CN105228877A - 用于控制机车编组的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括传统机车控制器和拦截机车控制器的机车套件，以及一种控制机车的方法。所述机车套件包括电力总线、机车以及拦截机车控制器。所述机车包括耦合到电力总线的主要电力单元，以及被编程来向主要电力单元传送控制命令的传统机车控制器。拦截机车控制器被电耦合在机车控制器与主要电力单元之间，并且被编程来拦截从传统机车控制器传送到主要电力单元的表明机车功率的数量的初始机车控制信号，修改所述初始机车控制信号，以及向主要电力单元传送经过修改的控制信号。

Description

用于控制机车编组的设备和方法

相关申请的交叉引用

本发明是2013年3月15日提交的美国临时专利申请序列号61/799,474的继续并且要求其优先权，其公开内容被合并在此以作参考。

背景技术

机车编组(locomotiveconsist)是耦合在一起以便为火车提供电力的机车、拖挂车头(slug)和电力供应车(powertender)的设置。在一种已知的设置中，利用多单元(“MU”)控制器将多个独立的机车链接在一起并且作为单一单元操作。在传统上被使用在MU设置中的机车由柴油-电力电源供电，其中柴油引擎驱动发电机来产生电力。由这些引擎-发电机集合产生的电力又被用来为一台或更多台电力牵引电动机供电。所述牵引电动机转动机车的驱动轮。

提供在传统机车上的机车控制器在这里被称作“传统机车控制器”，其辨识并且控制安装在机车底盘上的(多个)固定的引擎-发电机组合。这种机车设置具有对应于每一个机车底盘的独立的传统机车控制器，并且共享利用组合电气和气动连接传送的节流阀设定(以及针对机车控制器的输入)、制动设定以及故障指示。每一个传统机车控制器管理包括向总线提供电力的一个或更多引擎/发电机集合的静态、预定义设置，以及由使用所提供的电力的牵引电动机生成牵引力。这些机车控制器还管理燃料使用和效率、排放产生以及机车操作的其他方面。MU控制器把来自第一机车(主导或“A”单元)的节流阀和制动指令中继到一个或更多第二机车(从属或“B”单元)，其中这些指令被对应的机车控制器独立地解释，并且由编组当中的每一个机车独立地提供牵引力。各台MU机车独立地操作并且不共享电力或引擎控制信号，其也不允许第一机车控制器向第二机车控制器发出请求。类似地，按照MU方式操作的各个机车的传统机车控制器不共享操作数据，并且不基于第二机车控制器的操作特性作出关于第一机车控制器的操作的操作决定。

传统机车包括不具有能够管理多个同时电力生成来源的机车控制器的那些机车。支持多个同时电力生成来源的传统机车被称作“发电机组”机车，正如前面所描述的那样。

图1是示出了典型的传统DC机车系统10的示意性方框图。DC机车系统10包括两个控制环路：引擎控制环路12和电力控制环路14。这些控制环路由传统机车控制器16实施。传统机车控制器16是模拟机电套件，实施这些控制环路的基于微控制器的数字控制系统，或者这些技术的组合。节流阀或“档位(notch)”设定或档位请求18由操作员设定，并且是针对传统机车控制器16的输入。在引擎控制环路12中，档位设定18是对应于特定机车功率设定的已编码请求，并且由传统机车控制器16使用来计算对应于引擎速度的设定点。由传统机车控制器16实施的引擎控制环路12负责跟踪和管理该速度。传统机车控制器16的电气控制环路14使用档位设定18来确定功率设定点。传统机车控制器16于是将引擎/发电机组合的电输出功率管理到该功率设定点。这些系统被统称作“传统机车控制系统”。

对应于典型的AC机车的高层级示意图与图1中所示出的示意图非常类似，其不同之处在于，取代直接布线到DC电动机的DC总线，对应于AC感应电动机的电源由单独的AC控制器控制。AC控制器负责分配功率(以及在撞倒(knockdown)期间将其降低)。在AC机车中，DC总线电压被存储在电容器上，其在AC感应逆变器把电力切换到车轮时确保稳定的电力。因此，对于AC机车，其电力控制部分与DC机车的电力控制部分类似。

传统机车控制器通常可以被表征为输出引擎控制电压(例如RPM和发电机激励电压)，接收操作信息的传感器输入(例如表明实际引擎RPM的传感器读数，某种故障信息，以及在某些情况下还有电力总线传感器读数)，并且随后采取行动以便通过改变其控制电压来调节引擎的操作。在包括多个引擎-发电机集合的机车中，传统机车控制器通过控制由每一台引擎提供到共同的电力总线的功率和电压的数量来管理各台机车引擎以及提供电力混合(powerblending)，从而允许在电力总线上组合所提供的电力。

构造传统机车控制器的基本假设是，其所控制的电源被提供在固定设置中。如果传统机车控制器不知晓多个可能的电源，则只能在“全有或全无(allornothing)”的基础上提供对于外部电力供应车的使用，其中所述电力供应车直接替代机车底盘上的引擎-发电机。鉴于机车控制的复杂性以及例如牵引电动机和鼓风机之类的机车负载的相互关联性，机车的控制器、其引擎-发电机以及外部电力供应车无法“共享”生成需求，其中一部分电力来自引擎-发电机，其余电力来自外部电力供应车，并且传统机车控制器不知晓所述电力供应车及其所产生的功率的数量。仅仅作为一个实例，必须从电动机设备持续排出由机车的电力牵引电动机产生的热量，以防止电动机损坏以及在最坏情况下包括火灾在内的灾难性故障。为了从牵引电动机排出这一热量，机车使用强制通风(forcedair)鼓风机系统使得空气经过每一台牵引电动机的内部结构。用以转动牵引电动机鼓风机的动力以机械或电气形式来自机车柴油引擎。在全部两种情况下，电动机鼓风机的驱动速度与机车的操作速度或功率输出有关，并且调节机车柴油引擎以补偿从外部来源提供的电力的做法将在不减少其实际负载(和热量生成)的情况下减少牵引电动机的冷却。

如果传统机车控制器没有被编程为知晓被编程来向总线递送电力的附加电源，则传统机车控制器将辨识出机车电力总线上的可用的附加电力，并且将会发生故障、错误地控制一个或更多电源或负载、或者甚至关闭机车的引擎-发电机。此外，添加预期之外的辅助电源可能会导致对于关联到机车引擎-发电机或者关联到正由机车负载(例如鼓风机、辅助电源)使用的功率数量的其他机车系统的不适当的控制，从而导致机车无法运作。

虽然一些传统机车控制器已被配置来控制不相似的电源(比如引擎-发电机、燃料电池、燃气涡轮机或者电池)的静态设置以期减少排放、降低燃料成本、扩展机车极限以及改进机车功率的效率，但是由于缺少对于机车的日常操作所需的操作灵活性和/或操作限制(比如机车行驶距离、功率产生限制以及需要针对多个燃料源的支持)，这些静态设置都失败了。

此外，现有柴油引擎的传统机车控制器被配置成关于被用来产生特定功率/电压的功率曲线和引擎设定(例如RPM、发电机激励)具有内建的假设。由于把电力供应车与机车底盘分开(正如前面所描述的那样)所引发的物理限制，并且由于电力供应车可能具有不同的操作参数和设定(例如不同的引擎类型、特性、燃料)的逻辑考虑，这些操作假设被违反。在当前的配置中，由于机车控制中的固有限制并且由于机车控制器缺少关于不同的电力供应车以及每一台电力供应车的指令和操作特性的知识，电力供应车和机车控制器必须作为单一不变编组来操作。由于这些较早前的控制系统缺少灵活性，抑制了对于能够利用替代燃料源操作的更新、更符合期望的电源的使用，并且限制了能够通过更换服务单元而实现的操作灵活性(其使得整个机车/电力供应车组合退出服务)。

更新的机车电力控制系统已经从机电控制演进到数字控制，从而为电力控制给出了许多新的选项，其实施与较早前的机电控制系统相同的功能，并且还添加了新的电力管理和火车控制功能，以便改进性能和燃料效率。但是将这些数字控制器加装到已有的(传统)机车的成本和技术集成挑战是成问题的，并且常常是无法实现的。通常来说，这一加装需要大规模替换机车控制系统和一部分机车控制电路，以及针对机车上的机车引擎、发电机和其他电组件的大量修改。此外，这些类型的改变通常导致对于机车的重新分类，并且需要针对安全性和排放对机车动力设备(powerplant)换发新证。换发新证过程需要将引擎排放更新到当前的EPA要求，从而增加了附加的成本。这些成本组合起来是无法实现的。

鉴于前述内容，有利的做法将是保持利用其最初为之设计的燃料来操作现有机车引擎的能力，同时添加从辅助电源向该机车提供额外电力的能力。

此外还将希望设计一种用于为机车提供辅助电源的设备和方法，所述辅助电源可以与现有的机电机车控制集成在一起，从而提供能够在不替换或者重新编程已有的机车控制器的情况下合并来自替代燃料源的电力的益处。

当使用辅助电源来向机车电力总线递送电力时，还将希望设计一种对关联到机车引擎-发电机的机车系统(比如牵引电动机和牵引鼓风机电动机)实现适当的控制的设备和方法。

发明内容

本发明的实施例通过提供一种为传统机车控制系统加装拦截机车控制器的方法和设备克服了前面提到的缺陷，从而允许使用适合于情况的辅助电源，并且允许铁路机车在使用替代电源是成本有效的做法时使用替代电源以获得成本优势，而不需要重新编程或者替换现有的传统机车控制器。

本发明的实施例总体上涉及对利用一个或更多辅助电力单元的机车进行管理，更具体来说涉及一种用于为现有的机车装备拦截机车控制器的方法和设备，所述拦截机车控制器被设计成管理辅助电源并且与机车的现有传统机车控制器进行接口。

根据本发明的一个方面，一种机车套件包括电力总线、机车以及拦截机车控制器。所述机车包括耦合到电力总线的主要电力单元，以及被编程来向主要电力单元传送控制命令的传统机车控制器。拦截机车控制器被电耦合在机车控制器与主要电力单元之间，并且被编程来拦截从传统机车控制器传送到主要电力单元的表明机车功率的数量的初始机车控制信号，修改所述初始机车控制信号，以及向主要电力单元传送经过修改的控制信号。

根据本发明的另一方面，一种控制机车的方法包括把来自被设计成控制机车上的至少一个电源的传统机车控制器的初始机车控制信号中继到拦截机车控制器，所述初始机车控制信号包括针对机车功率设定的已编码请求。所述方法还包括确定对应于机车功率设定的功率输出，并且在机车上的至少一个电源与辅助电源之间分配所述功率输出。所述方法还包括：基于所述功率输出分配向机车上的至少一个电源传送经过修改的机车控制信号，所述经过修改的机车控制信号不同于初始机车控制信号；以及基于所述功率输出分配向辅助电源传送辅助命令信号。

根据本发明的另一方面，一种在其上存储有包括指令的计算机程序的计算机可读存储介质，所述指令在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器接收来自机车控制器的初始机车功率设定命令，所述初始机车功率设定命令表明所期望的牵引功率。所述指令还使得所述至少一个处理器修改所述初始机车功率设定命令，并且向机车电源传送经过修改的机车功率设定命令。所述指令还使得所述至少一个处理器接收对应于所述经过修改的机车功率设定命令的传感器信号，修改所述传感器信号以匹配对应于初始机车功率设定命令的预期传感器信号，以及向机车控制器传送所述预期传感器信号。

通过后面结合附图提供的对于本发明的优选实施例的详细描述，将会更容易理解前述和其他优点和特征。

附图说明

附图示出了当前对于实施本发明所设想的优选实施例。

在附图中：

图1是示出了现有技术柴油发电机组机车的控制系统的示意性方框图。

图2是根据本发明的一个实施例的机车套件的示意图，其包括具有拦截机车控制器的传统机车以及辅助电力单元套件。

图3是可以对于图2中所示出的机车套件使用的示例性拦截机车控制器的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的图2的机车套件的所选组件的示意性方框图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的用于控制机车套件(比如图2的机车套件)的示例性控制处理。

具体实施方式

这里所公开的本发明的实施例包括集成在传统机车(比如图1的传统机车10)的控制系统的现有控制电路内的“拦截”机车控制器。正如后面详细描述的那样，拦截机车控制器接收来自多个来源的控制和传感器输入，其中包括一项或更多项已有机车控制器输出(比如档位设定)，并且向已有机车控制器输入以及机车电力或其他机车装备提供传感器或其他输出。利用接收自传统控制器的输出信号，拦截机车控制器重新计算传统机车引擎与一个或更多辅助电力单元之间的功率分配，并且向传统机车引擎以及向一个或更多辅助电力单元传送不同的信号。拦截机车控制器还接收来自机车上的传感器以及位于耦合到机车的一个或更多辅助电力单元(APU)套件上的传感器的信号，并且将这些信号合成到由传统机车控制器所预期的信号中。

由于拦截机车控制器被配置成拦截来自传统机车控制器的信号输出以及去到传统机车控制器的信号输入(比如传感器输入)全部二者，因此拦截机车控制器可以与现有的传统机车控制器互操作，而无需对现有的传统机车控制器作出修改或者用已被修改成与一个或更多可移除辅助电力单元互操作的“发电机组”类型机车控制器来替换传统机车控制器。因此，这种“拦截”控制器架构的优点在于允许传统机车与辅助电力单元进行接口并且在较低的成本和减少的排放下操作，并且不会招致较大的加装开销或换发新证成本。此外，当辅助电力不可用时，拦截机车控制器可以将信号直接传递到其传统目的地而不对其进行修改，并且传统机车将在其原始工厂模式下工作。

现在参照图2，其中根据本发明的一个实施例示出了包括拦截机车控制器162的机车编组或机车套件110。如图所示，机车套件110包括机车112，其通过电力和控制线缆100、142耦合到辅助电力单元套件48。出于这里的目的，机车编组被定义成耦合在一起机车和辅助电力单元的设置，其共享至少一台机车与至少一个辅助电力单元之间的控制和电力连接。出于说明的目的，可以如下定义几种示例性的编组配置：

A-B编组：一台机车耦合到一个辅助电力单元。辅助电力单元提供机车所需的至少一部分而非全部电力。

A-B-A编组：多台机车耦合到一个辅助电力单元。辅助电力单元提供每一台机车所需的至少一部分而非全部电力。

A-B-B编组：一台机车耦合到多个辅助电力单元。各个辅助电力单元一同提供机车所需的至少一部分电力。

首先参照图2的机车套件110的机车部分，机车112包括机车控制系统113，其具有传统机车控制器114和拦截机车控制器162。类似于传统机车控制器16(图1)，传统机车控制器114被配置成管理被设计成响应于接收自传统机车控制器114的控制信号操作的一个或更多固定机车引擎-发电机集合116的预定义设置。这样的预定义的静态操作设置可以被存储在传统机车存储器115内。在该图示中，为了清楚起见简化了包括在机车112内的引擎/发电机集合116的数目以及相关联的控制输入和输出。因此，虽然机车112被图示成包括单个机车引擎-发电机集合116，但是根据各个实施例，机车112可以包括附加的固定电源。传统机车控制器114提供传统机车控制器114、引擎/发电机集合116以及监测引擎/发电机集合116、牵引总线124和牵引电动机128的操作的各种传感器122、140之间的多项控制输入和输出，正如后面更加详细地描述的那样。

机车引擎-发电机集合116包括对应的柴油引擎118、发电机120和传感器系统122。虽然单元120在这里被描述成发电机，但是正如本领域技术人员所理解的那样，可以用交流发电机替代所述电力生成系统中的发电机。发电机120产生电力以用于递送到DC机车牵引总线124和辅助电力总线126。根据一个实施例，通过硅控整流器(SCR)121(用假想图示出)来激励发电机120。在一个替换实施例中，利用经过脉冲宽度调制(PWM)的信号来激励发电机120。发电机120被配置成把由引擎118提供的机械能转换成对于被配置成驱动耦合到机车112的驱动轮130的多个轮轴的一台或更多台牵引电动机128(DC或AC类型)可接受的形式，并且向对应的辅助电力总线126提供DC或AC电力。根据一个实施例，通过牵引电动机鼓风机204(图4)来冷却牵引电动机128，根据各个实施例，所述牵引电动机鼓风机204可以耦合到柴油引擎118的动力输出，或者通过从柴油引擎118导出的电力来供电。

在常规的传统机车引擎配置中，机车引擎-发电机集合116响应于节流阀位置输入传感器134操作，其表明由操作员在操作员接口136上控制的节流阀的位置。操作员接口136还可以包括可选的操作员引擎启动输入138(用假想图示出)，其中操作员可以关于引擎118的操作或者引擎118的操作的终止直接或间接地指示传统机车控制器114(例如通过小键盘(未示出))。

拦截机车控制器162通过一个或更多接口位于传统机车控制器114的装备控制输入与其机车子系统(例如引擎、发电机、传感器、牵引电动机控制器，其在这里被统称作“机车装备”)之间。拦截机车控制器162接收最初是针对传统机车控制器114或其他机车装备的装备控制输入，并且向对应的传统机车控制器114和机车装备输出合成的数值，从而实现对于集成的机车装备和APU50的控制。这些控制输入包括从用户接口136传送到传统机车控制器114的信息，以及从以模拟电磁信号和/或数字信号的形式提供信息的功率传感器140和机车引擎/发电机传感器122传送到传统机车控制器114的信息，其由拦截机车控制器162读取(并且转换成适当的形式)。根据各个实施例，拦截机车控制器162包括用以把所述数字和模拟信号转换成可由拦截机车控制器162使用的形式/从可由拦截机车控制器162使用的形式进行转换的电路。本领域技术人员将认识到，这一“拦截”范例可以被扩展到对于任何机车装备的控制，以及对于外部机车的控制(利用MU接口)。后面将关于图3和4更加详细地示出和描述拦截机车控制器162的各种输入和输出接口。

通过控制和传感器电路耦合到拦截机车控制器162的机车牵引总线124和辅助电力总线126上的功率传感器140提供关于正在总线124、126上和/或向牵引电动机128实际提供的功率数量的信息。这些传感器是本领域技术人员所熟知的，并且可以向拦截机车控制器162提供数字、模拟或者数字和模拟输出的组合。

机车112还包括与传统机车控制器114接口的引擎启动和停止控制132。在一些实施例中，引擎启动和停止控制132还连接到拦截机车控制器162，并且拦截机车控制器162向传统机车控制器114提供合成的引擎启动和停止控制输入，正如后面关于图4更加详细地描述的那样。

如图2中所示，机车112连接到辅助电力单元套件48，其包括被设计成与一台或更多台机车(比如柴油机车)以及一个或更多可互换气体燃料套件52接口的辅助电力单元(APU)50。这里所使用的“气体燃料”指的是处于液态或气态的燃料(取决于当前的温度和压力)，其中所述燃料在标准温度和压力下通常处于气态。在许多情况下，这些燃料是碳氢化合物，比如天然气、丙烷或合成气。气体燃料例如还可以是压缩的或液化的氢气、发生炉煤气、甲烷、丁烷等等。在所示出的实施例中，辅助电力单元套件48包括层叠在容纳APU50的容器54顶上的一个或更多燃料套件52，所述容器54被固定到轨道车厢56。但是本领域技术人员将认识到，燃料套件52和APU50在替换实施例中可以被设置在其他配置中。正如后面将详细描述的那样，APU50在至少一个拦截机车控制器162的引导下向机车编组110中的(多台)相连的机车112提供附加的电力。这里所使用的术语“辅助电力单元”或“APU”被用来指代能够生成并且向机车供应牵引力的自主控制器件。这里所使用的术语“自主”指的是APU能够独立采取行动并且响应于外部请求独立地控制该APU的内部操作，并且其中APU的内部工作对于外部控制系统是不透明的或未知的。在美国非临时专利申请序列号13/838,787中更加详细地描述了自主APU和相关联的燃料套件，其被合并在此以作参考。

APU50包括辅助引擎-发电机集合82，其具有引擎78和电连接到电力管理器86的辅助交流发电机或发电机84，所述电力管理器86管理由APU50生成的电力，并且将该电力通过电力线缆142提供到特定的机车112。当APU50同时连接到多于一台机车时，可以使用多个电力管理器(每台连接的机车一个)，以便将每一台机车电隔离。在操作中，APU控制器70接收来自机车控制系统113的请求并且对所述请求作出响应，并且还向机车控制系统113提供周期性或异步通知。举例来说，APU控制器70可以向机车控制系统113报告APU50的存在或状态，提供关于APU50的一个或更多方面(例如其标识类型、序列号)、其引擎78(例如引擎类型、额定马力、序列号)以及所附的燃料套件52(例如燃料套件ID、最近一次压力测试的日期)的标识信息。APU控制器70还可以报告APU50能够响应于功率请求生成的功率的数量。APU控制器70还接收来自位于APU50内的传感器71的信号，并且还可以接收来自机车控制系统113的指令，比如启动请求、紧急停止请求和功率请求，正如后面附加地描述的那样。

可选的是，APU50可以被配置成通过可选的控制接口72(图4中用假想图示出)向拦截机车控制器162提供标识信息。该标识信息包括来自APU50的标识信息，以及来自耦合到APU50的燃料套件52的标识信息。作为实例，标识信息可以包括APU50的装备配置，当前正在生成和/或可由APU50生成的功率的数量和/或成本，以及燃料套件52的压力罐60内的燃料的成本。基于接收自APU50的标识信息以及机车112的当前总功率需求，拦截机车控制器162确定如何在机车引擎-发电机集合116与辅助电力单元50之间分配电力生成。根据一个实施例，APU50被编程来向拦截机车控制器162周期性地传送标识信息，例如以预定义的时间间隔(作为通知)传送。拦截机车控制器162还可以与一个或更多燃料套件52进行通信(作为可选的机车装备或者通过APU50接口)，其向其中一台或更多台机车引擎118和/或APU50提供气体燃料。燃料套件52还向拦截机车控制器162提供关于燃料状态、燃料类型和燃料成本的传感器信息。

由辅助发电机84生成的输出电力通过电力线缆100和控制线缆142被递送到机车112的DC总线124，所述线缆通过对应的接触器箱206、208耦合在APU套件48与机车112之间。基于针对机车112、APU50和燃料套件52之间的安培数和互连的设计规范来确定控制线缆100的数目。如图2中所示，连接断开传感器144耦合到电连接机车112和APU50的电力线缆142。连接断开传感器144被配置成感测APU50与机车牵引总线124的连接状态。如果在机车112与轨道车厢56之间发生耦合解除以及/或者在电力线缆142与机车牵引总线124之间发生连接断开，连接断开传感器144将向APU控制器70、传统机车控制器114和拦截机车控制器162的至少其中之一传送表明所述连接断开的告警信号。

在一些实施例中，拦截机车控制器162在可选的专用APU控制接口72(在图4中用假想图示出)上提供APU控制指令。在一个优选实施例中，该控制接口72提供抗电磁干扰(EMI)的信令(例如CANbus)。在其他实施例中，控制线缆100可以包括(前面所描述的)转换器，其把机车控制器引擎控制电压(例如RPM、发电机激励)转换成抗EMI信令措施/从抗EMI信令措施进行转换。在其他实施例中，控制线缆100可以包括(未示出的)转换器，以便将机车控制器引擎控制电压(例如RPM、发电机激励)转换成APU控制器指令。这些转换器可以被单独实施或者按照希望被串联实施，从而提供拦截机车控制器162与APU控制接口72之间的信令路径。

拦截机车控制器162可选地通过控制和传感器电路连接到一个或更多牵引总线传感器140和仪表。这些传感器和仪表监测由APU50放置在牵引总线124上的功率的数量。类似地，拦截机车控制器162可以提供用以控制APU50的操作的控制电路。当通过这种方式连接时，APU50的控制器70可以接收来自拦截机车控制器162的指令，从而向机车牵引总线124和/或辅助电力总线126提供特定数量的功率。为了说明清楚起见，对于单个外部电力单元或APU50示出了所述连接。如果利用多个APU50的话，可以对于每一个APU50复制传感器、仪表和控制电路。可选地可以将任何控制和/或传感器电路电连接到共同的控制和传感器接口(未示出)，其电连接到拦截机车控制器162以便最小化分立的控制和传感器电路的数目。

现在参照图3和4，其中根据本发明的各个实施例描述了拦截机车控制器162的控制系统配置和操作。正如前面所提到并且在后面详细描述的那样，拦截机车控制器162位于传统机车控制器114与其机车装备之间，其接收并且处理针对引擎、交流发电机/发电机、牵引电动机控制器和其他机车装备的传统机车控制器指令，并且将相同的或者经过改动的指令传送到机车装备以及一个或更多APU50。拦截机车控制器162还接收来自一个或更多APU以及机车装备的响应和传感器输入，集成这些响应，在处理器166内合成任何必要的信息，并且将所述集成的和/或合成的信息呈现给传统机车控制器114。根据各个实施例，拦截机车控制器162适于利用数字、模拟或者数字和模拟控制和传感器输入和输出全部二者进行操作。

拦截机车控制器162包括各种接口，其允许拦截机车控制器162对机车和APU操作实施电子监测、控制和报告。举例来说，拦截机车控制器162包括一个或更多接收引擎接口168，其连接到传统机车控制器114并且接收来自传统机车控制器114的引擎和/或交流发电机/发电机设定。这些信号合起来编码由传统机车控制器114向电源(比如特定的引擎和交流发电机/发电机对)请求的功率的数量。根据各个实施例，取决于传统机车控制器114正在控制的电源的数目，拦截机车控制器162可以包括一个或更多接收引擎接口168。拦截机车控制器162还包括一个或更多发送传感器接口170，其连接到传统机车控制器114的传感器输入。拦截机车控制器162利用该接口170向传统机车控制器114发送合成的传感器数值。

拦截机车控制器162还包括一个或更多发送引擎/发电机接口172，其连接到(多台)机车引擎118和(多台)发电机120的控制输入。通过这些接口172，拦截机车控制器162配置机车引擎118的引擎和发电机设定。拦截机车控制器162还包括至少一个APU命令接口174，其可操作地连接到APU50，正如这里所描述的那样。拦截机车控制器162通过该接口174与一个或更多APU50进行通信。

接口172和174利用控制和传感器电路将拦截机车控制器162连接到引擎/发电机集合116和APU50，所述控制和传感器电路被构造成把来自对应的电源的数字和/或模拟信号转换成可由拦截机车控制器162使用的形式/从可由拦截机车控制器162使用的形式进行转换。在一些实现方式中，接口172利用作为已经存在于机车112中的已有布线的一部分的控制和传感器电路。在一些实现方式中，引擎控制电路包括引擎RPM控制电路，发电机控制电路包括发电机激励控制电路，并且传感器输入包括引擎RPM和发电机输出读数。应当提到的是，虽然传感器输入被图示成单个电路，但是替换实施例可以包括多个电路。

拦截机车控制器162还包括一个或更多接收机车传感器输入接口176，其可操作地连接到DC牵引总线传感器140以及机车112上的一个或更多附加的传感器200。根据各个实施例，机车传感器输入接口176的数目可以基于为传统机车控制器114提供的传感器的数目而改变。作为非限制性实例，附加的机车传感器200可以包括以下传感器：过热、引擎RPM、牵引电动机温度传感器，牵引电动机功率使用传感器，辅助总线功率传感器等等。可选的是，所述传感器输入可以包括去到MU的接口和/或用户接口的互连，其允许拦截机车控制器162接收来自使用MU和/或用户接口组件(例如节流阀、制动杠杆或者用户接口面板)的来源的控制输入。

拦截机车控制器162还可选地包括连接到例如牵引电动机、牵引电动机控制器之类的机车装备的一个或更多发送机车装备接口178，或者可操作地连接到机车装备的其他机车装备接口，以便允许拦截机车控制器162控制一个或更多机车装备组件。可选的是，发送机车装备接口178可以包括去到机车112的MU接口和/或用户接口136的互连，其允许拦截机车控制器162利用MU和/或用户接口组件(例如用户接口面板)向其他机车发送控制信息。虽然拦截机车控制器162在图3中被图示成包括五个接口，但是本领域技术人员将认识到，接口的数目可以基于设计规范和系统配置而改变。

拦截机车控制器162还包括一个或更多存储器164，拦截机车控制器162可以在所述存储器中存储被用来唯一地标识其所连接到的传统机车控制器114的标识信息。该信息可以被用于使得拦截机车控制器162配置其输入和输出，以及配置功率分配和类似的算法。拦截机车控制器162还可以存储关于标准化的和特定的机车装备特性的信息。举例来说，关于机车装备特性的标准化信息可以包括：特定于一类或更多类引擎的功率曲线，描述一类或更多类辅助电力单元套件的发电和/或功率容量的信息，用于特定辅助电力单元的可接受的燃料类型，关停延迟间隔，传感器类型和数值范围/含义等等。类似地，拦截机车控制器162可以存储关于该拦截机车控制器162被安装在其中的机车的特定信息，比如相连的机车装备以及与对应的机车装备相关联的操作要求、参数、控制指令等等。举例来说，所述信息可以包括所附机车引擎/发电机的列表、其能力和功率曲线、对应于每一个特定引擎的燃料效率度量、相连的传感器及其预期数值和范围(以及这些数值的含义)等等。

拦截机车控制器162还可以存储关于一类或更多类辅助电力单元和/或特定的辅助电力单元的信息，其中包括辅助电力单元的种类(例如能力、互连要求、电力成本、燃料类型)以及辅助电力单元的特定实例的能力。所存储的具体信息可以包括关于特定辅助电力单元套件的一个或更多方面(例如其标识类型、序列号)、其引擎(例如引擎类型、额定马力、序列号)以及所附燃料套件(例如燃料套件ID、最近一次压力测试的日期)的信息，由辅助电力单元套件提供的电力的成本，关于来自辅助电力单元套件的电力的使用的任何限制，以及与辅助电力单元套件的操作有关的信息，其中包括历史传感器读数、所产生和递送的功率、以及操作、检查和使用历史。

在拦截机车控制器162的存储器164内存储一个或更多配置表。这些配置表包括用于与特定类型和型号的引擎/发电机、外部电力单元、传感器以及机车控制单元进行通信的指令，其中包括控制参数、输入和输出数值范围以及其他有关的信息。拦截机车控制器162的存储器164还可以包括被用来把特定接口与拦截机车控制器控制逻辑相关联的输入/输出接口参数，被用来接口到这些接口的数值中的任何调节，以及类似的信息。在一些实现方式中，拦截机车控制器162的存储器164还可以包括被拦截机车控制器162使用来在多个电源之间分配功率需求的控制策略信息。举例来说，一种简单的控制策略可能是将传统机车引擎/发电机集合116运行在空闲状态下，以便为辅助总线126产生电力，并且从APU50供应所有其他功率需求。

拦截机车控制器162的存储器164可以包括传统机车控制系统和装备的内部数据库，其中包括引擎/发电机分类和设定、传统机车控制器信息、传感器类型等等。该信息被拦截机车控制器162使用来配置其针对输入的响应以及适当地配置其输出。举例来说，拦截机车控制器数据库可以包括关于一种或更多拦截机车控制器类型的信息，从而可以提供关于其控制输出(其被连接到拦截机车控制器输入)、其预期数值以及任何预期响应和/或传感器数值的信息。所述数据库还可以把针对使用的特定控制制度或控制计划与特定的传统机车控制器相关联。类似地，拦截机车控制器数据库可以包括关于以下各项的信息：

a)引擎/发电机组合，其中包括对应于产生特定功率水平所需的引擎/发电机设定，与特定的引擎/发电机性能相关联的预期传感器和传感器数值等等；

b)APU设定/命令接口规范，其中包括APU标识数据库、APU类性能特性、APU命令接口和响应设定，其中包括用于与一个或更多APU进行通信(例如发送命令、接收响应)的APU接口和协议规范；

c)牵引电动机控制器设定和有关的传感器数值，其中包括所使用的通信协议、用以对牵引电动机控制器给出指示的控制格式和设定、以及对应于牵引电动机的预期传感器数值及其控制解释(温度、所使用的功率等等)；

d)用于管理可移除燃料套件的燃料类型和能量含量；

e)燃料套件通信参数，其中包括所使用的通信协议、用以对燃料套件控制器给出指示的控制格式和设定、以及预期传感器数值及其控制解释；

f)操作计划，其中包括后面所描述的功率分配计划；以及

g)机车装备配置，其中包括装备类型、拦截机车控制器162的相应的输入和输出接口、以及转换信息。

在一个实施例中，拦截机车控制器162是PLC或微控制器连同相关联的存储器和易失性寄存器以及相关联的数字和模拟接口，以便提供用于机车引擎/发电机和传感器的电子监测、控制和报告的控制电子装置。

现在将参照图4并且继续参照图2和图3在机车编组110的情境内阐述拦截机车控制器162的操作。主要引擎RPM(或节流阀设定)与所生成的电力数量之间的传统相关被存储在传统机车控制器114内。传统机车控制器114管理存在于总线124、126上的视在功率的数量，这是通过请求引擎RPM和发电机激励中的改变(例如通过改变控制信号)以及通过测量由拦截机车控制器162报告的存在于各个总线124、126上的功率数量而实现的。传统机车控制器114还计算和管理机车位置和预期功率需求，并且向机车装备发出经过调节的功率配置。这些经过调节的功率配置被拦截机车控制器162拦截，并且被进一步调节以便集成对于一个或更多APU50的使用。

在操作中，拦截机车控制器162通过引擎控制接口168从传统机车控制器114周期性地接收表明所请求的RPM和发电机激励的引擎/发电机控制信号。所接收到的引擎控制信号是连续的还是片段性的取决于安装在机车中的(多台)引擎/发电机118、120和传统机车控制器114。在接收到引擎/发电机控制信号时，拦截机车控制器162把(多个)引擎/发电机控制信号的当前状态和(多个)数值与(多个)引擎/发电机控制信号的先前状态进行比较，以便确定其中一个或更多数值是否从先前的设定发生了改变。如果与先前的(多个)引擎/发电机控制信号没有差异，则拦截机车控制器162不发起对于其设定的任何改变。另一方面，如果在所接收到的(多个)引擎/发电机控制信号中存在改变，则拦截机车控制器162可以采取以下动作当中的一项或更多项：

A)在拦截机车控制器162存储器中查找引擎控制接口类型，以便确定所接收到的(多个)控制信号的含义。这样允许拦截机车控制器162计算传统机车控制器114正从对应的引擎/发电机集合116请求的功率的数量；

B)计算所请求的功率中的改变，并且在例如引擎/发电机集合116和APU之类的两个或更多电源之间实施分配(或其他)操作，正如这里所描述的那样；

C)存储所述功率分配(或其他)操作的结果以用于处理传感器中的后续使用；以及

D)根据所述功率分配操作的结果将引擎/发电机控制信号和APU控制信号通过接口174输出到发送引擎/发电机接口172和APU控制接口72，以使得电源提供所分配的功率数量或者实施其他操作。

类似地，拦截机车控制器162拦截来自功率传感器140和机车引擎/发电机传感器122的信号，其表明对应于机车控制系统113的操作信息，比如关于由APU50实际提供的功率的数量，其他机车装备的设定和/或操作条件，以及机车引擎-发电机集合116的状态和/或操作(例如引擎118的各种参数，比如每分钟转数(RPM)、操作功率输出、温度和其他引擎操作参数)。拦截机车控制器162通过传感器接口176接收该信息，将所述信息集成到集成传感器数值集合中(这可能是通过改变其数值或者提供合成的数值而实现的)，并且将(多项)集成和合成的传感器读数通过传感器接口170转发到传统机车控制器114和机车装备。拦截机车控制器162允许传统机车控制器114和现有机车装备(例如机车引擎发电机集合116)“正常”操作，同时提供例如将一个或更多APU50集成到机车编组110中之类的附加特征。

由拦截机车控制器162通过传感器接口176接收到的传感器信号是连续的还是片段性的或者具有模拟还是数字形式可以根据所监测的传感器而改变。在接收到引擎/发电机控制信号时，拦截机车控制器162把(多个)传感器信号的当前状态和(多个)数值与所述传感器信号的先前状态进行比较。如果与先前的(多个)传感器信号没有差异，则拦截机车控制器162不发起对于其设定的任何改变。如果在所接收到的传感器信号中存在改变，则拦截机车控制器162采取以下步骤：

A)查找描述传感器数值和含义的传感器信息；

B)确定所预期的其他传感器输入数值，并且还获得对应于这些传感器的传感器数值；

C)从所述输入数值创建与去到传统机车控制器114的预期传感器输出一致的合成的传感器数值；

D)将所述合成的传感器数值输出到适当的发送传感器接口170(由存储在拦截机车控制器162中的机车装备(传感器)配置信息确定)；以及

E)执行功率分配或其他控制器功能，以便结合一个或更多APU50管理机车装备。

作为一个实例，拦截机车控制器162接收来自DC总线传感器140、引擎-发电机传感器122以及可选地还有其他机车传感器200的信号。将来自DC总线传感器140、引擎-发电机传感器122和其他机车传感器200的传感器数值与拦截机车控制器162的操作计划进行比较(并且在必要时对设定作出调节)，并且将所述传感器数值进行组合以产生用于传送到传统机车控制器114的合成传感器数值，其表明机车引擎/发电机118、120正在产生所请求或者所期望的数量的牵引力。

拦截机车控制器162包括激励分离模块和反馈联合模块以作为其控制逻辑的一部分。拦截机车控制器162的激励分离模块取得通过引擎接口168接收到的来自传统机车控制器114的激励请求，从配置表确定激励请求的功率等效值，实施功率分配处理，并且在一个或更多APU50以及机车112的一个或更多柴油发电机/交流发电机集合116之间分发功率分配指令。激励分离模块还使用来自APU50的表明来自APU50的可用功率的数值以及来自拦截机车控制器162的配置信息(其标识出对应于每一个引擎/发电机集合116的激励/RPM/所产生的功率信息)的数值以作为输入。

激励分离模块使用来自APU50的可用功率来确定将向每一个引擎/发电机集合116分发激励请求当中的多少部分。正常的情况是向APU50分发尽可能多的功率。一些实施例可以基于排放要求、燃料成本等等作出替换的确定。如果APU50不存在，则来自APU的可用功率是零，并且激励分离模块将所有激励请求分发到可用的柴油引擎/发电机集合116。在这种情况下，拦截机车控制器162完全后向兼容仅使用柴油机的传统系统。

拦截机车控制器162的反馈联合模块把来自交流发电机120和连接到拦截机车控制器162的其他功率传感器的电流相加，并且向传统机车控制器114提供集成的(合成的)信号。因此传统机车控制器114按照与其之前完全相同的方式运作。传统机车控制器114的功能是把系统功率与功率设定点进行比较，其在添加拦截机车控制器162的情况下保持不变。

根据各个实施例，包括在机车编组110内的多个电源(其中包括(多个)机车引擎-发电机集合116和APU50)可以被配置成通过被动整流、主动整流和/或DC总线脉冲宽度调制来向DC总线124添加能量，正如后面所描述的那样。这些方法当中的每一种都假设并联总线架构。使用串联电路的替换实施例涉及将各台交流发电机串联布线，这将要求所添加的每一台交流发电机能够通过全部的系统电流，从而使得交流发电机由于太过昂贵和太大而无法实现。在使用串联电路时，没有需要应付的整流器，为系统给出的最终功率简单地是电流乘以每一台发电机120的电压的总和。

在一个实施例中，利用被动整流在DC总线124上共享来自(多个)机车引擎/发电机集合116和APU50的功率。在这种实现方式中，APU50的电气系统被配置成类似于机车112的电气系统，比如对DC总线124进行馈送的经过整流的牵引交流发电机。去到APU50的场线圈由经过脉冲宽度调制的斩波器电路驱动，其可以激励APU50并且不会受到硅控整流器(SCR)系统所受到的波形相位延迟。在该实施例中，在任何特定时间具有最高电压的任一台发电机就是正在驱动DC总线124的发电机。由于在DC输出的经过整流的电压中存在大约15％的波动，因此如果其电压处在最高电压源的15％之内，则将有多个电源驱动一些功率。

在另一个实施例中，通过主动整流实现(多个)机车引擎-发电机集合116与APU50之间的功率共享。在该实施例中，在机车套件110内包括具有千伏尺度的额定电压和兆瓦尺度的额定功率的AC-DC转换器。通过主动整流控制每一个APU50的电压，其目标电压足以驱动系统的所期望的比例功率。来自拦截机车控制器162的反馈分离模块的激励请求阶跃升高APU50的电压，而缺少激励请求则会缓慢地降低电压。

还可以通过提供在每一个APU50上的高电压、高功率开关实现(多个)机车引擎-发电机集合116与APU50之间的功率共享。APU50于是操作在比DC总线124的电压更高的电压下。来自拦截机车控制器162的反馈分离模块的激励请求暂时闭合所述开关，并且DC功率从高电压APU50流动到DC总线124上。通过对系统进行调制确定向DC总线124添加多少能量。

应对APU控制器70的一个重要方面是针对来自拦截机车控制器162的请求的响应时间。机车控制器在持续时间非常短的控制循环中操作，并且APU针对机车控制器请求的响应时间对于具有自主APU50的机车控制的成功操作非常重要。相应地，在一个实施例中，APU控制器70在配置定义的时间量内提供针对接收自拦截机车控制器162的响应时间，否则将被视为无响应。无响应APU控制器将被拦截机车控制器162视为故障状况，并且被相应地应对。某些机车控制器请求可能包含关于该请求应当被快速应对的指示(例如在10毫秒、100毫秒、1秒或10秒内，这取决于改变的类型)，比如结合车轮打滑或故障事件生成的电力移除请求。其他操作问题可以被更慢地应对，比如燃料数量超过下限阈值、底盘温度或警报。其他操作可以在10秒或更长时间内完成，特别是包括与燃料套件的通信交互或者长时间计算的那些操作。

在一个实施例中，机车编组110可以被操作来混合从APU50和引擎/发电机集合116生成的电力。混合电力在以下情况下是有利的：当电力过渡必须无缝进行时，当机车控制系统113以受到限制的控制改变速率操作时，或者当一个电源的操作特性(例如响应时间)使得无法在操作上可接受的响应时间内反映出所提供的功率改变时。

在这样的实施例中，第二电源可以被配置成根据功率分配计划来“跟随”第一电源。举例来说，如果第一电源与第二电源相比具有高电惯性，则可以把要求快速响应(比如车轮打滑响应)的电功率需求的改变优先分配到能够更加快速地作出响应的电源，其后是可选的功率重新分配的跟随集合，以便把电源之间的负载平衡到更加燃料高效并且/或者成本有效的功率分配。

举例来说，如果APU50对功率改变的响应比机车引擎/发电机更慢，则功率需求中的改变将由机车控制系统113应对，其中针对APU50的功率分配和后续命令以及针对机车的引擎/发电机的请求在不同的时间发生。机车控制系统113可以首先配置机车112的引擎/发电机集合116响应于发生了改变的功率请求(向上或向下改变)快速产生不同数量的功率以便满足所接收到的功率请求，随后是针对改变由APU50生成的功率数量的后续APU控制器70命令，随后是机车引擎/发电机设定中的(可选的)第三项改变，以便“调整”提供到机车编组110的功率数量从而再次匹配原始功率请求(按照响应于APU命令的改变了的APU功率生成)。如果各个电力单元的响应时间/惯性响应不同，则请求和命令的顺序和定时也可以不同。

在一些实施例中，拦截机车控制器162被编程来根据一项或更多项已定义的操作计划进行操作，所述已定义的操作计划指示拦截机车控制器162如何实施功率分配。所述(多项)操作计划可以被实施在拦截机车控制器162的控制逻辑中，作为由拦截机车控制器162的处理器166实施的程序单元，被实施成由拦截机车控制器162的逻辑执行并且被存储在存储器164中的控制计划，或者作为存储器164的内部数据库的操作计划的一部分。

根据一个实施例，拦截机车控制器162的操作计划被定义成一个查找表，其基于所请求的引擎RPM的输入在传统引擎118与APU50之间分配功率。作为在后面的表1中示出的一个实例，拦截机车控制器162基于所接收到的引擎RPM输入而输出两个数值：对应于传统引擎118的RPM和对应于APU50的功率设定。

表1

根据另一个实施例，拦截机车控制器162的操作计划被定义成一个查找表，例如后面的表2，其改变传统机车引擎118的激励电压以便在保持RPM升高的同时减小负载(和功率输出)，以便支持直接驱动操作。

表2

根据本发明的一个实施例，在后面的表3中提供了关于传感器数值的拦截和转发描述拦截机车控制器162的动作的示例性接口定义表。正如在后面更加详细地描述的那样，表3定义了连接到拦截机车控制器162的各个接收传感器接口的传感器，以及将由拦截机车控制器162在各种操作条件下采取的动作。还设想到拦截机车控制器162还可以采取其他动作以便管理机车112和/或APU50，正如这里所描述的那样。

首先设想到，根据替换的实施例，在后面的表3中列出的多个接收引擎接口和接收机车装备接口可以被合并在拦截机车控制器162上所提供的对应的多个输入接口或者各个单独的输入接口内，比如控制接口163(图3)和传感器接口176。此外，根据各个实施例，在表3的处置列中列出的传感器信号可以是转发自共同的发送传感器接口，比如发送传感器接口170(图3)，或者是转发自提供在拦截机车控制器162上的若干单独的发送传感器接口。

表3

在表3中，第1行表明在接收引擎接口1上存在引擎RPM指令，其指的是来自传统机车控制器162的所拦截的引擎RPM控制指令。拦截机车控制器162响应于该指令所采取的(多项)动作是：(1)计算功率请求，以及(2)向机车编组110分配功率请求。将在本文中的别处更加详细地描述这些动作。

表3中的第2行表明在接收引擎接口2上将存在发电机激励指令。这些发电机激励指令是来自传统机车控制器114的所拦截的发电机激励电压。拦截机车控制器162响应于这些指令采取的(多项)动作是：(1)计算功率请求，以及(2)向机车编组110分配功率请求。将在本文中的别处更加详细地描述这些动作。

在一个示例性实施例中，前面所提到的RPM指令和发电机激励指令是在Cummins6500格式下接收到的，但是本领域技术人员将认识到，所述指令可以在替换的格式下被接收。

表3的第3行表明利用接收机车装备0接口的由拦截机车控制器162去到机车112内的已有故障电路的示例性连接。在该示例性连接中，故障传感器关联到MU接口故障线路并且使用MU信令标准，但是本发明的实施例同样适用于替换的信令标准。拦截机车控制器162被配置成周期性地轮询所述接口，将该接口上的电压改变寄存为故障，处理该故障，并且在发送传感器接口170上将故障指示转发到其他机车系统。

表3的第4行表明拦截机车控制器162在接收机车装备1接口上对于牵引电动机温度传感器的示例性拦截。所述牵引电动机温度传感器被配置成利用已知的温度传感器报告机制(其被显示成控制-报告模型“TempSensor(温度传感器)”)进行报告。拦截机车控制器162被配置成周期性地轮询该接口，并且通过在发送传感器接口170上将其回送到传统机车控制器162来报告改变。

表3的第5行表明拦截机车控制器162在接收机车装备2接口上对于牵引电动机功率吸取传感器的示例性拦截。所述功率吸取传感器利用已知的功率报告机制(其被显示成控制-报告模型“PowerSensor(功率传感器)”)来报告功率。拦截机车控制器162被配置成检测所报告的数值中的改变，根据传统机车控制器114预期在总线124上看到的功率数量重新计算所报告的功率的数量，并且在发送传感器接口170上向传统机车控制器114发送利用“PowerSensor”方案编码的所报告功率的计算数量。

应当提到的是，在该示例性实施例中，拦截机车控制器162被动地管理牵引电动机吸取和温度，以使得传统机车控制器114适当地管理牵引电动机128的冷却。在其他实施例中，拦截机车控制器162可以被配置成接收牵引电动机温度和/或牵引电动机功率吸取数值，计算所需的冷却的数量，并且直接控制牵引电动机128和/或牵引电动机鼓风机204。这说明了所述拦截方法在管理传统机车方面的灵活性。

表3的第6行表明拦截机车控制器162在接收机车装备3接口上对于DC总线功率传感器140的示例性拦截。DC总线功率传感器140利用已知的功率报告机制来报告功率，其在这里被称作控制-报告模型“PowerSensor”。拦截机车控制器162被配置成检测所报告的数值中的改变，利用来自传统机车控制器114的先前功率请求重新计算可用于机车112的功率的数量，并且在发送传感器接口170上向传统机车控制器114传送重新计算的传感器数值。应当提到的是，被报告给传统机车控制器114的功率的数量可以被替换、缩放或者类似地调节，以便向传统机车控制器114提供DC总线功率的“预期”数值。

表3的第7行表明拦截机车控制器162在接收机车装备4接口上对于第一引擎RPM传感器的示例性拦截。作为一个非限制性实例，可以利用已知的引擎RPM编码方案对来自第一引擎RPM传感器的信号进行编码，例如Cummins编码方案。拦截机车控制器162被配置成在该接收机车装备4接口上接收改变了的数值，根据先前请求的引擎RPM和接收自其他来源(例如APU50)的功率的数量调节所报告的数值以便报告预期引擎RPM，并且利用发送传感器接口170将所计算的RPM数值转发到传统机车控制器114。拦截机车控制器162随后处理由引擎/发电机集合116提供的功率中的改变，正如这里所描述的那样。

表3的第8行表明拦截机车控制器162在接收机车装备5接口上对于第一发电机激励传感器的示例性拦截。作为一个非限制性实例，可以利用已知的发电机激励电压方案对来自第一发电机激励传感器的信号进行编码，例如Cummins编码方案。拦截机车控制器162被配置成在该接收机车装备5接口上接收改变了的数值，基于所请求的发电机的功率/激励将所接收到的数值调节到预期的数值，并且在发送传感器接口170上将该合成的数值转发到传统机车控制器114。拦截机车控制器162随后处理由引擎/发电机集合116提供的功率中的改变，正如这里所描述的那样。

表3的第9行表明拦截机车控制器162在接收机车装备6接口上对于可选的APU功率传感器的示例性拦截。所述APU功率传感器利用已知的功率报告机制来报告功率，其在这里被称作控制-报告模型“PowerSensor”。拦截机车控制器162被配置成检测所报告的数值中的改变，利用来自传统机车控制器114的先前功率请求重新计算可用于机车112的功率的数量，合成对应于其他电源传感器的传感器数值，并且在发送传感器接口170上将这些合成的传感器数值转发到传统机车控制器114。拦截机车控制器162随后处理提供到机车112的功率中的改变，正如这里所描述的那样。

表3的第10行涉及通过利用APU标识接口标准的拦截机车控制器162与APU50之间接口传送的信号，拦截机车控制器162通过所述接口从APU50接收标识信息和操作信息。在接收到来自APU50的通知或状态报告时，拦截机车控制器162通过处理所述通知/状态报告作出响应，正如这里所描述的那样。取决于所述报告，其可以合成一项或更多项传感器读数，并且将其输入到针对拦截机车控制器162配置的一个或更多发送传感器接口170。

根据本发明的各个实施例，拦截机车控制器(比如拦截机车控制器162)可以通过若干种方式被实施在传统机车系统内。在一个实施例中，拦截机车控制器与已有的(传统)数字机车控制器接口。所述数字机车控制器接收数字信号输入，并且产生数字信号和控制输出，其在由受控组件接收时被翻译成引擎、发电机和其他组件动作。拦截机车控制器从数字机车控制器拦截传感器信号和控制输出，这是通过以下步骤而实现的：接收被传送到数字机车控制器的数字信号，解码该信号，创建替换已编码数字信号以便传送到数字机车控制器。在一个替换实施例中，拦截机车控制器与已有的模拟机电机车控制器接口。所述已有的模拟控制器接收被表征为与其传感器读数成比例的电压、安培数和/或波形的模拟信号输入，并且产生通过与所期望的控制动作成比例的电压、安培数和/或波形表征的模拟信号和控制输出，其在由受控组件接收时被翻译成引擎、发电机和其他组件动作。这些波形的实例包括幅度调制、频率调制以及例如脉冲宽度调制(PWM)之类的混合方案。拦截机车控制器通过以下步骤拦截传感器信号和控制输出：接收模拟信号，解码该信号并且对其进行翻译从而可以由拦截机车控制器对其采取动作，并且随后创建反映出拦截机车控制器的控制意图的替换模拟信号。在另一个替换实施例中，拦截机车控制器被接口到已有的(传统)模拟或数字“发电机组”机车控制器。发电机组控制器与传统的机车控制器的不同之处在于，其支持多于一个引擎/发电机集合。

在每一种前面所描述的实现方式中，拦截机车控制器162被电连接在传统机车112的传统机车控制器114与引擎/发电机集合116的控制输出之间。拦截机车控制器162接收来自传统机车控制器114的控制信号，接收来自外部电源或APU50的输入，以及来自附着到牵引总线124和/或牵引电动机128的传感器的输入。可选的是，拦截机车控制器162还可以被互连以接收其他输入，比如来自基于发电机的传感器122的输入。拦截机车控制器162使用这些输入来确定所期望的控制调节，确定经过修改的控制和传感器信号的属性，并且随后将经过修改的控制信号传送到引擎/发电机集合116，以便配置由传统机车引擎/发电机集合116生成的功率的数量。

可选的是，拦截机车控制器162还通过控制线缆100向APU50(和APU控制器70)传送控制信号，以便设定或控制由APU50生成的功率的数量。拦截机车控制器162还被编程来生成牵引电动机命令，其被配置成对于牵引电动机128保持与来自传统机车控制器114的原始控制信号(的隐含意图)一致的所期望或请求的牵引力水平。拦截机车控制器162还可以修改或生成被传递到传统机车控制器114的其他信号，以使得传统机车控制器114按照其之前直接连接到引擎/发电机集合116并且没有拦截机车控制器162或者由APU50提供的外部电力的方式运作。由APU50产生的电力随后通过电力线缆142被传送到机车牵引总线124。

在机车引擎/发电机118、120发生故障的情况下，可以由拦截机车控制器162向用户接口136和/或传统机车控制器114报告所述故障。在一些实现方式中，仅向用户接口136报告故障，并且拦截机车控制器162的功率分配功能从其他引擎118和/或APU50请求附加的功率，以补偿由所述故障造成的功率损失。在这种情况下，拦截机车控制器162将在引擎118实际已发生故障的情况下报告其正在正常运行(RPM、所产生的功率、总线上的功率)。如果从其他机车装备引擎118获得附加的功率(例如通过升高其引擎RPM)，则类似地调节其传感器数值，以便报告其正如先前所指示的那样操作。

根据一个实施例，至少其中一个APU控制器70以及传统机车控制器114和拦截机车控制器162的至少其中之一被配置成检测通过控制线缆100的功率和/或控制命令的传送中的故障。在一些实施例中，在检测到故障时，拦截机车控制器162可以将故障指示转发到传统机车控制器114。拦截机车控制器162可以被配置成响应于故障状况采取一项或更多项动作。如果故障状况处在机车控制器(114、162或全部二者)与APU50之间的控制线缆连接100中，则示例性的动作可以包括：向APU50重新发送一条或更多条功率和/或控制命令，向APU50发送状态命令，读取一个或更多传感器并且确定故障状况的严重性，通过显示器或告警器件(例如光、警报信号)向机车操作员发出告警，将所述故障转发到另一个机车控制器。本领域技术人员将理解的是，响应于拦截机车控制器162与APU50之间的通信故障，可以将其他动作编程到拦截机车控制器162中。替换地或附加地，拦截机车控制器162可以被编程来在检测到故障时修改先前发送的功率命令，或者将APU50设定到“不可用”状态，并且把分配到APU50的功率需求重新分配到机车编组110内的其他引擎/发电机集合。举例来说，如果APU50正在其命令电路上表现出连接故障并且正如电力总线传感器140所表明的那样没有在向电力总线124提供电力，则拦截机车控制器162可以判定APU50不再运作，并且把分配到APU50的功率需求重新分配到主要机车引擎/发电机集合116，从而使其提高其RPM和交流发电机激励电压，以便向电力总线124提供所缺失的电力。

在一些实现方式中，拦截机车控制器162可以将APU50报告成附加的(假想)主要引擎/发电机组合，并且将去到该“假想”引擎/发电机的传统控制器电力控制信息解释成针对APU50的指令。在这些情况下，拦截机车控制器162充当协议转换器，其将引擎/发电机控制信息转换到APU50的命令协议/从APU50的命令协议进行转换。此外，拦截机车控制器162可以应对APU连接断开(或者简单地是未连接的APU)，这是通过报告所述引擎已被减载运行(derate)、已经发生故障或者未能对控制输入作出响应而实现的。

在某些情况下，拦截机车控制器162正在预期来自APU控制器70的响应，其没有被接收到或者正在以不可用的形式接收。在这种情况下，拦截机车控制器162可以采取一项或更多项动作以便对缺失的响应作出响应。举例来说，这些动作可以包括以下各项当中的任一项或全部：向APU50重新发送一条或更多条功率和/或控制命令；向APU50发送状态命令；读取一个或更多传感器并且确定故障状况的严重性；利用显示器或告警器件(例如光、警报信号)向机车操作员发出告警，向另一个机车控制器生成故障，在一个或更多接口(比如MU接口)上生成故障。本领域技术人员将理解的是，响应于拦截机车控制器162与APU50之间的通信故障，可以将其他动作编程到拦截机车控制器162中。

在其他情况下，拦截机车控制器162可以通过异步方式从APU控制器70接收通知。这些通知可以包括事件或告警通知，或者可以简单地包括由APU控制器70提供的可供拦截机车控制器162在管理机车编组110时考虑的信息。响应于这些通知由拦截机车控制器162采取的动作可以包括以下各项当中的任一项或全部：不采取任何动作，向APU控制器70发送命令以请求关于APU控制器存储器98的附加信息；将所接收到的信息处理成故障指示或连接通知；将所接收到的信息处理成与APU操作有关的传感器读数；将所接收到的信息存储在拦截机车控制器存储器146中，以供在电力成本计算期间使用；将所接收到的信息存储在机车控制器存储器146中，以供在后续的功率分配计算中使用；重新计算由APU50提供的电力的成本，以供在功率分配决定中使用；向APU50重新分配功率分配；以及命令APU50向机车电力总线124提供不同数量的功率。本领域技术人员将理解的是，响应于拦截机车控制器162从APU50接收到的通知，可以将其他动作编程到拦截机车控制器162中。

拦截机车控制器162可以基于其控制线路上的电压、电流或电容的存在或缺失辨识出有器件连接到其控制线路。在辨识出有新的器件连接到机车控制线路(以及电力和控制电路或线缆的连接)时，拦截机车控制器162采取以下步骤来确定关于APU50的信息：A)与所述器件进行通信以便确定所表明的连接是去到APU、燃料套件还是某一其他器件，并且如果所述器件不是APU或燃料套件，则拦截机车控制器162采取与故障应对一致的动作(正如前面所描述的那样)；B)拦截机车控制器162向所述器件发送命令以便确定器件标识信息并且接收响应，如果没有接收到响应，则如前面所描述的那样进行应对；C)拦截机车控制器162可选地向所述器件发送附加的命令并且从所述器件接收附加的响应以便确定关于所述器件的附加信息，或者在本地存储器中或者从远程计算机查找关于所述器件的信息，以便确定所述附加信息；D)拦截机车控制器162将所接收到的信息存储在存储器146中以供后续使用；以及E)基于所连接的器件的类型，拦截机车控制器162采取从以下动作集合当中选择的附加动作：实施电力成本计算，实施功率分配，向APU50发送功率命令，以及选择燃料套件。

随着提供电力的成本改变，拦截机车控制器162实施电力成本计算。在一个实施例中，电力成本计算是由外部器件提供的标量数值，基于燃料的成本以及转换因数的计算，所述转换因数表明将一个单位的燃料转换成电力(例如每加仑千瓦数)的电源效率。所述计算还可以利用所提供的燃料的能量含量。在一些实施例中，所述计算产生标量数值。在其他实施例中，所述计算产生基于一项或更多项引擎性能量度(例如所产生的功率的数量、引擎RPM、发电机激励电压)、与所使用的燃料有关的一项或更多项量度(燃料价格、燃料的能量含量)、以及与操作条件有关的一项或更多项量度(例如温度、气压)的n维矢量。这些计算的结果被存储在拦截机车控制器存储器146中以供将来使用。

拦截机车控制器162向APU控制器70发送功率命令，从而指示其向电力总线124提供特定数量的功率。可选的是，比如在拦截机车控制器162正在处理车轮打滑或故障时，这一功率命令可以包括关于所述功率命令应当被快速实施的指示。发送到APU控制器70的功率命令通常不同于正常引擎控制电压的地方在于，其指定将要提供的功率(电流和电压)的数量，这是因为拦截机车控制器162通常不知晓与提供所期望的数量的牵引力相关联的电源设定。由于拦截机车控制器162不知晓这些设定，因此拦截机车控制器162可以与使用不同电源的APU50互操作。这样就提供了显著的操作优势。

在拦截机车控制器162向APU控制器70发送功率命令之后，APU控制器70通过几种方式对拦截机车控制器162作出响应。首先APU控制器70利用去到发出请求的拦截机车控制器162的控制线缆连接100上的响应对所述功率命令作出响应。如果拦截机车控制器162没有在配置确定的期限内接收到所述响应，则拦截机车控制器162针对缺失的响应采取如前面所描述的校正动作。其次，拦截机车控制器162监测电力总线124上的传感器140，以便确定APU50是否提供了所请求的功率。如果所请求的功率没有在配置确定的或者动态确定的期限内出现在电力总线124上，则拦截机车控制器162应对这一失败以作为故障而作出响应(正如前面所描述的那样)。

拦截机车控制器162的一个方面是关于所产生的总的排放管理机车编组110。APU50可以向拦截机车控制器162提供代表所产生的排放或者关于由每一台引擎产生的排放的信息(图表或标量量度)。为了获得遵守在特定限制内或者更好地匹配特定目标的排放水平，拦截机车控制器162可以确定APU50应当利用一种燃料优先于另一种燃料(例如天然气而不是合成气)的特定平衡来操作，或者在特定时间尺度上使用所述两种燃料的特定混合。举例来说，通过在100％的时间运行天然气，机车编组可能无法在特定距离或时间内实现对于NOx和颗粒物质排放全部二者的所期望的管理。拦截机车控制器162基于更高层级的计算作出这一确定，所述更高层级的计算部分地是基于可用于拦截机车控制器162的电源的排放简档、其在特定负载条件下的排放简档、可用的燃料、以及机车编组110的位置及其预估的负载条件。在进行这些计算时，拦截机车控制器162添加了以下步骤：向其中一个或更多APU50、燃料套件52发送请求，以便确定对应于针对APU50的功率请求的燃料类型和排放简档。拦截机车控制器162接收所请求的信息，将其存储在存储器146中，并且随后使用处理器116来计算排放简档。一旦计算出排放简档，拦截机车控制器162关于将要使用的燃料和功率分配作出确定，并且对APU50和/或燃料套件52作出适当的指示。

在一些实现方式中，拦截机车控制器162被编程为具有传统机车控制器类型、传感器类型和接口连接(以及预期的范围)、引擎/发电机类型/控制参数和接口连接、以及类似的信息。该信息可以在安装拦截机车控制器162时被编程进去，或者可以被预先编程到控制器本身中。可选的是，拦截机车控制器162可以对所附器件进行查询以确定所需的信息。在一些实现方式中，拦截机车控制器162可以观察控制信号并且/或者由机车控制系统113的某些部分为之呈现，并且通过在所观察到的设定的内部数据库中查找所观察到的信息来确定适当的设定。具有辅助电力功能的机车控制系统113包括传统机车控制器114和拦截机车控制器162，其能够在电源之间作出功率分配。具有辅助电力功能的拦截机车控制器162特别能够确定是否连接有APU50，如果是的话，则把APU50使用作为其中一个可用电源，这是通过将APU50的操作集成到机车操作中以及通过拦截控制信息和传感器输入并且创建合成的控制信息而实现的。

拦截机车控制器162耦合到存储器模块146，其中存储使用标准功率产生电力的当前成本。产生电力的当前成本可以是唯一的数字，或者可以是基于引擎RPM存储在查找表中的数字序列。在一个实施例中，存储器模块146还存储用于机车引擎78的燃料的价格。可以在周期性的基础上通过人工或电子方式更新该价格。利用该表和已知的引擎RPM，拦截机车控制器162可以计算向机车的牵引和/或辅助电力总线124、126提供单位电力的成本。该成本被称作内部生成成本。

在知道当前电力成本的情况下，于是当APU50能够在低于内部生成成本的成本下为机车总线124、126提供电力时，拦截机车控制器162可以从APU50寻求更低成本的电力。拦截机车控制器162从APU控制器70读取当前电力成本，并且将内部生成成本与APU控制器70所提供的价格进行比较，并且选择引擎控制点(和引擎/发电机设定)以及APU功率设定，以便从最低成本来源以及其成本聚合为最低总成本的来源组合的至少其中之一获得电力。在某些情况下，这意味着拦截机车控制器162将把引擎/发电机集合116断电，并且仅使用由APU50产生的电力。在其他情况下，拦截机车控制器162将使用由APU50和引擎/发电机集合116全部二者生成的电力。在其他情况下，拦截机车控制器162将使得APU50空闲，并且仅使用由引擎/发电机集合116产生的板载电力。

在一个实施例中，由拦截机车控制器162传送的功率命令将指定所期望的功率数量。在其他实施例中，由拦截机车控制器162传送的功率命令可以指定APU50的性能图表上的所期望的操作点，或者APU50的输出功率的所期望的功率水平。

在针对该算法的一项优化中，铁路系统可以利用APU50从电力提供商购买批量电力(bulkpower)。其电力购买可以被存储在APU50内所提供的仪表(未示出)内并且由其报告。拦截机车控制器162可以对所述仪表进行查询，并且确定当前批量购买中的剩余电力的数量，并且至少部分地基于先前购买的电力的数量作出其功率分配决定。这在所述批量购买是“不用即作废(useorlose)”时是特别有利的，并且对于机车运营商有利的是使用所有其先前购买的电力。取决于实施例，所述优化算法还可以包括以下方面：在APU50操作时，可用于牵引总线124的总体功率可能高于仅有(多台)机车的情况，并且在路线的某些部分中，更高的功率对于铁路系统是有价值的，因此对于所述系统有益的是对于路线的这些部分保留足够的燃料。因此，所述算法现在考虑几个时间段以优化APU操作的价值，而不仅仅是作为最低电力成本。

一旦对操作条件进行了处理，拦截机车控制器162检查尚未被处理的来自APU50或燃料套件52的消息。对这些消息进行处理，并且周期性地更新关于电源和/或燃料套件的所存储的信息(例如ID信息、操作信息等等)。这些消息可以表明可移除地连接的电源50和/或燃料套件52中的改变、燃料状态或类型、由辅助电源提供的功率的数量、所提供的电力的成本、更新后的图表、或者拦截机车控制器162在优化机车编组110时所考虑到的其他改变。

如果更新了功率、燃料或成本信息，拦截机车控制器162随后与电源和燃料套件实施一系列交互，以便将其所存储的信息更新到当前数值。拦截机车控制器162随后基于更新后的所存储的数值重新计算其已存储的任何信息。

在完成对于所存储的信息的更新之后，拦截机车控制器162确定将被用来支持功率分配处理的信息。该信息包括机车所期望的功率的实时数量(基于节流阀档位设定、辅助负载、牵引电动机要求等等)，并且通过总计每一个电源所能提供的功率的数量来确定当前的可用功率数量。其进一步确定对应于每一个电源的电力成本，这是作为标量量度或者作为相对于所提供的功率数量描述电力成本的效率图表，或者是作为基于燃料类型/构成的量度或效率图表。在某些情况下，燃料成本、例如温度或气压之类的操作量度以及其他量度被用作确定电力成本的输入。此外还收集其他参数，比如被请求产生最小功率数量的电源。在一个实施例中，该信息可以包括关于每一个电源的排放和/或维护日程表信息。

拦截机车控制器162随后检查以确定提供到机车112的功率是否处在对于操作机车112所请求的功率的配置指定的容限内。如果所请求的功率和所提供的功率不处在容限内，或者其中一项电力成本参数发生了改变，则拦截机车控制器162在电源之间作出功率分配，从而在可用电源之间划分机车功率需求，所述可用电源比如是机车引擎-发电机集合116和例如APU50之类的辅助电源。在一个实施例中，利用对应于每一个电源的电力成本和所产生的最小/最大功率数量作为输入，按照最小化由机车112利用的总电力成本的方式实施功率分配。在一些实施例中，电力成本是基于所提供的功率数量表示变化的电力成本的图表。拦截机车控制器162基于所请求的功率数量找到最低总成本，并且设定主要电源(例如设定发电机120的激励和RPM)并且向APU50发送请求以提供所期望的功率数量。

功率分配算法可能非常复杂，并且可以包括当前位置、预期功率需求以及分配算法中的其他因素。在一些实施例中，可以简化功率分配，以把燃料成本作为分配因素。举例来说，当柴油和天然气燃料价格之间的差异超出特定水平时，用价格较低的燃料进行操作总是较为便宜的。类似地，如果特定燃料可用，利用这些燃料进行操作可能更加高效。功率分配处理的结果被存储在拦截机车控制器存储器146中以供后续使用。

在将机车编组110配置成利用特定的功率来源和数量进行操作之后，拦截机车控制器162随后监测由每一个电源提供的功率，以便确定所提供的功率数量是否符合所述设定，并且在需要时对电源配置作出调节，以便将提供到机车的功率数量与功率需求保持一致。所述控制环路随后以周期性的间隔重复。

在其中燃料套件52与机车112具有直接控制和燃料连接148、150的应用中，阀门(未示出)将压力罐60流体连接到机车引擎118。拦截机车控制器162可以对每一个燃料套件52进行查询，确定燃料的类型、其成本以及其能量密度，并且基于接收自燃料套件52的信息确定在当前的情况下应当使用其中哪一种可用燃料。在选择了将要使用的燃料之后，拦截机车控制器162可以配置引擎操作参数(空闲、定时等等)，从而使得引擎78以最高效的方式处理所选择的燃料。举例来说，在引擎78空闲时使用合成气或生产气体(processgas)并且当引擎78正在最大RPM下运行时使用LPG可能是成本有效的。类似地，拦截机车控制器162可以使用燃料成本和/或燃料能量密度作为确定在当前情况下应当使用哪一种燃料的输入。

在混合来自APU50和机车引擎118的电力的一个实施例中，递送到牵引电动机128的功率数量是APU功率和机车柴油机功率的总和。在某些情况下，来源于APU的电力将构成递送到牵引电动机128的电力的大部分。其挑战在于当机车112现在通常给出显著更少的牵引总线电功率时提供足够的牵引电动机冷却空气。举例来说，虽然机车引擎118不再出于产生牵引力的目的而操作在高RPM下，但是降低引擎118的RPM可能会把提供到牵引电动机的冷却空气的数量减少到对于正在牵引总线124上流动的功率水平所适当的水平以下。正如前面所描述的那样，每一种现有的驱动方法或者直接(机械驱动、第一种电驱动方法)或者间接地(第二种电驱动方法在其可用功率限制中)取决于柴油机RPM来从牵引电动机鼓风机204向牵引电动机128提供足够的冷却气流。前面在表1中详细描述了使得拦截机车控制器162保持引擎-发电机集合116的RPM的示例性操作计划。

这里描述了用以在传统机车112利用APU50进行操作时提供足够的牵引电动机冷却的各种方法。在高速空转(fastidle)实施例中(通过表2中的操作计划例示)，使用现有的牵引电动机鼓风机204，并且拦截机车控制器162传送鼓风机电动机命令，其允许机车柴油引擎118在与每一个档位相关联的特定RPM下运行，但是可以以较低的负载运行，从而降低燃料消耗和排放。应当提到的是，可以通过控制机车112的主要和/或伴随交流发电机120的激励来调制柴油引擎118上的负载。

牵引电动机鼓风机204可以利用来自现有机车动力链的电驱动、来自现有机车动力链的机械驱动(即来自柴油引擎118的动力输出)或者牵引电动机鼓风机204的液压驱动来控制，所述液压驱动是通过由来自柴油引擎118的动力输出驱动液压泵而实现的，所述液压泵通过液压方式连接到驱动牵引电动机鼓风机204的液压电动机，并且在液压管路中具有适当的阀门、蓄压器(accumulator)和压力调节器。

在电驱动实施例中，牵引电动机鼓风机204的控制可以通过直接来自主要发电机的AC、直接来自伴随交流发电机的AC、直接来自辅助发电机的AC或者添加有VFD的其某种组合来实现。或者，可以通过对来自电力总线124的DC电力进行逆变以驱动牵引电动机鼓风机204来实现控制，或者利用存储在机车112或供应车上的电池中的电能来驱动AC或DC牵引电动机鼓风机204。

在其中传统机车112包括用于牵引电动机鼓风机204的机械驱动的机械驱动实施例中，机械驱动可以被保持原样，或者可以合并有齿轮箱或传动装置以便提供固定比例速度递增或可变速度以用于牵引电动机鼓风机204的操作。替换地或附加地，可以在牵引电动机鼓风机204的机械驱动链中包括离合器，从而例如允许根据对于牵引电动机128所适当的瞬时冷却，在动力链的“固定”接合提供过多的鼓风时完全/快速、周期性/部分地降低牵引电动机鼓风机204的功率。

在替换实施例中，可以在慢速柴油机RPM/无高速空转条件下使用现有的牵引电动机鼓风机204。在这样的实施例中，控制机车柴油机RPM和功率输出以产生足够的功率，从而在与由一个或更多辅助电力单元套件48上的一个或更多电源产生的功率相加时足以供应与乘务组所请求的特定档位相关联的功率数量，其中包括为包括牵引电动机鼓风机的机车旅馆(locomotivehotel)负载服务。在这样的实施例中，牵引电动机鼓风机204可以利用来自现有机车动力链的电驱动、来自现有机车动力链的机械驱动(即来自柴油机的动力输出)或者牵引电动机鼓风机的液压驱动来控制，其方式与前面所描述的方式类似。

在另一个实施例中，可以为牵引电动机鼓风机204提供新的电源，比如小于主要引擎118的引擎、燃料电池或者电池组。或者所述新的电源例如可以包括新的“辅助”原动机(primemover)，如果新的辅助原动机是发电机组或燃料电池的话则包括电驱动，其中包括驱动牵引电动机鼓风机的所有AC或DC变型，来自新的辅助原动机轴杆动力的机械驱动，电池组，以及来自不处在机车底盘上的APU50的AC或DC电力输送。这一新的电源的单独的或共享的目的将是为牵引电动机鼓风机204供电。

还可以提供新的牵引电动机鼓风机。这样的牵引电动机鼓风机可以补充现有的牵引电动机鼓风机并且与现有的牵引电动机鼓风机并联或串联地气动连接，或者用新的牵引电动机鼓风机替换现有的牵引电动机鼓风机，其尺寸被确定为使得在低机车柴油机RPM下产生足够的气流，其中在更高的RPM下产生“过多”气流，或者在更高的RPM下产生中等流动以减少“过多”气流。

还可以包括制冷系统以提供预先冷却的空气供应来冷却牵引电动机128，从而在“快速空转”气流制度或“慢速/无快速空转”气流制度下提供足够的冷却。

还可以在机车112上提供空气储存系统以用于累积压缩空气体积，以便例如作为针对“慢速/无快速空转”牵引电动机气流的补充来释放。用于此类系统的存贮器可以被集成到机车底盘或者处在单独的车厢底盘上。可以在火车开始行程之前对所述存贮器进行“预充”，以及/或者在火车操作期间通过压缩机机制进行补充。

图5示出了由拦截机车控制器实施的示例性控制处理220，比如关于图2-4描述的拦截机车控制器162。该控制处理220可以在控制输入改变时被异步地实施，或者在定期调度或计算的重复基础上实施。在步骤222处，拦截机车控制器162从传统机车控制器114、引擎/发电机传感器122、功率传感器140以及机车112内提供的其他传感器200当中的一项或更多项接收控制和传感器输入。拦截机车控制器162将这些控制和传感器输入变换成数字数值，其被存储在拦截机车控制器162的存储器164中。

拦截机车控制器162随后继续到步骤224，其中确定可用电源之间的功率分配。利用在步骤222期间存储在拦截机车控制器162的存储器146中的数字数值，拦截机车控制器162随后在一个或更多功率分配/传感器数值查找表和/或其他控制分配表中查找所得到的功率和传感器数值。所述功率和传感器数值被存储在存储器164中以供后续步骤使用。

在可选步骤226(用假想图示出)中，拦截机车控制器162使用存储在存储器164中的至少其中一个数值来向APU50提供控制输出，以便设定由APU50提供的功率的数量和/或特性。在一些实现方式中，由于APU50提供始终一致的功率，因此可以省略这一步骤。

在步骤228中，拦截机车控制器162随后使用存储在存储器164中的至少其中一个数值来向机车112的引擎/发电机集合116提供控制输出，以便设定由引擎/发电机集合116提供的功率的数量和/或特性。所述处理继续到步骤230，其中拦截机车控制器162随后使用存储在存储器164中的至少其中一个数值来向传统机车控制器162提供传感器数据。

拦截机车控制器162的其中一个方面是其允许向一个或更多机车引擎/发电机集合116和/或外部电力单元或APU50分配牵引总线124上的所需功率，而不需要改变现有的传统机车控制系统和引擎/发电机配置。这样就允许现有的传统机车112在其现有的排放许可证内操作。

拦截机车控制器162的第二方面是其允许基于较低成本电力的可用性来分配所请求的机车功率。在一种简单的实现方式中，所述分配可以是预先确定的，并且被编码在拦截机车控制器162的存储器164内。举例来说，如果外部电力单元或APU50的每单位电力成本显著低于运行传统机车引擎/发电机集合116的成本，则拦截机车控制器162可以作出将大部分功率需求分配到(多个)APU50的功率分配决定。这一分配的范围可以是从50％到100％，这取决于保持传统机车引擎/发电机集合116操作以便提供辅助电力或者出于法规原因的相对电力成本和限制。如果法规限制允许或要求不同的分配范围，则拦截机车控制器162可以被重新配置以便相应地分配功率请求。

拦截机车控制器162的第三方面是其允许利用其无法有效控制的外部辅助电力单元进行操作。当这种情况发生时，拦截机车控制器162接收到来自传统机车控制器114以及来自监测牵引总线124上的可用功率或者一台或更多台牵引电动机128的功率吸取的传感器的输入。基于可用功率和/或所用功率的数量以及来自传统机车控制器114的已编码机车功率设定命令输入，拦截机车控制器162确定对应于传统机车引擎/发电机118、120的至少一项控制设定，并且产生有效地控制由传统机车引擎/发电机集合116产生牵引力的控制信号。

拦截机车控制器162的第四方面是其允许传统机车与基于替代燃料(比如气体燃料)的电力相结合来操作，而不需要修改现有的传统机车控制器。使用这样的燃料可能要求对传统机车进行附加的修改，或者要求使用能够使用此类燃料的APU50。所描述的系统和方法的实施例还支持使用不同燃料的机车电源之间的功率仲裁的概念，其中基于燃料成本或者所递送的电力的成本相对于机车牵引和辅助负载的功率请求的关系来作出仲裁。

拦截机车控制器162的第五方面是其支持使用辅助电力单元套件，以便允许在可以由作为柴油机车的一部分的(多个)引擎/发电机组合所产生的功率数量之外向机车提供附加的功率。在某些操作情况下，比如当机车编组正在更高速度下运行时，机车的拉动能力受到可以由机车向其牵引电动机提供的功率数量的限制。通过使用辅助电力允许机车将火车移动到更高的速度。

此外，所描述的系统和方法的实施例允许基于计量的电力递送方法，其中对来自替代燃料电源的机车电力使用进行计量，并且可以对其单独向铁路系统或机车运营商开具收据或账单。虽然这里所阐述的系统和使用方法是结合机车行业的使用来描述的，但是本领域技术人员将认识到所述燃料套件、轨道车厢套件以及用于提供燃料的方法的益处同样适用于其中燃料罐耦合到引擎的许多替换的行业应用，比如卡车运输行业和海运行业。

在辅助电力单元套件中使用替代燃料类型的一个关键方面是燃料成本的差异，或者最终是提供给电力总线的单位电力成本的差异。这里所阐述的拦截机车控制器162的实施例能够在机车的电源与提供在电力供应车中的辅助电力单元套件之间仲裁燃料和电力成本，以便更加高效地操作。此外，这里所阐述的拦截机车控制器和辅助电力单元套件能够向拦截机车控制器162传送关于辅助电力单元的控制和操作的附加信息(比如其ID、控制输入描述、控制设定/排放、控制设定/所生成功率图表、燃料类型、电力成本)。如果缺少该信息当中的至少一部分，拦截机车控制器162将无法有效地控制辅助电力单元。

前面所描述的系统的各种特征和方面可以被单独或联合使用。此外，虽然前面在特定环境中的实现方式的情境中并且对于特定应用(例如铁路使用)描述了拦截机车控制器的实施例，但是本领域技术人员将认识到其有用性不限于此，并且所述系统可以被有益地利用在其中希望对现有的发电机控制器进行改装以便使用外部电力单元或者仲裁来自替代燃料生成来源的电力成本的许多环境和实现方式中。

更一般来说，从前述内容将会认识到，在这里出于说明的目的描述了所述技术的特定实施例，但是在不背离所述技术的情况下可以作出许多修改。在特定实施例的情境中描述的技术的某些方面在其他实施例中可以被组合或去除。此外，虽然在某些实施例的情境中描述了与所述技术的这些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可能表现出这样的优点，并且并非所有实施例都必须表现出这样的优点才算落在本发明的技术的范围内。相应地，本公开内容和相关联的技术可以涵盖未在这里明确地示出或描述的其他实施例。

针对所公开的方法和设备的一项技术贡献在于，其提供了对于拦截机车控制器的计算机实施的控制，所述拦截机车控制器被电耦合在机车的机车控制器与机车的主要电力单元之间，并且被编程来拦截从传统机车控制器传送到主要电力单元的表明机车功率的数量的初始机车控制信号，修改所述初始机车控制信号，并且向主要电力单元传送经过修改的控制信号。

本领域技术人员将认识到，本发明的实施例可以被接口到其中存储有计算机程序的计算机可读存储介质并且由其控制。所述计算机可读存储介质包括多个组件，比如其中一个或更多电子组件、硬件组件和/或计算机软件组件。这些组件可以包括一个或更多计算机可读存储介质，其通常存储例如软件、固件和/或汇编语言之类的指令，以用于实施一个序列当中的一种或更多种实现方式或实施例的一个或更多部分。这些计算机可读存储介质通常是非瞬时性和/或有形的。这样的计算机可读存储介质实例包括计算机和/或存储器件的可记录数据存储介质。所述计算机可读存储介质例如可以采用磁性、电气、光学、生物和/或原子数据存储介质当中的一项或更多项。此外，这样的介质例如可以采取软盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动器和/或电子存储器的形式。对于本发明的实施例可以采用未列出的其他形式的非瞬时性和/或有形计算机可读存储介质。

在系统的实现方式中，若干此类组件可以被组合或划分。此外，本领域技术人员将认识到，此类组件可以包括利用若干编程语言当中的任一种编写或实施的计算机指令的集合和/或系列。此外，可以采用例如载波之类的其他形式的计算机可读介质来具体实现代表指令序列的计算机数据信号，所述指令序列在由一台或更多台计算机执行时使得所述一台或更多台计算机实施一个序列的一种或更多种实现方式或实施例的一个或更多部分。

因此，根据本发明的一个实施例，一种机车套件包括电力总线、机车以及拦截机车控制器。所述机车包括耦合到电力总线的主要电力单元，以及被编程来向主要电力单元传送控制命令的传统机车控制器。拦截机车控制器被电耦合在机车控制器与主要电力单元之间，并且被编程来拦截从传统机车控制器传送到主要电力单元的表明机车功率的数量的初始机车控制信号，修改所述初始机车控制信号，以及向主要电力单元传送经过修改的控制信号。

根据本发明的另一个实施例，一种控制机车的方法包括把来自被设计成控制机车上的至少一个电源的传统机车控制器的初始机车控制信号中继到拦截机车控制器，所述初始机车控制信号包括针对机车功率设定的已编码请求。所述方法还包括确定对应于机车功率设定的功率输出，并且在机车上的至少一个电源与辅助电源之间分配所述功率输出。所述方法还包括：基于所述功率输出分配向机车上的至少一个电源传送经过修改的机车控制信号，所述经过修改的机车控制信号不同于初始机车控制信号；以及基于所述功率输出分配向辅助电源传送辅助命令信号。

根据本发明的另一个实施例，一种在其上存储有包括指令的计算机程序的计算机可读存储介质，所述指令在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器接收来自机车控制器的初始机车功率设定命令，所述初始机车功率设定命令表明所期望的牵引功率。所述指令还使得所述至少一个处理器修改所述初始机车功率设定命令，并且向机车电源传送经过修改的机车功率设定命令。所述指令还使得所述至少一个处理器接收对应于所述经过修改的机车功率设定命令的传感器信号，修改所述传感器信号以匹配对应于初始机车功率设定命令的预期传感器信号，以及向机车控制器传送所述预期传感器信号。

根据本发明的另一个实施例，一种机车套件包括机车，所述机车具有电力总线、耦合到电力总线的主要电力单元以及被编程来向主要电力单元传送控制信号的传统机车控制器。所述机车套件还包括拦截机车控制器，所述拦截机车控制器被编程来从传统机车控制器接收表明所请求的机车功率数量的控制信号，将所请求的机车功率数量的一部分分配到辅助电力单元，以及控制辅助电力单元把机车功率数量的所述部分递送到电力总线。

根据本发明的另一个实施例，一种控制机车的方法包括将来自传统机车控制器的控制信号中继到拦截机车控制器，所述控制信号包括针对机车功率设定的已编码请求。所述方法还包括确定对应于所述机车功率设定的所期望的功率输出，以及将所期望的功率输出的第一部分分配到辅助电源。此外，所述方法包括从拦截机车控制器向辅助电源传送辅助控制信号，以使得辅助电源将所期望的功率输出的第一部分供应到机车上的机车总线。

根据本发明的另一个实施例，一种用于机车的加装成套工具包括可以电耦合到机车上的传统机车控制器的第一控制接口。所述加装成套工具还包括辅助电力单元套件，其具有辅助电源、被编程来控制辅助电源的辅助控制器、可以耦合到机车的电力总线的电力线缆、以及电耦合到辅助控制器的第二控制接口。此外，所述加装成套工具包括电耦合到第一和第二控制接口的拦截机车控制器。所述拦截机车控制器被编程来拦截在第一控制接口上接收到的信号以作为针对机车功率的请求，基于所述针对机车功率的请求定义辅助功率命令，并且通过第二控制接口向辅助电力单元套件传送辅助功率命令。

虽然前面仅仅结合有限数目的实施例详细描述了本发明，但是应当很容易理解的是，本发明不限于这样的所公开的实施例。相反，本发明可以被修改成合并迄今为止并未描述但是符合本发明的精神和范围的任意数目的变型、改动、替换或等效设置。此外，虽然前面描述了本发明的各个实施例，但是应当理解的是，本发明的各个方面可以仅包括其中一些所描述的实施例。

相应地，本发明不应当被视为受到前面的描述的限制。本发明的可申请专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。如果这样的其他实例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构单元，或者如果其包括与权利要求的字面语言仅有非实质性差异的等效结构单元，则这样的其他实例意图落在权利要求书的范围内。

Claims (54)

1.一种机车套件，其包括：

电力总线；

机车，其包括：

耦合到电力总线的主要电力单元；以及

被编程来向主要电力单元传送控制信号的传统机车控制器；以及

拦截机车控制器，其被编程来：

拦截从传统机车控制器传送到主要电力单元的表明机车功率的数量的初始机车控制信号；

修改所述初始机车控制信号；以及

向主要电力单元传送经过修改的控制信号；并且

其中，拦截机车控制器被电耦合在机车控制器与主要电力单元之间。

2.权利要求1的机车套件，其中，所述初始机车控制信号包括主要电力单元的交流发电机激励。

3.权利要求2的机车套件，其中，所述初始机车控制信号包括由硅控整流器(SCR)生成的脉冲。

4.权利要求2的机车套件，其中，所述初始机车控制信号包括经过脉冲宽度调制(PWM)的信号。

5.权利要求1的机车套件，其还包括辅助电力单元，所述辅助电力单元包括：

耦合到电力总线的辅助电源；以及

电耦合到辅助电源的辅助控制器。

6.权利要求5的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来在辅助电力单元与主要电源之间分配电力生成请求；并且

其中，主要电源被配置成在第一频率下对电力生成请求作出响应，所述第一频率高于辅助电源对电力生成请求作出响应的第二频率。

7.权利要求6的机车套件，其中，所述辅助电源被配置成在机车撞倒事件期间在高于第二频率的第三频率下对电力生成请求作出响应。

8.权利要求5的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

识别辅助电力单元的操作参数；

基于所识别出的辅助电力单元的操作参数向辅助电力单元分配所期望的机车功率数量的第一部分；

向主要电力单元分配所期望的机车功率数量的其余部分；以及

修改初始机车控制信号以控制主要电力单元生成所期望的机车功率数量的所述剩余部分。

9.权利要求8的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来基于所识别出的辅助电力单元的操作参数向辅助电力单元分配全部所期望的机车功率数量。

10.权利要求8的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来基于辅助电力单元的操作成本与主要电力单元的操作成本的比较来分配所期望的机车功率数量的第一部分和所期望的机车功率数量的剩余部分。

11.权利要求8的机车套件，其中，所识别出的辅助电力单元的操作参数包括以下各项当中的至少一项：辅助电力单元的装备配置，辅助电力单元的性能特性，辅助电力单元的操作历史数据，以及辅助电力单元的当前状态。

12.权利要求1的机车套件，其还包括电耦合到传统机车控制器的传感器系统；并且

其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截从传感器系统传送到传统机车控制器的传感器信号；

修改所述传感器信号；以及

向传统机车控制器传送经过修改的传感器信号。

13.权利要求12的机车套件，其中，所述传感器系统包括以下各项当中的至少一项：耦合到主要电力单元的RPM传感器，耦合到主要电力单元的输出功率传感器，以及总线功率传感器。

14.权利要求1的机车套件，其还包括：

电耦合到主要电力单元的牵引电动机；以及

邻近牵引电动机放置的牵引鼓风机。

15.权利要求14的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截从主要控制器传送到牵引鼓风机的牵引鼓风机命令信号；

修改所述牵引鼓风机命令信号；以及

向牵引鼓风机传送经过修改的牵引鼓风机命令信号。

16.权利要求15的机车套件，其中，所述经过修改的牵引鼓风机命令信号定义操作设定，所述操作设定使得牵引鼓风机在防止牵引电动机过热的设定下操作。

17.权利要求14的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

基于所述经过修改的命令信号定义牵引鼓风机命令信号；以及

向牵引鼓风机传送经过修改的牵引鼓风机命令信号。

18.权利要求14的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来修改牵引鼓风机命令信号，以便匹配对应于初始机车控制信号的牵引鼓风机操作设定。

19.权利要求14的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截从传统机车控制器传送到牵引电动机的牵引电动机控制信号；

修改所述牵引电动机控制信号，以便匹配对应于初始机车控制信号的牵引电动机操作设定；以及

向牵引电动机传送经过修改的牵引电动机控制信号。

20.一种控制机车的方法，其包括：

把来自被设计成控制机车上的至少一个电源的传统机车控制器的初始机车控制信号中继到拦截机车控制器，所述初始机车控制信号包括针对机车功率设定的已编码请求；

确定对应于机车功率设定的功率输出；

在机车上的至少一个电源与辅助电源之间分配所述功率输出；

基于所述功率输出分配向机车上的至少一个电源传送经过修改的机车控制信号，所述经过修改的机车控制信号不同于初始机车控制信号；以及

基于所述功率输出分配向辅助电源传送辅助命令信号。

21.权利要求20的控制机车的方法，其还包括：

识别辅助电源的操作特性；以及

基于所述操作特性定义功率输出分配。

22.权利要求20的控制机车的方法，其还包括：

将来自机车上的至少一个传感器的信号中继到拦截机车控制器；

生成不同于所接收到的传感器数值的经过修改的传感器数值；以及

向机车控制器传送经过修改的传感器数值。

23.权利要求22的控制机车的方法，其还包括：

拦截从传统机车控制器传送到牵引鼓风机电动机的初始鼓风机电动机设定；

基于从机车上的至少一个传感器中继的信号确定牵引鼓风机电动机；以及

根据所确定的牵引鼓风机电动机设定控制牵引鼓风机电动机，其中所确定的牵引鼓风机电动机设定偏离初始鼓风机电动机设定。

24.权利要求20的方法，其还包括：

根据所述经过修改的机车控制信号控制机车上的至少一个电源；

根据辅助命令信号控制辅助电源；以及

在与初始机车控制信号一致的控制设定下操作牵引电动机和鼓风机电动机的至少其中之一。

25.一种其上存储有包括指令的计算机程序的计算机可读存储介质，所述指令在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器：

接收来自机车控制器的初始机车功率设定命令，所述初始机车功率设定命令表明所期望的牵引功率；

修改所述初始机车功率设定命令；

向机车电源传送经过修改的机车功率设定命令；

接收对应于所述经过修改的机车功率设定命令的传感器信号；

修改所述传感器信号以匹配对应于初始机车功率设定命令的预期传感器信号；以及

向机车控制器传送所述预期传感器信号。

26.权利要求25的其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，所述指令还使得计算机：

向机车电源分配所期望的牵引功率的第一部分；

向辅助电源分配所期望的牵引功率的第二部分；

修改初始机车功率设定命令以生成用以控制机车电源输出所期望的牵引功率的第一部分的机车命令；以及

生成辅助命令以控制辅助电源输出所期望的牵引功率的第二部分。

27.权利要求26的其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，所述指令还使得计算机：

接收来自机车电源和辅助电源的至少其中之一的传感器信号；

计算不同于所接收到的传感器信号的经过修改的传感器信号；以及

向机车控制器传送所述经过修改的传感器信号。

28.权利要求26的其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，所述指令还使得计算机：

将机车上的至少一个电源和辅助电源的操作成本进行比较；以及

基于所述操作成本的比较分配所期望的牵引功率的第一和第二部分。

29.权利要求25的其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，所述指令还使得计算机：

生成与初始机车功率设定命令一致的鼓风机电动机命令；以及

根据所述鼓风机电动机命令控制机车鼓风机电动机。

30.权利要求25的其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，所述指令还使得计算机：

生成与初始机车功率设定命令一致的牵引电动机命令；以及

根据所述牵引电动机命令控制机车牵引电动机。

31.一种机车套件，其包括：

机车，其包括：

电力总线；

耦合到电力总线的主要电力单元；以及

被编程来向主要电力单元传送控制信号的传统机车控制器；以及

拦截机车控制器，其被编程来：

从传统机车控制器接收表明所请求的机车功率数量的控制信号；

将所请求的机车功率数量的一部分分配到辅助电力单元；以及

控制辅助电力单元把机车功率数量的所述部分递送到电力总线。

32.权利要求31的机车套件，其中，所述拦截机车控制器被编程来接收表明来自传统机车控制器的所请求的交流发电机激励的控制信号。

33.权利要求32的机车套件，其中，所述控制信号包括由硅控整流器(SCR)生成的脉冲。

34.权利要求32的机车套件，其中，所述控制信号包括经过脉冲宽度调制(PWM)的信号。

35.权利要求31的机车套件，其中，所述主要电力单元包括至少一个引擎/发电机集合。

36.权利要求31的机车套件，其中，所述辅助电力单元包括：

耦合到电力总线的辅助电源；以及

电耦合到辅助电源的辅助控制器。

37.权利要求36的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

向辅助控制器传送控制命令以便向电力总线递送机车功率数量的所述部分；以及

接收来自提供在辅助电力单元上的至少一个传感器的传感器信号。

38.权利要求31的机车套件，其还包括：

耦合到电力总线的第一传感器；并且

其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截从第一传感器传送到传统机车控制器的传感器信号；

修改所述传感器信号；以及

向传统机车控制器传送经过修改的传感器信号。

39.权利要求38的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来根据所请求的原始功率修改传感器信号。

40.权利要求31的机车套件，其还包括：

耦合到主要电力单元的第二传感器；并且

其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截从第二传感器传送到传统机车控制器的传感器信号；

修改所述传感器信号；以及

向传统机车控制器传送经过修改的传感器信号。

41.权利要求31的机车套件，其还包括：

电耦合到主要电力单元的牵引电动机；以及

邻近牵引电动机放置的牵引鼓风机；并且

其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截从机车控制器传送到牵引鼓风机的牵引鼓风机命令信号；

修改所述牵引鼓风机命令信号；以及

向牵引鼓风机传送经过修改的牵引鼓风机命令信号。

42.权利要求41的机车套件，其中，所述拦截机车控制器还被编程来修改所述牵引鼓风机命令信号，以便匹配对应于所请求的机车功率数量的牵引鼓风机命令信号。

43.一种控制机车的方法，其包括：

将来自传统机车控制器的控制信号中继到拦截机车控制器，所述控制信号包括针对机车功率设定的已编码请求；

确定对应于机车功率设定的所期望的功率输出；

向辅助电源分配所期望的功率输出的第一部分；以及

从拦截机车控制器向辅助电源传送辅助命令信号，以使得辅助电源向机车上的机车总线供应所期望的功率输出的第一部分。

44.权利要求43的方法，其还包括：

向耦合到传统机车控制器的传统引擎/发电机集合分配所期望的功率输出的第二部分；

生成包括针对与所期望的功率输出的第二部分相对应的机车功率设定的已编码请求的合成控制信号；以及

从拦截机车控制器向传统机车控制器传送所述合成控制信号，以使得传统引擎/发电机集合向机车总线供应所期望的功率输出的第二部分。

45.权利要求44的方法，其还包括：

拦截从耦合到传统引擎/发电机集合的功率传感器传送到传统机车控制器的传感器信号；

生成代表操作来产生所期望的功率输出的传统引擎/发电机集合的合成传感器信号；以及

从拦截机车控制器向传统机车控制器传送所述合成传感器信号。

46.权利要求44的方法，其还包括：

拦截从传统机车控制器传送到机车的牵引鼓风机电动机的初始鼓风机电动机设定；

基于所期望的功率输出确定经过修改的牵引鼓风机电动机设定；以及

从拦截机车控制器向牵引鼓风机电动机传送所述经过修改的鼓风机电动机设定。

47.一种用于机车的加装成套工具，其包括：

可以电耦合到机车上的传统机车控制器的第一控制接口；

辅助电力单元套件，其包括：

辅助电源；

被编程来控制辅助电源的辅助控制器；

可以耦合到机车的电力总线的电力线缆；以及

电耦合到辅助控制器的第二控制接口；以及

电耦合到第一和第二控制接口的拦截机车控制器，其中所述拦截机车控制器被编程来：

拦截在第一控制接口上接收到的信号以作为针对机车功率的请求；

基于所述针对机车功率的请求定义辅助功率命令；以及

通过第二控制接口向辅助电力单元套件传送辅助功率命令。

48.权利要求47的加装成套工具，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

基于针对机车功率的请求定义机车功率命令；以及

向耦合到传统机车控制器的主要电源传送机车功率命令；并且

其中，所述机车功率命令使得主要电源产生少于与所述针对机车功率的请求相关联的功率的总数量。

49.权利要求48的加装成套工具，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

识别辅助电源的操作成本；

识别主要电源的操作成本；以及

定义辅助功率命令和机车功率命令，以便最小化与所述针对机车功率的请求一致的提供电力的总成本。

50.权利要求47的加装成套工具，其还包括：

可以电耦合到传统机车控制器的第一传感器接口；以及

可以电耦合到至少一个机车传感器的第二传感器接口；并且

其中，所述拦截机车控制器电耦合到第一和第二传感器接口；并且

其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

通过第二传感器接口拦截从所述至少一个机车传感器传送的传感器信号；

基于所述针对机车功率的请求修改所述传感器信号，以便反映出预期的传感器信号；以及

通过第一传感器接口向传统机车控制器传送经过修改的传感器信号。

51.权利要求50的加装成套工具，其中，所述拦截机车控制器还被编程来利用存储在查找表中的数据修改传感器信号。

52.权利要求50的加装成套工具，其中，所述拦截机车控制器还包括存储器；并且

其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

将传感器信号变换成数字数值；以及

将所述数字数值存储在存储器中。

53.权利要求47的加装成套工具，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截由传统机车控制器传送的鼓风机电动机命令；

生成经过修改的鼓风机电动机命令；以及

向机车的鼓风机电动机传送所述经过修改的鼓风机电动机命令。

54.权利要求47的加装成套工具，其中，所述拦截机车控制器还被编程来：

拦截由传统机车控制器传送的牵引电动机命令；

生成经过修改的牵引电动机命令；以及

向机车的牵引电动机传送所述经过修改的牵引电动机命令。