Способ и устройство для ограничения внутрипоездных сил поезда

Способ и устройство для ограничения внутрипоездных сил поезда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к работе поезда и, в частности, к ограничению внутрипоездных сил для снижения вероятности повреждения поезда и вагонов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Локомотив является сложной системой с многочисленными подсистемами, причем каждая подсистема взаимосвязана с другими подсистемами. Машинист на локомотиве применяет тяговое и тормозное усилие для управления скоростью локомотива и его нагрузкой вагонов, чтобы гарантировать безопасное и своевременное прибытие в нужный пункт назначения. Управление скоростью также нужно применять для поддержания внутрипоездных сил в допустимых пределах, тем самым избегая чрезмерных сил автосцепки и возможности разрыва поезда. Для осуществления этой функции и согласования с предписанными рабочими скоростями, которые могут изменяться в зависимости от положения поезда на пути, машинист, в общем случае, должен иметь большой опыт вождения локомотива по указанной местности с различными вагонными сцепками.

Управление поездом также можно осуществлять посредством системы автоматического управления поездом, которая определяет различные параметры поезда и поездки, например хронирование и величину тяговых и тормозных усилий, для управления поездом. Альтернативно, система управления поездом рекомендует машинисту предпочтительные действия по управлению поездом, при этом машинист осуществляет управление поездом в соответствии с рекомендуемыми действиями или в соответствии с собственными независимыми представлениями по управлению поездом.

Состояние люфта автосцепки поезда (расстояние между двумя связанными автосцепками и изменения расстояния между ними) существенно виляет на управление поездом. Определенные действия по управлению поездом разрешены при наличии определенных состояний люфта, тогда как другие действия по управлению поездом нежелательны, поскольку они могут привести к повреждению поезда, вагона или автосцепки. Если состояние люфта поезда (или участков поезда) можно определить, предсказать или вывести, надлежащие действия по управлению поездом можно выполнять в соответствии с ним, минимизируя опасность повреждения или разрыва поезда.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно варианту осуществления создано устройство для эксплуатации железнодорожной системы, содержащей головную локомотивную сцепку, неголовную локомотивную сцепку и вагоны. Устройство включает в себя первый элемент для определения состояния люфта участков железнодорожной системы, в котором участки разграничены узлами, и элемент управления, способный управлять приложением тягового усилия или тормозного усилия железнодорожной системы, головной локомотивной сцепки и/или неголовной локомотивной сцепки.

Согласно другому варианту осуществления создано устройство для управления железнодорожной системой. Устройство имеет первый элемент для определения состояния люфта железнодорожной системы или участков железнодорожной системы и второй элемент для управления приложением тягового усилия или приложением тормозного усилия к железнодорожной системе на основании состояния люфта.

Согласно еще одному варианту осуществления создано устройство для определения состояния люфта железнодорожного транспортного средства железнодорожной системы, когда железнодорожное транспортное средство проходит участок пути. Устройство включает в себя первый элемент для определения запланированного приложения тягового усилия и тормозного усилия для железнодорожного транспортного средства по мере прохождения участка пути. Второй элемент предусмотрен для определения состояния люфта в одном или нескольких положениях на участке пути до того, как железнодорожное транспортное средство пройдет по участку пути, на основании запланированного приложения тягового усилия и тормозного усилия. Предусмотрен также третий элемент для повторного определения состояния люфта в одном или нескольких положениях на основании отклонений от запланированного приложения тягового усилия и тормозного усилия.

Согласно еще одному варианту осуществления создано устройство для определения условий сцепления для железнодорожной системы. Железнодорожная система включает в себя один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние из одного или нескольких локомотивов и вагонов связаны запертой автосцепкой, присоединенной к каждому из одного или нескольких локомотивов и вагонов. Устройство включает в себя первый элемент для определения естественного ускорения одного или нескольких вагонов железнодорожной системы, и второй элемент для определения общего ускорения железнодорожной системы и определения соотношения между естественным ускорением вагона и общим ускорением, в котором соотношение указывает состояние люфта для вагона.

Согласно еще одному варианту осуществления создано устройство для определения условий сцепления для железнодорожной системы, содержащей головную локомотивную сцепку, неголовную локомотивную сцепку и вагоны, причем соседние из локомотивов и вагонов связаны автосцепкой. Устройство имеет первый элемент для определения рабочего параметра головной локомотивной сцепки и рабочего параметра неголовной локомотивной сцепки, и второй элемент для определения состояния люфта из рабочего параметра головной локомотивной сцепки и рабочего параметра неголовной локомотивной сцепки.

Согласно еще одному варианту осуществления создано устройство для определения состояния люфта автосцепок для железнодорожной системы, содержащей головную локомотивную сцепку, неголовную локомотивную сцепку и вагоны, причем соседние из локомотивов и вагонов связаны автосцепкой. Устройство включает в себя первый элемент для определения силы, прилагаемой к автосцепке, в котором сила больше, чем предполагаемая сила, и второй элемент для определения состояния люфта или изменения состояния люфта на основании силы.

Согласно еще одному варианту осуществления создано устройство для управления внутрипоездными силами железнодорожной системы. Устройство имеет первый элемент для определения состояния люфта всей системы или участков системы, и второй элемент для управления приложением тягового усилия и тормозного усилия для управления состоянием люфта для ограничения внутрисистемных силы на допустимом уровне. Первый элемент определяет расстояние между двумя разнесенными в пространстве положениями в железнодорожной системе и определяет состояние люфта между двумя разнесенными в пространстве положениями из расстояния.

Также создано устройство для управления железнодорожной системой, имеющее первый элемент для определения текущего состояния железнодорожной системы, второй элемент для определения предполагаемого состояния железнодорожной системы и третий элемент для определения различия между текущим состоянием и предполагаемым состоянием.

Дополнительно создано устройство для управления железнодорожной системой, имеющее первый элемент для определения состояния люфта железнодорожной системы и диапазона неопределенности определенного состояния люфта, и второй элемент для управления приложением тягового усилия или приложением тормозного усилия к железнодорожной системе на основании состояния люфта и диапазона неопределенности.

Согласно еще одному варианту осуществления создано устройство для управления поездом, который имеет одну или несколько локомотивных сцепок, каждая из которых имеет один или несколько хвостовых вагонов, причем в одной из локомотивных сцепок поезда находится машинист. Предусмотрены первый элемент для обеспечения характеристик поезда и второй элемент для обеспечения параметров движения поезда. Предусмотрены также третий элемент для определения состояния люфта из, по меньшей мере, одного из характеристик поезда и параметров движения поезда и четвертый элемент для приложения тягового усилия или тормозного усилия на основании состояния люфта. Машинист может игнорировать состояние люфта, определяемое третьим элементом, и отменять приложение тягового усилия или приложение тормозного усилия, прилагаемого четвертым элементом. Также предусмотрен дисплей для обеспечения информации состояния люфта.

Согласно еще одному варианту осуществления создан способ эксплуатации железнодорожной системы, причем железнодорожная система имеет головную локомотивную сцепку, неголовную локомотивную сцепку и вагоны. Способ включает в себя этап, на котором определяют состояние люфта участков железнодорожной системы, в которой участки разграничены узлами; и этап, на котором управляют приложением тягового усилия или тормозного усилия, по меньшей мере, одной из железнодорожной системы, головной локомотивной сцепки и неголовной локомотивной сцепки.

Также создан способ определения состояния люфта железнодорожной системы. Он содержит этап, на котором определяют рабочие параметры железнодорожной системы, и этап, на котором определяют эквивалентный уклон из рабочих параметров. На других этапах определяют фактический уклон пути, по которому проходит железнодорожная система, и определяют состояние люфта из эквивалентного уклона и фактического уклона пути.

Кроме того, создан способ для управления железнодорожной системой. Способ включает в себя этап, на котором определяют предыдущие приложения тягового усилия и тормозного усилия на участке пути. Также используется этап, на котором определяют состояние люфта на участке пути на основании предыдущих приложений тягового усилия или тормозного усилия. Еще на одном этапе управляют железнодорожной системой, позже проходящей участок пути, согласно определенным предыдущим приложениям тягового усилия и тормозного усилия на участке пути.

Дополнительно создан способ определения внутрисистемных сил железнодорожной системы, в котором железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и совокупность вагонов. Способ включает в себя этапы, на которых определяют расстояние между двумя локомотивами, между локомотивом и вагоном или между двумя вагонами в первый момент времени и во второй момент времени, и определяют состояние люфта всей железнодорожной системы или участков железнодорожной системы на основании определенных расстояний между двумя локомотивами, между локомотивом и вагоном или между двумя вагонами.

Дополнительно создан способ определения внутрисистемных сил железнодорожной системы, в котором железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние локомотив и вагон и соседние вагоны связаны автосцепкой. Способ включает в себя этапы, на которых определяют знак сил, прилагаемых к автосцепке, и определяют состояние люфта автосцепки из знака сил.

Также создан способ определения условий сцепления для железнодорожной системы. Железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние один или несколько локомотивов и вагонов связаны автосцепкой. Способ включает в себя этап, на котором определяют естественное ускорение одного или нескольких вагонов поезда, и этап, на котором определяют общее ускорение поезда. Предусмотрен также этап, на котором определяют соотношение между естественным ускорением вагона и общим ускорением, в котором соотношение указывает состояние люфта для вагона.

Согласно еще одному варианту осуществления создан способ определения условий сцепления для железнодорожной системы, причем железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние один или несколько локомотивов и вагонов связаны автосцепкой. Способ имеет этап, на котором определяют скорость изменения ускорения или скорости, испытываемую одним из локомотивов или одним из вагонов. Предусмотрен еще один этап, на котором определяют, зависит ли скорость изменения от приложения тягового усилия или тормозного усилия, приложенного одним из локомотивов. Предусмотрен третий этап, на котором определяют условия сцепления, если скорость изменения не зависит от приложения тягового усилия или тормозного усилия, приложенного одним из локомотивов.

Кроме того, создан компьютерный программный продукт для определения состояния люфта железнодорожной системы. Компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения состояния люфта. Также предусмотрены первый модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения рабочих параметров железнодорожной системы и второй модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения эквивалентного уклона из рабочих параметров. Также предусмотрен третий модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения фактического уклона пути, по которому проходит железнодорожная система, и дополнительно раскрыт четвертый компьютерно-считываемый модуль программного кода для определения состояния люфта из эквивалентного уклона и фактического уклона пути.

Согласно еще одному варианту осуществления создан компьютерный программный продукт для определения внутрисистемных сил железнодорожной системы. Предусмотрен машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения внутрисистемных сил. Предусмотрены также первый модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения предыдущих приложений тягового усилия и тормозного усилия и второй модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения состояния люфта всей железнодорожной системы или участков железнодорожной системы на основании предыдущих приложений тягового усилия или тормозного усилия.

Согласно еще одному варианту осуществления создан компьютерный программный продукт для определения внутрисистемных сил железнодорожной системы, в котором железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и совокупность вагонов. Компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения внутрисистемных сил. Также раскрыты первый модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения расстояния между двумя локомотивами, между локомотивом и вагоном или между двумя вагонами в первый момент времени и во второй момент времени, и второй модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения состояния люфта всей железнодорожной системы или участков железнодорожной системы на основании определенных расстояний между двумя локомотивами, между локомотивом и вагоном или между двумя вагонами.

Дополнительно создан компьютерный программный продукт для определения состояния люфта железнодорожной системы, в котором железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние локомотив и вагон и соседние вагоны связаны автосцепкой. Компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения состояния люфта. Также раскрыты первый модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения знака сил, прилагаемых к автосцепке; и второй модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения состояния люфта автосцепки из знака сил.

Также создан компьютерный программный продукт для определения условий сцепления для железнодорожной системы, причем железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние один или несколько локомотивов и вагонов связаны автосцепкой. Компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения состояния люфта. Также раскрыты первый модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения естественного ускорения одного или нескольких вагонов поезда, второй модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения общего ускорения поезда и третий модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения соотношения между естественным ускорением вагона и общим ускорением, в котором соотношение указывает состояние люфта для вагона.

Дополнительно создан компьютерный программный продукт для определения условий сцепления для железнодорожной системы, имеющей один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние один или несколько локомотивов и вагонов связаны автосцепкой. Компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения условий сцепления. Также раскрыт первый модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения скорости изменения ускорения или скорости, испытываемой одним из локомотивов или одним из вагонов. Дополнительно раскрыт второй модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения, зависит ли скорость изменения от приложения тягового усилия или тормозного усилия, приложенного одним из локомотивов. Также предусмотрен третий модуль компьютерно-считываемого программного кода для определения условий сцепления, если скорость изменения не зависит от приложения тягового усилия или тормозного усилия, приложенного одним из локомотивов.

Согласно еще одному варианту осуществления создан компьютерный программный продукт для управления железнодорожной системой. Продукт имеет машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения предыдущих приложений тягового усилия и тормозного усилия на участке пути. Кроме того, предусмотрен машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения состояния люфта на участке пути на основании предыдущих приложений тягового усилия или тормозного усилия. Дополнительно, раскрыт машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для управления железнодорожной системой, позже проходящей участок пути, согласно определенным предыдущим приложениям тягового усилия или тормозного усилия на участке пути.

Дополнительно создан компьютерный программный продукт для определения условий сцепления для железнодорожной системы. Железнодорожная система имеет один или несколько локомотивов и вагонов, причем соседние один или несколько локомотивов и вагонов связаны автосцепкой. Продукт имеет машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения скорости изменения ускорения или скорости, испытываемой одним из локомотивов или одним из вагонов. Также предусмотрен машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения, зависит ли скорость изменения от приложения тягового усилия или тормозного усилия, приложенного одним из локомотивов. Кроме того, раскрыт машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения условий сцепления, если скорость изменения не зависит от приложения тягового усилия или тормозного усилия, приложенного одним из локомотивов.

Создан компьютерный программный продукт для эксплуатации железнодорожной системы, причем железнодорожная система имеет головную локомотивную сцепку, неголовную локомотивную сцепку и вагоны. Компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для определения состояния люфта участков железнодорожной системы, в котором участки разграничены узлами. Кроме того, предусмотрен машиночитаемый носитель данных, имеющий компьютерно-считываемые модули программного кода, воплощенные в носителе, для управления приложением тягового усилия или тормозного усилия, по меньшей мере, одной из железнодорожной системы, головной локомотивной сцепки и неголовной локомотивной сцепки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более конкретное описание вариантов осуществления настоящего изобретения приведено посредством ссылки на конкретные варианты его осуществления, которые показаны на прилагаемых чертежах. С учетом того, что эти чертежи изображают лишь типичные варианты осуществления настоящего изобретения и, поэтому, не призваны ограничивать его объем, изобретение будет описано и объяснено с дополнительной конкретизацией и детализацией с использованием прилагаемых чертежей, на которых:

фиг. 1 и 2 - графическое представление состояний люфта поезда;

фиг. 3 и 4 - иллюстрации состояний люфта согласно разным вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5 - графическое представление предельных ускорения и замедления на основании состояний люфта;

фиг. 6 - множественные состояния люфта, связанные с поездом;

фиг. 7 - блок-схема системы для определения состояния люфта и управления поездом в соответствии с ним;

фиг. 8A и 8B - силы автосцепки для поезда;

фиг. 9 - силы, приложенные к вагону;

фиг. 10 - график, представляющий минимальное и максимальное естественное ускорение вагона поезда как функцию времени;

фиг. 11 и 12 - графическое представление состояний люфта для поезда с распределением мощности;

фиг. 13 - блок-схема элементов для определения реактивного состояния рывка; и

фиг. 14 - параметры, используемые для обнаружения состояний люфта, включая состояние схождения или расхождения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее приведено подробное описание вариантов осуществления изобретения, отвечающих аспектам настоящего изобретения, примеры которых показаны на прилагаемых чертежах. По возможности, одинаковые ссылочные позиции на разных чертежах используются для обозначения одинаковых или сходных деталей.

Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения решают проблемы, свойственные уровню техники, за счет обеспечения системы, способа и компьютерно-реализуемого способа для ограничения внутрипоездных сил для железнодорожной системы, включающей в себя, в различных вариантах применения, локомотивную сцепку, транспортное средство для ухода за путем и совокупность вагонов. Варианты осуществления настоящего изобретения также применимы к поезду, включающему в себя совокупность распределенных локомотивных сцепок, именуемую поездом с распределением мощности, обычно включающую в себя головную сцепку и одну или несколько неголовных сцепок.

Специалистам в данной области техники очевидно, что устройство, например система обработки данных, включающее в себя ЦП, память, устройство ввода/вывода, хранилище программ, шину обмена данными и другие необходимые компоненты, можно запрограммировать или иначе приспособить для реализации способа согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Такая система включает в себя соответствующее программное средство для выполнения способов согласно этим вариантам осуществления.

Согласно еще одному варианту осуществления изделие производства, например записанный диск или другой аналогичный компьютерный программный продукт, для использования с системой обработки данных, включает в себя носитель данных и записанную на нем программу, предписывающую системе обработки данных выполнять способы настоящего изобретения. Такие устройство и изделия производства также отвечают сущности и объему настоящего изобретения.

Раскрытые варианты осуществления изобретения предусматривают способы, устройства и программы для количественного/качественного определения состояния люфта и/или внутрипоездных сил и для управления железнодорожной системой в соответствии с ними для ограничения таких внутрипоездных сил. Для облегчения понимания настоящего изобретения они описаны ниже со ссылкой на конкретные реализации.

Изобретение описано в общем контексте компьютерно-выполняемых команд, например программных модулей, выполняемых компьютером. В общем случае, программные модули включают в себя процедуры, программы, объекты, компоненты, структуры данных, и т.д., которые выполняют конкретные задачи или реализуют те или иные абстрактные типы данных. Например, программное обеспечение, лежащее в основе иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения, может быть написано на разных языках, для использования с разными платформами обработки данных. Однако очевидно, что принципы, лежащие в основе иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения, можно реализовать посредством других типов компьютерного программного обеспечения.

Кроме того, специалистам в данной области техники очевидно, что варианты осуществления изобретения можно осуществлять на практике с другими конфигурациями компьютерной системы, включающими в себя карманные устройства, многопроцессорные системы, бытовую электронику на базе микропроцессора или с возможностью программирования, миникомпьютеры, универсальные компьютеры и пр. Варианты осуществления также можно осуществлять на практике в распределенной вычислительной среде, где задания выполняются удаленными устройствами обработки, которые связаны друг с другом сетью связи. В распределенной вычислительной среде, программные модули могут размещаться как на локальных, так и на удаленных компьютерных носителях, включающих в себя запоминающие устройства. Эти локальные и удаленные вычислительные среды могут содержаться целиком в локомотиве или в соседних локомотивах сцепки, или вне поезда, в придорожных или центральных службах, причем предусмотрена беспроводная связь между вычислительными средами.

Термин “локомотив” может включать в себя (1) один локомотив или (2) множество локомотивов (так называемую локомотивную сцепку), последовательно соединенных друг с другом для обеспечения движущий и/или тормозной способности, причем вагоны между локомотивами отсутствуют. Поезд может содержать одну или несколько локомотивных сцепок. В частности, может иметь место головная сцепка и одна или несколько удаленных (или неголовных) сцепок, например первая неголовная (удаленная) сцепка посередине последовательности вагонов и еще одна удаленная сцепка и другая удаленная сцепка в хвосте поезда. Каждая локомотивная сцепка может иметь первый или головной локомотив и один или несколько хвостовых локомотивов. Хотя локомотивная сцепка обычно рассматривается как последовательные локомотивы, специалистам в данной области техники очевидно, что группу локомотивов также можно считать сцепкой даже при наличии, по меньшей мере, одного вагона, разделяющего локомотивы, например, когда локомотивная сцепка предназначена для работы в режиме распределенной подачи мощности, в котором команды ускорения и торможения передаются от головного локомотива на удаленные локомотивы по каналу радиосвязи или физическому кабелю. По этой причине термин локомотивная сцепка не следует считать ограничивающим фактором при рассмотрении множественных локомотивов в одном и том же поезде.

Перейдем к описанию вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Варианты осуществления изобретения можно реализовать по-разному, в том числе в виде системы (включающей в себя компьютерную систему обработки), способа (включающего в себя компьютеризированный способ), устройства, машиночитаемого носителя, компьютерного программного продукта, графического интерфейса пользователя, включающего в себя веб-портал или структуру данных, физически воплощенного в компьютерно-считываемой памяти. Ниже рассмотрено несколько вариантов осуществления настоящего изобретения.

Два соседних вагона или локомотива связаны кулачковой автосцепкой, присоединенной к каждому вагону или локомотиву. В общем случае, кулачковая автосцепка включает в себя четыре элемента, литую стальную головку автосцепки, поворотную губку или "кулак", вращающийся относительно головки, шарнирный палец, вокруг которого поворачивается кулак в процессе сцепления и расцепления, и стопорный палец. Когда стопорный палец на одной или обеих автосцепках перемещается вверх, выходя из головки автосцепки, зафиксированный кулак поворачивается, переходя в открытую или освобожденную позицию, эффективно расцепляя два вагона/локомотива. Приложение разъединяющей силы к одному или обоим вагонам/локомотивам завершает процесс расцепления.

При сцеплении двух вагонов, по меньшей мере, один из кулаков должен находиться в открытой позиции для приема губки или кулака другого вагона. Два вагона движутся навстречу друг другу. Когда автосцепки смыкаются, губка открытой автосцепки закрывается, и, в соответствии с этим, стопорный палец под действием своего веса автоматически падает на свое место для фиксации губки в закрытом положении и, таким образом, фиксирует автосцепки в запертом состоянии для сцепления двух вагонов.

Даже в сцепленном и зафиксированном состоянии, расстояние между двумя связанными вагонами может увеличиваться или уменьшаться вследствие пружинного эффекта, возникающего при взаимодействии двух автосцепок и вследствие наличия свободного пространства между сомкнутыми губками или кулаками. Расстояние, на которое могут разойтись сцепленные автосцепки, именуется расстоянием удлинения или люфтом автосцепки и может составлять от четырех до шести дюймов на автосцепку. Растянутое состояние люфта возникает, когда расстояние между двумя сцепленными вагонами примерно равно максимальному расстоянию расхождения, которое допускает люфт двух связанных автосцепок. Сгруппированное (сжатое) состояние возникает, когда расстояние между двумя соседними вагонами примерно равно минимальному расстоянию расхождения, которое допускает люфт между двумя связанными автосцепками.

Как известно, машинист поезда (например, машинист-человек поезда, отвечающий за управление поездом, система автоматического управления поездом, управляющая поездом без вмешательства или с минимальным вмешательством машиниста, либо консультативная система управления поездом, рекомендующая машинисту осуществлять операции по управлению поездом, в то же время позволяя машинисту самостоятельно принимать решения, следовать ли рекомендациям по управлению поездом) увеличивает мощность/скорость поезда, перемещая рукоятку регулятора в более высокую позицию регулятора, и снижает мощность/скорость, перемещая рукоятку регулятора в более низкую позицию регулятора или применяя тормоза поезда (реостатный тормоз локомотива, независимые пневматические тормоза или пневматические тормоза поезда). Любые из этих действий машиниста, также динамические силы поезда и профиль пути, могут оказывать влияние на состояние люфта поезда в целом и состояние люфта между любыми двумя связанными автосцепками.

Применяемое здесь понятие тягового усилия дополнительно включает в себя тормозное усилие, и тормозное усилие дополнительно включает в себя тормозные действия, обусловленные применением реостатного тормоза локомотива, независимых тормозов локомотива и пневматических тормозов по всему поезду.

Внутрипоездные силы, которые определяются приложением тягового усилия (TE) или тормозного усилия (BE), именуются тяговыми силами (силой тяги или натяжения) на автосцепках и поглощающем аппарате в растянутом состоянии люфта и именуются ударными силами в сгруппированном или сжатом состоянии люфта. Поглощающий аппарат включает в себя амортизирующий элемент, который передает тяговые или ударные силы между автосцепкой и вагоном, к которому присоединена автосцепка.

На фиг.1 показана диаграмма состояний, изображающая три дискретных состояния люфта: растянутое состояние 300, промежуточное состояние 302 и сгруппированное состояние 304. Переходы между описанными здесь состояниями обозначены стрелками, именуемыми переходами “T”, в которых нижний индекс указывает предыдущее состояние и новое состояние.

Переходы между состояниями вызваны приложением тягового усилия (которое стремится растянуть поезд), тормозного усилия (которое стремится сгруппировать поезд) или изменениями местности, которые могут приводить к схождению или расхождению. Скорость растяжения (расхождения) поезда зависит от скорости, с которой прилагается тяговое усилие, измеряемой в л.с./с или изменение позиции регулятора/с. Например, тяговое усилие прилагается для перехода из промежуточного состояния (1) в растянутое состояние (0) при переходе T₁₀. Для поезда с распределением мощности, включающего в себя удаленные локомотивы, отделенные в пространстве от головного локомотива в железнодорожном составе, приложение тягового усилия на любом локомотиве стремится растянуть вагоны, следующие после этого локомотива (относительно направления движения).

В общем случае, когда поезд трогается, первоначальное состояние люфта автосцепки не известно. Но когда поезд движется вследствие приложения тягового усилия, состояние можно определить. Переход T₁ в промежуточное состояние (1) иллюстрирует сценарий троганья.

Скорость группирования (схождения) поезда зависит от прилагаемого тормозного усилия, которое определяется применением динамических тормозов, независимых тормозов локомотива или пневматических тормозов поезда.

Промежуточное состояние 302 не является нужным состоянием. Растянутое состояние 300 предпочтительно, поскольку управлять поездом проще всего, когда поезд растянут, хотя машиниста может устраивать сгруппированное состояние.

Диаграмма состояний, показанная на фиг. 1, может относиться к поезду в целом или к участкам поезда (например, к первым 30% поезда в поезде с распределением мощности или к участку поезда, ограниченному двумя разнесенными в пространстве локомотивными сцепками). Множественные независимые диаграммы состояний могут по отдельности описывать разные участки поезда, причем каждая диаграмма состояний включает в себя множественные состояния люфта, например указанные на фиг.1. Например, работу поезда с распределением мощности или толкача можно изображать множественными диаграммами состояний, представляющими множественные участки поезда, причем каждый участок задан, например, одной из локомотивных сцепок в поезде.

Альтернативно представлению дискретных состояний, изображенному на фиг. 1, на фиг. 2 показана кривая 318, выражающая непрерывный диапазон состояний люфта от растянутого состояния, через промежуточное состояние, к сгруппированному состоянию, причем состояние, в общем случае, указано, как показано. Кривая, изображенная на фиг. 2, более точно представляет состояние люфта, чем диаграмма состояний, изображенная на фиг. 1, поскольку не существует универсальных определений для дискретных растянутого, промежуточного и сгруппированного состояний, которые можно было бы вывести из фиг. 1. Используемый здесь термин состояние люфта относится к дискретным состояниям люфта, показанным на фиг. 1, или к непрерывному диапазону состояний люфта, показанному на фиг. 2.

Аналогично фиг. 1, представление состояний люфта на фиг. 2 может относиться к состоянию люфта поезда в целом или участков поезда. В одном примере, участки ограничены локомотивными сцепками и устройством в конце поезда. Один участок поезда, представляющий конкретный интерес, включает в себя вагоны, расположенные непосредственно за головной сцепкой, где суммарные силы, включающие в себя стационарные силы и переходные силы, обусловленные люфтом, достигают максимальной величины. Аналогично, для поезда с распределением мощности, конкретные участки, представляющий интерес, представляют собой вагоны, находящиеся непосредственно за и непосредственно перед неголовными локомотивными сцепками.

Во избежан