar de modo friccional a placa lateral 28 e conferir um movimento acionado em cada vagão e assim ao trem 14. Como ilustrado com referência continuada à Figura 3, a modalidade aqui descrita inclui cada carro tendo placas laterais opostas 28a, 28b e pneumáticos de acionamento opostos 32a, 32b. Adicionalmente, como ilustrado com referência à figura 4, uma modalidade alternada da estação de acionamento 30 inclui pares de pneumático de acionamento opostos 32P.

[0034] Com referência continuada à Figura 4 e às Figuras 5A a 5C, cada uma das estações de acionamento 30 inclui um primeiro sensor 34 posicionado para detectar as rodas 36 do trem 14, em que a detecção das rodas fornece uma indicação de uma posição e velocidade do trem como será descrito posteriormente em maiores detalhes. Para a modalidade descrita aqui, cada estação de acionamento 30 também inclui um segundo sensor 38 posicionado para detectar a placa lateral 28, em que a detecção da placa lateral confirma uma presença do trem 14 como será descrito em maiores detalhes posteriormente nesta seção. Com referência continuada às FiguraS 5A a 5C, uma modalidade da invenção inclui o primeiro sensor 34 compreendendo um par de sensores 34P que incluem um sensor à montante

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34U e um sensor à jusante 34D, em que o par de sensores é posicionado próximo à linha férrea e abaixo do segundo sensor. O par de sensores 34P inclui o sensor à montante 34U e o sensor à jusante 34D, montados em um plano 40 em geral paralelo à linha férrea 14, de maneira a permitir que o par de sensores forneça detecção de quadrature na contagem das rodas 36 na medida em que as rodas passam na estação de acionamento 30. Os sensores 34, 36 podem compreender sensores de proximidade ou aqueles descritos para satisfazer as condições como determinadas por aqueles versados na técnica agora tendo o benefício dos ensinamentos da presente invenção.

[0035] Com referência agora à figura 6, cada estação de acionamento 30 inclui um controlador 42 operável com os sensores 34, 38 com o controlador processando os sinais recebidos dos sensores e transmitindo um sinal de comando apropriado com relação à velocidade e presença do trem 14 quando é acionado pela estação de acionamento 30A na direção da estação de acionamento 30B, como ilustrado com referência novamente à figura 1, e como será ainda detalhado posteriormente nesta seção. Como ilustrado com referência novamente à figura 6, os sensores 34, 38 podem ser duplicados para fornecer redundância, e localizados para detectar o trem que entra 44 na estação de acionamento 30 e deixa 46 a estação de acionamento.

[0036] Como ilustrado com referência novamente à figura 1 e à figura 7, estações de acionamento adjacentes 30 são espaçadas ao longo da linha férrea 12 uma distância igual a um comprimento efetivo do trem, assim pelo menos uma estação de acionamento tem contato com o trem. As estações de acionamento da figura 7 são espaçadas cerca de 400 metros, por meio de exemplo. Com referência continuada à figura 7, um centro de controle 48 pode ser remotamente localizado das estações de acionamento 30 com cada uma das estações de acionamento se comunicando com o centro de controle para fornecer in

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15/33 formação de estado, tal como localização do trem, velocidade do trem, desempenho da estação de acionamento propriamente dita, e similar. Como será mais evidente com a discussão detalhada sobre o controle das estações de acionamento, a presente invenção permite o uso de múltiplos trens. A comunicação de estação de acionamento para estação de acionamento e para o centro de controle pode empregar conexão física permanente, fibra ótica, e/ou transmissão de onda de rádio como é desejado para as condições dentro das quais o sistema deve ser operado. Para o exemplo ilustrado com referência novamente à figura 7, dois trens tendo seus comprimentos substancialmente iguais podem ser operados dentro do sistema 10 compreendendo pelo menos três estações de acionamento 30 (DS1, DS2, DS3) em comunicação uma com a outra para acionar ambos os trens e manter um espaçamento desejável entre os trens. Como virá a mente daqueles versados na técnica, agora tendo o benefício dos ensinamentos da presente invenção, configurações de linha férrea e estação de acionamento alternadas são previstas, incluindo o sistema descrito por meio de exemplo com referência à figura 7A, incluindo uma localização de reinversão para inverter a direção do trem ou trens que se deslocam dentro do sistema.

[0037] As estações de acionamento 30 como descritas aqui, compreendem motores de acionamento elétrico montados adjacentes ao trem com pneumáticos de acionamento 32 fornecendo contato friccional controlável com as placas laterais tal que o trem pode ser movido à montante e à jusante. Inversores de A/C e controlador conectados em cada conjunto de motores de acionamento tal que os motores podem ser sincronizados através de uma modificação de pelo menos uma de voltagem e frequência.

[0038] Com referência novamente às figuras 2 e 3, e como descrita na publicação de referência citada acima US 2003/0226470, uma

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16/33 borda traseira da placa lateral 28 suportada pelo vagão dianteiro 16 inclui uma parte deslocada 50 encaixada com uma parte deslocada adjacente 52 em uma borda dianteira da placa lateral para um vagão adjacente. Isto permite um contato contínuo pelo pneumático de acionamento 32 entre vagões durante a operação e ainda permite a rotação de vagões adjacentes durante a descarga e outras variáveis de transporte. Isto também permite que o trem seja movido no plano vertical e horizontal.

[0039] Como ilustrado aqui, o vagão dianteiro 16 tem uma calha 54, placas laterais opostas 28a, 28b tendo uma distância reduzida entre elas para entrada suave em pneumáticos de acionamento opostos 32a, 32b da estação de acionamento. O vagão traseiro 22 tem uma calha e placas laterais opostas 28a, 28b a uma distância reduzida entre elas para reduzir o choque quando trem 14 deixa os pneumáticos de acionamento opostos 32a, 32b da estação de acionamento 30. Os vagões intermediários 24 acoplados no vagão dianteiro 16 e o vagão traseiro 22 pelo acoplamento do tipo forquilha tem uma calha alinhada para produzir uma calha de abertura total com espaço 56 entre os vagões. Uma aba flexível 58 se estende sobre o espaço 56 entre os vagões 16, 24, 22.

[0040] Com referência novamente às figuras 4 e 7, considerar um método de controlar o movimento do trem 14 ao longo da linha férrea 12 para incluir posicionar o primeiro sensor 34 para detectar a posição da roda 36 de cada carro 16, 22, 24 rolando ao longo da linha férrea na estação de acionamento 30 acionando o trem. Como descrito acima, o segundo sensor 38 detecta a presença da placa lateral 28 e assim o trem 14. Como ilustrado com referência à figura 8, a primeira estação de acionamento 30 (DS1, ou Acionamento N) move o trem ao longo do trilho 12 a uma velocidade pré-selecionada. A primeira estação de acionamento (DS1) acelera 60 o trem para uma velocidade

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17/33 alvo 62 e aciona o trem para uma segunda estação de acionamento (DS2, ou Acionamento N+1). A roda dianteira do vagão dianteira e uma roda traseira do vagão traseiro são detectadas. A detecção das rodas dentro do trem fornece uma contagem de rodas. A contagem de rodas é usada na determinação de uma posição de trem ao longo da linha férrea. Detectando as rodas quando cada roda do trem passa no primeiro sensor 34 permite uma determinação da posição do trem 14 com relação à primeira estação de acionamento (DS1). Detectar uma borda dianteira da placa lateral 28 suportada pelo vagão dianteiro 16 fornece um sinal confirmando que o trem 14 está presente. Quando o trem 14 é determinado para estar dentro de uma certa distância da segunda estação de acionamento (DS2), um sinal de comando de aceleração rápida é transmitido da primeira estação de acionamento (DS1) para a segunda estação de acionamento (DS2), em que o sinal de aceleração rápida 64 ou partida é iniciado baseado em um comprimento de trem e uma confirmação da presença do trem que resulta de sinais dos primeiro e segundo sensores. Acelerando rapidamente 64 o pneumático de acionamento 32 na segunda estação de acionamento (DS2) para a velocidade-alvo 62, é realizado um sincronismo da velocidade da segunda estação de acionamento com a primeira velocidade de estação de acionamento. Quando os sensores 34, 38 na segunda estação de acionamento (DS2) fornecem uma determinação que a segunda estação de acionamento (DS2) recebeu o trem por uma detecção das rodas na medida em que cada roda do trem passa pelo primeiro sensor na segunda estação de acionamento para determinar uma posição do trem com relação á segunda estação de acionamento, e uma detecção de borda dianteira da primeira placa lateral pelo segundo sensor na segunda estação de acionamento para confirmar a presença do trem, um comando de parar é transmitido para a primeira estação de acionamento para desaceleração rápida 66 do pneumático

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18/33 de acionamento 32 da primeira estação de acionamento para uma parada. Uma vez que a estação de acionamento N+1 recebe um comando de partida da estação de acionamento N, o pneumático de estação de acionamento acelerará para a velocidade desejada antes da chegada do trem na estação de acionamento. Quando o trem passa na estação de acionamento N+2, estação de acionamento N+1 desacelerará rapidamente para zero. Nesta maneira, o trem passará a controlar uma estação de acionamento para outra. A transição de uma estação de acionamento para outra é sincronizada.

[0041] Como ilustrado por meio de exemplo com referência à figura 9, a velocidade-alvo 62 referido na figura 8 pode ser uma velocidade de carga, uma velocidade de deslocamento, ou uma velocidade de descarga quando é apropriado para a localização do trem. Várias velocidades do pneumático de acionamento na estação de acionamento aplicáveis podem incluir uma primeira velocidade em que o trem é carregado, a aceleração para uma segunda velocidade para movimento do trem carregado à jusante para descarregar, a desaceleração do trem carregado para uma terceira velocidade para uma descarga, aceleração do trem descarregado par a segunda velocidade, e a desaceleração do trem para a primeira velocidade para carregar novamente o trem.

[0042] Com referência novamente à figura 2, um espaço 68 existe entre uma borda traseira de uma placa lateral 28 em um vagão 16 e uma borda dianteira da placa lateral em um vagão adjacente 24. Este espaço 68 produz uma ruptura em um sinal de detecção fornecida pelo segundo sensor 38 como ilustrado com referência à figura 10. A compensação para o sinal do segundo sensor corrige a ruptura usando um circuito de supressão de salto para determinar que a segunda placa lateral está presente. Em essência, o segundo sinal de sensor fornecendo surtos indesejáveis de tensão elétrica dentro do que é deseja

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19/33 velmente um sinal constante entre a borda dianteira da placa lateral do vagão dianteiro e a borda traseira do vagão traseiro é responsável pelo atraso de uma transmissão do sinal quando ocorre uma transição alta ou baixa para determinar que o sinal é um sinal válido, fazendo assim o sinal espúrio ser ignorado. É também notado que a primeira roda do vagão dianteiro está na frente de uma borda dianteira da placa lateral do carro dianteiro, assim a detecção da primeira roda pela estação de acionamento ocorre antes da detecção da borda dianteira da placa lateral.

[0043] Como descrito acima com referência às figuras 6 e 7, os primeiro e segundo sensores 34, 38 para cada uma das estações de acionamento 30 podem se comunicar com o centro de controle 48. Um controlador central no centro de controle monitora as operações para cada uma das estações de acionamento fornecendo pelo menos uma de velocidade de pneumático de acionamento, localização de trem ao longo do trilho, e velocidade do trem. Uma ultrapassagem manual pode ser incluída na estação de acionamento central por um operador para ter um comando final se as condições garantem.

[0044] Por meio de exemplo adicional, uma modalidade da invenção comercialmente planejada para uso em um sistema de transporte de material a granel Rail-Veyor™ 10 é descrito aqui com parâmetros de operação para permitir eu aqueles versados na técnica pareciam os problemas solucionados pela presente invenção. O vagão 16, 22, 24 tipicamente será (mas não-limitado a) 1,25 a 2,50 metros de comprimento com uma calha de 0,5 a 1,25 metros de largura. O trem RailVeyor™ 14 pode compreender 100 a 200 vagões conectados em série para formar o trem, cada vagão tendo 2,5 metros de comprimento. Se os vagões de 1,25 metros de comprimento são usados, então o número de vagões seria dobrado. O espaço 56 entre os vagões é vedado com uma aba de uretano ou equivalente 58 que é fixado na borda di

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20/33 anteira do vagão traseiro e se sobrepõe, mas não é conectado a, a borda traseira do carro dianteiro. O peso do material carregado na aba cria uma vedação eficaz.

[0045] O trem 14 pode ser feito tão longo quanto é necessário meramente adicionando mais vagões intermediários 24 e mais estações de acionamento 30. O efeito disto é criar uma calha de movimento longo 54 para o material a granel. Uma linha férrea do sistema tipicamente será dividida em um número igual de estações de acionamento com o espaçamento entre as estações estabelecido pelas exigências de capacidade da instalação com o comprimento do trem de um ou dois vagões mais longos que o espaço entre as estações de acionamento. Um trem sempre estará em contato com uma estação de acionamento para manter o controle.

[0046] A estação de carga 30 para o trem 14 pode ser de desenho convencional como descrito na Patente U.S. N°. 3.752.334 e Patente U.S, N°. 3.332.535. O mesmo sistema inversor A/C que controla os acionamentos 30 podem também ser usados para controlar a carga dos vagões. Um sensor indica ao transportador de carga para iniciar quando o trem chega, e interromper quando o trem está saindo. O trem 14 pode ser acionado em uma inclinação de trilho para um circuito de trilho duplo 70 como ilustrado por meio de exemplo com referência à figura 12. Quando o trem 14 inverte 72, projeta para fora sua carga particular (material a granel por meio de exemplo) e acumula em uma pilha. A carga transportada pode então ser transferida por equipamento de manipulação de material padrão para operações adicionais ou vendida ou armazenada. A largura e comprimento de cada vagão, e o volume é capaz de suportar, multiplicado pelo número de vagões em um trem determina uma capacidade volumétrica do trem. A densidade a granel deste material carregado em um trem determina uma capacidade de carga do trem em toneladas. A estação de acio

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21/33 namento 30 pode incluir dois a quatro redutores/motor e pneumáticos de acionamento que aplicam pressão opostas em ambos os lados dos vagões do trem para fornecer impulsão. A distância entre as estações de acionamento precisam somente ser ligeiramente menor que o comprimento do trem, que está sempre sob o controle direto e em contato com uma estação de acionamento.

[0047] Com relação à operação do sistema de controle de acionamento, somente o acionamento em contato com o trem de preferência se deslocará em qualquer ponto dado no tempo. O sistema de controle usa a informação de localização dos trens para fazer pequenos ajustes em velocidade de trem para assegurar o espaçamento apropriado de todos os trens no percurso. Com relação à taxa de aceleração, o inclinação de inclinação e o comprimento de inclinação determinarão igualmente o cavalo-força de pico exigido pelos motores de acionamento. Porque o sistema de controle é capaz de comunicar a informação de velocidade de acionamento entre as estações de acionamento para propósitos de sincronização, um trem não precisa ser completamente acelerado antes de entrar na estação de acionamento seguinte. Em adição, tempos de aceleração mais longos permitem o uso de motores de acionamento de cavalo-força (custo menor) menores.

[0048] S estações de acionamento 30 retornando trens vazios para a instalação de carga exigem acionamentos significantemente menores que aqueles exigidos para mover trens carregados. As distâncias entre as estações de acionamento de preferência terão o mesmo espaçamento que aquelas que acionam um trem carregado. O espaçamento de estação de acionamento é dependente da combinação de muitas variáveis. O sistema aqui descrito usa Cabo de Fibra ótica (FOC) 74, como ilustrado com referência novamente às figuras 6 e 7, para comunicar informação entre as estações de acionamento 30 e o

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22/33 centro de controle 48. Usar FOC também cria uma rede que é impermeável a ruído e interferência elétrica. Discussão adicional da rede é feita na seção SCADA/HMI abaixo. A rede fornece os meios pelos quais uma estação de acionamento determina a velocidade de um trem se aproximando. A habilidade de estações de acionamento sem sincronizar é um aspecto desejável do sistema de controle da presente invenção.

[0049] A seguir está uma discussão de várias fases de controle de trem, aqui apresentado por meio de exemplo por um Sistema SCADA/HMI, partindo, deslocando, carregando/descarregando, parando/freiando, e ajustando espaçamento entre os trens.

[0050] O sistema 10 pode usar um Sistema de Controle de Fiscalização e Aquisição de Dados (SCADA) para controlar as estações de acionamento. Os dados de estação de acionamento do sistema SCADA podem ser apresentados a um operador(es) na forma de um computador de Interface de Máquina-Humano (HMI) localizado na sala de controle. O sistema pode ser conectado na Internet para fornecer acesso seguro, remoto de qualquer lugar no mundo. A HMI apresenta ao operador informação em localização de trens, saída de energia de acionamento, velocidade de trem, temperaturas, horas de tempo de execução, condições de alarme, e similar, e fornece o operador com controle de todos os trens.

[0051] Uma modalidade d sistema 10 usa cabo de fibra ótica de múltiplos modos (FOC) operando em rede de 100 Mb com protocolo de Ethernet Industrial na forma de um anel de autorrecuperação para comunicação da sala de controle para estações de acionamento é uma forma de corrente margarida. Um comutador de rede gerenciada é localizado na sala de controle. Para fechar o anel, a conexão de retorno da extremidade distante para a sala de controle é um FOC de modo único de 1 Gb. Cada estação de acionamento 30 é controlada

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23/33 por seu próprio Controlador Lógico programável (PLC) 42, que por sua vez é conectado a uma rede que inclui o centro de controle 48. Um PLC mestre está localizado no centro de controle 48 e tem a capacidade de se tornar redundante para segurança adicional.

[0052] Um aspecto desejável de SCADAS é sua habilidade em detectar condições de alarme. A resposta a um alarme poderia ser um indicador piscando na tela HMI de controle ou um alarme audível/visível na sala de controle exigindo atenção do operador. E-mails, mensagens de texto, e chamadas de telefone celular são frequentemente enviadas com alarmes.

[0053] O operador pode ser apresentado com uma representação gráfica do processo na forma de um diagrama mímico, tal como aquele ilustrado com referência novamente à figura 1. Usualmente, a HMI tem uma tela de Visão Geral do Sistema, que então permite ao operador detalhar uma área particular de interesse. A animação mostraria que acionamentos estão funcionando e a localização de todos os trens. Quanto à partida, a fim de reduzir a carga elétrica no sistema de energia, os trens sequencialmente são colocados em movimento. Pequenos ajustes na velocidade do trem são feitos para ajustar o espaçamento de trem. Este procedimento de ajuste é descrito abaixo quanto à seção de deslocamento.

[0054] Desde que o sistema 10 incluindo o Rail-Veyor® tem a habilidade de comunicar entre estações de acionamento 30, a estação de acionamento seguinte sempre conhecerá a velocidade de um trem se aproximando e sincronizará com ele. O tempo de aceleração real é determinado por condições específicas de local. Como descrito anteriormente com referência à figura 8, a estação de acionamento N determina quando comandar a estação de acionamento N+1 para dar a partida. Quando acontece, mantém sua velocidade corrente e envia a velocidade corrente e comando para dar a partida na estação de acio

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24/33 namento N+1. A estação de acionamento N+1 então acelera rapidamente para aquela velocidade que sincroniza sua velocidade com aquela do trem se aproximando. O tempo de aceleração descarregado é determinado pelo tamanho e características dos motores de acionamento. Motores grandes exigem tempos de aceleração mais longos que os menores. Adicionalmente, a estação de acionamento N está monitorando constantemente a velocidade do trem para determinar quão longe na frente da estação de acionamento N+1 o comando para dar a partida será enviado. A estação de acionamento N continuará a funcionar até que perde a presença do trem. Neste momento o acionamento desacelerará rapidamente a zero, e esperará por um comando de partida quando o trem seguinte se aproxima.

[0055] Para propósitos de definir um caso de estudo, assumir uma velocidade de carga de trem arbitrária de 2m/seg e uma velocidade de deslocamento de 10 m/seg. Sob condições de terreno ondulante que resultam em inclinações que exigem mais kW que o tamanho da estação de acionamento selecionado, a energia adicional exigida para ascender a inclinação é acomodada adicionando uma estação de acionamento em uma posição apropriada no inclinação entre os acionamentos espaçados padrão do circuito inteiro. Desde que acionamentos são sincronizado todas as vezes, estes acionamentos adicionados podem ser usados para aplicar energia localmente maior no trem. Os mesmos fatores que controlam os acionamentos podem também ser usados em operar o sistema de alimentação de material de trem. A estação de acionamento logo antes de uma estação de carga determinará quando o comando do alimentar der a partida. A estação de acionamento apenas seguindo a estação de carga determinará quando comandar o alimentador para parada.

[0056] Por meio de exemplo quanto a carga e descarga, antes de carregar, o trem deve desacelerar para a velocidade de carga. O ponto

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25/33 em que o trem começa a desaceleração é empiricamente determinado considerando o tamanho de acionamento e capacidade de frenagem. Os vagões têm estado se movendo em 10 m/seg e devem desacelerar para 2 m/seg no momento em que o vagão dianteiro do trem atinge a estação de carga. Depois de carregar, o trem deve acelerar quando o vagão final do trem foi carregado e passado para a estação de acionamento seguinte. Os vagões se movem sob a estação de carga em 2m/seg. Quando o carregamento está completo e a estação de acionamento seguinte assume o controle, o trem começará uma aceleração de 2m/seg para 10 m/seg.

[0057] Com relação a parada e frenagem, por razões de segurança, se uma estação de acionamento exigir que o trem pare, o sistema de controle parará todas as estações de acionamento até que a causa da interrupção seja corrigida.

[0058] Taxa de desaceleração é determinada pela capacidade de frenagem do acionamento de motor. Desde que o sistema 10 inclui comunicação entre estações de acionamento, a estação de acionamento seguinte para receber o trem terá recebido a velocidade de um trem se aproximando e sincronizará a ele mesmo durante a desaceleração. Sistemas de frenagem mantendo a energia desligada podem ser incorporados em cada estação de acionamento. A funcionalidade de frenagem primária é fornecida pelo VFD. Uma vez que o trem é parado o freio de retenção impedirá o trem de se mover até que a energia é restaurada.

[0059] Com relação a ajustar o espaçamento entre trens, quando o trem desacelera nas seções de carga e descarga mais lentas do circuito, a distância entre os trens se tornará mais curta. Depois da carga ou descarga, o trem desacelera para a velocidade de operação e a distância entre os trens será restaurada. As taxas de aceleração e desaceleração são dependentes de se o trem está carregado ou descarre

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26/33 gado. Estas taxas, velocidade de funcionamento normal, velocidade de carga, velocidade de descarga são usadas para determinar o tempo que levará para o trem completar um circuito do percurso. Conhecer este tempo e o número de trens no percurso determinará o tempo de espaçamento de trem ótimo.

[0060] Cada estação de acionamento 30 tem a capacidade de medir o tempo entre os trens e pode fazer ajustes menores em sua velocidade a fim de manter o espaçamento uniforme dos trens no percurso. Por meio de exemplo, se o tempo medido é menor que o tempo ótimo, a velocidade de trem será ligeiramente reduzida. Se o tempo medido é maior que o tempo ótimo, a velocidade do trem será ligeiramente aumentada. Nesta maneira, o espaçamento de trem é mantido.

[0061] As modalidades descritas acima podem ser operáveis com sistemas tal como é descrito na publicação de pedido de utilidade US 2006/0162608 para Light Rail Transport System for Bulk Materials, a descrição da qual é aqui incorporada por referência em sua totalidade. Adicionalmente, as descrições da Patente US N°. 3.752.334 para Robinson e outros para industrial Bulk Material Transportation e da publicação de pedido de patente de utilidade US 2003/0226470 para Dibble e outros para Rail Transport System for Bulk Materials são também incorporados aqui por referência em suas totalidades.

[0062] Por meio de exemplo adicional, considerar uma modalidade da invenção como um sistema de controle para incluir um sensor de posição de vagão e trem, controle de aceleração e velocidade de estação de acionamento, e um controlador de espaçamento de trem como descrito acima, como ainda descrito com referência aos fluxogramas lógicos das figuras 13 a 17, para os quais a Tabela 1 seguinte será útil. Tabela 1

ACRÔNIMO	DESCRIÇÃO
DS	Estação de acionamento

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FOC	Cabo de fibra ótica
HMI	Interface de máquina-humano
PLC	Controlador lógico programável
SCADA	Controle de Fiscalização e Aquisição de Dados
TP	Posição do trem
TPS	Sensor de presença do trem
TPSF	Falha de sensor de presença de trem
TSF	Falha de sensor de trem
VFD	Acionamento de frequência de roda
WC	Contagem de roda
WEC	Contador de borda de roda
WPS	Sensor de presença de roda
WPSF	falha de sensor de presença de roda

Detecção de posição de vagão/trem [0063] Como descrito acima, quando um trem se aproxima de uma estação de acionamento, a estação de acionamento é comandada para dar a partida e acelerar para a velocidade apropriada antes do trem realmente ser capturado pelos pneumáticos da estação de acionamento. Como um aspecto de segurança, a falha na detecção de um trem se aproximando fará o controle desligar o sistema. O seguinte descreverá um sistema de detecção de não contato, completamente redundante que minimizará os efeitos de uma falha de elemento para a operação.

[0064] Em uma modalidade do sistema de controle, três dispositivos de detecção do tipo proximidade, são localizados em cada estação de acionamento. O sensor superior (anteriormente descrito como segundo sensor 38) está localizado de tal maneira que detecta a presença, ausência, da placa de acionamento do trem, como descrito acima. Portanto, o sensor de presença de trem (TPS) simplesmente indica se ou não um trem está na estação de acionamento. Uma pequena per

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28/33 turbação no sinal de TPS, devido ao espaço entre os vagões, será suprimida como descrito acima pelo programa de controle do PLC.

[0065] Um par de sensores pode ser montado abaixo do sensor como discutido acima e ser localizado horizontalmente de tal maneira que ele detecta a presença, ou ausência, de cada roda do trem na medida em que ela passa. Tal par de sensor de presença de roda A e de sensor de presença de roda B, é empregado em detecção de quadratura para contar as rodas de um trem quando as rodas passam na estação de acionamento, como ilustrado com referência à figura 11. O PLC então calculará a localização exata do trem com relação á estação de acionamento multiplicando simplesmente a contagem de rodas de vagão vezes o comprimento de um vagão.

[0066] O par WPS pode também fornecer informação sobre a derrapagem de pneumático de acionamento. O PLC da estação de acionamento faz comparações entre a velocidade de acionamento comandada e a velocidade real em que as rodas estão passando na estação de acionamento que é diretamente proporcional à velocidade do trem. Uma diferença entre as duas velocidades indica uma derrapagem entre a placa lateral do trem e o pneumático de acionamento, que é usualmente eliminada aumentando a pressão do pneumático na placa lateral usando macacos de placa lateral em cada lado da estação de acionamento.

[0067] Como descrito anteriormente, um acionamento na estação de acionamento se aproximando é acelerado antes da chegada de um trem de modo que será completamente acelerado e sincronizado com a velocidade do trem. Desde que o acionamento esteja começando em uma condição de não carga, o único limite quanto a quão rápido a aceleração pode ocorrer é o limite de torque do VFD.

[0068] Assumir, por discussão, que a taxa de aceleração de acionamento descarregada é 2m/seg². Se um trem está se aproximando

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29/33 de uma estação de acionamento em 10 m/seg, então usando a equação: Distância = at², onde a= 2 m/seg². O tempo de aceleração (t) é determinado dividindo a velocidade pela taxa de aceleração. Portanto, t = (10 m/seg/2 m/seg²) = 5 seg. Portanto, a distância na frente da estação de acionamento que o acionamento deve começar a aceleração é: Distância = at² = (2) (5)² = 25 metros.

[0069] Se o trem que se aproxima está a 2 m/seg, então a distância na frente da estação de acionamento que o acionamento deve começar a aceleração, é muito mais curta, como mostrado abaixo: Distância = at² onde a = 2 m/seg² e t =- (2 m/seg/ 2 m/seg²) = 1 seg. Distância = (2) (1)² = 1 metro. O PLC localizado em cada estação de acionamento usa estas equações para determinar quando dar a partida na estação de acionamento seguinte em linha.

[0070] Portanto, se o trem está se movendo a 10 m/seg, a estação de acionamento deve iniciar quando o trem está a 25 metros na frente dela. Se o trem está se movendo a 2 m/seg, a estação de acionamento deve dar a partida, quando está somente a 1 metro na frente dela. Em todos os casos, logo que uma estação de acionamento determina que um trem não está mais presente, desacelerará rapidamente a zero. Todas estas técnicas ajudam a minimizar a quantidade de tempo que a estação de acionamento opera, desse modo minimizando os custos de energia.

[0071] Como descrito acima, o sistema de controle usa os dados de posição de trem em uma estação de acionamento para informar a estação de acionamento seguinte quando dar a partida. Usando o exemplo de 10 m/seg, se as estações de acionamento são posicionadas afastadas 400 metros com um trem 402 metros de comprimento, então o sistema de controle sabe que quando 377 metros de trem passaram por uma estação de acionamento, precisa enviar um comando para o acionamento seguinte para acelerar a partida. Coman

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30/33 dos entre as estações de acionamento são transmitidos sobre uma rede de Ethernet de fibra ótica de 100 Mb.

[0072] Se o TPS falha então o sistema de controle usa somente o WPS para posicionar dados, e enviará o comando de partida para o acionamento como faz normalmente. Logo que o sistema de controle detecta a primeira roda do trem, assumirá que um trem está presente até que não detecta mais as rodas por um período de 3 segundos, em cujo tempo a estação de acionamento desacelerará para zero. O TPS é determinado ter falhado quando o WPS detecta as rodas sem o TPS detectar a presença do trem.

[0073] Se cada um do par de WPS falha, então o sistema de controle imediatamente enviará o comando de partida para a estação de acionamento seguinte para começar a acelerar. Logo que o TPS é perdido, a estação de acionamento desacelerará para zero. O par de WPS é determinado ter falhado quando o TPS detecta um trem sem o par WPS detectar as rodas. Em ambos nos casos de falha de TPS ou WPS, o HMI/SCADA do sistema de controle anunciará a falha aos operadores e uma interrupção controlada de todos os trens no percurso será feita para reparar o sensor avariado.

Esquema de controle de aceleração de múltiplos acionamentos [0074] Quando se dimensiona as estações de acionamento, o seguinte é considerado: 1) a inclinação máximo e comprimento de inclinação que o trem encontrará durante o percurso, 2) a taxa em que um trem completamente carregado precisa ser acelerado, e 3) a energia exigida para manter a velocidade máxima. A inclinação máxima e comprimento de inclinação são medidos durante o processo de inspeção. A informação de inclinação com a velocidade necessária para satisfazer o critério de volume/tempo unitário, é usada para calcular o cavalo-força (kW) exigido para negociar a inclinação máxima do percurso.

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31/33 [0075] Sistemas de Rail-Veyor® anteriores exigiam que o trem seja completamente acelerado em uma estação de acionamento antes de entrar na seguinte, porque não existia comunicação entre as estações de acionamento, uma estação de acionamento não tinha idéia da velocidade de outra estação de acionamento. Portanto, foi necessário ter exigência para um trem ser acelerado antes de ser engatado na estação de acionamento seguinte para assegurar que as velocidades de acionamento fossem sincronizadas. Esta restrição exigiu motores de energia maiores a fim da estação de acionamento acelerar rapidamente.

[0076] Uma modalidade de um sistema de controle da presente invenção usa uma rede de Ethernet de fibra ótica de 100 Mb para fornecer comunicação rápida e segura entre as estações de acionamento. Como descrito previamente, quando uma estação de acionamento determina que a estação de acionamento seguinte deve dar a partida, não somente transmite o comando para começar a aceleração, também transmite a velocidade-alvo para a aceleração. Isto assegura que dois acionamentos são sincronizados, o que é necessário para transição suave de uma estação de acionamento para a seguinte, e não significa que o acionamento está completamente na velocidade de deslocamento.

[0077] A habilidade de acelerar para velocidade de deslocamento completa sobre múltiplas estações de acionamento significa motores menores e subsequentemente redutores de engrenagem e VFDs de custo menor. As exigências de energia de um motor de acionamento e tempo de aceleração são inversamente proporcionais (dobrando o tempo de aceleração exige metade de cavalo-força). Falando praticamente, o tamanho e o número as estações de acionamento dependem doa inclinação máxima e comprimento de inclinação que o sistema encontrará. Por meio de exemplo, se é determinado que um trem encon

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32/33 trará um máximo de inclinação de 5% e os vagões são acelerados para a velocidade completa de 10 m/seg a partir da parada em três minutos, então as exigências de energia da estação de acionamento serão aproximadamente 640 cavalos-força. Se o mesmo trem sob as mesmas condições é acelerado de uma parada para a velocidade completa em oito minutos, a exigência de acionamento de estação de acionamento cairia para aproximadamente 310 cavalos-força. Economias significantes em capital e custos de operação são possíveis estendendo o comprimento do tempo de aceleração. Se desejável, adicionar simplesmente as estações de acionamento aumentará os tempos de aceleração, desse modo diminuindo o tempo de ciclo.

Algoritmo de controle de espaçamento de trem [0078] Quando múltiplos trens são usados em um percurso único, é necessário assegurar que são espaçados apropriadamente. O esquema de comunicação de rede descrito acima permite que o sistema conheça a posição de cada trem no percurso com uma precisão de um comprimento de vagão. Um sistema típico poderia ter trens espaçados a cada 1 a 5 km. O PLC do sistema de controle mestre mantém uma tabela das posições de todos os trens no percurso. O processo de espaçar os trens começa na saída da área de carga que exige tipicamente que s trens se movam em velocidade mais lenta (por exemplo 2m,/seg). Um trem é liberado da estação de carga para acelerar a velocidade completa (neste exemplo usamos 10 m/seg) quando identifica uma distância de linha férrea livre à frente. Esta distância é determinada calculando o tempo para um trem completar o circuito do percurso. Este tempo é então dividido pelo número de três que estarão operando no percurso.

[0079] Por meio de exemplo adicional, considerar um sistema de controle operável com um Rail-Veyor™ tendo as seguintes características: Comprimento de percurso total = 250 km; Número total de trens

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33/33 operando = 50 trens; Tempo exigido para acelerar e desacelerar = 8 minutos; Velocidade terrestre = 10 m/seg; Velocidade de carga/descarga = 2 m/seg; e Descarga de carga/descarga = 2 km.

[0080] O tempo para um trem completar um circuito do percurso é 7:36:08. Portanto, se 50 trens estão operando no tempo, o espaçamento entre os trens é 9:07. A distância que um trem de velocidade total se deslocará neste tempo a 10 m/seg é 5.470 metros. A quantidade de linha férrea livre à frente é calculada subtraindo a distância necessária para aceleração de 5470 metros. Usando 8 minutos para o tempo de aceleração, esta distância é 2880 metros. Portanto, neste exemplo, a distância de linha férrea livre é calculada para ser 5470 2880 = 2590 metros. Quando existem 2590 metros de linha férrea livre, o trem é liberado para acelerar a partir da estação de carga. Uma vez que o trem é completamente acelerado, o espaçamento de trens será 5470 metros.

[0081] O mesmo método pode ser usado antes que um trem é liberado da área de descarga. Em adição a estes controles, durante as seções de velocidade total do percurso, a posição de um trem seguinte é constantemente verificada pelo PLC do sistema de controle mestre e pequenos ajustes na velocidade do trem são corrigidas para a distância apropriada.

[0082] Muitas modificações e outras modalidades da invenção virão à mente de alguém versado na técnica tendo o benefício dos ensinamentos apresentado na descrição precedente. Portanto, é entendido que a invenção não deve ser limitada às modalidades específicas descritas, e que modificações e modalidades são pretendidas estarem dentro do escopo das reivindicações suportadas por esta descrição.

Claims

1. Método para controlar o movimento de um trem (14) ao longo de uma linha férrea (12), em que o trem (14) é acionado por uma pluralidade de estações de acionamento posicionadas ao longo do trilho (12), e em que o trem (14) inclui um vagão dianteiro (16) e um vagão traseiro (22), cada vagão tendo rodas (36) para rolar ao longo da linha férrea (12) e cada vagão tendo uma placa lateral (28) no mesmo, cada uma da pluralidade de estações de acionamento tendo um pneumático de acionamento (32) posicionado para fazer contato friccional com as placas laterais (28) em intervalos pré-selecionados ao longo da linha férrea (12) para mover o trem (14) ao longo da linha férrea (12), o método caracterizado pelo fato de que compreende:

fornecer primeiro e segundo sensores (34, 38) em cada uma da pluralidade de estações de acionamento (30);

posicionar o primeiro sensor (34) para detectar uma posição de cada vagão rolando ao longo da linha férrea (12) na estação de acionamento;

posicionar o segundo sensor (38) para detectar uma presença da placa lateral (28);

operar uma primeira estação de acionamento (DS1) da pluralidade de estações de acionamento (30) para mover o trem (14) ao longo da linha férrea (12) a uma velocidade pré-selecionada;

detectar pelo menos um do vagão dianteiro (16) e um vagão traseiro (22);

a primeira estação de acionamento inicialmente acelerando o trem (14) em uma primeira taxa de aceleração do pneumático de acionamento (32) para uma velocidade-alvo para o trem (14) e acionar o trem (14) na velocidade-alvo em direção a uma segunda estação de acionamento (DS2) da pluralidade de estações de acionamento (30);

detectar cada vagão na medida em que cada vagão do

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2/4 trem passa pelo primeiro sensor (34) para determinar uma posição do trem (14) em relação à primeira estação de acionamento (DS1);

detectar uma borda dianteira de uma primeira placa lateral (28) suportada pelo vagão dianteiro (16), em que a detecção da borda dianteira fornece um sinal que confirma que o trem (14) está presente;

transmitir um sinal de comando de aceleração rápida para a segunda estação de acionamento (DS2) quando o vagão dianteiro (16) está dentro de uma distância pré-selecionada da segunda estação de acionamento (DS2), em que um sinal de partida é iniciado baseado em um comprimento de trem (14) e uma presença do mesmo resultando de sinais dos primeiro e segundo sensores (34, 38);

acelerar rapidamente o pneumático de acionamento (32) na segunda estação de acionamento (DS2) para a velocidade-alvo em uma segunda taxa de aceleração em resposta ao sinal de comando de aceleração rápida, a segunda taxa de aceleração maior do que a primeira taxa de aceleração, para sincronizar a primeira estação de acionamento (DS1) com a segunda estação de acionamento (DS2);

receber o trem na segunda estação de acionamento (DS2) para continuar a acionar o trem (14);

detectar cada vagão quando cada vagão do trem passa pelo primeiro sensor (34) na segunda estação de acionamento (DS2) para determinar uma posição do trem (14) em relação à segunda estação de acionamento (DS2);

detectar a borda dianteira da primeira placa lateral pelo segundo sensor (38) na segunda estação de acionamento (DS2) para confirmar uma presença do trem (14); e transmitir um comando parar para a primeira estação de acionamento (DS1) para desaceleração rápida do pneumático de acionamento (32) da primeira estação de acionamento (DS1) para uma parada, em que uma taxa de desaceleração para o pneumático de

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3/4 acionamento (32) desacelerar é próxima a um valor absoluto da segunda taxa de aceleração.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a velocidade-alvo compreende uma dentre uma velocidade com carga, uma velocidade de deslocamento, e uma velocidade sem carga.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o movimento do trem compreende o trem acionado pelas estações de acionamento em:

uma primeira velocidade na qual o trem (14) está carregado;

uma aceleração para uma segunda velocidade para movimento do trem (14) carregado à jusante para descarregar;

uma desaceleração do trem (14) carregado para uma terceira velocidade para uma descarga do mesmo;

uma aceleração do trem (14) descarregado para uma segunda velocidade; e uma desaceleração do trem (14) para a primeira velocidade para carregar novamente o trem (14).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que detectar cada vagão compreende detectar rodas dentro do trem e fornecer uma contagem de rodas, e em que a contagem de rodas é usada para determinar a posição do trem (14).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que existe um espaço entre uma borda traseira de uma primeira placa lateral (28) em um vagão e uma borda dianteira de uma segunda placa lateral (28) em um vagão adjacente, e em que o espaço produz uma ruptura em um sinal de detecção fornecido pelo segundo sensor (38), o método ainda compreendendo corrigir o segundo sensor (38) de ruptura usando um circuito de supressão de sal-

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4/4 to para determinar que a segunda placa lateral (28) está presente.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma primeira roda suportada pelo vagão dianteiro (16) é avançada para uma borda dianteira da placa lateral (28) suportada pelo vagão dianteiro (16), assim a detecção da primeira roda pelas estações de acionamento (30) ocorre antes da detecção da borda dianteira da placa lateral (28).

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma da pluralidade de estações de acionamento (30) se comunica com os primeiro e o segundo sensores (34, 38) para transmitir dados do sensor para estações de acionamento (30) adjacentes, e em que cada estação de acionamento (30) é responsiva para controlar a velocidade do pneumático de acionamento (32).

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo sensores (34, 38) para cada uma da pluralidade de estações de acionamento (30) se comunicam com um controlador central, e em que o controlador central monitora operações de cada uma das estações de acionamento (30) fornecendo pelo menos uma dentre velocidade de pneumático de acionamento (32), localização de trem ao longo da linha férrea (12), e velocidade do trem (14).