MXPA06005720A

MXPA06005720A - Metodo para controlar la operacion de una locomotora en condiciones de tunel.

Info

Publication number: MXPA06005720A
Application number: MXPA06005720A
Authority: MX
Inventors: Brian Lawry
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2006-08-17
Also published as: CN1882454B; CA2545694C; CA2545694A1; CN1882454A; WO2005056329A1; AU2004297160B2; US20050109882A1; RU2356756C2; AU2004297160A1; US7072747B2; RU2006121553A

Abstract

Un metodo para controlar la operacion de un tren (T) para el paso del tren a traves de un tunel. El tren tiene una pluralidad de locomotoras (L1-Ln) que jalan al tren. Se determina la posicion de la locomotora guia con relacion a la entrada del tunel, asi como la cantidad de tiempo antes de que el tren entre en el tunel. Cada locomotora se configura por separado para el paso a traves del tunel como una funcion de las caracteristicas de desempeno de la locomotora y el estado operativo actual de la locomotora, conforme el tren se acerca al tunel. Una vez que el tren entra en el tunel, las caracteristicas de desempeno de cada locomotora se monitorean continuamente. Los requerimientos de desempeno para una o mas de las locomotoras se cambia dinamicamente como una funcion de las condiciones dentro del tunel y las caracteristicas actuales de desempeno de cada locomotora. Esto se realiza para mantener una suficiente capacidad de desempeno combinad de las locomotoras para mover el tren a traves del tunel. Luego de salir del tunel, las capacidades operativas totales se restauran por completo al mejorar sus recuperaciones termicas.

Description

MÉTODO PARA CONTROLAR LA OPERACIÓN DE UNA LOCOMOTORA EN CONDICIONES DE TÚNEL REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Ninguna DECLARACIÓN REFERENTE A INVESTIGACIÓN O DESARROLLO PATROCINADO POR LA FEDERACIÓN No aplicable CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con la operación de una pluralidad (grupo) de locomotoras utilizadas para jalar trenes de carros, y más en particular, a la configuración de la locomotora antes de entrar a un área confinada, tal como un túnel, una protección contra la nieve, u otra área ambientalmente restringida que puede dañar una locomotora de aire de combustible y efectuar el enfriamiento del motor de la locomotora. También, se relaciona con la operación de las locomotoras durante su paso a través del túnel, protección o área, y la recuperación del motor luego de salir del túnel, protección o área.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Con referencia a las Figuras 1A y 1B, se muestra un tren T que incluyen un número de motores o locomotoras L1-Ln para jalar un tren de carros C: El número de locomotoras requerido es una función del peso de los carros que comprenden el tren y el tonelaje de la carga que llevan. En la Figura 1A, las locomotoras se muestran conectadas juntas en la cabeza del tren. En la Figura 1B, las locomotoras se muestran colocadas a intervalos a lo largo de la longitud del tren. Estas son las dos configuraciones más comunes. Sin considerar el arreglo de las locomotoras, es importante el esfuerzo de tracción de todas las locomotoras sea suficiente para mover el tren sobre la ruta deseada sin considerar las condiciones encontradas durante el tránsito. Una condición que efectúa periódicamente un tren es el paso a través de un área confinada, tal como un túnel. Los túneles varían en longitud desde una relativamente corta a más de varios kilómetros de longitud. En algunas rutas, ios túneles son pocos y están muy separados. En otras rutas, existen muchos túneles y están un poco más cercanos entre sí. Los túneles crean dos problemas importantes para el desempeño efectivo de la locomotora. Primero, debido del espacio confinado dentro del túnel, la cantidad de aire disponible para la combustión en un motor diesel de locomotora puede quedar muy limitado. En segundo lugar, el aire no necesariamente circula bien dentro del túnel. El flujo de aire reducido afecta el grado al cual se puede enfriar la locomotora. Un sobrecalentamiento puede arruinar el motor. Como una regla, cuando la temperatura del aceite de un motor diesel alcanza aproximadamente 212°C, es necesario empezar a reducir la energía de salida del motor. Esto comúnmente es llamado como "reducción de capacidad" del motor. Cuando la temperatura del aceite alcanza aproximadamente 222°C, entonces es importante sacar el motor fuera de línea y colocarlo en un modo "inactivo" de operación. Durante el paso a través del túnel, y con referencia a las Figuras 1A y 1B, la locomotora guía L1 tendrá más aire disponible que la locomotora L2, la locomotora L2 tendrá más aire que la siguiente locomotora y así sucesivamente. Conforme los motores guía pasan a través del túnel, sus gases de escape llenan el espacio del túnel, lo que agota la cantidad de aire disponible para la combustión de las locomotoras restantes. Además, la temperatura en el túnel se eleva como resultado del calor producido por los gases de escape de los motores diesel. Conforme aumenta la temperatura del túnel, habrá menos disipación de calor desde las locomotoras posteriores, ya que el diferencial de temperatura entre el motor y la atmósfera ha disminuido. Como resultado, las temperaturas de esas locomotoras tenderán a elevarse más rápido que las temperaturas correspondientes del motor de las locomotoras guía. Las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que los problemas anteriores afectan principalmente los trenes de carga, que viajan a través de túneles a velocidades relativamente bajas (8-10 mph), opuesto a los trenes de pasajeros, que típicamente tienen menos carros, menos peso y viajan a través de túneles a mayores velocidades. Sin embargo, los trenes de pasajeros están sujetos a los mismos problemas.

En la actualidad, las operaciones de trenes de múltiples locomotoras, cada locomotora se reduce de capacidad por separado antes de entrar en el túnel, el esfuerzo de tracción de cada locomotora se basa en varios factores que incluyen la capacidad del sistema de enfriamiento de la locomotora, la altitud a la cual opera el tren, la temperatura del aire ambiental, entre otros. La altitud es importante ya que entre más alta sea la elevación del túnel, existirá menos oxígeno. La temperatura ambiental es importante ya que entre más baja sea la temperatura, mayor será la cantidad de calor que se puede transferir del motor a la atmósfera para enfriar el motor. Debido a que las operaciones actuales del túnel involucran una configuración separada para cada motor para su paso a través del túnel, y debido a los cambios en la locomotora, puede ser necesario después de entrar en el túnel, debido a la disponibilidad de oxígeno, la circulación de aire y las cargas de calor en el túnel, que la operación del tren sea ineficiente, por lo cual pueden ocurrir fallas graves. En la actualidad no existe nada para optimizar la configuración de la locomotora antes de entrar en un túnel, y para después controlar los cambios de configuración en respuesta a las condiciones del túnel. Tampoco existe un procedimiento para optimizar la recuperación del motor conforme la locomotora se acerca a la salida el túnel y lo abandona.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En breve, la presente invención está dirigida a un sistema y a un método para configurar cada locomotora en un tren con el empleo de múltiples locomotoras antes de la entrada del tren en un área confinada, para reconfigurar las locomotoras durante el paso del tren a través del área confinada, dependiendo de las condiciones encontradas en la misma y para facilitar la recuperación del motor conforme las locomotoras abandonan el área confinada. El método involucra primero suministrar a las locomotoras con información con respecto a la ubicación de la entrada del túnel, cuando esté disponible, y determinar la cantidad de tiempo antes de que la locomotora entre en el túnel. De conformidad con la invención, todas las locomotoras están configuradas para el paso en el túnel antes de entrar en el túnel para distribuir la energía de tracción requerida para jalar el tren a través del túnel en una forma predeterminada. Después de que el tren entra en el túnel, las condiciones del túnel y la condición operativa de cada locomotora se monitorea continuamente para determinar si existe algún cambio importante en el desempeño del motor. Cuando una locomotora se empieza a sobrecalentar, por ejemplo, se puede reducir su capacidad simultáneamente con otra locomotora que entra en línea, con el fin de mantener suficiente esfuerzo de tracción para mover el tren a través del túnel. El método está diseñado para proporcionar una respuesta dinámica a las condiciones del túnel cambiadas. Luego de salir del túnel, el método de la invención facilita el regreso de todas las locomotoras rápidamente al nivel de operación deseado. El resultado es una mejora importante en la eficiencia de las operaciones del tren antes, durante y después del paso a través del túnel. El sistema y método de la invención también funcionan para determinar el momento en que la locomotora entra en el túnel, incluso cuando la información de posición no esté disponible y para efectuar dinámicamente la reconfiguración de cada locomotora en respuesta a las condiciones detectadas dentro del túnel y a la salida del túnel. El sistema y método operan para mantener suficiente esfuerzo de tracción general para mover el tren a través del túnel conforme sea posible y regresar cualquier locomotora reducida de su capacidad durante el paso del túnel, de regreso a su condición total tan rápido como sea posible luego de salir del túnel. El sistema y método operan sobre una variedad de condiciones, incluyendo el hecho de que la información de entrada del túnel puede no siempre estar disponible, o que las condiciones del túnel no sean las esperadas, en particular cuando otros trenes pasaron recientemente por el mismo túnel, agotando el oxígeno disponible dentro del túnel y elevando la temperatura dentro del túnel. Lo anterior y otros objetivos, características y ventajas así como las modalidades preferidas de la misma serán evidentes con la lectura de la siguiente descripción en conexión con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos acompañantes, que forman parte de la especificación: Las Figuras 1A y 1B son representaciones simplificadas de las partes de un tren. Las Figuras 2A a la 2C son una representación de un tren que se acerca, viaja y sale de un túnel. La Figura 3 es un diagrama en bloque simplificado de un esquema de control para un motor de almacenamiento; y La Figura 4 ilustra la conexión entre controladores para el motor de cada locomotora en un grupo. Los número de referencia correspondientes indican partes correspondientes a través de las diferentes Figuras.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción detallada ¡lustra la invención a manera de ejemplo y no como limitación. La descripción claramente permite a las personas experimentadas en la técnica hacer uso de la invención describe varias modalidades, adaptaciones, variaciones, alternativas y usos de la invención, incluyendo lo que se cree que es el mejor modo para llevar a cabo la invención. La presente invención está dirigida al paso de un tren T a través de un túnel X, o una protección contra la nieve (no mostrada) o un área ambientalmente restringida (tampoco mostrada). Para conveniencia, a través de esta descripción y de las reivindicaciones anexas, el término túnel deberá incluir protecciones de nieve y otras áreas ambientalmente restringidas, en donde una locomotora puede carecer de aire de combustión y/o de enfriamiento. El tren tiene múltiples locomotoras L1-Ln como se describe antes. El sistema y método de la invención se pueden separar en tres fases: Primero, ya que se conoce que las condiciones dentro de los espacios confinados definidos por un túnel son muy diferentes, a las experimentadas en la atmósfera abierta, cada una de las locomotoras de un grupo de trenes está configurada, antes de que el tren entre en el túnel para el paso a través del túnel. Esto requiere determinar, si es posible, cuando el tren se acerca a la entrada del túnel, el esfuerzo de tracción anticipado que será requerido para mover el tren a través del túnel, y una configuración operativa preferida para cada locomotora L1-Ln con base en las condiciones de túnel anticipadas. Segundo, conforme el tren pasa a través del túnel, se monitorean tanto las condiciones del túnel como de la locomotora. Esto involucra determinar el esfuerzo de tracción requerido para que el grupo mueva el tren a través del túnel, establecer la temperatura operativa, máxima permisible para cada motor dentro del túnel, y monitorear la temperatura ambiental del túnel y el oxígeno disponible dentro del túnel. Cuando aparece que ninguna de las locomotoras tiene la capacidad de ayudar a mantener el esfuerzo de tracción total requerido para mover el tren a través del túnel, las locomotoras se reconfiguran dinámicamente para así mantener el nivel de esfuerzo necesario. En tercer lugar, luego de salir del túnel, es deseable restaurar las locomotoras de regreso a sus condiciones operativas nominales tan rápido como sea posible. Esto requiere determinar el momento en que el tren se acerca a la salida del túnel, así como el esfuerzo de tracción requerido después de salir del túnel. Pueden determinarse una configuración operativa preferida para cada locomotora y cada tasa de energía del motor de la locomotora, el sistema de enfriamiento y los requerimientos de enfriamiento del motor de tracción. Luego de salir del túnel, cada motor de locomotora, el sistema de enfriamiento y el enfriamiento del motor de tracción se monitorean para facilitar la recuperación de la locomotora a la condición operativa ambiental deseada. Esto incluye monitorear la temperatura ambiental fuera del túnel y la altitud del tren. Con respecto a la primera fase, y con referencia a las Figuras 2 a la 4, conforme el tren T viaja sobre la vía, recibe información de ubicación, tanto de su ubicación como de la entrada A del túnel X. Esta información es o puede ser provista de una variedad de fuentes. Se puede suministrar a partir de un satélite S de sistema de posicionamiento global (GPS), desde un equipo lateral de pista W, el cual proporciona una señal de distancia al tren, desde marcadores L de distancia colocados a lo largo de las vías o desde contadores de tiempo transcurrido o sus semejantes. El tren puede llevar una base de datos del mapa de tracción al que se tiene acceso por una computadora a bordo en una o más de las locomotoras. La base de datos tiene información del túnel, incluyendo la longitud del túnel, altitud de la entrada y de la salida del túnel, e información de gradientes. Además, se puede tener acceso a una base de datos remota por medio de una o más de las locomotoras, con el uso de sistemas de comunicaciones ferroviarias convencionales. Además de la posición, distancia e información de tiempo, la base de datos respectiva también puede incluir información de las configuraciones preferidas para cada locomotora en el grupo cuando se alcanza la entrada del túnel, incluyendo el esfuerzo de tracción deseado para cada locomotora. Los cálculos de tiempo se realizan con base en la distancia a la entrada del túnel y la velocidad del tren, de modo que la configuración de la locomotora empezará con suficiente tiempo para completarse antes que se alcance la entrada. Conforme el tren se acerca a una distancia D predeterminada desde la entrada A al túnel X, el controlador MC maestro (consultar Figura 3) empieza a configurar cada una de las locomotoras del tren L1-Ln para su paso a través del túnel. El controlador MC maestro está enlazado con todos los controladores individuales del motor, para así controlar la operación de los motores individuales de las locomotoras para pre-configurar las locomotoras antes de la entrada al túnel, para reconfigurar las locomotoras conforme el tren pasa a través del túnel, y para facilitar la recuperación de las locomotoras luego de salir del túnel. Las personas experimentadas en la técnica comprenderán que el controlador maestro se puede implementar solamente con software incorporado en los controladores R existentes, o puede ser una unidad separada como una unidad con base PC interconectada con los controladores R1-Rn. Durante \a operación, el controlador maestro toma en cuenta cada una de las capacidades de desempeño de las locomotoras, los factores ambientales previamente descritos y factores como el esfuerzo de tracción requerido para jalar una carga determinada a una velocidad deseada, la ubicación y velocidad del tren, la elevación, el deslizamiento, la dirección, la posición de cada locomotora dentro del grupo, el desempeño general de la locomotora y otra información relacionada. El controlador utiliza información de una o varias fuentes. Como se muestra en la Figura 3, un motor E para cada locomotora está bajo el control de su propio controlador R. Cada controlador R tiene una variedad de entradas en las cuales se basa la operación del motor. Entre éstas se encuentra la carga a ser jalada por la locomotora, la temperatura del sistema de enfriamiento del motor, los niveles de emisión del motor, la altitud a la cual opera el motor y la temperatura del aire ambiental. Como se muestra en la Figura 4, y de conformidad con el sistema y método de la presente invención, los controladores R1-Rn para las locomotoras L1-Ln están ahora enlazados para que las condiciones operativas de cada locomotora pueda ser consideradas con las de otras locomotoras. La interconexión entre los controles es un trayecto de dos vías implementado en varias formas. El trayecto puede ser un enlace RF; un módem de computadora, un enlace telefónico, etc. Lo que es importante es al principio de la fase de pre-entrada dentro del túnel, cada una de las capacidades de desempeño actual del motor sea conocida tan precisamente como sea posible. Cada locomotora se reconfigura por separado con base en varios factores mencionados antes. Las personas experimentadas en la técnica podrán entender que cada locomotora L1-Ln puede ser diferente entre sí de otras locomotoras en el tren. Cada locomotora puede tener diferente jalado de carga, tracción y capacidades máximas de velocidad, tiempo de respuesta para los cambios operativos, temperaturas y presiones máximas operativas permisibles y sistemas de enfriamiento para el motor y los motores de tracción de la locomotora. Otros factores incluyen la carga total a ser jalada, las condiciones del aire ambiental, la altitud a la cual opera el tren, los niveles de emisión (NOx, HC, PM), etc. Debido a que las locomotoras operan al aire libre antes de entrar en el túnel, no existe restricción en la cantidad de aire disponible para la combustión. La cantidad de transferencia de calor del motor y su sistema de enfriamiento a la atmósfera es una función de la temperatura del aire ambiental, entre más alta sea la temperatura, menor será la transferencia de calor. Al configurar todas las locomotoras en una base integrada, todos estos factores se toman en cuenta para optimizar las configuraciones de las locomotoras antes de entrar en el túnel.

Mientras el sistema y método de la invención utilizan la información de localización como la ubicación de la locomotora L1 guía con relación a la entrada A del túnel, esta información puede no siempre estar disponible. A pesar de esto, el sistema y método de la invención aún así funcionarán para configurar dinámicamente ¡as locomotoras en el grupo, una vez que la locomotora guía entre en el túnel. En esta situación, la entrada del tren dentro del túnel se detecta primero por los sensores que suministran la información al controlador R1 para la locomotora guía que detecta un cambio, por ejemplo, en la temperatura del aire ambiental. Los sensores de temperatura reflejan un gradiente agudo de temperatura, representativo de la diferencia importante en temperatura desde el exterior al interior del túnel. De otra forma, conforme el tren se mueve en el túnel, las locomotoras traseras del grupo empiezan a detectar un incremento en la temperatura de sus sistemas de enfriamiento por las razones antes descritas. Ya que la falta de información de localización puede dañar el pre-enfriamiento de los motores antes de entrar en el túnel y configurar (reducir de capacidad) una o más locomotoras de acuerdo con un protocolo operativo, la presente invención permite cambios dinámicos en la operación del motor con base en estos cambios detectados. El controlador MC maestro, en respuesta a las entradas desde los controladores R1-RN, pueden provocar que las locomotoras respectivas se configuren simultáneamente para el paso continuo a través del túnel.

Ya que cada controlador, hasta ahora ha sido utilizado solamente para controlar la operación de la locomotora en la cual está instalado, cada locomotora se ha configurado por separado para la operación del túnel, antes y durante el paso a través del túnel. Cuando una locomotora no se configura previamente, o cuando las condiciones del túnel no son las esperadas, los desempeños de las locomotoras variarán mucho de lo esperado, lo que da como resultado un sobrecalentamiento del motor, excesivo uso de combustible y posiblemente una falla fatal. Al tomar en cuenta la información de localización y otra información pertinente, la optimización de cada locomotora para el paso del túnel, incluyendo por ejemplo, maximizar el enfriamiento del motor y de los motores de tracción con el fin de reducir la temperatura del agua y del aceite dentro del motor y la temperatura del motor de tracción tanto como sea posible. Las condiciones operativas ambientales, como se mencionó, afectan la cantidad de enfriamiento que se puede alcanzar. Como se describió antes, debido al espacio confinado en el túnel y la falta de circulación de aire, las temperaturas dentro del túnel serán mucho más altas que la temperatura del aire ambiental fuera del túnel. El enfriamiento de los motores y de sus motores de tracción para temperaturas operativas más bajas (pre-enfriamiento) antes de entrar en el túnel X aumenta la probabilidad de que las locomotoras pasen a través del túnel sin sobrecalentarse. El cambio de la tasa de energía del motor también es importante. El reducir las temperaturas operativas de los motores también se alcanza al reducir la capacidad de una o más locomotoras al disminuir su salida. Esto incluye colocar la locomotora en una condición inactiva en donde no se produce ninguna energía de tracción. Cuando se entra en el túnel T, el grupo con tres o más locomotoras L, típicamente se encuentra las siguientes restricciones operativas. Primero, debido al consumo de aire de la locomotora L1 guía, solamente una fracción (aproximadamente 40%-60%) del oxígeno inicialmente disponible quedará disponible para usarse en la combustión por las locomotoras traseras. Esto a su vez, es probable que afecte el potencial de jalado de carga o "el esquema de carga" de todas las locomotoras después de las primeras dos, especialmente cuando el túnel es muy largo. De conformidad con la invención, este problema se puede resolver al reducir el consumo de aire de las locomotoras guía con respecto a las unidades traseras. Después, los gases calientes de escape de las locomotoras guía calentarán las unidades traseras, lo que provoca el escape de las tuberías de aire caliente, así como el calentamiento del sistema de enfriamiento. Esto a su vez, también limitará el esfuerzo de tracción de las unidades traseras. Lo anterior supone que la velocidad del tren es que ia mayoría, sino es que todos, los gases de escape se empujan hacia atrás. Esto típicamente ocurre para las velocidades del tren que exceden a 3-9 mph.

Para el tren T mostrado en la Figura 1A; por ejemplo, se puede contemplar que todas las locomotoras L inicialmente proporcionen un esfuerzo de tracción esencialmente balanceado, pero sus capacidades serán afectadas dentro del túnel, como sigue. El desempeño de la locomotora L1 guía no se verá afectado en forma importante (reducido de capacidades), ya que tiene suficiente aire para la combustión, y no hay recirculación de gases calientes de escape. La locomotora L2 empezará a reducir sus capacidades debido a la recirculación de gases calientes de escape desde la locomotora L1, pero no debido al agotamiento de oxígeno. El desempeño de las locomotoras L3-Ln sin embargo, se verá afectado tanto por el agotamiento de oxígeno como por la circulación de gases de escape. Es ventajoso distribuir el esfuerzo de tracción requerido para mover el tren a través del túnel entre las locomotoras en el grupo en una forma predeterminada. De conformidad con el método de la invención, por lo tanto, el controlador R1 puede ser comandado por el controlador MC maestro para mantener la locomotora L1 en su máxima salida de energía antes de la entrada del túnel, mientras una o más de las unidades traseras (las que se espera estén agotadas de oxígeno) están inactivas. Estas locomotoras no inactivas están configuradas para proporcionar un máximo esfuerzo de tracción. Sin embargo, el desempeño de estas locomotoras se reducirá de capacidad debido al incremento en temperatura que experimentan una vez que entran en el túnel.

Con respecto al tren de la Figura 1A, por ejemplo, como se mencionó antes, debido a que puede haber solamente suficiente oxígeno para usarse por las locomotoras guía, las locomotoras L1 y L2 deben estar configuradas para un esfuerzo total de tracción, mientras las locomotoras L3-Ln están configuradas para la inactividad. De manera alternativa, las locomotoras están configuradas para que luego de entrar en el túnel X, la locomotora L1 opere a su máximo esfuerzo de tracción. La siguiente locomotora L2 se configura para estar inactiva. La siguiente locomotora L3, también se configura para operar a su máximo esfuerzo de tracción. Las locomotoras L4-Ln restantes están configuradas para la inactividad. En cada caso, la locomotora L1 guía tiene el propósito de quedar a su máximo esfuerzo de tracción a través del tránsito a través del túnel X, mientras que la segunda locomotora operativa (la locomotora L2 en el primer ejemplo, la locomotora L3 en el segundo) se reduce de capacidad debido a la temperatura. Las personas experimentadas en la técnica podrán entender que la estrategia implementada toma en cuenta la ubicación de las locomotoras dentro del tren, para así distribuir el esfuerzo de tracción necesario. Los carros C entre las locomotoras en realidad agotan el oxígeno en el túnel y también reducen la temperatura del túnel debido a la separación entre las locomotoras provistas por los carros. De este modo, por ejemplo, si hubieran cuatro locomotoras en el grupo de la Figura 1B, las locomotoras L1 y L4 pueden estar trabajando al máximo mientras las locomotoras L2 y L3 están configuradas para estar inactivas. Debido a el efecto de enfriamiento de pared del túnel creado por el gran número de carros entre las locomotoras L1 y L4, estas dos locomotoras pueden trabajar al máximo a través del paso del túnel. Una característica importante de la invención es el cambio dinámico de la configuración de los motores en respuesta a las condiciones encontradas durante el tránsito a través del túnel X. Las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que la información detectada o monitoreada en una ubicación también se puede extrapolar para asegurar información acerca de las condiciones operativas en otras ubicaciones. Por ejemplo, cuando la temperatura de enfriamiento en la locomotora L2 en el primer ejemplo empieza a aumentar hasta un punto en donde la locomotora debe ser reducida de capacidad, el controlador MC maestro, en respuesta a las entradas desde los diferentes controladores R1-Rn, pueden mover simultáneamente la locomotora L2 hacia una condición inactiva, mientras lleva la locomotora L3 de su condición inactiva a una energía total de tracción. En la actualidad, no es posible realizar esto en forma dinámica. De manera alternativa, el control maestro puede reducir de capacidad la locomotora L2 a una condición operativa más baja, mientras regresa a una o más de las otras locomotoras inactivas en línea. Otra vez, de conformidad con el método de la invención, estas acciones se realizan en forma simultánea y dinámica, en respuesta a las condiciones detectadas dentro del túnel y a criterios pre-establecidos con respecto a las máximas temperaturas operativas para cada motor. En general, el método y sistema de la invención se implementan para grupos de tres locomotoras o más. El resultado es mantener un esfuerzo de tracción uniforme del tren suficiente para mover el tren a través del túnel X, con la configuración de varias locomotoras ajustada en forma dinámica (como una función de la disponibilidad y consumo de oxígeno, la longitud del túnel, el grado, la carga total y el ambiente dentro del túnel, incluyendo por ejemplo, el flujo de aire, la disipación interna de calor y la altitud) para alcanzar este resultado. Luego de abandonar el túnel T por la salida B, el sistema y método de la invención funcionan para regresar todas las locomotoras a su configuración operativa deseada. La salida del túnel X se puede determinar en diferentes formas. Una forma es al monitorear la velocidad del tren a través del túnel. Ya que la longitud del túnel es conocida como la velocidad del tren, el controlador MC maestro puede computar lo que llevará antes de que se alcance la salida B por la locomotora guía L1 y entonces por las otras locomotoras. Otra forma es el gradiente agudo de temperatura que es experimentado conforme la locomotora guía se mueve de una alta temperatura dentro del túnel a una temperatura relativamente más baja fuera del túnel. Sin considerar la forma en que se determine, con base en las condiciones conocidas o anticipadas en el túnel, se puede determinar el esfuerzo de tracción para cada locomotora. Esta determinación incluye el estado operativo actual incluyendo el esfuerzo de tracción de cada locomotora y la forma en que ha operado durante el tránsito del túnel. Estas determinaciones se realizan a bordo, ya que es el momento en que deben empezar los cambios en la configuración. Al reducir el tiempo de recuperación de la locomotora se logra con una variedad de protocolos. Una forma para hacerlo es conmutar cualquiera de las locomotoras inactivas dentro del grupo a un esfuerzo de tracción total ya sea inmediatamente después de salir del túnel o conforme cada locomotora se acerca a la salida. Por ejemplo, una locomotora inactiva puede empezar a descender de su velocidad inactiva empezando 10 segundos o un tiempo predeterminado después de que se alcance la salida. Al mismo tiempo, las locomotoras inactivas o casi inactivas empiezan a aumentar a su esfuerzo total de tracción, las locomotoras que han sido operadas en o casi de su nivel empezarán a reducir su capacidad. De este modo, por ejemplo, cuando las locomotoras L1 y L2 han estado operando a su energía total, y la locomotora L3 ha estado inactiva, cuando la locomotora L3 alcanza el punto en donde la salida B del túnel está a diez segundos adelante, el controlador MC maestro, comanda esta locomotora para empezar a aumentar su capacidad operativa, mientras las locomotoras L1 y L2 empiezan a reducir su capacidad en forma simultánea. Debido a que la disponibilidad de oxígeno ya no es una preocupación conforme el tren sale del túnel, la locomotora L3 deberá contar con la capacidad de alcanzar rápidamente su capacidad total y mantenerla. Debido a los efectos de calentamiento térmico que resultan de los gases de escape en el túnel, algunas veces puede tomar varios minutos (típicamente de 3 a 5 minutos) para que una locomotora alcance su nivel operativo deseado. Sin embargo, al aumentar en forma pre- vacía una o más locomotoras a su funcionamiento total antes de alcanzar la salida B del túnel, mientras simultáneamente se reduce de capacidad las locomotoras que han operado en su funcionamiento total o casi total, disminuye el tiempo de la recuperación total de esas locomotoras sin afectar el esfuerzo de tracción combinado general de las locomotoras. En otro ejemplo, la locomotora L1 se reduce de capacidad para el tránsito del túnel con las locomotoras L2 y L3 configuradas para operar a su energía total durante el paso a través del túnel. Cuando durante el tránsito en el túnel, la locomotora L3 se reduce de capacidad debido a las condiciones previamente descritas, el sistema y método de la invención operan para reducir de capacidad la locomotora L3, mientras regresa la locomotora L1 a su energía total. Esto se puede llevar a cabo para que la locomotora L1 alcance su energía total inmediatamente antes de que el tren T salga del túnel X, y permite que el tren alcance el esfuerzo total de tracción del tren inmediatamente luego de abandonar el túnel. Otra vez, las personas experimentadas en la técnica apreciarán que luego de salir del tren X, la recuperación de la locomotora L3 es una función de la recuperación térmica y no de agotamiento de oxígeno. El sistema y método de esta invención proporciona flexibilidad en el control del grupo, lo cual no era posible para las operaciones del túnel. Otra vez, esto se debe a la capacidad de responder dinámicamente a las condiciones detectadas al reconfigurar simultáneamente las locomotoras dentro del grupo debido a las condiciones operativas detectadas de la locomotora durante el tránsito en el túnel, así como una capacidad predictiva que permite que las locomotoras sean configuradas correctamente antes de la entrada del túnel y antes de salir del túnel. Además de los ejemplos anteriores, el sistema y método de la invención operan para una amplia variedad de configuraciones de locomotora. La implementación del sistema y método de la invención puede incluir preparar un programa, almacenado en el controlador maestro, el cual incluye información concerniente a los túneles ferroviarios dentro de un área geográfica, por ejemplo, los Estados Unidos, Canadá, México. Para cada túnel, se pueden introducir las coordenadas GPS del túnel, además, de la información como la temperatura dentro del túnel. Una vez que se conoce la ruta para el tren, el controlador maestro puede planear la configuración de las locomotoras con base en la información de ubicación del túnel ya conocida. Por último, mientras el sistema y método de la invención han sido descrito para grupos de tres o más locomotoras, las personas experimentadas en la técnica podrán entender que las porciones de la invención, como pre-enfriamiento de la locomotora antes de entrar en el túnel, se pueden emplear con grupos de locomotoras únicas y dobles sin apartarse del alcance de la invención. También, se debe entender que esta estrategia también aplica a otras estructuras o sistema en donde el flujo de aire y la disipación de calor son consideraciones operativas. En vista de lo anterior, se podrá observar que se cumplen los diferentes objetivos de la invención y se obtienen otros resultados ventajosos. Se pueden realizar cambios en las construcciones anteriores sin apartarse del alcance de la invención, y se tiene la intención de que toda la materia contenida en la descripción anterior o mostrada en los dibujos acompañantes sea interpretada como ilustrativa y no en un sentido limitante.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para controlar el paso de un tren (T) que emplea una pluralidad de locomotoras (L1-Ln) a través de un túnel para así cumplir con un plan de movimiento, el método está caracterizado porque comprende: configurar las características operativas predeterminadas de por lo menos una locomotora seleccionada en el tren, en preparación para el paso del tren a través del túnel conforme el tren se acerca a la entrada (A) del túnel; monitorear las condiciones dentro del túnel y el desempeño de la locomotora seleccionada conforme el tren pasa a través del túnel, incluyendo el cambio dinámico de la configuración de las características operativas de la locomotora seleccionada como una función de las condiciones monitoreadas dentro del túnel y el desempeño de la locomotora seleccionada mientras está en el túnel para así, alcanzar el esfuerzo de tracción suficiente para mover el tren a través del túnel de conformidad con el plan y para optimizar el desempeño de la locomotora; y reconfigurar las características operativas de la locomotora seleccionada conforme el tren se acerca a la salida (B) del túnel para facilitar la recuperación de la locomotora seleccionada de los efectos del paso a través del túnel.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye cambiar simultáneamente la configuración de la locomotora seleccionada conforme el tren se acerca, pasa y sale del túnel.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además incluye asegurar la ubicación del tren con relación a la salida del túnel y configurar la locomotora seleccionada para la recuperación del paso a través del túnel antes de que la locomotora alcance la salida del túnel.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye cambiar las condiciones operativas de cada una de las locomotoras a un grupo deseado de condiciones operativas antes de que cada locomotora alcance la entrada del túnel.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el grupo deseado de condiciones operativas para cada locomotora incluye por lo menos uno de tasa de energía del motor de la locomotora, la temperatura a la cual opera el sistema de enfriamiento del motor, el enfriamiento de los motores de tracción de la locomotora, y el esfuerzo de tracción de otras locomotoras.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque ajusfar el desempeño de cada locomotora comprende reducir de capacidad una locomotora al reducir su salida de energía de un nivel nominal de operación, incluyendo colocar la locomotora en inactivo.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye asegurar la posición de la locomotora con respecto a ía entrada del túnel y la cantidad de tiempo antes de que la locomotora alcance la entrada por al menos uno de monitorear la señal de distancia lateral provista a la locomotora, proporcionar información de un sistema de posicionamiento global (GPS) a la locomotora, tener acceso a una base de datos de mapa de vías mantenida en la locomotora, la base de datos incluye información sobre condiciones anticipadas dentro del túnel o detectar un cambio en la temperatura ambiental que ocurre cuando la locomotora entra en el túnel, por lo cual la locomotora se puede configurar para el paso a través del túnel conforme se acerca a la entrada del túnel.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque monitorear las condiciones en el túnel y cambiar dinámicamente la configuración de las características operativas de una locomotora seleccionada también incluye cambiar dinámicamente las características operativas de cada una de las otras locomotoras como una función de las condiciones monitoreadas dentro del túnel y el desempeño real de cada una de las locomotoras dentro del túnel, para así alcanzar un esfuerzo de tracción suficiente para mover el tren a través del túnel de conformidad con el plan y para optimizar el desempeño de cada locomotora.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además incluye cambiar simultáneamente la configuración de cada locomotora con base en las condiciones monitoreadas y cada desempeño de la locomotora, incluyendo ajusfar las características operativas de la locomotora como una función del consumo de oxígeno, el flujo de aire, la disipación interna de calor, la longitud del túnel, el grado, la carga total, la disipación interna de calor y la altitud.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el reconfigurar las características operativas de la locomotora seleccionada conforme el tren se acerca a la salida del túnel también incluye: determinar la condición operativa actual de la locomotora mientras está en el túnel: determinar el grupo deseado de condiciones operativas para la locomotora conforme el tren sale del túnel para facilitar la recuperación de la locomotora de los efectos del paso a través del túnel y alcanzar la configuración post-túnel deseada tan rápido como sea posible luego de salir del túnel; determinar el tiempo o distancia para la locomotora para que alcance la salida del túnel; y cambiar las características de desempeño de la locomotora para alcanzar el grupo deseado de condiciones operativas dentro del tiempo o distancia para que la locomotora alcance la salida del túnel.