[发明专利]限制施撒到铁轨上的沙子的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的优先权并且是它们的部分继续申请：2003年6 月26日申请的美国专利申请10/606,722和2003年6月26日申请的美国专 利申请10/606,723，上述申请合并于此以作参考。

技术领域

该申请一般涉及一种铁路摩擦增强系统且更具体地涉及用于自动限制 施撒在铁轨上用于增强机车车轮与铁轨间粘着力的沙子的量的方法和系统。

背景技术

机车和运输车辆以及其它大型牵引车辆通常通过与车辆的一个或多个 轴具有驱动关系的电牵引马达来提供动力。机车和运输车辆通常每个具有至 少四个轴轮组，各轴轮组经由合适的传动装置连接到单独的电马达的轴，该 马达通常称为牵引马达。在运行的电动回转模式中，牵引马达从可控制的电 源供给电流且施加转矩于车轮，车轮施加切向力或牵引力在车辆行进的表面 上(如铁路的平行钢轨)，由此在所需的方向沿正确道路推动车辆。

如果车辆的各动力轮以这样的角速度旋转，即实际圆周速度(电动回转) 稍微高于真实车辆速度(即车辆行进的线速度，通常是指“地速”或“轨道 速度”)，获得最大牵引或制动力。牵引轮速度和行进速度之间的差异称为“蠕 滑”或“蠕滑速度”。存在实现峰值牵引力的蠕滑变量值。通常称为理想蠕 滑点的这个值是依赖于行进速度和轨道状况的变量。只要没有超过允许的蠕 滑，这种受控的车轮的滑动是正常的且该车辆将在稳定的微滑或蠕滑模式下 运行。如果轮-轨的粘着力降低或消失，一些或全部牵引轮可能会过度地打 滑，即实际蠕滑速度可能大于最大蠕滑速度。特征为在一个或多个旋转轴轮 组的电动回转模式的这样一种明显的车轮打滑的状况可导致加速车轮磨损、 轨道损坏、推进系统的驱动组件的较高机械应力和不想有的牵引力减少。

峰值牵引力限制机车的推进/制动能力。该峰值牵引力是各种参数的函 数，如每轴机车重量、轮轨材料和几何形状，以及例如雪、水、油、昆虫和 铁锈等的污染。轮/轨界面的污染减小了可能的最大粘着力，即使处于理想滑 移点。

用于重型牵引的机车通常必须产生高的牵引力。各轮和铁轨表面间良好 的粘着力有助于机车的有效运行。产生高牵引力的能力依赖于车轮和轨道之 间可能或潜在的粘着力。许多如弄湿或被雪或冰覆盖的轨道状况需要摩擦增 强剂如沙子来改善或增强车轮对轨道的粘着力。因此，机车通常在其两端具 有沙箱和喷嘴以将沙子分布在机车转向架两侧的轨道上。

机车可通过将沙流从沙箱引入铁轨表面以加强其车轮和铁轨之间的粘 着力。该沙流的启动可响应于如遇到一个或多个轮轴打滑的一个或多个条 件。当遭遇这样的情形时，典型的布沙系统在机车向前移动时通过分别位于 两机车转向架的前部的两个施撒器启动沙流。每次在机车控制器发出施沙指 令时，沙子通过四个施撒器以固定的速度布撒。沙子典通常撒布一段固定的 时间，其经常导致过多的沙子被施撒，超过机车车轮和铁轨之间的最大粘着 力的需要。

超过必需的过多的沙子的施撒是浪费且可能会导致沙子散布到不希望 的区域。例如，根据遇到的情况自动或手动施撒沙子的典型系统可能导致沙 子进入例如开关、导轨电路或排水管，这会损害装备或导致故障。

发明内容

因此，需要改进的自动控制由铁路机车向铁轨施沙的改进系统和方法。 为了限制用于增加车轮和铁轨表面之间粘着力的沙子的量，这类系统和方法 监控和评价各种因素和参数。施加在铁轨上的沙子的量可以通过监控机车的 运行参数并基于这些运行参数中断或减小沙流来得以限制。

附图说明

图1是说明具有用于撒沙的施沙系统的机车的示意图。

图2是图1的施沙系统的示意图。

图3示出各种轨道条件和摩擦改良剂的示例性的粘着力对蠕滑曲线。

图4示出湿轨道条件下有或没有沙子施撒在轴的前部的示例性的摩擦力 /粘着力曲线。

图5是说明8节流阀调定的以磅为单位的牵引力相对于列车速度示例性 的曲线图。

图6是本发明的沙子限制系统的示意图。

图7是说明在第一列车结构中摩擦改良剂的施撒位置的结构第一示意 图。

图8是说明在第二列车结构中摩擦改良剂的施撒位置的结构第二示意 图。

图9是说明在第三列车结构中摩擦改良剂的施撒位置的结构第三示意 图。

图10是说明在第四列车结构中摩擦改良剂的施撒位置的结构第四示意 图。