MXPA01002630A - Metodo de optimizacion para la operacion y capacitacion de trenes. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo para optimizar la operacion del tren y capacitar en un tren en movimiento, que incluye determinar las condiciones del tren y calcular una respuesta deseada a las condiciones actuales del tren para alcanzar una meta. La respuesta del ingeniero se determina y las condiciones del tren que resultan de la respuesta del ingeniero se determinan y pueden desplegarse en el tren. La respuesta deseada, por ejemplo los ajustes de freno y propulsion, se pueden desplegar despues de determinar la respuesta del ingeniero. El ingeniero es calificado a partir de la comparacion de la respuesta del ingeniero a la respuesta deseada a la condicion. El acceso a los controles de la locomotora se puede controlar usando una identificacion de usuario y determinando el nivel de calificacion del usuario. El nivel de calificacion se puede actualizar con base en la sesion de capacitacion.

Description

MÉTODO DE OPTIMIZACION PARA LA OPERACIÓN Y CAPACITACIÓN DE TRENES Campo de la Invención.

La presente invención se refiere generalmente a una pantalla de locomotora y más específicamente a un método para optimizar las operaciones y la capacitación en trenes y su uso con, por ejemplo, una pantalla de ayuda para ingenieros de locomotoras y un registrador de eventos (LEADER) .

Antecedentes de la Invención.

El sistema LEADER es una versión aumentada, en tiempo real, del analizador dinámico de trenes (TDA), una herramienta de capacitación para ingenieros de locomotoras desde hace mucho tiempo, ofrecida por el grupo de servicios dinámicos en trenes, del New York Air Brake. El LEADER, tiene la capacidad de mostrar una representación en tiempo real o "viva" de un tren en rieles actuales, el sistema de vias por delante, la inte i'acción dinámica de los carros y las locomotoras (tanto en el extremo delantero y Ref: 127972 remoto), y el estado actual del sistema de frenos neumático. Como una herramienta para el ingeniero de locomotoras, LEADER permitirá una mirada dentro del efecto de los cambios en el est rangulamiento y aplicaciones de frenos a través del tren, proporcionando retroalimentación e información al ingeniero de locomotoras que no está actualmente disponible. La información que ofrece LEADER, proporciona la oportunidad de un manejo de trenes más eficiente y seguro que conduce a beneficios económicos potenciales inmensos.

El sistema LEADER tiene toda la información necesaria para predecir el estado futuro del tren, dado un intervalo de cambios futuros de inst ucciones (como si fueran escenarios) . Con esta capacidad, LEADER puede ayudar a los ferrocarriles a identificar e implementar una meta operativa deseable; minimizar el tiempo para el destino, maximizar la eficiencia de combustible, minimizar las fuerzas en el tren, etc. o una combinación ponderada de los mismos. LEADER ejecutara cálculos con base en la meta operativa y el estado actual del tren, para hacer recomendaciones a la tripulación de la locomotora acerca de los cambios operativos que mejor alca-icen estas metas.

La funcionalidad del TDA, fue aumentada para ayudar en la capacitación del ingeniero de locomotoras sobre como manejar mejor sus trenes. Los diseños de simuladores con modelos matemáticos se muestran en las Patentes Americanas 4,041,283; 4,827,438 y 4,853,883. Se agregó capacidad adicional para investigar accidentes, al reproducir los datos del registrador de eventos a través del TDA, observando los parámetros físicos críticos. A través de los años se recolectaron datos de trenes instrumentados y de experimentos de laboratorio, permitiendo que se retinaran los modelos usados por el TDA. La recolección de datos a bordo para la descarga se muestra en las Patentes Americanas 4,561,057 y 4,794,548. medida que más ingenieros de locomotoras se vuelven familiares con la pantalla TDA mediante sesiones de capacitación, parece aparente que una versión en tiempo real del TDA en la cabina de una locomotora, ofrecerla beneficios substanciales en un manejo mejorado del tren. El manejo mejorado del tren a su vez incrementarla los beneficios económicos y de seguridad. Los diseños preliminares para controladores de computadora a bordD se muestra en la Patente Americana 4,042,810 con una descripción de los modelos matemáticos.

El sistema LEADER proporciona un control seguro y efectivo de un tren a través del despliegue o control de los parámetros de cambio dinámico. Proporciona de manera precisa la velocidad del tren dentro de los limites de velocidad designados. Mantiene las fuerzas de acoplamiento en el tren con limites de seguridad para evitar el rompimiento del tren en dos. Mantiene niveles seguros de fuerzas laterales entre las ruedas y los rieles de todos los carros para evitar que se salgan los carros del riel y se descarrilen. Proporciona un control para la acción lenta en la tracción y entre los carros para reducir el daño a un embarque de valor y para evitar la separación potencial de trenes o rompimiento en dos. Mantiene la detención del tren y las disminuciones de velocidad para evitar que el tren entre en territorios no autorizados que pudieran provocar accidentes con otro trafico de trenes. Determina el ajuste de es t rangulamient o óptimo para la locomotora y la aplicación de frenos del tren para minimizar el consumo de combustible y el desgaste de las balatas de los frenos y las ruedas. Vigila el desempeño total de la locomotora, el desempeño de los frenos del tren y proporciona asesoría si esta fallando el desempeño. Hace un pronostico del tiempo estimado de llegada del tren a los diversos puntos de cambio, ubicación de señales o destinos finales aconsejando al ingeniero y a los centros de control de trafico de ferrocarriles. Registra diversos datos clave para un análisis posterior descargado para estudios operativos e investigaciones de accidentes asi como para calificar a los ingenieros.

Breve Descripción de la Invención . ün método para la optimización de la operación del tren, incluye determinar las condiciones de ubicación, perfil de rieles y fuerzas de los trenes. Después, se determina un conjunto de parámetros de operación de restricción del tren preliminares a partir de las condiciones .-. - i . t¿.. ...¿ . .. • . . »--a ¡fcaitá«¡ita det e.rminadas . También, al menos uno de un conjunto de parámetros de operación optimizables del tren preliminares para minimizar las fuerzas del tren, para maximizar la eficiencia del combustible y para minimizar el tiempo para el destino se determina. El conjunto determinado de parámetros operativos preliminares del tren se pondera y combina. Se determinan los parámetros operativos optimizados del tren, a partir de los parámetros operativos preliminares del tren combinados y ponderados .

La determinación de si la optimización se debe llev r a cabo se hace a partir de la via de ubic ción del tren y su perfil. Esto incluye determinar la ubicación del tren con respecto a uno o más de colinas, valles, curvas, señales y vias muertas .

La determinación de los parámetros de operación optimizados, incluye la determinación del frenado de fluido y dinámicos. El frenado de fluido se determina individualmente para cada locomotora y carro en el tren el cual se puede controlar individualmente. El frenado de fluido y dinámico para cada locomotora se determinara para cada locomotora individualmente. El frenado dinámico y de fluido puede ser uno de los conjuntos de los parámetros operativos optimizables del tren preliminares y serán ponderados y combinados con los otros parámetros operativos preliminares del tren. La ponderación del frenado de fluido y dinámico es una función de la ubicación en el perfil de la via. Los parámetros de operación del tren incluyen uno o más del frenado de fluido del tren, frenado de fluido de locomotora, frenado dinámico de locomotora y propulsión de locomotora. Uno de los parámetros operativos optimizados del tren, es el paro o el arranque de la propulsión de las locomotoras individuales. Los parámetros de operación optimizados se pueden desplegar y/o controlar el tren a los parámetros de optimización optimizados .

La determinación de los parámetros de oper ción de restricción del tren preliminares, incljye uno o más de limites de velocidad, ordenes lent s, zonas de restricción de velocidad, encuentros y pasos, permisos de ocupación de vias, bolet. ines de operación generales, limites de acción lenta y limites del travesano posterior. Los parámetros optimizables del tren preliminares, se determinan usando las restricciones operativas. El método también incluye la determinación de las características del tren. Las características del tren por cada carro incluyen una o más de la longitud, peso, posición del tren, descripción del equipo de frenado, tipo de rodamientos y áreas de resi tencia al viento. Las características para cada locomotora incluyen una o más de la longitud, peso, posición del tren, desempeño de la tracción, desempeño del frenado dinámico, consumo de combustible en lo que se refiere a los ajustes de control de potencia y velocidades de la locomotora .

La determinación de las fuerzas del tren, incluye la determinación de las fuerzas experimentadas por y a través del tren en la vía entrante. Esto incluye la determinación de las fuer 2, as del acoplador y la acción lenta a través del tren. La determinación de los parámetros operativos de restricción del tren preliminares, incluye la determinación de los parámetros operativos del tren preliminares para mantener las fuer as acopladoras de bajo del limite fijado. Si se -a- determinado la acción lenta, se determinan los parámetros operativos del tren optimizados 5 para alcanzar la aceleración cero dentro del tren. La acción lenta y las fuerzas del acoplador exceden los limites predeterminado, se le notifica al operador. Si el operador no toma una acción apropiada el tren se controla hasta los parámetros 10 operativos determinados. La determinación de las fuer;:as incluye la determinación de al menos uno de tiro y paro en estado permanente, tiro y paro en transito, acción lenta y relación de fuerza vertical sobre la lateral. 15 Las fuerzas determinantes también incluyen fuerzas determinantes ejercidas por la pendiente y la resistencia al rodaje sobre la via que sigue. Los parámetros de operación optimizables del tren 20 preliminares, se determinan para mantener la inclinación a partir de la resistencia de rodaje determinada y la fuerza ejercida por una pendiente. Unos parámetros optimizables del tren preliminares se determinan para detener a una 25 distancia mínima a partir de la fuerza de —— ^•aaga&jiüfligB resistencia de rodaje determinada y la fuerza ejercida por la pendiente. El método para determinar lo parámetros de operación optimizables para detener a una distancia mínima, se repiten hasta que el tren se detiene. La restricción preliminar del tren y los parámetros de operación optimizables se determinan para adherirse a las restricciones de velocidad dispuestas. 10 El método de capacitación de un ingeniero de locomotora para un tren en movimiento, incluye determinar las condiciones actuales a través del tren y determinar una respuesta deseada a las condiciones actuales del tren para alcanzar una 15 meta. La respuesta del ingeniero se determina y las condiciones actuales a través del tren resultan de la respuesta del ingeniero y se determina y muestra sobre el tren. Se determina un meta o respuesta deseada por la autoridad de 20 capacitación al seleccionar una combinación de factores ponderados o de énfasis para maximizar la eficiencia de combustible, minimizar el tiempo para el destino y minimizar las fuerzas en el tren. Se puede desplegar la respuesta deseada 25 después de determinar la respuesta del ingeniero.

La respuesta deseada incluye ajuste de propulsión u frenado. La pantalla se puede cambiar para reflejar la condición resultante de la respuesta sugerida .

La respuesta del ingeniero se registra como se rela : iona a la condición desplegada. La respuesta del ingeniero se compara con la respuesta deseada. El ingeniero se califica a partir de la comparación de la respuesta del ingeniero con la respuesta deseada a la condición. También se registra la respuesta del tren a la respuesta del ingeriero ya que se relaciona con la condición desplegada. Se registran también las observaciones del capacitador sobre el tren.

Otro método de capacitar a un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento, incluye la determinación de las condiciones actuales a lo large del tren. Calculan y despliegan los ajustes de p:-opulsión y freno para alcanzar una meta. Los ajustes calculados de freno y propulsión, se despliegan para el ingeniero y/o el capacitador en el tren. La autoridad de capacitación forma una meta al seleccionar una combinación de factores aa&aaAjtá '* ponderados o de énfasis para maximizar la eficiencia de combustible, minimizar el tiempo para el destino y minimizar las fuerzas dentro del tren, Se califica al ingeniero a partir de una comparación de los ajustes actuales del freno y est rangulamiento a un conjunto calculado de ajustes recomendables para freno y es t rangulamiento encontrados para alcanzar la meta seleccionada que represente practicas de manejo de tren s seguras y eficientes. El ingeniero puede también juzgarse sobre cuando se usan el silbato y la campana en relación a los cruces y si la velocidad fue prudente para la operación del tren dadas las circunstancias actuales y anticipadas. Las condiciones actuales del tren a lo largo del tren se pueden desplegar así como un cambio en las condi ciones a lo largo del tren si se hubieran establecido los ajustes recomendables de estrangulamiento y frenos. Se puede llevar a cabo la determinación y despliegue en una computadora portátil en el tren o en una computadora preexistente en el tren.

Un método para la calificación de un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento, incluye el registro del tren en movimiento en un alma enamiento de datos, las condiciones actuales a lo largo del tren y los ajustes reales de est r angulamiento y frenado como una función del tiemoo. También las observaciones del capacitador sobre el tren se registran como una función del tiemoo en el almacenamiento de datos. Se determinan los ajustes de freno y es t rangulamiento con base en las condiciones del tren para alcanzar una meta como función del tiempo, y se califica al ingeniero a partir de la comparación de los ajusfes reales de es t rangulamiento y frenado con los ajustes determinados de est rangulamiento y frenado determinados por un ferrocarril para representar un manejo seguro y eficiente del tren como una función del tiempo. La determinación de los ajustes de es t rangulamiento y frenado para alcanzar una meta, se pueden llevar a cabo dentro o fuera del tren. El almacenamiento de datos puede ser un registrador de eventos ya en el tren o un sist ma Leader.

Un sistema portátil de capacitación para capacitar a un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento, incluye una entrada para recibir . ? .A^,,,^ .. .. .. . - „ ...„- .. j= , . .., ^^^¿ información de las condiciones reales del tren y un programa para calcular los ajustes de frenado y es t rangulamiento con base en las condiciones reales actuales del tren para alcanzar una meta. Una pantalla despliega en el tren las especificaciones deseadas de est rangulamiento y frenado. La pantalla puede ser parte de un sistema o portátil o montarse en el tren y el sistema portátil tiene una salida acoplada a la pantalla.

El método de capacitación incluiría también la determinación del nivel de calificación del ingeniero antes de la capacitación a partir de las entradas del ingeniero. El nivel de calificación del ingeniero y la identificación del ingeniero se pueden registrar a la entrada usando un dispositivo codificado. El ingeniero se califica con base en la respuesta determinada y el nivel de calificación se actualiza con base en la calificación determinada. El acceso a los controles de la locomotora también se puede controlar utilizando una identificación del usuario y determinando el nivel de calificación del usuario. El sistema es permitido si el nivel de calificación del usuario satisface los .-y ü i.., i ? ^M^. - -a^K requerimientos de la locomotora. La identificación del usuario y los niveles de calificación, se pueden alimentar a la entrada mediante el dispositivo codificador previamente discutido. El sistema de control por ejemplo, la pantalla, se puede adaptar utilizando la identificación del usuario y/o el nivel de calificación.

Otros objetivos, ventajas y características novedosas de la presente invención como se volverán aparente a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considere en conjunto con los dibujos anexos.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista de un diagrama del sistema de balance de energía de conformidad con los principios de la presente invención.

La Figura 2 es un diagrama de bloques de los componentes del sistema de una pantalla de ayuda de locomotora y registrador de eventos de conformidad con los principios de la presente invención .

La Figura 3 es un diagrama de flujo para el control del sistema de propulsión y frenado carro por carro, de conformidad con los principios de la pres nte invención.

La Figura 4 es un diagrama de flujo para el control del sistema de propulsión y frenado de conformidad con los principios de la presente inve ición . 10 La Figura 5 es una pantalla LEADER que incorpora los principios de la presente invención.

La Figura 6 es un diagrama de bloques con el 15 flujo de información a partir del tren a la pant .alia, incorporando los principios de la pres <ente invención.

La Figura 7 es un diagrama de flujo para la 20 optimización de combustible, utilizando el ajuste de est rangulamiento de conformidad con los principios de la presente invención. ..^ja?:n. i.¿a.riiatw'=»»Sw . »«.„ , . ? *,A ^ . . . ._ . , . , « .... -„a„a^3ü¿a La Figura 8 es un diagrama de flujo para la advertencia de fuerzas en exceso de conformidad con los principios de la presente invención.

La Figura 9 es un diagrama de flujo para la corr cción de la fuerza relacionada con la lent.Ltud de conformidad con los principios de la pres nte invención.

La Figura 10 es un diagrama de flujo para una cali:: icación de capacitación en el trabajo, de conformidad con los principios de la presente invención La Figura 11 es un diagrama de flujo para controlar el acceso a los controles de la locomotora de conformidad con los principios de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invenció El LEADER, opera sobre el principio de la conservación de la energía, cinética y potencial como se ilustra en la Figura 1. Algunos eventos aumentan la cantidad de la energía cinética o potencial en el sistema, mientras que otros la reducen. Al quemar combustible se convierte la materia en energía (el movimiento por medio de los caballos de potencia y el calor), mientras que el fren=?do convierte la energía cinética en calor, haciendo más lento al tren. Los cambios de energía permanecen pero la suma total de la energía en el sistema debe ser una constante. Un tren en movimiento esta convirtiendo constantemente combustible a energía, convirtiendo la energía cinética en energía potencial que viaja hacia arri a en contra de la gravedad, convirtiendo la enercia potencial en energía cinética que viaja hacia abajo y eliminando la energía cinética en forma de calor a partir de los sistemas de frenado dinámicos y de fricción.

Los modelos matemáticos del sistema LEADER, vigilan los parámetros y llevan a cabo cálculos con base en el estado de energía actual del tren, para crear una pantalla en tiempo real de la dináirica del tren. El poder del LEADER, recibe en su capacidad de proporcionar información como que permite a la tripulación un mejor control del tren minimizando las perdidas de energía. La perdida de energía mediante un sobre frenado representa combistible innecesariamente consumido. La energía impartida a la carga del tren representa un daño potencial a los embarques, al equipo y a las vías férreas. Ambos fenómenos son indeseables y se pueden atender con el LEADER.

El sistema LEADER comprende una diversidad de subsistemas cada uno con tareas especificas. La Figura 2 muestra una arquitectura genérica del LEADER. La interfaz del usuario del sistema LEADER, es la pantalla en tiempo real que muestra una representación gráfica y numérica del estado actual del tren como se muestra en la Figura 5. Se establece la comunicación por radio entre la locomotora líder, las locomotoras de arrastre en la composición líder y las locomotoras en la composición remota para informar los parámetros nece arios a partir de cada una de estas locomotoras, necesarios para llevar a cabo los cálculos del LEADER. La información de la composición se alimenta por medio del teclado en la pantalla en tiempo real, una fuente de comunicación cableada (computadora personal portátil o dispositivo de almacenamiento separable) o por medio de comunicación por vía radial. Se determina la posición a partir de sensores de movimiento en las ruedas y un sistema de posicionamiento global (GPS) . El concentrador entrada/salida (I/O) reúne todos los parámetros diversos de la locomotora necesarios para los cálculos del algoritmo del LEADER y reporta la información a la computadora LEADER. El procesador LEADER, una plataforma de computadora de alta capacidad de salida que utiliza un sistema de operación en tiempo real (RTOS), lleva a cabo entonces los cálculos requeridos por los algoritmos LEADER y se actualiza la pantalla en tiempo real. Todos estos subsistemas se combinan para formar el sistema LEADER.

Cada locomotora en un tren LEADER requerirá un mínimo, el concentrador I/O con la capacidad de comuricación al extremo de la cabeza. Un procesador LEADER y pantalla son solamente requeridos para la locomotora lider. La decisión de equipar todas las locomotoras con una instalación completa LEADER (procesador, pantalla además del concentrador l / ) se debe bazar en la capacidad de los ferrocarriles para designar í -l Í.I? i i. ) ....i.: . permanentemente una locomotora como líder o sendero en sus tareas.

El desarrollo del LEADER comenzó hace 20 años con esfuerzos tempranos para crear el analizador dinámico de trenes (TDA), un modelo matemático en computadora usado para predecir las fuerzas dentro del tren. Las técnicas del modelado dinámico del tren y los algoritmos cubiertos en el TDA se describen en la Patente Americana 4,041,283.

El LEADER proporciona una diversidad de características únicas, que están disponibles debido al conocimiento detallado del LEADER sobre el estado del tren. Muchas de estas características permiten que le ferrocarril llegue y se apegue a las políticas operativas al programar limites dentro del sistema LEADER de manera tal que cuando se exceden los limites, el LEADER alertará de manera audible y/o visible a la tripulación sobre la situación.

La Figura 5, muestra una pantalla "congelada" LEADER. Cada característica LEADER se identifica por un bloque que señala la ubicación adecuada de .«*Aái¡ aÉt la pantalla. Las secciones que siguen usan el mismo numero de párrafo como el bloque de identificación detalla la operación de cada característica.

La pantalla LEADER mostrada en la Figura 5, represente una configuración particular para la pantalla de información LEADER. El formato de la pantalla se puede ajustar a petición del cliente mediante la adición de información, eliminación de información, cambio del esquema de color, reacomodo de la posición de las secciones de información, y/o variación del tamaño de alguna gráfica en particular.

En las siguientes descripciones de características sobre la pantalla LEADER, se usará el termino función para describir la gráfica de la magn.Ltud de un parámetro en particular a través de la longitud del tren variando con el tiempo. 5.1 Perfil de la Via La porción superior de la pantalla LEADER muestra el perfil de la vía en tres vistas. La saimsata?^»iii8 composición del tren se representa con bloques coloreados diferentes para las unidades de locomotora y para los carros. La longitud del tren desplegado es proporcional a la longitud del tren real. Los puntos de señalización se representan por lineas que corren verticalmente a través de la porción del perfil de la vía de la pantalla. 5.2 Vista Horizontal de la Via La vista horizontal del perfil de la vía muestra la pendiente sobre la cual se coloca actualmente el tren y la pendiente del perfil de la vía para una diversidad de millas hacia delante. La vista horizontal del perfil de la vía mostrara la posición del tren completo en la vía, tanto en la ubicación actual y forma geográfica (ascendente o descendente) como una porción verti.cal del perfil de la vía en tiempo rea 5.3 Representación de la Curvatura de la Via La gráfica superior de la sección del perfil de la vía se hace de bloques que representan la curvóitura de la vía. Un bloque arriba de la línea .^.áa-rtaat divisoria representa una curva a la derecha. Un bloque debajo de la línea divisoria representa una curva a la izquierda. Entre más largo el bloque más larga la curva. Entre más alto el bloque más severa es la curva. 5.4 Información Complementaria/Vista Superior Justo arriba de la vista horizontal esta la vista superior. Esta vista incorpora símbolos para repr sentar las estructuras de la vía tales como cruces, señales, pasos superiores, pases inferiores y vías muertas. 5.5 Fuerzas Dentro del Tren Directamente debajo del tren representado en la pantalla LEADER esta la porción de la pantalla dedicada a mostrar las fuerzas dentro del tren. Todas las fuerzas dentro del tren se despliegan como un gráfico que mapea cada carro en el tren. Siguiendo cualquier punto en cualquiera de las funciones de fuerza directo sobre la pantalla, se interceptara con un punto en el tren en donde un nivel particular de fuerza esta actualmente presente. Se representan tres tipos de fuerzas en dos gráficas diferentes. Las dos gráficas se pueden identificar como las funciones de fuerza de magnitud tracción/paro y la función de relación de fuerza lateral dividida por la vertical (L/V) .

La gráfica de fuerza tracción/paro representa las fuerzas de tracción como una función arriba de la línea 0 kilolibras y fuerzas de paro como una función de bajo de la línea 0 kilolibras y fuerzas de paro como una función de bajo de la línea de 0 kiloLibras. La fuerzas de tracción y paro se pueden dividir en dos categorías, estado permanente y transitorio. Las fuerzas de estado permanente se muestran en general, por una función de cambio relativamente lento uniforme. Las fuer as de tracción y paro transitorias (fuerzas lentas inducidas o ent rante/ sal iente ) se muestran por "picos" de fuerza que viajan a través del tren. El LEADER calcula precisamente y despliega ambas. Las fuerzas inducidas por lentitud representan transferencias de momentum entre los carros que resultan en un baño potencial para el embarque y para el carro. .. f1 ? La gráfica de relación de fuerzas lateral sobre vertical (L/V) se muestra arriba de la gráf.Lca de fuerzas tracción/paro. Las fuerzas L/V aparecen en los carros cuando atraviesan las curvas en la vía. 5.6 Presión del Tubo de Freno/Presiones del Cilindro de Freno Directamente debajo de las gráficas de fuerza, están dos funciones que representan la presión de la tubería de frenos a lo largo del tren y presión del cilindro de frenos a lo largo del tren. Nuevamente, estas funciones mapean hasta una ubicación y la representación del tren directamente arriba. Ya que las funciones son representaciones en tiempo real del sistema de frenos, es posible vigilar una aplicación de frenos o liberarla cuando viaja a través del tren comp] et o . 5.7 Información de Telemetría/Trayectoria Las secciones inferior del centro e inferior derecha de la pantalla, tienen información de estado y trayectoria en tiempo real desplegada en un formato de gráfica de barras análoga y digital. La lista siguiente contiene los parámetros actualmente mostrados en la pantalla LEADER: las secciones están numeradas para acoplarse a los bloques de identificación de la Figura 5. 5.7.1 Información del Extremo de la Cabeza La ubicación es una representación digital de la ubicación del mercado de millas de la locomotora de extremo de cabeza. La pendiente es la inclinación de la vía en la ubicación de la locomotora de extremo de cabeza. La curvatura es el grado de curvatura de la vía en la ubicación de la locomotora del extremo de cabeza. 5.7.2 La velocidad se muestra como una lectura digital seguida por una gráfica de barras análoga que representa la velocidad de la locomotora del extremo de cabeza en cada instante en el tiempo. La gráfica de barras cambiara de un color normal de verde a rojo si se excede el limite de velocidad. 5.7.3 La aceleración se muestra como una lectura digital seguida de una gráfica de barras análoga que representa la aceleración de la locomotora del extremo de cabeza en cada instante en el tiempo . 5.7.4 El limite actual de velocidad se muestra como una lectura digital del limite de velocidad para la posición actual de la locomotora del extremo de cabeza. 5.7.5 Ajuste de la válvula de alimentación es la presión a la cual se ajusta a la válvula de alimentación, mostrada en libras por pulgada cuadrada (psi ) . 5.7.6 El combustible es la cantidad de combustible consumido desde que el contador se reposicionó por ultima vez. 5.7.7 La longitud de la composición es una lectura digital de la longitud de la composición mostrada en pies. 5.7.8 El tiempo es la lectura digital del tiempo actual 5.7.9 Reducción de la tuberia de frenos (o comando de frenos EP) esta gráfica tiene dos pape les; uno para trenes equipados con frenos neumáticos convencionales y un para trenes equi¡Dados con frenos EP. En el convencional, la gráf.Lca es una lectura digital seguida de una gráfica de barras análoga que representa la reducción de presión en la tubería de frenado en la Locomotora del extremo de cabeza en cada instante en el tiempo. El sistema LEADER, tiene la capacidad de soportar a los trenes equipados con los sistemas de frenos EP más que las válvulas de desplazamiento convencionales. En un tren equipado con EP la gráfica es una lectura digital seguida de una gráfica de barras análoga que representa el porcentaje de frenado comandado al sistema EP. 5.7.10 Las fuerzas en la barra de retiro es una lectura digital seguida por una gráfica análoga de barras que representa la fuerza instantánea de barra de retiro en la locomotora. 5.7.11 Taza de consumo de combustible, es una lectura digital seguida de una gráfica análoga de barras que representa la velocidad instantánea de consumo de combustible del tren completo mostrada en g lones por hora (GPH) . 5.8.1 Advertencia de velocidad excesiva, es una advertencia en audio y/o visual que aparecerá en la pantalla LEADER cuando la velocidad de la locomotora excede el limite de velocidad para la ubicación actual de vía. La restricción de velocidad para la vía, se puede modificar para reflejar ordenes lentas para una sección de la vía férrea. Muestra una marca en la gráfica de indicación de velocidad que representa el limite actual de velocidad. 5.8.2 Reducción de freno neumático minima segura es de interés para la operación segura del tren. Cuando se hacen aplicaciones del freno y se libera el estado de carga del sistema de frenos neumáticos, se puede volver tal que ocurrirá una liberación indeseable de frenos si la siguiente aplicación requerida de frenos no es lo suficientemente profunda. El LEADER calculara el nivel de aplicación seguro de frenos y desplegará visualmente un objetivo en la gráfica de barras de reducción de frenos. Si la aplicación de frenos requerida no es lo suficientemente profunda, se colocará una advertencia visual en la pantalla LEADER. 5.8.3 Exceso es una medida de cómo el tren se mueve con respecto a la eficiencia de combustible. El exceso se calcula y se despliega en galones por miles de millas-tonelada.

La pantalla del LEADER esta equipada con ocho tecl s de función en la parte inferior de la pant lla. La definición de cada tecla de función se muestra en la representación de las teclas en el tablero LCD directamente arriba de el. Las teclas de función permiten la entrada del usuario al sistema, teniendo acceso a diversos menús de arranque y configuración e información de preguntas sobre el sistema LEADER.

Como se ilustra en la Figura 2, se muestra una cámara conectada al procesador LEADER. La cámara se monta para ver las condiciones vistas bajo la vía desde el frente del tren. Esta información se puede desplegar en lugar de la pantalla LEADER de la Figura 5 o como una foto dentro de foto con los resultados de la pantalla LEADER. La foto dentro de foto con los resultados de la pantalla LEADER. La foto dentro de foto de la vía real se puede mover a algún lugar dentro de la pantalla LEADER de la Figura 5, obscureciéndola en forma sin seleccionada de la pantalla LEADER. Esto permitirá al ingeniero ver simultáneamente la condición actual de la vía así como la información sobre la pantalla LEADER.

El LEADER es capaz de tres modos de operación, cada uno construido sobre el modo previo. Los tres modos hacen avanzar al LEADER desde una pantalla en tiempo real que proporciona pasivamente información al ingeniero de locomotoras (modo solamente de información) a un sistema LEADER que sugerirá al ingeniero de locomotoras como manejar mejor el tren (modo de asistencia al conductor) y finalmente a un sistema de control que es capaz de emiti.r comandos para controlar de manera óptima la locomotora (modo de control de crucero) .

En el modo solamente de información, el ingeniero de locomotora hace todas las decisiones y solamente activa los diversos sistemas de control en un modo manual. El LEADER proporciona información al ingeniero que no esta actualmente disponible para el para usar y administrar los diversos sistemas de control de locomotora. En el modo de asistencia al conductor, el LEADER determina y despliega el ajuste de es t rangulamiento de freno dinámico del poder de la locomotora óptimo y los ajustes de control de freno de los carros y la locomotora. Estos ajustes se determinan para las locomotoras de extremo de cabeza y las locomotoras controladas a distancia. Estas recomendaciones son ajustes deseados desplegados para el ingeniero de locomotora quien puede entonces elegir moverse manualmente por los diversos controles para alcanzar estos ajustes. En el modo de control de crucero, los ajustes deri ados por el líder se usan para controlar automáticamente la potencia de la locomotora y los sistemas de frenado, el sistema de frenos del tren de cada carro y los sistemas auxiliares que afectan el movimiento del tren. El ingeniero de locomotoras sirve a un supervisor operativo con la capacidad de invalidar manualmente el control de crucero. El control de crucero puede también efectuarse por enlaces de comunicación entre el líder y el centro de control de tráfico central de ferr ocarriles .

El LEADER recibiría y activaría una diversidad de comandos recibidos del centro de control de tráfico central. Esta información recibida 0 incluiría ordenes para detención lenta, cambios en el limite de velocidad, aspectos de señales de aproximación, etcétera. El LEADER proporcionaría actualizaciones del estado al centro de control, incluyendo la velocidad actual del tren, la 5 ubic ción actual de la vía, fallas detectadas o funci.ones equivocadas del equipo, tiempo estimado de lLegada, etcétera. El control de trafico puede usar esta información para administrar el movimiento completo efectivo y seguro del tráfico 0 del tren bajo su control.

La pantalla de la Figura 5 se produce por el diagrama de flujo de la Figura 6. Las bases de datos del perfil de vía incluyen el perfil de vía 5 o la topología que incluye pendientes, curvas, afeáSgr . « „ , ,__ | ; ...» ,„ ¿, ¿*. puestos de señalización, nombres de poblados, coor enadas de longitud y latitud absolutas, ubicación de señales y otras diversas estructuras de la vía. Además de las características físicas del perfil de la vía, también se toman en cuenta la condición de las señales que llevan, ordenes lentas, limites de velocidad y localización de las zonas de restricción de velocidad. El sistema LEADER incluye la capacidad de comunicación entre la locomotora y el despachador central de manera tal que las ordenes nuevas se pueden cargar en el sistema en tiempo real. El sistema LEADER también incluye contadores múltiples de distancia para ayudar al ingeniero de locomotoras a navegar en diversas zonas de restricciones de velocidad. El LEADER tiene la capacidad de comenzar, detener, rein ciar y alertar a la tripulación de las condiciones arbitrarias de contadores múltiples mostrados en la pantalla LEADER. Así, dependiendo de la longitud del tren, el tren puede estar en zonas múltiples en un momento dado.

Las diversas condiciones físicas y características el tren, se necesitan para los métodos que se discuten abajo. La información de composición o características de del tren incluyen longitud del carro, peso del carro, posición del carro en la composición descripción del equipo de frenado, tipos de rodamientos, áreas de corte de viento. También incluyen información sobre la locomotora e incluye longitud de la locomotora, peso y posición de la composición, desempeño de la tracción, desempeño del frenado dinámico, consumo de combustible en relación a los ajustes de control de potencia y velocidades de la locomotora .

La base de datos del perfil de vía y la información de composición, y la información de composición, se pueden cargar externamente por el ingeniero o por enlaces de comunicación con el centro de control de tráfico central de ferrocarriles. Similarmente, la información sobre la composición se puede derivar automáticamente de los controladores individuales en las locomotoras en los carros durante el arranque como se describe en las solicitudes americanas de Patente 08/837,113 presentada el 14 de Abril de 1997 y 08/689,813 presentada el 14 de Agosto de 1996. Otra información que puede cargarse incluiría las limitaciones operativas para limites excepcionales de velocidad y ordenes lentas especiales, zonas de restricción de velocidad, cruces y pasos, permisos de ocupación de vía, boletines generales de ocupación, designaciones de señales que llegan, tiempo deseable de llegada y ubicación del destino final y limite de la autoridad o ubicaciones de vía en las que se mueve el tren sin la posibilidad de i terferencia con el movimiento de trenes en el área La base de datos del perfil de via, localización e información de la composición, se usan para traer el perfil de la vía en la vista horizontal, vista de curvatura y vista superior y proporcionar a la pantalla de líder.

Los cálculos dinámicos del tren líder usan una combinación de mediciones instrumentadas en la locomotora y si están disponibles de los carros de un calculo de computadora basado en las leyes fundamentales de la física, mecánica de ingeniería junto con diversas derivaciones empíricas. Estas mediciones y los cálculos se usan para facilitar las retroal iment aciones estimadas requeridas. Las mediciones incluyen los ajustes de freno dinámico y/o es t rangulamiento en la locomotora, presiones de control de diversos sistemas de control de frenos de aire de locomotoras, y velocidad de la locomotora y rotación de llantas en incremento. También incluye el extremo de las presiones de control de frenos del tren y las presiones de frenos para los carros individuales disponibles. La potencia producida y/o anticipada dentro del sistema de tracción de las locomotoras el deslizamiento de las ruedas de locomotoras. La activación de los areneros de locomotora y silbatos y o campanas. La ubicación absoluta de la vía el tiempo del día también son entradas. Esto es además de la información de la composición y del perfil de vía previamente descritos.

A partir de esta información, el Leader calcula el estado permanente y la magnitud de la fuerza transitoria de paro/tracción y su posición de la magnitud de la relación de fuerzas lateral sobre vertical, de la composición y la posición en la composición, la magnitud de la presión de frenos y la posición en la composición y la magnitud de la presión del cilindro de frenos y *-& J i tí - fe ^ las posiciones en la composición. Estos cuatro parámetros se mapean entonces a los símbolos del tren y las ubicaciones actuales del perfil de vía se suministran a la pantalla líder.

El LEADER también tiene la capacidad de determinar si sus cálculos son imprecisos. Por ejemplo, si hay error en la distancia real recorrida contra la distancia calculada recorrida, puede llamarse la atención del operador. Esto permite que el operador cambie las funciones ponderadas si se desea en el algoritmo. Estos errores en los algoritmos pueden ser mediciones falsas, información errónea de la composición, fallas en los sistemas de frenos de los carros y/o fallas en el sistema de propulsión. Aun sin la capacidad de identificar la fuente especifica del error, al menos la notificación de que existe el error permitirá al operador y al sistema hacer decisiones más inteligentes.

El LEADER integra sistemas de frenos elect.roneumát icos (EP) para proporcionar un frenado en una base carro por carro. Esto se puede usar para maximizar la eficiencia de combustible, ? ? í ^t a i fe,. minimizar las fuerzas dentro del tren, y/o minimizar el tiempo del destino. Al combinar el conocimiento de la posición y estado del tren, el control de los frenos individuales mejora además el desempeño del frenado. Por ejemplo, los cont coladores de frenos EP en cada carro se pueden comandar para aplicar frenos en los carros hacia delante de un cierto punto a medida que el tren sube a una colina y no aplicar los frenos en los carros que están debajo de la sima de la colina. Esto elimina que los carros en el lado elevado de la colina ofrezcan resistencia con sus frenos hasta que alcanzan la colina.

El control de los carros individuales se ilustra en el diagrama de flujo de la Figura 3. El proceso comienza con el LEADER vigilando el perfil de lea vía. Si hay una característica geográfica de interés, procede a identificar la ubicación del tren en relación a la característica geográfica de interés. Si no, hace el ciclo de vuelta para vigilar el perfil de la vía. Las características geog áficas de interés puede incluir colinas, valles, curvas, señales o laderas. Estos son ejemplos de características de interés que se >A t?" t beneficiarían del frenado de carros individual. Después de identificar la ubicación del tren en relación a la característica geográfica, la identidad de cuales carros están en la característica geográfica de interés se determina. Esto se determina utilizando datos de serialización de carros, para ordenar e iden ificar los carros. La serialización del carro se puede determinar usando el proceso descrito en la Patente Americana No. 5,966,084.

Después de identificar la ubicación del carro en relación a la característica geográfica de interés, hay una decisión hecha de si es posible la optimización. Si no, se hace el ciclo de vuelta para que el LEADER vigile el perfil de la vía. Si es posible la optimización, se determinan los parámetros de operación para las restricciones operativas. Como se discutió previamente, puede incluir limites en las fuerzas o en la velocidad. Después, los parámetros ponderados optimizados del usuario, se derivan tomando en cuanta las limitaciones operativas. Ejemplos del método de optimización pueden ser maximizar la eficiencia de combustible, minimizar las fuerzas dentro del tren i » . ^ s í o minimizar el tiempo del destino. También la afinidad de freno dinámica y la afinidad de freno neumática se pueden ponderar. Estas se determinan por el usuario. Estos factores ponderados se 5 combinan y se suministran al parámetro ponderado optinizado de la etapa del usuario. Si se desea menos que todo, el peso para el parámetro indeseable se puede dar como cero. 10 Los parámetros ponderados optimizados se usan para calcular parámetros operativos optimizados por ejemplo, cual carro frenar y a que nivel de frenado es necesario. Los comando apropiados se emiten para los sistemas de frenos 15 electroneumáticos de cada carro. Esto incluiría la identificación del carro y el nivel de frenado transmitido sobre el enlace de comunicación a lo largo del tren. Para las locomotoras, esto incluiría frenado dinámico y neumático así como 20 propulsión.

Si todos los carros no están equipados con frenes del sistema EP, el único control del tren a través de la tubería de frenos a los carros 25 individuales así como los frenos y la f'ftiytriMirMifirtfilflí- •» -*-*• >- - *•* * - .- ^-. t - M * - * • • - T » • . . ^tmt ^ir estrangulación en la locomotora. Asi, la maximización de la eficiencia de combustible, minimización de las fuerzas dentro del tren y la minimización del tiempo para el destino serian controladas a través de la tubería de frenos y estrangulamiento. Si los carros no tienen frenos individualmente controlados, los parámetros de operación optimizados se determinan en el nivel de sistema como se ilustra en la Figura 4.

Se debe observar que aun si no es posible la opt iri zación , los diagramas de flujo de las Figuras 3 y 4 serian también operables para iden ificar la ubicación del tren y la ubicación de los carros individuales y determinar si los limi.es de restricción has estado o se van alcanzar. Si hay una anticipación de que se van a alcanzar, entonces se lleva a cabo el calculo de los parámetros de operación de restricción. Se lleva a cabo el calculo de cuales carros hay que frenar y que nivel de frenado es necesario así como el calculo de los comandos de locomotora. Estos comandos se emiten después a los carros indi- iduales y locomotoras. Alternativamente, el control de propulsión y frenado se lleva a cabo en el nivel de sistema.

Los cálculos y la optimización de la Figuras 3 y 4 se llevan a cabo no solamente para la ubicación actual del tren sino viendo adelante en los perfiles de vía de venidero. Esto se usa para determinar que cambio en las condiciones del tren resultara del cambio en el perfil de vía y ubicación. Sin tal capacidad de ver hacia delante, no se puede alcanzar completamente la optimización completa. También, la anticipación de una disminución o condición de incremento en el perfil de vía y en la ubicación del tren, afectara mantener al ten dentro de las fronteras de las rest : icciones .

Los controles proporcionales de la fuerza de tracción de la locomotora y el frenado dinámico incluyen subsistemas para administrar un efecto de tiro de locomotora y esfuerzos de frenado eléctrico. El control proporcional de los subsistemas de frenos de aire de locomotora que incluyen la aplicación y liberación de los frenos independientes de la locomotora y el tren o los l ,* *¿ •$- i ¿m * frenos de los carros individuales. La activación/desactivación de los sistemas de control auxiliares de la locomotora incluyen el control, de los areneros, la bocina y las camp nas .

Como un subconjunto de la optimización de las Figuras 3 y 4 o como un sistema independiente, se desci-ibe en la Figura 7 la optimización de combustible a través del ajuste de est rangulamiento e incluye el paro.

Las locomotoras operan a máxima eficiencia a ciertos es t rangulamient os . Mientras que las locomotoras múltiples son necesarias para jalar el tren sobre ciertas áreas, otras áreas en el mismo territorio pueden no requerir todas las locomotoras para operación. El LEADER tiene el conocimiento del estado actual del tren, la capacidad de la locomotora, la composición del tren y el perfil venidero de la vía. Usando este conocimiento, el LEADER puede determinar la combinación óptima de ajustes de est rangulamient o en la locomotora para maximizar la eficiencia, el I.IA..JJ l .. a ajuste puede ser desde marcha lenta hasta posición 1-8.

La información sobre la composición del tren, información de la locomotora, perfil de la vía y comandos actuales de es t rangulamient o , se usan para los algoritmos de procesamiento del LEADER para determinar el estado del tren. Se hace entonces la determinación de si los ajustes de es trangulamiento son óptimos para la eficiencia de combust ible . Si lo son no se requiere procesamiento adicional. Si no lo son, entonces se determina un ajuste recomendable de est rangulamiento óptimo. Este ajuste se despliega después a la tripulación. En un modo semiaut omát ico la respuesta de la tripulación se determina y si la tripulación selecciona el ajuste óptimo, no se lleva a cabo ningún procesamiento adicional. Si la tripulación no selecciona el ajust.e óptimo entonces el sistema seleccionara automáticamente el ajuste óptimo. Así, se alcanza la optimización de combustible a través del ajuste de est rangulamient o .

=M.) t . .... . .

Otra limitación en las capacidades para controlar las fuerzas dentro del tren y la eficiencia de combustible, es que la mayoría de los trenes que aunque los frenos de carga se pueden aplicar gradualmente, no pueden liberarse gradualmente. Una vez que se libera un freno por los ingenieros de locomotoras, el freno se liberara completamente. Después de que se inicia una aplicación de freno tomara hasta un minuto o más para aplicarse completamente los frenos a través de un tren que tiene por ejemplo cien carros. Una liberación completa de un sistema de frenado tomara también un minuto o más. El tiempo requerido depende de la longitud del tren y el tipo especifico de válvulas de frenado en los carros. Así, un problema común encarado por los ingenieros de locomotoras para determinar el grado de frenado a aplicar.

Si un ingeniero se mueve bajando una pendiente que requiere la aplicación del freno para mantener una velocidad segura, se debe hacer una aplicación suficiente para evitar que el tren gane demasiada velocidad. Si se aplica demasiado freno, el tren podra avanzar más lento y eventualmente detenerse o parar. Idealmente, se aplica suficiente freno para balancear el efecto de la pendiente. Si se aplica demasiado freno existen dos opciones. Los frenos se pueden liberar y volver aplicar lo cual tomara de dos o más minutos. Esto puede resultar en que el tren gane demasiada velocidad antes de que Los frenos se vuelvan a aplicar y por lo tanto este en un "deslizamiento". La otra alternativa es aplicar la propulsión de potencia de la locomotora para compensar la aplicación excesiva del freno. Esto se conoce como "frenado con potencia". El resulta en un control razonable de la velocidad del tren, incrementa el costo de la energía, el consumo de combustible y el desgaste en el sistema de frenos.

El sistema LEADER mide la velocidad del tren, tiempo, localización de la vía y perfil, est rangulamiento de la locomotora y ajustes al control de frenos y la formación del tren determina la aplicación óptima de freno requerida para mantener una velocidad segura. La velocidad seguí-a puede optimizarse en combinación con un nivel de fuerza lateral y longitudinal, una acción lenta mínima y uso de combustible. Usando un modelado dinámico de tren de carga normal acoplado con las mediciones y bases de datos, el LEADER predice que los ajustes de control de freno se requerirán para mantener la velocidad o para optimizar la velocidad con otras fuerzas y el uso de combust ible . Dependiendo del modo de operación, los ajustes pronosticados de freno se pueden enviar a la pantalla LEADER para implantación por el ingeniero o para controlar directamente el sistema LEADER.

Las fuerzas longitudinales las cuales, si exceden el limite del sistema de acoplamiento, resultaran en un rompimiento den dos del tren. Guiar- un tren por mucho por una pendiente en contra de la gravedad y vencer la fricción en los ejes del carro puede producir una aceleración o fuerza en los acoplamiento la cual es insegura. La dete minación de las fuerzas inseguras se describe en el diagrama de flujo de la Figura 8. El LEADER determina las fuerzas que usan sus algoritmos normales. Los niveles de fuerza actual incluyen tiro y tracción de estado permanente, tiro y tracción transitoria, y relación de fuerzas vertical sobre lateral. Estas se comparan con los limiies establecidos por el ferrocarril. Si estas fuer -zas calculadas están fuera de los limites, se hace entonces la determinación de si el sistema esta en control automático o no. si esta en control automático, entonces se hacen actuar los comandos para actuar fuerzas. Si no es un control automático, entonces se suministra una alerta a usuario. La respuesta de la tripulación se determina después. Si la tripulación efectúa el 10 ajuste requerido, entonces el sistema regresa a sus ciclo. Si la tripulación no actúa el ajuste requ rido, entonces se actúa una indicación obligatoria. Esta indicación obligatoria puede ser nuevamente una alarma visual o indicación o 15 control automático. Si no están fuera de los limit.es, se continua el calculo de la fuerza LEADER.

También, esta información se puede usar como 20 en e.L diagrama de flujo de las Figuras 3 y 4 como un valor ponderado o por si mismo para alcanzar un frenado óptimo. Puede usarse para controlar el frenado así como para controlar la propulsión. Al ajustar el sistema de propulsión, se puede 25 controlar el tiro de la fuerza ejercida. »~« tu. * ?.a ?s?í*, i?~t.~ Además de las fuerzas de acoplamiento producidas por el tiro entre lo carros, hay una acción lenta que puede frenar el acoplador o dañar el sistema de acoplamiento. Hay típicamente de 4 a 6 pulgadas (101.6 a 152.4 mm) de movimiento libre no restringido en el acoplamiento y aun a su velocidad relativa de 1-2 millas por hora (1.609-3.218 km por hora), puede crear grandes fuerzas. La redicción y control de la acción lenta, se ilus:ra en el diagrama de flujo de la Figura 9. El LEADER mide la velocidad del tren, tiempo, localización de la vía y perfiles de la vía, est rangulamiento de la locomotora y ajustes de freno y la formación al tren para minimizar las fuer as relacionadas con la lentitud. Al utilizar técnicas de modelaje dinámico de trenes de carga estándar, LEADER calcula las fuerzas del acoplador y las condiciones de lentitud a través del tren. Después determina si sucede la acción lenta. Si no, se usan los ajustes de freno y de estrangulamiento existentes en la pantalla o para control del tren.

Si sucede la acción lenta, acoplada con las mediciones y la información almacenada en la base de datos, el LEADER predice los ajustes de control de f enos y del tren que minimizaran los cambios de momentum entre los carros de carga. Se ha descubierto a través de experimentación que la magnitud de las fuerzas relacionadas con la lentitud se pueden minimizar efectivamente al mantener una aceleración cercana a cero del tren cuanco sucede la acción lenta. El LEADER determina la magnitud de la aplicación de potencia de la 10 locorrotora o la aplicación del sistema de frenos que se requiere para mantener una aceleración del tren cercana a cero.

Después de la determinación, esta si se hace 15 actuar el control automático. Si se hace, entonces se actúa el extremo de es t rangulamient o a los ajustes calculados para minimizar la acción lenta. Si no, el LEADER despliega ajustes de estrangulamiento y/o freno para minimizar la 20 acción lenta. En seguida, se mide la respuesta de la tripulación. Si la tripulación fija el es t rangulamient o y/o freno al ajuste deseado, entonces el sistema regresa a su ciclo al comienzo. Si no se inicia una indicación 25 obligatoria. Nuevamente, esta puede ser una alarma o indicador que no haya respondido o puede ser un control automático.

Los ajustes de control de calculo pueden ya sea dirigirse a ingenieros de locomotoras por la pantalla LEADER para la implantación o se pueden fijar- los ajustes de control completos. Los trenes que tienen algunos o todos los carros con frenos EP se controlara la acción lenta ya sea en la locomotora solamente con la propulsión y el frenado de la tubería de frenos o en combinación con el frenado EP en los carros individuales al enviar señales eléctricas adicionales a los carros individuales para emparejar la lentitud dentro de la composición.

La capacidad de LEADER para proporcionar información y para registrar información sobre el tren permite la capacitación o calificación del ingeriero de locomotoras. Como se ilustra en la figura 10, la capacitación se puede llevar a cabo al proporcionar parámetros de capacitación en ferrocarriles al sistema LEADER. Estos parámetros de capacitación incluyen técnicas de manejo de trenes tales como regulación de la velocidad, manejo de la fuerza dentro del tren, uso adecuado de frenos dinámicos y de aire, apego al aspecto de señaLes y reconocimiento y apego a las ordenes operativas. Un aspecto critico para hacer el juicio correcto del desempeño de la tripulación, es eL entendimiento de las circunstancias actuales encaradas por las tripulaciones. El LEADER usa y regi tra los datos del estado real de la locomotora para recrear completamente las 10 situaciones que encaran las tripulaciones.

El sistema LEADER puede proporcionar información de pantalla de retroalimentación a la pantalla LEADER para alineamientos de operación. 15 Estos lineamientos de operación incluyen ajustes recomendables de est rangulamiento y frenos, toque de silbato y campana en cruceros (cuando no se usa el toque de silbato para propósito de disminución de ruido) y señales de llamada. Se pueden 20 desplegar las condiciones a los largo del tren como se muestra en la Figura 5. La respuesta del ingeniero se registraría entonces por el sistema LEADER. El sistema LEADER determinaría entonces y desplegaría las condiciones a lo largo del tren 25 que resultan de la respuesta del ingeniero. jatBfaaF»*-» -- -- ?üjfc „ .... ^ » _ ... ., .

Las correcciones sugeridas, respuestas o modi icaciones para alcanzar una meta, se calculan y muestran en el sistema Leader. Se determina una meta o respuesta deseada por la autoridad de capacitación al seleccionar una combinación de factores ponderados o de énfasis para maximizar la eficiencia de combustible, minimizar el tiempo para el destino y minimizar las fuerzas dentro del tren a cuales quiera otros criterios que usen por 10 ejemplo los procesos de las Figuras 7-9. La respuesta deseada se despliega después de determinar la respuesta del ingeniero. La respuesta deseada incluye ajustes de propulsión y/o frenado. La pantalla se puede cambiar para 15 refl€ijar la condición que resulta de la respuesta sugerida de manera que el ingeniero puede compararla con las condiciones que resultan de su respti esta . 20 Otro método de capacitación para un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento incluye la determinación de las condiciones reales a loa large del tren. Los ajustes de freno y propulsión para alcanzar una meta se determina y despliegan 25 por el sistema Leader. Los ajustes de propulsión y » J*"itt-h- » *"~ -t.t j»_ ..t . , . «. - > -. -.Jat¿aA=Í»l freno calculados se despliegan para el ingeniero y/o capacitador en el tren. La autoridad de capacitación forma una meta al seleccionar una combinación de énfasis o ponderados para maximizar 5 la eficiencia de combustible, minimizar el tiempo para el destino y minimizar las fuerzas dentro del tren. El ingeniero se califica a partir de una comparación de los ajustes reales de es t rangulamient o y freno con un conjunto calculado 10 de ajustes recomendables de estrangulamiento y freno encontrados para alcanzar la meta seleccionada que represente practicas de manejo de trenes eficientes y seguras. El ingeniero también puede ser juzgado cuando el silbato y campana se 15 usan con relación a los cruceros y si la velocidad fue prudente para la operación del tren dadas las circunstancias actuales y anticipadas. Las condiciones actuales del tren a lo largo del tren se pueden desplegar así como un cambio de las 20 condiciones a lo largo del tren si los ajustes recomendables de estrangulamiento y freno se hubieran establecido.

La respuesta del ingeniero se registra como se 25 relaciona a las condiciones del tren, por ejemplo, como una función del tiempo y/o ubicación del tren. La respuesta o "ajustes sugeridos son también registrados si se determinan o usan en capacitación a bordo o se determinan durante un análi.sis posterior. La respuesta del ingeniero se compara con la respuesta diseñada. El ingeniero esta calificado a partir de la comparación de la respuesta del ingeniero con la respuesta deseada a las condiciones del tren. Por ejemplo, el ingeniero se califica a partir de una comparación de los ajustes reales de estrangulamiento y freno con los ajustes calculados de estrangulamiento y freno .

Un método para calificar a un ingeniero de locomotora en un tren en movimiento incluye el registro sobre el tren de movimiento n un almacenamiento de datos, las condiciones actuales a loa largo del tren y los ajustes reales de estrangulamiento y frenado como una función del tiempo. Los ajustes de estrangulamiento y frenado basados en las condiciones del tren para alcanzar una meta, se determinan como una función del tiempo y el ingeniero esta calificado a partir de una comparación de los ajustes reales de . » . ¿¿Ji . 'lÍMt?pm estrangulamiento y freno a los ajustes determinados de estrangulamiento y freno determinados por un ferrocarril que represente un manejo de trenes seguro y eficiente como una función del tiempo. También las observaciones del capacitador sobre el tren, se registran como una func ón del tiempo en un almacenamiento de datos y se usan para análisis y calificación.

Durante el periodo de evaluación de un ingeriero de locomotora como nuevo entrenado, o la recertificación de un ingeniero experimentado, el capacitador puede pasear con el ingeniero para evaluar su desempeño. En una locomotora con una pantalla existente LEADER, se puede conectar un dispositivo de entrada utilizado por el capacitador a la pantalla por medio de un arnés de cables. En una locomotora si un LEADER se puede conectar un dispositivo de entrada al registrador de eventos. El dispositivo de entrada puede agregar parámetros adicionales a la corriente de datos registrados en LEADER para análisis posterior y evaluación de la capacidad del entrenado. Los parámetros de entrada pueden incluir pero no se limitan a: . . ?...,. t * . . > *. -- . «. ^_¿ . . i'—¿t»^.

Aspectos de señales Registro de voz • Uso de voz en radio • Ubicación exacta de la estructura de la vía • Uso de instrumento no registrados por LEADER • Notas de texto sobre como se atienden diversas situaciones (apego a las reglas de apego/políticas) 10 • Notas de texto sobre advertencias" de s i tuaciones El complementar los datos registrados del LEADER con este tipo de información adicional, el 15 instructor o capacitador pueden hacer entradas especificas las cuales estarán disponibles durante una sesión de reproducción. Todas las entradas se pueden correlacionar con el tiempo y la ubicación del tren y aumentar la capacidad de los 20 capacitadores para evaluar las habilidades de los entrenados. Además, se puede crear y almacenar un registro permanente para cada entrenado. En análisis de los datos capturados por 1EADER creará criterios de calificación más objetivos para el 25 entrenado y proporcionara retroalimentación en cuanto a que categorías necesitan mejora en un entre'nado .

El sistema LEADER también tiene la capacidad de almacenar la historia del viaje y las respuestas del operador. Esta información se puede descargar y usar en un simulador, o sistema de computadora portátil o de escritorio. Esta información se puede comparar en contra de las respuestas deseadas para calificar al ingeniero. Aunque tales calificaciones se han llevado a cabo históricamente en sistemas de capacitación, los datos de la vida real proporcionan un mejor ajuste para la calificación. Esta información también se puede usar para el manejo del tren, análisis de desempeño, investigación de accidentes y estudios operativos generales. El calculo de los ajustes de estrangulamiento y freno para alcanzar una meta se pueden llevar a cabo dentro o fuera del tren. El almacenamiento de datos puede ser un registrador de eventos que ya este en el tren o un sistema Leader . lias etapas de calculo y despliegue se pueden ejecutar en una computadora portátil en el tren o b t en una computadora preexistente en el tren un sistema de capacitación portátil para capacitar a un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento incluye una entrada para recibir información de las condiciones reales del tren y un programa para determinar los ajustes de freno y estrangulamiento con base en las condiciones reales presentes del tren para alcanzar una meta. Una pantalla despliega sobre el tren los ajustes deseados de estrangulamiento y freno. Como se muestra en la Figura 2, la PC portátil puede tener el programa de capacitación y conectarse al procesador Leader y/o directamente al concentrador y I/O, como se muestra por la línea punteada. La pantalla puede ser parte del sistema portátil o montarse al tren por ejemplo la pantalla Leader, y el sistema portátil tiene una salida acoplada a la Una capacitación de ingenieros en un simulador, solamente puede mejorar hasta cierto nivel. El ingeniero practica sobre el mismo curso, entrenan en aquel curso. Como un juego de vídeo, aprende o memorizan el curso y entonces tiene una capacitación limitada para manejar otros cursos y situaciones. También, los simuladores no simulan el entorno completo de un tren real. Los ingeiieros toman mucha información se sus sentidos diferentes a la visión. El sonido de los motores, acción lenta, ruido de la vía son detectados e inte pretados. El movimiento de la acción lenta, aceleración/desaceleración y movimientos de vía son también detectados e interpretados. Al capacitar con el sistema LEADER sobre el tren, el ingeniero reacciona a condiciones no predecibles de cambio continuo, vivas. No solamente podrían las condiciones cambiarse por el clima si no también la formación del tren y las cargas de los carros indi iduales.

El resultado para la dinámica del tren de la respuesta del ingeniero no solamente se despliega por la pantalla LEADER, el ingeniero también obtiene la retroalimentación real a los sentidos de La vista, oído y movimiento. Ya que la respuesta produce resultados reales en el tren, la capacitación no es un juego que se pueda detener si la respuesta produciría una condición pelicfrosa. Una corrida de capacitación es más extensa que una sesión de capacitación en un simulador. La pantalla LEADER ofrece una pantalla visual de la dinámica del tren para permitir la auto nstrucción o la instrucción por un capacitador a bordo.

El acceso al control de las locomotoras se pueden determinar al leer la identificación del usuario y determinar si el usuario esta calificado para usar la pieza particular de equipo. Esta información puede estar en un dispositivo codificado el cual el usuario de la locomotora debe insertar dentro del sistema antes de que el sistema sea actuado. Un diagrama de flujo del sistema se ilustra en la Figura 11. Se lee la identificación de usuario. Se hace después una determinación de si el usuario a través de su identificación o a través de su nivel de calificación, esta aprobado para el equipo particular o locomotora. Si el ingeniero no lo esta, el sistema es desactivado. Se puede fijar una alarma si se desea. Si el ingeniero esta calificado o aprobado para el equipo, se registra la identificación del usuario. La pantalla y/o sistemas puede hacerse a la medida del usuario si se desea. Si no, se puede eliminar esta etapa. La etapa final para un usuario mejorado es permitir los sistemas para su uso.

El dispositivo que incluye la identificación del usuario y su calificación se puede también usar con el capacitador de la Figura 10. Esta sesión de capacitación determinaría a partir de la iden ificación de usuario su nivel antes de la sesión de capacitación. Dependiendo de los resultados y la calificación, este nivel de usuario se actualizaría. Así, el dispositivo codificado llevaría siempre el ultimo nivel de calificación del usuario.

Aunque la presente invención ha sido descrita e ilustrada en detalle se entenderá claramente que la misma es a manera de ilustración y ejemplo solamente, y no se debe tomar a manera de limitación. El espíritu y alcance de la presente invención esta limitado solamente por los términos de las reivindicaciones anexas.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido para llevar a cabo la invención es el que resulta claro a partir de la presente descripción de la invención.

Claims (1)

1. Reivindicaciones . Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones. 1. Un método para la capacitación de un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento, caracterizado por que comprende: determinar y desplegar las condiciones reales a lo largo del tren; determinar la respuesta del ingeniero a la condición real; y determinar y desplegar en el tren las condiciones reales a lo largo del tren que resultan de la respuesta del ingeniero. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye calcular una respuesta deseada a las condiciones reales del tren para alcanzar una meta. 3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la meta se selecciona de minimizar las fuerzas del tren, maximizar la eficiencia de combustible y minimizar el tiempo para el destino. j_¡ ,, . , t .__,..„ _. ^, . .. . Jb» 4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque incluye el despliegue de la respuesta deseada después de determinar la respuesta del ingeniero. 5. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la respuesta deseada incluye ajustes de freno y propulsión. d. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la pantalla se cambia para reflejar las condiciones reales del tren que resultan de la respuesta deseada. 7. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque incluye la calificación del ingeniero a partir de una comparación de la respuesta del ingeniero con la respuesta deseada en función del tiempo. 3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque incluye la determinación del nivel de calificación de ingeniero antes de la capacitación a partir de las entradas del ingeniero, calificando al ingeniero con base en la respuesta determinada y actualizando el nivel de calificación. 9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye el registro de las condiciones reales del tren y la respuesta del ingeniero con una función del tiempo en un almacenamiento de datos. 10. El método de conformidad con la reiv ndicación 9, caracterizado porque incluye calcular una respuesta deseada a las condiciones real s del tren y registrar la respuesta deseada como una función del tiempo en el almacenamiento de d tos. 11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque incluye el registro de las observaciones de un capacitador en el tren como una función del tiempo en el almacenamiento de datos. L2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se determinan las condiciones reales a lo largo del tren e incluye la determinación de condiciones de ubicación, perfil de vía y fuerzas del tren a lo largo del tren. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la determinación de las fuerzas del tren incluye la - - I . determinación de fuerzas experimentadas por y a través del tren para el perfil de la vía que sigue . 14. Un método para la capacitación de un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento, cara terizado porque comprende: determinar las condiciones reales a lo largo el tren; calcular los ajustes de estrangulamiento y freno con base en las condiciones reales a lo largo del tren para alcanzar una meta; y desplegar en el tren los ajustes calculados de estrangulamiento y freno. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque incluye la cali i: icación del ingeniero a partir de una comparación de los ajustes reales de estrangulamiento y freno a los ajustes calculados de estrangulamiento y freno como una función del tiempo. 16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la meta se selecciona a partir de la minimización en las fuer?as del tren, consumo de combustible y tiempo para el destino. aaÉto»a)ÉÍMÍ¡ 17. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque incluye el despLiegue en el tren de las condiciones a lo largo del tren si los ajustes calculados de estrangulamiento y freno se establecieran. 18. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la dete minación de las condiciones reales a lo largo del tren incluye determinar las condiciones de ubicación, perfil de la vía y fuerzas del tren a lo l rgo del tren. 19. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el calculo y despliegue se llevan a cabo en una computadora portátil sobre el tren. 20. un método para calificar a un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento, caracterizado porque comprende registrar al tren en movimiento en un almacenamiento de datos, las condiciones reales a lo largo del tren como una función del tiempo; registrar los ajustes reales de freno y estrangulamiento como una función del tiempo en el almacenamiento; observar por un capacitador en el tren los parámetros relacionados a la calificación del ingeniero; registrar las observaciones del capacitador como una función del tiempo en el almacenamiento de d tos . 21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque incluye calcular los ajustes de estrangulamiento y freno con oase en las condiciones actuales del tren para alcanzar una meta como una función del tiempo; y calificar al ingeniero a partir de una comparación de los ajustes reales de estrangulamiento y freno con los ajustes calculados de estrangulamiento y freno como una función del tiempo. 22. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el calculo de los ajustes de estrangulamiento y freno para alcanzar una meta se lleva a cabo dentro o fuera del :ren . 23. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el almacenamiento de datos es un registrador de eventos sobre el tren. Í?»t ? a.? iMA*i .< -*-*^" -r suacs - — ~ ^. ...^.^ - - -^-"— - .' . - • - ' - i^mßma 24. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque las obse vaciones registradas incluyen una o más de: aspecto de las señales, localización exacta de la estructura de la vía, uso de instrumentos, apego a la política y reglas y conciencia de las situaciones . 25. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque incluye registrar el uso del silbato y campana. 26. Un sistema de capacitación portátil para capacitar a un ingeniero de locomotoras en un tren en movimiento, caracterizado porque comprende: una entrada para recibir información de las condiciones reales a lo largo del tren; un programa para calcular los ajustes de estrangulamiento y freno con base en las condiciones reales a lo largo del tren para alcanzar una meta; una pantalla para desplegar en el tren los ajusfes calculados de estrangulamiento y freno. 27. El sistema de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque la pantalla se monta al tren y el sistema portátil tiene una salida acoplada a la pantalla.