用於沿著路段確定摩擦改性劑的有效性的系統和方法

2023-05-19 07:15:46

用於沿著路段確定摩擦改性劑的有效性的系統和方法
【專利摘要】一種方法，包含當至少一個車輛系統通過路段時，從至少一個車輛系統獲取沿著路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量。該方法還包含計算不同位置處的路段的摩擦學特性。摩擦學特性基於來自至少一個車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量。摩擦學特性指示不同位置處的路段的摩擦係數。該方法還包含基於摩擦學特性來確定應用於路段的摩擦改性劑的有效性。
【專利說明】用於沿著路段確定摩擦改性劑的有效性的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年6月12日提交的美國臨時專利申請號61/834395的權益，其通過引用整體併入本申請中。

【背景技術】
[0003]本文描述的主題的實施例涉及確定車輛系統通過的路線條件的系統和方法。
[0004]車輛系統為沿著路線推進該車輛系統提供牽引力的能力依賴於推進生成組件(例如，車輪)和路面之間的摩擦。監測並控制摩擦可使得操作成本降低。例如，鐵路車輛系統的路線(例如，機車、有軌電車路線、單軌鐵路、地鐵、礦山設備等)通常包含車輛系統通過的軌道(例如，鐵軌)。在很多情況下，這些鐵路車輛系統施加的力在軌道的鐵軌上以及鐵路車輛系統的某些組件上提供了大量的應力和磨損。鐵路所有者通常監測鐵軌狀況以保證機車能高效地運行。例如，通常期望的是鐵軌的摩擦係數(COF)(或者其他摩擦指標)在指定的範圍內以(a)降低鐵軌的磨損以及機車車輪的磨損和/或(b)在鐵軌和車輪之間獲得期望的附著力。為此，鐵路可將潤滑劑用於鐵軌以降低COF。COF的降低不僅僅降低了鐵軌和車輪的磨損，而且也能節約燃料。在其他情況下，鐵路可期望較高的附著力並因此使用增加車輪和鐵軌之間附著力的物質。
[0005]為了監測COF或其他摩擦度量，鐵路可沿著鐵軌測試一些點。例如，一個月一次(或其他頻率)，鐵路可沿著軌道的一段、比如軌道的曲線進行一系列測量。這段軌道可延伸一段相當大的距離，比如半英裡或一英裡。測量通常手動進行，其中巡視員帶著摩擦儀行駛在鐵軌上沿著軌道行進。
[0006]然而，這個傳統的測量過程是繁瑣的並且耗費相當大量的時間。在一些場合中，該過程甚至會打斷鐵路交通。此外，鐵路通常負責監督數千英裡的軌道並且可具有數百個經常被測試的路段。可能必需數百個儀器來充分地監測這些路段。這些儀器可能不時地發生故障或具有一未被發現的測量偏差，該偏差會導致不正確的數據。因此，監測鐵軌的花費會非常大並且難以管理。


【發明內容】

[0007]在一個實施例中，提供一種方法，該方法包括當至少一個車輛系統通過路段時，從至少一個車輛系統獲取沿著路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量。該方法還包含計算不同位置處的路段的摩擦學特性。摩擦學特性基於來自至少一個車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量。摩擦學特性指示不同位置處路段的摩擦係數。該方法還包含基於摩擦學特性來確定應用於路段的摩擦改性劑的有效性。
[0008]在另一實施例中，提供了一種系統(例如，監測系統)，該系統包含接收器，該接收器被配置為當至少一個車輛系統通過路段時，從至少一個車輛系統接收沿著路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量。該系統還包括計算模塊，該計算模塊被配置為計算不同位置處的路段的摩擦學特性。摩擦學特性基於來自至少一個車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量。摩擦學特性指示不同位置處的路段的摩擦係數。該系統還包含分析模塊，該分析模塊被配置為基於不同位置處的摩擦學特性來確定應用於路段的摩擦改性劑的有效性。
[0009]在另一方面，提供了一種系統(例如，車輛系統的控制系統)，該系統包括車輛控制模塊，該車輛控制模塊被配置為控制車輛系統的牽引和制動操作。該系統還包含測量模塊，該測量模塊被配置為當至少一個車輛系統通過路段時，從至少一個車輛系統接收沿著路段的不同位置的處蠕滑測量和牽引/制動測量。該系統還包含發射器，該發射器被配置為從車輛系統傳輸蠕滑測量和牽引/制動測量。車輛控制模塊被配置為將第一車輪組的牽引力增加指定量並且將第二車輪組的牽引力減少指定量，從而維持車輛系統的總牽引力。測量模塊被配置為當第一和第二車輪組分別以增加的和減少的牽引力操作時，獲取蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0010]根據本公開的第一方面，提供一種方法，該方法包括:
[0011]當至少一個車輛系統通過該路段時，從至少一個車輛系統獲取沿著路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量；
[0012]計算不同位置處的路段的摩擦學特性，該摩擦學特性基於來自至少一個車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量，其中摩擦學特性指示不同位置處的路段的摩擦係數；以及
[0013]基於摩擦學特性來確定應用於路段的摩擦改性劑的有效性。
[0014]本公開第一方面的方法，其中獲取蠕滑測量和牽引/制動測量包括獲取至少一個車輛系統的貫穿路段的一系列蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0015]本公開第一方面的方法，其中路段為至少2千米長並且其中對路段平均每50米至少獲取一次蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0016]本公開第一方面的方法，其中從至少一個車輛系統獲取蠕滑測量和牽引丨制動測量包含響應於第一車輪組的牽引力增加指定量和第二車輪組的牽引力減少指定量從而維持至少一個車輛系統的總牽引力來獲取蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0017]本公開第一方面的方法，其中從至少一個車輛系統獲取蠕滑測量和牽引/制動測量包含牽引/制動測量表示不同位置處的最大牽引力。
[0018]本公開第一方面的方法，其中根據操作計劃來操作至少一個車輛系統，該操作計劃包含對於至少一個車輛系統的一個或者多個推進力生成車輛的、提供指定的牽引力或指定的制動力的至少一個的預定指令。
[0019]本公開第一方面的方法，其中至少一個車輛系統包含至少一個機車並且其中多個蠕滑測量和多個牽引/制動測量從至少一個機車獲取。
[0020]本公開第一方面的方法，進一步包括當至少一個其他分別的車輛系統通過路段時，從至少一個其他分別的車輛系統獲取蠕滑測量和牽引/制動測量，其中計算路段的摩擦學特性包含使用來自至少一個其他分別的車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0021]本公開第一方面的方法，其中獲取蠕滑測量和牽引/制動測量包含在非車載的監測系統獲取蠕滑測量和牽引/制動測量，至少一個車輛系統為沿著路段行進的多個分別的車輛系統。
[0022]本公開第一方面的方法，其中摩擦學特性為附著係數或者基於或表示附著係數。
[0023]根據本公開的第二方面，提供一種系統，該系統包括:
[0024]接收器，該接收器被配置為當至少一個車輛系統通過路段時，從至少一個車輛系統接收沿著路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量；
[0025]計算模塊，該計算模塊被配置為計算不同位置處的路段的摩擦學特性，該摩擦學特性基於來自至少一個車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量，其中摩擦學特性指示不同位置處的路段的摩擦係數；以及
[0026]分析模塊，該分析模塊被配置為基於不同位置處的摩擦學特性來確定應用於路段的摩擦改性劑的有效性。
[0027]本公開第二方面的系統，其中分析模塊被配置為將不同位置處的摩擦學特性與不同位置處的期望的摩擦學特性進行比較。
[0028]本公開第二方面的系統，其中分析模塊被配置為識別路段的一個或者多個區域，該一個或者多個區域具有第一指定閾值以下的摩擦改性劑的量，以及識別路段的一個或者多個區域，該一個或者多個區域具有第二指定閾值以上的摩擦改性劑的量。
[0029]本公開第二方面的系統，其中接收器被配置為接收與路況相關的補充數據並且分析模塊被配置為使用補充數據來補償路況以確定摩擦改性劑的有效性。
[0030]本公開第二方面的系統，其中接收器被配置為從至少一個車輛系統來接收貫穿路段的一系列的蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0031]本公開第二方面的系統，其中路段為至少2千米長並且其中對路段平均每50米至少獲取一次蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0032]根據本公開的第三方面，提供一種系統，該系統包含:
[0033]車輛控制模塊，該車輛控制模塊被配置為控制車輛系統的牽引和制動操作；
[0034]測量模塊，該測量模塊被配置為當至少一個車輛系統通過路段時，從車輛系統獲取沿著路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量；以及
[0035]發射器，該發射器被配置為從車輛系統傳輸蠕滑測量和牽引/制動測量；
[0036]其中車輛控制模塊被配置為將第一車輪組的牽引力增加指定量並且將第二車輪組的牽引力減少指定量從而維持車輛系統的總牽引力，測量模塊被配置為當第一和第二車輪組分別以增加的和減少的牽引力操作時，獲取蠕滑測量和牽引/制動測量。
[0037]本公開第三方面的系統，其中測量模塊被配置為在車輛系統以指定節流閥設置進行操作時獲取車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量，該牽引/制動測量表示不同位置處的最大牽引力。
[0038]本公開第三方面的系統，其中車輛控制模塊被配置為根據操作計劃控制車輛系統，操作計劃包含對於車輛系統的一個或者多個推進力生成車輛的、提供指定的牽引力或指定的制動力的至少一個的預定指令。
[0039]本公開第三方面的系統，其中車輛系統包括多個機車，計算模塊被配置為從多個機車獲取蠕滑測量和牽引/制動測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為通過軌道的車輛系統的一實施例的示意圖。
[0041]圖2為根據一實施例的兩個相互連結的推進力生成車輛的示意圖。
[0042]圖3圖示了根據一實施例的方法的流程圖。
[0043]圖4圖示了具有典型的牽引-蠕滑曲線的圖。
[0044]圖5圖示了包含典型的曲線的圖，該曲線示出了所計算的摩擦學特性和路段內位置之間的關係。

【具體實施方式】
[0045]本文描述的發明主題的實施例包括用於監測車輛系統通過的路線的一個或者多個摩擦學特性的方法和系統。摩擦學是工程學中涉及表面、比如定義了輪軌接觸面的兩個表面之間的摩擦、磨損和/或潤滑的一個分支。摩擦學可被用於描述用於路段的摩擦改性劑的有效性。例如，在摩擦改性劑被應用於路線的感興趣區域之後，通過路線的車輛系統沿著路線的表面散布摩擦改性劑。可以期望知曉摩擦改性劑是否在超出感興趣區域散布和/或在感興趣區域中存在的摩擦改性劑是否足以獲得目標效果。這樣一來，實施例可獲取和/或分析摩擦學數據以確定沿著路線設置的摩擦改性劑的有效性。在一個特定的實施例中，實施例可獲取和/或分析摩擦學數據以確定沿著鐵路車輛系統(例如，機車)行進的指定軌道段設置的摩擦改性劑的有效性。摩擦學數據提供與沿著路線的摩擦相關的信息。摩擦學數據可包括，例如，摩擦係數(或摩擦係數)、附著係數、或沿著路線位於不同位置的其他摩擦度量。
[0046]車輛系統包含至少一個推進力生成車輛，其生成車輛牽引力(12)以用於推進車輛系統。推進力生成車輛也可生成車輛制動力(冊)以減慢或停止車輛系統。車輛系統可包含多個推進力生成車輛。在這樣的例子中，可設置多個推進力生成車輛以形成一個單獨的車輛編組或多個車輛編組。在一些實施例中，單獨的車輛編組的推進力生成車輛被配置為彼此通信以協調車輛12和/或車輛82。車輛系統也可包含多個車輛編組。在一些情況下，車輛編組可與另外一個通信。
[0047]雖然本文描述的涉及鐵路車輛、機車、軌道等，但並不是所有的實施例都如此限制。本文描述的發明主題可與一個或者多個其他車輛和路線相聯繫，比如:沿著公路行進的汽車。因此，在一些例子中，術語鐵路車輛和軌道(或鐵軌)可使用更為廣泛的車輛和路線的術語進行替換。
[0048]如本文所使用的，「車輛！'2」指的是由單獨推進力生成車輛(例如，機車)提供的牽引力。「車軸12」指的是由推進力生成車輛單獨的車輪組或車軸提供的牽引力。在一些情況下，推進力生成車輛可具有可個別控制的車輪組。例如，在單獨的機車上的牽引電機可被選擇地控制以使得它可能在機車的車輪組之間提供不同的牽引力和/或制動力。第一車輪組可提供3(^16 (大約13，6001?) 12並且第二車輪組可提供1(^16 (大約4，5001?) 12。因此，第一和第二車輪組的車軸12分別為3(^16(大約13，6001?)和大約4，5001?)。「系統12」指的是由車輛系統提供的全部的牽引力，其可包含多個推進力生成車輛和僅一個推進力生成車輛。因此，有些情況下車輛系統僅有單獨的一個推進力生成車輛，系統12等於車輛丁2。
[0049]路段是路線的一部分，路線包含感興趣的區域以及優選地，從感興趣區域延伸的一個或者多個基線部分。路段可指的是包含鐵路車輛系統(例如，機車)的實施例的「軌道段」。感興趣路段可已經具有在感興趣區域中對鐵路直接應用的摩擦改性劑。如此一來，感興趣區域也可指的是路線的表面改性部分。感興趣區域的非限制示例包含彎道、繁忙段或被環境條件(例如，降雪、樹葉、泥巴等)影響的段。在一些情況下，可以推測到摩擦改性劑已經超出感興趣區域散布並進入基線部分。
[0050]感興趣區域可為整個路段或僅為路段的一部分。路段精確的長度和尺寸可在分析摩擦學數據之前或僅接在分析摩擦學數據後被確定。例如，雖然可以知曉的是在分析前，摩擦改性劑被直接應用在裡程標214和裡程標215之間，可能不知曉的是在裡程標214和裡程標215之外的散布程度。因此，僅接在分析數據後才可能確定的是路段在例如裡程標213和裡程標216之間延伸。
[0051]本文描述的實施例可獲取當車輛系統沿著路段行進時的蠕滑測量和牽引/制動測量。蠕滑測量可基於在車輛系統操作期間的一個或者多個車輪的滑移量。如果推進力生成車輛的每個車輪都在以這樣一個角速度旋轉，即角速度的實際圓周速度比實際車速稍高(由於牽引力)或稍低(由於制動力)，車速可指的是推進力生成車輛的「地面速度」或「軌道速度」，則可獲取最大的牽弓I力或制動力。車輪速度和軌道速度之間的不同可被稱作「滑移速度」。滑移速度可有相對低的限制值，以該滑移速度可以實現峰值牽引力和制動力。這個值，其可以被稱作「最大蠕滑速度」或「最佳蠕滑」，可依賴於軌道速度和鐵軌狀況而變化。假如沒有超出最大蠕滑速度，滑移速度就是正常的並且推進力生成車輛將以穩定的微滑移或蠕滑模式進行操作。但是如果輪軌附著力被降低或失去，一些或全部車輪可過度滑移。換言之，當實際滑移速度比最大蠕滑速度大時，車輪可滑移。這樣可造成車輪滑移的情況。發生在牽引力操作期間的車輪滑移情況可包含一個或者多個空轉的車輪。在制動操作的期間發生的車輪滑移情況可包含一個或者多個滑動或打滑車輪。
[0052]蠕滑測量也可稱作或標識為車輪滑移、車輪蠕滑、滑移速度。在一些實施例中，蠕滑測量可被表達為當前速度(例如，地面速度、軌道速度)的百分比或高於/低於當前速度的值。在一些實施例中，至少部分地通過計算地面速度(例如，推進力生成車輛或車輛系統行進的速度)和車輪速度(例如，車輪的角速度)之間的差來獲取蠕滑測量。蠕滑測量可以其他方式來獲得。例如，可通過牽引力電機電流的突變或牽引力發動機或軸的每分鐘轉數(rpm)的突變來檢測蠕滑測量。檢測蠕滑測量的其他方式可包含在牽引電機或驅動軸上使用旋轉傳感器。也可使用其他方式的獲取蠕滑測量。
[0053]可在近似相同的時間獲得蠕滑測量和牽引/制動操作以使得可獲取關於沿著軌道的指定部分或點的有用的摩擦學數據。例如，可同步地、並發地、或在彼此之後立即地獲得測量。在一些實施例中，一個蠕滑測量與一個牽引/制動測量相關或關聯。在其他實施例中，然而，多個蠕滑測量可與一個牽引/制動測量相關或關聯或者一個蠕滑測量可與多個牽引/制動測量相關或關聯。作為一個實例，第一、第二和第三牽引測量可分別在30米、60米以及90米處獲取，但是只有一個蠕滑測量可在30米和90米之間獲取。在這樣的示例中，當分析摩擦學數據時，單獨的蠕滑測量可與第一、第二和第三牽引測量中的每個配對。
[0054]在一些情況下，多個測量(例如，蠕滑和/或牽引/制動)的平均值可被計算並且平均測量可被傳輸。在一些情況下，當其他測量與推進力生成車輛相關聯作為一個整體時，一個或者多個測量可特定於軸或車輪組。例如，蠕滑測量可與機車相關聯，但是牽引/制動測量可與機車的特定車輪組相關，或者反之亦然。彼此相關聯的蠕滑和牽引/制動測量也可與軌道的特定區域相關聯。通過示例的方式，沿著軌道的區域(例如，0.25km到0.28km)可與所計算/所檢測的蠕滑測量相關聯並且與所計算/所檢測的TE測量相關聯。
[0055]牽引/制動測量(其也被稱作「至少一個牽引和制動測量」)包括基於或指示牽引力(或馬力)的測量和基於或指示制動的測量。可通過監測或檢測電機特性來獲取牽引/制動測量，比如電機電流、電機即1、電機轉矩和電機功率。在一些情況下，可通過監測或檢測車輛間力(例如，使用機車和載重之間的耦接掛鈎)或測量車輛速度來獲得牽引/制動測量。呢可以動力必須在不使車輪滑移的情況下移動列車的力的量為特點。呢可通過傳感器來檢測和/或可通過獲得其他測量來計算。可通過將附著係數乘以恰當的重量參數(例如，機車的重量、每個軸重量等)來計算12。更具體地，最大12值可與重量和附著力成正比。呢也可通過馬力除以速度來計算。可以與獲得12測量相似的方式來獲得制動測量。
[0056]如本文所述，實施例可使用蠕滑測量和牽引/制動測量以確定摩擦學特性，摩擦學特性然後被用於確定摩擦改性劑(例如，潤滑劑、沙或其他物質和空氣)的有效性。摩擦學特性可為附著係數、⑶？等。摩擦改性劑可增加或減少摩擦。例如，潤滑可降低或附著係數，而沙子可增加⑶？。在一些情況下，可在通過吹空氣或用另一表面進行擦拭以試圖移除至少一些摩擦改性劑之後來計算得到摩擦學特性。
[0057]在一些實施例中，在車輛系統的正常操作期間來獲得測量。例如，可不用偏離操作計劃或不用偏離操作者(例如，工程師)的輸入或指令來獲得測量。操作計劃，其也可被稱為旅程計劃或任務計劃，可包含用於控制推進力生成車輛的指令以提供用於旅程的預定義部分的指定的呢和/或指定的82。指令可被表達為沿著路線的旅程的時間和/或距離的函數。車輛系統可根據操作計劃而被自動地控制或者操作計劃的指令可被呈現給車輛系統的操作者以使得操作者能根據操作計劃(也被稱為「教練模式」)手動地控制車輛系統。操作計劃可基於旅程簡況，其可包含關於路線地理位置的信息等。操作計劃也可基於車輛系統的操作信息，比如車輛系統的大小、重量、牽引力、功率輸出、重量分布等。
[0058]正如本文所使用的，「車輛系統」可包含單獨的推進力生成車輛或多個推進力生成車輛。對於那些包含多個推進力生成車輛的實施例，多個推進力生成車輛可被配置為單獨的車輛編組或多個車輛編組。作為一個特定的示例，列車可包含第一、第二和第三機車編組，其中每個機車編組包含兩個機車。
[0059]本文描述的實施例的至少一個技術效果可包含摩擦改性劑的更加有效的使用。例如，實施例可識別應用於鐵路的摩擦改性劑的不同位置和/或不同量。另一技術效果可包含車輛系統更加有效的使用。隨著更多摩擦數據以及隨著摩擦數據比通過傳統方法獲取的數據更加現時，車輛系統可以更加高效的方式操作。
[0060]圖1為根據一實施例形成的車輛系統100的示意圖。在圖示的實施例中，車輛系統100為鐵路車輛系統。如圖所示，車輛系統100沿著部分路線或軌道102行進。雖然圖1中所示的僅為一個車輛系統100時，但可以理解的是若干車輛系統也可在軌道102上行進。車輛系統100包含多個分散的車輛。本文使用的「分散的」車輛是分別的和不同的車輛，其可被可移除地與較大的車輛系統相耦接以及成為較大的車輛系統的部分。車輛系統100可為鐵路車輛系統，其包含至少一個推進力生成車輛(例如，機車)，並且可選地包含至少一個相互連結的無動力車輛(例如，車廂或乘客車廂)。
[0061]在圖示的實施例中，車輛系統100包含推進力生成車輛104和105以及無動力車輛106和107，它們被機械地彼此連結，並且被配置為沿著軌道102作為編組行進。詞「動力」或「推進力生成」指的是車輛能推進自身而不是車輛是否接受或生成用於一個或者多個其他目的的能源。例如，無動力車輛106、107可接收電流以給布置在無動力車輛106、107上的一個或多個負載供電(例如，空調、照明等
[0062]在圖1中，推進力生成車輛104可被認為是車輛編組110的主要的或引導車輛，並且推進力生成車輛105可被認作車輛編組110的遠程車輛。控制一個或者多個其他推進力生成車輛的推進力生成車輛可被認為是「主要的」或「引導」推進力生成車輛，並且被另一推進力生車輛控制的推進力生成車輛可被認為是「遠程」推進力生成車輛。在單獨的車輛編組110中的多個推進力生成車輛104、105被配置為作為獨立的行動裝置進行操作。例如，多個推進力生成車輛104、105可協調12和/或82以沿著軌道102推進車輛系統100。推進力生成車輛105、105也如本文所描述來協調蠕滑和/或牽引/制動測量的獲得。
[0063]車輛系統可為或包含單獨的車輛編組或包含多個車輛編組，其直接地或者間接地彼此耦接。例如，車輛系統100包含耦接至車輛編組110的第二車輛編組111。當車輛系統包含多個車輛編組時，車輛編組可被稱作是子編組。如果車輛系統包含多個車輛編組，則車輛編組可被配置為作為一個單獨的行動裝置來操作。例如，多個車輛子編組可由協調子編組之間的牽引力和/或制動力以將車輛系統的操作作為一個整體來控制的主計算系統來控制。主要控制系統也可包含如本文所述的用於獲得蠕滑和/或牽引/制動測量的指令。
[0064]在一些實施例中，車輛系統100具有分布式的動力系統或者能以不同的模式進行操作。在分布式的動力系統中，不同的推進力生成車輛(或不同的車輛編組)能被可位於主要車輛上的公共的控制系統控制。例如，單獨的車輛系統可包含第一和第二推進力生成車輛。用於車輛系統的公共的控制系統可以協調車輛系統的呢和/或82的方式來命令第一和第二推進力生成車輛。更具體地，公共的控制系統可與包含操作指令的第一和第二推進力生成車輛通信信號。然而，公共控制系統可將不同的指令傳輸至每個推進力生成系統。例如，第一推進力生成車輛被指令以高擋(或節流閥)設置進行操作。同時，第二推進力生成車輛被指令以較低擋設置進行操作或將制動力應用於推進力生成系統。公共控制系統可為單獨車輛的一部分，可被分布在這些車輛中，或可為無線控制車輛系統的遠程系統。
[0065]同樣地，公共控制系統可下指令給多個車輛編組。如一具體的示例，車輛系統可控制引導車輛編組和牽引車輛編組。當這個車輛系統在爬山時，引導車輛編組可到達山頂並在山的下坡面行進。此時，公共控制系統可指令引導車輛編組以停止牽引力並開始制動力。但是，牽引車輛編組可能還沒有通過山頂並且仍然在爬山。如果這樣，公共控制系統可指令牽引車輛編組來維持牽引力。通過以不同方式來操作引導和牽引車輛編組，可減小連接鄰接車輛的機械耦接器處的張力。因此，單獨的車輛系統的不同的推進力生成車輛或不同的車輛編組可異步地或彼此獨立地進行操作。這也可被稱為根據異步模式、獨立模式、或解耦模式進行操作。
[0066]值得注意的是提供圖1的實施例僅處於圖示的目的，並且推進力生成車輛和/或非動力車輛的其他設置、定位、和/或數量可被用於其他實施例。在一些實施例中，推進力生成車輛104可控制其他推進力生成車輛的操作，比如推進力生成車輛105。在其他實施例中，推進力生成車輛104之外的推進力生成車輛可用以控制一個或者多個其他推進力生成車輛的操作。例如，推進力生成車輛105可控制推進力生成車輛104的操作。在一些情況下，控制車輛系統100的主要車輛為控制其他車輛操作的引導車輛(例如，第一車輛在其他情況下，在行進時，主要車輛可跟隨或牽引其他推進力生成車輛。
[0067]圖1也顯示了沿著軌道102的兩個路段八和8。如圖所示，車輛系統100沿著頁面上從左到右的方向在路段A行進。路段A和B中的每一個可具有不同的軌道狀況。軌道狀況可至少部分基於軌道表面和車輛系統直接接合軌道的表面的車輛系統表面、比如車輪表面之間的摩擦。軌道狀況也可基於軌道的外形(例如，梯度或曲率)。至於圖1，路段A代表軌道102的一部分，軌道102具有基本上是直的和平坦的路線外形。
[0068]路段B圖示了包含感興趣區域124的路段，感興趣路段是圖1中的曲線。在其他實施例中，感興趣區域可包含具有不同類型鐵軌狀況的其他軌道外形和/或軌道。在特別的實施例中，感興趣區域是具有應用於鐵軌的摩擦改性劑的軌道的一部分。可應用摩擦改性劑來有效地增加或減少COF或附著係數。潤滑劑可被用於減少COF或附著係數。可被用於增加COF或附著係數的摩擦改性劑的非限制性示例包含沙子(例如，sandite)、複合棒(例如，凱爾森高正摩擦棒)、膠體氧化矽粒子的懸浮劑、辛酸乙酯、叔丁胺溶液、偏矽酸鈉、或者上述的任意混合物。
[0069]如本文所描述的，人們可期望知曉摩擦改性劑在其所應用的局部區域中是否有效，以及摩擦改性劑是否已經不被希望地散布至路段的其他部分。因此，本文描述的實施例可獲得多個測量以分析摩擦改性劑的有效性。測量可為蠕滑測量、牽引/制動測量，以及有助於分析的其他測量。除了感興趣區域124，在路線102的基線部分122和126中也可獲得測量。由於車輛系統100的行進方向，基線部分122為引導基線部分並且基線部分126為牽引基線部分。在圖示的實施例中，相對於感興趣區域124，基線部分122和126的每一個大體上是直的。但是，在其他實施例中，基線部分122、126和感興趣區域126相對於彼此具有不同的外形。在一些實施例中，感興趣區域124也基本上甚至是直的。
[0070]如圖1所示，車輛系統100可與非車載系統116 (例如，監測系統)進行通信，非車載系統116可非車載地設置在車輛系統100(例如，外面)。例如，系統116可被設置在鐵路公司的中央調度辦公室。系統116能生成並傳輸各種操作計劃和/或傳輸關於軌道狀況的信息。系統116也可包含一個或者多個模塊用於接收和分析車輛系統100獲得的測量。系統116能包含無線天線118(以及關聯的收發裝置)，比如無線電頻率(RF)或蜂窩天線，其無線地發射信號給車輛系統100。車輛系統100也可包含無線天線120 (以及關聯的收發裝置)。
[0071]雖然下面將參照非車載監測系統進行描述，可以理解的是系統116和/或一個或者多個模塊130、132、134可被設置為車輛系統100車載。在這些實施例中，車輛系統100可計算摩擦學特性並且確定摩擦改性劑的有效性。
[0072]返回圖1，系統116可包含接收器130，其被配置為從一個或者多個車輛系統接收蠕滑測量和牽引/制動測量，這些測量在一個或者多個車輛系統穿過路段B時被獲取。所獲得的蠕滑測量和牽引/制動測量可與路段B之間不同的位置相聯繫。接收器130也可包含或可操作地耦接至無線天線118。接收器130也包含用於接收數據的其他電子裝置或組件。接收器130可無線地和/或通過硬接線來接收數據，比如電信線。接收器130可被配置為處理表示蠕滑測量和牽引/制動測量的信號以提供更適於分析的測量。
[0073]系統116也包含被配置為計算軌道102的摩擦學特性的計算模塊132。特別的，計算模塊132可計算沿著路段B的不同位置處的路段B的摩擦學特性。摩擦學特性可基於從一個或者多個車輛系統獲得的蠕滑測量和牽引/制動測量。對應於沿著軌道102指定位置的摩擦學特性可能基於或由在指定位置處車輪表面和鐵路表面之間存在的摩擦確定。本文計算的摩擦學特性可提供一些關於存在於這些表面之間的摩擦的量的信息。
[0074]系統116也包含分析模塊134，其被配置為確定用於路段B的摩擦改性劑的有效性。有效性可基於沿著路段B的不同位置處計算得到的摩擦學特性。不同位置可為一系列位置(例如，連續的位置)。有效性基於路段B的摩擦學特性(例如，C0F、附著係數或其他摩擦指標)，摩擦學特性由計算模塊132計算。在一些實施例中，分析模塊134可將不同位置的摩擦學特性與預期的不同位置處的摩擦學特性進行比較。例如，鐵路可期望不同位置處的附著係數不超過某些值。此外，如果摩擦改性劑被不恰當的應用、被車輛系統散布、被暴露在惡劣的環境條件中等，可影響附著係數。
[0075]在一些實施例中，分析模塊134可計算摩擦改性劑的散布或分布函數。散布函數可表示軌道位置和摩擦學特性值之間的關係。例如，摩擦學特性可為附著係數值。附著係數範圍的一個例子可為0.20至0.60。圖5圖示了三個不同散布函數。從散布函數，可以識別具有不恰當量的摩擦改性劑(例如，過多或多少)的路段的一個或多個部分。更具體地，散布函數可指示具有不充足量或過量摩擦改性劑的路段的一個或多個部分。在一些實施例中，分析模塊134被配置為識別路段的具有的摩擦改性劑的量低於第一指定閾值(例如，摩擦改性劑的預期最小值或基線量)一個或者多個區域，和/或其超過第二指定的閾值(例如，摩擦改性劑的預期最大值或限制量)的一個或者多個區域。在第一和第二指定閾值之間，可為摩擦改性劑的量的指定範圍。指定範圍可被配置為(例如，通過鐵路)來(a)降低鐵軌的磨損和機車車輪的磨損和/或(b)來獲取鐵軌和車輪之間預期的附著力。
[0076]在一些實施例中，分析模塊134可使用關於摩擦改性劑有效性的補償數據。更具體地，摩擦學特性值可部分地通過各種補償因素來確定或修改。補償數據可包括，例如，推進力生成車輛或車輛系統的重量或負載、車輛系統的速度、環境數據(比如，天氣狀況，例如，雨、雪、溫度)，和/或鐵軌外部狀況，比如在路線上的樹葉或其他碎片。計算和分析模塊可使用各種公式來確定摩擦改性劑的有效性。
[0077]通過一個例子，多個車輛系統可在一天之內沿著指定的軌道段行進。隨著一段時間(例如，日、周、月)過去，天氣狀況可改變以使得降水(例如，冰、雪)產生在軌道段的表面或碎片(例如，葉子、泥巴)有時出現在軌道段表面。隨著增加降水或增加碎片的一段時間，沿著軌道段行進的每個車輛系統計算得到的摩擦學特性比在降水和碎片不存在時(例如，沒有風雨的溫暖的日子裡)沿著軌道段行進的車輛系統計算得到的摩擦學特性值要小。因此，當確定摩擦改性劑的有效性時，實施例可補償或考慮天氣狀況的變化。
[0078]圖2是鐵路車輛系統200的示意圖，車輛系統200包含多個推進力生成車輛202、204。鐵路車輛系統200可與車輛系統100 (圖1)相似或一致。推進力生成車輛202、204可組成車輛編組或為車輛編組的一部分，車輛編組可以在鐵路車輛系統200中耦接或不耦接至其他車輛編組(未示出)。圖2中，推進力生成車輛202為主要或引導推進力生成車輛並且推進力生成車輛204為由推進力生成車輛202控制的遠程推進力生成車輛。為此，推進力生成車輛202包含控制系統206，其被配置為控制推進力生成車輛202以及可選的推進力生成車輛204的操作。在其他實施例中，推進力生成車輛204可為主要車輛並且可包含控制系統，其被配置為控制推進力生成車輛202的操作。備選地，控制系統206可被分布在推進力生成車輛202、204之間。對於包含多個車輛編組的實施例而言，控制系統206可被配置為控制其他車輛編組的操作。
[0079]控制系統206可具有包含車輛控制模塊210和測量模塊212的多個模塊。控制系統206和模塊210和212被配置為傳輸信號到不同的用於控制鐵路車輛系統200操作的組件、配件和子系統並從其接收信號。控制系統206可為或包含一個或者多個控制器、處理器、或基於一個或者多個指令集(例如，軟體)執行操作的其他基於邏輯的裝置。在一些情況下，控制系統206的不同模塊是相同的基於邏輯裝置的一部分，或者備選地，被分布在多個基於邏輯裝置中。控制系統206操作的指令可被存儲在有形的非臨時性的(例如，非短暫的信號)計算機可讀存儲媒介，比如存儲器。存儲器可包含一個或者多個計算機硬驅動、快閃記憶體驅動、狀1、如1、2？1？01等。可選地，控制系統206直接操作的一個或者多個指令集可為硬接線至控制系統206的邏輯，比如通過在控制系統206的硬體中形成的硬接線的邏輯。
[0080]車輛控制和測量模塊210、212被顯示為被包含在或為控制系統206通用結構的一部分。但是，模塊210、212不被要求為相同結構的部分並且可替換為與控制系統206的其他部分分開和/或相互分開。在一些實施例中，一個或者多個模塊可定位非推進力生成車輛202車載。
[0081]車輛控制模塊210被配置為控制推進力生成車輛202的牽引和/或制動操作。為此，車輛控制模塊210被配置為與推進力系統220和制動系統(未示出)進行通信。車輛控制模塊210可指令(例如，將信號傳輸給推進力系統220的一個或者多個組件)以增加或減小動力、牽引力等。例如，指令可為根據一個或者多個操作計劃，其指定了由鐵路車輛系統200實施的牽引操作(例如，擋或節流閥設置)和制動操作。操作計劃可包含指令，指令可用於在僅僅一部分路線或整個路線期間控制車輛系統的牽引力和/或制動力。指令可被表達為沿著軌道旅程的時間和/或距離函數。在一個實施例中，車輛控制模塊210可根據操作計劃自主地控制推進力生成車輛202的操作。
[0082]推進力系統220可包含可變速牽引機或引擎224，其機械地耦接至自激發電機的轉子。在圖示的實施例中，自激發電機為交流放電機，以及特別地，3相交流電⑷同步發電機。由發電機226生成的3相電壓被提供給電力整流器電橋228的輸入端子。整流器電橋228可將交流發電機226的交流電轉換或修改為直流(00電。電力整流器電橋228具有輸出端子，輸出端子將直流電提供給IX:連接或總線230。雖然推進力系統220被描述為作為⑷類型的由柴油提供動力的推進力系統，可以理解的是本文提出的實施例也可以被實現為IX:類型的推進力系統和/或至少部分地由電力提供動力的推進力系統(例如，電池、懸鏈線等)。
[0083]如所示的，00鏈路230被電氣連接至逆變器232、234。逆變器232、234被配置為以為牽引電機241-244提供動力的指定頻率將直流電轉變(例如，逆變)為交流電。響應於來自控制系統206(或車輛控制模塊210)的門控信號，逆變器232、234可使用接入和切斷傳導的高功率門控斷開裝置以使得在IX:鏈路230上將直流電壓逆變為被控制的頻率交流電壓。
[0084]雖然未示出，IX:鏈路230也可被電氣地耦接至其他組件，比如，調節設備和/或輔助子系統。調節設備可被配置為過濾不需要的頻率或調整％鏈路230的電流。輔助子系統可被操作地耦接至一個或者多個非牽引組件(例如，壓縮機、風扇或鼓風機、車載空調、散熱器)。
[0085]電機241、242被電氣地連接至逆變器232並且由其供電，並且電機243、244被電氣地連接至逆變器234並且由其供電。電機241、242彼此電氣地並聯，並且電機243、244彼此電氣地並聯。在一些實施例中，電機241-244為可調速…牽引電機。同樣示出，電機241-244可操作地分別耦接至軸251-254，軸251-254每個都被耦接至車輪271-274。電機241-244、軸251-254、以及車輪271-274可組成各自的軸車輪組261-264。例如，電機241、軸251和一對車輪271可組成車輪組261，其被配置為生成用於推進推進力生成車輛202的丁2，並且，因此，鐵路車輛系統200也可被推進。軸車輪組261-624中的每一個可被選擇地由車輛控制模塊210和控制系統206控制以提供指定的(例如，軸。更具體地，推進力生成車輛202的軸車輪組261-264可被選擇地控制為提供不同的軸呢。
[0086]雖然未顯示，推進力生成車輛204可有作為推進力系統220的相似的或一致的推進力系統。在一些實施例中，推進力生成車輛204的推進力系統(未示出)可由控制系統206控制。推進力生成車輛202、204可通過通信纜線265而彼此通信地耦接。纜線265可包括，例如，多單元上乙太網(61⑴纜線。纜線265可使能推進力生成車輛202、204與鐵路車輛系統200關於各種操作彼此通信。值得指出的是，但是，這些實施例可使用其他通信方法，比如其他有線系統、有線分布式電力①?)鏈路、無線通信(例如，無線電通信)等。
[0087]在圖示的實施例中，推進力生成車輛202、204彼此相鄰並且通過機械耦接器266直接相連。機械耦接器266可允許一些公差或鬆散以使得推進力生成車輛202、204被允許向著彼此或遠離彼此地移動一個限制的距離。在可選實施例中，推進力生成車輛202、204可彼此不鄰接。替換地，推進力生成車輛202、204可通過其他車輛被間接地彼此耦接，其他車輛可為推進力生成或非動力車輛。例如，推進力生成車輛202可如圖2所示的引導鐵路車輛系統200並且推進力生成車輛204可被設置在距離推進力生成車輛204的鐵路車輛系統200的大約2/3長度處。
[0088]圖2的推進力生成車輛202、204僅為在本文可被用於實施例的機車的特定例子。可以理解的是可對鐵路車輛系統200和使用的其他類型的機車作出各種修改。例如，可以預期的是為每個電機提供逆變器或者將其他的電機耦接至單獨的逆變器。同樣地，可以理解的是本文描述的本發明主題不限制於4軸系統並且可等同地用於其他系統，例如，具有彼此相連的六個逆變器的6軸機車以用於為每個連接至6個軸中相應一個的6個牽引電機的相應一個供電。
[0089]鐵路車輛系統200可沿著路線208行進，比如具有一條或多條鐵軌的軌道。推進力生成車輛202、204中的每一個使用各自車輛的車輪組來幫助驅動鐵路車輛系統200。例如，牽引電機241-244將扭矩傳遞給車輪271-274，其沿著路線208施加正切力(例如，牽弓|力)，因此沿著路線208推進鐵路車輛系統200。在推進力生成車輛202的每個車輪上出現的丁2與作用於對應車輪上的法向力280成比例。單獨的軸車輪組的軸基本上等於在各自車輪組上作用的法向力280乘以的摩擦係數。由推進力生成車輛202提供的全部12是每個軸呢的總和。
[0090]對於動態制動模式，牽引電機241-244被重新配置(通過電力切換裝置(未示出))以使得牽引電機241-244作為發電機來操作。這樣被配置，牽引電機241-244生成電力，其具有減慢推進力生成車輛202的作用。在一些情況下，在動態制動模式下生成的電力可被傳遞至電阻柵(未示出)，電阻柵被耦接至推進力生成車輛202。動態制動能量可被轉換為熱量並且從推進力生成車輛202通過電阻柵被消耗。在其他實施例中，動態制動能量可由推進力生成車輛202存儲(例如，電池)。
[0091]也如圖2所示，鐵路車輛系統200可包含多個檢測裝置291-295。控制系統206的檢測裝置293、294可分別與逆變器232、234合併，但是檢測裝置293、294可在其他實施例中具有其他位置。布線地，電機241-244中的每一個可包含對應的檢測裝置。檢測裝置293,294可被配置為監測一個或者多個操作狀況，狀況與TE、BE和/或蠕滑具有直接關係。更具體地，獲取的關於操作狀況的數據可被用於計算蠕滑測量、牽引測量或制動測量的至少一個。在一些實施例中，檢測裝置293、294可被配置為檢測電機特性，比如電機電流、電機RPM、電機扭矩、以及電機功率。數據能與測量模塊212進行通信。
[0092]檢測裝置291、292可從車輪組261-264獲取數據，車輪組261-264與TE、BE和/或蠕滑具有直接關係。這些數據可被用於計算本文描述的蠕滑測量、牽引測量或制動測量中的至少一個。例如，檢測裝置291、292可被配置為檢測轉速、扭矩、扭轉震動、車速(例如，地面速度)、輪應變、軸應變、狗骨式應變或電機速度中的至少一個。數據可被傳輸至測量模塊212。
[0093]在圖示的實施例中，檢測裝置291、292分別為旋轉速度和車輪速度傳感器。檢測裝置291可傳輸數據(例如，以信號的形式)，數據代表對應車輪組的旋轉速度。例如，檢測裝置291可測量正在旋轉的對應車輪組的車輪、軸或電機軸轉的有多快。在特定實施例中，檢測裝置291檢測提供至代表車輪速度的對應電機的電力的電壓或電流信號。檢測裝置292傳輸數據，數據表示沿著路線208移動的推進力生成車輛202有多快。例如，檢測裝置292可包含雷達系統(例如，都卜勒雷達槍或其他類型的雷達系統)或者全球定位系統(GPS)，其被用於獲取代表推進力生成車輛202沿著路線208移動速度的數據。也可使用其他車輛速度傳感器。代表車輪速度和車輛速度的數據能被傳輸至測量模塊212。
[0094]再如，檢測裝置291-294可監測或獲取與車輪蠕滑相關的數據以改進或優化鐵路車輛系統200操作期間的車輪蠕滑。更具體地，如果推進力生成車輛202的車輪組261-264的每一個以這樣的角速度旋轉，該角速度的實際圓周速度(例如，車輪速度)稍高於(在電機驅動狀態下)或者稍低於(在制動狀態下)車輛的實際速度，可獲取指定的牽引力或制動力。車輛行進的線性速度(被稱作車輛速度)和車輪速度之間的不同被稱為車輪蠕滑。本文通常在車輪蠕滑值上具有相對低的限制，在其實現峰值牽弓I力或制動力。
[0095]這個值，公知為最優蠕滑，為依賴於鐵路車輛系統200和路線208的車輛速度和表面情況的變量。最優蠕滑對應於所應用的車輪-鐵軌附著-蠕滑曲線的峰值。遠離最優蠕滑的任意或所有車輪組的操作，比如過大的蠕滑值，可造成車輪至表面附著度的減少或損失。如果車輪對表面附著度被減少或損失，一些或所有的車輪可過度地滑移。這通常是不期望，由於滑移會使得推進力系統的驅動組件中的車輪磨損、鐵軌損壞、高機械應力加速以及不期望的牽引力(或制動力)的減少。
[0096]檢測裝置295可操作地被連接至機械耦接器266以及被配置為檢測機械耦接器266處維持的應力或動力。在一些實施例中，由檢測裝置295獲取的數據可被用於計算用於確定摩擦學特性的測量。
[0097]測量模塊212被配置為獲取與鐵路車輛系統200的蠕滑測量和牽引/制動測量相關的數據。但車輛系統通過路段時，可獲得路段中不同位置處的數據。可用於計算蠕滑測量和/或牽引/制動測量的數據可從檢測裝置291-295傳輸至測量模塊212。在一些實施例中，測量模塊212計算從鐵路車輛系統200傳送至系統116的測量。在其他的實施例中，檢測裝置291-295計算這些測量。
[0098]在一些實施例中，測量模塊212可分析這些測量和/或數據以確定數據是足夠的或者值得信任的。測量模塊212可以預定義格式來打包測量或數據以使得監測系統(例如，系統116)可識別這些測量。測量模塊212可執行初步處理步驟。例如，測量模塊212可從檢測裝置291-295獲取數據並且計算那些將被用於確定摩擦改性劑有效性的測量。更具體地，測量模塊212可基於由一個或者多個檢測裝置291-295獲取的數據來計算一個或者多個蠕滑測量。測量模塊212也可基於由一個或者多個檢測裝置291-295獲取的數據來計算一個或者多個牽引測量或一個或者多個制動測量。
[0099]在一些實施例中，測量模塊212可將與測量相關的測量或數據傳輸至傳送器296。傳送器296被配置為從鐵路車輛系統200將蠕滑測量和牽引/制動測量傳輸至例如系統116。在其他實施例中，鐵路車輛系統200可從測量計算摩擦學特性並且確定摩擦改性劑的有效性。例如，鐵路車輛系統200可具有計算模塊和分析模塊。其與計算和分析模塊132、134相似或一致。
[0100]圖3為根據一實施例圖示方法300的流程圖。方法300，例如，可使用本文討論的各種實施例(例如，系統和/或方法)的結構或方面。在各種實施例中，某些步驟(或操作)可被省略或增加，某些步驟可被合併，某些步驟可同時地被執行，某些步驟可被並發地執行，某些步驟可被劃分為多個步驟，某些步驟可以不同順序執行或者某些步驟或系列步驟可以迭代的方式被重新執行。方法300(或其某些步驟)可由一個或者多個算法執行，算法被基於邏輯的裝置執行以控制硬體(例如，推進力系統、測量模塊、分析模塊)來執行如本文所描述的指定操作。
[0101]方法300可包含獲取在路段的不同位置處的蠕滑測量以及牽引/制動測量(在步驟302)。蠕滑測量和牽引/制動測量可為上面所述的測量。蠕滑測量和牽引/制動測量或用於計算蠕滑測量和牽引/制動測量的數據可在牽引操作期間(例如，當車輛系統或推進力生成車輛被監測時)，在制動操作期間，或者在車輛系統或推進力生成車輛空載時(例如，滑行)被獲取。
[0102]在一些實施例中，獲取(在302)包含僅獲取單獨車輛系統的測量。在其他實施例中，獲取(在302)包含從多個車輛系統獲取測量。例如，在路段上行進以及能獲取蠕滑和牽引/制動測量的每個車輛系統能將測量傳輸至例如非車載監測系統。
[0103]獲取(在302)可包含連續地、以周期速率或非周期速率來獲取測量。例如，非周期速率可包含在車輛系統位於感興趣區域外時(例如，在主要的或跟隨基線的路段部分中)獲取少量的測量。非周期性速率包含當鐵路車輛系統接近感興趣區域(例如，變得更加靠近)時獲取遞增的越來越多的測量。在一些實施例中，測量可在車輛系統位於感興趣區域中時連續地獲取。在其他實施例中，測量可在車輛系統位於路段的感興趣區域內外時被連續地獲取。
[0104]在一些實施例中，路段為至少一千米(或者同等的英裡)或者至少兩千米(或者同等的英裡在一些實施例中，路段至少為一英裡(或者同等的千米)或者至少兩英裡(或者同等的千米在一些實施例中，蠕滑測量和牽引/制動測量被平均地獲取，沿著路段每100米至少一次，每50米至少一次，或者，更具體地，每10米至少一次。在一些實施例中，所有獲取的以及被分析模塊使用的測量總量為至少100次測量，或者具體地，至少1000次測量。100或1000次測量可來自單獨的車輛系統或來自多個車輛系統。
[0105]在一些實施例中，獲取(在302)包含指令推進力生成車輛的推進力系統以在指定的模式中進行操作。例如，如果推進力生成車輛包含多個車輪組，獲取(在302)可包含將第一車輪組的牽引力增加指定量並且將第二車輪組的牽引力減少指定量，由此維持對應車輛系統的總牽引力。通過增加第一車輪組的牽引力，可獲得更為清楚的摩擦學特性的測量。更具體地，增加牽引力可能在第一車輪組處引起更大的滑移(例如，更大的蠕滑測量)，其對應著摩擦學特性中更高的置信度。進一步，通過不改變車輛系統的總牽引力，測量可被自動地獲取而不用總是打斷或偏離操作計劃或者操作者指令。
[0106]布線地或額外地，獲取(在302)可包含以指定的節流閥設置來操作對應的車輛系統。在一些例子中，節流閥設置可對應於最大的牽引力。當車輛系統得到最大牽引力時，車輛系統可繼續增加牽引力直到確定最優蠕滑點。更具體地，當節流閥設置需要最大牽引力時獲取的牽引/制動測量可代表最優蠕滑點。最優蠕滑點可被用於確定摩擦學特性。
[0107]在其他實施例中，獲取(在302)可包含以指定節流閥設置來操作對應的車輛系統，在其中節流閥設置需要的牽引力比最大牽引力小。儘管如此，蠕滑測量可被獲取並且與所應用的牽引力(或制動力)相關聯。這樣的例子在形成牽引-蠕滑曲線的初始斜率時可能特別適合。
[0108]因此，當提供牽引力或者提供制動力時，可在任意時刻獲得蠕滑測量。此外，當推進力生成車輛正在移動而引擎有效空轉時，可獲得蠕滑測量。如上所述，不同的車輪組可提供不同的力以使得力(例如，制動力或牽引力)變化總和大體上為零。當單獨的一個車輪組的力變化時，可獲得蠕滑測量。因此，可獲取多個數據點，其可被用於獲得摩擦改性劑的信息。例如，數據點可被用於形成牽引-蠕滑曲線。
[0109]圖4提供了包含牽引-蠕滑曲線331-222的圖330。牽引-蠕滑曲線331-333中每一個表示了牽引力與蠕滑的關係，關係基於沿著相同路段的不同位置處獲得的數據點。Y軸對應著增加的牽引力，而X軸對應著增加的蠕滑。值得注意的是，相似的曲線(或關係)可被顯示以用於其他牽引力/馬力特性和蠕滑。例如，在一些情況下，附著係數可表示與蠕滑的相似關係。如圖所示，每個曲線都展示了牽引力和蠕滑之間稍有不同的關係。這可能是由於路段的位置處摩擦改性劑的量。曲線331-333中的每一個都分別具有最優蠕滑341-343，並且分別具有牽引-蠕滑斜率351-353。最優蠕滑341-343和/或牽引-蠕滑斜率351-353可被用於計算摩擦學特性。
[0110]返回至圖3，方法300也可包含傳輸(在304)蠕滑和牽引/制動測量並且接收(在306)蠕滑和牽引/制動測量。測量可被系統(例如，監測系統，比如系統116)接收。在另一實施例中，測量可不進行外部傳輸，替換地，可被傳輸至板上系統，系統被配置為計算摩擦學特性以及可選地，基於摩擦學特性確定摩擦改性劑的有效性。
[0111]方法300也包含獲取(在308)補償數據，數據與蠕滑或牽引/制動測量相關或可對蠕滑或牽引/制動測量有影響。摩擦學特性可為各種變化因素的函數。例如，摩擦學特性可基於推進力生成車輛的重量或測量系統的重量、測量系統的速度、以及測量系統的預定義的限制。這些補償數據可由車輛系統傳輸至監測系統。其他補償數據可包含環境數據，t匕如，天氣狀況(例如，雨、雪、溫度)和外部鐵路狀況，比如，軌道上的落葉。
[0112]方法300也包含計算(在310)計算路段不同位置處的摩擦學特性。在特定的實施例中，摩擦學特性表示或基於軌道位置的⑶？或軌道位置的附著係數。如本文所述，00？和附著係數可直接受到摩擦改性劑的影響。各種公式可被用於計算摩擦學特性。
[0113]方法300也可包含確定(在312)摩擦改性劑的有效性，摩擦改性劑被用於路段(例如，在路段中的感興趣區域確定(在312)可包含確定函數(例如，圖或關係曲線或公式)，其將摩擦學特性表示為位置函數。圖5顯示了曲線圖360，其包含了三個單獨的曲線361-363，曲線圖示了摩擦學特性和位置之間的關係。在這個例子中使用的摩擦改性劑為配置為降低附著性的潤滑劑。標識了沿著軌道的感興趣區域365，及摩擦學特性(例如，附著係數)的合適的範圍366被為感興趣區域365顯示。更具體地，可以預期的是摩擦學特性在合適的範圍366中以用於整個感興趣區域365。如圖所示，曲線361對應於路段，其中在部分的感興趣區域365中存在不充足或不適當量的潤滑劑。更具體地，摩擦學特性相對較高並且不在部分感興趣區域365的合適的範圍366中。曲線363對應於路段，其中存在過量的潤滑劑。如圖所示，摩擦學特性相對較低或沒有超過甚至感興趣區域365外部的合適區域366。更具體地，潤滑劑超出了感興趣區域並且可阻止車輛系統獲取最大的牽引力。曲線362對應於具有恰好量的潤滑劑的路段。
[0114]在一些實施例中，確定(在312)摩擦改性劑的有效性可包含標識路段中的一個或者多個部分，這些部分具有不適當量的摩擦改性劑或具有過量的摩擦改性劑。例如，用於路段不同部分的摩擦學特性可與第一指定閾值(例如，期望的最小或基線量)進行比較和/或與第二指定閾值(例如，期望的最大或限制量)進行比較。在一些實施例中，確定(在312)摩擦改性劑的有效性可包含將摩擦學特性與預期的摩擦學特性進行比較。例如，將曲線361和636中一個與曲線362進行比較。
[0115]方法也包含基於摩擦改性劑的有效性生成(在314)摩擦管理計劃。摩擦管理計劃可包含將摩擦改性劑用於路段的指令。摩擦調整期可被用戶或貨運車輛系統使用，比如，獲取測量的那些系統，或者那些具體地被配置為使用摩擦改性劑的系統或裝置。在摩擦管理計劃中的指令可包含在沿著路段的指定點處增加摩擦改性劑量和/或在沿著軌道的指定處減少摩擦改性劑量。可由更多的時常使用的應用和/或更多的被用於每個應用的摩擦改性劑來完成增加。可由更少的應用和/或更少的被用於每個應用的摩擦改性劑來完成減少。摩擦管理計劃也可推薦使用不同的摩擦改性劑。
[0116]如本文所用的，詞「系統」和「模塊」包括硬體和丨或軟體系統，其操作以執行一個或者多個功能。例如，模塊或系統可包含計算機處理器、控制器、或其他基於邏輯的裝置，裝置基於指令執行操作，指令被存儲在有形的和非臨時性的計算機可讀存儲媒介上，比如計算機存儲器。可選地，模塊或系統可包含硬連線裝置，其基於裝置的硬連線邏輯執行操作。在附圖中顯示的模塊可表示基於軟體或硬體指令操作的硬體，軟體指示硬體執行操作，或它們的組合。
[0117]如本文所使用的，以單數列舉的元件或步驟以及用詞「一個」限定的應理解為不是限制所述元件和步驟的數量，除非這種排除被明顯地陳述。此外，當前描述的發明主題中的引用「一個實施例」或者「一種實施例」不應被解釋為排除包含所列舉特性的其他實施例的存在。而且，除非顯性地進行相反陳述，實施例「包括」，「具有」一個元件或多個具有特定屬性元件可包含其他不具有那個屬性的這樣的元件。
[0118]在一個實施例中，所提供的方法包含，當至少一個車輛系統通過該路段移動時，從至少一個車輛系統獲取沿著路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量。該方法也包含在不同位置處計算該路段的摩擦學特性。該摩擦學特性可基於來自至少一個車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量。該摩擦學特性指示了該路段不同位置處的摩擦係數。該方法也包含基於該摩擦學特性來確定用於該路段的摩擦改性劑的有效性。
[0119]在一個方面，獲取該蠕滑測量和牽引/制動測量可包含從每個車輛系統獲取貫穿該路段的一系列的蠕滑測量和牽引/制動測量。可選地，該路段可至少為半千米長或者至少一千米長，或者更具體地，至少兩千米長。可選地，該蠕滑測量和該牽引/制動測量可被均勻地獲取，至少該路段每隔100米一次。在一些實施例中，該蠕滑測量和牽引/制動測量可被均勻地獲取，至少該路段每隔50米一次。在更加特定的實施例中，該蠕滑測量和該牽引/制動測量可被均勻地獲取，在該路段上每隔10米至少一次。
[0120]在另一方面，從至少一個車輛系統獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量可包含響應於第一車輪組的牽引力增加指定量和第二車輪組牽引器減少指定量從而維持該至少一個車輛系統的總牽引力來獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量。
[0121]在另一方面，從該至少一個車輛系統獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量包含該牽引/制動測量表現為不同位置處的最大牽引力。
[0122]在另一方面，該至少一個車輛系統根據操作計劃進行操作。該操作計劃包括預定義的指令，該指令用於至少一個車輛系統的一個或者多個推進力生成車輛以提供指定牽引力或指定製動力中的至少一個。
[0123]在另一方面，該至少一個車輛系統包含至少一個機車，其中多個蠕滑測量和多個牽引/制動測量可從至少一個機車獲取。
[0124]在另一方面，該方法也包含，當該至少一個其他分別的車輛系統穿過該路段時，從至少一個其他分別的車輛系統獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量。計算該路段的摩擦學特性包括使用來自至少一個其他分別的車輛系統的該蠕滑測量和該牽引/制動測量。
[0125]在另一方面，獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量包含在非車載(例如，遠程設置的站點)監測系統獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量。該至少一個車輛系統可為沿著路段上行進的多個單獨的車輛系統。
[0126]在另一方面，摩擦學特性可為附著係數或可基於或指示了附著係數。
[0127]在另一方面，提供了包含接收器的系統，該接收器可被配置為，當該至少一個車輛系統穿過該路段時，接收來自沿著該路段不同位置處該至少一個車輛系統的該蠕滑測量和該牽引/制動測量。該系統也包含計算模塊，其被配置為計算該路段不同位置處的摩擦學特性。該摩擦學特性基於來自至少一個車輛系統的該蠕滑測量和該牽引/制動測量。該摩擦學特徵指示了路段不同位置處的附著係數。該系統也包含分析模塊，其被配置為基於不同位置處的摩擦學特性來確定用於該路段的摩擦改性劑的有效性。
[0128]在一方面，分析模塊被配置為將不同位置處的摩擦學特性與不同位置處的預期的摩擦學特性進行比較。
[0129]在另一方面，該分析模塊被配置為識別該路段的一個或者多個區域，該區域具有低於第一指定閾值的量的摩擦改性劑，並且識別了該路段的一個或者多個區域，該區域具有高於第二指定閾值的量的摩擦改性劑。
[0130]在另一方面，該接收器被配置為接收與路況相關的補償數據並且該分析模塊被配置為使用用於補償路況的補償數據來確定該摩擦改性劑的有效性。
[0131]在另一方面，該接收器被配置為從至少一個車輛系統接收一系列穿過該路段的該蠕滑測量和該牽引/制動測量。
[0132]在另一方面，該路段至少為兩千米長並且其中均勻地獲取了該蠕滑測量和該牽引/制動測量，該路段上每隔50米至少一次。
[0133]在另一方面，系統(例如，車輛系統的控制系統)被提供為包含車輛控制模塊，該車輛控制模塊被配置為控制車輛系統的牽引和制動操作。該系統也包含測量模塊，其被配置為當車輛系統穿過該路段時在沿著路線的不同位置處獲取該車輛系統的蠕滑測量和牽引/制動測量。該系統也包含發射器，其被配置為從該車輛系統通信該蠕滑測量和該牽引/制動測量。該車輛控制模塊被配置為將第一車輪組的牽引力增加指定量並且將第二車輪組的牽引力減少指定量，從而維持該車輛系統的整個牽引力。該測量模塊被配置為當第一和第二車輪組分別以增加和減少的牽引力操作時獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量。
[0134]在一方面，該測量模塊被配置為當該車輛系統以指定的節流閥設置進行操作時獲取車輛系統的該蠕滑測量和該牽引/制動測量。該牽引/制動測量可表示不同位置處的最大牽引力。
[0135]在另一方面，該車輛控制模塊被配置為根據操作計劃來控制該車輛系統。該操作計劃包含用於該車輛系統的一個或者多個推進力生成車輛的預定指令以提供至少一個指定的牽引力或指定的制動力。
[0136]在另一方面，該車輛系統包含機車。
[0137]在另一方面，該車輛系統包含多個機車。該計算模塊被配置為從多個機車獲取該蠕滑測量和該牽引/制動測量。
[0138]在另一方面，該車輛系統包含運輸至少一個貨物或旅客的車廂。
[0139]在另一方面，多個車輛系統中的至少一些可包含多個機車。這些機車中的每一個可獲取多個蠕滑測量和多個牽引/制動測量。
[0140]在另一方面，該些車輛系統可包含運輸至少一個貨物或旅客的車廂。
[0141]在一個實施例中，提供了一種系統，該系統包含一個接收器，該接收器被配置，為當該車輛系統穿過該路段時，在路段的不同位置處從多個車輛系統接收蠕滑測量和牽引/制動測量。該系統也包含計算模塊，該計算模塊被配置為在不同位置處計算路段的摩擦學特性。該摩擦學特性是基於來自該車輛系統的蠕滑測量和該牽引/制動測量，其中該摩擦學特性指示了在各自位置處的路段的摩擦係數。該系統也可包含分析模塊，其被配置為基於該摩擦學特性來確定被用於該路段的摩擦改性劑的有效性。
[0142]在另一方面，該路段為至少500米長或者至少1千米長，或者特別地，至少兩千米長。優選地，多個蠕滑測量和該牽引/制動測量可均勻地與後續設置相關，該路段上每100米至少一次，該路段上每50米至少一次，該路段上每10米至少一次。
[0143]可以理解的是，上面的描述旨在說明，而不是限制。例如，上述實施例(和/或它的各方面)可彼此組合地使用。此外，可不背離本發明範圍而作出一些修改來適應本發明主題的技術材料或特定情況。當本文描述的各種尺寸、各種類型的材料旨在定義本發明主題的參數，它們不意味著限制並且為示例性實施例。基於上面的描述，一些其他的實施例對於一名本領域普通技術人員而言是顯而易見的。因此，本發明主題的範圍可參考所附的權利要求而被確定，也要求了與這些權利要求具有等同範圍的全部權利。在所附權利要求中，詞「包含(111(:111(11118) 」和「其中(111 丨也)」被用作詞「包括(⑶卹!^；!^) 」或「其中各自簡明英語的等同詞。此外，下面的權利要求中，詞「第一」、「第二」、和「第三」等僅被用作標籤，並且不意在強加這些對象的數量要求。進一步，下面權利要求的限制以裝置加功能方式進行撰寫，並且不試圖基於35 1 3.(:5 112，第6段來解釋，除非或直到這些權利要求限定明確地使用詞「用於......的裝置作!")」伴隨著使用了排除具有進一步結構的功能的表述。
[0144]所記載的描述使用了示例來披露本發明主題的一些實施例，並且也能使得本領域普通技術人員實現本發明主題的實施例，其包含製造和使用任意裝置或系統以及執行任意被包含的方法。本發明主題的專利範圍由權利要求定義，並且可包含其他示例，這些示例可由本領域技術人員想到。這樣其他的示例旨在包含在該權利要求的範圍內，只要它們具有的與該權利要求的文字描述沒有區別的結構要素，或者如果他們包含大體上區別於該權利要求文字描述的等同結構要素。
[0145]當結合附圖閱讀時，前面本發明主題的某些實施例的描述將被更好地理解。到各種實施例的功能框圖的示例圖程度，該功能框圖不是必須指示了硬體電路之間的劃分。因此，例如，一個或者多個功能框(例如，控制器或存儲器)可以單獨的一片硬體(例如，通用目的信號處理器、微控制器、隨機訪問存儲器、硬碟等)的方式來實現。類似地，該程序為獨立的程序，可被包含為作業系統中的子程序，可為安裝的軟體包中的函數等。各種實施例不限制附圖中所示的布置和結構。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 當至少一個車輛系統穿過路段時，從所述至少一個車輛系統獲取沿著所述路段的不同位置處的蠕滑測量和牽引/制動測量； 計算所述不同位置處的所述路段的摩擦學特性，所述摩擦學特性基於來自所述至少一個車輛系統的所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量，其中所述摩擦學特性指示所述不同位置處的所述路段的摩擦係數；以及 基於所述摩擦學特性來確定應用於所述路段的摩擦改性劑的有效性。
2.根據權利要求1的方法，其中獲取所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量包括獲取所述至少一個車輛系統的貫穿所述路段的一系列的所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量。
3.根據權利要求1的方法，其中所述路段為至少2千米長並且其中對所述路段平均每50米至少獲取一次所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量。
4.根據權利要求1的方法，其中從所述至少一個車輛系統獲取所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量包含響應於第一車輪組的牽引力增加指定量和第二車輪組的牽引力減少指定量從而維持所述至少一個車輛系統的總牽引力來獲取所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量。
5.根據權利要求1的方法，其中從所述至少一個車輛系統獲取所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量包含所述牽引/制動測量表示所述不同位置處的最大牽引力。
6.根據權利要求1的方法，其中根據操作計劃來操作所述至少一個車輛系統，所述操作計劃包含對於所述至少一個車輛系統的一個或者多個推進力生成車輛的、提供指定的牽引力或指定的制動力中的至少一個的預定指令。
7.根據權利要求1的方法，其中所述至少一個車輛系統包含至少一個機車並且其中多個所述蠕滑測量和多個所述牽引/制動測量從所述至少一個機車獲取。
8.根據權利要求1的方法，進一步包括當至少一個其他分別的車輛系統穿過所述路段時從所述至少一個其他分別的車輛系統獲取蠕滑測量和牽引/制動測量，其中計算所述路段的所述摩擦學特性包含使用來自所述至少一個其他分別的車輛系統的所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量。
9.根據權利要求1的方法，其中獲取所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量包含在非車載監測系統獲取所述蠕滑測量和所述牽引/制動測量，所述至少一個車輛系統為沿著所述路段行進的多個分別的車輛系統。
10.根據權利要求1的方法，其中所述摩擦學特性為附著係數或者基於或指示附著係數。
【文檔編號】B61K9/08GK104309639SQ201410396965
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2013年6月12日
【發明者】A·K·庫馬, J·F·諾夫辛格 申請人:通用電氣公司