专利名称：利用预告信号发送机进行距离测定的方法
现有技术本发明涉及测定预告信号发送机距离的方法或测定铁路系统预告信号之前在行驶方向上一组预告信号的距离的方法，在其中将涉及的预告信号或将行驶经过列车的一组预告信号传递出去。
背景技术：
在铁路技术中将确定是否必须停车、可以启动、必须改变速度或可以用恒定速度通过的可视信号给列车司机。由于列车的质量很大，因而列车的制动行程非常长。因此实际上没有必要借助于视觉进行行驶。如果列车司机根据主信号得知他必须停车，一般来说距离主信号太近，不可能将列车及时停下。由于这个原因考虑，将预告信号安排在主信号一定距离的前面，预告信号提供给司机的信息是，他在主信号中已经进行了什么操作，特别是他是否必须停车或可以继续行驶。在紧急制动时预告信号到主信号的最小距离是所需要的制动行程。紧急制动时的制动过程是用所谓的EBI曲线表述的。曲线是这样计算的，假设是最坏的情况，也就是说当最大牵引速度时制动作用最坏。如果列车按照制动曲线制动，这对于乘客是不舒服的。因此对于乘客可以承受的制动必须在预告信号一定距离之后开始。在正常情况下这并不是问题，如果司机在一定的距离之外时已经看到预告信号。如果司机通过视觉看到了预告信号，在列车通过预告信号之前他可以进行制动。
按照ETCS(欧洲列车控制系统)的要求，在列车行驶时对列车司机进行支持。通过电子系统(LEU)得到和表示出来预告信号和主信号的显示信号。将这些信息放在位于轨道上的发送机(发送机)中。原则上发送机是可以将信息发送给过往列车的应答器。通过这个电子系统可以监控，是否列车司机及其列车按照所推荐的速度行驶。这用所谓的P-曲线来表达。如果列车与这个P-曲线有区别，于是按照W-曲线(警告曲线)给列车司机一个声音警告。这使得列车司机有可能在一定的反应时间内纠正他的误差。如果不是这样，则列车进行自动制动，以便重新按照P-曲线行驶。此外给列车司机例如降低到所建议的速度的一个指示。必须将这样的信息在预告信息到达之前传送给司机。即使有“指示”和警告信号司机还没有反应，列车自动按照被称为SBI和SBD的制动曲线进行制动，于是比按照EBI曲线进行制动对于乘客比较舒适。
如果列车通过了主信号，给列车的信息是距离下一个主信号的距离是多少。然后可以计算出，按照什么样的行驶距离必须使用不同的制动曲线，以便使列车到下一个主信号停止下来，如果显示了下一个主信号，列车必须停止。因此测定列车自从最后一个主信号之后所走过的距离。因为是用尽可能最少的费用建立的ETCS系统，在距离测定上有某些不安全系数。这个系数大约为5％。如果距离确定显示为，列车走过了1000m，这可能意味着，列车已经走过的路段在950和1050m之间。如果列车已经走过了相应长的路段，绝对误差相应地比较大。
紧急援救发送机组可以包括安装在同一个位置上的一个或多个紧急援救发送机。允许的行驶范围是在两个主信号之间的范围。组合的紧急援救信号发送机校验关于下一个或其它的紧急援救信号发送机位置的信息，，其中位置说明了与其它紧急援救信息发送机的距离。距离是用米表示。当然紧急援救信息发送机并不是准确地安装在整数的米距离上。特别是误差可能是±1米，因为紧急援救信息发送机通常是安装在铁轨的过渡上。
在铁轨过渡的前面安装多个组合紧急援救信号发送机，为了当接近轨道过渡时通过轨道过渡得到尽可能准确的信息。组合紧急援救信息发送机有可能根据比较准确的紧急援救信息发送机的位置将列车位置确定的不准确性进行纠正。本发明特别涉及到主信号信息相互无关的路段或线路段，于是在每个自由显示的主信号中将在下一个主信号时停车的信息传送给列车。只有当预警信号时也许可以将这个信息修改为没有必要进行制动。
如果只有在预警信号的地方将这个预警信号信息发送出去，按照上述结构“指示”，P-和警告信号已经有了系统，虽然是不必要的。无论如何应该避免，因为列车司机由系统给他的坐在是没有意义的。因此列车司机不能接受这个系统。
目标是，将预警信号援救发送机定位在预警信号之前，司机大约与预警信号视觉接触同时得到关于预警信号的信号信息。视觉性能好的司机用这种方法得到关于预警信号的补充信息和视觉性能坏的司机可以通过预警信息发送机传送的电子信息代替预警信号的视觉接触。另外一方面预警信号发送机不能够安装得距离预警信号远，因为如果列车已经驶过援救信号发送机时有可能调整预警信号。系统被迫由列车司机的视觉进行不必要的制动。因此预警信号发送机与预警信号的距离应该选择得尽可能的小。用这种方法在不损害安全性的情况下提高运行的流畅性。
按照ETCS还有可能，由路段方面规定的信息(所谓的“国家值”)在列车监控中将曲线SBI和SBD压缩，于是将W.P.和“指示”直接联系到EBI-和EBD-曲线上。而且在这种情况下W.P.和“指示”曲线通常在预警信号之前开始，因为EBI-曲线在预警信号之前开始。
发明内容
因此本发明的任务是通过确定必须安装在预警信号前面的紧急信号发送机距离的方法。
按照本发明是这样解决此任务的，在一开始叙述的方法中选择一个时间常数和将距离作为时间常数和速度值的乘积求出来。放在预警信号前面的P-曲线位置上。在P-曲线的这个位置上与牵引速度有差别和司机没有反应，于是列车达到W-曲线和随后不需要司机的操作自动按照SBI-曲线或者EBI-曲线进行制动。然而应该避免的是，司机由于自动制动惊讶。特别是不能够出现例如将预警信号视觉性地显示给司机的矛盾，并且允许他用路段速度继续行驶和制动已经开始。此外在“指示”和自动开始制动之间过去了一定的时间，这使得司机对“指示”有了反应。因此在理想的系统中，预警信号发送机与预警信号的最小距离即时间常数与速度值相乘，其中时间常数是按照人机工程学的观点确定的。其大小为列车司机在开始SBI-制动或者EBI-制动时有足够的时间，自己进行制动。例如可以将时间常数选择为6s，其中时间常数可以与被选择的速度值有关。这个时间常数还必须考虑安装在火车上的系统部分。
在优异的方法变型中将最大的路段速度使用作为速度值。最大的路段速度是允许的最高速度，这个速度是火车在行驶的路段段上允许的速度。如果将这个速度与时间常数相乘，得出预警信号发送机与预警信号必须具有的最小距离。
要确定在预告信号和预告信号发送机之间的距离，本发明提供了改进的优化实施例。当测定列车的位置时，需要考虑距离计量不准确性。当列车通过一个所连接的发送机，如果主信号要求列车停止时，计算到行驶允许区域末端的剩余的距离，以及到所述的制动点的距离，在该点上必须按照SBI曲线或者EBI曲线制动。同样的，在这种距离测定时，不准确性系数大约取5％，当测定预告信号发送机的距离时，应该考虑这个值。在预告信号发送机之前的最后连接的发送机和所述的预告信号发送机之间的距离保持在5％。
提供一种综合方案，下面将讨论在所述的预告信号之前最后一个连接的发送机与预告信号发送机之间的距离及其计算。如下面所述。
一种本发明方法的进一步改进，附加连接一个发送机，目的是将上述距离例如限制在1000米。采用这种方式，在对预告信号发送机与其前面的预告信号进行距离测定时，可以考虑列车位置测定的距离计量的不准确性。
由于发送机定位的不准确性的累积作用，可以采用另一种本发明的方法，确定在误差允许范围内所允许连接的发送机组的数量的上限，并且在确定距离时考虑取决于上限的不准确性，为了精确考虑所连接的发送机位置测定的不准确性，在考虑距离测定时，可以将所连接的发送机的数量与误差相乘，误差即指1米。
特别值得推荐的是，当确定距离时，增加一个固定的缓冲值，一般来说，一个刹车惯性前移距离可以采用所谓的Minden公式来计算，为了避免不准确，在计算制动曲线时要考虑不准确性，可以增加一个缓冲值到最小距离中。
根据一个配置参数(“本征值”)所决定的ETCS，可以确定是否应当计算SBI曲线和SBD曲线。如果要计算SBI和SBD曲线，根据本发明的一个方法在距离测定时增加一个值，它与一个工作制动SSBI的刹车惯性前移距离和一个紧急制动SEBI之间的差值相对应。所述的差值SSBI-SEBI按如下公式计算sFBI-sEBI=(1Faktor-1)]]>预告信号距离根据已知的公式s=v22a,]]>可知sSBI=v22aSBI=v22·Faktor·aEBI=sEBIFaktor]]>其中，SEBI是指在预告信号和主信号之间的距离，并且与预告信号距离相对应。
根据这个公式可知，所述的工作制动延迟的值的选取取决于紧急制动延迟值。
如果影响SBI和SBD曲线的相应ETCS配置参数时，上述的校正项可以不用。
为了保证在预告信号前的预告信号发送机的安全距离，所述距离的选择可以按如下公式计算d＝时间常数×分段线路速度+不准确性系数×(在预告信号发送机之前的最后一个连接的发送机和预告信号发送机之间的距离)+(所连接balsie的数量)×误差+缓冲值特别是d＝6s×分段线路速度[米/秒]+5％×1000米+10×1米+50米下面是影响计算SBI和SBD曲线的相关ETCS配置参数的因素d＝时间常数×分段线路速度+不准确性系数×(在预告信号发送机之前的最后一个连接的发送机和预告信号发送机之间的距离)+(所连接balsie的数量)×误差+(1/系数-1)×预告信号距离+缓冲值特别是d＝6s×分段线路速度[米/秒]+5％×1000米+10×1米(1/0.7-1)×1000米+50米下面说明计算SBI和SBD曲线的相应的ETCS配置参数的选取。
公式中的第一项应当选最小的距离，随后的项是用于确定距离d的，在一个尽可能小的距离和一个尽可能大的可靠性之间做出最佳选择。预告信号发送机与预告信号之间的距离，因此应该在距离d的范围内选取。
上式中6s是指相应的时间常数，它是事先选定的。用项目5％×1000米表示距离计量的不准确性系数，在预告信号发送机之前连接的最后一个发送机的距离最大值1000米是远距离安装的。由于预告信号发送机的位置是第一次由本发明的方法所提供的，这个措施将在事后进行审核。由于实验的原因没有选取比100米更大的值。如果计算要用更大的值，可以通过增加所连接的发送机降低所需的值。
可替换的，还可以这样考虑距离计量的不准确性，其中d是确定的，如下式d＝[不准确性系数/(1+不准确性系数)]×dSIG+[1/(1+不准确性系数)]×dREST在上述等式中，d表示，dSIG是指最后一个与预告信号(已知预先给定的)连接的发送机的距离，和dLINK是指最后一个与预告信号发送机(已知预先给定的)连接的发送机的距离。除了项目“不准确性系数(在预告信号发送机之前的最后一个连接的发送机和所述的预告信号发送机之间的距离)”之外，通过dREST计算出所有项目之和。下面将给出公式的推导dREST+不确定性系数×dLINK＝d
由此dLINK+d＝dSIG以及dLINK+(dREST+不确定性系数×dLINK)＝dSIG.
可导出dLINK＝1/(1+不确定性系数)[dSIG-dREST]于是，可以得出以下结论d＝dREST+不确定性系数/(1+不确定性系数)[dSIG-dREST]人们也可以把公式写为d＝[不准确性系数/(1+不准确性系数)]×dSIG+[1/(1+不准确性系数)]×dREST公式中d代表通过dSIG和dREST计算加权的距离。
公式中的项目10×1米表示与所述的发送机组相关的不准确性，特别是所连接的发送机具有大约正负1米的误差时，最多安装连接10个发送机。缓冲器数值可以选择50米。
在这个公式中，分段线路速度为每小时120千米，在预告信号之前的发送机的距离是310米，当预告信号之前的发送机的距离选择为210米时，最大的分段线路速度是每小时60千米。
在澳大利亚铁路(OBB)所采用的ETCS轨道工程情况下，例如可以选择相应的一个系数0.7，并且选择预告信号间距例如1000米，附加的项目选择428米，于是分段线路速度选择120千米/小时或者60千米/小时，发送机距离选择738米或者638米。
根据本发明的又一个优选实施方法，一个轨道转换保护装置(水平交叉保护制动装置)的位置是这样选择的。它与预告信号的距离至少等于预告信号发送机组与预告信号的距离和允许最大的线路分段速度及其识别时间的乘积之和。可优选的是，在这个和之上，再加上一个外部预先给定的值，这个外部预先给定的值最好指的是距离，根据现有技术，这个距离的选择无需使用在轨道转换保护装置和预告信号之间的ETCS。这个间距是这样选择的，在轨道转换保护装置未激活的情况下，当列车通过所述的预告信号时，预告信号能够及时正确变换，所述的预告信号发送机组是列车信息通过预告信号发送的同一个发送机组，可能发生这种情况，列车行驶路线根据特殊的运行要求是一定的，在这种轨道上无需安装轨道转换点就能关闭，这种情况下，一个轨道转换保护装置当列车驶入时被激活。在不常有的情况下，这种激活是不工作的，列车轨道是由调整装置(内部闭锁系统)进行校正的，并且信号与之相适配。也就是说，是可以解调的。特别是当列车通过相应的发送机组后，所述的预告信号发生变化。
Streckengeschwindigkeit[m/s]×Erkennungszeit[s].
此外，本发明的任务是提供一个铁路系统，它带有至少一个预告信号和带有至少一个相应的主信号以及发送机组，这些预告信号发送机组与列车通信联系，将一个预告信号发送机组沿列车行驶方向安装在所述预告信号之间的一定间隔内，所述的间隔大小取决于允许的最大分段线路速度和所选择的时间常数。采用这种方案，通过一个预告信号发送机组就能以较小的投入确保列车停止在主信号位置。
根据本发明的一个优选实施例，在预告信号之间与其间隔一段距离安装一个轨道转换保护装置，所述的间隔至少是预告信号发送机组和预告信号之间的间距、线路分段速度和LEU的识别性的乘积之和，与一个外部的预定间距相对应。采用这种措施，可以减少列车驶过一个不可靠的轨道转换点的可能性。
本发明的其他特征和优点将结合附图，体现在本发明的下列说明书和实施例的内容中。本发明的细节体现在权利要求书中，由这些技术特征单独或者任一组合可以构成本发明的其他方案。
附图示出一个本发明的实施例，下面将结合附图进一步详细说明。附图为图1是在预告信号之前选择发送机的位置的图解示意图，表示准许列车行驶段的情况；
图2是说明选择轨道转换保护装置的示意图。
具体实施例方式
在图1中示出的是在第一和第二主信号2，3之间的一个准许列车行驶段的情况，每个主信号2，3配有一个发送机组4，5。通过所述的发送机组4报告一个用于正驶入的列车6的准许列车行驶段1的长度，根据所报告的数据和进一步的分段线路信息，可以计算出不同的制动曲线，例如紧急制动或者行驶制动曲线，特别是能够确定，如果通过主信号5显示，列车正行驶的分段线路的制动曲线必须被自动激活，以确保列车6在主信号5处停下来或者保持在一个预定的速度上。在主信号5来之前安装有一个预告信号7，这个预告信号7安装在这样一个位置上，务必启动一个EBI曲线(紧急刹车曲线)，使列车6能够紧急制动，直到主信号5处停下来。通过预告信号7能够提醒列车司机，主信号5上将要求他实现的操作信号。特别是这个预告信号7可以提示列车司机，列车6必须停在主信号5处，或者由于主信号5是允许列车通过的信号，提醒列车司机列车6允许在此分段线路上恒速行驶。另一种制动曲线，例如，SBI曲线(工作刹车曲线)必须在预告信号7之前已经提供，使列车6进行工作减速操作直到能够停在信号5处。这种SBI曲线的含义是由于列车司机忽视一个等待信号，列车维持一个预定的速度行驶，列车6根据减速制动操作自动实现制动。在一个自动工作制动投入使用之前，列车司机得到一个“指示”的提醒，准许他以一个被准许的速度驾驶列车。这个“指示”必须在预告信号7之前清楚的提醒列车司机，使列车司机能正确的反应，也就是说，在到达预告信号7之前，列车司机能识别预告信号7的指令。于是，在与预告信号7之前的一段相应的距离之内安装一个发送机组或发送机8，所述的发送机可以与列车通讯联系，并且向列车提供信息。告诉司机在预告信号7上显示的是什么信号。在发送机8和预告信号7之间的距离的计算公式。例如是d＝6s×分段线路速度+5％×1000米+10×1米+50米。(作为例外，ETCS相关的配置参数会影响SBI和SBD曲线的计算)在发送机8之前可以安装一个发送机9，他与所述的发送机8间隔一个预定的距离安装，通过这个发送机9，列车6可以精确地确定位置。采取这样的措施，可以实现自动制动操作，列车被准确地定位在某处。在发送机8，9之间的间距最大为1000米，于是公式中的项目5％×1000米，距离d可以替换成如下公式d＝[5％/(1+5％)]×dSIG+[1/(1+5％)]×(6s×分段线路速度+10×1米+50米)，其中dSIG是发送机9到预告信号7的距离。
在附图2中，必须定位安装一个轨道转换保护装置，在一个铁路轨道转移点20之前安装一个主信号21，相匹配的还装有一个发送机22。当轨道转移点20关闭时，主信号21允许列车23驶过，但是当轨道转移点20没有关闭时，主信号21亮，列车23必须停止行驶。此时列车司机必须得到预告信号24的提醒，驾驶列车23按照主信号21的要求被停驶。于是，列车23能够准时停驶。列车司机在预告信号24处立即启动制动，列车23实现紧急制动。例如司机在位置25处看到预告信号24，在该位置处安装另一个预告信号发送机组26。这个发送机组26向列车23和列车司机提供预告信号24的电子信息，使列车司机在发送机组26和预告信号24之间的区域内进行刹车操作，或者实行自动制动操作。当列车23瞬间驶过这个位置时，采用已有的轨道转换保护装置27使轨道转换点20关闭，显然，如果轨道转换点20没有关闭，列车23必须停车。在预告信号发送机组26和轨道转换保护装置27之间的距离非常小，在所述的预告信号24变换之前，列车23可以从预告信号发送机组26旁边驶过。于是，列车23没有收到这个信息。根据这种情况，轨道转换保护装置必须安装在预告信号发送机组26之前，并且二者之间留有足够大的一个距离。
根据轨道的结构，轨道转换保护装置27与预告信号24之间的安装间距为d1，主信号21根据充分激活或者未激活的情况，再次激活所述预告信号24，确保可靠性。为了提高可靠性，预告信号发送机组26再次提供预告信号24。根据本发明定位的轨道转换保护装置28和预告信号发送机组26之间的距离d2等于轨道转换保护装置27和预告信号24之间的距离d1，加上所述的可靠距离分段线路速度乘以识别时间。位于预告信号24之前的轨道转换保护装置28与预告信号24的距离由所述的预告信号发送机组26和预告信号24的距离、在预告信号24和其初始位置27之间的距离d1和分段线路速度乘以识别时间的乘积构成。
权利要求
1.一种确定在铁路系统中行驶过程中的列车到达一个预告信号(7，24)之前与一个预告信号发送机(8，26)或者一组预告信号发送机之间的最小间距(d)的方法，其中所述的预告信号发送机(8，26)或一组预告信号发送机传输反映从旁边驶过的列车(6，23)相关信息的预告信号(7，24)，其特征在于选择一个时间常数，计算出所述间距与时间常数和一个速度系数的乘积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的速度系数是指所应用的最大分段线路速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述的间距(d)时，距离计量的不准确性与列车(6，23)定位相关。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定所述的间距(d)时，定位上限或者距离计量的不准确性与列车(6，23)定位相关，并且保持所述的上限予以事后审核。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，列车容许范围(1)的数量的上限根据许可相关连接的发送机组确定，并且在确定所述的间距(d)时，所述的上限与不准确性相关。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述的间距(d)时，增加一个不变的缓冲值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述的间距(d)时，与一个行驶制动的刹车惯性前移距离和一个紧急制动的刹车惯性前移距离之间的差SSB1-SEB1相关。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择一个轨道转换保护装置(28)的位置，使其与预告信号的距离至少等于所述的预告信号发送机或预告信号发送机组(26)与预告信号(24)之间的距离之和，并且允许的最大分段线路速度和一个识别时间的乘积与一个外部的预定距离(d1)是相对应的。
9.一种铁路系统，具有至少一个预告信号(7，24)和至少一个相关的主信号(3，21)，并且具有能够与列车通信联系的发送机组(8，9，26)，其特征在于沿列车行进方向，在所述的预告信号(7，24)之前的一个距离(d)内安装一个预告信号发送机组(8，26)，所述的距离(d)的选择取决于允许的最大分段线路速度和一个时间常数。
10.根据权利要求9所述的铁路系统，其特征在于，沿列车行进方向，在所述的预告信号发送机组(26)之前，安装一个轨道转换保护装置(28)，并且使所述轨道转换保护装置(28)和预告信号(24)之间的距离至少等于所述的预告信号发送机组(26)与预告信号(24)之间的距离之和，并且允许的最大分段线路速度和一个识别时间的乘积与一个外部的预定距离(d1)是相对应的。
全文摘要
本发明涉及一种确定在行驶过程中的列车到达一个预告信号(7)之前与一个预告信号发送机(8)或者一组预告信号发送机之间的最小间距(d)的方法。所述的预告信号发送机(8)或一组预告信号传输与从旁边驶过的列车(6)相关信息的预告信号(7)，选择一个时间常数，计算出所述间距与时间常数和一个速度系数的乘积。由此，列车司机能够准确和及时地获得到达预告信号(7)所需的信息。
文档编号B61L3/12GK1693127SQ20051006899
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者格奥尔格·卡纳, 马丁·波滕多尔费尔 申请人:阿尔卡特公司