专利名称：用于绘制铁路轨道的方法和系统的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及铁路，更具体来说，涉及用于绘制铁路轨道的方法和系统。
背景技术：
至少一些铁路轨道是利用已知的二维制图技术来绘制的，二维制图技术只绘制主 线轨道，对于平行轨道建立偏移距离，并对这个主线轨道利用单个参照位置。具体来说，二 维主线制图法使得能够通过确定沿主线轨道的多个点的经度和纬度坐标来绘制轨道。沿这 个主线轨道地图的距离参照单个位置以确定火车位置。建立平行轨道的偏移距离的目的是 减少系统的数据存储和处理要求。表示轨道地图的数据点存储在数据库中，并用于基于各 对点之间定义的距离来形成线性地图。因此，线性地图可用于确定在轨道上行进的距离。但 是，二维主线制图法限于线性制图，并且同样只能够线性地绘制沿单个方向(例如，χ方向) 延伸的轨道，而不能够绘制沿多个方向(例如，x、y和/或ζ方向)延伸的轨道。利用具有单个参照点的二维主线制图法来绘制复杂结构可能在确定在铁路上行 进的距离时导致偏差。例如，侧线轨道可能弯曲，并且相对于主线沿X方向和y方向延伸。 因此，为了沿χ方向行进距离“1000”，在该轨道上行进的火车必须行进大于“1000”的距离。 此外，火车可以沿复杂轨道行进大于“1000”的距离，但沿χ方向没有达到距离“1000”。在 另一实例中，火车可在位置“0”启动，沿环道行进距离“1000”，并返回到位置“0”。利用具有 单个参照点的二维制图系统，将假定火车只行进了距离“0”，但实际上行进了距离“ 1000”。 因此，通过利用二维主线轨道制图法来绘制复杂铁路轨道而获得的结果是有限制的。
发明内容
在一个实施例中，提供一种用于绘制(map)铁路轨道的方法。该方法包括定义形 成铁路轨道的多个轨道段；以及确定每个轨道段的坐标。该方法还包括将每个轨道段的 坐标作为地图段存储在数据库中；以及链接(link)存储在数据库中的地图段以创建多维 铁路轨道地图。在另一实施例中，提供一种用于绘制铁路轨道的系统。该系统包括配置成确定 形成铁路轨道的多个轨道段的坐标的定位系统，其中所述多个轨道段包括弯曲轨道区段 (curved section of track)、基本线f生白勺轨道区段(substantially linear section of track)、转向轨道(turning track)、环道(loop)和侧线(siding)的至少其中之一。该系 统还包括配置成将每个轨道段的坐标作为地图段加以存储的数据库；以及配置成链接地 图段以创建多维铁路轨道地图的处理器。在又一实施例中，提供一种在计算机可读介质上实施的计算机程序。该计算机程 序包括配置成指示计算机确定形成铁路轨道的多个轨道段的坐标的至少一个代码段，其中 所述多个轨道段包括弯曲轨道区段、基本线性的轨道区段、转向轨道、环道和侧线的至少其 中之一。该计算机程序还包括配置成指示计算机基于所述多个轨道段的坐标创建多维铁路 轨道地图的至少一个代码段。
图1是可利用具有单个参照点的现有二维制图技术绘制的示范性铁路轨道的示 意图；图2是无法利用具有单个参照点的现有二维轨道制图法精确绘制的示范性铁路 轨道的示意图；图3是可用于绘制铁路轨道的示范性系统的示意图；图4是可用于利用如图3所示的系统绘制铁路轨道的示范性方法的流程图；以及图5是可利用如图4所示的方法绘制的示范性铁路轨道的示意图。
具体实施例方式本发明提供一种可用于绘制铁路轨道的系统。具体来说，在该示范性实施例中，该 系统确定形成铁路轨道的多个轨道段的坐标，将这些坐标作为地图段加以存储，并将这些 地图段链接在一起以创建多维铁路轨道地图。此外，在该示范性实施例中，通过轨道上的地 标来确定轨道段。例如，在一个实施例中，通过轨道方向的变化来定义每个轨道段。因此，轨 道段可包括弯曲轨道区段、基本线性的轨道区段、转向轨道、环道和侧线的至少其中之一， 其中侧线定义为耦合到主轨道并与主轨道平行定位的轨道。本发明还提供一种在计算机可 读介质上实施的计算机程序，该计算机程序包括配置成指示计算机如本文将更详细描述地 那样绘制铁路轨道的至少一个代码段。应注意，尽管关于铁路轨道描述本发明，但本领域技术人员将明白，本发明还可用 于绘制任何地理地标。此外，尽管关于处理器和计算机程序描述本发明，但本领域技术人员 将明白，本发明还可适用于能够绘制地理地标的任何系统和/或程序。例如，本文所用的术 语“处理器”不只限于本领域中称为处理器的那些集成电路，而是广义地指计算机、处理器、 微型控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路和其它可编程电路。处理器可 以是计算机的一部分，计算机可包括用于从诸如软盘、致密盘只读存储器(⑶-ROM)、磁-光 盘(MOD)或数字多用盘(DVD)的计算机可读介质读取数据的装置，如软盘驱动器、CD-ROM驱 动器。图1是可利用使用单个参照点技术的现有二维主线制图法绘制的铁路轨道100的 示意图。具体来说，图1示出包括一对平行轨道102和104以及侧线106的铁路轨道100。 由于轨道102、104和侧线106各自平行，所以它们能够利用使用单个参照点制图法的主线 制图法来绘制。具体来说，轨道102和104在起始位置107开始，并沿χ方向线性延伸经过 位置108、110、112和114。起始位置107用作参照位置“0”，并且位置108、110、112和114 沿χ方向距离位置107的相应距离各自是Dp D2, D3和队。在该示范性实施例中，位置108 表示距离“1000”，位置110表示距离“3000”，位置112表示距离“4000”，而位置114表示距 离“5000”。此外，由于侧线106平行于轨道102和104，所以也可在侧线106上表示沿χ方 向的距离“3000”和“4000”。因此，二维主线轨道制图法能够线性地绘制从相同起始位置基本上平行延伸的轨 道。然而，精确的二维轨道制图法可能限于这些能力。具体来说，由于二维主线轨道制图法 只绘制主线，所以这些方法缺乏区分平行轨道的能力。例如，当火车位于位置110时，利用主线轨道制图方法，无法知道火车是在轨道102上、或是在轨道104上、还是在侧线106上， 这是因为只在主线上绘制了铁路100，而没有在平行轨道中绘制铁路100。此外，使用单个参照点的二维主线轨道制图法不能够精确绘制多个不平行的铁路 轨道。例如，图2是无法利用使用单个参照点的二维主线轨道制图法精确绘制的铁路150 的示意图。铁路150包括第一轨道152、第二轨道154和环道156。第一和第二轨道152和 154均在位置158开始，但是轨道152和154并没有从位置158基本平行地向下游延伸。而 是，轨道152 —般沿χ方向延伸，而轨道154弯曲并沿χ和y方向延伸。因此，使用单个参 照点的二维主线轨道制图法不足以绘制铁路150。具体来说，从位置158开始在轨道152上 行进的火车将行进距离“1000”到位置160，但是如果火车取道轨道154，则当沿χ方向测量 时，火车看来似乎行进了距离“1000”，但实际上行进了更长距离，例如“1200”。此外，关于 环道156，在火车进入环道156之前，火车将行进距离“3000”到位置162。但是，在同一列 火车行进经过环道156之后，就会出现不连续，这是因为火车将行进大于“3000”的距离，但 是如沿χ方向测量的，火车看来似乎只行进了距离“3000”到位置162。因此，当利用使用单 个参照点的二维主线轨道制图法时，绘制铁路轨道基本上是有限制的。图3是可用于绘制诸如但不限于轨道100和/或150 (如图1和2所示)的铁路 轨道的示范性系统200的示意图。具体来说，系统200配置成绘制三维铁路轨道。系统200 包括定位系统202和计算机204，计算机204包括数据库206和处理器208。在该示范性实 施例中，数据库206以电子方式直接耦合到计算机204。但是，本领域技术人员将明白，在备 选实施例中，数据库206和计算机204可进行无线通信。在该示范性实施例中，定位系统202是全球定位卫星(GPS)、差分GPS和/或惯性 导航系统的至少其中之一。此外，在该示范性实施例中，定位系统202包括从至少一个卫星 212接收信号的接收器210。因此，在一个实施例中，接收器210可以设置在可沿铁路轨道 移动的火车或汽车上，并且接收器210仍可连续地将铁路制图数据传送给位于集中位置的 计算机204。在操作期间，定位系统202将铁路轨道的每个位置的坐标连续传送给计算机204， 并将其作为数据存储在数据库206中。在接收多个不同轨道位置坐标之后，处理器208基 于存储在数据库206中的数据生成铁路轨道的地图。更具体地说，在该示范性实施例中，如 下文所描述，处理器206生成多维地图。图4是可用于利用系统200绘制诸如但不限于轨道100和150 (如图1和2所示) 的铁路轨道的示范性方法302的流程图300。图5是可利用方法302绘制的示范性铁路轨 道304的示意图。在该示范性实施例中，方法302包括定义306轨道段308。例如，参照图 5，将铁路轨道304分成六段310、312、314、316、318和320。具体来说，段310在位置322与 324之间延伸，段312在位置324与326之间延伸，段314在位置326与328之间延伸，段 316在位置324与330之间延伸，段318是在位置330开始并在位置330结束的环道，而段 320在位置326与332之间延伸并且跨越段316。在该示范性实施例中，方法302还包括确 定350将与轨道段308 —起绘制的相关地理地标和/或道岔352。例如，在该示范性实施例 中，铁路304包括位于轨道段310和316之间的第一道岔354、位于轨道段312和314之间 的第二道岔356、以及位于轨道段316和318之间的第三道岔358。在一个实施例中，基于铁路轨道304的方向转变定义306轨道段308。例如，轨道
6段308可包括弯曲轨道区段、基本线性的轨道区段、转向轨道、环道和/或侧线的至少其中 之一。在另一实施例中，相对于沿铁路304设置的地标和道岔352定义306轨道段308。此 外，在另一实施例中，通过操作人员手动地定义轨道段308。在一个备选实施例中，通过处理 器208 (如图3所示)和/或软件程序来定义轨道段308。在该示范性实施例中，方法302还包括勘测360铁路轨道304。在一个实施例中， 通过沿铁路轨道304行进的操作人员手动地勘测铁路轨道304。在一个备选实施例中，将接 收器210 (如图3所示)设置在沿铁路轨道304行进的火车或汽车上以执行勘测。因此，在勘测期间，利用定位系统202来确定362每个轨道段308的坐标。在该示 范性实施例中，坐标包括每个轨道段308的经度和纬度。在一个实施例中，最低限度必须确 定362每个轨道段308的每一端的坐标。或者，对每个轨道段308确定362多个坐标以形 成每个轨道段308内的多个地图364。例如，如图5所示，将轨道段310分成第一地图366 和第二地图368。具体来说，在位置322与372处的坐标之间定义地图366，并在位置372 与324处的坐标之间定义地图368。类似地，轨道段312分成第一地图376、第二地图378 和第三地图380。具体来说，在位置324与382处的坐标之间定义地图376，在位置382与 384处的坐标之间定义地图378，并在位置384与386处的坐标之间定义地图380。在该示 范性实施例中，还通过定位系统202确定362每个地标/道岔352的坐标。然后，将每个轨道段308的坐标作为地图段存储390在数据库206(如图3所示) 中。此外，还将每个地标/道岔352的坐标存储在数据库206中。具体来说，存储这些地图 段和每个地标/道岔352的坐标以使得处理器208可以链接392这些地图段和地标/道岔 以形成多维地图存储在数据库206中。具体来说，在一个实施例中，基于公共坐标将地图段 链接392在一起。例如，轨道段310和312均包括位置374处的公共坐标。因此，基于位置 374处的公共坐标链接392对应于轨道段310和312的地图段。此外，在一个实施例中，还将与每个道岔352相关联的至少一个性质396存储390 在数据库206中。例如，性质396可包括耦合到道岔352的每个轨道段308的记录。因此， 在一个实施例中，基于与每个道岔352相关联的性质396链接轨道段308。在该示范性实施 例中，如图5所示，道岔326连接轨道段312、314和320。因此，基于与道岔352相关联的性 质，处理器208将连接轨道段312、314和320以形成多维地图。此外，在一个实施例中，为了确定362每个轨道段308的坐标，还确定每个轨道段 308相对于预定点的海拔。例如，每个轨道段308的海拔可相对于预定高度。因此，处理器 208还编程为创建具有如图5中的轨道段316和320所示在彼此上方或下方穿越的轨道段 的多维地图。在该示范性实施例中，方法302还包括更新400存储在数据库206中的多维地图。 具体来说，随着时间的推移，每个轨道段308和/或地标/道岔352的物理位置可能会改变， 发生变更，和/或可能需要在数据库206中更新。更具体地说，轨道段308和/或地标/道 岔352可能会因轨道段308和/或地标/道岔352的物理移动、维护、轨道更新、修补和/ 或环境状况(例如，永久冻土区域中的土解冻和移动和/或构造板块运动)而改变位置。当每个轨道段308和/或地标/道岔352的位置关于之前记录的位置发生改变 时，确定火车位置变得不太精确。例如，火车可能会被不正确地报导为位于不同块中，超过 道岔，在不同的平行轨道上，和/或在不同侧线上。因此，方法302包括通过以下方法更新400存储在数据库206中的多维地图确定轨道段308的当前坐标；以及将轨道段308的当 前坐标与之前存储在数据库中的坐标进行比较，以便确定轨道段308的当前位置是否发生 改变。将检测到的任何坐标变化存储在数据库206中以形成更新的多维地图。在一个实施例中，利用平均函数(未示出)来提供更新坐标的增量精确度。例如， 该函数可包括但不限于包括最小平方近似法和/或线性加权函数。然后，基于预定阈值更 新多维地图。具体来说，如果轨道段308和/或地标/道岔352的移动超过阈值，则更新地 图。可通过只更新单个轨道段308来更新地图，或者通过更新任何数量的轨道段308来更 新地图。在一个实施例中，可基于消逝时间的量来定期更新地图。或者，持续不断地更新地 图。在一个实施例中，提供一种用于绘制铁路轨道的方法。该方法包括定义形成铁路 轨道的多个轨道段；以及确定每个轨道段的坐标。该方法还包括将每个轨道段的坐标作 为地图段存储在数据库中；以及链接存储在数据库中的地图段以创建多维铁路轨道地图。 在一个实施例中，轨道段包括弯曲轨道区段、基本线性的轨道区段、转向轨道、环道和侧线 的至少其中之一。在另一实施例中，该方法包括确定位于相邻轨道段之间的道岔的坐标；以及基 于道岔的坐标将地图段链接在一起。在又一实施例中，该方法包括确定轨道段的当前坐 标；将轨道段的当前坐标与存储在数据库中的坐标进行比较以确定轨道段的当前位置是否 发生了改变；以及基于轨道段的当前位置的变化更新多维地图。在再一实施例中，该方法包 括确定每个轨道段的经度、纬度和海拔。除非明确指出，否则本文所用的用单数叙述并用词语“一”做前缀的元件或步骤应 理解为不排除复数个所述元件或步骤。此外，提到本发明的“一个实施例”时不是要解释为 排除同样包含所叙述的特征的额外实施例的存在。上文详细描述了用于绘制铁路轨道的系统和方法的实施例。所示的系统和方法 不限于本文描述的特定实施例，而是系统的组件可与本文描述的其它组件分开来独立地使 用。此外，方法中描述的步骤可与本文描述的其它步骤分开来独立地使用。尽管就各种特定实施例描述了本发明，但本领域技术人员将意识到，在实践本发 明时可具有在权利要求精神和范围内的修正。
权利要求
一种用于绘制铁路轨道的方法，所述方法包括定义形成所述铁路轨道的多个轨道段；确定每个轨道段的坐标；将每个轨道段的坐标作为地图段存储在数据库中；以及链接存储在所述数据库中的所述地图段以创建多维铁路轨道地图。
2.如权利要求1所述的方法，还包括确定位于相邻轨道段之间的道岔的坐标。
3.如权利要求2所述的方法，还包括基于所述道岔的坐标将所述地图段链接在一起。
4.如权利要求1所述的方法，其中定义多个轨道段还包括定义包括弯曲轨道区段、基 本线性的轨道区段、转向轨道、环道和侧线的至少其中之一的多个轨道段。
5.如权利要求1所述的方法，还包括确定轨道段的当前坐标；以及将所述轨道段的当前坐标与存储在所述数据库中的坐标进行比较以确定所述轨道段 的当前位置是否发生了改变。
6.如权利要求5所述的方法，还包括基于所述轨道段的当前位置的变化更新所述多维 地图。
7.如权利要求1所述的方法，其中确定每个轨道段的坐标还包括确定所述轨道段的经 度、纬度和海拔的至少其中之一。
8.一种用于绘制铁路轨道的系统，所述系统包括定位系统，配置成确定形成所述铁路轨道的多个轨道段的坐标，其中所述多个轨道段 包括弯曲轨道区段、基本线性的轨道区段、转向轨道、环道和侧线的至少其中之一；数据库，配置成将每个轨道段的坐标作为地图段加以存储；以及处理器，配置成链接所述地图段以创建多维铁路轨道地图。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述定位系统还配置成确定位于相邻轨道段之间的 道岔的坐标。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述处理器还配置成基于所述道岔的坐标将所述 地图段链接在一起。
11.如权利要求8所述的系统，其中所述定位系统还配置成确定轨道段的当前坐标；并且所述处理器还配置成将所述轨道段的当前坐标与存储在所述数据库中的坐标进行比 较以确定所述轨道段的当前位置是否发生了改变。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述处理器还配置成基于所述轨道段的当前位置 的变化更新所述多维轨道地图。
13.如权利要求8所述的系统，其中所述定位系统还配置成确定每个轨道段的经度、纬 度和海拔的至少其中之一。
14.一种在计算机可读介质上实施的计算机程序，所述计算机程序包括配置成指示计 算机执行以下步骤的至少一个代码段确定形成铁路轨道的多个轨道段的坐标，其中所述多个轨道段包括弯曲轨道区段、基 本线性的轨道区段、转向轨道、环道和侧线的至少其中之一；以及基于所述多个轨道段的坐标创建多维铁路轨道地图。
15.如权利要求14所述的计算机程序，其中所述计算机程序还包括配置成执行以下步 骤的至少一个代码段将每个轨道段的坐标作为地图段存储在数据库中；以及将所述地图段链接在一起以创建多维铁路轨道地图。
16.如权利要求14所述的计算机程序，其中所述计算机程序还包括配置成指示计算机 执行以下步骤的至少一个代码段确定位于相邻轨道段之间的道岔的坐标。
17.如权利要求16所述的计算机程序，其中所述计算机程序还包括配置成指示计算机 执行以下步骤的至少一个代码段基于所述道岔的坐标创建多维铁路轨道地图。
18.如权利要求14所述的计算机程序，其中所述计算机程序还包括配置成指示计算机 执行以下步骤的至少一个代码段将轨道段的当前坐标与存储在数据库中的坐标进行比较 以确定所述轨道段的当前位置是否发生了改变。
19.如权利要求17所述的计算机程序，其中所述计算机程序还包括配置成执行以下步 骤的至少一个代码段基于所述轨道段的当前位置的变化更新所述多维地图。
20.如权利要求14所述的计算机程序，其中所述计算机程序还包括配置成指示计算机 执行以下步骤的至少一个代码段确定所述轨道段的经度、纬度和海拔的至少其中之一。
全文摘要
提供一种用于绘制铁路轨道的方法。该方法包括定义形成铁路轨道的多个轨道段；以及确定每个轨道段的坐标。该方法还包括将每个轨道段的坐标作为地图段存储在数据库中；以及链接存储在数据库中的地图段以创建多维铁路轨道地图。
文档编号B61L25/02GK101909966SQ200880124871
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月5日 优先权日2008年1月9日
发明者A·D·凯普尔, C·A·斯塔尔, G·赫斯, J·G·怀特, J·G·齐默曼, M·M·钱伯斯, R·A·科克, T·奥特苏博, W·道姆 申请人:通用电气公司