[发明专利]牵引力系统和方法

说明书

提供一种用于轮式运载工具的系统。该系统包括：能够容纳包括微粒的牵引材料的介质储存器；与介质储存器处于流体连通的喷嘴；以及与介质储存器和喷嘴处于流体连通的介质阀。能够在第一状态和第二状态之间控制介质阀，在第一状态中，牵引材料流过介质阀，并且流到喷嘴，而在第二状态中，牵引材料被阻止流到喷嘴。在第一状态中，喷嘴接收来自介质储存器的牵引材料，并且将牵引材料引导到接触面，使得牵引材料冲击与轮/路面接合部隔开的接触面。该系统可改变接触面对于后续接触的轮的附着力或牵引能力。

相关申请的交叉引用本申请要求2010年8月9日提交的美国临时申请No.61/371,8869的优先权，该申请通过引用而以其整体结合在本文中。

技术领域

本发明的实施例涉及用于改变接触路面的轮的牵引力的牵引力系统和相关联的方法。

背景技术

在铁路业中有时想要提高机车的牵引力，以有利于运输大且重的货物。牵引力是由运载工具、机器或车身施加的拉力或推力。如铁路业中所用，牵引力(其与牵引作用力同义)是机车的拉动或推动能力，即，机车能够产生的拉力。牵引力进一步可分类成起动牵引力、最大牵引力和持续牵引力。起动牵引力是在静止时可产生的牵引力。起动牵引力对铁路工程极为重要，因为它限制机车可从完全停止到开始运动的最大重量。最大牵引力是机车或运载工具的最大拉力，而持续牵引力是机车或运载工具在任何给定速度下可产生的拉力。另外，牵引力适用于停车能力。

牵引附着力或只是附着力是轮和支承轮的路面之间的抓力或摩擦力。附着力大部分基于摩擦力，在滑移之前驱动轮能够产生的最大切向力由下者给出：

Fmax＝(摩擦系数)·(轮上的重量)·(重力)

对于以期望的加速速率从静止加速的重型长列车，机车可能需要应用大的牵引力。由于阻力随着速度的增大而增大，在一些综合的移动速率下，牵引力将等于阻力，而且机车将无法进一步加速，这可限制机车的最大速度。

另外，如果牵引力超过附着力，轮将在铁轨上打滑。增加附着力则可提高机车所能应用的牵引力的量。但是，附着力水平最终受到系统硬件的容量的限制。因为附着力可至少部分地取决于机车的钢轮和钢轨之间的摩擦状况，所以恶劣天气、碎片和诸如在拐弯处行进的运行状况可降低可用附着力，以及使牵引问题加剧。

但是，即使在最佳状况下，金属轨道上的金属轮对于现有任务也可能没有足够的牵引力，尤其是在拖运重负荷时。另外，表面(即，铁轨和轮)可为平滑的，而且铁轨和轮之间的实际接触区可能非常小。因此，牵引不佳可使机车难以拖运重型货物，而且在起动或爬坡期间可引起特别的困难。运载工具在最大牵引力之上运行是有问题的，而且这有时被称为附着力有限。

牵引力不足可引起轮噪声和铁轨磨损。此外，轮打滑会导致轨道、轮以及整个列车有磨损。特别地，在轮打滑时，它们可损害轨道，并且被轨道磨擦和磨损。轮可变得不圆，并且/或者形成平坦点。轮和铁轨的这个损伤可导致振动、损害运输物品，以及磨损列车悬架。轨道的磨损还会引起振动和磨损。与此有关，铁轨表面上的磨损型式可造成高频率振动和听得见的噪声。

目前，可将沙应用于机车的传动轮与铁轨表面的接合部，以提高牵引力。但是，这个方法仅提供临时的额外牵引力，因为应用于铁轨上的沙中的一些或全部会在通过一个轮组之后掉落。注意到的是，撒沙器喷嘴的角度旨在将沙直接引导到轮/铁轨接合部，以增加存在的和可用于提供牵引力的沙的量。

可为合乎需要的具有一种系统和方法，它们不同于目前可用的那些系统和方法，具有不同于目前可用的系统和方法的那些属性的属性和特性。