專利名稱：用于改進(jìn)列車操縱及燃料消耗的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)車運(yùn)行，并且更具體而言，涉及一種用于在遭遇軌道地形 變化時(shí)自主地改進(jìn)列車操縱及燃料消耗的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
取決于列車操作員的經(jīng)驗(yàn)水平、敬業(yè)精神、以及甚至在特定日子的感覺(jué)，
鐵路列車的操縱在操作員之間有區(qū)別，于是導(dǎo)致了在列車使用(mission)燃 料燃燒率上的不同以及列車效力(force)上的不同。例如， 一個(gè)具有敬業(yè)精 神并且注意力敏銳的熟練操作員對(duì)鐵路軌道更加熟悉，并且從而在列車遭遇 到坡度和轉(zhuǎn)彎變化之前就預(yù)期到這些地形變化并且根據(jù)預(yù)期的變化使列車 慢下來(lái)(減速)或快起來(lái)(加速)。與不熟悉軌道的操作員相比，這導(dǎo)致列 車較為平穩(wěn)地的運(yùn)行以及燃燒較少的使用燃料。
雖然目前存在用于輔助列車操作員將燃燒使用燃料最小化的系統(tǒng)，但是 這樣的系統(tǒng)通常需要相應(yīng)的操縱性能數(shù)據(jù)用于稍后的處理以輔助確定如何 最好地將燃燒使用燃料最小化。而且，相信這樣的系統(tǒng)從遠(yuǎn)離列車的地方執(zhí) 行大多數(shù)處理以在機(jī)車的其它行駛期間使用。這樣的系統(tǒng)通常不能夠在列車 開(kāi)動(dòng)時(shí)處理將諸如天氣這樣的其它外部因素考慮在內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
為此，需要一種系統(tǒng)、方法和軟件代碼，用以當(dāng)列車接近軌道狀況中的 變化時(shí)使得能夠在車上對(duì)列車的速度進(jìn)行估計(jì)和確定，然后這樣的信息被用 來(lái)調(diào)整列車速度以改進(jìn)燃料效率和列車操縱。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明集涉 及一種自學(xué)習(xí)和自動(dòng)校正系統(tǒng)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)自學(xué)習(xí)，可能
需要操作員的交互來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，本發(fā)明公開(kāi)了一種方法、系統(tǒng)和計(jì) 算機(jī)軟件，用于控制具有機(jī)車組合的鐵路列車的運(yùn)行以提高機(jī)車組合燃料效 率，該機(jī)車組合包含一個(gè)或多個(gè)鐵路機(jī)車。所述方法包含在機(jī)車組合上基 于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置的列車的移動(dòng)來(lái)計(jì)算正在由該機(jī)車組合移
動(dòng)的所述列車的負(fù)載。所述方法還包括在機(jī)車組合上確定列車的當(dāng)前位置。 在所述列車到達(dá)軌道狀況的變化之前在機(jī)車組合上驗(yàn)證該軌道狀況中的變
化，也是所述方法教導(dǎo)的部分。所述方法還包括當(dāng)所述列車接近所述軌道 狀況中的變化時(shí)，在機(jī)車組合上基于所計(jì)算的所述列車的負(fù)載對(duì)機(jī)車組合動(dòng) 力設(shè)置進(jìn)行調(diào)整以將機(jī)車組合燃料消耗最優(yōu)化。
所述系統(tǒng)包含定位設(shè)備；軌道概貌數(shù)據(jù)庫(kù)，其包含有關(guān)鐵路軌道的地 形和地勢(shì)的數(shù)據(jù)；處理器，其包含用于計(jì)算所述列車的負(fù)載的算法和前饋算 法，該前饋算法用于基于所述所計(jì)算的負(fù)載以及即將來(lái)臨的鐵路軌道的地形 和地勢(shì)來(lái)確定至少所述列車的加速度或減速度中的一個(gè)。在機(jī)車組合上確定 所述軌道狀況中的變化，.并且當(dāng)列車接近該軌道狀況中的變化時(shí)，基于所計(jì) 算的列車的負(fù)載對(duì)機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置進(jìn)行調(diào)整以將機(jī)車組合燃料消耗最優(yōu) 化。
所述計(jì)算機(jī)軟件代碼包含軟件模塊，用于基于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組合動(dòng) 力設(shè)置的列車的移動(dòng)來(lái)計(jì)算正在被該機(jī)車組合移動(dòng)的列車的負(fù)載。還提供了 用于在列車到達(dá)軌道狀況中的變化之前確定即將來(lái)臨的軌道狀況的軟件模 塊。所述軟件代碼還具有軟件模塊，用于基于所計(jì)算的負(fù)載和即將來(lái)臨的 軌道狀況中的變化，計(jì)算至少所述列車的加速度或減速度中的一個(gè)以將燃料 消耗最優(yōu)化。
其技術(shù)效果是提供軟件代碼，其能夠處理關(guān)于列車的數(shù)據(jù)及使用該信 息，以通過(guò)在列車到達(dá)鐵路軌道變化之前調(diào)整列車速度，以改進(jìn)燃料效率和 列車操縱。


通過(guò)結(jié)合附圖閱讀以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變 得清楚，附圖中
圖1是以本發(fā)明的示范性部件的機(jī)車的形式公開(kāi)的框圖； 圖2是本發(fā)明的示范性步驟的一般性綜述的框圖； 圖3是示出了機(jī)車的燃料對(duì)功率的示范性值的圖表； 圖4是示出了本發(fā)明的示范性步驟的流程圖；和 圖5是示出了本發(fā)明的示范性軟件代碼元的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在詳細(xì)描述具體的系統(tǒng) 和方法之前，應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明主要在于組件和與其相關(guān)的步驟的新組合。 因此，通過(guò)附圖中的傳統(tǒng)元素表示了系統(tǒng)和方法步驟，僅示出了那些與本發(fā) 明相關(guān)的具體細(xì)節(jié)，從而不會(huì)由于結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)而模糊了本公開(kāi)，這些對(duì)這 里的描述有益的細(xì)節(jié)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是很清楚的。此外，這里所采用 的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了描述的目的而不應(yīng)當(dāng)凈皮;〖見(jiàn)為限制。為此，以單數(shù)形式使
用的術(shù)語(yǔ)也應(yīng)當(dāng)被理解為包括好像是以其復(fù)數(shù)形式陳述似的術(shù)語(yǔ)。此推論也 應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于相反的情況。例如，術(shù)語(yǔ)"發(fā)明"的使用應(yīng)當(dāng)還被解釋為指代術(shù) 語(yǔ)"多個(gè)發(fā)明"，而術(shù)語(yǔ)"多個(gè)發(fā)明"的使用也應(yīng)當(dāng)被解釋為指代術(shù)語(yǔ)"發(fā)
明'，。
自始至終使用對(duì)機(jī)車的 一般性引用。本發(fā)明可被應(yīng)用于所有類型的機(jī) 車、包括柴油機(jī)車、電動(dòng)機(jī)車、或混合系統(tǒng)，但不局限于此，該混合系統(tǒng)包 括柴油-電動(dòng)機(jī)車、柴油-液壓機(jī)車、液壓-電動(dòng)機(jī)車系統(tǒng)，但不局限于此。同 樣地，由于可以基于機(jī)車的類型使用各種傳動(dòng)系統(tǒng)，諸如但不限于機(jī)械傳動(dòng)
和液壓傳動(dòng)，所以術(shù)語(yǔ)"動(dòng)力設(shè)置(power setting )"被一般性使用?；隍?qū) 動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)車的類型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，與其它類型的驅(qū)動(dòng)和機(jī) 車相區(qū)別地設(shè)置機(jī)車的速度。
圖l是機(jī)車5的示范性圖示。在鐵路列車中， 一個(gè)或多個(gè)機(jī)車5可以是 列車的部分，其中，機(jī)車被視為一個(gè)組合(consist )。圖l還示出了本發(fā)明的 示范性部件的框圖表示。通過(guò)如所示被設(shè)置在單個(gè)機(jī)車5上那樣，可以將這
件不全被設(shè)置在一輛汽車或機(jī)車5中。換句話說(shuō)，這些部件可以被設(shè)置在列 車的若千部分中并且被連接以便仍然執(zhí)行本發(fā)明的功能。
如圖1進(jìn)一步所示，定位設(shè)備(position-determining device) 12#皮提供 在列車上。該設(shè)備被連接到處理器14。提供軌道概貌(trackpofile )數(shù)據(jù)庫(kù) 16并連接到處理器14。軌道概貌數(shù)據(jù)庫(kù)16包括諸如關(guān)于鐵路軌道17的地 形和地勢(shì)(contour)數(shù)據(jù)這樣的信息。存儲(chǔ)設(shè)備26被附在處理器14上。存 儲(chǔ)設(shè)備26被提供用于臨時(shí)性地或長(zhǎng)期地存儲(chǔ)由處理器14所提供和/或計(jì)算的 數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在列車的當(dāng)前運(yùn)行期間使用或在稍后的運(yùn)行期間使用。列車運(yùn) 行采集設(shè)備30也被提供在列車上并且被連接到處理器14。采集設(shè)備30可操
作用于確定列車的檔速(notchspeed)(呼叫)、牽引動(dòng)力、制動(dòng)管(brake pipe ) 設(shè)置、速度、燃料耗能設(shè)置、以及加速度和減速度，但不限于此。所采集的 信息可被下面所討論的算法20、 21、 28利用以便在對(duì)列車加速或減速時(shí)幫 助確〗呆更加準(zhǔn)確的定時(shí)。
處理器具有許多由處理器14進(jìn)行處理的算法20、 21、 28。 一個(gè)算法20 被提供用于計(jì)算列車的負(fù)載。另一個(gè)算法21是前饋算法，該算法根據(jù)即將 來(lái)臨的鐵路軌道的地形和地勢(shì)基于所計(jì)算的負(fù)載來(lái)確定列車的加速度或減 速度?？捎玫牡谌惴?8可以是一個(gè)用于確定所計(jì)算的負(fù)載值的準(zhǔn)確度的 算法。這可以通過(guò)計(jì)算列車的第二負(fù)載值和基于第二次計(jì)算的第一計(jì)算負(fù)載 值來(lái)實(shí)現(xiàn)。上面所討論的算法中所使用的技術(shù)的示例包括、但不局限于時(shí)間 相關(guān)和時(shí)變的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)(Taylor series expansion )。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還 將看出，可以使用利用卡爾曼濾波器(Kalman filter)的算法，因?yàn)樗鼈冎?持對(duì)過(guò)去、現(xiàn)在、以及甚至將來(lái)狀態(tài)的估計(jì)，即使是在建模系統(tǒng)的精確特征 未知的情況下也是如此。
在一個(gè)示范性實(shí)施例中，對(duì)負(fù)載進(jìn)行假定和/或負(fù)載是可用的，然后基于 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備26中的先前數(shù)據(jù)使用第三算法28進(jìn)行計(jì)算，所述數(shù)據(jù)包括 列車穿行特定長(zhǎng)度的鐵路軌道n時(shí)的時(shí)間和地點(diǎn)。將第二次計(jì)算與原始負(fù)
載值進(jìn)行比較，并且相應(yīng)地調(diào)整用于進(jìn)一步計(jì)算的實(shí)際負(fù)載。在另一個(gè)示范 性實(shí)施例中，將歹'J車的出發(fā)時(shí)間(start time )和出發(fā)地點(diǎn)(start location )與 該列車已經(jīng)穿行的給定地點(diǎn)進(jìn)行比較。取出該信息并將屬于(pertainto)在 該時(shí)間段期間機(jī)車5的動(dòng)力設(shè)置的信息包括在內(nèi)，計(jì)算負(fù)載。將該負(fù)載值與 本發(fā)明已經(jīng)使用的原始負(fù)載值進(jìn)行比較，并且相應(yīng)地調(diào)整本發(fā)明所使用的負(fù) 載值。
圖2是包含本發(fā)明的示范性步驟的示范塊的一般性綜述的框圖。通過(guò)采 集設(shè)備30采集來(lái)自列車(列車數(shù)據(jù))40，具體而言來(lái)自機(jī)車組合的信息。 必須確定列車的位置(列車位置)42 ?？梢越?jīng)由跟蹤系統(tǒng)(track system )、 和/或經(jīng)由該組合中的其它機(jī)車，通過(guò)車載GPS系統(tǒng)、屬于機(jī)車控制系統(tǒng)的 一部分的駛過(guò)英里計(jì)數(shù)器來(lái)確定位置，但不限于此。軌道44的地圖被提供 以便驗(yàn)證列車的位置。地圖可以包括、但不局限于諸如向上的坡度、向下的 坡度、轉(zhuǎn)彎、鄉(xiāng)村/城市/住宅位置(是否可能施加了特定的速度限制)這樣 的信息。
可以使用一種算法或若干算法來(lái)計(jì)算燃料燃燒率46。基于列車負(fù)載和列 車位置來(lái)計(jì)算燃料燃燒率。所采集的數(shù)據(jù)與列車位置相關(guān)。在一個(gè)示范性實(shí) 施例中，基于檔速和列車穿行給定長(zhǎng)度的軌道的時(shí)間來(lái)計(jì)算列車負(fù)載。在另 一個(gè)示范性實(shí)施例中，使用檔速和牽引動(dòng)力相對(duì)坡度和摩擦力的變化，可以 計(jì)算列車負(fù)載的近似值。在基于軌道狀況采集了列車速度和牽引動(dòng)力并將其 用于確定列車負(fù)載的情況下，還對(duì)列車行駛摩擦力和列車轉(zhuǎn)彎摩擦力進(jìn)行確 定。在另一個(gè)實(shí)施例中，軌道參數(shù)未知，結(jié)合機(jī)車每馬力的燃料消耗率
(Specific Fuel Consumption, SFC)—起，利用摩擦力和風(fēng)力、在動(dòng)力模式 期間消耗的燃料、以及由此造成的列車速度變化來(lái)計(jì)算列車負(fù)載。在圖3中 提供了示出了機(jī)車5的相對(duì)馬力35和SFC 37的燃料的典型示范性值33的 表格。該圖表31還基于機(jī)車的檔速對(duì)這些值進(jìn)行驗(yàn)證?；阼F路軌道中的 即將來(lái)臨的(pending)變化使用所得的負(fù)載計(jì)算結(jié)果來(lái)確定加速和減速。最 好是，在初始加速期間計(jì)算初始負(fù)載估計(jì)值并且該估計(jì)值被用作任務(wù)最優(yōu)化 的初始l命入。
所得的計(jì)算結(jié)果被提供給機(jī)車控制系統(tǒng)48以便在列車接近某一軌道地 帶時(shí)控制列車將如何執(zhí)行。通過(guò)近似，列車可以是正在接近軌道狀況中的變 化、正在遭遇軌道狀況中的變化、和/或已經(jīng)遭遇了軌道狀況中的變化。具體 而言，將所進(jìn)行的計(jì)算與實(shí)際任務(wù)特性進(jìn)行比較?；谟?jì)算結(jié)果和列車位置， 或者列車的速度保持不變、或者施加制動(dòng)以使列車減速，或者列車被加速50 。
為了進(jìn)一步輔助確定合適的加速度或減速度，列車上還有天氣采集設(shè)備 25。該設(shè)備包括天氣采集裝置以確定列車正在經(jīng)歷的當(dāng)前天氣狀況以及甚至 列車即將穿行的軌道上的天氣狀況。這樣的天氣狀況包括風(fēng)況、雨、和雪， 但不局限于此。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，從在遙遠(yuǎn)位置處的調(diào)度員將天氣狀況轉(zhuǎn)播到列 車，所述遙遠(yuǎn)位置諸如但不限于列車站。在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，天氣狀況 被下載，諸如通過(guò)無(wú)線因特網(wǎng)連接。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在列車上放置 的本地照相機(jī)可以提供天氣的可視圖像，其中，用戶就可以輸入特定于正在 經(jīng)歷的天氣的類型的數(shù)據(jù)和/或命令。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以采用任意 數(shù)量的上述方法。天氣狀況數(shù)據(jù)被提供給處理器，其中，前饋算法使用該數(shù) 據(jù)以更加準(zhǔn)確地計(jì)算機(jī)車組合的加速度或減速度。
圖4是示出了用于提高燃料效率的本發(fā)明的示范性步驟的流程圖。如圖
所示，必須執(zhí)行列車的負(fù)載的計(jì)算，步驟52。這可以基于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組
合的動(dòng)力設(shè)置的列車的移動(dòng)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。必須確定列車的當(dāng)前位置，步驟5 4 。
當(dāng)列車正在移動(dòng)時(shí)，必須在列車到達(dá)軌道位置的變化之前驗(yàn)證軌道狀況的變
化，步驟56。如上所述，軌道狀況這樣的變化包括向上的坡度、向下的坡度、 轉(zhuǎn)彎、以及鄉(xiāng)村/城市/住宅位置，但不局限于此。當(dāng)列車接近軌道狀況的變 化時(shí)，基于所計(jì)算的列車的負(fù)載調(diào)整機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置以將燃料消耗最優(yōu) 化，步驟58。在優(yōu)選實(shí)施例中，在列車上執(zhí)行所有這些功能。
圖5是示出了在列車具有至少一個(gè)計(jì)算機(jī)在機(jī)車或機(jī)車組合上的情況下 用于提高鐵路列車的燃料效率的本發(fā)明的示范性軟件代碼元的流程圖。因 此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將看出，該軟件代碼不需要存在于一個(gè)計(jì)算機(jī)中，而 是不同的代碼可以是多個(gè)計(jì)算機(jī)的一部分，該多個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)在一起以提供 相同的終端結(jié)果，就好像在其中提供了所有代碼的一個(gè)計(jì)算機(jī)一樣。而且， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將看出，雖然示出了三個(gè)模塊，這些模塊可以被分成多個(gè) 模塊和/或合并為更少的模塊。
一個(gè)軟件模塊60被提供用于基于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組合的動(dòng)力設(shè)置的列 車的移動(dòng)來(lái)計(jì)算列車的負(fù)載。另一個(gè)軟件模塊62在列車到達(dá)軌道狀況中的 變化之前確定即將來(lái)臨的軌道狀況。第三軟件模塊64基于所計(jì)算的負(fù)載和 即將來(lái)臨的軌道狀況的變化，為列車確定加速度或減速度以將燃料消耗最優(yōu) 化。
盡管已經(jīng)在目前被視為優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是 對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很明顯可以進(jìn)行許多變化和修改。因此，意在使 本發(fā)明不局限于具體的示范性實(shí)施例，而是在所附的權(quán)利要求的全部精神和 范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行理解。
權(quán)利要求
1.一種控制具有機(jī)車組合的鐵路列車的運(yùn)行以提高機(jī)車組合燃料效率的方法，所述機(jī)車組合包含一個(gè)或多個(gè)鐵路機(jī)車，該方法包含a)在所述機(jī)車組合上基于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置的列車的移動(dòng)來(lái)計(jì)算正在由該機(jī)車組合移動(dòng)的所述列車的負(fù)載；b)在所述機(jī)車組合上確定所述列車的當(dāng)前位置；c)在所述列車到達(dá)軌道狀況中的變化之前在所述機(jī)車組合上驗(yàn)證該軌道狀況中的變化；以及d)當(dāng)所述列車接近所述軌道狀況中的變化時(shí)，在所述機(jī)車組合上基于所計(jì)算的所述列車的負(fù)載對(duì)機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置進(jìn)行調(diào)整以將機(jī)車組合燃料消耗最優(yōu)化。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述測(cè)量所述列車的移動(dòng)包括確定 至少所述列車的位置、列車速度、和列車加速度中的變化中的一個(gè)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述驗(yàn)證所述軌道的狀況包含確定 至少軌道傾斜、軌道彎曲或鐵路摩擦特性中的一個(gè)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算所述列車的負(fù)載還基于在
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述列車動(dòng)力設(shè)置是機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述機(jī)車包含至少柴油機(jī)車、電動(dòng)機(jī) 車、柴油-電動(dòng)機(jī)車、柴油-液壓機(jī)車、或液壓-電動(dòng)機(jī)車中的一個(gè)。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中基于所述機(jī)車所使用的傳動(dòng)的類型來(lái) 設(shè)置所述機(jī)車動(dòng)力設(shè)置。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述傳動(dòng)的類型包含至少機(jī)械傳動(dòng)和 液壓傳動(dòng)中的一種。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述機(jī)車具有牽引電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)機(jī)車 的車輪，并且所述機(jī)車動(dòng)力設(shè)置是被傳送到牽引電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力的電力設(shè)置。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中為列車假設(shè)初始列車負(fù)載，并且將 所計(jì)算的列車負(fù)載用于提高在調(diào)整該組合動(dòng)力設(shè)置中所使用的列車負(fù)載測(cè)量的準(zhǔn)確度。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算所述列車的負(fù)載包含利用全球 定位設(shè)備來(lái)確定至少所述列車的位置、所述列車速度和所述列車加速度中的 一個(gè)。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包含確定天氣狀況，并且基于所述天 氣狀況調(diào)整所述機(jī)車組合的動(dòng)力設(shè)置以將燃料消耗最優(yōu)化。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述天氣狀況包含至少下列其中之 一環(huán)境天氣狀況和該環(huán)境狀況對(duì)所述軌道的影響。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包含確定通過(guò)基于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組 合動(dòng)力設(shè)置的所述列車的移動(dòng)第二次計(jì)算該列車的負(fù)載所計(jì)算的負(fù)載的準(zhǔn) 確度。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中確定所述所計(jì)算的負(fù)載的準(zhǔn)確度還 包含計(jì)算所述列車的第二負(fù)載并且將其與所述第一次計(jì)算的負(fù)載相比較。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中基于所述第二負(fù)載來(lái)調(diào)整所述所計(jì) 算的負(fù)載。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包含使用多個(gè)全球定位設(shè)備來(lái)確定在 計(jì)算所述列車的負(fù)載中所使用的列車的長(zhǎng)度。
18. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包含采集列車運(yùn)行數(shù)據(jù)以用于調(diào)整所 述列車的速度。
19. 一種用于提高鐵路列車的燃料效率的系統(tǒng)，其被設(shè)置在具有機(jī)車組 合的鐵路列車上，所述機(jī)車組合包含一個(gè)或多個(gè)鐵路機(jī)車，該系統(tǒng)包含定位設(shè)備；軌道概貌數(shù)據(jù)庫(kù)，其包含有關(guān)鐵路軌道的地形和地勢(shì)的數(shù)據(jù)；處理器，其包含用于計(jì)算所述列車的負(fù)載的算法和前饋算法，該前饋算法用于基于所述所計(jì)算的負(fù)載以及即將來(lái)臨的鐵路軌道的地形和地勢(shì)來(lái)確定至少所述列車的加速度和減速度中的一個(gè)；以及其中，在機(jī)車組合上確定所迷軌道狀況中的變化，并且當(dāng)所述列車接近該軌道狀況中的變化時(shí)，基于所計(jì)算的所述列車的負(fù)載對(duì)所述機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置進(jìn)行調(diào)整以將機(jī)車組合燃料消耗最優(yōu)化。
20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述用于計(jì)算所述列車的負(fù)載的算 法包含至少下列其中之一利用所述列車的出發(fā)時(shí)間和出發(fā)地點(diǎn)、所述列車 的當(dāng)前位置和所述軌道的狀況的組合；或者列車速度的組合，所述列車在特定動(dòng)力設(shè)置的情況下以該速度移動(dòng)。
21. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包含天氣采集設(shè)備，用于確定天氣狀況。
22. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述前饋算法還包含將天氣狀況因 子分解以確定至少加速度和減速度中的一個(gè)。
23. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包含存儲(chǔ)設(shè)備，其被連接到所述處理器。
24. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包含第三算法，用以通過(guò)基于存儲(chǔ) 在所述存儲(chǔ)設(shè)備中的先前數(shù)據(jù)計(jì)算所述列車的第二負(fù)載來(lái)確定所計(jì)算的負(fù) 載值的準(zhǔn)確度，該數(shù)據(jù)包括當(dāng)所述列車已經(jīng)穿行先前行駛過(guò)的軌道長(zhǎng)度時(shí)的 時(shí)間和位置。
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述第三算法還包含通過(guò)計(jì)算所述 列車的第二負(fù)載并且將其與所述第一次計(jì)算的負(fù)載相比較來(lái)確定所計(jì)算的 負(fù)載值的準(zhǔn)確度。
26. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包含列車運(yùn)行采集設(shè)備，其被可操作 地連接到所述處理器。
27. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中來(lái)自所述采集設(shè)備的數(shù)據(jù)被用于基 于所述所計(jì)算的負(fù)載以及即將來(lái)臨的鐵路軌道的地形和地勢(shì)來(lái)確定至少所 述列車的加速度和減速度中的一個(gè)。
28. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述定位設(shè)備確定至少所述列車的 位置、列車速度、和列車加速度中的變化中的一個(gè)。
29. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述定位設(shè)備利用全球定位設(shè)備。
30. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中有關(guān)鐵路軌道的地形和地勢(shì)的數(shù)據(jù) 還包含至少軌道傾斜、軌道彎曲或軌道摩擦力特性中的 一個(gè)。
31. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中為列車假設(shè)初始列車負(fù)載，并且將 所計(jì)算的列車負(fù)載用于提高在調(diào)整機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置中所使用的列車負(fù)載 測(cè)量的準(zhǔn)確度。
32. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中至少所述算法或所述前饋算法中的 一個(gè)包含至少時(shí)間相關(guān)和時(shí)變的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)計(jì)算或卡爾曼濾波器中的一個(gè)。
33. —種計(jì)算機(jī)軟件代碼，用于提高具有機(jī)車組合的鐵路列車的燃料效率，所述機(jī)車組合包含一個(gè)或多個(gè)用于提高機(jī)車組合燃料效率的鐵路機(jī)車以及至少一個(gè)在所述機(jī)車組合上的計(jì)算機(jī)，該軟件代碼包含a) 計(jì)算機(jī)軟件模塊，用于基于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置的所述列車的移動(dòng)來(lái)計(jì)算正在被該機(jī)車組合移動(dòng)的所述列車的負(fù)載；b) 計(jì)算機(jī)軟件模塊，用于在所述列車到達(dá)軌道狀況中的變化之前確定即將來(lái)臨的軌道狀況；以及c) 計(jì)算機(jī)軟件模塊，用于基于所計(jì)算的負(fù)載和即將來(lái)臨的軌道狀況中的變化，計(jì)算至少所述列車的加速度和減速度中的一個(gè)以將燃料消耗最優(yōu)化。
34. 如權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)軟件代碼，其中用于計(jì)算負(fù)載的計(jì)算機(jī)軟件模塊和用于確定軌道狀況的計(jì)算機(jī)軟件模塊中的至少一個(gè)在執(zhí)行各自計(jì)算時(shí)還包含用于將天氣狀況因子分解的代碼。
35. 如權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)軟件代碼，還包含計(jì)算機(jī)軟件模塊，用于至少下列其中之一 當(dāng)所述列車到達(dá)所述即將來(lái)臨的軌道狀況中的變化時(shí)，基于所計(jì)算的所述列車的加速度將所述列車加速以最優(yōu)化燃料消耗；當(dāng)所述列車到達(dá)所述即將來(lái)臨的軌道狀況中的變化時(shí)，基于所計(jì)算的所述列車的減速度將所述列車減速以最優(yōu)化燃料消耗。
36. 如權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)軟件代碼，還包含計(jì)算機(jī)軟件模塊，用于通過(guò)具有用以計(jì)算所述列車的第二負(fù)載的代碼來(lái)確定所述所計(jì)算的負(fù)載的準(zhǔn)確度、將所述第二負(fù)載與所述第一負(fù)載相比較、并且基于所述第二負(fù)載調(diào)整所述第一負(fù)載。
37. 如權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)軟件代碼，其中所述用于計(jì)算至少加速度或減速度其中之一的計(jì)算機(jī)軟件模塊還包含將所述列車的運(yùn)行狀況用到確定至少加速度和減速度其中之一時(shí)的代碼。
38. 如權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)軟件代碼，還包含計(jì)算機(jī)軟件模塊，用于為所述列車假設(shè)初始列車負(fù)載并且利用在調(diào)整所述機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置中使用的所計(jì)算的列車負(fù)載來(lái)提高所述列車負(fù)載的測(cè)量的準(zhǔn)確度。
39. 如權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)軟件代碼，還包含至少時(shí)間相關(guān)且時(shí)變的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)計(jì)算或卡爾曼濾波器中的一個(gè)。
全文摘要
一種控制具有機(jī)車組合的鐵路列車的運(yùn)行以提高機(jī)車組合的燃料效率的方法，所述機(jī)車組合包含一個(gè)或多個(gè)鐵路機(jī)車。該方法包括在機(jī)車組合上基于測(cè)量響應(yīng)于機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置的列車的移動(dòng)來(lái)計(jì)算正在由機(jī)車組合移動(dòng)的列車的負(fù)載，在機(jī)車組合上確定列車的當(dāng)前位置，在列車到達(dá)軌道狀況中的變化之前在機(jī)車組合上驗(yàn)證軌道狀況中的變化，并且當(dāng)列車接近軌道狀況中的變化時(shí)，在機(jī)車組合上基于所計(jì)算的列車的負(fù)載對(duì)機(jī)車組合動(dòng)力設(shè)置進(jìn)行調(diào)整以將機(jī)車組合燃料消耗最優(yōu)化。
文檔編號(hào)B61C17/12GK101208231SQ200680020596
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者丹尼爾·巴利斯蒂, 格倫·R·謝弗, 沃爾夫?qū)ざ嗄?申請(qǐng)人:通用電氣公司