铁路对象控制器和铁路对象控制器系统的制作方法

[0001]
本发明涉及铁路对象控制器、由铁路对象控制器执行的方法以及铁路对象控制器系统。


背景技术：

[0002]
在铁路系统中，列车的移动由联锁系统控制。这种联锁系统由不同部分组成。从逻辑的角度来看，存在控制和感测重要铁路装备(诸如道岔(point)、信号、轨道电路等等)的状况的中央设备(诸如计算机)。这种路边装备统称为对象或路边对象。处置中央设备与对象之间的接口的装备被称为对象控制器或者，当在本文中与其它部件(如布线和对象)结合时，被称为对象控制器系统。对象的控制和感测通常涉及向电缆的一端施加电压并感测在电缆的另一个端是否可检测到预期的电流。对象控制器和对象之间的距离可以是可观的。几公里并不罕见。
[0003]
电缆中的感应电压是这种铁路信令中的问题。此类感应电压通常源自悬链线系统，诸如架空线和轨道(充当返回导体)。但是，还存在其它源，诸如来自铁路上的列车的发动机、馈电线和泄漏电流。当电动列车正在被推进时，高电流在线路、发动机等中流动。这些电流引起强磁场。如果磁场穿过位于铁路轨道或沿着铁路轨道的未受保护的电缆，那么场将在电缆中造成感应电压梯度，这是不希望的并且会表现出很难预见的特点。当电缆中出现接地故障或漏电时，这种影响会变得尤为严重。即使是趋于很好地抑制横向电压干扰的双绞线电缆或类似物，在沿着电缆有两个或更多个接地漏电点的情况下，也会变得被磁场严重地影响。原因是在接地漏电点之间可以通过地表(大地)或接地漏电的周围环境中的其它导电物质或材料形成电流或信号通道。在双漏电点的情况下，与不受危及的电气布线相比，生成的易受感应影响的环路区域可以变得显著扩大。
[0004]
例如，已经发现，路边的光信号可以由于经过的列车在其布线中引起的感应出的电压而点亮。这可能具有潜在的危险，因为如果在向路边对象馈电的电气布线或电缆中发生接地漏电，那么以正常方式驾驶列车的列车司机会无意中且不知情地将停止消息转换成前进消息。
[0005]
许多铁路当局通过手动规程定期检查电缆，以确保没有接地漏电 (接地故障)。但是，只有在没有列车运行时才能这样做。这是繁琐的、容易出错的工作，既费时又费钱。另外，在过去，关于被布置为向铁路目标控制器供电的电力单元，为了人身安全而进行的接地故障的系统检测以及避免对人的高电压暴露已经完成。


技术实现要素：

[0006]
本发明旨在克服或至少减轻与现有技术相关的问题或缺点。一般而言，本发明提供一种铁路对象控制器，其被布置为通过识别接地漏电(接地故障)来维持信号完整性和适当的路边对象功能，特别是在铁路对象控制器与至少一个路边对象之间的电气布线(电缆)中(包括在与之相关联的终端或其它电路系统中)，以便使得能够及时消除接地漏电(如果
有必要，那么先临时关闭铁路交通)。
[0007]
特别地，本发明提供了一种铁路对象控制器，包括：功率输入端口，被配置为接收电力并且具有主输入端子和返回输入端子；路边对象端口，具有主对象端子和返回对象端子；端口控制电路系统，被配置为控制功率输入端口和路边对象端口的互连；接地漏电检测器，可连接到第一电接地、选择性地可连接到路边对象端口，并被配置为检测通过路边对象端口的任何接地漏电。
[0008]
本发明提供了对通过路边对象端口的接地漏电的自动早期检测，从而使得能够为铁路对象控制器和与其连接的所有路边对象之间的信号维持高信号完整性。通常，有多个路边对象连接到单个铁路对象控制器。发明的铁路对象控制器通常具有借助于检测器与每个相应路边对象端口的可连接性来检测与其连接的每个路边对象的接地漏电的能力。
[0009]
维持高信号完整性使得能够在铁路对象控制器和与其连接的路边对象之间使用比常规长得多的布线进行安装。维护事件之间的平均的安全运行时间段更长是另一个预期的好处。使用本发明的铁路对象控制器的安装的安全性和寿命都得到提高，同时降低了安装成本和维护成本。而且，由于早期的故障检测，应当更容易避免累积的故障和错误。
[0010]
本发明还可以具有通信接口，该通信接口被配置为向铁路对象控制器的外部传达基于由接地漏电检测器检测到的任何接地漏电的指示。
[0011]
这种外部或远程的接地漏电的指示确保有机会及时修复有故障的布线或对象。
[0012]
本发明还可以让接地漏电检测器选择性地可连接到功率输入端口并且被配置为检测通过功率输入端口的任何接地漏电。
[0013]
本发明还可以让接地漏电检测器选择性地可连接到铁路对象控制器的内部电路系统并且被配置为检测通过内部电路系统的任何接地漏电。
[0014]
虽然与路边对象端口(视情况而定的端口)相关的接地漏电检测被认为是本发明的最重要好处，但是与功率输入端口或铁路对象控制器内部的电路系统相关的检测能力的增加将在维护和安全操作方面带来更多好处。
[0015]
本发明还可以让接地漏电检测器选择性地可连接到第二电接地并且被配置为在连接到第二电接地时自检其对接地漏电的检测。
[0016]
自检是有利的，因为它确保接地漏电检测器中检测的一致性。
[0017]
本发明还可以让通信接口被配置为响应于接地漏电检测器通过以下之一检测到第一接地漏电而以第一警报的形式传达任何接地漏电的指示：路边对象端口、功率输入端口以及铁路对象控制器的内部电路系统。
[0018]
为了在铁路对象控制器和路边对象之间维持高信号完整性，重要的是，使得一旦检测到第一接地漏电就能够迅速生成第一警报。这旨在触发对连接到路边对象端口的任何有故障的布线或其它部件的维修。再次，成功修复第一次发生的接地漏电防止双重接地漏电的发生，双重接地漏电潜在地涉及相关联的路边对象中的故障的严重风险，因为这会导致大大增加在依靠电动推进的列车交通的情况下对生成的磁场的灵敏度。
[0019]
本发明还可以让通信接口被配置为响应于接地漏电检测器通过以下中相同的一个检测到附加的第二接地漏电而以不同于第一警报的第二警报的形式传达任何接地漏电的指示：路边对象端口、功率输入端口和铁路对象控制器的内部电路系统。
[0020]
在生成第二警报时具有明显的安全优势，第二警报指示由于两个 (或更多个)接
地漏电(这里假设在同一布线中或与同一端口相关联的，但并非必需)而存在风险上升。这个第二警报可以被用于立即限制或停止所涉及的铁路系统部分中的铁路交通。
[0021]
另外，本发明提供了一种由铁路对象控制器执行的方法，其中铁路对象控制器包括：功率输入端口，被配置为接收电力并且具有主输入端子和返回输入端子；路边对象端口，具有主对象端子和返回对象端子；端口控制电路系统，被配置为控制功率输入端口和路边对象端口的互连；接地漏电检测器，连接到第一电接地，所述方法包括：将接地漏电检测器连接到路边对象端口；由接地漏电检测器检测通过路边对象端口的任何接地漏电。
[0022]
本发明还可以包括一种方法，其中铁路对象控制器还包括通信接口，所述方法还包括：由通信接口向铁路对象控制器的外部传达基于由接地漏电检测器检测到的任何接地漏电的指示。
[0023]
本发明的方法还可以包括将接地漏电检测器连接到功率输入端口，并且由接地漏电检测器检测通过功率输入端口的任何接地漏电。
[0024]
本发明的方法还可以包括将接地漏电检测器连接到铁路对象控制器的内部电路系统，并且由接地漏电检测器检测通过内部电路系统的任何接地漏电。
[0025]
本发明的方法还可以包括将接地漏电检测器连接到第二电接地，并且被配置为在连接到第二电接地时自检其对接地漏电的检测。
[0026]
本发明的方法还可以包括响应于接地漏电检测器通过以下之一检测到第一接地漏电而以第一警报的形式由通信接口传达任何接地漏电的指示：路边对象端口、功率输入端口以及铁路对象控制器的内部电路系统。
[0027]
本发明的方法还可以包括响应于接地漏电检测器通过以下中相同的一个检测到附加的第二接地漏电而以不同于第一警报的第二警报的形式由通信接口传达任何接地漏电的指示：路边对象端口、功率输入端口和铁路对象控制器的内部电路系统。
[0028]
被表述为方法特征的本发明的好处和优点与被表述为设备特征 (即，被表述为铁路对象控制器特征)的本发明的好处和优点对应。
[0029]
另外，本发明包括铁路对象控制器系统，该系统包括如上定义的对象控制器、位于具有电力牵引列车交通的铁路轨道上的电线以及路边对象，其中路边对象端口通过电线连接到选自光信号、转辙机 (point machine)、栏杆机(barrier machine)和其它电动路边对象的路边对象，每个路边对象都具有相关联的最小对象触发功率，其中与所述交通相结合的铁路轨道具有每距离单位相关联的最大感应功率，并且其中铁路对象控制器和路边对象被分开达选自以下的分开距离：大于十公里、大于十五公里以及大于所选择的路边对象的最小对象触发功率除以每距离单位的最大感应功率的延长的距离。术语“延长的距离”可以意味着分别比十公里或十五公里长或短的距离，并且它可以取决于各种参数(诸如信号灯泡的标称电压)，其中12v是一种对干扰的灵敏度相对高的重要情况。
[0030]
本发明的系统的重要优点是，与以前的解决方案相比，它可以使得能够使用更长的电线(铁路对象控制器和路边对象之间的布线)，因为更快地识别出故障的风险，并且因为在一次不超过一个接地漏电的相当良性的情况下完全避免故障。
[0031]
常规的铁路对象控制器提供关于铁路对象控制器和路边对象的电路和布线的其它测试或检测。常规测试或检测可以与本发明的接地漏电的检测相结合。
附图说明
[0032]
图1示出了铁路对象控制器、连接到铁路对象控制器的电源、经由电线连接到铁路对象控制器的路边对象以及到由附近铁路铁轨上的电动列车引起的电磁场的无意接地通道主体连同电线。
[0033]
图2示出了由图1的铁路对象控制器执行的方法步骤的流程图。
具体实施方式
[0034]
附图示出了本文公开的铁路对象控制器、将由铁路对象控制器执行的方法以及铁路对象控制器系统的细节。附图中的附图标记都是三位数字，其中为1或2的第一位数字分别指示某个附图标记属于图1 或图2中的哪一个。下面将明确指出这个约定的任何例外。
[0035]
图1示出了铁路对象控制器101，其包括：功率输入端口102，被配置为接收电力并且具有主输入端子102a和返回输入端子102b；路边对象端口103，具有主对象端子103a和返回对象端子103b；端口控制电路系统104，被配置为控制功率输入端口102和路边对象端口103的互连；接地漏电检测器105，可连接到第一电接地106、选择性地可连接到路边对象端口103并被配置为检测通过路边对象端口 103的任何接地漏电107a、107b。电源112经由控制器101的功率输入端口102的电力输入端子102a和102b为控制器101提供浮动接地电力。为了检测通过路边对象端口103的漏电，在检测的持续时间内将接地漏电检测器105经由开关105a连接到主对象端口端子103a，并且然后经由开关105b连接到返回对象端口端子103b。为了提高检测精度并更好地定位接地漏电，在检测任何路边对象端口103的漏电期间，将电力传送到路边对象端口103的开关104a和104b将断开。但是，即使在开关104a和104b闭合的情况下也完全有可能检测到接地漏电，条件是在由对象控制器101提供给路边对象111的电力相对于电接地的接地浮动，这是图1中的情况。
[0036]
在所描绘的实施例中，检测器105还具有与电压源105f串联连接到开关105a和105b的测量电阻器105e。传感器电路系统105g的输入跨接在测量电阻器105e上，并且其输出连接到检测器逻辑电路系统105c，该检测器逻辑电路系统105c控制检测器105的功能并且具有到端口控制电路系统104的接口105h，用于传送由检测器105 进行的检测的结果。
[0037]
由附图标记107a和107b示意性地指示的实际上是接地连接点。通过路边对象端口103检测到的或与路边对象端口103相关联的接地漏电可以具有更复杂的性质。它可以是分布的，而不是位于单个点。连接到路边对象端口103的端子103a和103b中任一个的电线与地之间的电接地漏电的电阻或阻抗可以为零欧姆或接近零欧姆。但是，错误的布线或电缆安装通常会导致具有稍高阻抗值的接地漏电，该阻抗值可以是或可以不是主要电阻性的。更清楚一些地说，接地漏电或接地连接点107a和107b并不单独构成权利要求1的本发明的部分。
[0038]
图1示出了铁路轨道113和沿着轨道113被驱动的电推进列车 114。列车114生成由箭头115指示的磁场，该磁场影响双绞线110 (虽然为了清楚起见在图1中被示为分离，但其中导体彼此靠近)。示出的布线110具有两个接地漏电107a和107b，这导致形成回路 (在图1中用阴影线表示其有效区域116，其中不平坦的虚线117指示穿过地面的电气路径)以及布线110的一部分。一旦存在两个漏电107a和107b，磁场就将通过感应在回路中引起电压。可能有足够的感应功率来无意中激活或致动路边对象。
[0039]
铁路对象控制器101具有通信接口108，该通信接口108被配置为向铁路对象控制器101的外部传达基于由接地漏电检测器105检测到的任何接地漏电107a和/或107b的指示。这个外部通信主要用于通知接地漏电状况，以促进维护或维修电气布线或电气部件(诸如路边对象)的任何决定。另一个重要功能是提供此类信息以用于评估停止或限制铁路交通的需求。如果检测到严重的接地漏电，通常是从铁路对象控制器101所看到的通过路边对象端口103的两个或更多个接地漏电，那么就会是后一种情况。从检测到第一(或更高)接地故障起经过的时间也可以经由通信接口108被传达。通信接口108的物理电路系统是用于光纤或无线电装置的双向媒体电路系统。它可以与云环境中的处理进行通信，如图1中示意性地建议的。
[0040]
以与路边对象端口103的检测对应的方式，接地漏电检测器105 可以经由开关(未示出)选择性地可连接到功率输入端口102并被配置为检测通过功率输入端口102的任何接地漏电。类似地，接地漏电检测器105可经由另外的开关(未示出)选择性地连接到铁路对象控制器101的内部电路系统(诸如端口控制电路104)并被配置为检测通过内部电路系统的任何接地漏电。
[0041]
接地漏电检测器105或者经由开关直接地或者经由具有其它开关 104b和105b的网络中的开关105d选择性地可连接到第二电接地 109并被配置为在连接到第二电接地109时自检其对接地漏电的检测。
[0042]
通信接口108被配置为响应于接地漏电检测器通过以下之一检测到第一接地漏电107a而以第一警报的形式传达任何接地漏电的指示：路边对象端口103、功率输入端口102以及铁路对象控制器101 的内部电路系统104。根据上面进行的参考，第一警报可以触发维护和维修。
[0043]
通信接口108还被配置为响应于接地漏电检测器通过以下中相同的一个检测到附加的第二接地漏电107b而以不同于第一警报的第二警报的形式传达任何接地漏电的指示：路边对象端口103、功率输入端口102以及铁路对象控制器101的内部电路系统。根据上面进行的参考，特别是在发生通过路边对象端口103的两个(或更多个)接地漏电的情况下，第二警报除了触发维护和维修之外还可以触发安全措施。
[0044]
参考图1和2，示出了要由铁路对象控制器101执行的方法，其中铁路对象控制器101包括：功率输入端口102，被配置为接收电力并且具有主输入端子102a和返回输入端子102b；路边对象端口 103，具有主对象端子103a和返回对象端子103b；端口控制电路系统104，被配置为控制功率输入端口102和路边对象端口103的互连；接地漏电检测器105，连接到第一电接地106，该方法包括以下动作，优选地作为一系列方法步骤：在201a，将接地漏电检测器105 连接到路边对象端口103；在202a处，由接地漏电检测器105检测通过路边对象端口103的任何接地漏电107a、107b；由通信接口向铁路对象控制器101的外部通过通信接口108传达203a基于由接地漏电检测器105检测到的任何接地漏电107a、107b的指示；将接地漏电检测器105连接201b到功率输入端口102并由接地漏电检测器 105检测202b通过功率输入端口102的任何接地漏电；将接地漏电检测器105连接201c到铁路对象控制器101的内部电路系统并由接地漏电检测器105检测202c通过内部电路系统102的任何接地漏电；将接地漏电检测器105连接204到第二电接地109并被配置为在连接到第二电接地109时自检其对接地漏电的检测。
[0045]
下面关于方法步骤参考的第一和第二警报与上面描述的那些对应。由通信接口108传达203b对任何接地漏电的指示可以响应于接地漏电检测器通过以下之一检测到第一接地漏电而采取第一警报的形式：路边对象端口103、功率输入端口102和铁路对象控制器101的内部电路系统。另外，由通信接口108传达203对任何接地漏电的指示可以响应于接地漏电检测器通过以下中相同的一个检测到附加的第二接地漏电而采取不同于第一警报的第二警报的形式：路边对象端口 103、功率输入端口102和铁路对象控制器101的内部电路系统。
[0046]
本发明还包括铁路对象控制器系统，该系统包括上面公开的任何其指南(guises)中的对象控制器101、位于具有电力牵引列车交通 (诸如电推进列车114)的铁路轨道113上的电线110以及路边对象，其中路边对象端口通过电线110连接到选自光信号111、转辙机 (point machine)、栏杆机(barrier machine)和其它电动路边对象的路边对象，每个路边对象都具有相关联的最小对象触发功率(操作或制动路边对象所需要的)，其中与所述交通相结合的铁路轨道113 具有每距离单位相关联的最大感应功率，并且其中铁路对象控制器 101和路边对象111被分开达选自以下的分开距离：大于十公里、大于十五公里以及大于所选择的路边对象的最小对象触发功率除以每距离单位的最大感应功率的延长的距离。
[0047]
根据本公开的实施例还可以包括以下：
[0048]
示例1、一种由铁路对象控制器(101)执行的方法，所述铁路对象控制器(101)包括：功率输入端口(102)，被配置为接收电力并且具有主输入端子(102a)和返回输入端子(102b)；路边对象端口(103)，具有主对象端子(103a)和返回对象端子(103b)；端口控制电路系统(104)，被配置为控制功率输入端口(102)和路边对象端口(103)的互连；接地漏电检测器(105)，连接到第一电接地，所述方法包括：将接地漏电检测器(105)连接(201a)到路边对象端口(103)，通过接地漏电检测器(105)检测(202a)通过路边对象端口(103)的任何接地漏电(107a，107b)。
[0049]
示例2、如示例1所述的方法，其中铁路对象控制器(101)还包括通信接口(108)，所述方法还包括：由通信接口向铁路对象控制器(101)的外部传达(203a)基于由接地漏电检测器(105)检测到的任何接地漏电(107a，107b)的指示。
[0050]
示例3、如示例1-2中的任一项所述的方法，还包括：将接地漏电检测器(105)连接(201b)到功率输入端口(102)以及由接地漏电检测器(105)检测(202b)通过功率输入端口(102)的任何接地漏电。
[0051]
示例4、如示例1-3中的任一项所述的方法，还包括：将接地漏电检测器(105)连接(201c)到铁路对象控制器(101)的内部电路系统，以及由接地漏电检测器(105)检测(202c)通过内部电路系统(102)的任何接地漏电。
[0052]
示例5、如示例1-4中的任一项所述的方法，还包括：将接地漏电检测器(105)连接(204)到第二电接地(109)并且被配置为在连接到第二电接地(109)时自检其对接地漏电的检测。
[0053]
示例6、如示例1至5中的任一项所述的方法，其中：响应于接地漏电检测器通过以下之一检测到第一接地漏电而由通信接口(108)传达(203b)任何接地漏电的指示是以第一警报的形式：路边对象端口、功率输入端口，以及铁路对象控制器(101)的内部电路系统。
[0054]
示例7、如示例6所述的方法，其中：响应于接地漏电检测器通过以下中相同的一个
检测到附加的第二接地漏电而由通信接口 (108)传达(203)任何接地漏电的指示是以不同于第一警报的第二警报的形式：路边对象端口、功率输入端口以及铁路对象控制器 (101)的内部电路系统。