專利名稱：確定引導(dǎo)車輛的運動特性的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和7的前序部分所述的用于確定沿著區(qū)段(包括幾個 導(dǎo)向軌道的運輸區(qū)域)引導(dǎo)的至少一個車輛的運動特性的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為車輛，必須理解公共運輸裝置，諸如公共汽車、無軌電車、有軌電車、地鐵、列 車或列車單元等。尤其，本發(fā)明旨在具有導(dǎo)向控制的自動列車單元(該技術(shù)也通常被稱為 “CBTC”= “communication based train control (基于通信的列車控制)”)。這些通常包 括與車載導(dǎo)向設(shè)備通信并由地面自動設(shè)備(信令、中央計算機等)(遠程)控制的車輛。利用 尤其諸如VAL、AIRVAL、CITYVAL、NEOVAL之類的注冊商標已知車輛的實施例，其中縱向地在 列車軌道的中央和在氣動有箍輪側(cè)面在導(dǎo)向?qū)к壈ㄖ辽僖粋€基于牽引輪/輥的設(shè)備。首先，在幾種形式下已知確定沿著區(qū)段引導(dǎo)的車輛的存在特性
a)適用于由兩個鐵導(dǎo)軌制成的軌道的傳統(tǒng)解決方案在于在每一區(qū)段(的軌道)上安裝 “軌道電路”(也以縮寫的形式下文中假借小詞“CdV”)所述CdV由車載電導(dǎo)體組件組成并 且電連接兩個導(dǎo)軌(例如利用信號發(fā)射機-接收機至區(qū)段末端)并且使得能夠知道區(qū)段的占 用狀態(tài)。通常，CdV例如可以穿過鐵輪軸被安裝。如果該電導(dǎo)體在區(qū)段上的導(dǎo)軌之間形成 短路，則區(qū)段的CdV處于“低”狀態(tài)并且該區(qū)段被宣稱由車輛占用。如果無短路被檢測到， 則CdV處于“高”狀態(tài)，并且該區(qū)段無車輛。當一個或幾個列車存在于該區(qū)段時，每個輪軸從而在兩個導(dǎo)軌之間形成短路，這 保持CdV處于“低”狀態(tài)。所述存在的一個列車或所述存在的幾個列車的所有輪軸一離開 該區(qū)段，無論列車到達或離開的序列是什么，所述區(qū)段就切換到自由狀態(tài)。因此，CdV不給 出在區(qū)段上存在的車輛的精確數(shù)目(大于1)。然而，安全性得到保證，因為CdV的幾乎所有失靈均具有與導(dǎo)軌之間的短路相同 的效果CdV在失靈的情況下確實處于“低”狀態(tài)。CdV的主要缺點也在于其高成本。b)另一解決方案如下當軌道不是由導(dǎo)軌(導(dǎo)體)組成時，例如對于配備有氣動有 箍輪的大多數(shù)地鐵和有軌電車，其他解決方案存在并被使用
-對于CBTC型的系統(tǒng)，每個列車(或車輛)均裝備有計算機，連續(xù)地在網(wǎng)絡(luò)上確定本身 的位置并且持久地將其位置傳輸給確定每個區(qū)段的狀態(tài)的一個地面計算機或多個地面計 算機。置于系統(tǒng)的邊界處的“負檢測器”(例如發(fā)光的或發(fā)超聲波的電子籬笆)使能夠安全 地檢測網(wǎng)絡(luò)中“無聲”列車的到達。-位于列車下的設(shè)備持久地發(fā)出固定頻率信號，該信號利用與位于列車中的接收 環(huán)路(天線)相關(guān)聯(lián)的地面接收機拾取。所述設(shè)備能夠與置于特定點的負電子籬笆相關(guān)聯(lián)。 與接收機相連的地面計算機或多個地面計算機根據(jù)由每個接收機是否檢測到信號來確定 每個區(qū)段的占用狀態(tài)?；蛘呃冒l(fā)射器或接收機的冗余或者如果接收環(huán)路連續(xù)地覆蓋所有 軌道則通過控制每個列車連續(xù)發(fā)出或通過在已經(jīng)被占用的區(qū)段中禁止列車到達來確保安全性。在所述兩個最后情況(a和b)下，如果列車進行非預(yù)期的或非授權(quán)的運動(尤其在 已經(jīng)被占用的區(qū)段中列車的向后運動或貫穿)，即使其中沒有列車，所涉及的區(qū)段也頻繁地 和不可避免地處于“占用”狀態(tài)。這對于實現(xiàn)車輛自動管理和調(diào)動的高效率是非常不利的。C)文獻 US 2004/0030466 Al ("train registry overlay system”)最后描述一 種用于確定沿區(qū)段引導(dǎo)的車輛的存在特性。為了在CBTC系統(tǒng)失靈的情況下而由于CdV的 成本而不使用任何CdV來確保備份(保存程序)，固定在每個車輛/列車單元上的應(yīng)答器包 含標識符。在列車經(jīng)過時，沿著軌道安放的應(yīng)答器讀取器抽取這些標識符并且將其傳送給 地面計算機，所述地面計算機使用所述標識符來確定軌道的占用。能夠通過車載應(yīng)答器、應(yīng)答器讀取器和計算機的冗余而增加安全性。然而，如果該設(shè)備確實允許識別CBTC系統(tǒng)中存在的所有列車，則不允許確定車輛 的運動特性，尤其如果所述車輛進入或離開區(qū)段的話。換句話說，設(shè)置的應(yīng)答器/讀取器不 能提供車輛移動方向。此外，與軌道相比車輛(其前部和其后部)的固有取向也保持是未知 的。從關(guān)于CBTC自動化的信息觀點看，該方面也不利于尤其確定與軌道相比車輛的移動方 向，而根據(jù)軌道的拓撲，在其運行期間可能轉(zhuǎn)向。尤其，如果車輛還未被識別，則不可能知道，在其經(jīng)過位于第一和第二區(qū)段的邊界 上的第一應(yīng)答器期間，車輛是否離開第一區(qū)段和進入第二區(qū)段或相反。同樣，如果已被識別的車輛和位于應(yīng)答器讀取器前面的其應(yīng)答器一起停止，則不 可能確定，在其重新啟動時，是朝向位于應(yīng)答器上游的區(qū)段還是朝向位于應(yīng)答器下游的區(qū) 段在自動保護禁止另一車輛實際上自由地進入該區(qū)域的意義上，兩個中沒有一個在那時 能夠“被釋放”。這些線路封鎖高度地使列車的交通惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于確定至少一個引導(dǎo)車輛沿區(qū)段的運動特性的 系統(tǒng)，其中，尤其精確地確保知道在兩個區(qū)段的邊界上的車輛的移動方向。本發(fā)明的第二目 的必要時同知道與第二軌道相比車輛的固有“前部/后部”取向相聯(lián)系。該最后取向方面 在該文獻中以下也將更簡單地被稱為“極性”。根據(jù)車輛的設(shè)備和根據(jù)可能是否知道車輛極性，尤其對于CBTC型的設(shè)備或?qū)τ?無配備的車輛，本發(fā)明因此提供適用于真正確實在停留在用于確定所有類型的車輛的運動 特性的單一結(jié)構(gòu)內(nèi)時所述兩種可能性的系統(tǒng)的兩個實施模式。所述兩個模式通過主權(quán)利要 求1和7的內(nèi)容來描述。一組從屬權(quán)利要求也提供本發(fā)明的優(yōu)點。因此，本發(fā)明提供一種用于確定沿著適用于軌道的信令控制的區(qū)段引導(dǎo)的車輛的 運動特性的系統(tǒng)的第一實施模式，其中
-所述車輛包括成對安放的至少四個車載應(yīng)答器，每對的兩個應(yīng)答器都平行于車輛縱 軸被對齊，至少一對在車輛的下游和至少一對在上游并且提供特有的識別裝置， -至少一個應(yīng)答器讀取器被安放在區(qū)段的每一末端的地面上， -地面計算機與讀取器通信并確定在車輛的至少兩個應(yīng)答器經(jīng)過期間與軌道相比車輛 的移動方向和固有的前/后取向(極性)。
兩對應(yīng)答器平行于列車移動軸對齊，一個在每個列車的前部和另一在后部，每個 應(yīng)答器至少包括在列車上其絕對位置的唯一標識符和可選地列車的標識符(如同在現(xiàn)有技 術(shù)中那樣)。一個或兩個應(yīng)答器讀取器和其天線位于每個段的界限處并從而可以提取包含在 應(yīng)答器中的識別信息并以所述識別信息被讀取的順序?qū)⑺鲎R別信息傳輸給地面計算機， 這使計算機能夠以唯一且精確的方式確定移動方向、極性和離開哪個區(qū)段和進入哪個區(qū) 段。這主要可以避免無用地封鎖實際上對于另一車輛是自由的區(qū)段。至少一個計算機連接到列車的每個獨立檢測區(qū)的應(yīng)答器讀取器，每個區(qū)包含被劃 分成一個或幾個區(qū)段的一個或幾個軌道。在某些情況下，有可能的是，計算機已知車輛的極性(也就是不管交通方向，相比 于軌道每個列車的“前部”和“后部”是已知的)，從而有可能的是，列車末端的兩個應(yīng)答器一 經(jīng)過讀取器，就可確定
-列車以什么移動方向運行， -所述列車從哪個區(qū)段離開并且進入哪個區(qū)段。在其他情況下，車輛的極性對地面計算機是未知的，并且確定車輛極性是必要的。當列車(作為車輛)的極性對計算機是未知的，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)于是允許以幾種 方式確定所述列車的極性，例如
通過與列車軸相比與第一行對稱地在列車的前部和后部添加第二行應(yīng)答器，并且通過 與軌道軸相比不對稱地安放讀取器的天線，使得僅來自“右邊”(車輛的右側(cè))的應(yīng)答器在極 性為“正”時被讀取，并且僅來自“左邊”(車輛的左側(cè))的應(yīng)答器在極性為“負”時被讀取。 列車的極性于是從第一應(yīng)答器的讀數(shù)中由于其在列車上的位置的標識符而是已知的。-通過等待應(yīng)答器經(jīng)過沿軌道相繼安放的兩個讀取器，這允許確定列車的移動方 向和其極性。兩個相繼的讀取器可以是來自任何區(qū)段的兩個讀取器中兩者之一，但是列車那時 必須在其極性可能被知道以前覆蓋整個區(qū)段，或者第一讀取器已經(jīng)存在于每個區(qū)的邊界旁 邊和靠近所述第一讀取器安放的第二讀取器因此也存在于區(qū)邊界旁邊，但是縱向地在軌道 上被偏移。列車一進入?yún)^(qū)，列車的極性在那種情況下有利地并立即被確定。根據(jù)在每個區(qū)段末端所使用的(多)讀取器的數(shù)目，應(yīng)答器對可以以幾種方式被安 放在車輛上/中。最簡單的和最便宜的解決方案是最小化讀取器的數(shù)目，即使這意味著增 加應(yīng)答器的數(shù)目，所述應(yīng)答器通常是具有也以名稱RFID或TAG公知的唯一標識符的簡單無 源電子標簽，并且能夠在特定于所述讀取器的周邊由讀取器激活以便將所述唯一的標識符 傳送給讀取器。這樣，如果僅一個讀取器被安放在一個區(qū)段末端，則應(yīng)答器對可以多面性地 沿著車輛或與車輛移動的縱軸相比對角線地被安放，以便無論經(jīng)過讀取器的車輛的移動方 向和極性如何確保讀取。對于每對應(yīng)答器或?qū)τ诿總€應(yīng)答器，有利地可能添加理想地被安放在車輛上的前 部和后部的至少一個額外應(yīng)答器，用以確保應(yīng)答器的冗余數(shù)目。在應(yīng)答器失靈的情況下，額 外應(yīng)答器和所述應(yīng)答器仍在功能上總是成對地確保讀取，并從而確保連續(xù)的安全性服務(wù)， 而無交通中斷或任何信息丟失的危險。如果應(yīng)答器中沒有一個失靈，則以冗余數(shù)目裝備有 應(yīng)答器的車輛的運動特性的確定質(zhì)量將在讀取器的更好的可用性下實現(xiàn)。
在有利的配置中，讀取器可以被安放在區(qū)段軌道附近，并且鏈接到與軌道的縱向 中軸相比橫向偏移地被安放。而且，應(yīng)答器與車輛的縱向中軸相比橫向偏移地被安放。這 樣，僅來自“右邊”(車輛的右側(cè))的應(yīng)答器在極性為“正”時被讀取，和僅來自“左邊”(車輛 的左側(cè))的應(yīng)答器在極性為“負”時被讀取。車輛極性于是當?shù)谝粦?yīng)答器讀取時由于其針對 車輛位置的標識符而被確定?？商娲?，應(yīng)答器(至少一對)可以沿車輛的縱向中軸被對齊，并且兩個讀取器的 天線那時有利地在每個末端附近沿著車輛的縱向中軸相繼地被安放。如前述，額外應(yīng)答器也可以容易地被安放在車輛上以便形成應(yīng)答器行，所述行理 想地在車輛的前部和后部沿著車輛的每側(cè)被安放。理想地，普通實踐提倡，每行包括兩個或 三個應(yīng)答器(因此通過在車輛的下游和上游分布行總共四個或六個應(yīng)答器)，所述應(yīng)答器沿 著車輛在與應(yīng)答器讀取的極好可用性一樣有關(guān)安全的末端連續(xù)被對齊。用于確定沿適用于軌道的信令控制的區(qū)段引導(dǎo)的車輛的運動特性的系統(tǒng)的第二 實施模式也尤其被建議用于配備有用于確定移動方向的裝置的車輛類型并且其中
-車輛包括車輛的前部和后部的至少兩個車載應(yīng)答器，每個應(yīng)答器被安放在車輛的下 游和上游并且提供車輛的預(yù)先確定的識別裝置，
-用于在通過應(yīng)答器識別裝置的編碼干涉的情況下確定移動方向， -至少一個應(yīng)答器讀取器在區(qū)段的末端之一處被安放在地面上， -地面計算機與讀取器通信并且在車輛的至少一個應(yīng)答器經(jīng)過期間確定其移動方向和 相比于軌道車輛的第二類型的固有前/后取向。換句話說，移動方向在這里通過車輛設(shè)備初始確定并且在考慮移動方向的情況下 在建立應(yīng)答器編碼之后被傳遞給地面計算機。用于確定車輛移動方向的這些裝置例如由車 載移動式計算機或由移動式測量裝置提供。對于本發(fā)明系統(tǒng)的所有實施模式，應(yīng)答器是“RFID”型的簡單電子標簽，必要時能 夠根據(jù)由設(shè)備提供的參數(shù)針對計算機被編碼。代碼也可以由計算機從數(shù)據(jù)庫間接地讀取， 其中RFID標識符指的是例如關(guān)于移動方向、甚至關(guān)于極性的信息。最后，清楚的是，車輛包括氣動有箍的、鐵的或磁的支承輪。本發(fā)明的該方面因此 使得適用于不同于需要鐵導(dǎo)軌的“CdV”的任何類型的車輛結(jié)構(gòu)。


本發(fā)明的幾個實施例借助于所述附圖給出
圖1示出用于確定列車運動特性的系統(tǒng)的第一實施模式(頂視圖)， 圖2示出用于確定列車運動特性的相同系統(tǒng)(側(cè)視圖)， 圖3示出相比于兩個平行軌道偏移的讀取器的布局， 圖4示出在包括兩個調(diào)動區(qū)段的區(qū)中讀取器和應(yīng)答器的布局， 圖5示出用于確定列車運動特性的系統(tǒng)的第二實施模式(側(cè)視圖)。
具體實施例方式圖1示出用于與在兩個承載軌道之間在中央提供有導(dǎo)向?qū)к?的軌道相比確定車 輛1(以頂視圖的方式，諸如列車)的運動特性的系統(tǒng)的第一實施模式。列車1在承載軌道的每一個上具有兩個配備有輪胎的承載輪2以及通過牽引插入到中央導(dǎo)向?qū)к?中的導(dǎo)向輪 3。列車1在該例子中包括四組應(yīng)答器，三個一組21-22-23、對-25-洸、31-32-33、；34-35-36 分別被安放在其“右前部”、其“左前部”、其“右后部”和“其左后部”。詞語“前部”、“后部”、 “右邊”、“左邊”決不是指列車的移動方向或其極性，而是僅被用于指示應(yīng)答器組。該系統(tǒng)從 而通過在四個列車末端處三個應(yīng)答器的行的布局來示范有利的冗余(或高度可用性)配置。 也可能作為最小途徑僅在“前部”部分安放對21-22和在列車1的“后部”部分安放對31-32 并且在包括軌道的區(qū)段的末端處安放至少一個讀取器(未示出)。為了清楚，地面計算機也 未被示出。圖2是示出在縱向平行于列車1的“前部”AV和“后部”AR側(cè)的至少之一上的軌道 V的以兩行形式安放的應(yīng)答器對-25力6、34-35-36的配置的圖1的側(cè)視圖。由于該布局，應(yīng) 答器可以在其經(jīng)過讀取器鄰域期間相繼地被讀取。這里也顯然，承載輪略微升高地與承載 軌道接觸并且兩個導(dǎo)向輪與稍微低于承載軌道的導(dǎo)向?qū)к壟浜?。圖3示出明顯地和與提供有中央導(dǎo)向軌道4和提供有承載軌道TPR11、TPR12、 TPR2UTPR22的兩個平行軌道V1、V2相比具有偏移的兩個讀取器6的布局。這樣，讀取器6 的讀取模塊處在軌道外并在軌道旁，并且分別在一方面連接到讀取器的各個天線7以及在 另一方面連接到總線8、以太網(wǎng)類型的Kh，其將所述讀取模塊連接到地面計算機(未示出)。 每個軌道的天線7 (負責在應(yīng)答器經(jīng)過所述天線的鄰域期間激活所述應(yīng)答器以及負責向讀 取器的讀取模塊本身傳輸應(yīng)答器標識符)這里被隱蔽在承載軌道TPR12、TPR11之一中。該 例子因此示出巧妙的實現(xiàn)以便通過將讀取器6連接到與軌道的中央縱軸相比橫向偏移地 安放的天線7而將讀取器6安放在區(qū)段軌道附近并且其中應(yīng)答器(例如成對地或多于兩個 應(yīng)答器的成行地)與車輛的中央縱軸相比橫向偏移地被布置。圖4示出根據(jù)本發(fā)明在包括兩個調(diào)動區(qū)段的區(qū)中讀取器和應(yīng)答器的布局并且包 括具有導(dǎo)軌網(wǎng)絡(luò)的雙軌道的典型區(qū)段，其中未被配備的區(qū)40和調(diào)動區(qū)41確保兩個軌道之 間的鏈接。兩個軌道和鏈接被劃分成區(qū)段C50、C51、CM52、CM53、C54至C58。兩個調(diào)動區(qū)段 CM52、CM53的端部配備有五個應(yīng)答器讀取器65，其被控制用以確保最高質(zhì)量的安全性并且 確保高可用性。其他應(yīng)答器讀取器60至64僅被控制用于安全的目的。計算機(未示出)這里已經(jīng)檢測到讀取器61上的缺省值并且從而可以為了安全性 和可用性原因?qū)^(qū)段C50和C51融合成單獨的區(qū)段C50. 51。圖5示出根據(jù)本發(fā)明用于確定車輛在軌道V上的運動特性的系統(tǒng)的第二實施模式 (相對軌道的側(cè)視圖)，其中在列車1的車上設(shè)計設(shè)備M作為用于在通過編碼安放在列車1的 “前部”和“后部”末端處的僅兩個應(yīng)答器44、54的識別裝置干涉的情況下確定移動方向(或 極性)的輔助裝置。通過應(yīng)答器與至少一個讀取器和輔助設(shè)備交互，列車的極性那時能夠被 確定。類似地，如果設(shè)備提供極性，則移動方向可以利用應(yīng)答器被確定。
權(quán)利要求
1.用于確定沿適用于軌道信令控制的區(qū)段引導(dǎo)的車輛(1)的運動特性的系統(tǒng)，其特征 在于，-所述車輛包括成對布置的至少四個車載應(yīng)答器，每對的兩個應(yīng)答器平行于車輛的縱 軸被對齊，至少一對在車輛的下游和至少一對在上游并且提供特有的識別裝置，-應(yīng)答器的至少一個讀取器(6)在區(qū)段的每個末端處被安放在地面上，-地面計算機與讀取器(6)通信并且在車輛的至少兩個應(yīng)答器經(jīng)過期間確定與軌道相 比車輛的移動方向和固有前/后取向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個附加應(yīng)答器在車輛上被安放在前部和 后部用以確保應(yīng)答器的冗余數(shù)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的系統(tǒng)，其中被安放在區(qū)段軌道附近的應(yīng)答器被 鏈接到天線(7)，所述天線與軌道的中央縱軸相比橫向偏移地被安放，并且其中應(yīng)答器與車 輛的中央縱軸相比橫向偏移地被安放。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的系統(tǒng)，其中應(yīng)答器根據(jù)車輛的縱向中軸對齊， 并且其中兩個讀取器的天線(7)在區(qū)段的每個末端附近根據(jù)車輛的縱向中軸相繼地被安 放。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中附加應(yīng)答器(31、32、33、34、35、36)被 安放在車輛上以形成應(yīng)答器行，所述行理想地沿著車輛的每側(cè)在車輛的前部和在后部被安 放。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中每行包括沿車輛相繼對齊的兩個或三個應(yīng)答器。
7.用于確定沿適用于軌道信令控制的區(qū)段引導(dǎo)的車輛(1)的運動特性的系統(tǒng)，其特 征在于，一所述車輛包括車輛的前部和后部的至少兩個車載應(yīng)答器(24、34)，每個均被安放在 車輛的下游和上游并且提供車輛的預(yù)定的識別裝置，-用于在通過應(yīng)答器的識別裝置編碼干涉的情況下確定移動方向的裝置，-應(yīng)答器的至少一個讀取器(6)在區(qū)段的末端之一處被安放在地面上，-地面計算機與讀取器(6)通信并且在車輛的至少一個應(yīng)答器經(jīng)過期間確定其移動方 向和與軌道相比車輛的第二類型的固有前/后取向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中用于確定車輛移動方向的裝置由車載移動式計 算機或由移動式測量設(shè)備提供。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中應(yīng)答器是類型“RFID”的電子標簽。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中車輛包括氣動有箍的、鐵的或磁的 支承輪。
全文摘要
本發(fā)明尤其涉及一種用于確定沿適用于車道信令控制的區(qū)段引導(dǎo)車輛的運動特性的系統(tǒng)，其特征在于，車輛包括成對布置的至少四個車載應(yīng)答器，每對的兩個應(yīng)答器相對車輛的縱軸平行地被對齊，即至少一對在車輛的下游，至少一對在上游，并且提供獨特的識別裝置；至少一個應(yīng)答器讀取器在區(qū)段的每個末端被安放在地面上；地面計算機與讀取器通信并且在車輛的至少兩個應(yīng)答器經(jīng)過時確定行駛方向和車輛相對車道的前/后固有取向。
文檔編號B61L25/02GK102099237SQ200880130357
公開日2011年6月15日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者克拉瓦西耶 N., 普法伊費爾 N., 福蘭 P., 博倫 P-J. 申請人:西門子有限公司