CN1845842A - 加强型机车附着力控制装置 - Google Patents

Abstract

一种动态控制机车(V)牵引力的方法，机车具有许多车轴(A1－A6)每一车轴上装有一些车轮(W)，用于使机车运动在一组路轨(R)上面。滑移控制信号(creep_n)提供给每一车轴的控制器(TMTC)以使机车运动在各路轨上面，滑移控制信号是该车轴附着作用特征(牵引力量、转矩、滑移)的一个函数。指示信号(ccc_n)，结合了代表两个车轴的附着品质的各数值，提供给控制器以使车轴的牵引力量达到最大，如果另一车轴的附着品质对于当前的各种路轨状况来说是一最大值的话。这样可减少车轴当各种路轨状况改变时达到其最大牵引力量的时间长短。

Description

加强型机车附着力控制装置

技术领域

本发明涉及铁路机车的牵引控制；而更为具体地涉及一种加强型机车附着力控制的系统和方法，其利用所有车轴的滑移和附着测量和一个车轴对每一其他各车轴的接近度来影响每一单个车轴的附着力。

背景技术

铁路机车必须在广大范围的路轨状况下，亦即干燥、潮湿、结冰和油污的状况下，提供巨大的牵引力度。生成一部机车或一组机车的最大牵引力量可产生最为高效和有效的列车运行。由一部机车产生最大牵引力量要求机车的每一车轴，包括牵引马达和与车轴相关联的各个车轮，产生其最大的牵引力量。

在运动的列车中，由每一车轴产生最大的牵引力量是一项取决于许多因素的动力机能，一些因素可以控制，一些因素无法控制。各种路轨状况即属于后者。本技术领域中的熟练人员将会理解，牵引力量受限于机车各车轮与其于任一时刻所正在经过的路轨线路之间接触摩擦的大小。这种摩擦大小本身又取决于以下各种因素：即路轨或车轮上夹杂物(诸如砂子，油脂或润滑剂)的存在，车轮的形状(圆度)，路轨的形状，大气温度，以及加在车轴上的法向力或重量等等。

参见图1，示例性的铁路机车V具有前方转向架或转向盘K1和后方转向架K2。每一转向架具有多个车轴。在图1中，示出三个车轴，转向架K1具有车轴A1-A3，转向架K2具有车轴A4-A6。各车轴W安装在每一车轴的每一端上。机车行走在总体上以R表明的一组路轨上面。在许多机车结构中，机车各车轮都由电动牵引马达予以驱动，在本技术领域中这是为人熟知的。这样就保证转矩控制可为每一机车、为每一组车轴、在每一车轴基础上或在每一转向架基础上单独地予以建立。现代的各种附着力控制系统试图经由施加于各车轴的转矩大小通过控制各车轮的滑移来使传送给路轨的牵引力量最大化。

滑移定义如下：

滑移＝车轮(W)速度-列车速度

在指定给与本申请相同的受让人的美国专利6163121中说明一种用于机车的方法和牵引控制系统，该机车可单独地控制每一车轴的，即图1中车轴A1-A6的容许滑移水平的机车。在其中所说明的控制系统中，由每一车轴(包含其相关联的牵引马达和各车轮)生成的牵引力量受到监测。然后生成控制信号并供向车轴牵引马达以产生为达到最大牵引力量所必需的滑移大小。

当前各种控制系统的问题是它们对于各种道路状况之变化的反应时间。这一时间可以在各种路轨状况的变化和为改变牵引马达运作以产生适于这些新状况的最大牵引力量的最终系统反应之间超过10秒。因此，在运动的列车上，各种路轨状况在检测到这些状况的变化与系统作出反应而为先前各种路轨状况产生最大牵引力量之间可能显著地改变了。

无论转矩控制是如何施加的，亦即在每一车轴，每一组车轴或每一部机车的基础上，附着力控制系统一般都是直接或间接地连同机车速度一起测定每一车轮的速度。车轮速度和车轮速度的数学导数，连同测定的或计算的机车速度一起，用以调节所施加转矩的大小。

参见图2，附着力由以下方程确定：

在图2中，为多种不同的路轨状况提供了分别的性能曲线，包括干燥路轨、上面带砂子的干燥路轨、潮湿路轨，以及上面带油脂的路轨。这些曲线只是例证性的，而本技术领域中的熟练人员将会理解摩擦与滑移之间的实际关系可以是不同的。各个曲线都是针对每一不同状况的关于每单位滑移的附着力量度。各曲线上示出的峰点a、b和c分别指示带砂子的干燥路轨、干燥路轨和潮湿路轨。如果一部机车具有各自的车轴转矩控制装置，如专利6163121所启示的那样，最佳滑移水平是针对每一车轴单独予以控制的。

图3是简化的方框图，示出现有技术中的单个车轴附着力控制系统。在此系统中，车轮滑移控制器WCC可动态调节施加于某一车轴的转矩大小，同时车轮滑移被限制于由一牵引力量最大化装置TEM确定的数值。最大化装置TEM可动态调节供给控制器WCC的滑移极限输出值，从而达到并保持图2中所示的各个附着力曲线的峰值(a，b，c)。控制器WCC本身又将滑移转矩极限输出供给牵引马达转矩控制器TMTC，其输出可驱动单个车轴的牵引马达TM。

机车V上的车轴A1-A6以顺序方式行进在各路轨R上面。路轨R的状况和诸如图2之中那些附着力曲线，由于多种原因都随车轴而变。这些原因包括：

a)因车轮/路轨接触局部相互作用而导致的路轨平滑；

b)施加于路轨的砂子或摩擦加强剂；

c)路边、车上、路轨或翼缘润滑的应用；

d)某一车轴上正压力(包括重量)方面的差异；以及

e)接触局部和轨线的改变(由于所有的车轴不可能任何时候都一直准确地行走在路轨的同一路径上面)。

图4表明运动在一条路轨上面的三个依次车轴的附着力。在图4中假定各车轴之间的摩擦没有显著的差别。图5是图4中一部分绘图的放大形式。在图5中，由L、M和T标明的各点代表转向架(K1，K2)上相应的领先车轴L(A1或A4)、中间车轴M(A2或A5)以及末尾车轴T(A3，A6)的车轴滑移。如图中所示，领先和末尾车轴L和T在它们的峰值或最佳滑移水平处不工作，而中间M工作在其峰值或最佳滑移水平处。如果可以忽略诸如路轨平滑和各车轴之间的正压力差别，则比转向架上其他两个车轴产生显著较大牵引力量的车轴(车轴M)的滑移值提供了转向架上其他两个车轴应当达到的滑移值标的。

图6示出如何针对各个车轴调节各滑移极限值以增大它们各自的牵引力量。本发明致力于增加示于图3中并阐明于专利6163121中的附着力控制系统。正如此后所述，诸如示于图6中的控制信息与个别车轴信息，比如测量到的特定车轴附着力曲线的斜率(□TE/□creep)，结合起来以将所有的机车车轴组合在一起以提高机车V的整体牵引力量。

发明内容

简略地说，本发明致力于一种铁路机车的牵引控制系统以减少对于变化了的各种运作条件的反应时间，从而将机车的牵引力量保持在最高水平。此系统实现这一点的方式是，确定某一车轴何时针对现有各种路轨状况正好或接近生成其最大牵引力量，而后指示其他各车轴的各自牵引马达以让它们可以比较迅速地调节其运作以针对那些状况生成它们相关联的各车轴的最大牵引力量。此系统在动态下工作从而也可迅速地回应于检测到的各种路轨状况的变化。

此系统利用针对装在某一转向架上的每一车轴所获得的附着力信息品质(包括滑移、牵引力量、转矩等)以提高装在机车上的所有车轴的整体牵引力量。此系统利用这种附着力品质信息和车轴接近度信息以影响对于机车行经所在的一组路轨的整体机车附着力并且因此动态地控制机车的牵引能力。本发明在多个层次上发挥作用：亦即，车轴对车轴；转向架对转向架；机车对机车(在一组多部机车中)；以及，列车对列车(此处一趟列车经过与下一趟列车同样的一组路轨)。

在本发明的方法中，滑移控制信号提供给每一车轴的牵引控制器以使机车行过路轨，滑移控制信号是该车轴的附着控制或性能特征的函数。一种组合式滑移控制信号，其信号特征是每一其他各车轴功能特征的函数影响或“指示”此滑移控制信号，这一点是使每一个别车轴达到最大牵引力量并减少每一车轴在各种路轨状况改变时达到最大牵引力量的反应时间来予以完成的。组合式滑移控制信号是每一车轴附着操作以及个别车轴对每一其他各车轴的接近度的函数。出自每一车轴的牵引力量和滑移输入结合起来形成一个组合式滑移控制数值的矩阵，而为每一特定车轴提供的组合式滑移控制信号是从此数值矩阵中导出的。用在矩阵之中的信息包括不仅是当前信息，而且还有历史数据。信息可以是地点性的(由于路轨和路轨状况因地点而异)和时间性的(由于路轨状况可能在一年内随时而异)。

此牵引控制系统的优点包括估计每一车轴的最佳滑移，基于其他各车轴出现的情况估计每一车轴的滑移极限，对于路轨表面摩擦方面各种巨大变化的快捷反应，滑移测定结果误差的减小，以及对于瞬态路轨状况的较好反应。

本发明的上述和其他目的、特点和优点，以及其目前优选的各项实施例将会通过结合附图阅读以下说明而变得更加显而易见。

附图说明

在构成部分说明书的附图中：

图1是一种铁路机车的简图，机车具有多个转向架，每一转向架上带有多根车轴；

图2是针对所列举的各不同路轨状况的可能的性能曲线图线；测量附着力的所述曲线相对于每单位滑移；

图3是现有技术中各个车轴附着控制系统的框图；

图4和5行经一段路轨的各接续车轴的示例性附着力曲线；

图6是本发明一种增强型附着力控制系统的图表，用于将滑移控制信息从某一转向架上的一个车轴组合于此转向架上的其他各个车轴；

图7是本发明一种增强型附着力控制系统的框图；

图8是一部分控制系统的方框图，示出如何给系统的组合式滑移控制装置提供重量补偿式输入；

图9是一图表，示出利用关联于各相等摩擦车轴附着力的信息的组合式滑移控制装置的示例；

图10是针对具有相等摩擦但支承不同重量的三根接续车轴的附着力曲线的图表；

图11是类似于图10的图表，但其中各车轴具有不同的摩擦特性；

图12是一部分组合式滑移控制装置的框图，示出一个车轴滑移的标准化，从而该信息可以用于另一车轴；

图13是两根车轴的标准化附着力比值的图表；

图14是利用本发明方法生成的接近度品质矩阵的实例；

图15是由机车上每一车轴支承的重量的一组代表性的数值，以及这些车轴的各附着力和期望附着力数值，以及各最终附着力和期望附着力曲线的图表；

图16是确定为标准化车轴附着力数值之函数的一个指示矩阵；

图17是基于各车轴标准化附着力数值和车轴彼此接近度两者的、组合式滑移控制装置品质的指示矩阵；

图18是每一车轴的标准化滑移和标准化期望滑移数值的图表，以及基于这些数值的6×6滑移矩阵；

图19是每一车轴合成的组合式滑移控制数值ccc_n如何影响测得的滑移数值crp_n的图形表示；以及

图20是具有运行在同一组路轨上的多部机车的简化图示。相应的附图标记在附图的若干图形中指示相应的部件。

具体实施方式

下面的详细说明以示例性而非限制性的方式来示出本发明。此说明清楚地使得本技术领域中的熟练人员能够实现和利用本发明，并说明了包括了当前据信是实现本发明的最佳模式的若干实施例、修改、变异和替换方案以及本发明的各项用途。

参看各图纸，如先前就图1所述，铁路机车V具有前转向架K1和后转向架K2。每一转向架分别支承三根车轴A1-A3和A4-A6。本发明的一种改进型牵引控制系统在图7之中大体上以10表明。系统10包括组合式滑移控制装置(CCC)12，对于图1的机车来说，它用于具有各自车轴滑移控制装置的六车轴机车。为了此目的，每一车轴分别具有相关的牵引动力最大化装置TEM1-TEM6。控制装置12向每一最大化装置提供单独的信号。这些信号ccc1-ccc6是分别用以影响每一牵引的力最大化装置的滑移极限输出的控制信号，从而在安装于每一车轴端部的各车轮W处产生最大数量的牵引力。本技术领域中的熟练人员将会理解，机车V只是代表而已，机车可以具有多于图1之中所示的两个转向架，而每一转向架可以具有多于或少于三根的车轴。

每一牵引力大最大化装置TEM1-TEM6结合有控制逻辑电路，可为单个车轴“搜求”最大牵引力。最大化装置是通过调节车轮W-路轨R界面处出现的滑移大小来实现这一点的。

由牵引动力最大化装置TEM1-TEM6用来实现这一点的一个方程是：

Creep_limit＝前-creep_limit+Δt×sign(m)×(crp_max-crp_min)×K_J(方程1)其中，

Δt是牵引动力最大化装置的分立控制器(未示出)的预定时间间隔；

m是表明附着力曲线测定(或估定)斜率的控制信号；

crp_最大和crp_最小是对斜率m来说在滑移运动范围上的各上限和下限；以及

K_J是增益(亦即比例)因子，控制对于给定斜率m来说滑移极限移动的速率。

在诸如6163121专利所指出的现有技术各种控制系统中，滑移极限因子保持在基本上不变的水平上。对于诸如图5之中所示的附着力曲线来说，测得的斜率m可以或是正的或是负的，取决于附着力控制系统正在工作于曲线上的什么地方。对于图5之中所示的各曲线来说，沿着曲线左侧朝向其峰点向上移动会是正斜率，而从峰点沿着曲线右侧向下移动会是负斜率。

按照本发明，方程1现在予以扩大以纳入由组合式滑移控制装置12所实施的算法予以提供的控制作用。这一点是以如下方式实现的，即包含一滑移速率项ccc_n(其中n是车轴数)，以及从控制装置12为每一车轴向牵引动力最大化装置TEM提供一项输出。最终的输出是由诸如方程2所确定的，具体如下：

Creep_limit＝前creep_limit+Δt×(K_J×m×(crp_max-crp_min)+ccc_n)(方程2)

参见图7，组合式滑移控制装置12为每一车轴配有牵引动力反馈信号te_fb_n，这一信号也提供给该车轴的各自牵引动力最大化装置TEM。组合式滑移控制装置也为每一车轴提供滑移信号creep_n，此信号也提供给该轴各自的牵引动力最大化装置。一如此后所述，控制装置10组合这些信号所包含的信息以生成提供给某一牵引动力最大化装置TEM1-TEM6的ccc_n信号。此时，由于每一其他各机车车轴特别是在各种路轨条件变化时所经受的各种操作条件，改变了由每一最大化装置提供给其相关的车轴牵引马达的车轮滑移控制器的滑移极限信号。本技术领域中的熟练人员将会理解，ccc_n信号表示所有其他车轴对于某一特定车轴n的标的滑移变化率的综合效应(影响)。综合的滑移控制信号此时修改出自该特定车轴的牵引动力最大化装置和滑移控制装置的滑移极限输出。

重要的是，如图20中所示。一列火车可以包括多部机车V₁-V_n，或是彼此邻近，或是在一个组C₁中以等距间隔开来。由于每部机车行经与组中其他各部机车一样的轨道，所以用来增强组中一部机车的附着力控制信息可以通知给组中各尾随的机车并也由它们用于同一目的。遍及一个组传送信息和数据的通讯系统在本技术领域中是公知的而不进行说明。另外，当前发明设想为一个组C1之中各部机车提供有待传递给尾随组之中各部机车的附着力控制信息以便也为第二组之中各部机车所用。因而，本发明工作在几个层次上：亦即，车轴对车轴，转向架对转向架，多部机车组之中的机车对机车，以及列车对列车，即一趟列车与下一列车行进在同一组路轨上。

正如在此所述，本发明的系统和方法利用关于机车上某一车轴的附着品质信息(包括但不限于牵引动力、转矩以及滑移信息)以及关于至少一个其它车轴的类似信息。这个其它车轴可是在机车的相同车架上或机车的其中一个其它车架上。不过，它可以是组中另一机车上的某一车轴，或者另一组中某一机车上的某一车轴。按照本发明，代表至少这两根车轴的附着品质的数值组合起来产生一种信号，该信号供向驱动机车上车轴的控制器TMTC以使车轴的牵引力最大化。附着信息用以使机车每一车轴的牵引动力最大化并减少一个车轴所需的反应时间以响应于变化了的各种路轨状况而重新达到其最大牵引动力。

转向架K1或K2以及机车V中的静力和动力重量的变换将导致每一车轴不同的正压力。这些力的差别通过计算每一车轴的附着力大小(借助当时被利用的已算出的各附着力数值)来予以补偿，而不是出自该车轴牵引动力最大化装置TEM的各输出。如图8之中所示，每一牵引动力反馈信号te_fb_n形成为重量转换矩阵14的输入。矩阵14的输出表示因将一个车轴的牵引动力结合于另一车轴上的正压力的动力学关系而导致的各种正压力变化，并形成对加法器16的输入。对加法器的第二项输入是由每一车轴正压力计算器18确定的正压力数值。计算器18具有作为各项输入的静力重量矢量值和车轮直径矢量值。(这表示在机车V处于静止且不产生任何牵引动力的同时每一车轴上的重量)。由加法器16确定的动力重量矢量值(表示每一车轴的瞬时正压力)形成计算器20的输入。利用方程3，计算器20可通过由车轴牵引动力除以车轴支承的重量而计算车轴的附着力大小(adh_n)；亦即

adh_n＝te_n/weight_n                     (方程3)

得出的每一车轴的各附着力矢量值此时作为各项输入供给控制装置12。参见图9，所提供的图表作为示例示出了在考虑针对诸如转向架K1或K2的一种三车轴转向架的等摩擦车轴的附着力时的结合式滑移控制装置。如图9所示，如果转向架中的中间车轴的附着力大于领先车轴的附着力，希望领先车轴中的滑移移向中间车轴的滑移。如果转向架之中末尾车轴的附着力大于领先车轴的，希望领先车轴中的滑移移向末尾车轴的滑移。如果领先车轴的附着力大于中间车轴的附着力，则希望中间车轴中的滑移移向领先车轴的滑移。如果末尾车轴之中的附着力大于中间车轴之中的附着力，则希望将滑移从中间车轴移向末尾车轴。如果领先车轴之中的附着力大于末尾车轴之中的附着力，则希望将滑移从末尾车轴移向领先车轴的。最后，如果中间车轴之中的附着力大于末尾车轴的附着力，则希望将滑移从末尾车轴移向中间车轴。

另外，关于方程2的应用，图10中表明了用于一种存在相等摩擦但不等重量分布的三车轴转向架结构的各附着力曲线。每一车轴L、M和T的优化工作点示出在图10中，再次利用图2来确定各适当数值。

在图11中，表明类似的一组曲线，用于此时各车轴具有不同摩擦大小的一种三车轴转向架结构。示于图11之中的各曲线表示运行在一组路轨R上的列车所遇到的典型情况。本技术领域中的熟练人员将会理解，各种路轨表面状况一般是从一个车轴到下一个车轴变化的，因为：

a)在机车上的分散地点处的砂石或摩擦增强剂；

b)路轨表面上的车轮滑移作用；以及

c)路旁、或车上突边或“路轨顶部”润滑剂的施用。

除了控制装置12所用的算法之外，如图2所述，其他一些因素也可以由控制装置在生成对各个牵引动力最大化装置的输出时加以选择。这些因素的第一个涉及关于各种滑移变化的各个很大的信号极限。这种情况的出现是由于，虽然与最大附着力相关联的滑移水平对于所有车轴来说并不一样，在各最佳滑移水平中的差别是受到限制的，并且可以估测。这就使得控制装置12可能带有显著高于其他一些车轴的牵引动力的车轴滑移水平，由此影响这些其他车轴的滑移水平。

第二个因素涉及一个车轴所能具有的附着力大小。如果可以建立连续的一组车轴(A1-A3，或A4-A6)的各最佳滑移水平之间的关系(通过或是经验或是分析手段)，则每一车轴的滑移极限部分地受到其他各车轴的滑移极限的影响。这种关系也可以基于先前的机车性能，包括其他各机车的性能。本技术领域中的熟练人员将会理解，类似类型或型号的机车应当表现与同一种类的其他一些机车的共同特征。这种关系另外可以基于特定轨道、轨道上的位置，以及包括天气在内的各种路轨状况(所有这些可以从路边、车上GPS和轨道布局图获得)，以及如图20所指出的一列中机车的位置。因而，此关系是总的机车牵引动力和/或在轨道上位置的函数。

以上(各)关系是很重要的，因为它可以防止一个车轴进入低牵引动力、极端滑移的区域。这可能发生在比如机车V上的末尾转向架K2上，这里，车轮路轨清洗和重量转移造成了车轴A4到A6上牵引动力增大的可能，由于这些车轴上的滑移减少了。如果比如车轴A5的牵引动力随后变得低于车轴A4的牵引动力，结果会是车轴A5的滑移水平朝向车轴A4的滑移水平转移。关于朝向车轴A5滑移水平转移的车轴A6的滑移水平也会出现同样的效果。

第三个因素是在运输延迟所规定的控制作用出现时对于摩擦方面各种显著变化的反应。附着力控制系统10的一项重要优点是其对于由一路边加油工施用润滑剂的迅速反应和在所出现的路轨表面摩擦方面总合的立即和相当大的减小。由于润滑一般是在机车V抵达加油工处时进行的，所以领先车轴A1将首先在路边润滑剂加于路轨R时经受摩擦方面产生的变化。按照本发明，附着力控制系统10通过增加对于最大化装置TEM1-TEM6的滑移水平信号的大小并通过由加砂器SA(见图8)在车轮前加砂于路轨作出反应。一当转向架K1上的领先车轴A1、A2检测出路轨状况的变化，系统10就产生控制作用，但是这种作用产生在正比于车轴(或相对于各领先车轴的加砂器)的位置并反比于列车速度的某一延迟之后。不过，本发明的特点是尽可能多地减小这种延迟以便对于变化了的一组状况具有改善的反应时间。除了此机车上的各个车轴和由此机车实现的各种控制动作(比如加砂)之外，正如上面所述的这种信息，也可以从组中的其他各部机车或行经同一轨道的其他各个列车，或者从路边通讯装置获得这种信息。这种信息也可以获自各车轴或转向架上的多种传感器，以及获自牵引力量或各车轴所经受的滑移变化。

附着力控制系统10的一项重要优点是，利用组合式滑移控制装置，一个车轴的滑移水平此时受到其他各机车车轴滑移水平的影响以致形成一种统一或一体的车轴滑移控制，这进一步用于减少对于变化了的各种状况的反应时间。结果是，在一部诸如机车V的六车轴机车中，每车轴的附着力得以最大化，而为每一车轴确定的滑移水平对于由所有车轴当前经受的操作状况来说是最佳的。这是由于，控制装置12回应于涉及所有车轴的信息并整合这种信息，以致经由最大化装置TEM1-TEM6获得的总合牵引力量可保证绝大多数情况下的最为有效的运行。由于路轨状况时时刻刻在改变，附着力控制系统10提供动态滑移控制以及机车V的动态牵引能力。

最大化装置的功能由于许多原因可能是有误差的，这些原因包括：

a)车轴的附着力曲线具有一个以上的最大值；

b)由于多种因素所致的滑移测定误差；

c)可能出现的各种处理误差，诸如非同步采样，或在算法中的数字裁断；

d)路轨状况瞬变现象；

e)各种车轮滑移控制(WCC)操作，(比如滑移控制装置的挪进和移出，或者未向牵引力量最大化装置TEM1-TEM6提供充分的时间以达到最佳滑移水平)；或者，

f)系统的非稳定性，导致牵引力量最大化装置运作上以及它们所产生的最终滑移信号方面的显著变化。

在运作上，附着力控制系统10可有效地使每一牵引力量最大化装置TEM1-TEM6能够向它不予控制的五个车轴提供滑移“指示”。这种指示是一种加权的指示，而它具有的影响大小取决于以下各项因素：

a)显示最高水平的“标准化附着力”特征的各车轴是最受“信赖”的。标准化附着力指的是每一车轴相对于期望附着力的附着力。期望附着力本身又基于(六车轴机车V的)其他五个车轴的附着力，以及机车上特定车轴的位置。

b)一个车轴的滑移水平对于另一车轴的滑移水平的影响随着两个车轴之间距离的增大而消减。一个邻近另一车轴的车轴对于邻近车轴的滑移水平比起对于在机车对置两端处的各车轴具有较大的影响。这是由于，各个车轴之间的路轨状况的不定性在增大。

另外，总体效果是减小对于不断变化的状况的反应时间以保持最大的牵引力量。

在一个车轴的滑移水平用以影响另一车轴的滑移水平之前，首先将滑移水平值标准化。参见图12，其中表明组合控制装置12包括期望附着力计算器(EAC)22，从计算器20(见图8)向它供给附着力信号adh_n。EAC22确定基于路轨状况的每一车轴的最佳期望附着性能，以及机车静力和动力特征。此计算器利用一个车轴在各滑移有限操作模式期间所测定的相对附着力历史记录。由计算器22生成的一项结果是一个所有滑移有限车轴附着力平均水平的函数，而EAC计算器的一项输出是每一车轴的期望附着力值。通常的各种模式变化，诸如在所有六个车轴的滑移水平改变同一数量(百分数)时，都纳入供向计算器的矢量信号adh_n。这一信号由计算器22予以处理并作为计算器的一项输出被提供出来。各个变化差值(比如，每一车轴滑移分平改变不同的百分数)起初不被EAC计算器22所用，而是予以处理以取得对于各个车轴在多种路轨状况下如何彼此相对发挥作用的了解。

对EAC计算器22的第二项输入是一路轨状况态势矢量。这一输入提供诸如比方那些车轴正在被加砂的信息。这种信息包括每一车轴经受这些变化所处的时间。比如，由车轴A1实现的状况然后将很快地由车轴A2经受，如果机车V正以高速而不是低速行进的话。这一点很重要，因为它影响各期望的附着力比值。

滑移指示品评器(CAQ)24可确定由一个车轴提供而供另一车轴采用的滑移指示的品质。指示的品质一般估定得高些，如果由一个车轴产生的标准化附着力(实际附着力对期望附着力)大于由另一车轴产生的标准化附着力的话。这意味着，具有较大标准化附着力值的车轴正在运行得好于另一车轴；而是，另一车轴实际上被指示采用由具有较高标准化附着力值的车轴提供的滑移指示。相反，如果该车轴正在运行得极大地糟于另一车轴，则可能合理的是，此一车轴采用由该车轴提供的滑移指示的反指向。

另外，两个车轴的相对接近也会影响滑移指示的品质。如果各车轴是各邻近的车轴，则由一个车轴向另一车轴提供的指示一般估定得高于如果各车轴较为分开的情况，假定其他各种因素是对等的。

一种用于确定一个车轴向另一车轴所提供指示的品质的方法，在图4中作为一项例证，一般地表述如下：

ccc_品质y_z＝函数{q_adh_y_z，q_prox_y_z}

           ＝min{q_adh_y_z×q_prox_y_z，q_max}(方程4)其中

y和z是所考虑的两个车轴；

q_adh_y_z是基于车轴y和车轴z的相对标准化附着力比值由车轴y向车轴z提供的滑移指示的品质并按照以下的方程5算出；

a_prox_y_z代表作为两车轴接近度之函数的指示品质并按照以下的方程6算出；以及

q_max是结果大小的上限。

以上方程的第二方面提供其应用实例。

如上所注意到的是，由车轴y向车轴z提供的滑移指示品质基于它们各自的相对标准化附着力比值并一般地和作为一项例证从方程5中计算如下：

q_adh_y_z＝函数{q_adh_min，adh_y，adh_exp_y，adh_z，adh_exp_z}

        ＝[{max(q_adh_min，(adh_y/adh_exp_y)/(adh_z/adh_exp_z)-1}×K₃]^a

                                                         (方程5)

其中

a和K₃体现了各车轴的标准化附着力比值影响从一个车轴到另一车轴的指示品质的水平，q_adh_min是一极小值。另外，方程的第二行形成其应用实例。

图13是一图线，表明q_adh_y_z的值如何受到各个车轴y和z的各自标准化附着力比值的影响。图13的图线根据的是图5，因子a和K₃二者都等于1，而q_adh_min等于0。

正如以上进一步注意到的是，可以一般地和作为一项例证来利用方程6确定接近度效应如下：

q_prox_y_z＝函数(y，z)

        ＝(1/abs(max(y-z)，1))p(y<>z)(方程6)

其中

p表示一个车轴的滑移值基于两个车轴的接近度对于另一车轴具有的影响大小。如果y＝z，则q_prox_y_z＝0。

图14表明，对于一种六车轴机车V结构来说，指示品质如何随标准化附着力比值而变化。在此图中，P＝1。于是，对于每一车轴来说，邻近车轴的指示品质是1。不过，随着一个车轴更加离开主体车轴，得自另一车轴的指示品质的值迅速下降。

另外，尽管滑移指示是由那些与所期待的相比运行得较好的车轴给出的，但也可能是由那些运行不良的车轴给出的负面指示。

再次参见图12，滑移指示转换器(CAT)26具有作为各项输入的出自每一车轴的滑移值crp_n和也被供向EAC计算器22的路轨状况态势矢量。转换器26将每一车轴的滑移值调节到一个用于其他各车轴之中每一车轴的水平从而生成类似于图14之中所示的6×6矩阵。

图15-17表明利用方程4为一种六车轴机车V结构形成品质矩阵。在图15中，重量、附着力(adh)和期望附着力(adh_exp)各值是为六车轴结构的每一车轴给出的。附着力和期望附着力各值然后标绘在附图上。

接下来，图16是6×6矩阵，其各数值是按照方程5计算出来的。观看这一矩阵时，应当注意，按照本发明，车轴3和6事实上具有指示可以提供，而车轴5是一个可以采用该指示的车轴。

图17也是按照方程4计算出来的6×6矩阵。包含在此矩阵表示之中的各值包括对标准化附着力和接近度的考量。

滑移指示积分器(CAI)28具有示出在图13中代表接近度品质矩阵的各输入数值，每一车轴的滑移信号crp_n，以及由转换器26生成的矩阵。积分器28利用所有这些输入从而为每一车轴生成组合式滑移控制装置输出ccc_n，该输出供向相应车轴的牵引力量最大化装置TEM1-TEM6。输出矢量ccc_n，一般地并作为一项例证，按照方程6计算如下：

ccc_y＝函数{ccc_品质_y_z，crp_y_n-crp_n，crp_max_z，crp_min_z}

      ＝∑[ccc_品质_y_z×(crp_y_n-crp_n)×(crp_max_z-crp_min_z)×K_{y_z}]

z＝1-6                                                    (方程6)

其中

ccc_品质_y_z是来自车轴y对于车轴z的滑移指示品质；

crp_y_z是来自车轴y对于车轴z的滑移指示；

crp_max_y是由牵引力量最大化装置TEM1-TEM6函数对于车轴y设立的最大滑移极限；

crp_max_y是由牵引力量最大化装置TEM1-TEM6函数对于车轴y设立的最小滑移极限；以及

Ky_z是固定的或受控增益因子，其控制CCC算法的力度。

图18进一步延伸图15-17的六车轴指示实例。在图18中，为六车轴的每一个提供了标准化滑移和标准化期望滑移的数值。此图基于这些数值另外包括一6×6滑移矩阵。

最后，图19是总合的组合式滑移控制装置各数值ccc_n如何影响每一车轴的测得滑移数值crp_n的图形表示。标绘在图19之中的各滑移数值对应于列举在图18crp一栏中的那些数值。组合式滑移控制装置各数值基于图17中的矩阵信息。如图19之中所示，由图7中控制装置12向牵引力量最大化装置TEM2和TEM5提供的ccc_2和ccc_5信号都用以减少这两个车轴每一个上面的滑移，而给予其他四个牵引力量最大化装置的各信号具有的数值对于这些相应车轴的滑移产生很小或者没有产生影响。

鉴于上述，将会看出，达到了本发明的若干目的，并且也获得了其他一些有益的结果。由于在以上各种设计中可以作出多种改变而不偏离本发明的范围，所以所有包含在以上说明之中或图示在所附各图之中的内容意在是作为例证而不是在限制意义上予以阐述的。

Claims (10)

1.一种动态控制列车中的机车(V)上第一车轴(A1)上各车轮(W)之牵引力的方法，此列车具有一部或多部机车(V)，各自具有运动在一组路轨(R)上的推进车轴和车轮，此方法在于减少反应时间并增大机车牵引力，包括：

测定第一车轴(A1)的附着力品质(adh-q)；

测定构成第二车轴的列车的至少一个其它车轴(AZ)的附着力品质；以及

如果第二车轴的牵引力接近其现行轨道条件的最大值操作时，利用表明第二车轴附着力品质的数据以指示驱动第一车轴的控制器从而使第一车轴的牵引力量(TE)最大化，从而减少对第一车轴来说获得对其轨道条件的最大牵引力的时间。

2.按照权利要求1所述的方法，其中测定机车上第一车轴和第二车轴的附着力品质包括测定牵引力量，或转矩，或各车轴的滑移这三者其中之一。

3.按照权利要求1所述的方法，其中信号是组合式滑移控制(ccc)信号，与其他附着力品质信息相结合以生成用以驱动车轴的滑移控制信号。

4.按照权利要求3所述的方法，其中组合式滑移控制信号是机车上一车轴对于另一车轴的接近度、关于对应车轴的历史状况的数据、关于机车正在行经的一组路轨的具体位置信息以及关于机车正在行经的一组路轨的具体时间信息的函数以生成信号。

5.按照权利要求1所述的方法，其中机车具有多个转向架(K1、K2)，每一转向架上装有车轴，而此方法包括结合代表装在各转向架之一上所有各车轴的附着作用的数值以生成一个供向该转向架上驱动每一车轴的各控制器的信号，从而使装在转向架上的所有车轴的牵引力量回应于变化了的各种路轨状况在最短的时间内达到最大。

6.按照权利要求5所述的方法，还包括结合代表装在所有机车转向架上所有车轴的附着品质的各数值以使所有机车车轴回应于改变了的各种路轨状况在最短的时间内达到最大。

7.按照权利要求6所述的方法，还包括结合每一车轴的附着品质信息以生成一个组合式滑移控制各数值的矩阵，为每一车轴提供的组合式滑移控制信号是从所有车轴的数值矩阵中导出的。

8.按照权利要求1所述的方法，其中机车是一组(CC1，C2)中的多个机车中的其中一部，此方法还包括利用代表装在其他一些机车中其中一部上的某一车轴的附着品质的各数值以使装在此一部机车上的车轴的牵引力量回应于变化了的各种路轨状况在最短时间内达到最大。

9.按照权利要求8所述的方法，其中代表装在此组中领先机车上所有车轴的附着品质的各数值被用来使装在此组中每一末尾机车上的各车轴的牵引力量回应于变化了的各种路轨状况在最短时间内达到最大。

10.按照权利要求1所述的方法，其中有多个行经同样一组路轨的组，此方法还包括利用代表装在领先组中某一机车上某一车轴的附着品质的各数值以使装在此一机车上此车轴的牵引力量回应于变化了的各种路轨状况在最短时间内达到最大。

Images