CN104417571A - 用于机器的砂粒监测和控制系统 - Google Patents

Abstract

公开一种用于机器的砂粒监测和控制系统。砂粒监测和控制系统可以具有能够保持砂粒的砂箱。砂粒监测和控制系统还可以具有连接至砂箱的管。管能够将砂粒从砂箱分配至机器轮。砂粒监测和控制系统还可以具有连接至管的阀。另外，砂粒监测和控制系统可以具有与阀连通的控制器。控制器能够调节阀以控制砂粒经过管的流动速率。

Description

用于机器的砂粒监测和控制系统

技术领域

本发明整体涉及砂粒监测和控制系统，更具体地，涉及用于机器的砂粒监测和控制系统。

背景技术

铁路机车在雨天或冰雪气候条件下可能经历轮打滑。例如，当机车试图开始拉动静止的铁路车辆时，机车轮可能在湿或结冰的铁轨上打滑。例如，当机车操作者执行制动以使快速运动的机车在湿滑铁轨上停止时，轮也可能打滑。机车典型地包括砂粒分配系统，其在机车轮附近分配砂粒。砂粒落在机车轮和铁轨之间，增加接触表面之间的摩擦并且提供改进的牵引。

机车操作者可以基于来自轮打滑传感器的信号检测轮打滑。接着，操作者可以推动按钮或接合控制杆以从位于机车上的砂箱分配砂粒。但是，操作者可能没有察觉砂箱中剩余的砂粒量或砂粒被分配的流动速率。此外，当砂箱变空、不具有足够的砂粒量时，或者当砂粒的流动速率过低时，操作者会发现难以控制轮打滑。由于许多铁路上的安全限制，在机车操作之前或过程中，对控制砂粒流动速率的砂箱或阀的人工检验是困难且不准确的。

于2013年3月19日授予De Sanzo等人的美国专利No.8397560(’560专利)中公开了解决上述一些问题的一种尝试。具体地，’560专利公开了一种用于监测包括至少一个砂粒料位(level)指示器的砂粒容器的系统。’560专利的砂粒料位指示器提供在砂粒容器外部的视觉显示器，以指示容器内的砂粒的量。’560专利还公开砂粒料位指示器能够向远程站传输指示砂粒容器中是否存在砂粒的信号。另外，’560专利公开尤其可以使用砂粒料位和相关数据来避免“没有砂粒”的状况、检测过度的砂粒使用，或者如果砂粒料位在预定时间量未减少则触发警报。

虽然’560专利公开一种用于监测砂粒容器的系统，所公开的系统仍可能是不适当的。例如，’560专利的系统未检测来自砂箱的砂粒的流动速率。因此，’560专利的系统可能不允许操作者调节分配砂粒的流动速率来充分地响应于检测到的轮打滑状况。此外，虽然’560专利的系统可能检测“没有砂粒”状况，但其未向操作者提供向机车轮供给砂粒的任何替代方法。

本发明的砂粒监测和控制系统解决了上面提及的问题和/或本领域中的其它问题中的一个或多个。

发明内容

一方面，本发明涉及一种用于机器的砂粒监测和控制系统。砂粒监测和控制系统可以包括能够保持砂粒的砂箱。砂粒监测和控制系统还可以包括连接至砂箱的管。管能够将砂粒从砂箱分配至机器轮。砂粒监测和控制系统还可以包括连接至管的阀。另外，砂粒监测和控制系统可以包括与阀连通的控制器。控制器能够调节阀以控制砂粒经过管的流动速率。

另一方面，本发明涉及一种用于机器的牵引控制的方法。该方法可以包括使用打滑传感器检测轮打滑。该方法还可以包括当检测到轮打滑时打开阀以允许砂粒从砂箱流经管。该方法还可以包括将砂粒分配至机器轮。该方法可以包括确定砂粒流经管的流动速率。另外，该方法可以包括调节阀以控制流动速率。

附图说明

图1是一种示例性公开的机器的示意图；

图2是用于图1的机器的一种示例性公开的砂粒监测和控制系统的示意图；

图3是图示由图2的砂粒监测和控制系统执行的一种示例性公开的牵引控制方法的流程图；和

图4是图示由图2的砂粒监测和控制系统执行的另一种示例性公开的牵引控制方法的流程图。

具体实施方式

图1图示机器10的一种示例性实施方式。例如，如图1中所示，机器10可以是被设计成拉动轨道车辆的机车。机器10可以具有平台12。多个轮14、16能够支撑平台12。轮14、16也能够接合轨道18。虽然图1图示轮14更靠近机器10的前端定位并且轮16更靠近机器10的后端定位，可以想到轮14、16可以位于机器10上的任何轮位置。轮14、16可以具有与它们相联的牵引马达(未示出)，其可以驱动轮14、16以在向前或向后方向上推进机器10。

机器10可以具有安装在平台12上的发动机20。发动机20能够驱动一个或多个发电机22，发电机22可以发电以驱动牵引马达。一个或多个发电机22也可以安装在机器10的平台12上。虽然图1描绘了一个发动机20，可以想到机器10可以具有多于一个发动机20，其可以驱动一个或多个发电机22。在示例性实施方式中，如图1中所示，发动机20可以沿着机器10的行进方向在平台12上纵向对准。但是，本领域技术人员将认识到发动机20可以在平台12上前后、横向或以任何其它取向定位。

机器10可以包括一个或多个砂箱24、52。管26可以在一端处连接至砂箱24、52。管26的远端可以设置在轮14、16附近。每个管26可以允许来自砂箱24或52的砂粒分别分配至轮14或16附近。每个管26还可以装备有喷嘴28以将来自砂箱24或52的砂粒分别引导至轮14或16，使得砂粒可以在轮14、16和轨道18之间被压碎以向轮14、16提供改进的牵引。在一种示例性实施方式中，如图1中所示，管27可以允许来自砂箱24或54的砂粒分配至与管26分配砂粒的一侧相对的一侧的轮附近。这种结构可以允许分配砂粒操作与机器10的行进方向无关地被执行。虽然图1仅示出具有两个管26和27的一个轮14和一个轮16，本领域技术人员将认识到管26和27可以在机器10的仅一些轮14、16或所有轮14、16的两侧上分配来自第一砂箱24或第二砂箱52的砂粒。

在另一示例性实施方式中，如图1中所示，每个轮14或16可以分别具有其自身专用的砂箱24或52。但是，可以想到多于一个砂箱24、52和/或管26、27可以向轮14、16供应砂粒。还可以想到，一个砂箱24或52可以使用一个或多个管26、27向多于一个轮14或16供应砂粒。砂箱24、52可以固定地附接至机器10或者可以是可移除的。在示例性实施方式中，如图1中所示，砂箱24、52可以分别位于轮14、16附近的平台12上。但是，本领域技术人员将认识到，砂箱24、52可以位于机器10上的任何位置。

图2图示用于机器10的示例性公开的砂粒监测和控制系统40。如附图中所示，砂粒监测和控制系统40可以包括砂粒分配系统50、仪器系统70和远程监测系统90。砂粒分配系统50可以包括第一砂箱24、第二砂箱52、第一阀54、第二阀56、第一传感器58、第二传感器60、打滑传感器62和控制器64。第一砂箱24和第二砂箱52能够保持在用于机器10的牵引控制操作中使用的砂粒。虽然图2仅图示两个砂箱，即第一砂箱24和第二砂箱52，可以想到，砂粒监测和控制系统40可以包括任何数量的第一砂箱24和/或第二砂箱52。还可以想到，第一砂箱24和第二砂箱52可以位于同一机器10上或不同机器10上。管26和/或27的一端可以连接至第一砂箱24和第二砂箱52中的每个。管26、27的远端可以设置在轮14、16附近。可以想到，多于一个管26和/或27可以连接至第一砂箱24和第二砂箱52中的每个以允许砂粒从第一砂箱24和第二砂箱52中的每个分配至多于一个轮14、16。还可以想到，管26、27可以连接至第一砂箱24和第二砂箱52以允许砂粒从多于一个第一砂箱24和/或第二砂箱52分配至单个轮14或16。

第一阀54可以连接至第一砂箱24的管26。第一阀54可以被选择性地调节以控制砂粒从第一砂箱24至第一轮14的第一流动速率。第二控制阀56可以连接至第二砂箱52的管26。第二控制阀56可以被选择性地调节以控制砂粒从第二砂箱52至第二轮16的第二流动速率。

第一阀54可以是两位置或比例型阀，其具有可动以允许砂粒从第一砂箱24流经管26到第一轮14的阀元件。第一阀54中的阀元件可以是液压或气动的并且可以操作以在通流位置和阻流位置之间运动。可以想到，第一阀54中的阀元件可以是可电磁操作的、可机械操作的、可电气操作的、或可以本领域已知的任何其它方式操作的。在通流位置中，第一阀54可以允许砂粒从第一砂箱24流经管26到第一轮14，致使第一轮14与轨道18之间改进的牵引。相比之下，在阻流位置中，第一阀54可以完全阻挡砂粒流经管26。第二阀56可以具有与第一阀54类似的结构和功能。可以想到，在一种示例性实施方式中，第一和/或第二阀54、56可以是固定流量阀，其中，阀元件可以仅具有两个位置，使得第一和/或第二阀54、56可以完全打开或完全闭合。

第一传感器58可以附接至第一砂箱24或安装在第一砂箱24附近。第一传感器58能够确定第一砂箱24中砂粒的料位。如本发明中使用的，砂粒料位是指从第一或第二砂箱24、52的底表面或底表面附近的参考位置测量的砂粒高度。如本发明中使用的，砂粒料位也可以是指从砂粒表面上方的参考位置测量的砂粒表面的深度。还可以想到，第一传感器58能够确定第一砂箱24中的砂粒量。如本发明中使用的，砂粒量是指第一或第二砂箱24、52中的砂粒的体积、质量或重量。

第一传感器58能够在不同的时间确定第一砂箱24中的砂粒的料位或量。还可以想到，第一传感器58能够在由控制器64或由机器10的操作者指定的时间确定第一砂箱24中的砂粒的料位或量。第一传感器58可以是声传感器、超声传感器、红外线传感器、光学传感器、测压元件、压力传感器、或本领域中已知的用于高度、深度、体积、质量或重量的测量的任何其它类型的传感器。

第一传感器58能够向控制器64通信关于第一砂箱24中的砂粒的料位或量的信息。第一传感器58可以无线地或通过将第一传感器58连接至控制器64的线或缆向控制器64通信信息。第二传感器60能够确定第二砂箱52中的砂粒的料位或砂粒的量。第二传感器60可以具有与第一传感器58相似的结构和功能。虽然图2图示仅一个传感器与第一砂箱24和第二砂箱52中的每个相关联的实施方式，本领域技术人员将认识到多于一个第一传感器58和第二传感器60可以分别附接至第一砂箱24和第二砂箱52或安装在第一砂箱24和第二砂箱52附近，以确定第一砂箱24和第二砂箱52中的砂粒的料位或量。

打滑传感器62能够确定第一轮14或第二轮16是否会在轨道18上打滑。打滑传感器可以基于机器10的速度、机器10的行进位置或距离、第一轮14或第二轮16的旋转速度、以及第一轮14或第二轮16的尺寸确定轮打滑状况。如本发明中使用的，旋转速度可以按照每单位时间转数或按照角速度来测量。在一种示例性实施方式中，打滑传感器62可以通过将机器10在给定时间段内行进的距离与第一轮14或第二轮16的中心在相同时间段内行进的线性距离进行比较来检测轮打滑状况。机器10行进的距离可以基于机器10的速度来确定，并且第一轮14或第二轮16的中心行进的距离可以分别基于第一轮14或第二轮16的角速度来确定。打滑传感器62可以无线地或通过将打滑传感器62连接至控制器64的线或缆向控制器64通信关于轮打滑的信息。还可以想到，打滑传感器62可以向控制器64通信关于轮打滑的量或量级的信息。

虽然上述公开描述了使用打滑传感器62检测轮打滑，本领域技术人员将认识到，可以以许多其它方式检测轮打滑。例如，来自车载或车外雷达系统或车载GPS系统的信号可以通过控制器64使用以检测轮打滑。还可以想到，至与轮14、16相联的牵引马达的电流的测量、来自与轮14、16相联的编码器的信号、和/或来自发电机22的信号可以通过控制器64使用以检测轮打滑。

控制器64可以与第一阀54和第二阀56、第一传感器58和第二传感器60、打滑传感器62和仪器系统70通信。控制器64能够监测从第一砂箱24流动的砂粒的第一流动速率和从第二砂箱52流动的砂粒的第二流动速率。控制器64可以基于通过第一传感器58向控制器64通信的信号和/或信息确定第一流动速率。可以想到，控制器64可以从第一传感器58接收关于第一砂箱24中的砂粒的量的信息。还可以想到，控制器64可以从第一传感器58接收关于第一砂箱24中的砂粒的料位的信息，并且可以基于料位信息确定第一砂箱24中的砂粒的量。还可以想到，控制器64可以基于第一阀54的特征和第一阀54的打开量确定第一流动速率。例如，当第一阀54的打开量是最大打开量的一半时，控制器64可以确定第一流动速率为由第一阀54允许的最大流动速率的一半。还可以想到，控制器64可以基于通过打滑传感器62检测到的轮打滑的检测量或量级来确定第一流动速率。控制器64可以以类似的方式基于信号、有关从第二传感器60接收的第二砂箱52中的砂粒的料位或量的信息、第二阀56的打开、和/或通过打滑传感器62检测的轮打滑的量或量级来确定第二流动速率。

控制器64能够选择性地调节第一阀54以增大或减小砂粒的第一流动速率。例如，控制器64能够通过使第一阀54中的阀元件运动以增大砂粒经过第一阀54的流通面积来增大第一流动速率。类似地，控制器64可以通过减小第一阀54中的流通面积来减小第一流动速率。控制器64能够通过以类似于第一阀54的调节的方式调节第二阀56来监测和控制第二流动速率。

可以想到，在第一阀54和/或第二阀56是固定流量阀的示例性实施方式中，控制器64可以通过允许第一阀54和/或第二阀56分别保持打开较长或较短时间段来控制输送至轮14、16的砂粒的量。本领域技术人员将认识到，从第一阀54和/或第二阀56的第一流动速率和/或第二流动速率可以比目标流动速率低，因为第一阀54和/或第二阀56可能出故障或者因为管26中可能存在一些堵塞。例如，当控制器64检测到第一流动速率小于目标流动速率时，控制器64可以保持第一阀54打开较长时间段。

控制器64可以实施为单个微处理器或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等。控制器64能够控制砂粒监测和控制系统40的操作。可以想到，控制器64能够控制机器10的操作。附加地或替代地，控制器64能够与另一控制器(未示出)通信，该另一控制器能够控制机器10的操作。各种其它已知的电路可以与控制器64相联，包括电源电路、信号调节电路、致动器驱动器电路(即，为电磁圈、马达或压电致动器供能的电路)、通信电路、以及其它适当的电路。

仪器系统70可以包括按钮72、显示器74、警报器76、通信模块78和天线80。按钮72能够允许机器10的操作者控制来自第一砂箱24和/或第二砂箱52的砂粒的分配。按钮72能够向控制器64通信信号，其可以选择性地打开或闭合第一阀54和第二阀56，以分别分配来自第一砂箱24和第二砂箱52的砂粒。但是，可以想到，按钮72能够与第一阀54和第二阀56直接通信以选择性地打开或闭合第一阀54和第二阀56，以分别分配来自第一砂箱24和第二砂箱52的砂粒。虽然图2仅图示一个按钮72，可以想到，仪器系统70可以装备有多于一个按钮72以启动并控制砂粒从一个或多个第一砂箱24和第二砂箱52的流动。还可以想到，单独的按钮72可以用以启动并控制砂粒从第一砂箱24和第二砂箱52的流动。还可以想到，通过触摸、按压、旋转和/或运动按钮72可以启动按钮72。还可以想到，按钮72可以采用控制杆、轮、触摸控制小部件、或本领域中已知的用于调节第一阀54和第二阀56的任何其它结构的形式。

仪器系统70可以包括显示器74，其能够显示从控制器64接收的信息。显示器74可以是单色的或者能够显示众多颜色。显示器74可以是液晶显示器、阴极射线管显示器、触摸屏显示器、等离子显示器、发光二极管显示器、或本领域中已知的用于向机器10的操作者显示信息的任何其它类型的显示器。显示器74还能够显示小部件和/或其它图形，其可以通过机器10的操作者利用触摸控制来启动，以控制或监测砂粒监测和控制系统40。

仪器系统70可以包括警报器76。替代地或附加地，警报器76可以位于机器10的控制室内、远程监测系统90内、或在用于监测一个或多个机器10和一个或多个砂粒监测和控制系统40的状态的中央位置处，例如在中央控制室或维修部。警报器76可以是听觉的、视觉的、或这两者。在一种示例性实施方式中，警报器76可以被包括在显示器74中。当控制器64确定第一或第二流动速率与目标流动速率不同时或当第一砂箱24或第二砂箱52没有砂粒时，警报器76可以通过控制器64触发。

仪器系统70可以包括通信模块78，其能够向远程监测系统90通信从显示器74或从控制器64接收的信息和数据。通信模块78可以与远程监测系统90无线地通信。通信模块78可以装备有天线80以向服务器92传输信号或从服务器92接收信号。虽然图2描绘通信模块78为经由天线80无线地传输和接收信号，可以想到，通信模块78可以经由本领域中已知的其它方法接收信号。例如，通信模块78可以经由有线连接、网络连接、蜂窝连接、卫星连接、或通过本领域中已知的任何其它通信方式接收来自其它通信装置(未示出)或来自远程监测系统90的信号。

远程监测系统90可以包括服务器92和天线94。服务器92可以包括能够与一个或多个通信模块78或控制器64相互作用的一个或多个服务器。服务器92可以是台式电脑或服务器电脑。服务器92可以被实现为服务器、包括多个服务器的服务器系统、或包括载荷平衡系统和多个服务器的服务器群。替代地，服务器92可以是便携式计算机，例如，手提电脑、平板电脑、或本领域中已知的另外的移动装置。服务器92可以包括若干部件，诸如一个或多个处理器、记忆装置以及用于存储通过处理器执行的指令和/或用于存储电子通信和其它数据的存储装置。记忆装置和其它存储装置的例子包括硬盘驱动器、NOR、NAND、ROM装置等。服务器92还可以包括用于显示数据和信息的显示装置。服务器92可以装备有输入装置，其可以包括物理键盘、虚拟触屏键盘、鼠标、操纵杆、触笔等。在一种示例性实施方式中，服务器92还能够利用声音识别应用通过传声器接收输入。服务器92可以装备有天线94，以与通信模块78或控制器64无线地通信。但是，可以想到，服务器92可以经由有线连接、网络连接、蜂窝连接、卫星连接、或通过本领域中已知的任何其它通信方式传输或接收来自通信模块78或控制器64的信号。

服务器92能够接收来自通信模块78的信息和数据。服务器92可以使用信息和数据以分别确定从第一砂箱24和第二砂箱52流动的砂粒的第一流动速率和第二流动速率。附加地或替代地，服务器92还可以确定第一砂箱24和第二砂箱52中剩余的砂粒的量。服务器92可以将第一或第二流动速率与目标流动速率进行比较并且向通信模块78通信比较结果。还可以想到，服务器92可以指令控制器64来调节第一阀54和/或第二阀56以分别控制来自第一砂箱24和第二砂箱52的砂粒的第一流动速率和/或第二流动速率。在一种示例性实施方式中，当第一砂箱24或第二砂箱52没有砂粒时，或者当第一或第二流动速率与目标流动速率不同时，服务器92能够触发警报器76。服务器92可以利用有关从一个或多个机器10中的一个或多个通信模块78或控制器64获取的砂粒使用和量的信息，以在整个铁路系统执行安全或供应审计并监测砂粒的可用性。本领域技术人员将认识到，上述服务器92的所有功能可以通过控制器64执行或者反之亦然。

控制器64和/或服务器92还能够将故障记录在维护档案中，其可以存储在机器10上或在远程位置处。例如，当控制器64或服务器92检测到第一或第二流动速率与目标流动速率不同时，控制器64或服务器92可以将检测的状况记录在维护档案中。控制器64和服务器92还可以将砂粒的第一和/或第二流动速率的趋势记录在维护档案中。维护档案可以用以安排针对砂粒监测和控制系统40进行维护的时间。附加地或替代地，控制器64和/或服务器92可以使用维护档案中的信息来控制第一阀54和/或第二阀56以调节砂粒的第一流动速率和/或第二流动速率。

接下来将描述砂粒监测和控制系统40的示例性牵引控制操作。

工业实用性

本发明的砂粒监测和控制系统可以用在通过使用砂粒来增加机器的轮和与轮接触的表面(例如，轨道)之间的摩擦以改进牵引控制是有益的任何机器或动力系统应用中。本发明的砂粒监测和控制系统可以特别由诸如机车等移动式机器在雨天或雪天条件下应用。本发明的砂粒监测和控制系统可以提供通过监测和控制来自砂箱的砂粒的流动速率在这种不利的天气条件下用于控制机器的牵引的改进的方法。例如，本发明的砂粒监测和控制系统可以提供基于离开砂箱的砂粒的受控流动速率用于分配砂粒的改进的方法。本发明的砂粒监测和控制系统还可以提供当来自第一砂箱的砂粒的第一流动速率过低时或者当第一砂箱没有砂粒时用于分配来自第二砂箱的砂粒的改进的方法。现在将描述砂粒监测和控制系统40的操作。

图3图示示例性方法100，其可以通过砂粒监测和控制系统40执行。控制器64可以监测来自打滑传感器62的信号(步骤102)。控制器64可以确定是否已检测到轮打滑(步骤104)。替代地，控制器64可以确定操作者是否已启动按钮72。当控制器64确定已检测到轮打滑时(步骤104，是)，或者当操作者已启动按钮72时，控制器64可以打开第一阀54(步骤106)，以分配来自第一砂箱24的砂粒。但是，当控制器64确定未检测到轮打滑时(步骤104，否)，控制器64可以返回到步骤102并且继续监测来自打滑传感器62的信号。

在步骤106中的打开第一阀54之后，控制器64可以确定从第一砂箱24流动的砂粒的第一流动速率(步骤108)。控制器64可以以许多方式确定第一流动速率。例如，控制器64可以在两个不同时间接收来自第一传感器58的关于第一砂箱24中的砂粒料位的信息。控制器可以利用有关第一砂箱24的尺寸的信息，以基于在两个不同时间的料位来确定第一砂箱24中的砂粒的量。控制器64可以基于在两个不同时间和经过的时间第一砂箱24中的砂粒量来确定第一流动速率。在示例性实施方式中，控制器可以直接从第一传感器56接收有关在两个不同时间在第一砂箱24中剩余的砂粒的量的信息。控制器64可以利用该信息来确定砂粒的第一流动速率。例如，如果第一砂箱24中的砂粒的量被确定为在时间t1和t2分别为Q1和Q2，控制器64可以将第一流动速率确定为分配的砂粒的量(Q1-Q2)与经过的时间(t2-t1)之比。可以想到，控制器64还可以例如基于第一阀54可以打开的量来确定第一流动速率。例如，如果第一阀54打开一半，控制器64可以将第一流动速率确定为由第一阀54允许的最大流动速率的一半。还可以想到，控制器64可以基于通过打滑传感器62检测的轮打滑的量或量级来确定第一流动速率。例如，控制器64可以基于消除或减小检测的轮打滑的量所需的摩擦力的量来确定砂粒的第一流动速率。在步骤108中确定第一流动速率之后，控制器64可以进行到步骤110。

在步骤110中，控制器64可以确定第一流动速率是否小于目标流动速率。控制器64可以经由通信模块78从服务器92接收有关目标流动速率的信息。服务器92可以基于来自一个或多个机器10上的第一砂箱24和第二砂箱52的砂粒使用的历史数据来确定目标流动速率。替代地，服务器92可以基于机器10的速度确定目标流动速率。例如，服务器92可以确定为使机器10的速度从当前速度减小至较低速度以防止轮打滑所需的摩擦力的量。在示例性实施方式中，服务器92可以基于第一阀54的特征确定目标流动速率。例如，服务器92可以基于第一阀54的最大流动速率评估目标流动速率。服务器92可以基于当第一阀54处于完全打开位置时在给定时间段内可以经管26从第一砂箱24分配的砂粒的最大量来确定最大流动速率。服务器92可以直接或通过通信模块78向控制器64通信目标流动速率。虽然在上述描述中，服务器92被描述为确定目标流动速率，可以想到，控制器64可以以针对服务器92描述的类似方式确定目标流动速率。

当控制器64确定第一流动速率小于目标流动速率时(步骤110，是)，控制器64可以进行到步骤112。出于许多原因，第一流动速率可以小于目标流动速率。例如，由于第一砂箱24可能没有砂粒、由于第一阀54可能不适当地工作、或者由于未检测到的管26中的堵塞，第一流动速率可以小于目标流动速率。如下描述的，方法100可以允许从第二砂箱52分配砂粒，在这种情况中，向机器10的操作者提供执行牵引控制操作的替代选择，以减小或消除检测到的轮打滑状况。

但是，当控制器64确定第一流动速率不小于目标流动速率时(步骤110，否)，控制器64可以确定第一流动速率是否大于目标流动速率(步骤114)。当控制器64确定第一流动速率大于目标流动速率时(步骤114，是)，控制器64可以调节第一阀54以减小第一流动速率，使得第一流动速率约等于目标流动速率(步骤116)。但是，当控制器64确定第一流动速率不大于目标流动速率时(步骤114，否)，控制器64可以进行到步骤126。本领域普通技术人员将认识到，当第一流动速率既不小于目标流动速率(步骤110，否)，也不大于目标流动速率(步骤114，否)时，那么第一流动速率将等于目标流动速率。

返回到步骤112，控制器64可以确定第一阀54是否完全打开(步骤112)。当控制器64确定第一阀54完全打开时(步骤112，是)，控制器64可以打开第二阀56(步骤118)以从第二砂箱52分配砂粒。但是，当控制器64确定第一阀54未完全打开时(步骤112，否)，控制器64可以调节第一阀54以增大第一流动速率(步骤120)。因此，当第一流动速率小于目标流动速率时，控制器64可以调节第一阀54以增大第一流动速率，使得第一流动速率约等于目标流动速率。在步骤120中调节第一阀54之后，控制器64可以返回到步骤108以再次确定第一流动速率。因此，通过将第一流动速率调节至目标值，控制器64可以允许机器10的操作者提供足够的砂粒量，以控制机器10上的检测到的轮打滑状况。

从步骤118继续，控制器64可以确定第二流动速率(步骤122)。控制器64可以以与步骤108中控制器64确定第一流动速率相似的方式确定第二流动速率。替代地，服务器92可以以与上述第一流动速率的确定相似的方式确定第二流动速率，并且直接或经由通信模块78向控制器64通信第二流动速率。在确定第二流动速率之后，控制器64可以调节第二阀56，使得总的流动速率≈(即，约等于)目标流动速率(步骤124)。因此，通过当来自第一砂箱24的砂粒的第一流动速率低于目标流动速率时允许从第二砂箱52分配砂粒，方法100提供执行牵引控制的改进的方式。控制器64可以将总的流动速率确定为第一流动速率和第二流动速率的总和。控制器64可以通过执行与上述步骤114和116中针对第一阀54相似的动作来调节第二阀56。在调节第二阀56之后，控制器64可以继续至步骤126以继续砂粒分配操作。

控制器54可以在指定时间量之后或者当轮打滑已消除或减小到可接受量时通过关闭第一阀54和/或第二阀56来终止砂粒分配操作。指定时间量可以通过控制器64、服务器92来确定，或者可以通过机器10的操作者来指定。控制器64或服务器92可以通过监测来自打滑传感器62的信号来确定轮打滑何时已被消除或减小至可接受量。

图4图示另一示例性方法200，其可以当第一阀54和/或第二阀56是固定流量阀时通过砂粒监测和控制系统40执行。控制器64可以监测来自打滑传感器62的信号(步骤202)。控制器64可以确定是否已检测到轮打滑(步骤204)。替代地，控制器64可以确定操作者是否已启动按钮72。当控制器64确定已检测到轮打滑时(步骤204，是)，或者当操作者已启动按钮72时，控制器64可以打开第一阀54(步骤206)以从第一砂箱24分配砂粒。但是，当控制器64确定未检测到轮打滑时(步骤204，否)，控制器64可以返回到步骤202并且继续监测来自打滑传感器62的信号。

在步骤206中打开第一阀54之后，控制器64可以确定从第一砂箱24流动的砂粒的第一流动速率(步骤208)。控制器64可以利用与上述关于方法100的步骤108相似的方法来确定第一流动速率。在步骤208中确定第一流动速率之后，控制器64可以确定第一流动速率是否≈(约等于)目标流动速率(步骤210)。控制器64可以以与针对方法100描述的相似方式确定或接收有关目标流动速率的信息。当控制器64确定第一流动速率≈目标流动速率时(步骤210，是)，控制器可以保持第一阀54打开第一时间量Δt₁(步骤212)。在已经过第一时间量Δt₁之后，控制器64可以进行到步骤220。当控制器64确定第一流动速率不等于目标流动速率时(步骤210，否)，控制器64可以进行到步骤214。

控制器64可以确定第一流动速率是否小于目标流动速率(步骤214)。当控制器64确定第一流动速率小于目标流动速率时(步骤214，是)，控制器64可以保持第一阀54打开第二时间量Δt₂＞Δt₁(步骤216)。通过保持第一阀54打开与Δt₁相比较长的时间段，控制器64可以确保当第一流动速率小于目标流动速率时充足的砂粒可以被分配到轮14、16以减小或消除检测到的轮打滑。在已经过时间Δt₂之后，控制器64可以进行到步骤220。

当控制器64确定第一流动速率不小于目标流动速率时(步骤214，否)，控制器64可以保持第一阀54打开第三时间量Δt₃＜Δt₁(步骤218)。通过保持第一阀54打开与Δt₁相比较短的时间段，控制器64可以确保当第一流动速率大于目标流动速率时不会向轮14、16分配过多砂粒。在已经过时间Δt₃之后，控制器64可以进行到步骤220。控制器64可以闭合第一阀54(步骤220)以结束分配砂粒操作。

本领域技术人员将清楚能够对本发明的砂粒监测和控制系统作出各种修改和变型，而不背离本发明的范围。通过考量这里公开的砂粒监测和控制系统的说明书和实践，本领域技术人员将清楚砂粒监测和控制系统的其它实施方式。说明书和例子仅意在作为示例考虑，本发明的真正范围通过权利要求及其等效指明。

Claims (10)

1.一种用于机器的砂粒监测和控制系统，包括：

砂箱，其能够保持砂粒；

管，其连接至砂箱并且能够将砂粒从砂箱分配至机器轮；

阀，其连接至管；以及

控制器，其与阀连通并且能够调节阀以控制砂粒经过管的流动速率。

2.根据权利要求1所述的砂粒监测和控制系统，还包括：

传感器，其能够在不同的时间确定砂箱中砂粒的量，其中

控制器能够基于所确定的量来确定流动速率。

3.根据权利要求2所述的砂粒监测和控制系统，其中，控制器能够在流动速率小于目标流动速率时触发警报器。

4.根据权利要求2所述的砂粒监测和控制系统，其中，控制器能够调节阀以：

在流动速率小于目标流动速率时增大流动速率；并且

在流动速率超过目标流动速率时减小流动速率。

5.根据权利要求6所述的砂粒监测和控制系统，其中，砂箱是第一砂箱，管是第一管，阀是第一阀，轮是第一轮，流动速率是第一流动速率，并且系统包括：

第二砂箱；

第二管，其连接至第二砂箱并且能够将砂粒从第二砂箱分配至机器的第二轮；

第二阀，其连接至第二管，其中，控制器：

与第二阀连通，并且

能够调节第二阀以控制砂粒经过第二管的第二流动速率。

6.一种用于机器的牵引控制的方法，包括：

使用打滑传感器检测轮打滑；

当检测到轮打滑时打开阀以允许砂粒从砂箱流经管；

将砂粒分配至机器轮；

确定砂粒流经管的流动速率；以及

调节阀以控制流动速率。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在第一时间确定砂箱中的砂粒的第一量；

在第二时间确定砂箱中的砂粒的第二量；以及

基于第一量、第二量、第一时间和第二时间使用控制器确定流动速率。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，调节阀包括：

当流动速率大于目标流动速率时，选择性地闭合阀以减小流动速率；以及

当流动速率小于目标流动速率时，选择性地打开阀以增大流动速率。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，砂箱是第一砂箱，阀是第一阀，流动速率是第一流动速率，并且调节阀还包括：

确定第一流动速率是否小于目标流动速率；

确定第一阀是否完全打开；

当第一阀完全打开并且第一流动速率小于目标流动速率时，打开与第二砂箱相联的第二阀；以及

调节来自第二砂箱的砂粒的第二流动速率，使得砂粒的总的流动速率约等于目标流动速率。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，调节包括保持阀打开第一时间量，该方法还包括：

当流动速率小于目标流动速率时，保持阀打开大于第一时间量的第二时间量；以及

当流动速率大于目标流动速率时，保持阀打开小于第一时间量的第三时间量。