CN102099237A - 确定引导车辆的运动特性的系统 - Google Patents

Abstract

本发明尤其涉及一种用于确定沿适用于车道信令控制的区段引导车辆的运动特性的系统，其特征在于，车辆包括成对布置的至少四个车载应答器，每对的两个应答器相对车辆的纵轴平行地被对齐，即至少一对在车辆的下游，至少一对在上游，并且提供独特的识别装置；至少一个应答器读取器在区段的每个末端被安放在地面上；地面计算机与读取器通信并且在车辆的至少两个应答器经过时确定行驶方向和车辆相对车道的前/后固有取向。

Description

确定引导车辆的运动特性的系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和7的前序部分所述的用于确定沿着区段（包括几个导向轨道的运输区域）引导的至少一个车辆的运动特性的系统。

背景技术

作为车辆，必须理解公共运输装置，诸如公共汽车、无轨电车、有轨电车、地铁、列车或列车单元等。尤其，本发明旨在具有导向控制的自动列车单元（该技术也通常被称为“CBTC”=“communication based train control（基于通信的列车控制）”）。这些通常包括与车载导向设备通信并由地面自动设备（信令、中央计算机等）（远程）控制的车辆。利用尤其诸如VAL、AIRVAL、CITYVAL、NEOVAL之类的注册商标已知车辆的实施例，其中纵向地在列车轨道的中央和在气动有箍轮侧面在导向导轨包括至少一个基于牵引轮/辊的设备。

首先，在几种形式下已知确定沿着区段引导的车辆的存在特性：

a)适用于由两个铁导轨制成的轨道的传统解决方案在于在每一区段（的轨道）上安装“轨道电路”（也以缩写的形式下文中假借小词“CdV”）：所述CdV由车载电导体组件组成并且电连接两个导轨（例如利用信号发射机-接收机至区段末端）并且使得能够知道区段的占用状态。通常，CdV例如可以穿过铁轮轴被安装。如果该电导体在区段上的导轨之间形成短路，则区段的CdV处于“低”状态并且该区段被宣称由车辆占用。如果无短路被检测到，则CdV处于“高”状态，并且该区段无车辆。

当一个或几个列车存在于该区段时，每个轮轴从而在两个导轨之间形成短路，这保持CdV处于“低”状态。所述存在的一个列车或所述存在的几个列车的所有轮轴一离开该区段，无论列车到达或离开的序列是什么，所述区段就切换到自由状态。因此，CdV不给出在区段上存在的车辆的精确数目（大于1）。

然而，安全性得到保证，因为CdV的几乎所有失灵均具有与导轨之间的短路相同的效果：CdV在失灵的情况下确实处于“低”状态。

CdV的主要缺点也在于其高成本。

b)另一解决方案如下：当轨道不是由导轨（导体）组成时，例如对于配备有气动有箍轮的大多数地铁和有轨电车，其他解决方案存在并被使用：

-对于CBTC型的系统，每个列车（或车辆）均装备有计算机，连续地在网络上确定本身的位置并且持久地将其位置传输给确定每个区段的状态的一个地面计算机或多个地面计算机。置于系统的边界处的“负检测器”（例如发光的或发超声波的电子篱笆）使能够安全地检测网络中“无声”列车的到达。

-位于列车下的设备持久地发出固定频率信号，该信号利用与位于列车中的接收环路（天线）相关联的地面接收机拾取。所述设备能够与置于特定点的负电子篱笆相关联。与接收机相连的地面计算机或多个地面计算机根据由每个接收机是否检测到信号来确定每个区段的占用状态。或者利用发射器或接收机的冗余或者如果接收环路连续地覆盖所有轨道则通过控制每个列车连续发出或通过在已经被占用的区段中禁止列车到达来确保安全性。

在所述两个最后情况（a和b）下，如果列车进行非预期的或非授权的运动（尤其在已经被占用的区段中列车的向后运动或贯穿），即使其中没有列车，所涉及的区段也频繁地和不可避免地处于“占用”状态。这对于实现车辆自动管理和调动的高效率是非常不利的。

c)文献US 2004/0030466 A1（“train registry overlay system”）最后描述一种用于确定沿区段引导的车辆的存在特性。为了在CBTC系统失灵的情况下而由于CdV的成本而不使用任何CdV来确保备份（保存程序），固定在每个车辆/列车单元上的应答器包含标识符。在列车经过时，沿着轨道安放的应答器读取器抽取这些标识符并且将其传送给地面计算机，所述地面计算机使用所述标识符来确定轨道的占用。

能够通过车载应答器、应答器读取器和计算机的冗余而增加安全性。

然而，如果该设备确实允许识别CBTC系统中存在的所有列车，则不允许确定车辆的运动特性，尤其如果所述车辆进入或离开区段的话。换句话说，设置的应答器/读取器不能提供车辆移动方向。此外，与轨道相比车辆（其前部和其后部）的固有取向也保持是未知的。从关于CBTC自动化的信息观点看，该方面也不利于尤其确定与轨道相比车辆的移动方向，而根据轨道的拓扑，在其运行期间可能转向。

尤其，如果车辆还未被识别，则不可能知道，在其经过位于第一和第二区段的边界上的第一应答器期间，车辆是否离开第一区段和进入第二区段或相反。

同样，如果已被识别的车辆和位于应答器读取器前面的其应答器一起停止，则不可能确定，在其重新启动时，是朝向位于应答器上游的区段还是朝向位于应答器下游的区段：在自动保护禁止另一车辆实际上自由地进入该区域的意义上，两个中没有一个在那时能够“被释放”。这些线路封锁高度地使列车的交通恶化。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于确定至少一个引导车辆沿区段的运动特性的系统，其中，尤其精确地确保知道在两个区段的边界上的车辆的移动方向。本发明的第二目的必要时同知道与第二轨道相比车辆的固有“前部/后部”取向相联系。该最后取向方面在该文献中以下也将更简单地被称为“极性”。

根据车辆的设备和根据可能是否知道车辆极性，尤其对于CBTC型的设备或对于无配备的车辆，本发明因此提供适用于真正确实在停留在用于确定所有类型的车辆的运动特性的单一结构内时所述两种可能性的系统的两个实施模式。所述两个模式通过主权利要求1和7的内容来描述。

一组从属权利要求也提供本发明的优点。

因此，本发明提供一种用于确定沿着适用于轨道的信令控制的区段引导的车辆的运动特性的系统的第一实施模式，其中：

-所述车辆包括成对安放的至少四个车载应答器，每对的两个应答器都平行于车辆纵轴被对齐，至少一对在车辆的下游和至少一对在上游并且提供特有的识别装置，

-至少一个应答器读取器被安放在区段的每一末端的地面上，

-地面计算机与读取器通信并确定在车辆的至少两个应答器经过期间与轨道相比车辆的移动方向和固有的前/后取向（极性）。

两对应答器平行于列车移动轴对齐，一个在每个列车的前部和另一在后部，每个应答器至少包括在列车上其绝对位置的唯一标识符和可选地列车的标识符（如同在现有技术中那样）。

一个或两个应答器读取器和其天线位于每个段的界限处并从而可以提取包含在应答器中的识别信息并以所述识别信息被读取的顺序将所述识别信息传输给地面计算机，这使计算机能够以唯一且精确的方式确定移动方向、极性和离开哪个区段和进入哪个区段。这主要可以避免无用地封锁实际上对于另一车辆是自由的区段。

至少一个计算机连接到列车的每个独立检测区的应答器读取器，每个区包含被划分成一个或几个区段的一个或几个轨道。

在某些情况下，有可能的是，计算机已知车辆的极性（也就是不管交通方向，相比于轨道每个列车的“前部”和“后部”是已知的），从而有可能的是，列车末端的两个应答器一经过读取器，就可确定：

-列车以什么移动方向运行，

-所述列车从哪个区段离开并且进入哪个区段。

在其他情况下，车辆的极性对地面计算机是未知的，并且确定车辆极性是必要的。

当列车（作为车辆）的极性对计算机是未知的，根据本发明的系统于是允许以几种方式确定所述列车的极性，例如：

通过与列车轴相比与第一行对称地在列车的前部和后部添加第二行应答器，并且通过与轨道轴相比不对称地安放读取器的天线，使得仅来自“右边”（车辆的右侧）的应答器在极性为“正”时被读取，并且仅来自“左边”（车辆的左侧）的应答器在极性为“负”时被读取。列车的极性于是从第一应答器的读数中由于其在列车上的位置的标识符而是已知的。

-通过等待应答器经过沿轨道相继安放的两个读取器，这允许确定列车的移动方向和其极性。

两个相继的读取器可以是来自任何区段的两个读取器中两者之一，但是列车那时必须在其极性可能被知道以前覆盖整个区段，或者第一读取器已经存在于每个区的边界旁边和靠近所述第一读取器安放的第二读取器因此也存在于区边界旁边，但是纵向地在轨道上被偏移。列车一进入区，列车的极性在那种情况下有利地并立即被确定。

根据在每个区段末端所使用的（多）读取器的数目，应答器对可以以几种方式被安放在车辆上/中。最简单的和最便宜的解决方案是最小化读取器的数目，即使这意味着增加应答器的数目，所述应答器通常是具有也以名称RFID或TAG公知的唯一标识符的简单无源电子标签，并且能够在特定于所述读取器的周边由读取器激活以便将所述唯一的标识符传送给读取器。这样，如果仅一个读取器被安放在一个区段末端，则应答器对可以多面性地沿着车辆或与车辆移动的纵轴相比对角线地被安放，以便无论经过读取器的车辆的移动方向和极性如何确保读取。

对于每对应答器或对于每个应答器，有利地可能添加理想地被安放在车辆上的前部和后部的至少一个额外应答器，用以确保应答器的冗余数目。在应答器失灵的情况下，额外应答器和所述应答器仍在功能上总是成对地确保读取，并从而确保连续的安全性服务，而无交通中断或任何信息丢失的危险。如果应答器中没有一个失灵，则以冗余数目装备有应答器的车辆的运动特性的确定质量将在读取器的更好的可用性下实现。

在有利的配置中，读取器可以被安放在区段轨道附近，并且链接到与轨道的纵向中轴相比横向偏移地被安放。而且，应答器与车辆的纵向中轴相比横向偏移地被安放。这样，仅来自“右边”（车辆的右侧）的应答器在极性为“正”时被读取，和仅来自“左边”（车辆的左侧）的应答器在极性为“负”时被读取。车辆极性于是当第一应答器读取时由于其针对车辆位置的标识符而被确定。

可替代地，应答器（至少一对）可以沿车辆的纵向中轴被对齐，并且两个读取器的天线那时有利地在每个末端附近沿着车辆的纵向中轴相继地被安放。

如前述，额外应答器也可以容易地被安放在车辆上以便形成应答器行，所述行理想地在车辆的前部和后部沿着车辆的每侧被安放。理想地，普通实践提倡，每行包括两个或三个应答器（因此通过在车辆的下游和上游分布行总共四个或六个应答器），所述应答器沿着车辆在与应答器读取的极好可用性一样有关安全的末端连续被对齐。

用于确定沿适用于轨道的信令控制的区段引导的车辆的运动特性的系统的第二实施模式也尤其被建议用于配备有用于确定移动方向的装置的车辆类型并且其中：

-车辆包括车辆的前部和后部的至少两个车载应答器，每个应答器被安放在车辆的下游和上游并且提供车辆的预先确定的识别装置，

-用于在通过应答器识别装置的编码干涉的情况下确定移动方向，

-至少一个应答器读取器在区段的末端之一处被安放在地面上，

-地面计算机与读取器通信并且在车辆的至少一个应答器经过期间确定其移动方向和相比于轨道车辆的第二类型的固有前/后取向。

换句话说，移动方向在这里通过车辆设备初始确定并且在考虑移动方向的情况下在建立应答器编码之后被传递给地面计算机。用于确定车辆移动方向的这些装置例如由车载移动式计算机或由移动式测量装置提供。

对于本发明系统的所有实施模式，应答器是“RFID”型的简单电子标签，必要时能够根据由设备提供的参数针对计算机被编码。代码也可以由计算机从数据库间接地读取，其中RFID标识符指的是例如关于移动方向、甚至关于极性的信息。

最后，清楚的是，车辆包括气动有箍的、铁的或磁的支承轮。本发明的该方面因此使得适用于不同于需要铁导轨的“CdV”的任何类型的车辆结构。

附图说明

本发明的几个实施例借助于所述附图给出：

图1示出用于确定列车运动特性的系统的第一实施模式（顶视图），

图2示出用于确定列车运动特性的相同系统（侧视图），

图3示出相比于两个平行轨道偏移的读取器的布局，

图4示出在包括两个调动区段的区中读取器和应答器的布局，

图5示出用于确定列车运动特性的系统的第二实施模式（侧视图）。

具体实施方式

图1示出用于与在两个承载轨道之间在中央提供有导向导轨4的轨道相比确定车辆1（以顶视图的方式，诸如列车）的运动特性的系统的第一实施模式。列车1在承载轨道的每一个上具有两个配备有轮胎的承载轮2以及通过牵引插入到中央导向导轨4中的导向轮3。列车1在该例子中包括四组应答器，三个一组21-22-23、24-25-26、31-32-33、34-35-36分别被安放在其“右前部”、其“左前部”、其“右后部”和“其左后部”。词语“前部”、“后部”、“右边”、“左边”决不是指列车的移动方向或其极性，而是仅被用于指示应答器组。该系统从而通过在四个列车末端处三个应答器的行的布局来示范有利的冗余（或高度可用性）配置。也可能作为最小途径仅在“前部”部分安放对21-22和在列车1的“后部”部分安放对31-32并且在包括轨道的区段的末端处安放至少一个读取器（未示出）。为了清楚，地面计算机也未被示出。

图2是示出在纵向平行于列车1的“前部”AV和“后部”AR侧的至少之一上的轨道V的以两行形式安放的应答器24-25-26、34-35-36的配置的图1的侧视图。由于该布局，应答器可以在其经过读取器邻域期间相继地被读取。这里也显然，承载轮略微升高地与承载轨道接触并且两个导向轮与稍微低于承载轨道的导向导轨配合。

图3示出明显地和与提供有中央导向轨道4和提供有承载轨道TPR11、TPR12、TPR21、TPR22的两个平行轨道V1、V2相比具有偏移的两个读取器6的布局。这样，读取器6的读取模块处在轨道外并在轨道旁，并且分别在一方面连接到读取器的各个天线7以及在另一方面连接到总线8、以太网类型的Eth，其将所述读取模块连接到地面计算机（未示出）。每个轨道的天线7（负责在应答器经过所述天线的邻域期间激活所述应答器以及负责向读取器的读取模块本身传输应答器标识符）这里被隐蔽在承载轨道TPR12、TPR11之一中。该例子因此示出巧妙的实现以便通过将读取器6连接到与轨道的中央纵轴相比横向偏移地安放的天线7而将读取器6安放在区段轨道附近并且其中应答器（例如成对地或多于两个应答器的成行地）与车辆的中央纵轴相比横向偏移地被布置。

图4示出根据本发明在包括两个调动区段的区中读取器和应答器的布局并且包括具有导轨网络的双轨道的典型区段，其中未被配备的区40和调动区41确保两个轨道之间的链接。

两个轨道和链接被划分成区段C50、C51、CM52、CM53、C54至C58。两个调动区段CM52、CM53的端部配备有五个应答器读取器65，其被控制用以确保最高质量的安全性并且确保高可用性。其他应答器读取器60至64仅被控制用于安全的目的。

计算机（未示出）这里已经检测到读取器61上的缺省值并且从而可以为了安全性和可用性原因将区段C50和C51融合成单独的区段C50.51。

图5示出根据本发明用于确定车辆在轨道V上的运动特性的系统的第二实施模式（相对轨道的侧视图），其中在列车1的车上设计设备M作为用于在通过编码安放在列车1的“前部”和“后部”末端处的仅两个应答器44、54的识别装置干涉的情况下确定移动方向（或极性）的辅助装置。通过应答器与至少一个读取器和辅助设备交互，列车的极性那时能够被确定。类似地，如果设备提供极性，则移动方向可以利用应答器被确定。

Claims (10)

1. 用于确定沿适用于轨道信令控制的区段引导的车辆（1）的运动特性的系统，其特征在于，

-所述车辆包括成对布置的至少四个车载应答器，每对的两个应答器平行于车辆的纵轴被对齐，至少一对在车辆的下游和至少一对在上游并且提供特有的识别装置，

-应答器的至少一个读取器（6）在区段的每个末端处被安放在地面上，

-地面计算机与读取器（6）通信并且在车辆的至少两个应答器经过期间确定与轨道相比车辆的移动方向和固有前/后取向。

2. 根据权利要求1所述的系统，其中至少一个附加应答器在车辆上被安放在前部和后部用以确保应答器的冗余数目。

3. 根据权利要求1至2中任一项所述的系统，其中被安放在区段轨道附近的应答器被链接到天线（7），所述天线与轨道的中央纵轴相比横向偏移地被安放，并且其中应答器与车辆的中央纵轴相比横向偏移地被安放。

4. 根据权利要求1至2中任一项所述的系统，其中应答器根据车辆的纵向中轴对齐，并且其中两个读取器的天线（7）在区段的每个末端附近根据车辆的纵向中轴相继地被安放。

5. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中附加应答器（31、32、33、34、35、36）被安放在车辆上以形成应答器行，所述行理想地沿着车辆的每侧在车辆的前部和在后部被安放。

6. 根据权利要求4所述的系统，其中每行包括沿车辆相继对齐的两个或三个应答器。

7. 用于确定沿适用于轨道信令控制的区段引导的车辆（１）的运动特性的系统，其特征在于，

－所述车辆包括车辆的前部和后部的至少两个车载应答器（24、34），每个均被安放在车辆的下游和上游并且提供车辆的预定的识别装置，

-用于在通过应答器的识别装置编码干涉的情况下确定移动方向的装置，

-应答器的至少一个读取器（6）在区段的末端之一处被安放在地面上，

-地面计算机与读取器（6）通信并且在车辆的至少一个应答器经过期间确定其移动方向和与轨道相比车辆的第二类型的固有前/后取向。

8. 根据权利要求6所述的系统，其中用于确定车辆移动方向的装置由车载移动式计算机或由移动式测量设备提供。

9. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中应答器是类型“RFID”的电子标签。

10. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中车辆包括气动有箍的、铁的或磁的支承轮。

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