專利名稱：控制軌道車輛的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于控制具有一個雙驅動設備的軌道車輛的方法，其中每個驅動設備包括有一個內燃發動機以及一個傳動單元，在這方法中根據驅動轉矩的名義-實際-偏差和一個預計運行樣式，通過牽引管理器規定一種按照單一-或者雙驅動的名義驅動樣式，一個名義運行點，以及一個用于傳動單元的名義傳動級。
背景技術：
在一種具有一個雙驅動設備的軌道車輛中，給定了通過行駛操縱桿的名義驅動轉矩，這驅動轉轉矩然后由一個車輛控制儀作為內燃發動機的設定值，加到數據總線上，例如 CAN-總線。由于平行控制就保證了 每個內燃發動機在通常的誤差范圍內產生近似相同的驅動功率。通常在一種雙驅動設備時，內燃機按軌道車輛的最大加速度來設計。在加速過程期間，內燃發動機按發動機特性曲線的全載曲線運行。在到達最大許可的車輛速度之后， 只是還需要用于保持穩定狀態所需的驅動功率。在穩定狀態下，因而內燃發動機的運行點在發動機曲線里，位于具有明顯較高燃油比耗的部位里。問題就是盡管功率輸出較小，但燃油消耗較高。改善的措施見DE 1 455 052 0S，該專利展示了一種雙驅動設備和一種軌道車輛的控制方法。雙驅動設備由一個主-和一個副柴油發動機、一個傳動裝置、一個發電機、一個電調節器以及一個電動機組成。主柴油發動機驅動發電機，這發電機又通過一個軸與傳動裝置連接。副柴油發動機同樣也與傳動裝置連接。在傳動裝置的一個輸出軸上布置了一個電動機作為附帶的驅動裝置。通過發電機、電調節器和電動機表示了一種柴油發電的驅動線路。在第一種運行狀態下，這狀態相當于軌道車輛的停止狀態，主柴油發動機激活，而副柴油發動機和傳動裝置去除激活。由發電機產生的電流只是用于預熱列車和供應其它的電流負載。在第二種運行狀態下，這狀態對應于低的行駛功率需要，主柴油發動機和傳動裝置激活，而副柴油發動機去除激活。主柴油發動機在其低的和中等轉速范圍里通過傳動裝置驅動驅動輪組。為了改善發動機效率，使一部分發動機功率平行地通過電驅動連接，也就是通過發電機、調節器和電動機，傳輸至驅動輪組。在第三種運行狀態下，這狀態對應于高的行駛功率需要，主柴油發動機和副柴油發動機在高轉速范圍里直至最大轉速都是共同的驅動源。這里也是又使主柴油發動機的一部分功率以電的途徑傳輸至驅動輪組，以便使主柴油發動機在有利的燃油消耗范圍里工作。另一個措施可以見DE 814 604 PS，該專利介紹了一種具有兩個相同傳動系的雙驅動設備。每個驅動設備包括有一個柴油發動機和一個傳輸系統，后者的形式為一個發電機和用于驅動輪組的軸向電動機。兩個發電機在輸出側通過離合器機械地與一個減速器連接，該減速器又驅動輔機。輔機例如是用于冷卻器的通風機、制動壓縮機和用于產生機載電網電壓的發電機。特征是對于運行來說絕對必要的輔機可選擇地與一個或者另一個可以調整到恒定總功率的發動機耦合，從而使設計用于驅動軌道車輛的內燃發動機在有利的燃油消耗范圍里運行，而另一個內燃發動機則驅動輔機。
發明內容
兩種提出的措施雖然可以降低燃油消耗，然而其中還沒有充分利用節省燃油的所有可能性。因而本發明的任務是，提出一種用于控制具有雙驅動設備的軌道車輛的方法，這方法可以進一步節省燃油。本發明通過具有權利要求1的特征的方法來解決。設計方案表示于從屬權利要求中。用于控制雙驅動設備的方法在于由一個名義驅動轉矩，該轉矩通過行駛操縱桿規定為功率愿望，和軌道車輛的一個實際驅動轉矩，首先計算出驅動轉矩偏差。接著根據驅動轉矩偏差和一個預計驅動樣式，通過一個牽引管理器規定一種按照單一-或者雙驅動的名義驅動樣式，一個用于各自內燃發動機的名義運行點，以及一個用于傳動單元的名義傳動級。所謂傳動單元按照本發明是指一種發電機-電動機單元作為柴油發電驅動，一種自動化的動力換檔變速器或者一種液力流體變速器。發明的中心思想在于在穩定狀態下用于前進運動的內燃發動機調整到靠近全載曲線的一個運行點上，而另一個內燃發動機調整到靠近空載轉速的一個運行點上，其中考慮到預計驅動樣式很有助于節省燃油。因而對于經營者來說就降低了運行成本。在行駛開始之前確定預計驅動樣式，其方法是將電子的行車計劃讀入列車控制儀，并事先規定軌道車輛的、與線路部段有關的預計驅動樣式。然后在行駛運行時規定預計驅動樣式，其方法是確定實際位置與一個由電子行車計劃求出的軌道車輛的名義位置的位置偏差，根據這位置偏差計算出時間儲備，并且取決于時間儲備，建議保持或者變換預計驅動樣式。那樣例如在一種負的時間儲備時，按照遲后建議一種較高功率輸出的預計驅動樣式。在本發明的一種設計方案中規定在規定名義驅動樣式和名義運行點時，決定性地考慮到通過運行中心所檢測的載荷譜。對于載荷譜來說，由一個載荷記錄器例如記下實際驅動轉矩或者名義運行點的發動機轉速。通過載荷譜因此實現了內燃發動機的均勻受載，由此又得到一種相同的維修間隔。在規定名義驅動樣式時，同樣也考慮到發動機運行材料的、例如燃油、冷卻劑、油和SCR-液體的液位。
在附圖中表示了一種優選的實施例。所示為 圖1系統簡圖2牽引管理器的框圖； 圖3發動機特性曲線； 圖4 一個程序運行圖； 圖5子程序UPI。
具體實施例方式圖1表示了一個軌道車輛1的系統簡圖，這里是一種動車，具有雙驅動設備。本發明然而也可以使用于兩個以上的驅動設備。軌道車輛1有一個A-側和一個B-側。與此對
4應地在附圖和文字里用附注A表示A-側的部件，用附注B表示B-側的部件。每個驅動設備，例如驅動設備2A，由一個內燃發動機和一個用于將內燃發動機的轉矩傳送至驅動輪的傳動單元組成。所謂傳動單元按照本發明是指一種用于內燃發電驅動裝置的發動機-電動機單元、一種自動化的動力換檔變速器或者一種液力變速器。驅動設備2A和2B與相同功率輸出的內燃發動機作成對稱和相同的。在一個共同的電子數據總線8上，例如一個CAN-總線系統或者以太網，連接有電子控制儀。對于A-側的軌道車輛部分，這是一種行車控制儀3A (ZSG)、一種發動機控制儀 4A (E⑶)和一種傳動裝置控制儀5A (GS)。此外接有一個控制儀6 (SCR)用于測定廢氣。 連接于數據總線8的控制儀3至6既是接收器又是發射器。同樣也連接于數據總線8的有一個接收單元7用于接收軌道定向無線電和GPS的數據。通過軌道定向無線通信用存儲電子行程卡片將電子運行時刻表傳到數據總線8上。GPS的數據包括有實際位置和當前高度。 名義驅動轉矩M (SL)由動車司機通過操縱桿進行名義值的設定。接收單元7和用于進行名義驅動轉矩M(SL)設定的操縱桿都只是數據總線8上的發射器。在軌道車輛運行時的車架條件通過電子運行時刻表預先規定，這種時刻表，如已知的那樣，在起動時通過定向無線通信被讀入行車控制儀里。在電子運行時刻表里，存入與線路段有關的速度，也因此存入在兩個行程點之間的時幀。在起動之前，借助于電子運行時刻表預計規定了軌道車輛的與線路段有關的驅動樣式。在以后的說明文字中這些被稱為預計驅動樣式。然后在行駛時測定軌道車輛的實際位置與一個由電子運行時刻表求出的名義位置的位置偏差。由位置偏差又計算出時間儲備。根據時間儲備然后建議，或者保持預計驅動樣式，也就是當前的驅動功率，或者改變預計驅動樣式，也就是到較高/較低的驅動功率。下一步本發明則規定計算出驅動轉矩的名義-實際偏差，并取決于這驅動轉矩偏差以及預計驅動樣式通過一個牽引管理器確定一種按照單一-或者雙驅動的名義驅動樣式、一個內燃發動機的名義運行點以及一個用于傳動單元的名義傳動級。在圖2中表示了牽引管理器9的框圖，其中一些框是一個可實施程序的一部分。輸入參數有名義驅動轉矩M(SL)、實際驅動轉矩M(IST)、名義位置POS(SL)、實際位置 POS (1ST)、電子運行時刻表SPL、第一個輸入參數El和第二個輸入參數E2。輸出參數有一個名義驅動樣式AA(SL)、一個內燃發動機的名義運行點BP(SL)、和一個用于傳動單元，例如一個自動化的動力換檔變速器的名義傳動級OS(SL)。控制信號被加到數據總線上，并由適合的控制儀轉換成相應的調整信號。例如在一種具有蓄壓管系統的內燃發動機時，這是一種用于控制吸氣節流的PWM-信號或者用于噴油嘴的控制信號(噴油開始/噴油結束)。在牽引管理器9之內作為功能單元有一種運行對策部件10和一個檢驗部件11。運行對策部件10又有一個功能部件12和一個預計部件13。檢驗部件11包括了一個選擇部件14和一個載荷譜15。在運行對策部件10之內，預計部件13在起動之前按照電子運行時刻表SPL確定與線路段有關的預計驅動樣式ΑΑΡ。然后在行駛時通過預計部件13根據軌道車輛的實際位置POS(IST)與由電子運行時刻表SPL求出的名義位置POS(SL)的位置偏差計算出預計驅動樣式ΑΑΡ。在功能部件12里由名義驅動轉矩M(SL)和實際驅動轉矩M(IST)計算出驅動轉矩偏差。然后按照推薦的預計驅動樣式ΑΑΡ，它表示出推薦的驅動功率，和驅動轉矩偏差確定一種驅動樣式ΑΑ。補充地對第一個輸入參數El —起加以考慮，這參數表示了整個系統的狀態。在檢驗部件11之內，選擇部件14根據驅動樣式AA、載荷譜LK和第二個輸入參數 E2，確定按照一種單一-或者雙驅動的名義驅動樣式AA (SL)、A側和B側的內燃發動機的名義運行點BP(SL)，以及用于傳動單元的名義傳動級UES(SL)。通過載荷譜15將名義驅動樣式AA(SL)和名義運行點BP(SL)記錄在一個載荷記錄器里。通過載荷譜15可以在檢驗名義參數時，在運行期間均勻地加上載荷。所謂輸入參數E2是綜合指SCR-箱和燃油儲備的液位。在軌道車輛加速階段期間，牽引管理器9作為名義驅動樣式AA (SL)輸出一種雙驅動，作為名義運行點BP (SL)輸出一個在全載荷曲線上的值。當應用一種自動化的動力換檔變速器時，作為名義傳動級OS(SL)規定值AUT0，這就是說，變速器自動控制儀(圖1 :5A，5B) 自動地確定傳動級，例如取決于變速器的輸出轉速。當應用一種液力變速器時，牽引管理器 9規定一個檔位。在軌道車輛穩定狀態下，也就是在速度不變時，牽引管理器9作為名義驅動樣式AA(SL)規定一種單一驅動。作為名義運行點BP(SL)例如在全載荷曲線上為A-側內燃發動機規定一個值，而作為B-側的內燃發動機的名義運行點BP(SL)則或者空運轉，或者去除活化。當應用自動化的動力換檔變速器時，牽引管理器9作為名義傳動級OS(SL)為 A側的動力換檔變速器規定了數值AUTO，而對B側自動化的動力換檔變速器則規定為中立。 在軌道車輛制動過程中，牽引管理器9作為名義驅動樣式AA(SL)輸出一種雙驅動，而作為名義運行點BP(SL)則輸出一個固定值。在應用自動化的動力換檔變速器時，牽引管理器9 作為名義傳動級規定數值AUTO。在火車站，牽引管理器9作為名義驅動樣式AA(SL)規定一種單一驅動。與此對應地名義運行點BP(SL)對于例如A側的內燃發動機來說是空運轉，而使B側的內燃發動機去除活化。當應用自動化的動力換檔變速器時，牽引管理器9作為名義傳動級OS(SL)規定了數值AUTO。當應用一種液力變速器時，牽引管理器9規定數值為零。圖3表示了一個發動機的特性曲線，其中，橫坐標是發動機轉速nMOT，縱坐標是輸出的發動機功率P。在特性曲線之內，表示了相同的燃油比耗的曲線。曲線Ll例如表示了燃油比耗為190g/kWh，曲線L2表示了燃油比耗為200g/kWh，曲線L3表示了燃油比耗為 230g/kWh。用標號16作為虛線表示了全載荷曲線。為使軌道車輛最大地加速，使內燃發動機在發動機特性曲線的全載荷曲線16上運行，這就是說，其名義運行點位于全載荷曲線16 附近。這示范地用加速部位17來表示。在到達最大許可的車輛速度，例如120km/h之后， 需要小得多的驅動功率來保持穩定狀態。在發動機特性曲線里，因此兩個內燃發動機在一個穩定部位18里運行。穩定部位18然而在曲線L3上，該曲線的燃油比耗高于曲線L2的。 簡言之，內燃發動機的名義運行點在發動機特性曲線里位于一個具有明顯較高的燃油比耗的部位里。本發明規定在通過牽引管理器9進行穩定時，例如A側的內燃發動機在全載荷曲線16上全載荷部位19的一個運行點處運行，而相反，B側的內燃發動機在空載部位20的一個運行點處運行。在圖4中表示了一個程序運行圖。在Sl里通過軌道定向無線電，用存儲的行程卡片讀入電子運行時刻表，并存入在行車控制儀里。在起動之前，在S2里根據電子運行時刻表SPL預先確定與線路段有關的預計驅動樣式AAP并將其存儲。在S3里然后讀入名義驅動轉矩M(SL)以及實際驅動轉矩M(IST)，并且接著計算出驅動轉矩偏差dM。在S4里，在一個子程序UPl里，為了確定在軌道車輛運行時的預計驅動樣式AAP程序有分支。子程序UPl表示在圖5中，并與這結合一起加以說明。在從子程序UPl返回之后，在S5里通過運行對策部件(圖2 10)規定一種驅動樣式，這種樣式然后在S6里通過檢驗部件(圖2 11)求值。在S7里然后規定一種按照單一-或者雙驅動的名義驅動樣式AA(SL)、一個名義運行點 (BP(SL)以及一個用于傳動單元的名義傳動級OS (SL)，并傳輸到數據總線上。接著在S8里檢查是否有一種結束準則。如果有，詢問結果S8:是，那么程序結束。如果沒有發現結束準則，詢問結果S8 否，那么在S9里將驅動轉矩偏差dM與一個極限值GW比較。如果名義驅動轉矩M(SL)和實際驅動轉矩M(IST)的差別很小，詢問結果S9 否，那么程序返回至S6。 如果驅動轉矩偏差dM大于極限值GW，詢問結果S9 是，那么程序返回至S3。在圖5中表示了子程序UP1，通過這子程序計算出預計驅動樣式AAP作為推薦。在 Sl里根據運行時刻表和時間確定軌道車輛的名義位置POS(SL)。然后在S2里通過GPS-系統讀入實際位置POS (1ST)，并且接著在S3里確定一個位置偏差dPOS。由位置偏差dPOS又在S4里計算出一個時間儲備tRES，在S5里求值并推薦一種預計驅動樣式ΑΑΡ。時間儲備表明，軌道車輛是否及時地、太早地或者太晚地到達下一個行程點。如果時間儲備tRES在一個公差帶里的話，那么就推薦保持預計驅動樣式ΑΑΡ。如果時間儲備tRES位于公差帶之外，并且按滯后來說是負的，那么推薦一種具有較高功率輸出的預計驅動樣式ΑΑΡ。如果時間儲備tRES位于公差帶之外，并且按照提前到達來說是正的，那么推薦一種具有最低能耗的預計驅動樣式ΑΑΡ。然后返回圖4的程序運行圖中(S4)。總之本發明具有進一步減小燃油消耗的優點，其方法是，牽引管理器與預計部件相結合，在利用電子運行時刻表和高度的情況下允許有一種預見到的驅動樣式。對于運行者來說因而減小了運行成本。標號表
I軌道車輛 2Α, 2Β驅動設備 3Α，3Β行車控制儀 4Α，4Β發動機控制儀
5Α, 5Β傳動裝置控制儀
6SCR-控制儀
7接收單元
8數據總線
9牽引管理器
10運行對策部件
II檢驗部件
12功能部件
13預計部件
14選擇部件
15載荷譜
16全載荷曲線
17加速部位
18穩定部位19 全載部位
20 空載部位
權利要求
1.用于控制具有一個雙驅動設備的軌道車輛(1)的方法，其中每個驅動設備包括有一個內燃發動機以及一個傳動單元，在這方法中通過行駛操縱桿將一個名義驅動轉矩 (M(SL))規定為功率愿望，其中確定軌道車輛(1)的一個實際驅動轉矩(M (1ST))，并計算出名義驅動轉矩(M(SL))與實際驅動轉矩(M (1ST))的驅動轉矩偏差(dM)，在這方法中確定一個預計驅動樣式(AAP)，并取決于驅動轉矩偏差(dM)以及預計驅動樣式(AAP)，通過一個牽引管理器(9)規定一種按照單一-或者雙驅動的名義驅動樣式(AA(SL))、一個名義運行點(BP (SL))以及一個用于傳動單元的名義傳動級(US (SL))。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，記錄內燃發動機的載荷譜(15)，并在規定名義驅動樣式(AA(SL))和名義運行點(BP (SL))時充分考慮載荷譜(15)。
3.按權利要求2所述的方法，其特征在于，在規定名義驅動樣式(AA(SL))時考慮到發動機燃料的液位。
4.按上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，確定預計驅動樣式(AAP)，其方法是通過行車控制儀(3A，3B)將電子運行時刻表(SPL)讀入作為與線路段有關的速度，在起動之前，借助于電子運行時刻表(SPL)預先規定軌道車輛(1)的與線路段有關的預計驅動樣式(AAP)，在行駛中則確定軌道車輛(1)的實際位置(POS(IST))與一個由電子運行時刻表求出的名義位置(POS (SL))的位置偏差(dPOS)，根據這位置偏差(dPOS)計算出時間儲備(tRES)，并根據時間儲備(tRES)建議，保持預計驅動樣式(AAP)或者改變預計驅動樣式 (AAP)0
5.按權利要求4所述的方法，其特征在于，如果按滯后來說時間儲備(tRES)是負的， 那么建議一種具有較高功率輸出的預計驅動樣式(AAP)，如果時間儲備(tRES)位于公差帶之內，那么建議保持當前的預計驅動樣式(AAP)，并且如果按照提前到達來說時間儲備 (tRES)是正的話，那么建議一種具有最低能耗的預計驅動樣式(ΑΑΡ)。
全文摘要
本發明建議了一種用于控制具有一個雙驅動設備的軌道車輛的方法，其中每個驅動設備包括有一個內燃發動機以及一個傳動單元，在這方法中通過行駛操縱桿將一個名義驅動轉矩(M(SL))規定為功率愿望，其中確定軌道車輛的一個實際驅動轉矩(M(IST))，并從名義驅動轉矩(M(SL))與實際驅動轉矩(M(IST))計算出驅動轉矩偏差。此外方法還在于確定一個預計驅動樣式(AAP)，并取決于驅動轉矩偏差以及預計驅動樣式(AAP)，通過一個牽引管理器(9)規定一種按照單一-或者雙驅動的名義驅動樣式(AA(SL))、一個名義運行點(BP(SL))以及一個用于傳動單元的名義傳動級(üS(SL))。
文檔編號B61C9/14GK102448789SQ201080022807
公開日2012年5月9日 申請日期2010年3月11日 優先權日2009年3月24日
發明者博特朗 H., 萊曼 I., 威爾曼 M. 申請人:Mtu 腓特烈港有限責任公司