专利名称：控制系统的制作方法
技术领域：
本发明的实施例一般涉及控制系统，更特别地，涉及铁路车辆牵引电力系统的远程控制。
背景技术：
铁路车厢转换、调车、编组是铁路运输操作的整体方面。这些程序在转换调车场或编组调车场执行，其中包括从一个或多个牵出线分支并且在一个或多个出口结合在一起的多个铁路轨道。为了最大化操作效率，几个车厢或车厢列通常是沿着调车场内的不同分支同时移动的。由于插入轨道上存在多个静止铁路车厢或短线列车(stub train)，在第一轨道移动的机车上的驾驶员可能无法看到从第一轨道分支的轨道上的移动车厢。因此，机车操作员可以通过驻留在控制塔内俯瞰调车场的调车场场长协调他们的行动。
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驾驶员和调车场场长之间的三向通信会引入延迟时间和错误，这在同时移动多件重型铁路设备时是不符合希望的。正因为如此，一些调车场包括利用调车场场长远程控制和协调多个短线列车移动的系统。在其它情况下，铁路设备的远程监测和操作也可能是有用的。例如，在煤炭和铁矿石行业中使用已知系统用于铁路车厢卸载或自卸货车轨道控制。这些系统需要密切协调列车沿着装载轨道的直线运动，而同时调整散装货物从卸货斜槽到列车的开放车厢流动。将意识到的是，在同时监测协调多辆短线列车，或当操作装载机/卸货车系统时，调车场场长可以受益于使用直观的多模式的操作员控制单元(OCU)来控制每个列车。
发明内容
本发明的实施例提供了一种用于远程控制铁路车辆的多模式的操作员控制单元。在一个实施例中，一种发明的控制系统包括板外(off-board)控制单元，其配置成与至少一个板上(on-board)收发器通信；以及操作员控制单元，其可操作地与板外控制单元连接并包括可手动移动的选择器。选择器可手动移动到多个预定位置的任一个，每个位置对应于至少以下的操作模式之一向前(FORWARD)、向后(REVERSE)、滑行(COAST)。对于选择器的每个预定的位置，操作员控制单元设置板外控制单元在对应的操作模式下操作。在另一个实施例中，一种发明的控制系统包括板外控制单元，其配置成与至少一个板上收发器通信，该板上收发器安装在铁路车辆上并与铁路车辆上的至少一个牵引电力系统通信连接。该系统还包括可操作地与板外控制单元连接的操作员控制单元。操作员控制单元包括第一按钮和第二按钮。第一按钮是可操作成将板外控制单元设置在制动的停止(STOP)模式。第二按钮是可操作成将板外控制单元设置在制动的停放(PARK)模式。在停止模式下操作时，板外控制单元配置成向板上收发器发送机车制动信号。在停放模式下操作时，板外控制单元配置成向板上收发器发送列车制动信号。在另一个实施例中，一种发明的控制系统包括板外控制单元，其配置成与至少一个板上收发器通信，该板上收发器安装在铁路车辆上并可操作成与铁路车辆的至少一个分布式牵引电力系统耦合。板外控制单元至少可在向前、向后和滑行模式下操作。当进入滑行操作模式时，板外控制单元配置成存储最后命令的速度。在滑行模式下操作时，板外控制单元配置成基于测量的车速与最后命令的速度的比较，间歇地确定是否向板上收发器发送启动铁路车辆制动的信号。在一个实施例中，一种发明的产品包括编码有一个或多个指令集的非暂时性的计算机可读介质。当通过铁路车辆控制器被执行时，指令促成控制器根据多个操作模式之一操作。在第一操作模式下，控制器操作控制器的板上控制单元部分，以空转牵引电力系统并不断应用铁路车辆的所有制动器以达到并维持零测量车速。在第二操作模式下，控制器操作板上控制单元，以空转牵引电力系统并不断应用铁路车辆的选择的制动器以达到并维持零测量车速。在第一运动操作模式下，控制器操作板上控制单元，以调整铁路车辆的牵引电力系统来达到测量的车速与命令的速度相匹配。在第二运动操作模式下，控制器操作板上控制单元，以空转铁路车辆的牵引电力系统并监测测量的车速。 在另一个实施例中，一种发明的产品包括编码有一个或多个指令集的非暂时性的计算机可读介质。当通过铁路车辆的控制器被执行时，指令促成控制器响应于从板外控制单元接收到的信号。响应于从板外控制单元接收到的第一信号，第一信号表示第一操作模式，控制器配置成空转铁路车辆的牵引电力系统并不断应用铁路车辆的所有制动器以达到并维持零测量车速。响应于从板外控制单元接收到的第二信号，第二信号表示第二操作模式，控制器配置成空转牵引电力系统并不断应用铁路车辆的选择的制动器，以达到并维持零测量车速。响应于从板外控制单元接收到的第三信号，第三信号表示第三操作模式，控制器配置成调整牵引电力系统以达到测量的车速与命令的速度相匹配。响应于从板外控制单元接收到的第四信号，第四信号表示第四操作模式，控制器配置成空转牵引电力系统并监测测量的车速。
通过阅读非限制性实施例的以下描述并参考附图，本发明将被更好地理解，其中图I是一个铁路编组场的平面示意图。图2是根据本发明一个实施例的、用于编组场内的一个或多个车辆的远程操作的设备的第一示意图。图3是如图2所示的包括计算装置的设备的第二示意图。图4是根据本发明的一个实施例的、利用如图3所示的计算装置执行操作过程的示意图。图5是根据本发明的一个实施例的、在如图4所示的过程中使用的查找表的示意图。
具体实施例方式下文将详细参考本发明的示范性实施例，并在附图中示出其示例。在可能的情况下，贯穿所有附图使用相同的参考标号指代相同或相似的部件。
图I示出是铁路编组场100的示意图，其中放置三个列车102、103、104。列车102和机车104都沿分开的轨道朝着共同的交叉点106移动，并会在大约相同的时刻到达。列车102和104均是短线列车。列车102包括由机车122推动的车厢120。列车104只包括机车。重要的是，中间列车103遮挡从机车104观察列车102的可见性，也遮挡从机车122观察机车104的可见性。因此，如果两个列车是独立操作，实际上它们有可能将在共同的交叉点106相碰撞。如上所述，该问题的解决办法是从升高的位置(如调车场控制塔160)远程控制调车场内的列车。参照图2，远程控制系统200的一个实施例包括位于列车或其它铁路车辆上并与板外控制单元204通信的收发器202。板上收发器202与牵引电力系统206通信并也与位于列车上的传感器208通信。虽然无线电通信将会在下文示出和描述，但该发明并不限制于此，并可能包括至少激光、声学、或通过铁路电气的通信模式以及根据本公开对本领域技术人员显而易见的任意等价体。在一个具体的实施例中，牵引电力系统206是分布式电力系统，其中板上收发器202与临时结合在一起的基本上独立的多个牵引电力源(例如在单个列车中钩接的两个或多个机车)进行通信并对其进行控制。然而，本发明并不仅限于分布式牵引电力系统，同样适用于只有单个牵引电力源的铁路车辆或列车。 图3示出了控制系统200的进一步的细节，控制系统200可包括塔设备模块210，其容纳用于中介板外控制单元204和板上收发器202之间的通信的塔收发器212。塔设备模块还可以容纳集成处理器模块(IPM) 214和电源变换器216。在一些实施例中，电源变换器接收交流120V并供应直流13. 6V和72V。如图3所示，根据本发明的一个实施例，板外控制单元204包括显示期望的速度设置和测量的车速的多个显示器218，以及操作员控制单元(OCU) 220。每个显示器是连接到IPM214的基于远程会话的装置，IPM214处理用于操作员显示器218的所有的控制信号和列车数据。O⑶220至少包括下列控制多位置选择器222，以及停放按钮224和停止按钮226。在一些实施例中，O⑶还可能包括所示的辅助显示器228。在一些实施例中，选择器222还可包括拨号、开关、位置编码器或适于从两个以上的选项中进行选择的任何等效装置。在一些实施例中，按钮224、226可以是弹簧恢复按钮。拨动开关、滑块等同样合适。在某些实施例中，两个按钮224、226的功能可以组合成单个组件，例如，三向选择器开关。在选择的实施例中，两个按钮224、226的功能可以组合到选择器222，或可在选择器上安装按钮。本文选择器222以及按钮224、226和可选择的显示器228被示出和描述为组装单元内的、物理上独立的组件。然而，本领域一般技术人员将意识到，显示器218和O⑶220同样能够通过诸如触摸屏的单个高级界面来部分地或完整地实现。显示器218、228和O⑶220通过计算装置230协调。本文所用的“计算装置”是指通用集成电路、定制ASIC、FPGA、定制模拟电路或其它类似装置。如图3所示，计算装置230与集成处理器模块214通过点到点的高级数据链路控制(“HDLC”)层连接。在某些实施例中，计算装置230的功能性可以在IPM214自身中实现。如图4所示，计算装置230配置成实现连续闭环控制过程400，以通过IPM214和塔收发器212生成和发送指令到板上收发器202。在过程400的实现中，计算装置230使用工作存储器401。工作存储器401可由任何电子或光学地可读写介质组成，如EEPR0M、NAND闪存、SDRAM、硬盘驱动器、光盘、真空管、电容器组或其它对本领域普通技术人员显而易见的等效结构。过程400的每次迭代包括步骤402，步骤402检查是否已按压按钮224或226之一，以在板外控制单元中设置制动操作模式。按压停止按钮224或停放按钮226之一会促成计算装置230生成分别空转牵引电力系统和命令制动机车或整个列车的指令，并通过塔收发器212将其发送到板上收发器202。在一些实施例中，反复按压按钮之一或以延长的时间压住按钮之一，促成计算装置230增加储存在工作存储器401中的制动参数“P”，且它也被发送到板上收发器202来控制制动系统被施加的力。在选择的实施例中，每按压一次按钮，制动参数可以以百分比(如百分之五(5% ))或预定值增加，或在延长的按钮按压期间大约每秒一次地增加。检查按钮按压后，过程400进行到步骤404，从板上收发器接收信号。计算装置230将接收到的信号在工作存储器401中存储为板上数据。板上数据可包括测量速度“M”以及指示，该指示是已应用制动或者是制动命令在安装有板上收发器的铁路车辆中已被接收。测量速度“M”可通过板上收发器从一些机车上的机车控制系统或从一些其它机车上的列车 控制线接口模块(TIM)获得。接下来，在步骤406，计算装置230生成要发送到板上收发器的指令。基于存储在工作存储器401中的内部信号、板上数据和控制数据，根据算法500(参照图5中的进一步描述)生成指令。前文已经描述示范性的板上数据。控制数据可包括制动参数“P”、预设的速度界限“L”、选择器位置“H”和命令的速度“O”。图5示出算法500的一个实施例的查找表表示的示意图，算法500被计算装置230用来生成指令。在第一步骤501，该算法检查自算法的先前执行以来选择器222的位置是否改变。在一些实施例中，改变选择器222的位置会把板外控制单元204设置在运动操作模式。下面进一步讨论示范性的运动操作模式。例如，在步骤501，如果选择器刚刚被从“向前”或从“向后”重新定位到“中心(CENTER) ”，则该指令“C”将包括缓和或消除制动力的命令，以及设置“O”为零速度的命令和空转牵引电力系统的命令。本领域技术人员应理解“空转”可指最小的阻气门(choke)、零扭矩燃料注入编程、开路、分流、或根据分布式电力系统的具体结构的等效最低功耗模式。这种与选择器中心位置相关联的操作模式也被描述为滑行。在所述的实施例中，滑行模式通过从向前或向后模式之一转移到中心而得到，对此下文将作进一步介绍。在其它实施例中，适合于单独的铁路车厢的控制，其中一个重大等级变化会在选择器的位置变化在中心被检测出时发生在驼峰(HUMP)调车场，这可驱动立即的“命令制动”。而后，当控制器仍然位于滑行时，铁路车辆测量速度仍然低于基于最后命令的速度“O”的限制“L”，板外控制单元可连续发送“继续下去”命令来推迟或延迟制动。在图5所示的实施例中，每当发现选择器在向前或向后位置时，系统释放制动并增加命令的速度“O”。例如，为了解除停止或停放制动，选择器被从滑行位置(中心空档)定位到向前位置。在一些实施例中，选择器也可能被反复推到“向前”并释放到“中心”位置，以便小步长地增加命令的速度“O”。在一些实施例中，不断地保持选择器在向前或向后将促成命令的速度“O”朝向限制“L”定时地增加，如步骤507所示。在其它实施例中，命令的速度“O”是预设的恒定速度，其小于预设的恒定速度限制“L”。在这些其它实施例中，选择器被推到向前时，制动被释放，列车将被命令在向前方向以预设的速度移动。当选择器被拉到向后时，制动被释放，列车将被命令在向后方向以预设的速度移动。考虑到当前选择器的位置“H”，在步骤502、504、506、508，算法基于测量速度“M”、预设的速度限制“L”和最后命令的速度“O”的一系列数值比较生成一组指令“C”。在步骤502，如果测量速度“M”超过预设的速度限制“L”，IPM将通过操作员控制单元激活警报，并将激活刹车和通过塔收发器和板上收发器空转车辆的牵引电力系统。在步骤504，如果命令的速度“O”大于测量速度“M”，并且如果选择器的位置“H”是向后或向前之一，IPM将通过塔收发器和板上收发器启动“加大节流”指令到车辆牵引电力系统。在步骤506，如果测量速度“M”超过命令的速度“0”，则IPM将空转车辆的牵引电力系统。此外，在一些实施例中，如果系统操作在滑行模式，IPM也将激活机车、列车或车辆制动并激活第二次警报，直到测量速度减少到与命令的速度相匹配，只有当测量速度“M”开始超过预设的车速限制“L”时。在选择的实施例中，当系统进入滑行操作模式时，预设的速·度限制可被重置为等于当前命令的速度“O”的一部分。例如速度限制“L”可被设置为等于“c X 0”，其中“c”在大约O. 7至I. 3之间。在一个实施例中，“c”大约为1.2。如果测量速度“M”也超过了预设的速度限制“L”，算法将进一步增加制动命令，以覆盖用以缓和制动的命令。在选择的实施例中，当系统退出滑行模式时，预设的速度限制“L”将可能会被重置为默认值。一些实施例包括步骤508，其中如果命令的速度“O”小于预设的车速限制“L”且如果选择器位置“H”是向前或向后之一，则IPM增加命令的速度。上述描述的任何这些实施例可使用标准的弹簧中立操纵杆作为选择器222来实施。一旦算法500已完成编译或生成指令组，过程400然后就继续通过步骤408发送指令到板上收发器并返回步骤402，步骤402检查是否按压停止按钮或停放按钮之一。在本发明系统的一个实施例的操作中，板外控制单元204接收来自板上收发器202的系统监测信号，检查来自控制单元组件的存储的控制数据和内部指令信号，基于接收到的信号、内部信号以及控制数据产生指令，并将产生的指令发送到板上收发器。板外控制单元204可产生基于查找表算法等的指令，其中的一个实施例如图5所示。在一些实施例中，板外控制单元204发送相对通用的或“高级别”的指令。在选择的实施例中，通过举例的方式，该指令可能包括可能指示期望的加速度的“命令制动”以及“制动参数”。在这样的实施例中，板上收发器202配置成将制动命令和制动参数翻译成适用于车辆制动系统的具体控制信号，车辆上载有板上收发器。同样地，该指令可能包括“加大节流”以及命令的速度。在这样的实施例中，板上收发器202配置成将加大节流指令和命令的速度转换成节流控制信号。在某些实施例中，板上收发器202至少部分地基于载有板上收发器的车辆的同时测量的速度完成该转换。在其它的实施例中，板外控制单元204发送相对具体的或“机器级别”的指令。在选择的实施例中，“命令制动”和“制动参数”指令可能是简单地由板上收发器202转播到载有该板上收发器的车辆的制动系统。在这样的实施例中，根据要使用的板上收发器202，板外控制单元204可能被配置成发送不同机器级别的指令。
从板上收发器202接收到的信号可包括测量速度、是否应用了制动的标记和是否命令了制动的标记。内部信号可包括按钮按压以及诸如向前、滑行或向后之类的控制选择器位置。在一些实施例中，板外控制单元204检查是否已按压停止按钮或停放按钮。按压停止按钮促成板外控制单元204缓冲指令以对载有板上收发器的引导车辆应用制动。按压停放按钮促成板外控制单元204缓冲指令以对包括载有板上收发器的引导车辆的列车的每节车厢应用制动。在选择的实施例中，停止指令和停放指令优先于由控制单元缓冲的任何其它指令。作为一个使用的示例，本发明的控制系统200能够被操作成将车辆安置到一位置，在该位置塔分度器臂能够以本领域技术人员熟知的方式移动列车。为了安置列车，塔操作员能够指令列车进入运行(RUN)模式(通过保持选择器222在给定方向上)，并且基于测量的列车速度，在列车动量可以将其安置在所需要的位置时，能够释放选择器222以将列 车设定为滑行模式。在一些实施例中，在滑行模式期间，塔控制单元204存储操作员为列车指令的最后速度，并确保列车不超过基于存储速度的限制。在一个实施例中，在测量的列车速度超过存储速度的120%之前，塔控制单元204促成列车制动被应用。在使用中，一种发明的控制系统的一个实施例可包括至少一个板上收发器，其安装在铁路车辆上，并与铁路车辆的至少一个分布式牵引电力系统通信连接。控制系统还可包括与至少一个板上收发器通信的板外控制单元，以及可操作地与板外控制单元连接并包括可手动移动的选择器的操作员控制单元。选择器可手动移动到多个预定位置的任何一个，每个位置对应于以下操作模式的至少一个向前、向后和滑行。对于选择器的每个预定位置，操作员控制单元将板外控制单元设定在对应的模式下操作。在选择的实施例中，滑行位置可在向前和向后的中间或中心。选择器可弹簧恢复到空档或滑行位置，板外控制单元可向板上收发器发送表示命令的速度的信号。而在向前模式或向后模式下操作时，板外控制单元定时增加命令的速度。板外控制单元不可以将命令的速度增加到超过预定的最大速度。在一些实施例中，预定的最大速度被设定成等于预定的滑行速度。而在滑行模式下操作时，板外控制单元可将表示命令的速度是预定的滑行速度的第一信号以及用于空转分布式牵引电力系统的第二信号发送到板上收发器。当进入滑行操作模式时，板外控制单元可存储最后命令的速度，并且在滑行模式下操作时，板外控制单元可向板上收发器发送激活自发的铁路车辆制动的信号，从板上收发器接收表示测量的车速的信号，并基于测量的车速和最后命令的速度的比较来确定是否向板上收发器发送延迟铁路车辆的制动的信号。在一些实施例中，板外控制单元可从板上收发器收到一个表示测量的车速的信号。而在滑行模式下操作时，板外控制单元可将测量的车速与预定的滑行速度作比较。在选择的实施例中，基于测量的车速和预定的滑行速度的比较，板外控制单元可向板上收发器发送命令铁路车辆制动的信号。在一些实施例中，基于测量的车速和命令的速度的比较，板外控制单元向板上收发器发送调整分布式牵引电力系统的信号。在其它的实施例中，一种发明的控制系统可包括至少一个板上收发器，其安装在铁路车辆上并与铁路车辆的至少一个分布式牵引电力系统通信连接。该系统还包括与至少一个板上收发器通信的板外控制单元以及可操作地与板外控制单元相连的操作员控制单元。操作员控制单元包括第一按钮和第二按钮。第一按钮可操作成将板外控制单元设置为制动的停止模式，并使在板外控制单元内的制动参数增加。第二按钮可操作成将板外控制单元设置为操作的停放模式，并使板外控制单元内的制动参数增加。在停止模式下操作时，基于由第一按钮设置的制动参数，板外控制单元向板上收发器发送机车制动信号。在停放模式操作时，基于第二按钮设置的制动参数，板外控制单元向板上收发器发送列车制动信号，操作员控制单元进一步包括选择器，其可定位到向前、向后或者滑行位置中的任何一个，每个位置选择板外控制单元的对应的操作模式，其中改变选择器位置终止在停放模式或停止模式下的操作，并启动对应于选择器位置的模式操作。在选择的实施例中，终止在停放模式或停止模式下的操作会重置制动参数。在某些实施例中，第一按钮增加第一制动参数，第二按钮增加第二制动参数。在一些实施例中，制动参数基于按钮按压的持续时间而增加。在一些实施例中，制动参数基于按钮按压的次数而增加。在其它的实施例中，一种发明的控制系统包括至少一个板上收发器，其安装在铁路车辆上并与铁路车辆的至少一个分布式牵引电力系统通信连接；以及板外控制单元，其与至少一个板上收发器通信且至少可在向前、向后和滑行模式下操作。当进入滑行模式时，板外控制单元存储最后命令的速度，并且在滑行模式操作时，板外控制单元基于测量的车速和最后命令的速度的比较，间歇地确定是否向板上收发器发送启动铁路车辆制动的信号。在一些实施例中，当进入滑行模式操作时，板外控制单元向板上收发器发送信号，以激·活自发的车辆制动。在一个实施例中，一种发明的产品包括编码有一个或多个指令集的非暂时性的计算机可读介质。当通过铁路车辆的控制器被执行时，指令促成控制器根据多个操作模式之一操作。在第一操作模式下，控制器操作控制器的板上控制单元部分以空转牵引电力系统并不断应用铁路车辆所有制动器以达到并维持零测量车速。在第二操作模式下，控制器操作板上控制单元以空转牵引电力系统并不断应用铁路车辆的选择的制动，以达到并维持零测量车速。在第一运动操作模式下，控制器操作板上控制单元以调整铁路车辆的牵引电力系统达到测量的车速与命令的车速匹配。在第二运动操作模式下，控制器操作板上控制单元以空转铁路车辆的牵引电力系统并监测测量的车速。在另一个实施例中，一种发明的产品包括编码有一个或多个指令集的非暂时性的计算机可读介质。当通过铁路车辆的控制器被执行时，指令促成控制器响应于从板外控制单元接收到的信号。响应于从板外控制单元接收到的第一信号，第一信号表示第一操作模式，控制器配置成空转铁路车辆的牵引电力系统并不断应用铁路车辆的所有制动器以达到并维持零测量车速。响应于从板外控制单元接收到的第二信号，第二信号表示第二操作模式，控制器配置成空转铁路车辆的牵引电力系统并不断地应用铁路车辆的选择的制动器以达到并维持零测量车速。响应于从板外控制单元接收到的第三信号，第三信号表示第三操作模式，控制器配置成调整铁路车辆的牵引电力系统，以达到测量的车速与命令的车速的匹配。响应于从板外控制单元接收到的第四信号，第四信号表示第四操作模式，控制器配置成空转牵引电力系统和监测测量的车速。在选定的实施例中，该产品被用指令编码成配置用于无线地操作控制器的板外控制单元。另一个实施例涉及一种系统(如控制铁路车辆的系统)，其包括板外控制单元和操作员控制单元。板外控制单元配置成与安装在铁路车辆上的板上收发器通信；板上收发器是可操作地与铁路车辆的至少一个分布式电力系统连接的类型。操作员控制单元可操作地与板外控制单元连接，且包括可手动地移动到至少三个预定的位置的选择器。这至少三个预定的位置分别对应于铁路车辆的至少三种操作模式；这三种操作模式彼此不同。对于每个预定的位置，当选择器被移动到该位置时，操作员控制单元产生将传递板外控制单元的选择器信号(一个或多个)；选择器信号包括表示预定位置(即选择器被移动到的位置)和/或对应于该位置的选定操作模式的信息。换句话说，因为每个预定位置对应于不同的操作模式，操作员控制单元能够传送选择器被移动到的位置的信息或者对应于该位置的选定操作模式。基于从操作员控制单元接收到的选择器信号(一个或多个)，板外控制单元配置成传送车辆控制信号(一个或多个)到板上收发器上。车辆控制信号(一个或多个)指示选定的操作模式，以及铁路车辆的分布式电力系统响应于用于根据选定的操作模式进行铁路车辆控制的车辆控制信号(一个或多个)。作为一个示例，在一个实施例中，选择器可移动到至少第一、第二和第三预定位置。第一、第二和第三预定位置对应于第一、第二和第三操作模式。操作员控制单元配置成用于以下操作(I)当选择器被移动到第一预定位置时，操作员控制单元产生表示第一预 定位置和/或第一操作模式的第一选择器信号；(2)当选择器被移动到第二预定位置时，操作员控制单元产生表示第二预定位置和/或第二操作模式的第二选择器信号；以及(3)当选择器被移动到第三预定位置时，操作员控制单元产生表示第三预定位置和/或第三操作模式的第三选择器信号。板外控制单元配置成接收选择器信号并基于选择器信号将车辆控制信号传送到板上收发器上。特别地，在这个示例中，板外控制单元配置成(I)响应于接收到第一选择器信号，传送表示第一操作模式的第一车辆控制信号到板上收发器；(2)响应于接收到第二选择器信号，传送表示第二操作模式的第二车辆控制信号到板上收发器；
(3)响应于接收到第三选择器信号，传送表示第三操作模式的第三车辆控制信号到板上收发器。车辆控制信号配置用于铁路车辆的控制，和/或铁路车辆响应于信号以根据不同的模式进行操作。因此，一旦板上收发器接收到第一车辆控制信号，铁路车辆就在第一操作模式下操作，一旦板上收发器接收到第二车辆控制信号，铁路车辆就在第二操作模式下操作，并且一旦板上收发器接收到第三车辆控制信号，铁路车辆就在第三操作模式下操作。在一个实施例中，第一操作模式是车辆“向前”模式，意味着车辆被控制在向前方向上移动(如果车辆目前向后移动，则这可能还包括制动方面)，第二操作模式是车辆“向后”模式，意味着车辆被控制在向后方向上移动(如果车辆目前向前移动，则这可能还包括制动方面)，第三操作模式是车辆“滑行”模式，意味着车辆是“去节流(de-thiOttled) ”的，而无论是向前还是向后移动，车辆仅仅在惯性下向前移动。另一个实施例涉及一种系统，例如用于控制列车或其它铁路车辆的系统。该系统包括配置成与至少一个板上收发器通信的一个板外控制单元，该板上收发器安装在铁路车辆内且可操作地连接到铁路车辆的至少一个分布式电力系统上。该系统还包括可操作地与板外控制单元连接并包括第一按钮和第二按钮的一个操作员控制单元。第一按钮可操作成将板外控制单元设置成第一操作模式。第二按钮可操作成将板外控制单元设置成不同的第二操作模式。板外控制单元配置成，在第一模式下操作时，向板上收发器发送第一制动信号。板外控制单元进一步配置成，在第二模式下操作时，向板上收发器发送不同的第二制动信号。第一制动信号可配置成控制铁路车辆(例如，铁路车辆响应于第一制动信号)以使铁路车辆停止。第二制动信号可配置成控制铁路车辆(例如，铁路车辆响应于第二制动信号)，以使铁路车辆的一个或多个辅助制动系统参与使铁路车辆停放。例如，第一制动信号可使铁路车辆的第一制动系统参与，而第二制动信号可以使不同的、铁路车辆的第二制动系统参与。作为另一个示例，在列车的情况下，第一制动信号可使列车的机车或列车的多于一个机车的制动器参与，并且第二制动信号可使列车的所有车厢的制动器参与。另一个实施例涉及例如用于控制铁路车辆的系统。该系统包括板外控制单元，其与至少一个板上收发器通信，板上收发器被安装到铁路车辆中并可操作地与铁路车辆的至少一个分布式电力系统I禹合。板外控制单兀在分别对应于控制铁路车辆以沿向前方向移动、沿向后方向移动以及滑行(例如，节流松开且铁路车辆由于惯性和/或重力移动)的至少第一、第二和第三模式下是可操作的。板外控制单元配置成当输入第三模式时，存储最后命令的速度。板外控制单元进一步配置成在第三模式下操作时，基于测量的车速和最后命令的速度的比较，间歇地确定是否向板上收发器发送启动铁路车辆制动的信号。不同的实施例涉及包括板外控制单元的系统，板外控制单元配置成与安装在铁路车辆上的板上收发器进行通信，其中板上收发器可操作地与铁路车辆的至少一个牵引电力系统连接。牵引电力系统可以是铁路车辆的分布式电力系统。分布式电力系统是其中车辆 包括用于与其它车辆通信、用于车辆牵引的协调控制(例如，节流和制动)的收发器设备的系统。因此，在分布式电力系统中，当多个车辆(配备有分布式电力收发器及相关设备)连接在一起形成编组(consist)(如列车)时，车辆之间的牵引在编组的操作期间被协调。例如，在包括一个引导机车和多个拖车或远程机车的分布式的传动系中，当引导机车的节流级别增加时，分布式电力系统自动地向拖车或远程机车传送节流级别提高的信息，拖车或远程机车相应地提高它们各自的节流级别。在本发明的实施例中(i)板上收发器是一个分布式电力收发器，配置成与板外控制单元和其它收发器通信，如当板上收发器安装在车辆中且车辆与编组的其它装备分布式电力的车辆连接时，板上收发器配置成与在该组的其它车辆中的板上收发器通信；和/或(ii)板外控制单元和板上收发器配置成在专用于车辆编组中的分布式电力通信的一个或多个通信信道上无线通信。换句话说，在一个实施例中，装备分布式电力的车辆编组的板上收发器配置成在专用于(仅仅用于分布式电力通信)或分配到(至少部分用于分布式电力通信)分布式电力通信的一个或多个信道上通信，且板外控制单元也在那些一个或多个信道上通信。另一个实施例涉及包括板外控制单元和操作员控制单元的系统。板外控制单元配置成与安装在铁路车辆上的板上收发器通信，且可操作地与铁路车辆的至少一个牵引电力系统连接(例如，板上收发器可操作地与控制牵引电力系统的铁路车辆的分布式电力系统连接)。操作员控制单元可操作地与板外控制单元连接，并包括可手动地移动到多个预定位置的选择器。板外控制单元配置成当选择器被移动到不同的预定位置时，自动向板上收发器传送不同的车辆控制信号；也就是说，对于每一个预定位置，板外控制单元自动传送不同的车辆控制信号到板上收发器。在一个实施例中，例如，有至少第一、第二和第三预定位置。板外控制单元配置成当选择器被移动到第一预定位置时，板外控制单元自动传送第一信号(到板上收发器)，响应于此，牵引电力系统被控制在第一方向(例如，向前)上移动车辆。板外控制单元进一步配置成当选择器被移动到第二预定位置时，板外控制单元自动传送第二信号(到板上收发器)，响应于此，牵引电力系统被控制在第二方向上移动车辆(例如，向后)。板外控制单元配置成当选择器被移动到第三预定位置时，板外控制单元自动传送第三信号(到板上收发器)，响应于此，牵引电力系统控制车辆空转其牵引电力系统，用于滑行。在另一个实施例中，操作员控制单元备选地或额外地包括第一和第二按钮或其它可手动促动的促动器。板外控制单元配置成当第一和第二促动器被促动时，自动向板上收发器传送不同的车辆控制信号。例如，在一个实施例中，板外控制单元配置成当第一促动器被促动时，板外控制单元自动传送第四信号(到板上收发器)，响应于此，车辆被控制成应用车辆的选择的制动器，例如制动器中的一些而不是全部。在这个示例中，板外控制单元进一步配置成当第二促动器被促动时，板外控制单元自动传送第五信号(到板上收发器)，响应于此，车辆被控制成应用车辆的所有制动器。在一个列车或其它铁路车辆编组的情况下，应用选择的制动器可包括(i)应用列车的一个制动系统而不是列车的所有制动系统，或(ii)应用编组中的一个或多个车辆的制动器而不是编组中的所有车辆的制动器。此夕卜，应用所有制动器可能包括(i)应用编组中所有车辆的所有制动系统，或(ii)应用编组中所有车辆的至少一些制动器。 本领域技术人员将理解到，上面的描述旨在是说明性的，而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可相互组合使用。此外，可做出许多修改以使一个特定情况或材料适于本发明的教导而不脱离其范围。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在限定本发明的参数，但它们绝不是限制性的而是示范性实施例。对于本领域技术人员来说，在查阅上文的描述后，许多其它的实施例将是显而易见的。因此，本发明的范围应参照所附的权利要求连同这些权利要求涵盖的完整等效范围来确定。在所附的权利要求中，术语“包含”和“在其中”被用作与相应的术语“包括”和“其中”等同的易懂语言等价体。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“上面”、“下面”、“底部”、“顶部”等只是作为标志使用，而不是意于对它们的对象施加数字或位置要求。此外，所附权利要求的限制并不是按照部件加功能格式编写的，并且不意于根据美国专利法第112条第六款来解释，除非并直到这类要求权益的限制明确使用词语“用于...的部件”并跟随没有进一步结构的功能陈述。该书面说明使用示例披露了本发明的一些实施例，包括最佳模式，也使任何本领域普通技术人员都能够实践本发明的实施例，包括制造和使用任何装置或系统并执行任何涵盖的方法。本发明的可取得专利范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员想到的其它的示例。如果这些其它的示例具有不异于本发明的权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括具有与本发明的权利要求的字面语言无实质差异的等效结构要素，则这些其它的示例意于在本发明的权利要求范围内。如本文所用的，以单数陈述的或以词“一”或“一个”开头的元件或步骤应理解为不排除多个所述的元件或步骤，除非这种排除被明确说明。此外，参照本发明的“一个实施例”并非意味着被解释为排除也涵盖该陈述的特征的其它实施例的存在。此外，除非明确做出相反的说明，实施例“包含”、“包括”或“具有” 一个或多个具有特定属性的元件可包括不具备该属性的附加的这种元件。在不脱离本发明所涉及的精神和范围的情况下，可对上述控制系统做出某些改变，意于将上述描述或附图中所示的所有主题仅解释为示出本文的发明性概念的示例，并不应理解为限制本发明。
权利要求
1.一种系统，包括 板外控制单元，配置成与板上收发器通信，所述板上收发器安装在铁路车辆上且可操作地与所述铁路车辆的至少一个牵引电力系统连接；以及 操作员控制单元，可操作地与所述板外控制单元通信，且包括可手动移动到多个预定位置的选择器，每个位置对应于以下操作模式的至少一个向前、向后和滑行，使得对于所述选择器的每个预定位置，所述操作员控制单元将所述板外控制单元设置为所对应的操作模式。
2.根据权利要求I所述的系统，其中，对应于滑行的所述选择器位置位于向前和向后的中间。
3.根据权利要求I所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成向所述板上收发器发送表示至少一个命令的速度的至少一个信号，或对于所述选择器的每个预定位置发送所对应的操作模式。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成在所述向前模式或所述向后模式下操作时，定期增加所命令的速度。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述板外控制单元不将所命令的速度增加到超出预定的最大速度。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述预定的最大速度被设置为等于预定的滑行速度。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成在所述滑行模式下操作时，向所述板上收发器发送表示所命令的速度是预定的滑行速度的第一信号以及用于空转所述牵引电力系统的第二信号。
8.根据权利要求3所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成当进入所述滑行操作模式时，存储最后命令的速度，且在所述滑行模式下操作时，向所述板上收发器发送激活自发的铁路车辆制动的信号，从所述板上收发器接收表示测量的车速的信号，并基于所测量的车速与所述最后命令的速度的比较，以确定是否向所述板上收发器发送延迟铁路车辆制动的信号。
9.根据权利要求I所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成从所述板上收发器接收表示测量的车速的信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成在所述滑行模式下操作时，比较所测量的车速和预定的滑行速度并在所测量的车速超过所预定的滑行速度的情况下发送制动信号。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成基于所测量的车速和预定的滑行速度的比较来向所述板上收发器发送命令铁路车辆制动的信号。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成基于所测量的车速和命令的速度的比较来向所述板上收发器发送用于调整所述牵引电力系统的信号。
13.根据权利要求I所述的系统，其中所述选择器是操纵杆。
14.一种系统,包括 板外控制单元，配置成与至少一个板上收发器通信，所述板上收发器安装在列车中并可操作地与所述列车的至少一个牵引电力系统连接，所述列车包括机车；以及操作员控制单元，可操作地与所述板外控制单元连接并包括第一按钮和第二按钮， 所述第一按钮可操作成将所述板外控制单元设置为制动的停止模式， 所述第二按钮可操作成将所述板外控制单元设置为制动的停放模式， 所述板外控制单元配置成在所述停止模式下操作时，向所述板上收发器发送机车制动信号， 所述板外控制单元配置成在所述停放模式下操作时，向所述板上收发器发送列车制动信号。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一按钮和所述第二按钮的每一个都可操作成增加至少第一制动参数，并且其中所述板外控制单元配置成在所述停止模式下操作时，基于所述至少一个制动参数发送机车制动信号；而在所述停放模式下操作时，基于至少所述第一制动参数发送列车制动信号。
16.根据权利要求15所述的系统，所述操作员控制单元进一步包括操纵杆，所述操纵杆可定位到向前、向后或滑行位置中的任何一个，每个位置选择所述板外控制单元的对应的操作模式，其中改变所述操纵杆的位置终止所述列车在所述停放模式或停止模式下的操作，且启动所述列车在对应于所述操纵杆位置的模式下的操作，其中终止在所述停放模式或停止模式下的操作重置至少所述第一制动参数。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述至少第一制动参数包括第一和第二制动参数，所述第一和第二制动参数分别基于所述第一和第二按钮的按钮按压持续时间而增加。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述至少第一制动参数包括第一和第二制动参数，所述第一和第二制动参数分别基于所述第一和第二按钮的按钮按压次数而增加。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述操作员控制单元进一步包括操纵杆，所述操纵杆可定位到向前、向后或滑行位置中的任何一个，每个位置选择所述板外控制单元的对应的操作模式，其中改变所述操纵杆的位置终止所述列车在所述停放模式或停止模式下的操作，且启动所述列车在对应于所述操纵杆位置的模式下的操作。
20.—种系统,包括 板外控制单元，配置成与至少一个板上收发器通信，所述板上收发器安装在铁路车辆中且可操作地与所述铁路车辆的至少一个牵引电力系统耦合，其中所述板外控制单元至少可在向前、向后和滑行模式下操作； 所述板外控制单元配置成当进入所述滑行操作模式时，存储最后命令的速度，以及 所述板外控制单元配置成在所述滑行模式下操作时，基于测量的车速和所述最后命令的速度的比较，来间歇地确定是否向所述板上收发器发送启动铁路车辆制动的信号。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述板外控制单元配置成当进入所述滑行操作模式时，向所述板上收发器发送激活自发的车辆制动的信号。
22.—种产品，其包括编码有一个或多个指令集的非暂时性的计算机可读介质，当用铁路车辆的控制器执行时，促成所述控制器 在第一操作模式下，操作所述控制器的板上控制单元部分以空转牵引电力系统，并不断应用所述铁路车辆的所有制动器以达到并维持零测量车速； 在第二操作模式下，操作所述板上控制单元以空转所述牵引电力系统并不断应用所述铁路车辆的选择的制动器，以达到并维持零测量车速； 在第一运动操作模式下，操作所述板上控制单元以调整所述铁路车辆的所述牵引电力系统，以达到测量的车速与命令的速度相匹配； 在第二运动操作模式下，操作所述板上控制单元以空转所述铁路车辆的所述牵引电力系统并监测测量的车速。
23.—种产品，其包括编码有一个或多个指令集的非暂时性的计算机可读介质，当用铁路车辆的控制器执行时，促成所述控制器 响应于从所述板外控制单元接收到的第一信号，所述第一信号表示第一操作模式，空转所述铁路车辆的牵引电力系统，并不断应用所述铁路车辆的所有制动器，以达到并维持零测量车速； 响应于从所述板外控制单元接收到的第二信号，所述第二信号表示第二操作模式，空转所述牵引电力系统，并不断应用所述铁路车辆的选择的制动器，以达到并维持零测量车速； 响应于从所述板外控制单元接收到的第三信号，所述第三信号表示第三操作模式，调整所述牵引电力系统以达到测量的车速与命令的速度相匹配；以及 响应于从所述板外控制单元接收到的第四信号，所述第四信号表示第四操作模式，空转所述牵引电力系统并监测测量的车速。
24.根据权利要求23所述的产品，该产品还用指令编码成配置用于无线地操作所述控制器的板外控制单元。
全文摘要
一种铁路车辆的控制系统(200)，其包括与容纳在铁路车辆内的板上收发器(202)通信的操作员控制单元(220)。操作员控制单元包括一个选择器(222)，其可手动移动到多个预定的位置，每个位置对应于至少以下操作模式之一向前、向后和滑行，因此对于选择器的每个预定的位置，操作员控制单元将板外控制单元(204)设置为相应的操作模式。
文档编号B61C17/12GK102887151SQ201210384379
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者D·K·沃, C·S·保利诺, R·F·布赖恩特 申请人:通用电气公司