用于自动检测列车长度和配置的系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种包括多个连接的列车单元的列车系统。每个列车单元均包括：控制器VOBC，其被配置为通过包括多个输入而独立地确定每个VOBC的位置和列车系统的配置；多条列车线路跨越每个列车单元并且在多个输入处与控制器连接，并且被配置为在列车系统的前端和后端之间传输两个通信信号；以及多组继电器装置，沿着多条列车线路串联连接，每组继电器装置对应于该多个输入中的每个输入且被配置为在列车系统的前端和后端之间传输两个通信信号。
【专利说明】用于自动检测列车长度和配置的系统及方法
【背景技术】
[0001] 在列车系统中，列车通常由多个连接在一起的列车单元（例如，作为基本单元的 多节独立的车厢）构成。数个连接在一起的列车单元构成了列车，并且应该确定列车配置 /构型（例如，列车长度、每节车厢在该构型中的位置以及列车的每个重要的车载控制器 (VOBC)的位置）。几种现存的方法用于确定列车的长度和位置。一种方法是利用副（即，夕卜 部）检测系统来独立地确定列车的长度，该副检测系统包括当列车单元进入检测系统时通 过对列车单元的轴数进行计数而确定列车长度的轴计数器。为了确定VOBC的位置，道旁计 算装置通过与列车单元上的VOBC进行通信，并且通过确定VOBC在导轨上的位置，因此推断 出列车的长度和每个VOBC单元在列车上的位置，从而确定出每个VOBC的位置。通过确定 每个VOBC的位置和列车长度，道旁计算装置确定出各列车单元相对于列车车头端的顺序。
[0002] 在另一种方法中，列车司机通过输入设备来手动输入列车配置/构型。同时，副检 测设备连同输入的配置/构型信息一起用于确定列车长度和VOBC的位置。在又一方法中， 在不使用副检测系统的情况下，所输入的信息可通过道旁计算装置与每个VOBC进行通信 来验证从而被进一步提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0003] -个或多个实施例通过实例的方式被示出但并不受其限制，在附图的图形中，具 有相同参考标号的元件在全篇表示中相同的元件，其中：
[0004] 图1是根据一个或多个实施例的包括多个连接的列车单元的列车系统的示意图；
[0005] 图2是根据一个或多个实施例的列车系统中的单个列车单元的示意图；
[0006] 图3是根据一个或多个实施例的列车系统中的单个列车单元的控制器的示意图；
[0007] 图4A和图4B是根据一个或多个实施例的按照预定的配置连接在一起的一对列车 单元的示意图；
[0008] 图5A至图5C是根据一个或多个实施例的按照预定的配置连接在一起的三个列车 单元的示意图；
[0009] 图6A至图6D是根据一个或多个实施例的按照预定的配置连接在一起的四个列车 单元的示意图；
[0010] 图7A至图7E是根据一个或多个实施例的按照预定的配置连接在一起的五个列车 单元的示意图；
[0011] 图8A至图8D是根据一个或多个实施例的按照随机配置连接在一起的四个列车单 元的示意图；以及
[0012] 图9是根据一个或多个实施例的控制列车系统的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明的一个或多个实施例包括一种具有连接在一起且彼此通信的多个列车单 元的列车系统，以及一种自动确定列车配置/构型（即，列车系统的列车长度以及每个重要 的车载控制器（VOBC)的位置）的方法，该方法在不利用副列车检测系统或列车司机输入的 情况下利用独立的硬件（例如，继电器）和列车线路（例如，通信线路），使得列车单元中的 每个VOBC都独立和正确地（vitally)确定出该列车单元相对于列车系统的车头端和车尾 端的位置以及列车的长度以对铁路交通进行管理，而不考虑列车系统内的列车单元是处于 预定配置还是随机配置。
[0014] 图1是包括多个列车单元100、200和300的列车系统10的示意图。列车单元100、 200和300例如通过列车线路彼此进行通信。在列车系统10中，列车单元100是第一列车单 元（即，处于行进方向上的列车系统10的车头端），而列车单元300是第三列车单元（即， 处于行进方向上的列车系统10的车尾端）。在一个或多个实施例中，列车单元100、200和 300中相应的VOBC能够确定出在相应的列车单元100、200和300之前和相应的列车单元 100、200和300之后的列车单元的个数，并且确定出列车长度是三个单元长。
[0015] 图2是根据一个或多个实施例的列车系统10的列车单元100的示意图。列车单 元100包括控制器102a和102b (例如，V0BC)，控制器102a和102b通过其接口单元（如图 3所示）确定列车单元100的长度和配置。出于说明和解释的目的，控制器102在图中被示 为两个控制器102a和102b (即，两个半个单元），控制器102a接收来自列车单元100之前 的信号，控制器102b接收来自列车单元100之后的信号。控制器102a和102b通过确定相 应的列车单元100之前的列车单元总数和相应的列车单元100之后的列车单元总数，独立 地确定列车的配置/构型。因此，列车单元100的控制器l〇2a和102b能够同时建立起列 车系统10的列车长度和列车构型。一般在一个或多个替代实施例中，列车单元100在单个 列车单元中包括多个控制器102。根据其他实施例，将控制器102从一个或多个列车单元中 省略。然而，在所有情况下，列车系统10中都至少要有一个控制器。
[0016] 如图所示，控制器102a和102b具有多个输入103和104。输入104包括列车前端 继电器（TEF)输入、列车后端继电器（TER)输入、作为后方列车信息输入的1F、2F、3F、4F以 及5F和作为前方列车信息输入的1R、2R、3R、4R以及5R。输入103包括TEF和TER继电器 装置107的继电器状态。输入104通过连接器50处的插脚连接至控制器102a和102b以接 收沿列车线路106传输的通信信号，列车线路106跨越列车单元100并且连接至输入104。 输入104的个数取决于列车系统10内所允许的最大列车单元个数（即，所允许的最大列车 长度）。例如，控制器l〇2a和102b各自包括总共五（5)个相应的输入104 (即，IR至5R和 IF 至 5F)。
[0017] 列车单元100还包括沿着列车线路106串联连接的多组继电器装置107和108。 继电器装置能够确定列车单元100是连接还是未连接的正确配置。该多组继电器装置包 括自身包括线圈的TEF继电器装置和TER继电器装置107,以及继电器装置108 (1R'、2R'、 3R'、4R' 和 5R' 以及 1F'、2F'、3F'、4F' 和 5F'）。继电器 108 对应于输入 104(1F、2F、3F、4F 和5F以及1R、2R、3R、4R和5R)。继电器108位于TEF和TER与另一输入104之间。仅在 两端都连接的列车单元内，继电器108才通过电源P来供电。在前端和后端列车单元内的 继电器108没有通电。出于解释的目的，连接的列车单元中通电的继电器108被称为继电 器110(即，11?'、21?'、31?'、41?'和51?'）和继电器111(即，1?'、2?'、3?'、4?'和5?'）。继电 器110由通信信号"A"供电，而继电器111由通信信号"B"供电。两端都连接的每个列车 单元均包括在某一时刻通电的继电器110和111。继电器110和111根据列车系统10中的 列车单元的位置由通信信号"A"和"B"供电。
[0018] TEF和TER信号由列车单元100根据列车单元100的连接状态生成。也就是说， TEF和TER基于列车单元与其他列车单元是连接还是未连接而通过连接器50b自动通电或 断电，从而确定列车单元100的特定端与另一列车单元连接还是未连接。如果列车单元100 未连接，那么TEF和TER都不通电。如果列车单元100在其两端都连接至其他列车单元，那 么TEF和TER都通电。如果列车单元100仅在一端处连接至另一列车单元，那么，仅TEF和 TER中的一个通电。在一个实施例中，TER、TEF和继电器装置108是力致动继电器，其具有能 够允许继电器108故障被确定的特性。继电器状态103指示列车单元100内的TEF和TER 是否通电。如图2进一步所示，列车单元100未与其他列车单元连接。因此，TEF和TER都 断电。此外，控制器102a和102b的输入104都断电。继电器108都没有通电。
[0019] 图3是根据一个或更多实施例的可用作列车系统10中的列车单元100的控制器 102a和102b (图1)的控制器300的高级功能框图。控制器130包括收发器132、处理器 134、存储单元136和接口单元138。控制器130中的各部件（即，收发器132、处理器134、 存储单元136和接口单元138)与处理器134通信连接。在至少一些实施例中，控制器130 中的各部件通过总线或其他内部通信机制而通信连接。
[0020] 收发器132接收和/或传输列车系统10中的各单元之间的信号。在至少一些实 施例中，收发器132包括用于连接至网络的机制。在至少一些实施例中，收发器132是可选 的部件。在其他至少一些实施例中，控制器130包括不只一个收发器132。在至少一些实施 例中，收发器132包括有线和/或无线连接机制。在至少一些实施例中，控制器130通过收 发器132连接至一个或多个附加的控制器。
[0021] 处理器134是处理器、编程/可编程逻辑器件、专用集成电路或根据实施例被配置 为执行实现一种或多种功能的指令集的其他类似的器件。在至少一些实施例中，处理器134 是被配置为解译实现一种或多种功能的指令集的器件。处理器134处理由列车单元100接 收的信号（即，通过输入103和104输入的信号）。
[0022] 存储单元136 (也称为计算机可读介质）包括随机存取存储器（RAM)或其他动态 存储器件，其连接至处理器134并且存储将被处理器134执行从而确定出列车配置和/或 位置的数据和/或指令，以及存储确定的列车单元100的位置信息和配置信息。存储单元 136还可用于在执行将被处理器134执行的指令期间，存储暂态变量或其他中间信息。在至 少一些实施例中，存储单元306包括连接至处理器134且存储用于处理器的静态信息或指 令的只读存储器或其他静态存储器件。
[0023] 在至少一些实施例中，提供存储装置（诸如，磁盘、光盘或电磁盘）并且将其连接 至处理器134以存储数据和/或指令。
[0024] 在至少一些实施例中，一条或多条用于确定列车配置和/或位置的可执行指令、 位置信息和/或配置信息存储在与控制器130通信连接的其他控制器中的一个或多个存储 器中。在至少一些实施例中，一条或多条用于确定列车结构和/或位置的可执行指令、位置 信息和/或配置信息中的一部分存储在其他计算机系统的一个或多个存储器中。
[0025] 接口单元138是处理器134和外部部件140 (诸如，应答器读取装置，例如其接收 安装在列车轨道上的无源式应答器的位置信息）之间的接口。例如，接口单元138接收来 自处理器134的经过处理的信号以及来自外部部件140的信息，从而确定列车单元100的 位置、安全停车距离和/或满足速度限制。在至少一些实施例中，接口单元138就是可选部 件。
[0026] 本发明不限于包括如图3所示的各部件的控制器130,并且可以包括适于实现控 制器130以上所述功能的其他部件。
[0027] 关于列车单元100和列车系统10的其他列车单元之间的通信的额外细节将在下 文中参考图4A至图8D以及表格40至80来讨论。
[0028] 图4A和图4B是根据一个或多个实施例的以预定的配置连接在一起的一对列车单 元100和200的示意图。通信信号（例如,第一和第二通信信号）通过列车单元100和200 之间的列车线路106来传输。第一通信信号"A"如图4A所示从列车系统10的前端传输， 而第二通信信号"B"如图4B所示从列车系统10的后端传输，第一和第二通信信号均沿列 车单元100和200之间的列车线路106传递。第一和第二通信信号"A"和"B"各自在列车 系统10未连接的一端（即，位于前部单元和后部列车单元）处生成，然后通过列车系统10 从前至后以及从后至前传递。列车单元100和200的控制器102a和102b的每个输入（图 4A和图4B中示出的VOBC输入）的状态在表40中如下示出：
[0029]
【权利要求】
1. 一种列车系统，包括： 多个列车单元，包括连接在一起的第一列车单元和第二列车单元，所述第一列车单元 和所述第二列车单元均包括： 控制器，被配置为通过包括多个输入而独立地确定所述控制器的位置和所述列车系统 的结构； 多条列车线路，跨越每个列车单元并且在所述多个输入处与所述控制器连接，并且被 配置为在所述列车系统的前端和后端之间传输单独的通信信号；以及 多组继电器装置，沿着所述多条列车线路串联连接，每组继电器装置对应于所述多个 输入中的每个输入且被配置为在所述列车系统的前端和后端之间传输所述通信信号。
2. 根据权利要求1所述的列车系统，其中，所述通信信号包括独立生成的第一通信信 号和第二通信信号，使得所述第一通信信号从所述列车系统的前端传输至所述列车系统的 后端，而所述第二通信信号从所述列车系统的后端传输至所述列车系统的前端，并且所述 第一通信信号表明在相应的列车单元前方的列车单元的个数，而所述第二通信信号表明在 所述相应的列车单元后方的列车单元的个数。
3. 根据权利要求2所述的列车系统，其中，所述多组继电器装置还包括： 列车端部继电器装置，包括列车前端继电器装置和列车尾端继电器装置，并且被配置 为基于所述第一列车单元或所述第二列车单元彼此是连接还是未连接而被供电。
4. 根据权利要求3所述的列车系统，其中，所述多组继电器装置是力致动继电器。
5. 根据权利要求3所述的列车系统， 其中，所述第一列车单元的列车后端继电器装置被供电，并且所述第一通信信号传输 至所述第二列车单元，从而对所述第二列车单元内的一输入进行供电，其中，所述第一通信 信号通过所述第二列车单元中被供电的所述输入而传输至所述第二列车单元的控制器，以 及 所述第二列车单元的列车前端继电器装置被供电，并且所述第二通信信号传输至所述 第一列车单元，从而对所述第一列车单元的输入进行供电，其中，所述第二通信信号通过所 述第一列车单元中受到供电的所述输入而传输至所述第一列车单元的控制器。
6. 根据权利要求3所述的列车系统，还包括：第三列车单元，连接至所述第二列车单 元，并且所述第一列车单元、所述第二列车单元和所述第三列车单元处于预定配置， 其中，所述第一列车单元的列车后端继电器装置被供电，并且所述第一通信信号传输 至所述第二列车单元，从而对所述第二列车单元内的输入和继电器进行供电，继而通过所 述第二列车单元中受到供电的所述输入而传输至所述第二列车单元的控制器，所述第一通 信信号通过受到供电的所述继电器传输至所述第三列车单元，并且对所述第三列车单元的 输入进行供电，由此通过所述第三列车单元中受到供电的所述输入将所述第一通信信号传 输至所述第三列车单元的控制器； 所述第三列车单元的列车前端继电器装置被供电，并且所述第二通信信号传输至所述 第二列车单元，从而对所述第二列车单元的输入进行供电，其中，所述第二通信信号通过所 述第二列车单元中受到供电的所述输入传输至所述第二列车单元的控制器；以及 所述列车前端继电器被供电，并且所述第二列车单元的继电器装置通过所述第二通信 信号被供电，所述第二通信信号通过所述列车线路传输至所述第一列车单元，从而对所述 第一列车单元的输入进行供电，所述第二通信信号通过所述第一列车单元中受到供电的所 述输入而传输至所述第一列车单元的控制器。
7. 根据权利要求3所述的列车系统，还包括：第三列车单元，连接至所述第二列车单 元，并且所述第一列车单元、所述第二列车单元和所述第三列车单元处于随机配置， 其中，所述第一列车单元、所述第二列车单元和所述第三列车单元的控制器被配置为 基于与导轨相应的相关关系而确定该控制器自身在所述列车系统内的位置，其中，面向相 应列车单元前端的控制器相对于所述导轨的负向具有的相关关系为0,而面向相应列车单 元后端的控制器相对于所述导轨的正向具有的相关关系为1。
8. 根据权利要求5所述的列车系统，其中，所述第一列车单元内受到供电的输入不同 于所述第二列车单元内受到供电的输入。
9. 一种列车系统，包括： 多个列车单元，包括第一列车单元和第二列车单元，所述第一列车单元和所述第二列 车单元均包括： 控制器，被配置为独立地确定每个列车单元的位置和所述列车系统的配置，并且包括 多个输入； 多条列车线路，跨越每个列车单元且在所述多个输入处与所述控制器连接，并且被配 置为在所述列车系统的前端和后端之间传输单独的通信信号；以及 一对列车端部继电器装置，沿所述多条列车线路串联连接，并且被配置为基于所述第 一列车单元和所述第二列车单元是连接还是未连接而被供电；以及 多组继电器装置，沿所述多条列车线路串联连接，每组继电器都对应于所述多个输入 中的每个输入，并且被配置为在基于对所述第一列车单元是否连接至所述第二列车单元的 确定而被供电时，则在所述列车系统的前端和后端之间传输所述通信信号。
10. 根据权利要求9所述的列车系统，其中，所述通信信号包括独立生成的第一通信信 号和第二通信信号，使得所述第一通信信号从所述列车系统的前端传输至所述列车系统的 后端，而所述第二通信信号从所述列车系统的后端传送输至所述列车系统的前端，并且所 述第一通信信号表明在相应的列车单元前方的列车单元的个数，而所述第二通信信号表明 在所述相应的列车单元后方的列车单元的个数。
11. 根据权利要求10所述的列车系统，其中，所述多组继电器装置还包括： 列车端部继电器装置，包括列车前端继电器装置和列车后端继电器装置，并且被配置 为当所述第一列车单元或所述第二列车单元彼此连接时而被供电。
12. 根据权利要求11所述的列车系统，其中，所述多组继电器装置是力致动继电器。
13. 根据权利要求11所述的列车系统， 其中，如果所述第一列车单元和所述第二列车单元连接在一起，则所述第一列车单元 的列车后端继电器装置被供电，所述第一通信信号传输至所述第二列车单元，从而对所述 第二列车单元内的输入进行供电，所述第一通信信号通过所述第二列车单元中受到供电的 所述输入而传输至所述第二列车单元的控制器，以及 所述第二列车单元的列车前端继电器装置被供电，并且所述第二通信信号传输至所述 第一列车单元，从而对所述第一列车单元的输入进行供电，其中，所述第二通信信号通过所 述第一列车单元中受到供电的所述输入而传输至所述第一列车单元的控制器。
14. 根据权利要求11所述的列车系统，还包括：第三列车单元，连接至所述第二列车单 元，并且所述第一列车单元、所述第二列车单元和所述第三列车单元处于预定配置， 其中，所述第一列车单元的列车后端继电器装置被供电，并且所述第一通信信号传输 至所述第二列车单元，从而对所述第二列车单元内的输入和继电器装置进行供电，继而通 过所述第二列车单元中受到供电的所述输入传输至所述第二列车单元的控制器，所述第一 通信信号通过受到供电的所述继电器传输至所述第三列车单元，并且对所述第三列车单元 的输入进行供电，由此通过所述第三列车单元中受到供电的所述输入将所述第一通信信号 传输至所述第三列车单元的控制器； 所述第三列车单元的列车前端继电器装置被供电，并且所述第二通信信号传输至所述 第二列车单元，从而对所述第二列车单元的输入进行供电，其中，所述第二通信信号通过所 述第二列车单元中受到供电的所述输入而传输至所述第二列车单元的控制器；以及 所述列车前端继电器装置被供电，并且所述第二列车单元的继电器装置通过所述第二 通信信号被供电，继而所述第二通信信号通过所述列车线路传输至所述第一列车单元，从 而对所述第一列车单元的输入进行供电，所述第二通信信号通过所述第一列车单元中受到 供电的所述输入而传输至所述第一列车单元的控制器。
15. -种控制列车系统的方法，所述列车系统包括连接在一起的第一列车单元和第二 列车单元，所述方法包括： 通过沿多条列车线路串联连接的多组继电器装置，在所述第一列车单元和所述第二列 车单元之间传输单独的通信信号，从而通过每个列车单元的控制器，在每个列车单元内确 定出每个列车单元的位置以及所述列车系统的配置。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中，传输所述通信信号包括： 生成从所述列车系统的前端传输至后端的第一通信信号，并且生成独立于所述第一通 信信号并从所述列车系统的尾端传输至前端的第二通信信号，所述第一通信信号表明在相 应的列车单元前方的列车单元的个数，而所述第二通信信号表明在所述相应的列车单元后 方的列车单元的个数。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中，传输所述通信信号还包括： 基于所述第一列车单元或第二列车单元与另一单元未连接还是连接，对所述第一列车 单元或所述第二列车单元中的列车后端继电器装置或列车前端继电器装置中的至少一个 进行供电；以及 当所述第一列车单元的列车后端继电器装置被供电时，将所述第一通信信号传输至所 述第二列车单元，并且当所述第二列车单元的列车前端继电器装置被供电时，将所述第二 通信信号传输至所述第一列车单元。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，传输所述第一通信信号和所述第二通信信号 还包括： 通过所述第一通信信号对所述第二列车单元的输入进行供电，并且通过所述第二列车 单元中的受到供电的所述输入将所述第一通信信号传输至所述第二列车单元的控制器；以 及 通过所述第二通信信号对所述第一列车单元的输入进行供电，并且通过所述第一列车 单元的受到供电的所述输入将所述第二通信信号传输至所述第一列车单元的控制器。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，传输所述第一通信信号和所述第二通信信号 还包括： 当所述第一列车单元或所述第二列车单元在其两端处都连接至其他列车单元时，对所 述第一列车单元或所述第二列车单元的继电器进行供电，由此对所述其他列车单元的输入 进行供电并且将所述第一通信信号或所述第二通信信号传输至所述其他列车单元的控制 器。
20. 根据权利要求19所述的方法，还包括：基于与导轨的相应的相关关系，确定每个列 车单元的位置，其中，面向每个列车单元前端的控制器相对于所述导轨的负向具有的相关 关系为〇,而面向每个列车单元后端的控制器相对于所述导轨的正向具有的相关关系为1。
【文档编号】B61L25/02GK104349964SQ201380028077
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】亚伯·坎拿, 伊万·弗尔卡舒, 戴夫·迪默 申请人:泰利斯加拿大公司