本发明专利技术旨在当列车以自动化模式或者以列车操作员辅助模式运行时，例如，通过机车在执行列车操作和分流时节省铁路机车车辆消耗的能量。用于增加机车车辆的效率的方法包括以下步骤：获取机车车辆的参数，机车车辆的参数包括至少以下：速度、坐标、架空系统电压、牵引发动机电流电压、制动管路排放；另外，确定至少主动牵引力的依赖参数、制动力的依赖参数、运动阻力的依赖参数、车轮粘附至铁轨的力的依赖参数、及机车车辆的质量的依赖参数；然后，基于在先前步骤期间获取的依赖参数确定待通过铁路机车车辆的牵引和制动装置进行的最佳控制；然后，将在先前步骤期间确定的最佳控制传输至机车车辆控制系统用于实现或者用于向列车操作员显示。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
设计本专利技术以提供在自动或者驾驶员辅助道路服务中用于列车和分流操作的铁路列车(例如机车)使用的能量的节约。
技术介绍
确保拉力最大效率的有效控制是铁路列车操作的重要方面。目前，铁路列车处理效率依靠驾驶员的经验，因此仅有经验的驾驶员意识到最有效地方法控制铁路列车。以下，定义本专利技术的进一步描述中使用的特定术语。机车效率是通过机车的非动力轮执行的有效工作与用于在具有独立的动力装置的自主机车(蒸汽或者柴油提供动力的机车)中执行的工作量，或者与从(电气机车或者电气列车中的)架空系统获取的能量的比率。机车的效率取决于参与将输入的电能转换为机械能并将机械能转移至驱动轮的所有单元的效率，以及取决于用于服务和辅助目的的能量消耗。机车的效率可以分为在列车运动期间被视为动力装置的机车的效率和其操作效率，以及在机车停止时维持机车的可操作条件的燃料(能量)消耗的效率，其中，操作效率是机车各种操作模式下的操作时间的函数。在停止期间，蒸汽动力的机车的燃料消耗明显高于柴油动力的机车的燃料消耗；电气机车的能量消耗可以忽略。柴油动力的机车的效率取决于柴油发动机的设计特点、传动齿轮的结构、冷却设备、辅助机构、周围气温及压力、有用功及其他方面；柴油机动力的机车的最高效率约是30％，其操作效率约是25％。不具有独立的动力装置的电气机车的效率是88至90％，电力牵引的效率(包括发电厂的效率、外部及牵引动力提供设备的效率以及电动机车的效率)约是22-24％。铁路轨道线(轨道线)是由铁路的半径限定的铁路的曲率。轨道坡度是与某个点有关的轨道升高的幅度。制动排放值是列车的制动管线在气压制动期间的压力下降。有各种系统和方法来增加操作效率，所有系统和方法具有特定的限制。本技术解决方案趋向于使用列车的通常规范。在产品中，实际牵引特性与假设用于具体类型的机车的规范偏差最多10％是可接受的。在超过30年的使用寿命内，牵引特性的偏差增加。运动的阻力的实际值与它们的平均值的差别更大。在某些情况下，偏差可以达到40％。车轮与铁轨牵引系数的实际值具有与其平均值的最大偏差。由于特定气候影响和一些铁路条件，实际的牵引系数可能小于估计值的2.5倍，因此相应地降低机车的可用牵引作用力的最大可能值的2.5倍。本技术包括通用电气公司(US)于2011年1月20日公开的专利技术RU2409484“用于改进列车驾驶技术并且减少燃料消耗的方法和系统(MethodandSystemforImprovementofTrainDrivingTechniqueandDecreaseinFuelConsumption)”。本专利技术涉及改进列车驱动技术的方法和系统。该方法包括估计列车的重量，确定机车驱动的列车的当前位置，在列车到达具有轨道地势变动的部分的瞬间之前检测该部分，并且调节机车驱动的列车的动力输出。描述的解决方案没有使用牵引和制动特性的实际(为具体的列车计算的)参数(其使用平均值)，运动阻力与车轮与铁轨牵引值之间的依赖的实际(为具体的列车计算的)参数(其使用平均值)，因此控制作用不太准确和有效。机车驱动的列车与外界条件的依赖性的实际值的计算是计算使能量消耗最小化以保证有效工作的控制作用必需的。
技术实现思路
提出的专利技术被设计成能除去现有专利技术中的缺点。本专利技术的效果是最小化列车和分流操作的能量消耗。该效果通过估计牵引和制动特性的依赖的实际值、运动的阻力和在能量有效控制输入的计算中使用的车轮与铁轨的牵引系数的依赖的实际值实现。在本专利技术的实施方式的其中一个中，提高列车的效率的方法包括以下步骤：获取列车参数，包括至少以下：速度、坐标、架空接触系统电压、牵引发动机电压、制动放电值。除此之外，至少估计以下值：有效牵引作用力的依赖参数、制动力的依赖参数、运动阻力的依赖参数、车轮与铁轨的牵引力的依赖参数、列车重量的依赖参数。然后，基于在先前步骤获取的依赖值，确定待通过铁路列车的牵引和制动装置实施的最佳控制输入。然后，在先前步骤确定的最佳控制输入传输至列车的控制系统以执行或者向驾驶员显示。在本专利技术的一些实施方式中，上述方法的步骤在周期中执行。在本专利技术的一些实施方式中，使用无线电导航系统确定列车的坐标和速度。在本专利技术的一些实施方式中，将GPS或者Glonass用作为无线电导航系统。在本专利技术的一些实施方式中，基于在先前计算周期期间获取的数据确定至少估计所述列车的重量所需的运动的总阻力和制动作用力。在本专利技术的一些实施方式中，使用里程计传感器确定列车的坐标和速度。在本专利技术的一些实施方式中，基于至少一个先前周期的数据确定至少列车的重量和以下依赖的值：用作牵引作用力、制动作用力、运动阻力值及车轮与铁轨牵引作用力。在本专利技术的一些实施方式中，使用通过计算确定的这些依赖的值确定至少依赖的值和列车的重量。在本专利技术的一些实施方式中，使用先验统计信息确定估计列车的重量所需的参数。在本专利技术的一些实施方式中，先验统计信息包括至少统计期望和估计的参数的协方差矩阵以及测量误差的协方差矩阵。在本专利技术的一些实施方式中，先验统计信息包括至少统计期望和估计的参数的相关矩阵以及测量误差的相关矩阵。在本专利技术的实施方式的其中一个中，可以实现为设计成能提高列车的效率的系统，该系统包括：一个或多个指令处理设备、一个或多个数据存储设备、一个或多个程序，其中，一个或多个程序存储在一个或多个数据存储设备上并且通过一个或多个处理器处理，其中，一个或多个程序包括以下指令：获取列车参数，列车参数包括至少以下：速度、坐标、架空系统电压、牵引发动机电压、制动排放值。除此之外，至少估计以下值：有效牵引作用力的依赖参数、制动力的依赖参数、运动阻力的依赖参数、车轮与铁轨的牵引力的依赖参数、列车重量的依赖参数。然后，基于在先前步骤获取的依赖参数，通过铁路列车的牵引和制动装置进行最佳控制输入。然后，在先前步骤确定的最佳控制输入传输至列车的控制系统以执行或者向驾驶员显示。系统可以实现为具有重复执行指令的能力。系统可以实现为具有使用无线电导航系统确定列车的坐标和速度的能力。在该系统的一些实施方式中，将GPS或者Glonass用作为无线电导航系统。该系统可以实现为具有将无线电导航系统确定列车的坐标和速度的能力。系统可以实现为具有基于先前周期确定至少估计列车的重量所需的运动的总阻力和制动作用力值的能力。在本专利技术的一些实施方式中，基于至少一个先前周期的数据确定至少列车的重量和以下依赖的参数：用作牵引作用力、制动作用力、运动阻力的值及车轮与铁轨牵引作用力。系统可以实现为具有使用先验统计信息确定估计列车的重量所需的参数的能力。在系统的一些实施方式中，先验统计信息包括至少统计期望和估计的参数的协方差矩阵以及测量误差的协方差矩阵。在系统的一些实施方式中，先验统计信息包括至少统计期望和估计的参数的相关矩阵以及测量误差的相关矩阵。系统可以实现为具有使用在计算期间确定的这些依赖的值估计依赖的最小值和列车的重量的能力。在本专利技术的一些实施方式中，本专利技术实现为分布式效率提高系统，该系统包括：√使用通信设施连接的两个或多个计算机系统，其中，系统中的每一个包括以下：√ⅰ.一个或多个指令处理设备；ⅱ.一个或多个数据存储设备；ⅲ.一个或多个程序，实现用于提高上述的列车的效率的方法，其中，方法的步骤可以在不同的计算机系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种根据本专利技术提高列车的性能的方法，包括以下步骤：·获取列车参数，所述列车参数包括至少以下：速度、坐标、牵引驱动电压、牵引发动机电流、制动排放值；·至少确定有效牵引作用力的依赖值、制动作用力的依赖值、运动阻力的依赖值、车轮与铁轨的牵引力的依赖值及所述列车重量的依赖值；·基于在先前步骤获取的依赖值，确定待通过铁路列车的牵引和制动装置实施的最佳控制数据；·将在先前步骤确定的所述最佳控制数据中继至所述列车的控制系统以执行或者显示给驾驶员。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.04 EA 201400515;2014.04.04 RU 20141129921.一种根据本发明提高列车的性能的方法，包括以下步骤：·获取列车参数，所述列车参数包括至少以下：速度、坐标、牵引驱动电压、牵引发动机电流、制动排放值；·至少确定有效牵引作用力的依赖值、制动作用力的依赖值、运动阻力的依赖值、车轮与铁轨的牵引力的依赖值及所述列车重量的依赖值；·基于在先前步骤获取的依赖值，确定待通过铁路列车的牵引和制动装置实施的最佳控制数据；·将在先前步骤确定的所述最佳控制数据中继至所述列车的控制系统以执行或者显示给驾驶员。2.根据项1所述的方法，所述方法包含步骤的循环性能。3.根据项1所述的方法，所述方法包含使用无线电导航系统确定所述列车的坐标和速度。4.根据项1所述的方法，其中，将GPS或者Glonass用作为所述无线电导航系统。5.根据项1所述的方法，所述方法包含使用里程计传感器确定所述列车的坐标和速度。6.根据项2所述的方法，所述方法包含基于在先前计算周期期间获取的数据确定至少估计所述列车的重量所需的运动的总阻力和制动作用力。7.在本发明的一些实施方式中，基于至少一个先前周期的所述数据确定至少所述列车的重量和以下依赖的参数：有效牵引作用力、制动作用力、运动阻力值及车轮与铁轨牵引作用力。8.根据项1和2所述的方法，所述方法包含使用先验统计信息确定估计所述列车的重量所需的参数。9.根据项8所述的方法，所述方法包含所述先验统计信息包括至少统计期望和所述估计的参数的协方差矩阵以及测量误差的协方差矩阵。10.根据项8所述的方法，所述方法包含所述先验统计信息包括至少统计期望和所述估计的参数的相关矩阵以及测量误差的相...
【专利技术属性】
技术研发人员：列昂尼德·米哈伊洛维奇·热布拉克，
申请(专利权)人：斯玛特维斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU
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