用于传输散装材料的改进轨道运输系统的控制系统的制作方法

本申请要求对美国临时申请No.62/021,905的优先权，该临时申请在此以其全文通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及确定列车位置，更特别地涉及确定用于传输散装材料的无内驱动器的自动列车系统中的列车位置。

背景技术：

在传统的列车、卡车、传送带、架空索道中移动散装材料(bulk materials)或作为料浆在管线中移动散装材料的方法和构造是公知的，并由于现场特定需要或经历而典型地用于各种产业中。例如，在矿物或骨料产业中，将散装材料从采矿或提炼地点移动到处理设施以进行升级或尺寸分级。卡车多年来已成为移动散装材料的所选系统。卡车由于其对散装材料的高效运输和增大的容量而被放大用于越野(off-road)车辆。不过，这些车辆受限于场地特定应用并以高资金成本提供。主要的越野卡车已发展为需要很宽的车道以用于会车，运输每吨英里的材料在能量上并不高效，爬坡能力有限，且由于操作者失误的可能性以及对周围环境不友好而具有危险。

列车已使用多年，以料斗车厢运输散装材料。由于低摩擦且由于在钢轨上使用自由轧制铁或钢轮，列车是很高效的能量使用者，不过在所需的驱动器或机车方面则能力有限。大吨位的长列车使用多个重型单元的驱动器，其规定轨道重量和压舱要求。所有铁道设计必须考虑含燃料的驱动器或机车的重量，而不是车厢加上负载的组合重量(这显然较小)。驱动器需具有足够重量而使得旋转式驱动轮胎与静止轨道接触而且必须具有足够摩擦以产生将包括重载车厢在内的部分的向前或逆向运动。传统铁道系统能够越过的倾斜水平受限于载重驱动轮与车轨之间的摩擦。轨道车厢是独立单元，每个单元均不得不以批量处理方式加载，一次一个车厢。散装材料可通过开启底倾倒口从料斗车厢中卸载，或者可独立旋转以从顶部倾倒。用于加载和卸载的现场车厢(spotting car)耗时且费力。

虽然从一个地点到另一地点的移动可能在成本上有效，不过在较短距离运输中的批量加载和卸载的增加成本减小了轨道运输成本效率。在正常单个双轨列车系统情况下，一次仅有一个列车可用于系统上。

传送带已使用多年以移动散装材料。存在广泛多种传送带系统，可实际上移动每种可想到的散装材料。很长距离的单带行程的资金成本很高，而且当带破损或撕裂时会经历灾难性的故障，典型地关断整个系统并倾倒所承载的负载，需要清理。传送带在能量上比较高效，但可能需要高维护性，这是因为多个惰轮轴承的固有问题而需要持续检查和更换。短距离传送带常用于几乎所有类型材料的干式或夹式运输。由于传送带柔性很高而且希望在相当平坦的地域上操作，因而其在运输中高度固态料浆时并不高效，其中，水和细颗粒可能积聚在低位中和溢出侧边，形成溢出湿料浆处理问题。

一些散装材料可当与水混合以形成料浆时在管线中运输，料浆通过马达驱动泵推进器在无空气或淹没环境中被推动或拉动。散装材料中存在的单独颗粒的尺寸指示出保持运动所必需的运输速度。例如，如果大颗粒存在，则速率必须足够高以使非常最大颗粒通过沿管道底部跳动和滑动而保持运动。由于管线在动态环境中操作，因而运动流体和固态物质与静止管壁形成摩擦。运动物质的速度越高，则在壁表面处的摩擦损失越高，这需要增大能量加以补偿。根据应用，散装材料不得不初始以水稀释以利于运输，并在排放端处脱水。

用于从矿山和类似地点运输散装材料的轻轨窄距铁道是已知的，在示例中如参照Hubert等人的美国专利No.3,332,535所述，其中由多个车厢构成的轻轨列车通过驱动轮和电动马达的组合推进，在外环上倾倒。在进一步的示例中，Robinson,Jr.等人的美国专利No.3,752,334公开一种类似的窄距铁道，其中车厢通过电动马达和驱动轮驱动。Richardson的美国专利No.3,039,402描述一种使用静止摩擦驱动轮胎移动铁道车厢的方法。

虽然上述运输系统和方法相对于传统系统具有特定优点，不过每种方案高度依赖于具体应用。变得显见的是，劳力、能量和材料成本以及替代性的运输方法的环境因素的增加需要实现能量和劳力高效、安静、无污染、且在美学上不刺眼。Dibble等人的美国专利公开物US 2003/0226470“用于散装材料的轨道运输系统”、Dibble的US 2006/0162608“用于散装材料的轻轨运输系统”、和Dibble的美国专利No.8,140,202描述一种轻轨列车，采用具有驱动站的开放式半圆槽列车，该公开内容在此以全文通过引用并入本文。这样的轻轨系统提供针对前述材料运输系统的新式可替代方案，并使用多个相连车厢实现散装材料运输，其中多个车厢在除了始末车厢之外的每个车厢开放，且始末车厢具有端板。列车形成长开放槽并具有柔性翼片，柔性翼片附接到每个车厢且在前方叠盖车厢以防止在运动过程中溢出。前导车厢具有四个轮和在车厢前面的锥形侧驱动板，以利于进入驱动站。随后的车厢具有两个轮，其中U形卡联件紧接向前将车厢前部连接到后部。列车的运动通过一系列适合就位的驱动站实现，驱动站在车轨任一侧上具有驱动马达，驱动马达是交流(AC)电动马达，其中以驱动机构(例如轮胎)提供与侧驱动板的摩擦接触。在每个驱动站处，每个驱动马达连接到AC变换器和用于驱动控制的控制器，二者的电压和频率根据需要修改。每个电动马达在水平面中转动轮胎以物理接触每个车厢轮之外的两个平行的侧驱动板。通过这些驱动轮胎作用在侧驱动板上的压力将轮胎的旋转运动转变为水平冲力。车厢上的轮分开以允许使用双组轨道在逆转位置操作，从而允许车厢颠倒悬挂以进行卸载。通过旋转这种双车轨系统，单元列车可返回到其正常操作状态。这样的系统是公知的，且在市场上被称为Rail-Veyor^TM材料处理系统。

法兰轮可相对于侧驱动板对称以允许在倒转位置操作，当使用四个轨道封装车轮时，可以进行散装材料的外环排放。通过使用升高的轨道，列车可尽可能容易地以便利方式在倒转位置操作。

更进一步地，用于这种轻轨系统的驱动器已被开发出，如Kiuchi等人的美国专利No.5,067,413中所述，其中描述了一种用于在固定路径上传送可行进物体的装置，其不设置驱动源。多个壳行进物体行进在固定路径上，而同时大致对准且相互紧密接触。行进动力传送到多个可行进物体中位于对准列中至少一端上的一个。行进动力在施压于可行进物体的一侧表面时以摩擦力驱动可行进物体，并在支持可行进物体另一侧表面时传送到可行进物体。用于传送行进动力的装置仅布置在固定路径的一部分上。

已知的是，通过使用接近传感器的布置而传感列车位置，其中接近传感器定位以随着列车接近和经过驱动站而传感列车的侧板和列车的每个轮，如美国专利No.8,140,202“用于传输散装材料的轨道运输系统的控制方法”中所公开，该专利的公开内容在此通过引用全文并入本文。

虽然在此采用的列车位置确定系统和方法已被发现有效，不过仍然需要进一步优化或改进的系统。

技术实现要素：

在至少一些实施例中，本发明提供用于传感列车的列车位置的系统和方法，其中不具有在自动列车系统中操作的内驱动器。根据一个实施例，列车系统包括：车轨，其沿行进方向延伸；多个车厢，其骑跨在所述车轨上并连接以形成列车；位置传感单元；和可编程逻辑控制器(PLC)，其与所述位置传感单元进行信号通讯，并且被构造为基于来自所述位置传感单元的输入而确定列车位置。

在位置传感单元的一个实施例中，所述多个车厢中的每个具有沿所述行进方向大致相同的车厢长度，在多个车厢上存在多个车厢探测元件。所述多个车厢探测元件中的每个具有沿所述行进方向的大致相等的探测元件长度，所述探测元件长度小于所述车厢长度。

位置传感单元可包括：第一位置传感器，其沿所述车轨布置，对于所述多个车厢探测元件的每个的存在和/或不存在起响应；第二位置传感器，其沿所述车轨布置，对于所述多个车厢探测元件的每个的存在和/或不存在起响应，并沿所述行进方向与所述第一位置传感器以第一传感器间隙分离，所述第一传感器间隙小于所述探测元件长度。

根据可替代位置传感单元的一个实施例，各车厢以车厢顺序连接，多个数据标签布置在所述多个车厢上，所述多个数据标签中的每个存储独特标识物。位置传感单元包括：数据标签读取器，其沿所述车轨布置，并能够操作以依序探测所述多个数据标签中的每个且从中读取所述独特标识物。可编程逻辑控制器，其与所述位置传感单元信号通讯，所述可编程逻辑控制器存储与所述车厢顺序对应的所述独特标识物的清单并被构造为基于来自所述位置传感单元的输入和所述存储的清单而确定列车位置。

在一个实施例中，本发明提供一种轨道运输系统，用于传输散装材料，包括：

适于形成列车的多个车厢，每个车厢具有成对的侧驱动板并且适于承载散装材料；

驱动站，用于摩擦接触至少一些所述车厢的侧驱动板，以将从动运动(driven movement)施加于每个所接触的车厢；和

传感器构造，其关联到所述驱动站，以传感与至少一个所述车厢关联的车厢探测元件；

其中，所述传感器构造适于确定与所述车厢相关联的属性，其中所述属性是所述车厢的速度、与所述车厢相关联的所述列车的速度、所述车厢的加速度、与所述车厢相关联的所述列车的加速度、所述车厢的运动方向、所述车厢的脱轨、或与所述车厢相关联的所述列车的脱轨。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造进一步适于确定：从包括所述车厢的位置和所述列车的位置的组中选出的与所述车厢相关联的属性。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述驱动站包括：驱动轮胎构造，用于摩擦接触至少一个所述车厢的所述侧驱动板，其中所述驱动轮胎构造基于所述车厢之一的所确定的属性进行控制。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述驱动单元适于响应于所确定的属性而控制所述驱动轮胎构造增大从所述驱动轮胎构造向与该驱动轮胎构造接合的车厢的从动运动。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述驱动单元适于响应于所确定的属性而控制所述驱动轮胎构造减小从所述驱动轮胎构造向与该驱动轮胎构造接合的车厢的从动运动。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造是接近传感器、磁接近传感器、或超声传感器。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造是多个传感器构造。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述车厢探测元件具有有效区域，使得在一个时刻仅有一个所述传感器探测所述车厢探测元件。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，随着每个车厢经过所述驱动站附近，每个传感器依序探测该车厢的所述车厢探测元件。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造是三个传感器构造，各个传感器之间具有已知的预定间隙。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，随着每个车厢经过所述驱动站附近，每个传感器依序探测该车厢的所述车厢探测元件。

在所述轨道运输系统或者前述系统的进一步的实施例中，由所述传感器构造传感的所述车厢的所述车厢探测元件位于该车厢的前部与随后的车厢之间。

在另一实施例中，本发明提供一种控制系统，用于一传输散装材料的轨道运输系统，其中所述轨道运输系统包括：适于形成至少两个分立的列车的多个车厢，其中，每个列车的至少一个车厢具有成对的侧驱动板并且适于承载散装材料；所述轨道运输系统进一步包括：至少一个驱动站，用于摩擦接触所述侧驱动板以将从动运动施加于每个列车；所述控制系统包括：

传感器构造，用于传感每个所述列车的至少一个所述车厢的车厢探测元件；

其中，所述传感器构造适于确定与所述至少一个车厢关联的状态信息，其中所述状态信息是所述车厢的速度、与所述车厢相关联的所述列车的速度、所述车厢的加速度、与所述车厢相关联的所述列车的加速度、所述车厢的运动方向、所述车厢的脱轨、或与所述车厢相关联的所述列车的脱轨。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造被操作性地联接到所述驱动站。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，随着车厢经过所述驱动站附近，所述传感器构造探测所述车厢的对应的车厢探测元件。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造相对于所述驱动站分立地且分开地定位。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造进一步适于确定：与所述车厢的位置或者所述列车的位置相关联的属性。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述驱动站包括驱动单元和驱动轮胎构造，所述驱动轮胎构造用于摩擦接触至少一些所述车厢的所述侧驱动板，其中所述驱动单元适于响应于所述车厢之一的所确定的属性而控制所述驱动轮胎构造。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述驱动单元适于响应所确定的属性而控制所述驱动轮胎构造增大从所述驱动轮胎构造向与该驱动轮胎构造接合的车厢的从动运动。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述驱动单元适于响应所确定的属性而控制所述驱动轮胎构造减小从所述驱动轮胎构造向与该驱动轮胎构造接合的车厢的从动运动。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造是多个传感器构造。

在所述控制系统或者前述系统的进一步的实施例中，所述传感器构造是接近传感器、磁接近传感器、或超声传感器。

在又一实施例中，本发明提供一种用于控制轨道运输系统的方法，所述轨道运输系统用于传输散装材料，其中所述轨道运输系统包括具有成对侧驱动板的列车并且适于承载散装材料；其中所述轨道运输系统进一步包括至少两个驱动站，用于摩擦接触所述侧驱动板以将从动运动施加于所述列车；所述方法包括：

在所述第一驱动站处以选定的速度和加速度将从动运动施加于所述列车；

确定所述列车相对于所述第二驱动站的位置；和

当确定所述列车处于相对于所述第二驱动站的选定的位置时，启动所述第二驱动站以在所述第二驱动站处将所述从动运动施加于所述列车，使得所述列车保持与该列车处于所述第一驱动站时大致相等的速度。

在所述方法或前述方法的进一步实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：

如果所述第二驱动站未处于将从动运动施加于所述列车使得所述列车保持与该列车处于所述第一驱动站时大致相等的速度的状态，则停止所述第二驱动站的操作。

在所述方法或前述方法的进一步实施例中，所述至少两个驱动站定位且它们的分开距离大于所述列车的长度。

在又一实施例中，本发明提供一种用于控制轨道运输系统的方法，所述的轨道运输系统用于传输散装材料，其中所述轨道运输系统包括具有成对侧驱动板的列车并且适于承载散装材料；其中所述轨道运输系统进一步包括驱动站，用于摩擦接触所述侧驱动板以将从动运动施加于所述列车；所述方法包括：

确定所述列车相对于所述驱动站的位置；和

当确定所述列车处于相对于所述驱动站的选定的位置时，启动所述驱动站以当所述列车经过所述驱动站时以期望速度将从动运动施加于所述列车。

在所述方法或前述方法的进一步实施例中，所述轨道运输系统进一步包括：第二驱动站，用于摩擦接触所述侧驱动板以将从动运动施加于所述列车，其中所述方法进一步包括：

确保所述列车的至少一个所述车厢总是接触到所述驱动站中的一个。

在所述方法或前述方法的进一步实施例中，所述轨道运输系统进一步包括：第二驱动站，用于摩擦接触所述侧驱动板以将从动运动施加于所述列车，其中两个驱动站之间的距离大于所述列车的长度。

在所述系统或前述系统的进一步实施例中，所述系统进一步包括：适于形成第二列车的多个车厢，每个车厢具有成对的侧驱动板并且适于承载散装材料。

在又一实施例中，本发明提供一种列车系统，包括：

车轨，其沿行进方向延伸；

多个车厢，其位于所述车轨上，并连接以形成列车；

多个车厢探测元件，处于所述多个车厢上，所述多个车厢探测元件中的每个具有沿所述行进方向的大致相等的探测元件长度，所述探测元件长度小于所述车厢的长度；

位置传感单元，其包括：

第一位置传感器，其沿所述车轨布置，响应于所述多个车厢探测元件的每个的存在与否；

第二位置传感器，其沿所述车轨布置，响应于所述多个车厢探测元件的每个的存在与否，并沿所述行进方向与所述第一位置传感器以第一传感器间隙分离，所述第一传感器间隙小于所述探测元件长度；和

可编程逻辑控制器(PLC)，其与所述位置传感单元进行信号通讯，且被构造为基于来自所述位置传感单元的输入而确定列车位置。

在所述系统或前述系统的进一步实施例中，所述位置传感单元进一步包括：第三位置传感器，其沿所述车轨布置，响应于所述多个车厢探测元件的每个的存在与否，并沿所述行进方向与所述第二位置传感器以第二传感器间隙分离而且与所述第一位置传感器以第三传感器间隙分离，所述第三传感器间隙等于所述第一传感器间隙和第二传感器间隙之和，且所述第二传感器间隙小于所述探测元件长度。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述第三传感器间隙大于所述探测元件长度。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述第一传感器间隙和第二传感器间隙不相等。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述第三传感器间隙小于所述车厢长度。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述车轨包括成对的平行的轨道；所述位置传感单元布置在所述轨道之间而使得所述列车在所述位置传感单元上经过。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述位置传感单元包括沿所述行进方向伸长的传感器安装部，所述位置传感器安装到所述传感器安装部。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述多个车厢探测元件中的每个是金属构件，在所述多个车厢中相应的一个下延伸；

其中每个所述位置传感器是接近探测器，响应于每个金属构件的存在与否。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述系统进一步包括：驱动站，其沿所述车轨布置，并能够由所述PLC操作以将运动施加于所述列车。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述驱动站包括：在所述车轨的相反侧上的成对的驱动轮，所述驱动轮接合经过所述驱动轮之间的所述多个车厢中的每个。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述位置传感单元位于所述驱动站处。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述系统进一步包括：

多个额外驱动站，其沿所述车轨以间隔布置，并能够由所述PLC操作以将运动施加于所述列车；和

多个额外位置传感单元，与所述位置传感单元相同，所述多个额外位置传感单元中的每个位于所述多个额外驱动站中相应的一个处。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述PLC被构造为：基于来自所述位置传感单元的输入而依序地操作所述驱动站。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述多个车厢中的每个具有沿所述行进方向大致相同的车厢长度。

在又一实施例中，本发明提供一种列车系统，包括：

车轨，其沿行进方向延伸；

多个车厢，其位于所述车轨上，并以车厢顺序连接以形成列车；

多个数据标签，处于所述多个车厢上，所述多个数据标签中的每个存储独特标识物；

位置传感单元，其包括：

数据标签读取器，其沿所述车轨布置，并能够操作以依序探测所述多个数据标签中的每个且从中读取所述独特标识物；和

可编程逻辑控制器，其与所述位置传感单元信号通讯，所述可编程逻辑控制器存储与所述车厢顺序对应的所述独特标识物的清单并被构造为基于来自所述位置传感单元的输入和所述存储的清单而确定列车位置。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述多个数据标签是射频识别(RFID)标签，且所述数据标签读取器是RFID标签读取器。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述RFID标签是无源RFID标签。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述多个数据标签不位于所述多个车厢的外表面上。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述系统进一步包括：驱动站，其沿所述车轨布置，并能够由所述PLC操作以将运动施加于所述列车。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述PLC被构造为：当所述独特标识物之一在其在所述车厢顺序中的位置处未被读取时，使所述列车受控停止。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述位置传感单元位于所述驱动站处。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述系统进一步包括：

多个额外驱动站，其沿所述车轨以间隔布置，并能够由所述PLC操作以将运动施加于所述列车；和

多个额外位置传感单元，与所述位置传感单元相同，所述多个额外位置传感单元中的每个位于所述多个额外驱动站中相应的一个处。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述PLC被构造为：基于来自所述位置传感单元的输入而依序地操作所述驱动站。

在所述系统或前述系统的进一步的实施例中，所述间隔大于列车的长度；PLC基于所述列车的位置、地形和车轨状况计算所述列车在到达随后驱动站时的预期速度，并且起动所述随后驱动站使所述随后驱动站将力施加于所述列车而使得该列车保持与其首先到达所述随后驱动站时大致相等的速度。

附图说明

本发明的各种实施例通过示例参照附图和附录进行描述。通过阅读以下参照附图对本发明各种实施例的详细描述，本发明对于本领域技术人员而言是显见的，其中：

图1是基于本发明的教示的一种轨道系统的示意图；

图2和3分别是能够通过图1所示系统操作的列车的一个实施例的侧视和俯视平面图；

图4是能够通过本发明的控制系统操作的车轨构造的示意图；

图5是根据本发明的进一步的实施例的具有位置传感单元的列车系统的示意性概略图；

图6是图5所示列车系统的一部分的侧视图，其上的列车通过局部剖视方式显示以露出隐藏部件；

图7是图5所示列车系统的一部分的俯视图，其中包括驱动站，图6的列车经过所述驱动站，其中隐藏部件以虚线显示；

图8是图7所示驱动站的俯视图，其中移除各部件且列车不存在，显示出图5所示的示例性位置传感单元；

图9是经过图5所示传感单元之一的列车的一系列示意性侧视图；

图10是在列车经过时图9所示位置传感单元的状态的状态示意图；和

图11是图5所示列车系统的一部分的俯视图，其中包括驱动站，图6的列车经过所述驱动站且经过可替代实施例的位置传感单元，其中隐藏部件以虚线显示。

具体实施方式

现在将参照显示本发明示例性实施例的附图和附录在下文中对本发明进行更全面描述。不过，本发明可能实施为多种不同形式，并应被认为不限于在此提出的实施例和示例，且本发明应不限于在此提出的程度。相反地，在此呈现的实施例使得本公开内容将是透彻和完整的，并将利用这些示例性和非限制性的实施例和示例向本领域技术人员充分传递出本发明的范围。本领域技术人员应理解，在此提供的实施例、示例和例示方案的多种不同形式和变例都是可行的，在此提供的各种实施例、示例和例示方案应被认为是非限制性的实施例、示例和例示方案。

首先参见图1－3，基于本发明的教示，一个列车系统10包括具有平行轨道12a、12b的车轨12。列车14包括：具有前、后轮对18、20的第一或前导车厢16，前、后轮对18、20能够在车轨12上操作而为前导车厢提供自由轮转运动。对于作为示例在此描述的实施例，列车包括另外的车厢，其被描述为第二或后车厢22以及在前导车厢与后车厢之间承载的中间车厢24或多个中间车厢。后车厢22和中间车厢24包括前枢转连接部26，用于将中间车厢和后车厢枢转地连接到相邻的前车厢。后车厢22和中间车厢24仅具有后轮对20，能够在车轨12上操作而提供其自由轮转运动。

继续参见图2，每个车厢具有相附接的侧板28。参见图1、3、4，多个驱动站30中的每个均具有可变频驱动器(VFD)，可变频驱动器包括驱动轮胎32，用于摩擦接触侧板28并将从动运动传递到每个车厢以及列车14。如继续参见图3所示，在此描述的实施例包括的每个车厢包括相反的侧板28a、28b和相反的驱动轮胎32a、32b。特别地，每个车厢可在每侧上具有固定的侧板，固定的侧板沿车厢的长度延伸并分布在轮和车轨外。这些侧板可相对于轮而对称定位且平行于轻轨道。在另一布置中，侧板可相对于轮非对称定位。不过，在此布置中，轮是侧板的一部分，使得侧板－轮布置允许列车向下游或向上游运动。优选地，轮被安置为允许列车在竖立(upright)位置或倒转位置操作。每个驱动站30包括A/C变换器和控制器，其中控制器连接到每组驱动马达，从而可通过修改其电压和频率中的至少一种而使各马达同步。列车的向前或逆向运动由于列车相反侧上的轮胎的水平旋转所致，所述水平旋转通过所述旋转的适合压力沿相反方向转动以在轮胎表面与侧板之间提供最小的滑动。换言之，两个相反的轮胎均被朝向车轨中心向内推动。为了停止列车，驱动轮胎32进一步适于接合于和施压于车厢的侧板28。

如在此所示，前导车厢16具有槽54，和相反的侧板28a、28b，侧板28a、28b在它们之间具有减小距离以平滑地进入驱动站的相反的驱动轮胎32a、32b中。后车厢22具有槽和相反的侧板28a、28b，侧板28a、28b在它们之间具有减小距离以在列车14退出驱动站30的相反的驱动轮胎32a、32b时减小冲击。中间车厢24通过U形夹类型的联接部被联接到前导车厢16和后车厢22，并使其槽对准以形成整体上开放的槽，在各车厢之间具有空隙56。柔性的翼片58在车厢16、24、22之间的空隙56上方延伸。每个车厢包括半圆形开放槽，且当衔接或联接到一起时呈现出对于列车整个长度的开放且连续的刚性槽。柔性的密封翼片附接到后挂车厢的前部附近，重叠于但不附接到前导车厢槽的后部。半圆形槽通过柔性翼片密封，比其它设计(例如美国专利No.3,752,334中所示设计)好得多。这允许列车顺应地势和曲度，而不会丧失其作为连续槽的密封整体性。列车中的拟运输材料在材料重量均布时被有效支撑并通过这种翼片密封以针对前向车厢的金属槽保持密封。连续的长槽提供简化的加载，这是因为，列车可在类似于传输带那样运动时进行加载和卸载。对传统铁道料斗或旋转式倾倒车厢的批量加载设备要求而言，这是显著的优点。

如在此所述且参见图4，提供一种用于控制轨道运输系统的系统和方法，其着重于列车(而不是驱动站)，并且被优化以将列车沿车轨的位置确定到至少在一个车厢长度内。返回参见图1－4，各驱动站30沿车轨12分开，使得至少一个驱动站与列车接触以保持适当控制。控制中心48可远离驱动站30定位，每个驱动站与控制中心通讯以提供状态信息，例如列车位置、列车速度、驱动站自身性能，等。从驱动站到驱动站和到控制中心的通讯可利用硬线(hard wire)、光纤、和/或无线电波传送方式实现，根据系统操作时所处的状况而定。这种系统允许使用多个列车。例如，多个列车可在包括多个驱动站30的系统内操作，多个驱动站30相互通讯以驱动列车并在列车之间保持期望间隙。本领域技术人员将意识到的是，现在通过本发明的教示得到的益处在于，采用可替代的车轨和驱动站构造，包括用于逆转列车方向的复位术(reinversion)定位或者在系统内行进的列车。

对于驱动器控制系统的操作，仅有与列车接触的驱动器将优选地在任意给定时间点运行。控制系统使用列车位置信息对列车速度进行微调，以确保路线(course)上的所有列车的间隙适当。对于加速度，倾斜度、倾斜长度将同样确定驱动马达所需的最大马力。由于控制系统能够在驱动站之间通讯驱动器速度信息以实现同步目的，因而列车在进入下一驱动站之前不需完全加速。此外，较长的加速时间允许使用较小马力(较低成本)的驱动马达。

继续参见图4，提供一种控制轨道运输系统(包括列车14和驱动站30)的方法，所述方法可被优化以确定列车14沿车轨12的位置，且可选地确定到至少在一个车厢长度内。特别地，每个驱动站30包括传感器(例如至少三个传感器)，传感器相互分开以避免相互干扰。列车14的至少一个车厢(但理想地为每个车厢)包括对应的车厢探测元件(将由每个传感器传感)，使得当列车14经过驱动站时，每个传感器可传感每个车厢的对应车厢探测元件。车厢的对应车厢探测元件可进一步被设计为使得：在驱动站30处的三个传感器中的仅一个在一时刻探测这样的车厢探测元件。

在一个示例中，每个驱动站30包括三个传感器，这三个传感器以选定的充分长度大致沿水平方向相互分开以不相互干扰(例如，传感器A、传感器B、传感器C大致分开至少约18英寸)。列车14的每个车厢包括对应的车厢探测元件(将由每个传感器传感)，车厢探测元件具有有效区域，使得在驱动站30处的三个传感器中的仅一个在一时刻探测这样的车厢探测元件。传感器可为接近传感器、超声传感器、磁接近传感器、或其它相当的或适合的传感器。在此示例中，接近或超声类型的传感器将均用于探测每个车辆上的选定表面区域，而磁接近传感器将用于探测每个车厢上安装的磁体(例如钕磁体)。车厢探测元件可为车厢的集成部分，或者安装到车厢上。

利用三个传感器，控制系统适于将列车14沿车轨12的位置确定到至少在一个车厢长度内。特别地，随着列车14的每个车厢经过驱动站30，每个传感器依序探测车厢的对应车厢探测元件并将相关联信号发送到控制系统。以此方式，列车的任一车厢的存在状态或位置可通过在每个驱动站处的这种传感器构造而确认。

这种传感器构造也可用于确定列车运动方向。例如，当列车沿向前方向运动经过驱动站时，每个车厢上的对应车厢探测元件触发传感器A、然后是传感器B、然后是传感器C，以依序将相关联信号发送到控制中心。当控制中心以此次序接收到相关联信号时(例如传感A、传感B、传感C)，控制中心认为一个车厢已经向上游(或进行向前运动)经过驱动站。当列车逆向移动经过驱动站时，每个车厢上的对应车厢探测元件触发传感器C、然后是传感器B、然后是传感器A，以依序将相关联信号发送到控制中心。当控制中心以此次序接收到相关联信号时(例如传感C、传感B、传感A)，控制中心认为一个车厢已经向下游(或逆向)经过驱动站。如果控制中心接收到任何其它次序，而不是(传感A、传感B、传感C)或(传感C、传感B、传感A)，则可认为列车停止或发生故障。

传感器构造也可用于确定列车的速度和加速度。例如，使用以下参数可确定列车速度：(a)两个车厢的对应车厢探测元件之间的距离，和(b)进行传感器探测之间的时间长度(例如，(a)位于第一车厢上的磁体与位于第二车厢上的磁体之间的距离，和(b)通过传感器A探测位于第一车厢上的磁体与探测第二车厢的磁体之间的时间长度)。另外，随时间的传感器数据或者随时间的多车厢传感可用于确定列车加速度。

如前所述，传感器构造可通常用于探测列车的停止或故障。脱轨可由于多种因素导致，例如，从车轨上的碎渣到列车上的轮轴承故障。在一个特定示例中，传感器构造可用于探测列车脱轨情况。折叠列车(folded train)的探测通常通过比较各驱动站之间的车厢的数量进行。特别地，传感器构造可用于传感每个车厢上的对应车厢探测元件的数量并由此对经过驱动站的车厢计数。例如，如果(a)驱动站D1和D2分开1140英尺且(b)每个车厢均长67英尺，则在每个驱动站之间应存在17个车厢。如果在每个驱动站之间的车厢总数的差别小于17个车厢或大于18个车厢，则控制中心认为可能脱轨或发生传感器故障。进而可向驱动站发送信号以停止列车。

在又一实施例中，提供控制系统，通过确保在将临驱动站(例如D2)处的每个驱动轮胎的速度保持与列车相等的速度，可减轻因脱轨所致损害。特别地，提供改进的系统和方法，用于基于在先前驱动站处探测到的速度或加速度控制列车14沿车轨12的运动。在一个示例中，第一驱动站30(DS1)使列车沿车轨12以预选速度或加速度朝向第二驱动站(DS2)运动。列车的车厢通过前述传感器构造被传感，列车14相对于第一驱动站(DS1)和第二驱动站(DS2)的位置被确认。当确定列车14相距第二驱动站(DS2)在特定距离范围内时，将命令信号发送到第二驱动站(DS2)，以启动第二驱动站(DS2)处的驱动轮胎32。为减小驱动轮胎和车厢的磨损，第二驱动站(DS2)以与第一驱动站处的速度大约相等的速度和/或加速度接合和保持列车。换言之，第二驱动站(DS2)以由控制中心为列车指定的速度和/或加速度启动和保持。当第二驱动站(DS2)处的选定传感器确定第二驱动站(DS2)已经接合列车时，停止命令被发送到第一驱动站用于使第一驱动站的驱动轮胎32停止。以此方式，列车将省略(pass)从一个驱动站到另一驱动站的控制。从一个驱动站到另一驱动站的过渡同步。

在各种实施例中，相邻驱动站之间的距离大于列车的长度。因此，列车在驱动站之间自由运行一特定距离。因此，列车在驱动站之间基本脱离(pass off)。以此布置，控制系统基于地形和车轨状况(车轨的上倾或下倾)计算列车在到达第二驱动站时的预期速度。控制系统然后可探测列车位置，起动第二驱动站，并使第二驱动站将力从驱动轮胎施加于列车而使得：列车保持与其首次到达第二驱动站时大致相等的速度。

在各种其它实施例中，在各驱动站之间的距离短于列车，因而列车通常总是与驱动站接触。

在此提出的本发明的多个修改方案和其它实施例对于本发明所属领域的普通技术人员而言将是可想到的，有益于理解在前文描述和相关附图中所呈现的教示内容。因此，应理解的是，本发明不限于所公开的实施例的特定示例，修改方案和其它实施例意在被包括在所附权利要求书的范围内。虽然在此采用特定表述，不过其仅按照通用的和描述性的方式使用，而不是用于限制目的。

参见图5和6，根据本发明的进一步的实施例，列车系统110包括车轨112，在车轨112上骑跨有一个或多个列车114。车轨112沿行进方向116延伸，列车114沿行进方向116(向前)和相反方向(逆向)通过多个驱动站120驱动。多个位置传感单元122中的每个确定列车114的位置。可编程逻辑控制器(PLC)124与驱动站120和位置传感单元122进行信号通讯，并被构造为基于由位置传感单元122确定的列车位置而通过驱动站120驱动列车114。

另外参见图7，车轨112可包括一对大致平行的轨道126，不过对车轨112也可采用其它构造。车轨112可布置为连续环，或者具有分离的起点和终点。另外，根据需要或者期望，车轨可具有不同分岔(distinct branch)、高架区段、倒转(inverted)区段、隧道，等等，应认识到，本发明可用于几乎任意车轨构造。

参见图6和7，列车114包括多个依序连接的车厢130。每个车厢的沿行进方向116的车厢长度可选地大致相等。此外，车厢130可在轮134上的右侧上和倒转位置滚动，以允许在倒转位置时倾倒车厢的内容物。所示车厢130包括侧板136，侧板136被驱动站120接合以沿着和逆着行进方向116推动车厢130，如在下文中更详细阐释。虽然为了例示经济性仅图示出三个车厢130，不过也可采用包括更多或更少车厢的列车。

每个车厢130承载车厢探测元件140，对其存在与否以位置传感单元122起响应。如前所述，车厢探测元件140可为车厢的集成部分，或安装到车厢上。在所示实施例中，车厢探测元件140是沿行进方向116伸长的金属构件，且附接到每个车厢130的底部。在一个实施例中，车厢探测元件140沿行进方向的长度小于车厢长度。例如，车厢探测元件140可为大约1英寸×2英寸×4英尺的金属管，安装到大约8英尺长的车厢的底部。

参见图7，在所示实施例中，每个驱动站120包括：安装到车轨112的相反侧上的一对驱动轮142。基于操作需要可采用更多或更少的驱动轮/对，或者可采用另一驱动机构。驱动轮142沿方向144沿侧向定位以接合车厢130上的侧板136。驱动轮142被驱动沿方向146转动，由此使列车114沿行进方向116被向前推动。通过与方向146相反地转动驱动轮142，列车114可逆行进方向被反向推动。驱动轮142也可用于使列车114减速。驱动轮142可通过一个或多个可变频(VFD)驱动器驱动，由PLC 124导引。

参见图8，位置传感单元122中的示例性的一个包括多个沿行进方向116而前后布置的位置传感器150、152、154。其它单元122可大致相同，不过为了简要而仅例示出一个。为易于安装和更换，传感器150、152、154通常位于传感器安装部156上。传感器安装部156布置在车轨112的轨道126之间，使得列车114将从其上方经过。通过这种布置，传感器150、152、154定位而使得：每个车厢探测元件140在其名义范围内经过；例如，车厢探测元件140将在传感器150、152、154上方约0.750英寸经过。

在所示实施例中，传感器150、152、154是接近传感器(例如感应式接近传感器)，其对车厢探测元件140存在与否起响应而不与其物理接触。传感器150、152、154可在很大程度上对非金属物体和传感器名义范围之外的任何物体不起响应。如果没有移动部件且基本不受灰尘和污物的干扰，则这样的传感器在许多严酷环境中能够可靠起作用，而很少需要或不需要维护。

在各种实施例中，存在至少两个位置传感器，而所示实施例包括第一、第二、第三传感器150、152、154。第一和第二位置传感器150、152通过第一传感器间隙160沿行进方向116分离。第三传感器154通过第二传感器间隙162沿行进方向116分离于第二传感器152。第一和第三位置传感器150、154通过第三传感器间隙164沿行进方向116分离，第三传感器间隙164等于第一和第二传感器间隙160、162之和。虽然可以使用不同数量和间隙的传感器，不过以下非限制性的间隙性能可能是有利的，并形成本发明的示例性实施例：

·第一和第二传感器间隙160、162均小于探测元件长度；

·第一和第二传感器间隙160、162不相等；

·第三传感器间隙164大于探测元件长度；

·第三传感器间隙164小于车厢长度；更特别地小于列车中一个车厢的探测元件到下一车厢的探测元件的间隙。

如果在前述情况下示例性的探测元件长度约为4英尺且车厢长度约为8英尺，则第一、第二、第三传感器间隙的有利的近似测量值分别约为2英尺、3英尺、5英尺。

PLC 124与驱动单元120和位置传感器122进行信号通讯。通常而言，PLC通过位置传感单元122确定列车位置并基于此控制驱动单元120(例如通过一个或多个VFD)。在此所用的“信号通讯”是指有效传输数据的通讯。可采用任意有线和/或无线通讯装置在这些部件之间实现信号通讯。

在此所用的确定“列车位置”广义上是指：确定列车的物理位置和/或其派生物，例如列车速度和列车加速度/减速度。本发明主要着重于：用于确定列车位置的系统和方法——所述方法(PLC据此使用所确定的列车位置控制列车)在本发明的范围内可显著改变。不过，本发明在一个实施例中可用于支持控制例程，类似于美国专利No.8,140,202(该专利在上文中被引用并在此通过引用全文并入本文)中所述，其中，当列车从一个驱动站到另一个驱动站时，PLC在各驱动站之间实现驱动轮速度同步。

“PLC”应通常被理解为计算机装置，其被装备以接收传感器输入以及生成控制输出，且可编程而具有一个或多个控制例程以管控输入与输出之间的操作关系。虽然所述PLC可为基于目的构建的PLC，例如用于此目的的市场销售的PLC，不过本发明不必局限于此。

参见图9和10，位置传感单元122确定列车114位置的操作将更详细阐释。图9A－9G示意性例示出前导(实线)和后挂(虚线)列车车厢130(具有探测元件140)在其经过第一、第二、第三的位置位置传感器150、152、154(标记为A、B、C)时的位置。

每个位置传感器具有：指示探测元件140存在的高电平/开启输出和指示探测元件140不存在的低电平/关闭输出(不过，在保持在此所述总体功能的情况下，这些状态可逆反)。图10例示出在图9所示车厢经过时传感器随时间的响应(在此示例中使用恒定的车厢速度)。通过实线显示前导车厢的传感器启动，而后切换到对于后挂车厢启动的虚线。图10中标记的竖直线9A－9G指示出对应的图9A－9G中所示车厢位置的传感器状态。

在图9A中，前导车厢仍在接近传感器A，因而所有传感器A、B、C为低电平。当前导车厢到达图9B的位置时，探测元件在传感器A的上方，但尚未到达传感器B，因而仅传感器A为高电平。在图9C的位置，探测元件在传感器A和B的上方，因而两个传感器均为高电平。在图9D，探测元件已离开传感器A但仍在传感器B上方，因而传感器A变为低电平但B保持高电平——直到图9F的位置，此时传感器B也变为低电平。

此时并未论述传感器C，应认识到，使用两个传感器(A和B)(它们分开的距离小于探测元件长度)，提供非常可靠的指示：车厢已经经过所述传感器——而不需要额外的抖动消除逻辑来排除间歇故障传感器响应的可能性。在PLC对已经经过的车厢计数之前，将需要按照以下顺序关注以下事件(对于向前方向――而对于沿相反或逆反方向经过的车厢而言顺序将逆反)：

·传感器A变为高电平，而传感器B为低电平；

·传感器B变为高电平，而传感器A为高电平；

·传感器A变为低电平，而传感器B为高电平；

·传感器B变为低电平，而传感器A为低电平。

在没有车厢实际经过传感器时出现这种事件顺序的可能性极小。而且，对错误探测目的的谬误传感器启动的识别也比较直接，可通过PLC进行适合的警报或指示。

包括第三传感器(C)会进一步减小谬误识别的可能性——车厢计数的示例将进一步包括：

·传感器C变为高电平，而传感器B为高电平(图9E的位置)；

·传感器B变为低电平，而传感器C为高电平(A为低电平，如前所述－图9F的位置)；

·传感器C变为低电平，而B为低电平(图9G的位置)。

除了进一步减小谬误计数的可能性，增加第三传感器的重要价值在于：传感多个相连的车厢。在图9G的位置，传感器A对于后挂车厢而言已变为高电平，应可见，这种转变的发生晚于传感器B转变为低电平的时间但早于传感器C转变为低电平的时间。这样，PLC可易于将此认为是列车中的第二车厢的经过的开始，这是因为存在从先前车厢的传感器连续性(C到A)。

虽然两个传感器的间隙可被调节以使传感器B保持高电平，直到下一个车厢触发传感器A，这种结果将可能是模糊的，因为列车方向逆反将会再次触发传感器A。在所示实施例中，将会排除逆反的可能性，这是因为在逆反可导致再次触发传感器A之前，传感器B将需要再次变为高电平(且传感器C变为低电平)。而且，以所有传感器呈低电平的车厢计数开始清楚地指示出列车的开始，而以所有传感器呈低电平的车厢计数终止清楚地指示出列车的终止。不同的第一和第二传感器间隙160、162进一步有利于在不同列车相关事件之间进行辨别。

虽然在前文中呈现出用于可靠且准确地确定列车位置的稳妥的方法和系统，不过本发明不必局限于此。例如，位置传感单元222可以与其它位置传感部件一起使用，例如在美国专利No.8,140,202中所述的部件。另外，可采用其它位置传感单元222。

例如，参见图5和11，根据本发明位置传感单元222的可替代实施例，数据标签读取器用于探测和读取多个车厢130上的多个数据标签240。每个数据标签240存储独特标识物(例如车厢序列号)，独特标识物由位置传感单元222读取。对于在其控制下的每个列车114而言，PLC 124存储与车厢130的顺序对应的独特标识物的清单。可选地，当对应列车114被安置进行使用时输入此清单。

通过读取所述标识物，PLC知晓列车114中每个车厢的位置。这种列车位置可用于控制驱动站120，大致如结合前述实施例所述。此外，如果位置传感单元222未能按预计读取标识物(这可能对应于丢失或损坏的数据标签240)，则PLC 124可被构造为使列车114受控停止，直到问题解决。而且，所述标识物不仅可标识独立的车厢，而且还可标识同类别或同类型的车厢。这样，如果在系统110中探测到对应于不妥车厢的标识物，则PLC 124也可以介入。

虽然此可替代实施例不必局限于特定类型的数据标签和读取器，不过，一个实施例使用用于数据标签240的射频标识物(RFID)标签和在传感单元222中的对应的RFID标签读取器。每个RFID标签240将会电子存储所述标识物并当处于范围内时将其发送到读取器222。RFID标签具有的优点是：不需要位于车厢130的外表面上，因而更加不受移动或其它损害的影响。最有利的是，RFID标签240是无源式的，因而通过从传感单元222接收到的信号驱动并作为响应而发送其标识物。这样，用于标签240的单独动力源是不必要的，标签在不进行电池更换或其它维护的情况下可保持就位更长时间。不过，可替代地也可采用有源式RFID标签。

提供前述示例以实现例示性和示例性目的；本发明不必仅限于此。相反地，本领域技术人员应认识到，针对具体环境进行的变化修改方案以及适应性方案将处于在此所示且所述的本发明的范围内和所附权利要求书的范围内。