SISTEMA DE INTERFAZ PARA ENERGIA DISTRIBUIDA POR CABLES
Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a sistemas de freno neumático para ferrocarril y, más específicamente, a una interfaz entre un sistema de control de locomotora convencional y un tren de vagones equipados con freno neumático controlado eléctricamente (ECP, por sus siglas en inglés) y locomotoras equipadas con energía distribuida por cables ( DP, por sus siglas en inglés) .
Antecedentes de la Invención Un tren neumático controlado eléctricamente (ECP) es un tren que está equipado con dispositivos de control de freno encadenados a la red de comunicación intra-tren (ITC, por sus siglas en inglés) instalados en vagones y locomotoras (vehículos) a través del tren. La función primaria del sistema ECP es proporcionar control y vigilancia del frenado del tren. Un tren con energía distribuida por cables (WDP) es un tren que está equipado con módulos de control de locomotora (LMC, por sus siglas en inglés) que proporcionan la capacidad de controlar la tracción y sistemas de freno en locomotoras localizadas remotamente por medio de la red ITC. La función primaria del sistema WDP es proporcionar control y vigilancia de la tracción y frenado de la locomotora. Ref.: 199404
Aunque la configuración son locomotoras físicamente adyacentes, una configuración de unidad múltiple (MU, por sus siglas en inglés) es un bloque continuo de locomotoras físicamente adyacentes que se atan juntas al acoplar los cables eléctricos intra-locomotora y mangueras neumáticas por ello se permite la tracción y frenado de todas las locomotoras en la configuración para controlarse como una unidad combinada. Una unidad controlada por MU es una locomotora que recibe sus comandos de locomoción estándar de las señales eléctricas y neumáticas MU. La industria de trenes de carga en los Estados Unidos de América y otros países de la Asociación Americana de Ferrocarriles (AAR, por sus siglas en inglés) efectúan la transición desde un tren controlado neumáticamente de forma completa a un tren que tiene un equipo de frenado ECP en sus vagones. Para el futuro previsible, no todas las locomotoras tendrán la capacidad de interconectarse con un tren equipado con ECP. Estos no tienen la capacidad para proporcionar la energía eléctrica necesaria o las señales de control eléctrico a los vagones individuales ni para controlar la tubería de frenado como se requiere por los vagones ECP. Como el ECP está configurado actualmente, la tubería de freno del tren se mantiene en su valor cargado y sólo se usa como un respaldo neumático para falla de las señales de control eléctrico ECP. Para cubrir esta demanda, se han sugerido varios
sistemas. Una configuración de control de seguridad en caso de fallo para los sistemas ECP se describe en la Patente E.U.A. No. 6,286,913. Una interfaz que proporciona el nivel apropiado de energía eléctrica a la línea de tren ECP de la línea de energía eléctrica MU se describe en la Patente E.U.A. No. 6,217,126. Una locomotora para el sistema de conversión de freno ECP que proporciona la energía eléctrica apropiada de la línea de energía eléctrica MU y señales de control a la línea de tren del vagón de la tubería de frenado se describen en la Patente E.U.A. No. 6,189,980 y Patente E.U.A. No. 6,676,229. Con la llegada de la energía distribuida, el movimiento de trenes más pesados, más largos, se ha vuelto una realidad. La operación del tren también se ha mejorado enormemente por la adición de tecnología ECP que acopla el freno de tren electrónico y energía distribuida. Como se detalla en la Patente E.U.A. No. 6,972,670, estas tecnologías requieren el uso de locomotoras especializadas, equipadas con el equipamiento requerido. Al menos una locomotora equipada con ECP/WDP se requiere en cada configuración. La disponibilidad de la locomotora, colocación específica dentro del tren, así como los movimientos de la unidad específica colocan una carga pesada en operaciones de ferrocarril para preparar un tren para servicio. Los sistemas de energía distribuidos por radio se han usado antes de y con trenes ECP. La capacidad para usar
locomotoras equipadas con energía no distribuida en trenes ECP se ha limitado para estar en una configuración con una locomotora equipada con ECP/WDP. Así, la tecnología actual requiere la instalación permanente de equipos de control ECP y WDP en una locomotora dada. Como un resultado, el funcionamiento del ferrocarril requerirá locomotoras especializadas que tienen capacidad ECP y WDP. Esto crea problemas logísticos en que estas locomotoras primero deben estar disponibles y luego, deben trasladarse a un lugar donde sea necesario. Alternativamente, el funcionamiento del ferrocarril podría elegir equipar todas sus locomotoras con esta tecnología. En cada caso, estas opciones podrían ser costosas para el ferrocarril. El presente tren se conecta para proporcionar WDP usando al menos una configuración de locomotora estándar. El tren incluye una primera locomotora, por ejemplo líder, separada de una segunda locomotora, por ejemplo remota, por una pluralidad de vagones; y una línea de comunicación de tren conectada a la locomotora y vagones y que se extiende a través del tren. Cada una de las locomotoras tiene un sistema de propulsión, un controlador de propulsión para controlar el sistema de propulsión en respuesta a una de la señal de propulsión de operador y señal de propulsión MU, y una línea de comunicación multi-unidad y conector para señales de control de comunicación, que incluye la señal' de propulsión MU, con una
locomotora adyacente. Al menos la primera locomotora se conecta a la linea de comunicación de tren de un vagón adyacente por el conector multi-unidad de la primera locomotora a uno de recepción y transmisión de las señales de propulsión MU por medio de la linea de comunicación de tren. Ambas de la primera y segunda locomotoras se pueden conectar a la línea de comunicación de tren de un vagón adyacente por el conector multi-unidad de la locomotora a uno de recepción de transmisión de las señales de propulsión MU por medio de la línea de comunicación de tren. El tren incluye un dispositivo de interfaz de propulsión que conecta el conector multi-unidad de la primera locomotora a la línea de comunicación de tren del vagón adyacente y que convierte la señal de propulsión MU entre formatos de la línea de comunicación de tren y la línea de comunicación multi-unidad. La segunda locomotora incluye un sistema de energía distribuido por cable para transmisión y recepción de señales de propulsión WD por medio de la línea de comunicación de tren. El dispositivo de interfaz de propulsión convierte entre señales de propulsión MU y señales de propulsión WD; y el sistema de propulsión de la segunda locomotora responde a señales de propulsión WD de recepción. Los vagones pueden incluir frenos electro-neumáticos conectados a la línea de comunicación de tren. Una de las locomotoras incluye un controlador de freno conectado a y que
transmite señales de frenado en la línea de comunicación de tren. Cada una de las locomotoras incluye un controlador de freno conectado a y que envía señales de frenado neumáticas en un tubo de freno que se extiende a través del tren. Una interfaz de freno se puede conectar al tubo de freno y la línea de comunicación de tren para monitorear el tubo de freno y que transmite señales de frenado en la línea de comunicación de tren. El presente dispositivo de interfaz es para conectar una locomotora convencional en su conector multi-unidad a una línea de comunicación de tren de un vagón adyacente. El dispositivo de interfaz incluye una primera interfaz para empatar con un conector multi-unidad y una segunda interfaz para empatar con una línea de comunicación de tren. Un dispositivo de traducción se conecta entre la primera y segunda interfaz para señal de propulsión MU de traducción entre formatos de la línea de comunicación de tren y la línea de comunicación multi-unidad. El dispositivo de traducción también convierte entre señales de propulsión MU y señales de propulsión WDP. El dispositivo de interfaz puede ser portátil o permanente conectado a una locomotora o un vagón adyacente.
Estos y otros aspectos del presente método serán evidentes de la siguiente descripción detallada del método, cuando se considera en conjunto con las figuras que acompañan.
Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un esquema de un tren que incluye un configuración líder equipada con DP/ECP que comunica con una locomotora convencional no equipada a distancia que tiene un dispositivo de transición. La Figura 2 es un esquema de un tren que incluye una locomotora convencional no equipada líder que comunica por medio de dispositivo de transición con una configuración equipada con WDP/ECP a distancia. La Figura 3 es un esquema de un tren que incluye una locomotora convencional no equipada líder que comunica con un dispositivo de transición a una locomotora convencional no equipada a distancia también que incluye un dispositivo de transición . La Figura 4 es un esquema de un tren que incluye una locomotora convencional no equipada líder y dispositivo de transición que comunica con una locomotora equipada con WDP/ECP a distancia. La Figura 5 es un esquema de un tren que incluye una locomotora equipada con WDP/ECP que comunica a través de un dispositivo de transición a una locomotora a distancia convencional no equipada. La Figura 6 es un diagrama de bloques de un dispositivo de transición que identifica la interfaz de red MU hasta ITC convencional .
Descripción Detallada de la Invención Una Unidad Líder ITC como se usa en la presente es el vehículo a través del cual el operador de tren es capaz de controlar electrónicamente todas las locomotoras a distancia en el tren por medio de la Red (ITC) de Comunicaciones Entre Trenes. Esta unidad o locomotora será responsable de generar comandos y recibir estados de información de las locomotoras a distancia. Una Unidad de Control ITC (también conocida como una unidad a distancia) es el vehículo en un tren que no es el vehículo líder, y se controla electrónicamente por señales enviadas al mismo por el vehículo líder por medio de la Red ITC. Este vehículo es responsable de controlar su configuración MU basado en comandos del líder. Una Unidad de Arrastre ITC es el vehículo en un tren que se controla electrónicamente por señales enviadas a esto por el líder o locomotora a distancia por medio de las señales MU eléctricas y neumáticas. Una Unidad Múltiple (MU) es una serie continua de locomotoras que se controlan por medio de señales eléctricas y neumáticas inter-locomotoras . Una Unidad Líder Convencional es el vehículo a través del cual el operador de tren es capaz de controlar convencionalmente todos los vagones y locomotoras que remolcan en el tren. Una Unidad de Arrastre Convencional es el vehículo en un tren que se controla convencionalmente por señales enviadas a ello por el líder o locomotora a distancia por medio de las líneas de tren MU
eléctricas y neumáticas. Una Interfaz de Máquina a Hombre (MMI) es un dispositivo que proporciona control de entrada, exhibe retroalimentación, y mecanismos de alarma al operador de tren. Un tren de energía distribuida por cable (WDP) que incluye vagones (ECP) neumáticos electrónicamente controlados, se puede configurar con una locomotora sencilla o locomotoras múltiples dentro del líder o configuración a distancia de un tren como se ilustra en las Figuras 1, 2 y 3. En la Figura 1, la primera configuración de locomotora
(configuración líder) incluye una locomotora Líder ITC 10 y una locomotora de arrastre ITC 11. La locomotora Líder ITC 10 está equipada con WDP y ECP y es responsable de controlar los sistemas de propulsión y freno de todas las locomotoras y vagones dentro del tren. La locomotora de arrastre ITC 11 está solamente equipada con ECP y responde a comandos recibidos de la red ITC 30 e interfaz MU 40. La segunda configuración de locomotora (configuración a distancia) incluye un dispositivo de transición 100 y una locomotora de arrastre Convencional 12. La locomotora de arrastre Convencional 12 no está equipada ni con ECP ni con WDP y por lo tanto, depende de la interfaz del Dispositivo de transición 100 a la Red ITC 30. El Dispositivo de Transición 100 se equipa con ECP y WDP y es responsable de recibir los comandos de Red ITC 30 y traducirlos en comandos MU 40 y comandos de tubo de freno de
tren 50 al arrastre Convencional 12. En la Figura 2, la primera configuración de locomotora (configuración líder) incluye locomotora Líder Convencional 13 y un dispositivo de transición 100. El Líder Convencional 10 no se equipa ni con ECP ni con WDP y aunque es responsable de controlar los sistemas de propulsión y freno de todas las locomotoras y vagones dentro del tren, es incapaz debido a la configuración electrónica del tren. Por lo tanto, la locomotora Líder Convencional 13 requiere un dispositivo de transición 100 para recibir los comandos MU locales 40 y comandos de tubo de freno de tren 50 y traducirlos en comandos de Red ITC 30 para todos los vagones y locomotoras dentro del tren. La segunda configuración de locomotora incluye ITC Controlada 14 y locomotoras de arrastre ITC 11. La locomotora Controlada ITC 14 es responsable de recibir los comandos de propulsión de red ITC 30 y reinstalarse a la locomotora de arrastre ITC 11. En la Figura 3, la primera configuración de locomotora incluye una locomotora Líder Convencional 13 y un dispositivo de transición 100 y funciones como se describe por la Figura 2. La segunda configuración de locomotora incluye una locomotora de arrastre Convencional 12 y un dispositivo de transición 100 y funciona como se describe por la Figura 1. Como se ilustra en las Figuras 4 y 5, el Dispositivo de Transición 100 hace interfaz de la locomotora convencional con
la Red ITC 30 por medio de la interfaz MU 40. La interfaz MU 40 incluye señales de control de propulsión MU (comandos) 46 y señales de freno neumático MU (comandos) 47. Las señales de propulsión MU 46 incluyen comandos de tracción asi como de freno dinámico para el sistema de propulsión. El Dispositivo de Transición 100 se conecta a la Red ITC 30 y proporciona comandos de Red ITC 38 y recibe retroalimentación de Red ITC (estado) 39. Aun cuando esto se muestra separadamente, estas comunicaciones o comandos se transmiten en una Red ITC sencilla 30. El Dispositivo de transición 100 es una interfaz que convierte señales de comando MU 46 y 47 de una locomotora líder, por ejemplo, en la Figura 4, y proporciona comandos de Red ITC 38 en la Red ITC 30, así como recibe comandos de Red ITC 38 en la Figura 5 y los proporciona como comandos de propulsión MU 46 y comandos de freno MU 47 en la Figura 5. El Dispositivo de transición 100 interactúa con las líneas de tren MU de locomotoras 46 y 47 para vigilar los comandos de locomotora local, así como comunicar los comandos de red 38 traducidos a la Red ITC 30. El Dispositivo de transición 100 también interactúa con la Red ITC 30 para recibir comandos de Red ITC 38 y recibir retroalimentación de Red ITC 39. Cuando se instala con una locomotora de arrastre Convencional a distancia 12, el Dispositivo de Transición 100 recibe comandos de Red ITC 38 y los traduce en comandos de propulsión 46 y freno neumático 47 que son comprensibles por
la locomotora local. La locomotora local deberá responder a estos comandos, como lo haría una locomotora de arrastre convencional. Cuando se instalen en una locomotora líder convencional 13, el Dispositivo de Transición 100 recibe comandos de línea de tren MU de propulsión 46 y freno neumático 47 y traduce en comandos de Red ITC 38 y transmitido a través del tren por medio de la Red ITC 30. El Dispositivo de Transición 100 incluye un MMI 102 para proporcionar el estado de operación de todo el tren al operador en la locomotora líder 13. El MMI 102 también proporciona al operador la capacidad para instalar entrada y comandos de control al sistema de tren. Como se ilustra en la Figura 5, el MMI 102 se puede colocar en la cabina de la locomotora líder 13 y conectar al Dispositivo de Transición 100 por interfaz de radio o cable. Los detalles del Dispositivo de Transición 100 se ilustran en la Figura 6, que incluye una unidad de interfaz WDP/MU 104. Esto se conecta a la Red ITC 30 y transmite los comandos ECP y WDP 38.1 y 38.2 y recibe retroalimentación ECP y WDP 39.1 y 39.2. Por otro lado, esto se conecta al comando de propulsión MU 46 y al comando de freno neumático MU 47. Si la locomotora líder 15 no se equipa con ECP, los vagones ECP 20 y la Red ITC 30 necesitan energía. La energía eléctrica MU 44 se conecta a una interfaz Energía/ECP 108. Los detalles de esta interfaz se pueden encontrar en la patente de
E.U.A. 5, 647, 562 la cual se incorpora en la presente. Esto incluye un convertidor de voltaje para aumentar el voltaje MU de locomotora hasta que se requiere para la Red ITC. También, si la locomotora líder 15 se ha adaptado para ECP, la conexión de la locomotora a la red ECP sería una línea MU de repuesto 45 también descrita en la patente 5,647,562. Si la locomotora líder 15 no se equipa con ECP, una interfaz neumática/ECP adicional 106 se puede proporcionar. La interfaz neumática/ECP 106 monitorea el tubo de freno de tren 50 y produce comandos adecuados sobre la Red ITC 30. También recibe retroalimentación y otras señales de estado sobre la línea 30. Un ejemplo de tal sistema de interfaz de un neumático para sistemas de freno neumático electrónicamente controlados se describe en la Patente de E.U.A. 6,676,229 la cual se incorpora en la presente como referencia. Si la locomotora principal equipada sin WDP 13 no tiene capacidad ECP, el dispositivo de interfaz 100 incluiría solamente la interfaz MU/ DP 104, en cuyo caso la interfaz se monta fácilmente directamente en la locomotora. Alternativamente, el dispositivo de transición 100 puede estar en un solo vehículo conectado en el tren. Esto puede ser necesario si la interfaz ECP 106 se requiere. Cuando se configura en la posición principal, la interfaz MU/WDP 106 monitorea la propulsión MU de locomotoras principales 46 y comandos de freno 47 y transmite los comandos
traducidos 38 en la red ITC 30. También recibe información de retroalimentación 39 de la red ITC 30. La interfaz MU/WDP 106 incluye la capacidad para condicionar los comandos recibidos 46 y 47 con base en la entrada del operador por medio del MMI 102 o en reacción a la retroalimentación de Red ITC 39 antes de la transmisión de los comandos resultantes 38 sobre la Red ITC 30. Cuando se configura en la posición a distancia, la Interfaz MU/WDP 106 monitorea los comandos de Red ITC 38 y luego traduce los comandos recibidos en propulsión MU local 38 y comandos 39 de freno que se pueden interpretar por las locomotoras de arrastre convencionales 12. El Dispositivo de Transición 100 presente, cuando se enlaza ( interconecta ) a una locomotora convencional, proporcionará la capacidad de traducción para permitir una locomotora convencional para controlar o responder en el tipo dentro de un tren equipado con control de freno de tren ECP y/o propulsión de WDP y control de locomotora de freno en la Red ITC. El Dispositivo de Transición 100 podría ser portátil para colocarse directamente en una locomotora convencional, o permanentemente instalado en un vehículo de rieles que debe ir acompañado por una locomotora convencional. Los medios de comunicación del líder para las unidades remotas podrían proporcionarse por medios de comunicación por cable o radio. Aunque el presente método se ha descrito e ilustrado en detalle, hay que entender claramente que esto se hace por
medio de ilustración y ejemplo solamente y no debe tomarse por medio de limitación. El alcance del presente método se limita solamente por los términos de las reivindicaciones adjuntas. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.