CN102803042A

CN102803042A - 带有至少两个驱动单元的轨道车辆的节能的行驶方法

Info

Publication number: CN102803042A
Application number: CN2010800245494A
Authority: CN
Inventors: S.劳尔; J.拉希
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: RU2520626C2; EP2437968A1; DE102009024146A1; ES2731639T3; AU2010256020B2; CN102803042B; WO2010139489A1; AU2010256020A1; EP2437968B1; PL2437968T3; RU2011154365A

Abstract

为提供一种能耗降低的、用于控制轨道车辆的驱动装置的方法，该轨道车辆具有带有多个驱动单元的驱动装置，其中，所述驱动单元被接入所述驱动装置或者从该驱动装置断开，使得所接入的驱动单元的牵引力之和大于所需的拉力，本发明建议，根据行驶路线为行驶路线的子区段计算所需的拉力，并且接入的驱动单元的数量在行驶过程中改变并且与分别所需的拉力相适应。

Description

带有至少两个驱动单元的轨道车辆的节能的行驶方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制轨道车辆的驱动装置的方法，该轨道车辆具有带有多个驱动单元的驱动装置，其中，驱动单元被接入所述驱动装置或从该驱动装置断开，使得驱动单元的牵引力的总和大于所需的拉力。

本发明还涉及一种轨道车辆，该轨道车辆带有具有至少两个驱动单元的驱动装置和与该驱动装置连接的控制单元，该控制单元设计用于接入和断开所述驱动单元。

背景技术

这种方法和这种轨道车辆已经由现有技术公开。尤其在货运列车运行中公知为双机车，其中，所需的牵引力由两个子机车或者换句话说通过驱动单元提供。如果需要高拉力，例如在较重的载荷和部分陡峭的坡路行驶路线的情况下，两个子机车持续地保持接入，即便只在总行程的一小部分上需要高拉力。已知的方法和已知的轨道车辆因此具有这样的缺点，即，由于运行两个子机车导致高能耗以及高运行成本。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种开头所述类型的方法以及轨道车辆，使得能耗可以被降低。

本发明由此解决该技术问题，即，根据行驶路线为行驶路线的子区段计算所需的拉力，并且接入的驱动单元的数量在行驶过程中改变并且与分别所需的拉力相适应。

从开头所述类型的轨道车辆出发，本发明如下地解决该技术问题：即，控制单元具有用于为行驶路线的特定子区段提供所需拉力的装置，其中，控制单元在行驶过程中改变驱动单元的数量，并且一旦接入的驱动单元的牵引力之和大于相应的子区段所需的拉力时就断开所述驱动单元。

按照本发明，建议一种环境友好的轨道车辆，该轨道车辆具有双重或多重牵引。为此，轨道车辆具有至少两个驱动单元，该驱动单元根据本发明可以在行驶过程中被接入或断开，因此运行的驱动单元的数量可以被改变。这样进行驱动单元的接入和断开，使得产生尽可能小的能耗。本发明基于这样的构思，即，原则上可用的多重牵引仅当由于所需的拉力一定必需时才应当进行。所需的拉力一方面与线路状况以及与轨道车辆的装载状态有关，并且可以通过对于本领域技术人员已知的方法——例如通过模拟——确定。作为输入量，模拟例如需要线路状况以及轨道车辆的装载状态，温度等。在按本发明的轨道车辆中设置有用于提供所需的拉力的装置。该装置根据地点获取确定的拉力数据，从而针对相应的线路点向轨道车辆提供在该位置所需的拉力。如果在本发明中发现，某一线路段中所需的拉力可以由仅一个驱动单元提供，则可以将不需要的驱动单元被断开。以这种方式减小轨道车辆的电能消耗，这首先也是通过省掉部分辅助运行能量实现的。因此也降低了轨道车辆的运行成本。此外，断开的驱动单元较低地负荷。

按照本发明的一种优选的设计构造，在开始行驶之前根据位置计算所需的拉力。由于充分精确已知的行驶路线和行驶的边界条件，尤其是线路状况的边界条件，可以事先计算拉力。作为计算结果，人们事先获得了与特定的线路点有关的所需拉力。在此完全不要求在轨道车辆本身中进行计算。计算也可以在轨道车辆的外面于一个外部地点——例如在控制中心中——进行，其中，计算的结果接着借助于无线电传输、WLAN等传输到轨行机车上。轨行机车接收并存储传输的数据，使得能够在行驶过程中任意相宜地访问所述数据。

接入的驱动单元的数量有利地随着行驶路线的特定线路点改变。线路点例如被标记在行驶路线侧，使得驱动单元的接入和断开能够由机车司机手动进行。与此不同的是，在线路点上设置电气或感应式的、形式为路标等的标记，因此轨道车辆自动并且无需列车司机动作就能监测到达线路点。在本发明中也可以利用卫星支持的定位方法，如GPS等。

还有利的是，针对各个线路点计算所需的拉力，并且接着接入至少这样多的驱动单元，使得接入的驱动单元的牵引力之和大于所需的拉力。通过这种扩展设计，在每个线路点都重新确保，总是提供足够大的拉力，使得轨道车辆在任何情况都能够继续其行驶。

按照一种相应相宜的扩展设计，在特定的线路点确定轨道车辆的相应运行点并且针对确定的运行点和各种数量的接入的驱动单元计算效率，其中，以这种方式确定的效率在获得最佳效率的情况下相互比较并且接着接入这样多的驱动单元，使得其数量与对应于最佳效率的驱动单元的数量一致。按照本发明的这种优选的设计构造，在特定的子线路上接入比需要更多的驱动单元，以便提供所需的拉力。这基于这样的认知，即，如果接入比所需更多的驱动单元，则驱动装置的效率会更有利。在此，效率理解为获得的牵引能量与使用的电能的比例。驱动装置的效率与多个影响参数有关。因此，驱动单元的部件，如主变压器、变流器、行驶马达、变速器等，在不同的工作范围具有不同的效率。例如，行驶马达的效率随着轨道车辆的速度改变。因此，在能够确定效率之前首先要确定轨道车辆的运行点。运行点描述轨道车辆的状态。该状态通过轨道车辆的速度、外部温度、行驶线路的坡度、轨道车辆的车厢数量及其负载、所选的通风、摩擦等描述。通过这些说明确定运行点。各个驱动部件的效率针对特定的区域以表格的形式存储。相应的驱动单元的总效率由其部件的单独效率共同构成并且可以通过简单的乘法计算。

相宜地在轨道车辆开始行驶之前计算相应的运行点和可对应于运行点的效率。

计算例如可以借助于电子计算单元进行。

相宜地借助于模拟方法为行驶路线的线路点确定效率。如上所述，模拟需要确定运行点所需的输入数据，以及线路状况、允许的最高速度、温度、车厢数量、载重等。接着，例如对用驱动单元的运行模拟轨道车辆的行驶，其中，该模拟在输出侧提供所获得的、与轨道延伸有关的效率。接着，例如用两个驱动单元重复该模拟。因此，效率根据位置而已知。

按照一种相应相宜的扩展设计，既关于制动运行中的反馈能力，也关于看产生的牵引能量确定效率。本发明的这种有利的扩展方案基于这样的理念，即，如果以这种方式能够向供电网回馈较多的能量，那么接入较多数量的驱动单元也是相宜的。

驱动单元相宜地是分别一个子机车，其中，例如两个子机车设计为双重机车并且在此形成分别一个驱动单元。

与此不同，驱动单元是转向架的电驱动装置。这种驱动单元除了原来的行驶马达之外还包括变频器，变速器等。然而，这种驱动单元对于本领域技术人员来说是已知的，因此在此无需深入说明。

根据按本发明的轨道车辆的一种扩展设计，设置有用于根据接入的驱动单元的数量确定驱动装置的效率的装置，其中，所述控制单元设计用于接入这样多的驱动单元，使得提供驱动装置最大的效率。

附图说明

以下根据按本发明的方法和按本发明的轨道车辆的实施例参照附图说明本发明的其它优点，其中，相同的附图标记表示相同作用的部件，并且其中，

图1是行驶路线的线路状况，带有分别允许的最高速度，和

图2是对按图1的线路状况计算的所需拉力以及双重机车的子机车的最大牵引能量。

具体实施方式

图1示出了形式为高度线的线路状况以及对应于该线路状况的、分别允许的最高速度的曲线。横坐标是与出发站的距离。可以看见两个纵坐标。第一纵坐标的度量单位是速度。相对出发站的高度差在后面的第二纵坐标上用米表示。可以看见，轨道车辆的行驶线路在出发站从高度为零米处开始。线路的第一个千米位于城市区域内。因此最高速度仅允许为40km/h。如下面的曲线所示，行驶路线在第一个3km上升了6m。在此，允许的最高速度为80km/h。在43km之后，行驶路线在10km中强烈地上升。

在图2中同样示出了曲线图，其中，在横坐标上再次以单位米示出了线路。在纵坐标上表示电功率。锯齿状的曲线示出了针对按图1的线路计算的所需拉力。在此，从具有两个相同子机车的双机车出发。平行于横坐标延伸的直线在400kN时呈现了子机车的最大牵引功率。由图可见，锯齿线在行驶路线陡坡区域内超过最大的牵引功率的直线。在该子区域中，在本发明中接入双机车的两个子机车，使得能够产生所需的拉力。在其它子线路中，单个子机车的单独运行就足以满足对驱动装置的牵引功率的要求。然而，尽管如此，在这些区域中可以鉴于能量消耗或者制动能的反馈能力更有利地接入它的两个子机车。如果两个子机车一起需要比单独一个子机车更少的能量或者如果在大落差的区域两个子机车能够比仅一个子机车向供电网反馈更大的能量，则就出现前述的情况。

在按本发明的方法的实施例中，如果是在某一线路点上由所需的拉力要求的，换句话说，如果一个子机车的最大牵引功率小于所需的拉力，那么通过两个子机车实现行驶运行。如果由此能够实现在制动运行中反馈较高的制动能量，也用两个子机车进行运行。此外，如果在某个线路点两个子机车的总效率超过一个子机车的效率，也使用两个子机车。如果不存在前述的条件，则用一个子机车进行轨道车辆的运行。

因此，接入的子机车数量与线路状况有关地改变。首先确定线路点。线路点可以是标志性的点，所述点预示着坡路或者大的落差的开始。然而，线路点也可以是等距地分布在线路上。首先为线路点确定轨道车辆的运行点。如上面已经述及的那样，运行点可以被称为轨道车辆在行驶过程中的状态。运行点包括特征值，如在线路点中的速度、行驶路线坡度、驱动部件的受热、转速等。现在，针对每个这种运行点计算效率，也就是产生的机械牵引能量与使用的电能的比例。通过表格形式存储或用公式描述的、相应驱动单元的部件效率进行计算，所述部件例如是主变压器、变流器、行驶马达、变速器等。以这种类型和方式，为每个线路点确定带有一个子机车的驱动装置的效率和带有两个子机车的驱动装置的效率。按照另一种上述的选择方法，这样确定驱动单元或子机车的数量，使得在制动或者在牵引运行过程中产生尽可能高的效率，其中确保提供足够高的牵引能量。

将按本发明的方法移植到轨道车辆中仅需要较少的开销。例如可以，相应适应机车驱动装置的控制软件。例如在(借助于路标等)获得特定线路点上的线路信息时自动进行切换。然而，也可以借助于卫星支持的定位系统，如GPS等通知驱动装置的控制软件已到达某一线路点。在本发明中也可以基于司机行驶手册中的项目切换。

在本发明的实施中的最初结果表明，总能耗可以降低3％至5％。此外，减少了驱动装置部件的失效，因为部件负荷得以降低。

Claims

1.一种用于控制轨道车辆的驱动装置的方法，该轨道车辆具有带有多个驱动单元的驱动装置，其中，所述驱动单元被接入所述驱动装置或者从该驱动装置断开，使得所接入的驱动单元的牵引力之和大于所需的拉力，其特征在于，根据行驶路线为行驶路线的子区段计算所需的拉力，并且接入的驱动单元的数量在行驶过程中改变并且与分别所需的拉力相适应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入的驱动单元的数量在行驶路线的线路点上被改变。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，为每个线路点计算所需的拉力并且接着接入至少这样多的驱动单元，使得接入的驱动单元的牵引力之和大于所需的拉力。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在特定的线路点上确定轨道车辆的相应运行点，为确定的运行点针对各种数量的可接入的驱动单元计算效率，将以这种方式确定的效率相互比较，以获得最佳效率，并且接着接入这样多的驱动单元，使得其数量与对应于最佳效率的驱动单元数量一致。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在轨道车辆开始行驶之前计算相应的运行点和可对应于所述运行点的效率。

6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，借助于模拟方法确定行驶路线的各线路点的效率。

7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，既关于制动运行中的反馈能力也关于可产生的牵引力确定所述效率。

8.如权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述驱动单元分别是一辆机车。

9.如权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述驱动单元是转向架的电子驱动模块。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，两个子机车设计为双机车，其中，每个机车是一个驱动单元。

11.如权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，在开始行驶之前在获得数据记录后根据位置计算所需的拉力。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在位于轨道车辆外部的地点计算数据记录并且通过数据通信将数据记录传输到所述轨道车辆上。

13.一种轨道车辆，该轨道车辆带有具有至少两个驱动单元的驱动装置和与该驱动装置连接的控制单元，该控制单元设计用于接入和断开所述驱动单元，其特征在于，所述控制单元具有用于为行驶路线的特定子线路提供所需的拉力的装置，其中，所述控制单元在行驶过程中改变所述驱动单元的数量并且一旦接入的驱动单元的牵引力之和大于相应的子区段所需的拉力就断开驱动单元。

14.如权利要求13所述的轨道车辆，其特征在于用于根据接入的驱动单元的数量确定所述驱动装置的效率的装置，其中，所述控制单元设计用于接入这样多的驱动单元，使得提供驱动装置的最大效率。