BRPI0710729A2 - método de previsão da velocidade de trem - Google Patents

Abstract

MéTODO DE PREVISãO DA VELOCIDADE DE TREM. A presente invenção refere-se um método de previsão da velocidade de um trem sobre um trilho incluindo determinar a localização do trem no trilho, a velocidade do trem e os ajustes de freio e de acelerador do trem. Velocidades e ajustes de acelerador e de freio sugeridos para pontos espaçados ao longo do trilho são calculados baseados nas determinações. As velocidades calculadas e ajustes de acelerador e de freio são exibidos para os pontos espaçados ao longo do trilho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE PREVISÃO DA VELOCIDADE DE TREM".

Antecedentes e Sumário da Invenção

A presente invenção refere-se, geralmente, a um display para locomotivas e mais especificamente a um método de efetuar a previsão e apresentação visual da velocidade do trem sobre a via.

Nos sistemas ferroviários onde a programação, período de tem- po para chegada ao destino, é importante em si própria ou em combinação com economia de combustível ou conforto de viagem, um perfil de velocida- de de rodagem projetado da via é calculado e exibido para o maquinista do trem. Limites de velocidade e limitações físicas da via são considerados ao preparar o perfil de velocidade. Exemplos destes sistemas são apresentados nos pedidos de patente Européia publicados 467.377 A2 e 539.885 A2. Es- tes sistemas precedentes são parte de sistemas de controle de trem ou via- gem usados pelas ferrovias para controlar a eficiência de rodagem e com- bustível dos trens no seu sistema.

Para percursos de longa distância ou viagens através de exten- sos territórios, o gerenciamento eficiente da velocidade do trem pode ser muito trabalhoso para o maquinista. O maquinista, de preferência, utiliza controle independente do acelerador e dos freios. O controle da velocidade do trem é um requisito operacional fundamental do maquinista ou operador. Para operações seguras, o maquinista tem de ater-se rigorosamente aos limites de velocidade impostos, limitações de velocidade temporárias (instru- ções para desacelerar) e aos requisitos de velocidade de sinais de chegada. Sua realização é efetuada pelo gerenciamento da posição do acelerador da locomotiva e/ou dos controles de frenagem dinâmica, e se necessário, da alavanca do freio pneumático do trem.

Todas as locomotivas são equipadas com um velocímetro e a maioria tem um acelerômetro. Infelizmente devido à massa extrema (peso) e ao comprimento de um trem típico, o trem é lento ao responder às ações de comando do maquinista. Se o maquinista efetua uma aplicação ou soltura de freio pneumática, um ou dois minutos podem transcorrer antes do sistema de freio do trem ser plenamente aplicado ou solto. A velocidade do trem é também significativamente afetada pelos gradientes sobre os quais roda. Um display de velocidades previstas em pontos ao longo da via à frente permiti- ria ao operador ou maquinista do trem antecipar e reagir antes do tempo a acelerações dó trem baseado nos presentes ajustes de freio e acelerador.

O presente sistema assegura um método de previsão da veloci- dade de um trem sobre um trilho incluindo: determinar a locação do trem sobre o trilho, determinar a velocidade do trem e determinar os presentes ajustes de freio e de acelerador. Os ajustes de freio e acelerador recomen- dados, requeridos para alcançar a velocidade de trem desejada são calcula- dos e exibidos para pontos espaçados do trilho. As velocidades em pontos espaçados ao longo do trilho são calculados com base nas determinações. As velocidades calculadas são exibidas nos pontos espaçados ao longo de uma unidade de apresentação visual do trilho. Essencialmente, o sistema determina e exibe a velocidade e os ajustes de freio e acelerador requeridos antecipados à frente baseados nos ajustes de freio e acelerador então pre- valecentes efetuados pelo maquinista. Este é um sistema de assessoria para permitir controle aperfeiçoado e tomada de decisão pelo operador para me- lhor alcançar a velocidade de trem desejada. O sistema é usado durante movimentos do trem de longa distância através de grandes territórios.

Adicionalmente, velocidades nos pontos espaçados podem ser determinadas e exibidas e velocidades calculadas que excedem os limites de velocidade são determinadas e exibidas. As velocidades que excedem os limites de velocidade podem ser exibidas nos pontos espaçados ao longo do display do trilho, de uma maneira distinta das velocidades que não excedem os limites de velocidade. Se uma ou mais velocidades calculadas excedem os limites de velocidade, ajustes sugeridos de freio e acelerador serão calcu- lados e exibidos para o maquinista, que permitirão manter a correta veloci- dade do trem. Se o operador aderir a e implementar os ajustes de freio e acelerador sugeridos, os ajustes recomendados deixarão de ser exibidos. Caso alterações não tenham sido feitas de ajustes de freio e de acelerador após a exibição do ajuste desejado, os ajustes de freio e ajustes de acelera- dor podem ser automaticamente alterados para os ajustes de freio e de ace- lerador sugeridos, caso os controles automáticos estejam habilitados.

Outros objetivos, vantagens e novos aspectos característicos da presente invenção a partir evidenciarão da descrição detalhada que se se- gue da invenção quando considerada em conjunção com os desenhos apensos.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um display incorporando a velocidade prevista de acordo com os princípios da presente invenção.

A figura 2 é um fluxograma para previsão de velocidade de a- cordo com a presente descrição.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferenciais

Um sistema LEADER da New York Air Brake é descrito no do- cumento US 6 144 901, que é aqui incorporado a título de referência e opera com base no princípio de conservação de energia, cinética e potencial. Mo- delos matemáticos do Sistema LEADER monitoram parâmetros e efetuam cálculos baseados no estado de energia atual do trem para criar uma mostra em tempo real da dinâmica do trem. A potência do sistema LEADER reside na sua habilidade de prestar informações permitindo à tripulação melhor controle do trem, minimizando a perda de energia. Perda de energia através de frenagem demasiada representa combustível desnecessariamente con- sumido. Energia imprimida à carga do trem representa dano potencial ao carregamento, equipamento e trilho. Ambos os fenômenos são indesejáveis.

Embora o sistema LEADER seja usado para implementar o pre- sente método, outros sistemas similares, que podem efetuar uma previsão de velocidade sobre uma via vindoura baseada no presente estado do trem podem ser usados.

A figura 1 ilustra um display no interior da cabine da locomotiva. Referência à figura 5 da patente US 6.144.901 proporciona detalhes dos vá- rios elementos do display. Somente aqueles de interesse para a presente invenção serão descritos em detalhe. Um trem 12 é mostrado sobre um trilho 14. Existe um display vertical e outro horizontal do trem sobre o trilho. Postes de sinalização 16 são ilustrados cruzando os vários sítios da linha. A caixa 18 exibe a presente velocidade, a aceleração e forças de barra de tração.

Como será descrito com respeito à figura 2, o presente sistema determina a presente localização do trem sobre o trilho, velocidade do trem e ajustes de freio e de acelerador, e a partir desta previsão a velocidade do trem em vários sítios sobre a via à frente. Isto é ilustrado na figura 1 pelas caixas 20 com um exemplo da velocidade prevista. Um dos aspectos carac- terísticos do presente sistema reside em identificar limites de velocidade em vários pontos ao longo do trilho ou via e fornecer uma indicação de velocida- de excessiva. Usando, por exemplo, um limite de velocidade de 40 km/hora (25 mph), todas, salvo a primeira e a última velocidade ilustrada, estariam acima daquele limite de velocidade. Estas velocidades excessivas poderiam ser distintamente exibidas. Por exemplo, as velocidades abaixo dos limites de velocidade poderiam ser mostradas em amarelo ao passo que as veloci- dades previstas acima do limite de velocidade poderiam ser mostradas em vermelho. As velocidades excessivas também poderiam ser mostradas pis- cando para chamar atenção para as mesmas. A apresentação visual mostra pontos ao longo da via a incrementos de 402 m (1/4 de milha) a título de e- xemplo. Outros incrementos podem ser usados.

O presente sistema também pode apresentar outras mensagens para o operador. A caixa de mensagens 22 apresenta uma mensagem "este- ja preparado para efetuar uma aplicação de freio a ar" e "alcançar limite de velocidade através de modulação de DB." DB é freio dinâmico. A caixa 24 mostra uma aplicação de freio dinâmica sugerida em uma locação GPS es- pecífica. Os números de DB são representativos de um entalhe da alavanca de propulsão na região de freio dinâmica. Como se evidencia do display de trilho, a aceleração nos presentes ajustes de acelerador resulta do nível em declive da linha. Sem o ajuste, os limites de velocidade seriam excedidos.

Um fluxograma do presente método é ilustrado na figura 2. Na etapa 30, há uma determinação da velocidade do trem, localização do trilho, ajustes de freio e acelerador. Na etapa 32, há um cálculo da velocidade do trem em pontos de uma via. Na etapa 34, há uma determinação de se qual- quer uma das velocidades nos pontos da rota excede os limites de velocida- de para aquele ponto da via. Na sua inexistência, há um display das veloci- dades calculadas nos pontos sobre a tela de pontos sobre a via na etapa 36. Se alguma das velocidades exceder o limite de velocidade na etapa 34, en- tão é efetuado um display distinto das velocidades acima e abaixo na etapa 38.

Também, se existirem velocidades que ultrapassem o limite de velocidade, há um cálculo dos ajustes de acelerador e/ou de freio para redu- zir a velocidade em pontos ao longo da via abaixo do limite de velocidade na etapa 40. A seguir, pode haver uma determinação na etapa 42 quanto ao fato dos controles do trem serem constituídos por um controle automático. Se for um controle automático, então os ajustes de acelerador e/ou freio são ativados nos ajustes que baixam a velocidade na etapa 44.

Caso inexista um controle automático na etapa 42, então os a- justes de acelerador e/ou freio calculados para baixar a velocidade são exi- bidos na etapa 46. A seguir, verifica-se uma determinação da resposta da tripulação na etapa 48. Se houver uma resposta, então o método é repetido pela via de retorno 50 para determinar a velocidade, a localização e os ajus- tes de freio e de acelerador e um cálculo das velocidades do trem através da via. No caso de inexistência de resposta da tripulação na etapa 48, então pode haver ativação automática na etapa 52, se selecionada pelo maquinista do trem. Após a execução na etapa 52, o método é repetido através da via 54 para mais uma vez determinar velocidade do trem, localização e ajustes de acelerador e de freio e calcular as velocidades de trem e pontos através da via.

As várias imagens exibidas dos ajustes de acelerador e freio su- geridos mostrados na figura 1 constituem apenas um exemplo. Outros valo- res ou formas de exibição podem ser usados. Por exemplo, os ajustes de acelerador e de freio sugeridos podem ser exibidos com a velocidade calcu- lada. Também, os ajustes de acelerador e de freio sugeridos podem ser cal- culados e exibidos mesmo se nenhum limite de velocidade é ou for ultrapas- sado. Como uma outra variação, se ação corretiva não for tomada, então um indicador de alarme poderá ser ativado.

Embora a presente invenção tenha sido descrita e ilustrada em detalhe, deve ser claramente entendido que a presente descrição e ilustra- ção é efetuada meramente a título ilustrativo e de exemplo e não deve ser tomada a título de limitação. O escopo da presente invenção deve ser limita- do somente pelos termos das reivindicações apensas.

Claims (8)

1. Método de previsão da velocidade de um trem sobre um trilho incluindo determinar a localização do trem sobre o trilho e a velocidade do trem, calcular as velocidades desejadas em pontos espaçados ao longo do trilho a partir de localização determinada, calcular e exibir um ajuste de freio sugerido baseado na presente localização e velocidade e a velocidade dese- jada calculada na presente localização, e caracterizado por determinar o ajuste de freio e de acelerador do trem; calcular velocidades em pontos espaçados ao longo do trilho baseado na presente velocidade e localização; calcular ajustes de freio e de acelerador sugeridos em pontos espaçados ao longo do trilho baseado na presente localização, velocidade e ajustes de freio e de acelerador e velocidades calculadas nos pontos espa- çados; e exibir as velocidades calculadas e os ajustes de freio e de acele- rador para os pontos espaçados ao longo do trilho.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, incluindo determinar limites de velocidade nos pontos espaçados e determinar e exibir velocida- des calculadas que excedam os limites de velocidade.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, em que as velocida- des que excedem os limites de velocidade são exibidas em pontos espaça- dos ao longo do display do trilho de uma maneira distintiva das velocidades exibidas nos pontos espaçados ao longo do display do trilho que não exce- dem os limites de velocidade.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, em que as velocida- des que excedem os limites de velocidade são exibidas em vermelho e em pisca-pisca.

5. Método de acordo com a reivindicação 2, em que o cálculo e o display dos ajustes de freio e de acelerador sugeridos em pontos espaçados ao longo do trilho baseado são realizados se uma ou mais velocidades cal- culadas excederem os limites de velocidade.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, incluindo determinar alterações de ajustes de freio e de acelerador após o display dos ajustes sugeridos e a repetição do método.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, incluindo determinar se alterações foram feitas nos ajustes de freio e de acelerador após o dis- play dos ajustes sugeridos e caso contrário, automaticamente alterar os a- justes de freio e acelerador para os ajustes de freio e de acelerador sugeridos.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os ajustes de freio e de acelerador incluem frenagem pneumática, frenagem eletrop- neumática, frenagem dinâmica e propulsão.