,包括RS-232,RS-488,以太网以及ArcNet。同一列火车内的多种单元进行无线通讯,而且所有网络都采用纠错技术。Daum说,计算机上运行实时的QNX Unix系统,而运行的多种动力子系统的程序是在Matlab、Matrixx和C11环境下编写的。
当代机车性能一瞥
■ 机车操作间全采用数字电子技术;
■ 元件要在机车可能遇到的各种极端环境下进行多次严格的测试;
■ 尽管混合发动机技术会很快出现,目前已经有了更强大、燃烧效率更高的柴油发动机;
■ 计算机化诊断技术可监测3,000 至5,000个机车运行参数,并将数据无线传输给工程技师。
单个大型有盖货箱可装纳111吨谷物。通常在短程运输中,这样的载重会对轻轨造成损坏。目前在世界上,对新设备的动力单元和控制性能的要求非常苛刻,因此机车的电子和数字元件必须通过更加残酷的测试。在GE公司中,工程师将电子线路板放在室温可在50秒内从-90℃升高到180℃的房间进行测试。Daum拒绝透露这些线路板具体的温度技术条件。他说:“我们做了很多测试来保证有足够的安全系数。你必须知道在室外正常运行时产品的性能。在室外,加拿大落基山脉温度仅为-50℃,而死亡峡谷温度是50℃,在隧道内由于气体和热量比较集中,温度可达到90℃。我们的测试远超过了这些极限,令人欣慰的是,即使高温熔融了线路板上的焊接剂,它仍能继续工作。”
GE还用压缩空气锤模拟电子线路板上力量高达60g的任意撞击和振动。在机车中,还特意为线路板设置了防护罩。这种防护罩可减小热冲击、振动,以及极端的温度带来的损害,但GE并没有采用防振垫,Daum表示,像电流接触器这样的电子元件必须有同等的耐受能力。这些元件的冷却主要依靠大型风扇。
超载测试是指将柴油机的负荷增加至超过其设计极限,使它在正常负荷的120%下运行,检验哪种元件最先失效。这种测试可以得到在其使用年限中机车事故的最低发生率。
发动机的效率
Evolution产品发展的关键是其发展的空间。例如,柴油发动机虽然功率越来越大,但是一直受到环境保护署日益严格的排放标准的限制。今年实施的Tier 2标准将使氮氧化物和颗粒物的排放减少,工业领域都希望环境保护署迟些再实施更加严格的规定。Evolution柴油机仅有12个气缸,它的前身却有16个,但它产生的动力远高于它的前身。
Evolution即将实现这样一项功能,当火车下坡或滑行到站时,牵引发动机能够收集多余的能量,并将此能量转化为电能储存于蓄电池组中,这样有望节省10~15%燃料燃烧产生的能量。这种所谓的混合技术发展了另一种功能,称为动态减速,它是指利用牵引发动机作为刹车系统,在过去的30年中,人们一直用这种方法使机车减速,在坡度很陡的情况下效果也非常好。这种混合技术的原理听起来很简单,但设计中碰到的困难之一就是开发蓄电池组,使其能够抵抗每天多次的电流突变。Daum说:“这是一个价值数百万的机遇。”
但混合技术的技术基础过于复杂,工程师们目前正在寻求节省燃料能量的简单方法。例如EMD开发了AutoStart(自动启动)技术,它可在机车空转的时候控制其关闭或启动。AutoStart可感应引擎的温度,电池电压、电流,以及空气存储器的压强等参数;并根据这些参数做出不同响应。在寒冷气候下,为防止系统过冷,这种机车会持续运转并因此很快损坏。一辆机车的寿命为至少40年,其中它运转的时间可能占50%或者更多。EMD估算,若每年机车空转时间平均为3600小时,将此时间减半,则每辆机车每年就可节省5400至7200加仑柴油。当机车将要启动时,若无人在控制室内,机器便会发出警报声,避免不知情的旁观者受到惊吓。
关于机车电子技术最重要的发展包括FIRE、智能火车系统,以及IGBT的应用。
EMD公司的两大革新是机载的FIRE(Functionally Integrated Railroad Electronics功能完备的铁路电子系统)计算机系统和可用于远程监测和识别的智能火车系统。这种FIRE系统也是基于奔腾处理器和CAN结构建立的,它由三台PC104总线计算机和一至三台显示器组成,计算机的操作系统为内嵌的Windows XP,显示器代替了十二个标准量表、指示器和控制器。EMD的控制和电子系统设计主管Norman Bridge说:“我们将火车机车看作为网络化装置。因此我们的工程师必须对网络非常了解。我们还调整了硬件的组件,我们是系统的组装者,面对的问题是如何获得系统组件并把它们组装到一起。例如软件,是面向对象并基于Windows XP的,因此添加新功能就变得非常容易。”(请看前页与Norman Bridge的Q&A)。
机车上的W