铁路车辆的虚拟区间控制系统技术方案

一种虚拟区间系统，在系统中将一段轨道用具有很多虚拟轨道线路的区间表示。在此区间内建立路旁和车辆间的通讯向车内设备提供车辆的初始位置。通过该初始位置和检测信息车内设备可计算和更新车辆在此区间的位置。可将车辆的实际位置从车上发送给路旁设备。路旁设备将该实际位置转换成一个虚拟轨道线路的占有状态，还可利用列车长度计算被占有的虚拟区间，并将占有状态输出给路旁联锁设备，路旁设备产生可发送给车辆的分布数据。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
通常的铁路信号控制系统是采用轨道线路区间作为列车位置、通讯和控制的基本元件。提供给包括一个区间的整个轨道长度的电信号被铁路车辆轴分路，检测信号的改变用于指示一个被占用的轨道区间。此外也可以利用这些轨道线路检测断裂的轨道，并建立从路旁设备到运动的铁路车辆、车内信号之间的通讯联系。由于需要根据轨道区间信号进行操作，在每个轨道线路上使用的装置必须为该轨道线路的重要操作提供保证。虽然区间信号给出一个车辆位置的可靠的指示，但是这个限制因素是一个给定区间的长度。当一个车辆横跨两个相邻的1000英尺区间段时，信号装置将在一个2000英尺长的轨道内检测那个车辆。因为列车的运行同前方和后方的运动车辆的状态有关，所以这个2000英尺的车辆指示可能影响在整个一哩长的轨道上的运行。当需要一批高频度列车(前后两车的时距很短)运行时，例如在高峰时间的运输系统中的列车，必须使列车之间安全时距保持在一个最小的间隔，以便提供高运行频次的服务。通过增加单个轨道线路的数目和降低每个轨道线路的长度是可以达到这个目标的方法之一。但是要获得缩短的轨道区间就需要成正比地增加轨道线路设备，因而会使成本大幅度提高。因为很多列车根据由车内信号设备接收检测到的列车状态而自动地或手动地操作，所以车内信号所表示的列车信息在这个区间内是均匀的，考虑不到诸如可能在一个区间的某一段内存在坡度之类的信息或状态。对于在一个区间的进入段的列车适合的轨道状态，对于一个区间的出口端的上行段则可能是非优化的。现在这个信息对在上行坡度区不期望的恶劣条件是不能执行的，这个缺陷不能使列车在最佳状态下操作。通过采用比较大的数目的分段轨道线路可以克服这个缺点。如果轨道线路是由100英尺的区间组成，则两车间的时距可以比由1000英尺的区间组成的轨道线路的两车时距大很多。遗憾的是，对于这个100英尺的轨道线路将需要10倍的轨道接线器、重要的轨道联锁线路和重要逻辑电路。因此希望能获得大数目的小间隔的轨道线路的效果，并且不增加这么大数目的轨道线路安装和维修成本。在一些典型的轨道线路系统中，车辆的速度是通过发送给每个车辆作为轨道线路占有率函数的速度数据来进行控制的。分布在路旁的重要逻辑线路根据监测在一个具体控制线路上所有的轨道线路的状态确定应该将哪个适用的速度数据发送给这个车辆。因此，当一个车辆占有一个特定的轨道线路，那个路旁的重要逻辑线路就确定将哪个速度数据通过车内信号发送给这个车辆，该车内信号是一表示有多少个轨道线路未被占用和列车的其它状态的函数。其它的铁路车辆信号系统不使用传统的轨道线路，而是采用一个移动的区间系统。这个移动的区间系统采用一个自动的列车控制系统，在该系统中，一个跟随的列车接收在其前方的一个列车的速度和位置信息。一个中心控制装置具有同这个系统中所有的列车连续对话的功能。这个中心控制装置掌握这个系统中每个列车在所有时间内的位置信息，一个重要的列车-路旁通讯系统向每个列车提供有关其各自前方的列车的位置信息。在某些系统中，中心控制装置还将有关前方列车的速度信息提供给各自的跟随列车。接着在车上完成速度分布的计算，从而至少保持在这个车本身同其前方列车间有一个安全的制动距离。这个移动区间系统在中心控制装置中采用重要逻辑，以便提供系统中的每个列车的位置，并确定将哪个信息馈送给每个列车。这个系统的优点是省去了同分开的轨道线路相连的设备，同时这个移动区间系统还可以减少车间时距，这是因为列车是根据至前方列车的特定位置的安全制动距离来进行控制的，而不是根据假定前方列车正在占用一个整个轨道线路区间来进行控制的。这种移动区间系统的一些缺点是依赖一个中心控制装置处理重要的信息和发送跨系统的重要信息。该中心控制装置的故障可以引起全系统的停机，因为系统中的所有列车都将不能获得任何信息。本专利技术通过产生大量的虚拟轨道线路，对实际的轨道线路的操作进行了改进。建立了一个可以包含大量虚拟轨道区间线路或区间大区间。一个路旁控制单元或CPU利用车辆在这个区间的实际轨道位置建立虚拟轨道线路的占用或非占用状态。车辆位置可通过将一个区间信号提供给车辆而测定，以便建立刚开始进入区间内的车辆的实际位置。利用接收到的这个区间信号代表的车辆初始位置，车内单元可以借助有关车辆运动的检测器(例如转速仪)的信息计算车辆在这个区间内的位置。可以将这个车辆位置周期地或连续地发送给路旁设备。利用这个有关车辆实际位置的信息，路旁设备可以将这个位置转换成某些虚拟轨道线路的占有情况。这个路旁设备此后可以将这个表明未被占有的虚拟轨道线路的，有关其虚拟轨道线路的轨道线路信息输出给联锁设备。利用来自虚拟轨道线路的占有信息，联锁设备可以将联锁信息提供给系统，并将分布状态数据提供给在这个区间内的特定车辆。附图说明图1a为用于接收轨道线路信号和在车上处理铁路车辆的典型的车内设备的方框图。图1b示出了轨道线路区间TC1至TC6的典型设置和路旁设备(例如在联锁控制室内的设备)，上述的轨道线路区间TC1至TC6连成一个轨道路线。图2示意地表示出路旁设备和车内设备以及其间的控制控制连线。图3是本专利技术的一个优选实施例的方框图。在该实施例中采用了在沿路旁分布设置的联锁控制室内执行重要逻辑的重要分布结构的方框图。图4是本专利技术的一个车内设备的优选实施例的方框图。图5是本专利技术的路旁设备的优选的实施例的方框图，该路旁设备将同例如图4中所示的车内设备通讯。图6示意地表示出在路旁和车辆之间传输的数据，它把火车的位置转换成一个虚拟轨道线路的表示方式。图7示意地表示出为把路旁的位置转换成分布数据的、来自和发送至车辆设备的数据流。图8示意地表示出本专利技术的采用两个联锁室的优选实施例。图9示意地表示出专利技术的同传统的轨道线路设备共同操作的实施例。图10a示意地示出一个自动停车系统。图10b示出采用装备的和未装备的车辆的操作控制线。图10c是一个表明用于装备的和未装备的火车操作的一个控制线图。图10d是一个表明用于几个装备的火车操作的控制线图。图11a至11d示意地表示出图11a中的2000英尺轨道段；图11b示出了同一个2000英尺的轨道段，但具有两个分开的轨道线路；图11c示出了同一个2000英尺轨道线路，但只有一个单一区域B；图11d示出了表示成具有200个虚拟轨道线路的区域B。图12是用于将火车的位置数据转换成虚拟轨道线路占用数据的路旁CPU单元的流程图。图13是用于在一个区域和车内控制设备通讯的车内的CPU的流程图。为了有助于理解本专利技术，首先描述1a和图1b中所示的一个传统的系统。图1a示出了用于采用固定区段的传统系统的一个实际轨道路线的车内设备，车内信号由装在车辆上的线圈3所拾取，来自接收线圈3的的信号经接收器2识别后向车内单元1提供一个输出。列车自动保护单元(ATP)4用于保证执行例如速度限制、制动和动力装置控制、门控制、车辆的识别和同其它系统的联系。一个不重要的列车自动操作6控制车辆的动力和制动系统以便确保正确地调节速度和到站准确停止。一个运行状态显示单元(ADU)5为操作者提供可视的信息并作为手动操作车辆时的一个装置。一介列车-路旁通讯装置(TWC)8提供车辆和路旁之间的非重要通讯。另一单元9控制无线电通讯和车辆的完好状态监测器(VHM)。在车内单元1中的中断线路7用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制在一段轨道上的铁路车辆的装置，具有与该段轨道相应的路旁联锁控制设备和车内的列车操作设备，这个装置包括：用于接收在这一区间内的有关该铁路车辆的实际位置的数据的接收装置；用于将该位置转换成代表这一区间内的一些虚拟区间的占有信 号的路旁ＣＰＵ装置；用于将代表该虚拟区间的所述占有信号发送到这个路旁联锁设备的装置；这个路旁设备具有用于产生表明在这一区间内的这个铁路车辆运行的分布数据的装置；以及用于将该分布数据发送到该铁路车辆上的路旁发射装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特D帕斯克，
申请(专利权)人：联合开关及讯号有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]