正向列车控制系统以及用于其的装置制造方法及图纸

一种正向列车控制装置（100）可以包括耦合到处理器（120）的多个不同传感器（110、312），该处理器（120）确定在轨道路径（60）上是否存在物体和/或是否存在轨道路径（60）的异常，并且如果存在的话，提供警报和/或列车控制行动。该多个传感器（110、312）可以包括视觉成像器（112、3112）、红外成像器（114、3114）、雷达（116、3116）、多普勒雷达（116、3116）、激光传感器（118、3118）、激光测距设备（118、3118）、声传感器（122、3122）和/或声测距设备（122、3122）。来自多个传感器（110、312）的数据被附以地理标记和时间标记。列车控制（100）的一些实施例采用轨道监视器（330）、道岔监视器（320）和/或路旁监视器（310），并且一些采用诸如GPS（132、3132）和惯性设备（134）之类的定位设备（130）。

Forward train control system and device for the same

A positive train control device (100) can be coupled to the processor (120) includes a plurality of different sensors (110, 312), the processor (120) identified in the orbital path (60) on the existence of objects and / or the existence of the orbital path (60) anomaly, and if present, provide alarm and / or train control action. The plurality of sensors (110, 312) can include visual imaging device (112, 3112), infrared imager (114, 3114), (116, 3116) radar, the Doppler radar (116, 3116), laser sensor (118, 3118), laser ranging equipment (118, 3118), acoustic sensor (122, 3122) and / or acoustic ranging equipment (122, 3122). Data from a plurality of sensors (110, 312) is attached to a geographical mark and a time stamp. Train control (100) some embodiments of the orbit monitor (330), the monitor switch (320) and / or roadside monitors (310), and some used such as GPS (132, 3132) and inertial device (134) positioning device, (130).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正向列车控制系统以及用于其的装置相关申请的交叉引用本申请要求保护2014年8月5日提交的序列号为61/999,742的题为“POSITIVETRAINCONTROLSYSTEMBASEDONGEO-TAGGEDDATA”的美国临时专利申请、2014年8月15日提交的序列号为62/070,141的题为“POSITIVETRAINCONTROLSYSTEMBASEDONGEO-TAGGEDDATA”的美国临时专利申请、以及2014年9月19日提交的序列号为62/071,297的题为“POSITIVETRAINCONTROLSYSTEMBASEDONGEO-TAGGEDDATA”的美国临时专利申请的权益，据此通过参考将它们中的每一个以其整体结合于此。
本专利技术涉及正向列车控制，并且特别地涉及正向列车控制系统以及用于其的装置。
技术介绍
列车已经并且继续成为一种用于运送货物和乘客的重要、可行且经济的工具，尤其对于空中行进太昂贵或不方便（例如归因于去往和来自城市之外的机场的行进以及归因于安检程序的耽搁）的短到中距离。成千上万或者数以百万计的人每天都在通勤列车、区域铁路线、地铁和地下列车上行进，并且所以安全是非常重要的。与轨道上的物体的碰撞和脱轨好像是列车事故的两种最常见种类，并且在许多情况下一起发生。轨道状况（例如不正确的道岔位置和/或不完整的道岔转移）以及轨道变形常常促成这些事故，这常常造成人身伤害和死亡、对健康和/或环境造成危险的溢出和释放、以及对沿着轨道和距轨道一定距离二者的财产的损坏。通常数十或数百人受伤或死亡或处于危险中，有危害的和/或危险的化学物品已经被释放，并且甚至整个邻近地区和城镇已经被损坏或者不得不从其撤离。即使由于可能看起来相对“较小”的事故，经济损失也可以容易地上升到数百万美元。在早期，通过轨道的地理上“固定闭塞”的系统来控制列车运行，在该系统中每个轨道闭塞或长度将必须在各列车出清之后才能允许另一列车进入固定闭塞，例如如图1中所图示的。最初例如通过路旁塔中的调度员手动控制信号发送和切换，并且随后随着技术进步在一定程度上被自动化。通常，地理闭塞是大的并且所以轨道利用率是低的，但是在列车的行进方向和速度相似、轨道处于良好状况并且不存在列车操作员和调度员部分的人为差错的情况下，则它相对好地起作用。因为列车是基于假定前面的轨道情况是什么样的来操作的，实际状况常常偏离假定的状况，并且事故是频繁且常常是灾难性的。改进的方法是引入“移动闭塞”系统，这里该闭塞不是在地理上固定的，而是每个“闭塞”随着处于该移动闭塞中的列车移动并且具有由列车速度、停车距离、速度限制、路旁传感器和中央控制能力预先确定的长度。降低此类事故的风险的一种方法已经是强制执行美国制定的“2008铁路安全改进法案”要求的所谓“正向列车控制”。当中的所打算的安全益处是维持列车分隔，避免碰撞，强制执行线路速度、实施临时限速和改善铁路工作者路旁安全。一个结果已经是被理解为依赖于采用无线电通信来监视列车移动和轨道状况的集中式计算机的基于计算机的列车控制的增加，然而，这些已经倾向于继续定义和列车一起移动的安全包络或闭塞的动态移动闭塞方法（也被称为虚拟闭塞或灵活闭塞）。正向列车控制的常规方法依赖于向中央计算机或设施报告各个列车的位置和操作，与在铁路系统上操作的列车、轨道和路旁数据等等有关的数据的积累和监视，以及该数据的通信和对所有列车的操作顺序。该复杂的系统必然依赖于复杂的通信系统，其必须互连所有列车和所有各种路旁和轨道传感器，以用于从所有系统元件到中央计算机的数据和状态信息的连续传输以及用于将坐标数据、操作指令、警报和控制指令传达给所有列车和所有系统元件和传感器。不仅该系统必然使通信系统需求复杂化（例如用于实现适当的可靠性、精度和冗余），而且必然需要大量可靠且冗余的中央计算资源。因为此类系统（例如集中式控制的移动闭塞系统）必须是“故障安全的”，因为必须通过将整个铁路和其上的所有列车置于安全操作状况来迅速响应设备和/或通信的任何故障。这通常通过回返到绝对闭塞操作来实施，在该绝对闭塞操作中列车速度被大幅降低到例如25mph（在路旁信号不存在或不操作的情况下），且降低到50mph以下（在路旁信号存在且操作的情况下），并且列车分隔大幅增加，由此大幅降低整个受到影响的铁路系统的能力和效率。申请人认为可能存在对提供替代复杂且昂贵现有技术集中式控制的列车管理系统的不太复杂且成本较低的列车控制系统以及相关装置的需要，并且该列车控制系统甚至可以在与一辆列车或多辆列车的通信中断或丢失或不存在时起作用。
技术实现思路
因此，一种可安装在列车上的正向列车控制单元可以包括：从包括以下各项的组中选择的多个不同传感器：视觉成像器、红外成像器、雷达、多普勒雷达、激光传感器、激光测距设备、声传感器和/或声测距设备；定位设备，其包括提供位置数据的全球定位设备和/或惯性导航设备；将由多个不同传感器感测到的数据与位置数据和时间数据相关联的处理器；数据接收器，其被配置成从轨道监视器、道岔监视器和/或路旁监视器接收数据；该处理器确定其相对于预定轨道路径配置数据的位置、速度和方向；该处理器确定轨道路径上是否存在物体和/或轨道路径是否存在异常；并且如果处理器确定正向列车控制单元的位置、速度和/或方向不同于列车交路顺序、物体在正向列车控制单元前面的轨道路径中，以及/或轨道路径中存在异常，则处理器向报警设备传达警报和/或向列车控制装置传达控制信号以至少调整列车的速度。此外，一种用于轨道路径的正向列车控制单元可以包括：在预定方向上具有相应视场的多个不同传感器；将由该多个不同传感器感测到的数据与位置数据和时间数据相关联的处理器；将来自一个或多个监视器的数据耦合到处理器的数据接收器；通信设备；该处理器根据来自该多个不同传感器的数据、位置数据和来自该数据接收器的数据来确定正向列车控制单元相对于轨道路径数据的位置；该处理器确定轨道路径上是否存在物体和轨道路径是否存在异常；以及如果该处理器确定物体在轨道路径中以及/或轨道路径中存在异常；则该处理器经由通信设备引起关于物体在轨道路径中和/或轨道路径中的异常的警报。根据另一方面，一种正向列车控制单元可以包括：附接到轨道路径的第一轨的伸长构件；在伸长构件的另一端附近的探测器；传感器设备，其被附接到轨道路径的第二轨并且包括用于感测探测器相对于该传感器设备的位置的位置传感器；其中该探测器和位置传感器协作来确定伸长构件相对于传感器设备的位置。根据又一方面，一种正向列车控制方法可以包括：从多个不同传感器接收传感器数据，该多个不同传感器是从包括以下各项的组中选择的：视觉成像器、红外成像器、雷达、多普勒雷达、激光传感器、激光测距设备、声传感器和/或声测距设备；从确定列车的位置的定位设备接收位置数据；将传感器数据与位置数据和时间数据相关联，由此该传感器数据被附以地理标记和时间标记；从轨道监视器、或从道岔监视器、和/或从路旁监视器接收数据（如果在其范围内）；根据传感器数据和位置数据来确定列车相对于预定数据的位置、速度和方向；根据传感器数据来确定轨道路径上是否存在物体；根据从轨道监视器、道岔监视器和/或路旁监视器接收到的数据（如果有的话）确定轨道路径中是否存在异常；以及（1）如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可安装在可在轨道路径上移动的列车上的正向列车控制单元包括：从包括以下各项的组中选择的多个不同传感器：视觉成像器、红外成像器、雷达、多普勒雷达、激光传感器、激光测距设备、声传感器和声测距设备，所述多个不同传感器具有在来自列车沿着轨道路径的预定前视方向上进行感测的相应视场；定位设备，其独立确定所述正向列车控制单元的位置并将该位置表示为位置数据，该定位设备包括全球定位设备、惯性导航设备，或者全球定位设备和惯性导航设备二者；处理器，所述多个不同传感器和所述定位设备被耦合到该处理器以用于接收由此感测到的数据，其中所述处理器将由所述多个不同传感器感测到的数据与同获取此类数据的位置和时间对应的位置数据和时间数据相关联，由此将此类数据地理标记和时间标记为其被获取的位置和时间；数据接收器，其被配置成从轨道监视器、或从道岔监视器、或从路旁监视器、或从其组合接收数据，并且将该数据耦合到所述处理器；所述处理器根据由所述多个不同传感器感测到的数据、根据位置数据并且根据由所述数据接收器接收到的数据来确定所述正向列车控制单元相对于预定轨道路径配置数据和列车交路顺序的位置、速度和方向；所述处理器根据由所述多个不同传感器感测到的数据来确定在所述正向列车控制单元行进的方向上在前方的轨道路径上是否存在物体；所述处理器根据由所述数据接收器接收到的数据来确定在所述正向列车控制单元行进的方向上前方接近的轨道路径是否存在异常；以及（1）如果所述处理器确定所述正向列车控制单元的位置、速度和/或方向不同于列车交路顺序中限定的位置、速度和/或方向，或（2）如果所述处理器确定物体在所述正向列车控制单元前方的轨道路径中，或（3）如果所述处理器确定在所述正向列车控制单元前方的轨道路径中存在异常，或（4）如果所述处理器确定（1）、（2）和（3）的任何组合，则所述处理器向报警设备传达警报或向列车控制装置传达控制信号以至少调整其上安装所述正向列车控制单元的列车的速度或者进行这二者。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.05 US 61/999742;2014.08.15 US 62/070141;201.一种可安装在可在轨道路径上移动的列车上的正向列车控制单元包括：从包括以下各项的组中选择的多个不同传感器：视觉成像器、红外成像器、雷达、多普勒雷达、激光传感器、激光测距设备、声传感器和声测距设备，所述多个不同传感器具有在来自列车沿着轨道路径的预定前视方向上进行感测的相应视场；定位设备，其独立确定所述正向列车控制单元的位置并将该位置表示为位置数据，该定位设备包括全球定位设备、惯性导航设备，或者全球定位设备和惯性导航设备二者；处理器，所述多个不同传感器和所述定位设备被耦合到该处理器以用于接收由此感测到的数据，其中所述处理器将由所述多个不同传感器感测到的数据与同获取此类数据的位置和时间对应的位置数据和时间数据相关联，由此将此类数据地理标记和时间标记为其被获取的位置和时间；数据接收器，其被配置成从轨道监视器、或从道岔监视器、或从路旁监视器、或从其组合接收数据，并且将该数据耦合到所述处理器；所述处理器根据由所述多个不同传感器感测到的数据、根据位置数据并且根据由所述数据接收器接收到的数据来确定所述正向列车控制单元相对于预定轨道路径配置数据和列车交路顺序的位置、速度和方向；所述处理器根据由所述多个不同传感器感测到的数据来确定在所述正向列车控制单元行进的方向上在前方的轨道路径上是否存在物体；所述处理器根据由所述数据接收器接收到的数据来确定在所述正向列车控制单元行进的方向上前方接近的轨道路径是否存在异常；以及（1）如果所述处理器确定所述正向列车控制单元的位置、速度和/或方向不同于列车交路顺序中限定的位置、速度和/或方向，或（2）如果所述处理器确定物体在所述正向列车控制单元前方的轨道路径中，或（3）如果所述处理器确定在所述正向列车控制单元前方的轨道路径中存在异常，或（4）如果所述处理器确定（1）、（2）和（3）的任何组合，则所述处理器向报警设备传达警报或向列车控制装置传达控制信号以至少调整其上安装所述正向列车控制单元的列车的速度或者进行这二者。2.根据权利要求1所述的正向列车控制单元还包括：通信设备，其被配置成从外部源接收交路顺序数据和轨道路径配置数据并且将该数据耦合到所述处理器。3.根据权利要求1所述的正向列车控制单元还包括：通信设备，其被配置成将来自多个不同前视传感器的数据、或来自全球定位设备以及来自惯性导航设备的位置数据、或由数据接收器接收到的数据传达给中央列车控制设施，其中由数据接收器接收到的数据包括来自轨道监视器、来自道岔监视器和/或来自路旁监视器的数据。4.根据权利要求3所述的正向列车控制单元，其中：来自多个不同前视传感器的数据和由数据接收器接收到的数据被附以地理标记和时间标记，其中由数据接收器接收到的数据包括来自轨道监视器、来自道岔监视器和/或来自路旁监视器的数据。5.根据权利要求1所述的正向列车控制单元，其中：轨道监视器包括监视轨间隔、变形和/或完整性的传感器；或道岔监视器包括监视道岔位置和到完全转移位置的道岔闭合的传感器；或路旁监视器包括：用于检测接近路旁监视器的轨道路径上的物体的多个不同传感器，其是从包括视觉成像器、红外成像器、雷达、多普勒雷达、激光传感器、激光测距设备、声传感器和声测距设备的组选择的；或其任何组合。6.根据权利要求1所述的正向列车控制单元，其中到列车控制装置的控制信号至少降低其上安装所述正向列车控制单元的列车的速度，促使列车控制装置根据预定速度降低轮廓或预定安全紧急速度降低轮廓或这二者降低列车的速度和/或停止列车。7.根据权利要求1所述的正向列车控制单元还包括：可安装到列车的远离所述正向列车控制单元的一端处的定位设备，当被安装到列车的远程端时所述定位设备向所述处理器提供列车的远程端的位置数据；以及所述处理器通过将来自所述定位设备的位置数据和来自所述全球定位设备或来自所述惯性导航设备或来自这二者的位置数据进行比较来确定列车的长度。8.根据权利要求7所述的正向列车控制单元，其中所述处理器响应于列车的长度改变多于预定长度差向报警设备传达警报或向列车控制装置传达控制信号以至少降低其上安装所述正向列车控制单元的列车的速度或者进行这二者。9.根据权利要求7所述的正向列车控制单元，其中可安装到列车的远离所述正向列车控制单元的一端处的所述定位设备包括全球定位设备、惯性导航设备，或者全球定位设备和惯性导航设备二者。10.一种用于轨道路径的正向列车控制单元包括：从包括以下各项的组中选择的多个不同传感器：视觉成像器、红外成像器、雷达、多普勒雷达、激光传感器、激光测距设备、声传感器和声测距设备，所述多个不同传感器具有至少在沿着轨道路径的预定方向上进行感测的相应视场；第一设备，其将所述正向列车控制单元的位置表示提供为位置数据；处理器，所述多个不同传感器和所述第一设备被耦合到该处理器以用于接收由此感测到的数据，其中所述处理器将由所述多个不同传感器感测到的数据与同获取此类数据的位置和时间对应的位置数据和时间数据相关联，由此将此类数据地理标记和时间标记为其被获取的位置和时间；数据接收器，其被配置成从轨道监视器、或从道岔监视器、或从路旁监视器、或从其组合接收数据，并且将该数据耦合到所述处理器；通信设备，其被配置成至少沿着接近所述正向列车控制单元的轨道路径进行通信；所述处理器根据由所述多个不同传感器感测到的数据、根据位置数据并且根据由所述数据接收器接收到的数据来确定所述正向列车控制单元相对于预定轨道路径配置数据的位置；所述处理器根据由所述多个不同传感器感测到的数据来确定在接近所述正向列车控制单元的轨道路径上是否存在物体；以及所述处理器根据由所述数据接收器接收到的数据来确定在接近所述正向列车控制单元的轨道路径是否存在异常；以及（1）如果所述处理器确定物体在接近所述正向列车控制单元的轨道路径中，或（2）如果所述处理器确定在接近所述正向列车控制单元的轨道路径中存在异常，或（3）如果所述处理器确定（1）和（2）的任何组合，则所述处理器促使所述通信设备传达轨道路径中的物体、轨道路径中的异常、或者这二者的警报，由此向接近所述正向列车控制单元的列车警告轨道路径中的此类物体和/或异常，以使得可以调整驶近的列车的速度。11.根据权利要求10所述的正向列车控制单元，其中提供所述正向列车控制单元的位置表示的所述第一设备包括：全球定位设备，其确定所述正向列车控制单元的位置并且将该位置表示为位置数据；或存储器，其将所述正向列车控制单元的预定位置存储为位置数据；或确定所述正向列车控制单元的位置并且将该位置表示为位置数据的全球定位设备和将所述正向列车控制单元的预定位置存储为位置数据的存储器。12.根据权利要求10所述的正向列车控制单元，其中所述通信设备被配置成从外部源接收轨道路径配置数据并且将该数据耦合到所述处理器。13.根据权利要求10所述的正向列车控制单元，其中所述通信设备被配置成将来自多个不同传感器的数据、位置数据和由数据接收器接收到的数据传达给中央列车控制设施。14.根据权利要求13所述的正向列车控制单元，其中：来自多个不同传感器的数据和由数据接收器接收到的数据被附以地理标记和时间标记，其中由数据接收器接收到的数据包括来自轨道监视器、来自道岔监视器和/或来自路旁监视器的数据。15.根据权利要求10所述的正向列车控制单元与以下各项组合：轨道监视器，其包括监视轨间隔、变形和/或完整性的传感器；或道岔监视器，其包括监视道岔位置和到完全转移位置的道岔闭合的传感器；或路旁监视器；或其任何组合；以及其中由所述轨道监视器或由所述道岔监视器或由所述路旁监视器或由其任何组合感测到的数据被传达给所述处理器。16.根据权利要求15所述的正向列车控制单元，其中：来自多个不同传感器的数据和由数据接收器接收到的数据被附以地理标记和时间标记，其中由数据接收器接收到的数据包括来自轨道监视器、来自道岔监视器和/或来自路旁监视器的数据。17.根据权利要求10所述的正向列车控制单元，其中用于激活列车上的列车控制装置的控制信号促使列车控制装置根据预定速度降低轮廓或预定安全紧急速度降低轮廓或这二者降低列车的速度和/或停止列车。18.根据权利要求10所述的正向列车控制单元，其中轨道路径的交叉口在所述多个不同传感器的相应视场内，由此由所述正向列车控制单元来识别车辆和轨道路径上的或跨轨道路径的其他物体，并且由所述通信设备来传达它们。19.一种用于轨道路径交叉口的正向列车控制单元包括：从包括以下各项的组中选择的多个不同传感器：视觉成像器、红外成像器、雷达、多普勒雷达、激光传感器、激光测距设备、声传感器和声测距设备，所述多个不同传感器具有至少在沿着包括其交叉口的轨道路径的预定方向上进行感测的相应视场；第一设备，其将所述正向列车控制单元的位置表示提供为位置数据；处理器，所述多个不同传感器和所述第一设备被耦合到该处理器以用于接收由此感测到的数据，其中所述处理器将由所述多个不同传感器感测到的数据与同获取此类数据的位置和时间对应的位置数据和时间数据相关联，由此将此类数据地理标记和时间标记为其被获取的位置和时间；数据接收器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟广泰，钟汉平，黄育琳，朱德曦，
申请(专利权)人：帕纳塞克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US