具有有线通信区域的铁路系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有有线通信区域的铁路系统。该铁路系统可以具有：包括无线通信区域和有线通信区域的轨道。铁路系统还可以具有：沿着有线通信区域延伸的电接触装置。电接触装置可以配置成传送电能和数据通信。铁路系统还可以具有：电连接到电接触装置的电源。铁路系统可以额外具有：控制器，其可选择性地电连接到电接触装置和无线网络。电源可以配置成通过电接触装置传送电能。控制器可以配置成至少部分地基于铁路车辆在铁路系统内的位置，在通过无线网络和通过电接触装置进行的数据通信传送之间切换。
【专利说明】具有有线通信区域的铁路系统
【技术领域】
[0001]本公开涉及铁路系统，并且更特别地涉及具有有线通信区域的铁路系统。
【背景技术】
[0002]铁路系统包括控制设备，其实现控制过程以管理铁路车辆的网络。控制设备包括:位于机车上的管理装置和在机车外位于控制站中的管理装置，所述控制站遍及特定铁路系统而被设置；以及路旁设备，例如车轴热箱(axle hot box)探测器、车轮载荷探测器、轨道开关、限速标志和信号灯。当机车在整个铁路系统上行驶时，车载管理装置例如列车管理计算机(TMC)与控制站(包括全局控制站)、路旁设备、以及铁路系统内的其它机车通信，以协调机车在铁路系统轨道上的运动。
[0003]由于机车的移动特性，无线通信网络已被用于支持铁路系统通信。无线网络在不需要物理通信链路的网络来连接铁路系统的每个组件的情况下提供移动通信。尽管无线网络具有优于有线网络的该优势和其它优势，但是它们可能是较不可靠的。特别地，无线网络可能会受到范围(只有特定区域可以被网络覆盖)和/或带宽(例如在具有高无线数据流量的区域中)的限制。有线通信系统可以克服这些问题中的一些，因为它们可以更可靠并且可以支持更高带宽的数据流量。
[0004]有线通信系统的一个实例被描述于在2013年6月4日授予Daum等人的美国专利号8，457，815 ( “’ 815专利”)中。该’ 815专利公开了一种利用传导通道(例如轨道)来传送数据信号的通信系统。数据信号通过传导通道被电传递，以便在铁路系统组件(例如铁路车辆、路旁设备、以及管理装置)之间传送消息(例如状态消息)。
[0005]虽然’815专利的通信系统可以是常规有线通信系统的替代物，但是其仍然不太理想。特别地，’815专利的通信系统依靠传导通道(例如电气化铁路或架空接触网)的完整网络来支持数据通信。依靠这些电力网络的铁路系统需要昂贵的基础设施向整个轨道上的机车供应电力，这会是昂贵的。另外，’ 815专利的通信系统缺乏与无线网络的集成。
[0006]本公开涉及克服上面阐述的问题和/或现有技术的其它问题中的一个或多个。
【发明内容】
[0007]在一个方面中，本公开涉及一种铁路系统。铁路系统可以包括:包括无线通信区域和有线通信区域的轨道。铁路系统还可以包括:沿着有线通信区域延伸的电接触装置。电接触装置可以配置成传送电能和数据通信。铁路系统还可以包括:电连接到电接触装置的电源。铁路系统可以额外包括:控制器，其可选择性地电连接到电接触装置和无线网络。电源可以配置成通过电接触装置传送电能。控制器可以配置成至少部分地基于铁路车辆在铁路系统内的位置，在通过无线网络进行的数据通信传送和通过电接触装置进行的数据通信传送之间切换。
[0008]在另一方面中，本公开涉及一种运行铁路系统的方法。该方法可以包括:选择性地将控制器连接到无线网络。该方法还可以包括:通过无线网络向控制器传送第一数据通信或者从控制器传送第一数据通信。该方法还可以包括:当铁路车辆在轨道的供电区段上行驶时，选择性地将电接触装置连接到铁路车辆。该方法可以额外包括:当铁路车辆在轨道的供电区段上行驶时，启动通过电接触装置去往或来自铁路车辆的电力传送。该方法还可以包括:通过电接触装置向控制器传送第二数据通信或者从控制器传送第二数据通信。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1绘出示例性公开的铁路系统的示意图；
[0010]图2示出可以与图1的铁路系统结合使用的示例性车辆、能量交换站、和控制系统；并且
[0011]图3示出可以与图1的铁路系统结合使用的示例性通信系统。
【具体实施方式】
[0012]图1示意性地示出与某些公开的实施例一致的示例性铁路系统10。铁路系统10可以包括支撑各种车辆14的轨道12的网络。轨道12可以是车辆14可以在其上行驶的任何类型的运输通道，例如铁路轨道、地铁轨道、电车轨道等。轨道12可以互连或分离，使得一些车辆14仅在一些轨道12上行驶,而另一些车辆14仅在另一些轨道12上行驶。每个车辆14可以是能够在轨道12上行驶的任何类型的车辆。例如，车辆14可以是铁路车辆，例如机车、铁路车(例如，货物和/或乘客铁路车)、地铁车、电车等。车辆14可以设置成编组(例如，列车)或者独立地运行。
[0013]在示例性实施例中，每个车辆14可以包括电动机车16。机车16可以设置成主要利用电力系统运行，但是也可以包括机械动力源(例如柴油发动机)作为电力系统出故障或不可用的情况下的备用动力系统。在其它实施例中，机车16可以运行在组合的电力和机械动力系统上(例如，柴油电动机车)。机车16可以配置成将电能转换成机械能，以便产生牵引动力使车辆14沿轨道12移动，例如通过牵引电机(未示出)。
[0014]铁路系统100可以设置成向机车16提供电能，以用于在轨道12上行驶。在图1绘出的示例性铁路系统10中，轨道12可以包括多个供电区段18和多个非供电区段20。每个供电区段18可以配置成对该供电区段18内的机车16提供电能，以便立即和/或最终用于驱动轨道12上的机车16。在非供电区段20中行驶的机车16可能会需要依赖车载电源或储存的能量，以便提供电力来驱动各个非供电区段20内的轨道12上的机车16。在一些实施例中，非供电区段20的长度可以比供电区段18的长度大得多。换言之，相比于非供电区段20，供电区段18可以仅组成轨道12的较对短的部分。例如，给定的供电区段18可以只有几英里长，而非供电区段20可以是数百英里长或甚至更长。
[0015]供电区段18可以配置成通过位于轨道12附近的各个位置处的一个或多个能量交换站22向机车16提供电能。每个能量交换站22可以包括位于轨道12的在各个供电区段18内的部分附近的电接触装置24。电接触装置24可以是车外装置，其配置成向另一个接触装置传送电能和/或从另一个接触装置接收电能。例如，电接触装置24可以是电气化铁路26 (例如，第三铁路)、架空电力线路28 (例如，接触网)或配置成充当机车16可以连接到的电源的其它装置。电接触装置24可以仅沿着轨道12的关联供电区段18延伸。能量交换站22可以包括配置成向电接触装置24供应电力的各种组件。这些组件可以包括一个或多个能量储存装置30和/或一个或多个电源32。
[0016]能量储存装置30可以设置成储存电能。例如，能量储存装置30可以包括一个或多个可再充电电池，其配置成接收、储存和传送电能。在其它实施例中，能量储存装置30可以包括机械储存系统，例如氢储存系统或机械飞轮(flywheel)。电能和机械能储存装置30的组合也是可能的。
[0017]每个电源32可以是配置成产生电能(或者可以转换成电能的机械能)以用于向电接触装置24供应电能的任何系统或装置。在示例性实施例中，电源32可以是可再生能源34。可再生能源34可以配置成通过利用一种或多种类型的可再生能量来产生电能。例如，可再生能源34可以配置成利用风能或太阳能产生电能，例如通过风力涡轮机或太阳能电池板。在其它实施例中，可再生能源34可以是生物燃料发电机，其配置成通过生物燃料能量产生电能。
[0018]可再生能源34可以位于轨道12的对应供电部分18附近。在确定将被用于对应的能量交换站22的可再生能源34的类型时可以考虑供电部分18附近的区域。例如，轨道12附近的大片开放区域可以被用于风能或太阳能农场(farm)。轨道12附近的具有水体的区域可以利用水力发电或潮汐能源向供电部分18供应电能。
[0019]无论可再生能源34是何种类型，所生成的电能都可以被引导至轨道旁的位置36，并且可以转换成适合于在能量储存装置36中储存和/或在电接触装置24立即使用的形式。以这种方式，来自可再生能源34的电能可以被累积并储存以用于在能量储存装置30中的最终使用，即使当电能的产生是可变的(例如，太阳能、风能等)时。
[0020]还可预期到的是，电源32可以是电能的常规源，例如接收来自电网的电能(例如源自于发电厂的能量，所述发电厂向特定区域供应电能)的变电站38。来自电网的电能可以转移到轨道旁的位置40，并被转换成适合于储存在能量储存装置30中和/或在电接触装置24立即使用的形式。
[0021]在其它实施例中，能量交换站22可以包括未耦接到本地电源的能量储存装置30。在该实施例中，能量交换站22可以从利用再生制动系统(RBS) 54 (仅在图2中不出)的所连接的机车16接收电能。从机车16接收的电能可以在轨道旁位置41处被储存在能量储存装置30中，并且在需要时可以被引导回到同一个或另一个机车16中。另外还可能的是，来自一个利用RBS 54的机车16的电能可以被引导至连接于同一电接触装置24的另一个机车16，而从未将其储存在能量储存装置30中。
[0022]在一些实施例中，能量交换站22可以通过全局交换系统42被互连。全局交换系统42可以允许能量在能量交换站22之间共享。例如，由连接于一个电接触装置24的机车16的RBS 54生成的电能可以被引导至一个能量交换站22，并且随后通过全局交换系统42供应到另一个能量交换站22，以用于储存和/或被连接于关联电接触装置24的另一个机车16使用。全局交换系统42可以通过直接连接的电力线、较大的电网、或本领域已知的其它类型的电连接来连接所选择的能量交换站22。
[0023]图1还绘出能量交换站22的若干示例性配置。例如，能量交换站22可以包括能量交换站66、68和70。能量交换站66可以包括电接触装置24、能量储存装置30和电源32。电源32可以是替代能源34。
[0024]能量交换站68可以按照与能量交换站66相同的方式来设置，除了下述区别以外:电源32可以是到电网的连接，例如通过变电站38。变电站38可以将电能传送到轨道旁位置40，以用于储存在能量储存装置30中。能量储存装置30随后可以将电能传送至经过与能量交换站68关联的供电区段18的机车16。
[0025]能量交换站70是示例性的能量交换站22，其包括能量储存装置30，但不一定包括电源32。能量储存装置30可以从经过的机车16(例如，通过RBS 54)接收足够的电能，以使其传送回至另一个机车16。在一些实施例中，能量交换站70可以充当电源。例如，能量交换站70可以通过经由全局交换系统42引导电能，来充当用于能量交换站68的电源。
[0026]在一些实施例中，供电区段18和关联的能量交换站22可以在策略上定位成利用轨道12的某些方面。例如，能量交换站66可以设置在列车站附近。以这种方式，机车16可以配置成便利地利用RBS 54把来自机车16的电能传送到能量交换站66，例如当机车16靠近列车站时。在一个实施例中，减速从而停在列车站的机车16可以通过RBS 54产生电能，并将该电能传送至能量储存装置30。随后能量储存装置30可以将电能引导至准备离开或处于离开列车站的过程中的另一个机车16。以这种方式，能量可以便利地在机车16之间共享。应理解的是，机车16可以在不需要将能量引导至能量储存装置30的情况下共享电能(即，直接通过电接触装置24共享电能)。
[0027]类似地，一些能量交换站22(例如，能量交换站68和/或70)可以位于斜坡上(例如，山岗、山区等)。减速下坡的机车16可以通过RBS 54产生电能，以使其被传送至上坡行驶的机车16。
[0028]供电区段18也可以在策略上相对于非供电区段20进行定位。例如，供电区段18可以定位成使得机车16可以从供电区段18接收足够的能量，以便高效地穿过相邻的非供电区段20。也就是说，供电区段18可以被隔开，使得机车16可以用足够的能量充电以便行驶到下一个供电区段18，而没有耗尽电力或被供应过度能量的风险，其中耗尽电力或被供应过度能量可能会产生能量交换站22之间的能量不平衡。
[0029]机车16可以连接到能量交换站22的电接触装置24，以用于通过机车16(或附接的铁路车)上的电接触装置44传送电能。电接触装置44可以是车载装置，其配置成在机车16位于轨道12的供电区段18内时选择性地连接到电接触装置24。例如，电接触装置44可以是与电气化铁路26—起使用的充电鞋(charging shoe) 46,与架空电力线28 —起使用的受电弓48，或配置成产生与电接触装置24的电连接的其它拾取装置。电接触装置44可以设置成当机车16进入供电区段18时自动连接到电接触装置24，或者可以等待来自操作员或控制系统的指令。
[0030]图2绘出连接到铁路系统10的供电区段18的示例性机车16。机车16可以包括动力系统50。动力系统50可以包括一个或多个电机,其配置成利用电能向位于机车16上的牵引装置提供动力以驱动机车16以及轨道12上的任何附接铁路车。动力系统50可以电连接到电接触装置44，使得电能可以通过电接触装置44供应给动力系统50。以这种方式，来自能量交换站22的能量可以被直接传送给动力系统50来驱动机车16。
[0031]除了动力系统50之外，机车16 (或所连接的铁路车)还可以包括在车辆14上用于储存能量的一个或多个能量储存装置52。在示例性实施例中，能量储存装置52可以包括一个或多个可再充电电池，其配置成接收、储存和传送电能。在其它实施例中，能量储存装置52可以包括机械储存系统，例如氢储存系统或机械飞轮。电能和机械能储存装置52的组合也是可能的。能量储存装置52可以电连接到电接触装置44和动力系统50。以这种方式，能量储存装置52可以利用来自电接触装置44的能量进行充电，并且可以通过动力系统50放电以驱动机车16。
[0032]机车16还可以包括再生制动系统(RBS) 54。RBS 54可以配置成以本领域已知的方式将在机车16 (或连接的铁路车)的制动操作期间产生的机械能转换成电能。RBS 54可以连接到电接触装置44、动力系统50和能量储存装置52中的一个或多个。由RBS 54产生的电能可以传送给这些组件中的任何一个。例如，由RBS 54产生的电能可以被引导至电接触装置44以用于机车16的调离(transfer off)，引导至动力系统50以用于驱动机车16，和/或引导至能量储存装置52以用于增加机车16上的储存能量的供应。
[0033]如图2进一步所示，铁路系统10可以包括一个或多个控制系统56，其配置成电子地控制铁路系统10的组件。机车16和能量交换站22可以各自分别包括控制器58、60。控制系统56还可以包括具有控制器64的控制站62。控制器58、60、64还可以通过无线网络彼此连接，使得每个控制器可以电子地相互通信。在其它实施例中，一个或多个控制器58、60和64可以通过有线连接方式连接。
[0034]控制器58、60、64可以各自包括一个或多个计算装置，例如一个或多个微处理器。例如，每个控制器58、60、64可以体现为能够控制许多机器或发动机功能的通用微处理器。每个控制器58、60、64还可以包括运行应用所需的所有组件，例如计算机可读存储器、次要存储装置和处理器，例如中央处理单元或任何其它已知的装置。各种其它已知的电路可以与控制器58、60、64相关联，包括电源和其它适当的电路。
[0035]控制站62可以是全局控制中心，其配置成监督铁路系统10的运转。例如，控制站62可以包括监视和控制机车16的系统和/或操作员、能量交换站22、以及其它车载或车外设备。在其它实施例中，控制站62可以是本地控制中心，其配置成控制特定能量交换站22以及经过或处于附近的机车16的操作。控制站62可以是本领域已知的整体铁路控制系统的一部分，例如积极列车控制和/或自动列车控制系统。
[0036]在示例性公开的实施例中，控制系统56可以包括协调能量交换站22与机车16之间的能量共享的过程和操作。如已经描述的，轨道12的每个供电区段18可以包括能量交换站22，其配置成向通过电接触装置24和44连接到能量交换站22的机车16传送能量以及从该机车16接收能量。控制系统56可以实现各种控制过程和操作，以便确定铁路系统10的组件的能量需求并相应地分配可用能量。
[0037]图3绘出控制系统56的另一个示例性配置。在所示的实施例中，控制系统56可以包括位于机车16 (例如机车72、74和76)上的控制器58，至少一个本地控制站78，路旁设备80，以及全局控制站82。本地控制站78和全局控制站82可以是位于轨道12附近或远离轨道12的结构，在该结构中操作员和/或电子控制器监督机车16在整个铁路系统10中的运动。本地控制站78可以聚焦于特定区域内的铁路车辆交通，而全局控制站82可以管理更广阔的区域，例如整个铁路系统10。还可预期到的是，全局控制站82可以是具有在机车16上和在机车16外的组件的全局控制系统。例如，全局控制站82可以是本领域已知的列车控制系统，例如自动列车控制或积极列车控制。控制器58可以是列车管理计算机(TMC)，其与全局控制系统的车外组件通信，以实现这些列车控制系统中的一个或多个。在一些实施例中，本地控制站78和全局控制站82中只有一个对于管理铁路系统10而言是必要的。路旁设备80可以包括各种控制装置，例如车轴热箱探测器、车轮载荷探测器、轨道开关、限速标志、信号灯、或配置成管理铁路系统10中的铁路车辆交通的其它信号装置。
[0038]本地控制站78、路旁设备80和全局控制站82可以(经由操作员和/或与每个实体关联的控制器)与控制器58配合来管理机车72、74、76在轨道12上的运动。例如，控制系统56可以实现积极列车控制。为了实现与控制系统56关联的控制过程，通信系统84可以配置成管理铁路系统10内的数据通信。
[0039]通信系统84可以包括无线网络86。无线网络86可以是提供通信、交换信息、和/或促进信息交换的任何类型的网络(包括基础设施)，例如因特网、局域网、或实现通信系统84的组件之间的信息发送和接收的其它适合的连接。控制器58、本地控制站78、路旁设备80和全局控制站82可以各自包括配置成以本领域已知的方式与无线网络86连接的装置，例如天线88。轨道12中可利用无线网络86的部分可以被认为是无线通信区域89。
[0040]无线网络86可以促进铁路系统10的组件之间的消息传送。这些消息可以包括状态/状况消息、速度限制、行程指示、能量交换消息等，其在机车16与本地控制站78、路旁设备80和全局控制站82中的一个或多个之间传送。另外，机车16可以通过连接到无线网络86的控制器58与其它机车16通信。
[0041]无线网络86可能被限制于管理铁路系统10的特定区域内的通信。这可能是由于阻止特定区域外部的无线通信的范围限制、和/或干扰无线信号的通信屏障，该通信屏障可以是物理屏障(例如，隧道)或电子屏障(例如，数据流量)。控制系统56的组件在其中不能够可靠地连接到无线网络86的这些区域可以被认为是“死区”(例如，死区98)。为了促进死区98内的通信，通信系统84可以包括有线网络90。
[0042]有线网络90可以包括多个物理通信链路(例如传送线路92)，其配置成以本领域已知的方式在连接到物理通信链路的组件之间传送数据通信。有线网络90可以按照与无线网络86基本上相同的方式来管理控制系统56的组件之间的数据通信，除了下述区别之外:数据通过传送线路92传送，而不是无线地传送。传送线路92可以设置成连接铁路系统10的可以使用有线通信的任何组件。应理解的是，由图2中的传送线路92示出的连接仅仅是示例性的，并且可以预期到其它连接，例如本地控制站78和路旁设备80之间的有线连接。
[0043]机车16 ( S卩，控制器58)可以通过传送线路94连接到有线网络90。在示例性实施例中，传送线路94对应于有线通信区域96。即，传送线路94仅沿着轨道12的特定长度延伸。当机车16进入有线通信区域96时，可以形成到传送线路94的电子连接，以允许机车16与有线网络90的其它组件通信。
[0044]在示例性实施例中，传送线路94可以是电接触装置24。例如，传送线路94可以是电气化铁路26，其配置成服务于以下双重目的:传送电能，和充当关联机车16与有线网络90的一个或多个组件(例如路旁设备80)之间的通信链路。机车16可以通过电接触装置44 (例如充电鞋46)向电接触装置24/传送线路94传送数据通信。
[0045]电接触装置24可以按照本领域已知的方式充当传送线路94。例如，控制器58以及本地控制站78、路旁设备80和全局控制站82中的一个或多个可以包括调制装置，该调制装置配置成将数据通信(例如，数据信号)转化成可以通过电接触装置24传送的形式，包括将接收到的调制通信翻译成可由接收实体使用的形式(例如，控制器58理解的软件指令)。
[0046]有线通信区域96可以对应于图1所示的铁路系统10的供电区段18。S卩，供电区段18和有线通信区域96可以是轨道12的共同延伸部分。在一些实施例中，非供电区段20和无线通信区域89也是轨道12的共同延伸部分。在其它实施例(例如，图3所示的实施例)中，无线通信区域89可以由轨道12的一部分组成，所述一部分包括非供电区段20的至少一部分和供电区段18的至少一部分。在这些情况下，形成重叠区域，在该重叠区域中无线网络86和有线网络90都是可用的。
[0047]轨道12上的机车16在处于非供电区段20中时可以依靠无线网络86进行数据通信，但是在处于供电区段18中时可以具有依靠有线网络90进行数据通信的选项(或可以被要求依靠有线网络90进行数据通信)。另外，每个有线网络90可以集成到能量交换站22中。例如，本地控制站78可以位于图1的轨道旁位置36、40和/或41处。
[0048]在供电区段18对应于有线通信区域96的实施例中，供电区段18在铁路系统10内的布置可能会受到铁路系统10内的死区的位置的影响。例如，供电区段18可以位于隧道中，因为有线通信在隧道中会是优选的以便增加可靠性。在另一个实例中，供电区段18可以位于高无线流量区域中，以便还通过允许进行有线通信来减少无线通信的量。
[0049]控制系统56的组件可以彼此通信，以便协调通过无线网络86和有线网络90进行的通信，包括在适当时在各网络之间切换。下面更详细地描述经由无线网络86和有线网络90通过通信系统84进行数据通信的示例性过程。
[0050]工业话用件
[0051]所公开的实施例可以适用于在控制系统的两个或多个组件之间传送数据通信的任何系统。所公开的通信系统可以特别地适用于运输系统，例如铁路系统10。如本文所述将通信系统84集成到铁路系统10中可以通过在策略上将有线通信区域布置在无线死区处，来优化控制系统组件之间的数据通信。铁路系统10的示例性公开的实施例可以适用于现有的或新的铁路系统。除了通信系统84之外，现有的铁路系统可以被修改成或者新的铁路系统可以被构造成包括能量交换站22，其例如通过允许现有铁路车辆从可再生资源获取能量并允许不同的铁路车辆共享电能，而会是有益的。另外，将非供电区段(例如，非供电区段20)和相对短的供电区段(例如，供电区段18)包括在内可以减少向铁路系统中的铁路车辆提供电力所需的基础设施。下面更详细地描述利用所公开的铁路系统10实现这些益处的示例性过程。
[0052]当机车16进入与能量交换站22相关联的供电区段18时，电接触装置44可以电连接到电接触装置24 (例如，充电鞋46连接到电气化铁路25)并且机车16与能量交换站之间的(任何方向上的)电力传送可以被启动。电力传送可以持续进行，直至机车16离开供电区段10并进入下一个非供电区段20或者达到阈值电力传送为止。然后机车16可以通过从能量交换站22接收的电能在非供电区段20上行驶。
[0053]当在轨道12上行驶时，机车16可以利用通信系统84实现各种控制过程，包括与和能量交换站22交换能量相关联的过程。当在非供电区段20上行驶时，机车16可以使用无线网络86进行数据通信。当机车16进入供电区段18/有线通信区域96时，除了上述电力传送之外，电接触装置24、44的连接还可以允许数据传送。在示例性实施例中，控制器58 (或与控制系统56关联的其它控制器)可以在无线网络86和有线网络90之间切换，以用于至少部分地基于机车16的位置来传送数据通信。即，控制器58可以确定机车16是否在无线通信区域89或有线通信区域96之内或是否正在靠近无线通信区域89或有线通信区域96，并且相应地选择无线网络86或有线网络90进行数据传送。以这种方式，无论机车16在轨道12上的什么位置，机车16都可以适当地传送数据通信。在一些实施例中，控制器58还可以至少部分地基于机车16是否在供电区段18或非供电区段20之内或是否正在靠近供电区段18或非供电区段20，来在通信网络之间切换。
[0054]图3绘出位于沿着轨道12的各个位置处的机车72、74、76。机车72可以行驶在非供电区段20内，与本地控制站78、路旁设备80和全局控制站82中的一个或多个通信。控制器58 (或与控制系统56相关联的其它控制器)可以确定机车16在无线通信区域89中。因此，控制器58可以通过无线网络86传送和接收数据通信。例如，本地控制站78可以通过无线网络86发送无线信号给机车72上的控制器58，从而指示机车78减速。类似地，机车72或全局控制站82可以通过无线网络86发送无线信号给路旁设备80，以改变轨道开关的位置。在另一实例中，路旁设备80可以通过无线网络发送高车轮载荷信号给机车72，从而向其提醒关联列车的问题车轴。
[0055]当机车16进入供电区段18/有线通信区域96时，其可以到达机车74的位置。机车74可以具有电连接到电接触装置24的关联电接触装置44。电接触装置24可以充当传送线路94以允许数据通信的有线传送。在图3所示的实施例中，机车74可以位于轨道12上的有线通信和无线通信都可用的位置。例如，机车74可以仍然处于无线网络86的范围之内，并且通过传送线路92、94被电连接以便进行有线传送。在这种情况下，控制器58可以确定使用无线网络86和有线网络90中的哪一个进行数据通信。当确定要使用哪一个通信网络时，控制器58可以考虑各种因素，例如消息重要性、带宽大小和无线流量。
[0056]当机车16行驶通过供电区段18/有线通信区域96时，通过无线网路86或有线网络90进行的通信可以持续进行，直到无线网络86不再处于范围内，例如处于死区98内的机车76的位置处。当机车76靠近死区98时，控制器58可以确定机车76的位置即将处于有线通信区域96内，并且安排纯有线通信。例如，控制器58可以发信号向操作员告知正在靠近死区98，使得操作员可以将所有通信切换到有线网络90。还可预期到的是，控制器58可以自动切换通信网络。在其它示例性实施例中，与全局控制站82关联的控制器可以发送信号给操作员从而向其提醒死区98，或者自动地将通信切换到有线网络90。
[0057]当机车76在死区98内行驶时，可以通过有线网络90管理数据通信。消息可以通过传送线路92、94在本地控制站78、路旁设备80、全局控制站82和机车76中的一个或多个之间传送。例如，全局控制站82可以通过有线网络90发送限速信号给机车76和/或路旁设备80。类似地，机车76可以直接通过传送线路94与机车74通信。例如，机车76和机车74可以各自包括TMC，其配置成通过传送线路94相互通信以实现积极列车控制。
[0058]机车76还可以通过中间连接(例如，全局控制站82)与机车72 (或者仅可通过无线方式联系的其它实体)通信，其中全局控制站82可以通过有线网络90从机车76接收数据通信，并且可以通过无线网络86将数据通信无线地转发给机车72 (或其它目的地)。机车76可以以类似的方式从机车72 (或者仅可通过无线方式联系的其它实体)接收入站数据通信。
[0059]当机车16接近死区98的末端时，控制器58可以向操作员发送这样的信号:通过无线网络86(或未示出的另一无线网络)进行的通信是可用的或者很快将会可用。当机车16离开供电区段18并进入下一个非供电区段20(未示出)时，所有通信可以切换成使用无线网络86，直到到达另一个有线通信区域96。
[0060]示例性公开的实施例能够实现消除与其它电力系统相关联的成本的能量交换系统。另外，示例性公开的通信系统84能够克服与其它铁路系统的通信系统相关联的问题，因为对于铁路车辆操作员而言无线网络和有线网络都是可用的。特别地，当无线通信不可用或者较不可靠时，有线通信区域96的使用允许可靠的高带宽数据通信。
[0061]另外，将有线通信区域96集成到供电区段18中能够提供在不产生额外费用的情况下实现有线网络90的简单方法。例如，使用电接触装置24作为传送线路94允许进行有线通信，而不会产生与安装传送线路相关联的额外成本。另外，将供电区段18设置在无线死区周围能够解决铁路系统10内的某些区域中的纯有线通信的需求。中间连接可以用于协调通过有线和无线网络进行的数据通信，这可以允许在广阔区域上的通信。
[0062]对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本公开的铁路系统做出各种修改和变更。根据对本文所公开的实施例的规格和实践的考虑，其它实施例对于本领域技术人员将是明显的。说明和实例旨在仅被视为是示例性的，并且本公开的实际范围由所附权利要求指示。
【权利要求】
1.一种铁路系统，包括: 轨道，其包括无线通信区域和有线通信区域； 电接触装置，其沿着所述有线通信区域延伸，并且配置成传送电能和数据通信； 电源，其电连接到所述电接触装置； 控制器，其能够选择性地电连接到所述电接触装置和无线网络； 其中: 所述电源被配置成通过所述电接触装置传送电能；以及 所述控制器被配置成至少部分地基于铁路车辆在所述铁路系统内的位置，在通过所述无线网络进行的数据通信传送和通过所述电接触装置进行的数据通信传送之间切换。
2.如权利要求1所述的铁路系统，其中所述铁路车辆的位置包括:所述铁路车辆在所述无线通信区域和所述有线通信区域中的哪一个内。
3.如权利要求1所述的铁路系统，其中所述轨道还包括供电区段和非供电区段，其中所述电接触装置沿着所述供电区段延伸。
4.如权利要求3所述的铁路系统，其中所述供电区段和所述有线通信区域是所述轨道的共同延伸部分。
5.如权利要求3所述的铁路系统，其中所述供电区段包括死区。
6.如权利要求5所述的铁路系统，其中所述死区是所述轨道延伸通过的隧道。
7.一种运行铁路系统的方法，包括: 选择性地将控制器连接到无线网络； 通过所述无线网络向所述控制器传送第一数据通信或者从所述控制器传送第一数据通信； 当铁路车辆在轨道的供电区段上行驶时，选择性地将电接触装置连接到所述铁路车辆； 当所述铁路车辆在所述轨道的所述供电区段上行驶时，在选定的时间启动通过所述电接触装置去往或来自所述铁路车辆的电力传送；以及 通过所述电接触装置向所述控制器传送第二数据通信或从所述控制器传送第二数据通信。
8.如权利要求7所述的方法，其中通过所述电接触装置向所述控制器传送所述第二数据通信或从所述控制器传送所述第二数据通信包括:在均电连接到所述电接触装置的两个铁路车辆之间传送所述第二数据通信。
9.如权利要求7所述的方法，还包括:当所述铁路车辆离开所述轨道的所述供电区段并在所述轨道的非供电区段上行驶时，中断通过所述电接触装置去往或来自所述铁路车辆的电力传送。
10.如权利要求7所述的方法，还包括下述中的至少一个: 通过所述电接触装置转发所述第一数据通信；以及 通过所述无线网络转发所述第二数据通信。
【文档编号】B61L27/00GK104348519SQ201410367671
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】S·D·伦德奎斯特, H·S·拉姆巴 申请人:易安迪机车公司