[发明专利]用于控制机车编组的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

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

背景技术

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

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

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

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

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

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