Способ ограничения нанесения песка на железнодорожные рельсы (варианты)

Способ ограничения нанесения песка на железнодорожные рельсы (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится, в общем, к системам увеличения трения на железной дороге и, в частности, к способам и системам для автоматического ограничения количества песка, наносимого на железнодорожные рельсы, для увеличения сцепления между колесами локомотива и рельсами.

Уровень техники

Локомотивы и железнодорожные вагоны, а также другие большие тяговые транспортные средства обычно приводятся в движение тяговыми электродвигателями, соединенными с помощью привода с одной или более осями транспортного средства. Локомотивы и железнодорожные вагоны обычно имеют, по меньшей мере, четыре колесно-осевые пары на транспортное средство, и каждая колесно-осевая пара соединена через соответствующую передачу с валом отдельного электродвигателя, обычно называемого тяговым двигателем. В двигательном режиме работы тяговые двигатели снабжаются электрическим током от управляемого источника электроэнергии (например, тягового генератора с механическим приводом) и прикладывают вращающий момент к колесам транспортного средства, которые прикладывают тангенциальную силу или тяговое усилие к поверхности, по которой передвигается транспортное средство (например, к параллельным стальным рельсам железнодорожного пути), тем самым толкая транспортное средство в желаемом направлении вдоль полотна дороги.

Максимальное тяговое или тормозное усилие получают, если каждое приводимое в движение колесо транспортного средства вращается с такой угловой скоростью, что его фактическая периферийная скорость немного выше (в двигательном режиме), чем истинная скорость транспортного средства (то есть линейная скорость, с которой движется транспортное средство, обычно называемая "скоростью хода" или "скоростью передвижения"). Разность между скоростью ведущего колеса и скоростью хода называется "скоростью проскальзывания". Существует переменное значение скорости проскальзывания, при котором осуществляется пиковое тяговое усилие. Это значение, обычно известное как оптимальная точка проскальзывания, является переменной, которая зависит от скорости хода и состояния рельсов. Пока не превышена допустимая скорость проскальзывания, эта управляемая пробуксовка колес является нормальной, и транспортное средство будет работать в устойчивом режиме микроскольжения или проскальзывания. Если сцепление колеса с рельсом имеет тенденцию уменьшаться или теряться, некоторые или все тяговые колеса могут чрезмерно буксовать, то есть фактическая скорость проскальзывания может быть больше максимальной скорости проскальзывания. Такое состояние явной пробуксовки колес, которое характеризуется в двигательном режиме одной или более буксующими колесно-осевыми парами, может вызвать ускоренное изнашивание колес, повреждение рельсов, высокие механические напряжения в компонентах привода толкающей системы и нежелательное уменьшение тягового усилия.

Пиковое тяговое усилие ограничивает способность тяги/торможения локомотива. Это пиковое тяговое усилие является функцией различных параметров, таких как нагрузка локомотива на ось, материал и геометрия колеса и рельса и такие загрязнения как снег, вода, жир, насекомые и ржавчина. Загрязнения при взаимодействии колеса/рельса уменьшают максимальное доступное сцепление даже оптимальной точке проскальзывания.

Локомотивы, используемые для тяжелых перевозок, обычно должны производить большие тяговые усилия. Хорошее сцепление между каждым колесом и поверхностью железнодорожного рельса вносит свой вклад в эффективную работу локомотива. Способность производить большие тяговые усилия зависит от доступного или потенциального сцепления между колесом и рельсом. Многие состояния рельсов, такие как влажность или покрытие снегом или льдом, требуют применения модификатора для усиления трения, такого как песок, для улучшения или увеличения сцепления колеса с рельсом. Поэтому локомотивы обычно имеют ящики с песком на каждом конце локомотивов и сопла для распыления песка на рельсы с обеих сторон тележки локомотива.

Локомотивы могут увеличивать сцепление между колесами и железнодорожным рельсом, активизируя поток песка из ящиков с песком на поверхность рельса. Поток песка может быть активирован в ответ на одно или более выполняемых условий, таких как пробуксовка одной или более колесно-осевых пар. Когда такое условие выполнено, обычные системы нанесения песка активируют поток песка через два приспособления для нанесения песка, расположенные перед каждой из двух тележек локомотива, когда локомотив движется вперед. Таким образом, песок распыляется с постоянной скоростью через четыре приспособления для нанесения песка каждый раз, когда имеется запрос на нанесение песка от регулятора машиниста локомотива. Песок обычно распыляется в течение установленного периода времени, что часто приводит к большему количеству распыляемого песка, чем необходимо для максимизации сцепления между колесами локомотива и железнодорожным рельсом.

Распыление большего количества песка, чем это необходимо, является неэкономным и может вызвать попадание песка в нежелательные области. Например, обычные системы, которые автоматически или вручную распыляют песок в ответ на выполнение условия, могут вызвать попадание песка в стрелки, рельсовые цепи или дренаж, что может повредить оборудование или привести к сбоям.

Краткое описание изобретения

Следовательно, имеется потребность в улучшенной системе и способе автоматического управления нанесением песка на рельсы железнодорожными локомотивами. Такая система и способ отслеживают и оценивают различные факторы и параметры для ограничения количества песка, распыляемого для увеличения сцепления между колесами локомотива и поверхностью железнодорожных рельсов. Количество песка, наносимого на рельсы, может быть ограничено посредством отслеживания эксплуатационных параметров локомотива и прерывания или уменьшения потока песка на основе этих эксплуатационных параметров.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическая иллюстрация локомотива, имеющего систему нанесения песка для распыления песка.

Фиг.2 - схема системы нанесения песка с фиг.1.

Фиг.3 - иллюстративные кривые зависимости сцепления от проскальзывания для различных состояний рельса и модификаторов трения.

Фиг.4 - иллюстративные кривые зависимости трения/сцепления с нанесенным песком и без песка перед осью, когда рельсы находятся во влажном состоянии.

Фиг.5 - иллюстративный график, показывающий тяговое усилие в фунтах относительно скорости поезда для восьми положений рукоятки регулятора.

Фиг.6 - схематическая диаграмма системы, ограничивающей подачу песка, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.7 - первая иллюстрация конфигурации, иллюстрирующей место нанесения модификаторов трения в первой конфигурации поезда.

Фиг.8 - вторая иллюстрация конфигурации, иллюстрирующей место нанесения модификаторов трения во второй конфигурации поезда.

Фиг.9 - третья иллюстрация конфигурации, иллюстрирующей место нанесения модификаторов трения в третьей конфигурации поезда.

Фиг.10 - четвертая иллюстрация конфигурации, иллюстрирующей место нанесения модификаторов трения в четвертой конфигурации поезда.

Фиг.11 - иллюстративная блок-схема регулирования и управления нанесением модификатора для увеличения трения на рельсы согласно одному варианту воплощения изобретения.

Фиг.12 - иллюстративная блок-схема регулирования и управления нанесением модификатора для уменьшения трения на рельсы в соответствии с одним вариантом воплощения изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показан локомотив 122, оборудованный иллюстративной системой нанесения песка для ограничения нанесения песка на железнодорожные рельсы. Песок может храниться в переднем ящике 118 с песком или заднем ящике 120 с песком. Проиллюстрированный вариант воплощения включает в себя восемь устройств для нанесения песка или сопел 102-116. Локомотив 122 может иметь две тележки 124, 126. Передняя тележка 124 может включать в себя одно сопло спереди слева 102, одно сопло спереди справа 104, одно сопло сзади слева 106 и одно сопло сзади справа 108. Задняя тележка 126 может включать в себя одно сопло для песка спереди слева 110, одно сопло спереди справа 112, одно сопло сзади слева 114 и одно сопло сзади справа 116. Дополнительные варианты воплощения могут включать в себя больше или меньше восьми проиллюстрированных сопел 102 - 116, в том числе сопла, расположенные на других локомотивах в составе поезда.

На фиг.2 показана схематическая диаграмма иллюстративной системы 200 нанесения песка, показанной на фиг.1. Иллюстративная система 200 может включать в себя передний ящик 204 с песком и задний ящик 206 с песком для подачи песка соответственно на сопла 102-116. Резервуар 202 со сжатым воздухом может подавать сжатый воздух на воздушные клапаны 208, 210. Пара электрически управляемых песочных клапанов 212, 214 может быть обеспечена для передней тележки 124, и аналогичные клапаны 216, 218 могут быть обеспечены для задней тележки 126. Клапаны 212, 214 могут управлять потоком песка через соответствующие сопла 102-108, и клапаны 216, 218 могут управлять потоком песка через соответствующие сопла 110-116. Система 220 управления локомотива может быть выполнена с возможностью управления воздушным резервуаром 202, воздушными клапанами 208, 210 и песочными клапанами 212-218 для ограничения нанесения песка на железнодорожные рельсы.

Фиг.3 показывает иллюстративную кривую 300 зависимости сцепления от проскальзывания для локомотива, движущегося по рельсам. Как показано, кривая 302 изображает зависимость уровней удельного сцепления для сухого песка от уровней удельного проскальзывания. Сухой песок обеспечивает самые высокие уровни сцепления для каждого уровня удельного проскальзывания на уровнях удельного проскальзывания меньше, чем 0,3. Для уровней удельного проскальзывания меньше, чем приблизительно 0,05, влажный песок, показанный кривой 304, обеспечивает более высокое сцепление, чем сухой рельс, показанный кривой 306. Однако на уровнях удельного проскальзывания больше, чем приблизительно 0,05, кривая 304 для влажного песка имеет меньшее сцепление, чем кривая 306 для сухого рельса. Для ситуаций, в которых желательно меньшее сцепление, которые имеют место для соединенных железнодорожных вагонов или локомотива, вписывающегося в кривую рельсового пути, масло обеспечивает наименьшую величину сцепления для уровней удельного проскальзывания меньше, чем 0,1, как показано кривой 308. Кривая 310 иллюстрирует характеристики сцепления для воды, которая также обеспечивает улучшенное уменьшенное трение по сравнению с сухим рельсом (кривая 306) для удельного сцепления. На основе диаграммы 300 может быть желательно управлять трением между колесом локомотива или железнодорожного вагона и железнодорожными рельсами таким образом, чтобы увеличивать тяговое усилие локомотива, в то же время уменьшая трение железнодорожных вагонов, соединенных с локомотивом.

Диаграмма 400 на фиг.4 иллюстрирует два изменения в рабочем режиме колеса на влажном рельсе, когда на влажный рельс нанесен песок (кривая 402), и когда песок удален с рельса (кривая 404). Например, если песок нанесен на влажный рельс в точке 406 на кривой 310 для воды, кривая 402 иллюстрирует, что проскальзывание уменьшается до точки 408, точки на кривой 304 для влажного песка. Аналогично при работе в точке 408 на кривой 304 для влажного песка удаление песка перемещает проскальзывание из точки 408 в точку 406 на кривой 310, таким образом показывая существенное увеличение проскальзывания. Фиг.4 также иллюстрирует работу системы оптимальным управлением сцепления - проскальзыванием управляют так, что достигается максимальное тяговое усилие (предполагая, что машинист запрашивает большее тяговое усилие, чем может быть обеспечено состоянием рельсов). Поэтому такое изменение может быть соблюдено системой управления сцеплением только тогда, когда колесо использует доступное сцепление в колесе, и это обычно случается при эксплуатационных режимах с большим тяговом усилием на низкой скорости. В других эксплуатационных режимах характеристики зависимости тягового усилия от проскальзывания изменяются, но не так существенно.

На этой иллюстрации локомотив прикладывает тяговое усилие в 17000 фунтов. Однако в точке 406 рельс влажный, и колеса локомотива испытывают удельное проскальзывание больше, чем 0,14. Перед движущимся колесом локомотива немедленно наносят песок. В результате в точке 408 тяговое усилие увеличивается до 20000 фунтов, и удельное проскальзывание уменьшается до менее чем 0,03. Если нанесение песка позже удаляется, рабочий режим возвращается из точки 408 в предшествующий рабочий режим 406.

Фиг.5 иллюстрирует тяговое усилие (ТЕ) в фунтах как функцию от скорости поезда для восьми тяговых усилий или положений рукоятки регулятора, обозначенных TE1-TE8. Как показано, для низкой скорости имеется существенное изменение тяговых усилий для каждого из положений рукоятки регулятора. Однако при увеличении скорости тяговые усилия уменьшаются и приближаются к относительно близким уровням, когда скорость превышает 50 миль в час. Следует также отметить, что для каждого положения рукоятки регулятора тяговое усилие остается постоянным, пока не достигнута скорость торможения, как обозначено на фиг.5. Выше этой скорости торможения мощность поддерживается постоянной.

На фиг.6 показано, что иллюстративный аспект изобретения может включать в себя датчик 602 для отслеживания одного или более параметров 610, относящихся к работе одного или более локомотивов, такого как локомотив 122. Параметры 610 могут являться различными эксплуатационными параметрами, которые могут относиться к взаимодействию между колесами локомотива 122 и железнодорожными рельсами, по которым передвигается локомотив 122.

Иллюстративные параметры 610 могут включать в себя эксплуатационные параметры, относящиеся к локомотиву 122, такие как скорость, тяговое усилие (ТЕ), положение рукоятки регулятора, скорость колес, степень ускорения или замедления, состояние торможения, сила, пробуксовка колес, потребление топлива, проскальзывание колес, мощность двигателя, вращающий момент тягового двигателя и эффективность нанесения песка. Они могут быть в расчете на одну ось, на одну тележку или на один локомотив. В одном аспекте изобретения эффективность нанесения песка может быть выражена в терминах тягового усилия, как описано ниже.

Вспомогательная информация или данные 604, так же как и эксплуатационные параметры 610, могут использоваться в аспектах изобретения в качестве входных данных для управления или ограничения количества песка, наносимого на железнодорожные рельсы поездом, таким как локомотив 122. Иллюстративные данные 604 могут включать в себя длину состава/поезда, вес поезда, карту рельсового пути, географическое местоположение поезда, топографию рельсового пути, уклон рельсового пути, кривизну рельсового пути, температуру рельсов, физические характеристики рельса, такие как сухость, влажность, загрязнение жиром или маслом, погодные условия, такие как дождь, снег или лед, присутствие на рельсах модификаторов состояния рельсов, текущую погоду и прогноз погоды, расписания поездов или внешние команды от машинистов или диспетчерских центров.

Как показано на фиг.6, эксплуатационные параметры 610 и/или вспомогательные данные 604 могут быть введены в контроллер 606, который может быть оборудован устройством 608 памяти или хранения данных. Контроллер 606 может управлять аспектами изобретения для ограничения количества песка, наносимого на железнодорожные рельсы, и может быть расположен на локомотиве 122. Один аспект позволяет управлять потоком песка из ящиков 204, 206 с песком на основе ответных действий контроллера 606 на один или более эксплуатационных параметров 610 и/или вспомогательные данные 604. Контроллер 606 может управлять потоком песка 613 с помощью приспособления 612 для нанесения песка или модификатора для увеличения трения, которое может схематично представлять собой сопла 102-108 и/или сопла 110-116, расположенные соответственно на тележках 124, 126 локомотива 122, как показано на фиг.2.

Иллюстративные варианты воплощения позволяют оснастить локомотив или железнодорожный вагон приспособлением 612 для нанесения, управляемым контроллером 606. Приспособление 612 для нанесения наносит модификатор трения, такой как песок 613, на рельсы в области контакта между одним или более железнодорожными колесами и рельсами, по которым они передвигаются. Модификаторами 613 трения могут являться материалы с увеличенным сцеплением, такие как песок, или удаление снега или воды с рельса. Модификаторами для уменьшения трения могут являться вода, пар, воздух, масло, смазка или может являться удаление песка, воды, снега или модификатора для увеличения трения, которые находятся в это время на рельсе. В любом случае очистка рельсов щеткой или водой, или воздухом может увеличивать трение или уменьшать трение в зависимости от текущего состояния рельсов.

Контроллер 606 может быть выполнен с возможностью анализа этих и других эксплуатационных параметров 602 и вспомогательных данных 604, чтобы определить соответствующее время и количество модификатора 613 трения для нанесения. Например, количество модификатора 613 трения, наносимого приспособлением 612 для нанесения, может быть оптимизировано на основе длины поезда и погодных условий таким образом, чтобы модификатор 613 был израсходован или рассеян к тому времени, когда последний вагон в составе поезда проходит точку нанесения модификатора 613.

В варианте воплощения изобретения конфигурация поезда может иметь множество приспособлений 612 для нанесения, расположенных в положениях перед колесами локомотива 122 независимо от направления движения. Поскольку локомотив может работать в прямом или обратном направлениях, локомотив 122 может быть оборудован приспособлениями 612 для нанесения модификатора трения на обоих концах транспортного средства. Дополнительно, приспособления для нанесения 612 могут быть приложены к переднему концу или заднему концу локомотива 122 или железнодорожного вагона для нанесения модификатора трения 613. Например, фиг.1 иллюстрирует, что эти приспособления 612 для нанесения, которые могут являться соплами 102-116, могут быть помещены рядом с передними и задними колесами тележек 124, 126 для нанесения модификатора трения перед этими колесами относительно направления движения локомотива 122.

Приспособления 612 для нанесения могут быть размещены на локомотиве 122 таким образом, чтобы модификатор трения 613 наносился на определенные точки нанесения. Также может иметься множество приспособлений 612 для нанесения на одном или более железнодорожных транспортных средств в составе поезда. Приспособления 612 для нанесения могут быть выполнены с возможностью нанесения модификатора трения 613 на реборду колеса, обод колеса, верхнюю часть рельса и/или внутреннюю сторону рельса. Контроллер 606 определяет тип, время и количество модификатора трения 613 для нанесения. Контроллер 606 может выбрать одно или более приспособлений 612 для нанесения из множества приспособлений 612 для нанесения, расположенных на локомотиве 122 и/или железнодорожном вагоне, чтобы нанести модификатор 613, и точки нанесения на рельсе, на которые он будет нанесен.

Множество приспособлений 612 для нанесения может быть размещено на одном или более локомотивов и/или железнодорожных вагонов для оптимизации управления трением состава поезда. Состав поезда обычно состоит из ведущего локомотива, одного или более дополнительных вспомогательных локомотивов, дополнительного буксирного локомотива, размещенного в точке, отдаленной от ведущего и вспомогательных локомотивов, и одного или более железнодорожных вагонов. Приспособление 612 для нанесения, и поэтому нанесение модификатора трения 613, может быть размещено как переднее приспособление для нанесения ведущего локомотива, заднее приспособление для нанесения ведущего локомотива, переднее приспособление для нанесения вспомогательного локомотива, заднее приспособление для нанесения вспомогательного локомотива, переднее приспособление для нанесения буксирного локомотива, заднее приспособление для нанесения буксирного локомотива, переднее приспособление для нанесения железнодорожного вагона или заднее приспособление для нанесения железнодорожного вагона. Специалистами в области техники будут очевидны и другие комбинации.

Контроллер 606 может взаимодействовать посредством одной или более систем связи (не показаны) между контроллером 606, локомотивами и железнодорожными вагонами для управления нанесением модификатора трения, например, такого как песок.

На Фиг.7 показан вариант воплощения конфигурации поезда, которая может быть оборудована иллюстративным вариантом воплощения изобретения. В первой конфигурации два локомотива, ведущий локомотив 702 и вспомогательный локомотив 704 соединены с четырьмя железнодорожными вагонами 706 и передвигаются по железнодорожному пути или рельсам 710 в прямом направлении справа налево, как обозначено стрелкой 708. В этом случае приспособление 712 для нанесения является приспособлением для нанесения, которое наносит модификатор 613 трения на рельсы 710 перед передними колесами ведущего локомотива 702. Приспособление 712 для нанесения может наносить модификатор для увеличения трения, такой как песок, или может удалять модификатор с рельса 710 или нейтрализовывать его. Например, если рельс 710 является влажным или покрыт снегом или льдом, и контроллер 606 определяет, что требуется увеличение трения, приспособление 712 для нанесения может применить сжатый воздух для осушения верхней части рельса 710 или может применить пар для таяния снега или льда. Дополнительно, если ведущий локомотив 702 входит на изогнутый участок рельсового пути, приспособление 712 для нанесения может нанести смазку, такую как вода или масло, на внутреннюю сторону рельса для уменьшения трения колеса с рельсом 710.

Вспомогательный локомотив 704 оборудован приспособлением 714 для нанесения на переднем конце локомотива 704. Контроллер 606 управляет нанесением модификаторов 613 трения приспособлением 714 для нанесения на основе определенной потребности. В некоторых ситуациях контроллер 606 может определить, что модификатор 613, нанесенный приспособлением 712 для нанесения на ведущем локомотиве 702, достаточен как для ведущего локомотива 702, так и для вспомогательного локомотива 704. Это может иметь место, когда на рельсовом пути находится вода, снег или лед, и приспособлением 712 для нанесения 712 управляют для удаления воды, снега или льда. Однако там, где встречается крутой склон, контроллер 606 может управлять приспособлениями 712 и 714 для нанесения модификатора 613 для увеличения трения, такого как песок, на верхнюю часть рельса.

Так же, как показано на фиг.7, приспособление 716 для нанесения оборудовано на заднем конце вспомогательного локомотива 704. Приспособление 716 для нанесения может быть выполнено с возможностью удаления или нейтрализации любых модификаторов 613 для увеличения трения, нанесенных приспособлениями 712 и/или 714 для нанесения. Кроме того, приспособление 716 для нанесения может применить модификатор для уменьшения трения, такой как воздух, вода, масло или смазку, к верхней части рельса 710 или к внутренней стороне рельса для уменьшения трения между рельсом 710 и колесами задних железнодорожных вагонов 706.

На фиг.8 вторая конфигурация поезда иллюстрирует добавление приспособления 802 для нанесения в другом иллюстративном варианте воплощения изобретения. Приспособление 802 для нанесения расположено в конце конфигурации поезда, которая может представлять собой железнодорожный вагон 706, как проиллюстрировано, или локомотив. Приспособление 802 для нанесения может находиться спереди или сзади вагона 706 и выполнено с возможностью удаления или нейтрализации любых модификаторов 613 трения, нанесенных ранее приспособлениями 712, 714 или 716 для нанесения. Может быть желательно очистить рельс 710 перед следующей конфигурацией поезда, использующей тот же самый участок рельсов 710. Однако контроллер 606 может определить, например, что применение очистителя рельсов может не требоваться вследствие текущей погоды или прогноза погоды, или отсутствия другого поезда, использующего рельсы 710 в пределах заданного промежутка времени.

Например, если приспособлением 716 для нанесения нанесена смазка, контроллер 606 может решить, что приспособление 802 для нанесения не должно наносить нейтрализатор, если идет дождь и не запланировано, что другой поезд проедет по тем же самым рельсам 710 в течение часа или более. Дополнительно, если контроллер 606 может определить оптимальные количества модификатора 613 трения для нанесения на рельсы 710 приспособлением 716 для нанесения на основе параметров 610 и/или вспомогательных данных 604, таких как длина поезда и погодные условия, то модификатор 613 может быть израсходован или рассеян к тому времени, когда проходит последний вагон в конфигурации поезда. В таких случаях не будет необходимости очищать рельсовый путь приспособлением 802 для нанесения.

Теперь на фиг.9 показано, что железнодорожные вагоны 706 могут быть оборудованы одним или более приспособлениями 612 для нанесения для нанесения модификаторов 613 трения. Такие приспособления для нанесения обозначены ссылочной позицией 902, причем любое количество вагонов 706 может быть в конфигурации поезда, и любое их количество может быть оборудовано приспособлениями 902 для нанесения модификаторов трения. Хотя приспособления 902 для нанесения, оборудованные на железнодорожных вагонах 706, часто являются уменьшителями трения, они могут быть любого типа. Такими приспособлениями 902 для нанесения можно управлять посредством контроллера 606, обычно такой же системы, которая управляет приспособлениями 712, 714, 716, и 802 для нанесения. Контроллер 606 может управлять нанесением модификаторов 613 трения на рельсы 710, что может включать в себя нанесение модификаторов для уменьшения трения либо на верхнюю часть рельса 710, либо на внутреннюю сторону рельса, если поезд движется по участку рельса 710 с искривлением. В таком случае контроллер 606 может управлять нанесением модификатора для уменьшения трения, такого как смазка, на внутреннюю часть рельсов. При некоторых условиях контроллер 606 может наносить смазку, используя приспособления 610 для нанесения, на внутренний рельс кривой и ничего не наносить на внешний рельс кривой.

На фиг.10 показано, что конфигурация поезда может иметь локомотив 1002, помещенный отдаленно от ведущего локомотива 702 или вспомогательного локомотива 704. Буксирный локомотив 1002 может быть помещен в конце конфигурации поезда (не показано) или в середине конфигурации поезда (показано) таким образом, что железнодорожные вагоны 706 помещены спереди и сзади буксирного локомотива 1002. В этом варианте воплощения изобретения буксирный локомотив 1002 может быть оборудован приспособлением 1004 для нанесения. Приспособление 1004 для нанесения может нанести либо модификатор для усиления трения, либо модификатор для уменьшения трения в соответствии с инструкцией контроллера 606. Когда контроллер 606 определяет, что потребуется модификатор для увеличения трения для увеличения тягового усилия буксирного локомотива 1002, приспособлению 1004 для нанесения может быть дана инструкция удалить или нейтрализовать модификатор для уменьшения трения, нанесенный ранее приспособлениями 716 или 902 для нанесения, и нанести модификатор 613 для увеличения трения, такой как песок.

В других ситуациях приспособлению 1004 для нанесения может быть дана инструкция нанести нейтрализатор, чтобы высушить рельс для увеличения коэффициента трения, или может быть дана инструкция нанести песок в случае необходимости для конкретного участка рельсов 710 или уклона рельсового пути. Буксирный локомотив 1002 может быть оборудован приспособлением 716 для нанесения, как описано ранее. Дополнительно железнодорожные вагоны 706 сзади от буксирного локомотива 1002 могут быть оборудованы приспособлением 802 для нанесения, чтобы очищать рельс 710 после того, как поезд прошел.

Контроллер 606 может принимать эксплуатационные параметры 610 от одного или более датчиков 602 на поезде или относящихся к поезду. Дополнительно контроллер 606 может принимать вспомогательные данные 604 из других источников, которые затрагивают регулирование и оптимизацию трения между железнодорожными колесами и рельсами. Фиг.11 является вариантом воплощения карты 1100 принятия решений в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения изобретения. На фиг.11 этап 1002 иллюстрирует, что конфигурация поезда работает на низкой скорости, и низкое тяговое усилие не было запрошено. В таком случае определяются желательное тяговое усилие, фактическое тяговое усилие, состояние рельсов и состояние пробуксовки/проскальзывания. Если желательное тяговое усилие на этапе 1104 не достигнуто или недостижимо в текущей или запланированной ситуации или состоянии, имеются удовлетворительные состояния рельса для желательного тягового усилия (этап 1106), обнаружение эффективности не было отключено (этап 1108) и состояние пробуксовки/проскальзывания не присутствует (этап 1110), то контроллер 606 получает данные 1114 состава или поезда, относящиеся к весу состава, длине конфигурации поезда, оценку 1116 инерции поезда, состояние 1118 рельсов. Затем контроллер 606 определяет, должны ли модификаторы 613 трения быть нанесены на рельсы, где нанести модификаторы, какие приспособления 612 для нанесения активизировать для нанесения модификаторов 613, какие модификаторы 613 должны быть нанесены и количество или скорость распыления (этап 1112) модификаторов 613 для нанесения.

В иллюстративном варианте воплощения на этапе 1114 контроллер 606 дает команду одному или более приспособлений 612 для нанесения нанести желаемые модификаторы 613. В этом случае фиг.11 иллюстрирует, что модификаторы 613 для увеличения трения должны быть распылены вследствие потребности увеличить фактическое тяговое усилие для соответствия желаемому тяговому усилию. Как только желаемое тяговое усилие получено на этапе 1104, процесс заканчивается. Дополнительно, если не удовлетворяется любое из других условий, таких как запрос низкого тягового усилия (этап 1102), неудовлетворительное состояние рельсов (этап 1106), система обнаружения эффективности отключена (этап 1108) или обнаружено состояние пробуксовки/проскальзывания (этап 1110), то процесс также заканчивается.

Как отмечено на фиг.11, контроллер 606 может определить, что условия таковы, что модификаторы 613 для увеличения трения не должны быть нанесены. Например, контроллер 606 может обнаружить, что поезд снабжен песком в качестве модификатора для увеличения трения. Однако контроллер 606 может получить состояния рельса, которые указывают, что рельсы 710 являются влажными вследствие дождя или снега. Контроллер 606 решает, что нанесение песка на влажные рельсы может фактически уменьшить тяговое усилие, а не увеличить его, как показано на фиг.4. Поэтому песок не будет нанесен. Однако контроллер 606 может решить, что хотя песок не обеспечит достаточную увеличенную тягу, поскольку локомотив оборудован приспособлением для применения сжатого воздуха к рельсовому пути, этот воздух должен быть применен к рельсам, чтобы высушить рельсы 710, тем самым обеспечивая увеличенное трение.

Фиг.12 иллюстрирует другую карту 1200 принятия решений для контроллера 606 в другом иллюстративном варианте воплощения изобретения. В этом варианте воплощения на этапе 1202 тяговое усилие является большим, и в настоящее время нет большого уклона на рельсовом пути, по которому будет передвигаться поезд. Контроллер 606 принимает дополнительный параметр, который указывает, что трение слишком высоко (этап 1204) и что торможения нет (этап 1206). Если поезд работает на скорости, которая не является слишком низкой, торможение отсутствует (этап 1206) и обнаружение эффективности не отключено (этап 1208), контроллер 606 принимает дополнительные вспомогательные данные 604 относительно веса поезда, длины и конфигурации (1114), оценку инерции поезда (1116) и состояние рельсов 710 (1118).

Из этих данных контроллер 606 определяет тип, количество, скорость распыления и местоположение (этап 1112) для нанесения материала 1212 для уменьшения трения. Как в предыдущем примере, контроллер 606 посредством приема входных данных относительно одного или более параметров 610 и/или вспомогательных данных 604 может определить, что модификатор для уменьшения трения не должен наноситься. Например, если тяговое усилие является большим или имеется большой уклон (этап 1202), если трение уже является низким (этап 1204), если происходит торможение (этап 1206), если происходит работа на низкой скорости 1208 или если обнаружение эффективности было отключено, то контроллер 606 может закончить процесс.

В другом иллюстративном варианте воплощения данные, относящиеся к длине/весу/мощности состава поезда, могут использоваться для определения времени и количества модификатора 613 трения для нанесения на рельсы. Карта рельсового пути, основанная на системе автоматизированного проектирования и местоположении по глобальной системе позиционирования (GPS), может использоваться контроллером 606 для определения, когда, сколько и какой модификатор 613 должен быть нанесен. Кроме того, компьютерные диспетчерские системы, которые собирают и анализируют информацию о параметрах поезда, включающих в себя длину поезда, вес поезда, скорость поезда и приложенную мощность, могут использоваться для ввода вспомогательных данных 604 для определения, когда и сколько модификатора 613 трения следует применить. Система планирования расписания/движения поездов и/или железнодорожный диспетчер для определения характеристик поезда также предусматриваются для ввода данных в процесс принятия решения контроллера 606.

Другим параметром 610, который может использоваться контроллером 606, является оценка инерции, которая может быть основана на тяговом усилии, уклоне рельсового пути, скорости и/или положении локомотива. Инерция поезда может быть определена как изменение ускорения на изменение тягового усилия в предположении, что уклон рельсового пути не изменился. Если известен уклон рельсового пути, на него может быть введена поправка. Ускорение может быть получено от датчика 602, находящегося на локомотиве. Тяговое усилие является оценкой силы, которая может быть получена обычно из измерений тока и напряжения на тяговых двигателях (не показаны), или оно может быть получено от других прямых датчиков, таких как датчик 602. Уклон рельсового пути может быть получен от измерителя уклона или может предполагаться тем же самым, если измерения сделаны на коротком промежутке времени. Другая методика может использовать положение поезда, возможно определенное посредством бортового приемника глобальной системы позиционирования (GPS), для получения скорости и/или уклона рельсового пути. Другая методика может использовать информацию о карте рельсового пути на основе глобальной системы позиционирования (GPS), ввода данных машинистом или сторонних приемопередатчиков.

Другими параметрами 610, которые могут использоваться контроллером 606, являются скорость, положения рукоятки регулятора и/или тяговое усилие. Распыление как материала для высокого сцепления, так и материала для низкого сцепления может быть оптимизировано на основе режима работы локомотива. Например, когда машинист состава или поезда запрашивает большое тяговое усилие (верхнее положение рукоятки регулятора/низкая скорость), тогда вариант воплощения позволяет активизировать только приспособления 712, 714 и 1004 для нанесения. Если произведенное тяговое усилие является таким, как запросил машинист, то нет необходимости добавлять увеличивающие трение материалы. Большинство преимуществ эффективности использования топлива проявляется на высоких скоростях (когда тяговое усилие мало). При этих условиях могут быть включены приспособления 716 и 902 для нанесения и по желанию приспособление 802 для нанесения.

Состояние рельсов 710 представляет собой другой параметр 610 или элемент вспомогательных данных 604, который может использоваться для определе