CN101868285B - 用于控制路径上多个车辆的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制路径(20)上的多个车辆(12)的驾乘控制系统，包括路径处理器(110)和与路径处理器接成电路的双向表决电路(56)。多个车辆中的各车辆可包括由至少一个车辆支撑的车辆处理器和与至少一个车辆处理器接成电路的分流继电器。各车辆处理器可配置成在车辆预定条件下闭合相应分流继电器，因此激活双向表决电路以通知其它车辆。

Description

用于控制路径上多个车辆的方法和系统

技术领域

本文描述的主题一般涉及用于监控车辆运动的装置和方法，尤其涉及监控路径(path)上的车辆运动。

背景技术

现在，沿例如铁路或轨道的路径的车辆运动的监控通过使用中心控制器或计算机来进行。计算机监控各车辆在轨道上的位置，且当车辆间距在预定最短距离内时，轨道上的所有车辆都停止。这种系统除了计算机之外还包括安装在沿轨道的不同位置的多个传感器以及将每个传感器和计算机连接的复杂配线。由于必需的计算机、复杂配线和多个传感器，该系统难以集成(integrate)且维护昂贵。其它缺点包括：需要在轨道安装后测试和验证系统功能；将传感器和车辆的对象与轨道界面对准的技术挑战；不能感测到间距问题直到其变得严重到足以违反最小间距；以及不能在不增加额外传感器的情况下改变间距标准，这使系统缺乏灵活性。

因此，现在需要降低成本并消除中央控制系统的上述缺点。

发明内容

根据本发明的实施例，用于控制路径上的多个车辆的驾乘(ride)控制系统，包括：路径处理器，与路径处理器接成电路的双向表决电路，处理器之间的通信，以及用于沿路径传导电信号的母线。多个车辆中的各车辆可包括由至少一个车辆支撑的车辆处理器以及与路径处理器和其它车辆处理器接成电路的表决分流继电器(voting shunt relay)。各车辆处理器可配置成在车辆的预定条件下闭合相应分流继电器，由此激活双向表决电路以通知所有其它车辆。车辆处理器可通过通信与其它车辆处理器或主处理器通信，以便初始化或保持沿路径的位置。

在本发明的另一方面中，用于可沿路径移动的车辆的车辆控制系统包括其至少一部分被安装到各车辆的车辆激励和停止系统以及车辆传感器系统。车辆传感器系统安装到各车辆且与车辆激励和停止系统接成电路。车辆控制系统配置成在特定车辆沿路径移动时确定该车辆的实际位置且将该实际位置与预测位置范围进行比较。车辆控制系统还可配置成如果特定车辆的实际位置在预测位置范围之外则发信号通知车辆激励和停止系统停止路径上的所有车辆。

附图说明

参照附图作出以下详细说明，其中：

附图1为示出设置在路径的一部分上的一个车辆的示图，其中该车辆包括根据本发明一个实施例的车辆控制系统；

附图2为示出附图1中路径的一部分的顶视图。

附图3为示出附图1中车辆控制系统的细节的方框图；

附图4是附图3中车辆控制系统的更多细节的附图；

附图5是根据本发明另一实施例示出激励、停止沿路径的多个车辆并监控其位置的方法的流程图；

附图6是根据本发明一个实施例的驾乘控制系统的示意图；以及

附图7为示出附图6中驾乘控制系统的更多细节的框图。

具体实施方式

本发明的一个实施例涉及用于激励、停止路径上的车辆并监控其位置的系统和方法。该系统的一个具体实施例包括其至少一部分安装到各车辆的车辆激励和停止系统以及安装到各车辆且与车辆激励和停止系统接成电路的车辆传感器装置。

参照附图1和2，来自驾乘系统的多个车辆中的一个车辆10示出为具有车身12、车轮14和适当标记16以及坐于车中的乘客18。车辆10设置在如轨道20的路径上，轨道包括由横梁24支撑的铁轨22。母线(bus bar)或激励铁轨26将来自发电机(如下所述)的电能通过电极装置28提供给车辆10。盘式刹车30示为安装到车轮14。

现在参照附图6，示出根据本发明一个实施例的驾乘控制系统的示意图一般在50示出。如图所示，该驾乘控制系统50包括与包括多个电路连接(未编号)的激励铁轨26接成电路的路径或轨道处理器52以及各自位于车辆10(附图1)的多个车辆控制系统100。要领会，在可选实施例中(未示出)，轨道处理器52可通过无线通信而不是通过激励铁轨26与各车辆控制系统100通信。轨道处理器52可包括可编程逻辑控制器，并监控轨道功能，例如轨道机械模式、停止和启动功能以及通过故障安全信号对所有轨道切换单元的控制。轨道处理器52和各车辆控制系统100可进行通信，以确保轨道机械模式对安装在轨道上的所有车辆是安全受控的。如果存在轨道模式的不一致或如果车辆感测其本身超出位置、速度或加速度参数的范围或其它故障条件，则车辆将与轨道处理器和/或其它车辆处理器通信，以对各车辆10引起停止或其它反应。

轨道处理器也可配置成根据某预定计划、例如各车辆沿路径等距离间隔确定各车辆的理想位置并将其广播给路径上的各车辆。然后，各车辆可通过增加速度或刹车以校正其与其它车辆的间距来同步或改变其沿路径的位置。

如附图7详细所示，轨道处理器52可与双向表决电路56(附图4)和受多个车辆监控的用于定义轨道机械模式所用母线控制信号的双输出58以电路方式连接，双向表决电路56包括多个以公知方式排列的半导体门，其功能在下文详细描述。各车辆控制系统100可包括用于激励分流继电器(shunt relay)66的输出切换控制器64以及用于从轨道处理器52发送的模拟和/或数字信号的输入68。也可用负载电阻器(未示出)来给轨道处理器52提供对一个车辆的已知负载，使得车辆的数目可由模拟输入(未示出)的值定义。

如附图3所示，根据本发明用于激励、停止路径上的车辆及监控其位置的车辆控制系统的一个实施例一般在100示出。在该实施例中，控制系统100包括处理器110、存储器112、定时器114、距离/速度传感器116和车辆激励和停止系统118。处理器110、存储器112、定时器114、距离/速度传感器116和车辆激励和停止系统118的一部分可设置在车辆10所设的车厢119内。

处理器110可为任意合适的处理器、如可编程逻辑控制器。存储器112可为任意合适类型，包括但不限于RAM、ROM、EPROM和闪存。

存储器112可存储处理器110的程序，并存储对车辆10沿轨道20行驶的给定持续时间的预测位置范围的查找表。

定时器114提供计时功能，其可被处理器110用来对车辆10沿轨道20行驶的实际持续时间进行计时。

距离/速度传感器116可包括以公知方式共同作用以向处理器110提供与车轮14行驶的距离对应的电脉冲的磁铁120和磁场或光学传感器122。可选地，可使用其它传感器、如多圈(multi-turn)编码器。为确定距离，这些脉冲可被计数或由处理器110直接测量以确定距离，由此确定车辆10沿轨道20的位置。要领会，距离/速度传感器116也可包括已知的脉冲整形电路。

处理器110通过任意合适装置、如软件或固件配置成从启动指示器124接收车辆10已经开始沿轨道20行驶的初始信号，且此后连续或以规则的时间间隔计算车辆沿上述轨道的实际位置。处理器110还配置成例如基于来自定时器114的持续时间查找车辆10沿轨道20的预测位置范围，并将其与实际位置进行比较。如果实际位置落到该预测位置范围以外，则处理器110沿线126向激励和停止系统118发送信号，且如下文详细描述，激励和停止系统118配置成阻止车辆10沿轨道20的任何进一步前进以及沿轨道行驶的任何其它车辆的前进。此外，处理器110可配置成接收来自轨道处理器52的理想位置，且将其位置与理想位置进行比较，并且进行刹车或不进行刹车(如下所述)以便因而提高车辆速度来进行补偿。

附图4示出适合在实施本发明时使用的激励和停止系统118的一个实施例。如图所示，激励和停止系统118包括与存储器130互连的处理器128、电源132、输出切换控制器64(也参见附图7)、刹车控制器136和车辆轨道监控器138。

处理器128可与上文结合附图3所述的处理器110类似，或者在一个可选实施例中代替两个单独处理器110和128，要领会这两个处理器可组合在一起，成为执行本文针对两个处理器所述的功能的一个处理器。

同样，存储器130可与上述存储器112类似，且可工作以存储配置处理器128的程序。

电源132可为任意合适电源，例如电池、发电机或变压器。可选地，电源132可省去和/或变换通过电极28接收的功率。电源132可提供足够电能以激励输出切换控制器64与可安装到刹车30(附图1)的刹车控制器136。

现在又参照附图1和2，车辆轨道监控器138可以是用于监控沿激励铁轨26输出的能量的任意适当装置，且在能量缺乏时通知处理器128。在可选实施例中，车辆轨道监控器也可包括用于驱动车辆10的电动机(未示出)。车辆轨道监控器138通过电极28连接至激励铁轨26，并通过车轮14连接到铁轨22。发电机30可连接在与激励铁轨26相连接的电控断路器56和铁轨22之间的电路中。通常闭合的分流继电器66(也参照附图7)位于电极28和车轮14之间的电路中，且可由切换控制器64进行远程控制。

工作时，处理器128可通过例如软件或固件配置成响应来自处理器110的命令信号，以通过通知刹车控制器136应用刹车30来停止车辆10的移动。同时，处理器128可还配置成通知输出切换控制器64闭合分流继电器66以将发电机30短路并警告双向表决电路56，使得通过各车辆的车辆轨道监控器系统138通知轨道20上运行的其它车辆需要停止。处理器128还可配置成在如上所述识别到轨道20上的位置错误时如果如上所述需要进行校正则检查当前速度并应用刹车30。当位置错误超过预定阈值位置、如大于五英尺或者例如在离另一车辆五英尺内时，则处理器128可警告双向表决电路56，以便通知轨道20上行驶的其它车辆需要停止。

根据本发明另一实施例监测和控制可沿路径移动的多个车辆的位置的方法在附图5中一般在200示出。如在210所示，该方法包括将车辆控制系统中至少一部分设置在各车辆上，且如在212所示将车辆传感器装置安装到各车辆。该方法还包括，如在214所示，对于各车辆在路径上的的给定持续时间存储沿路径的预测位置范围，且如在216所示，使用各车辆传感器确定在各车辆沿路径移动时该车辆的实际位置。此外，如在218所示，该方法包括将各车辆的实际位置与对于多个给定持续时间的预测位置范围进行比较，且如在220所示如果任何实际位置位于预测位置范围之外则停止所有车辆。

本文所述系统和方法的技术效果包括确定车辆在轨道上的位置。其它技术效果包括确定该位置是否在预测位置范围之内。

虽然结合目前认为是最实用和最优实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于在此公开的这些实施例。而是，本发明旨在覆盖在随附权利要求书的精神和范围内的所有各种修改和等效布置。

Claims (15)

1.一种用于控制路径上多个车辆的驾乘控制系统，包括：

轨道处理器，配置成确定并传送表示所述多个车辆中每一个的预期位置范围的数据；

多个车辆控制系统，其中所述多个车辆中的每一个容纳所述多个车辆控制系统中之一，并且其中所述多个车辆控制系统中的每一个包括：

传感器，配置成检测所述多个车辆中容纳所述传感器的那个车辆的实际位置，并且配置成传送表示实际位置的数据；

处理器，配置成从所述传感器接收表示实际位置的数据，从所述轨道处理器接收表示预期位置范围的数据，并且将表示实际位置的数据与表示预期位置范围的数据进行比较；和

激励和停止系统，配置成基于表示实际位置的数据与表示预期位置范围的数据进行的比较来调节车辆速度。

2.根据权利要求1所述的驾乘控制系统，其中表示预期位置范围的数据与表示实际位置的数据各自包括时间值。

3.根据权利要求1所述的驾乘控制系统，其中所述处理器配置成将表示实际位置的数据与表示预期位置范围的数据进行比较，以便于所述激励和停止系统的调节。

4.根据权利要求1所述的驾乘控制系统，包括：电控断路器，配置成在识别到所述多个车辆的任一车辆中的故障时被激励以停止所述多个车辆中每个车辆。

5.根据权利要求4所述的驾乘控制系统，包括：通过确定所述多个车辆中的特定车辆的实际位置在该特定车辆的预期位置范围之外来识别故障。

6.根据权利要求1所述的驾乘控制系统，其中所述传感器包括光学传感器或者磁场传感器。

7.根据权利要求1所述的驾乘控制系统，其中所述处理器配置成接收时间值并且基于存储器中存储的查找表来将所述时间值转换为位置值。

8.根据权利要求1所述的驾乘控制系统，其中所述多个车辆控制系统中的每一个包括分流继电器，所述分流继电器配置成由受所述处理器控制的切换控制器激励，其中所述分流继电器在闭合时阻止电源向所述驾乘控制系统的部件供电。

9.根据权利要求8所述的驾乘控制系统，其中所述处理器配置成激励所述切换控制器，使得所述切换控制器在所述多个车辆中的特定车辆的实际位置在该特定车辆的预期位置范围之外时闭合。

10.根据权利要求1所述的驾乘控制系统，其中所述激励和停止系统包括：刹车系统，配置成控制刹车以调节所述车辆速度。

11.一种用于控制路径上多个车辆的方法，包括：

用所述多个车辆中之一的传感器来检测所述多个车辆中所述之一的实际位置；

用所述传感器传送表示实际位置的数据；

用所述多个车辆中所述之一的车辆处理器来接收表示所述实际位置的数据；

在所述车辆处理器接收由轨道处理器传送的表示预期位置范围的数据；

用车辆处理器来比较表示实际位置的数据与表示预期位置范围的数据；并且

基于表示实际位置的数据与表示预期位置范围的数据的比较来调节车辆控制系统。

12.如权利要求11所述的方法，包括：基于行驶持续时间值用轨道处理器来确定表示所述多个车辆中每一个的预期位置范围的数据。

13.如权利要求11所述的方法，包括：通过轨道的母线部件和所述多个车辆中每一个的电极部件，将表示预期位置范围的数据从轨道处理器传送到车辆控制系统。

14.如权利要求11所述的方法，包括：在识别到所述多个车辆的任一车辆中的故障时，激励电控断路器以停止所述多个车辆中的每个车辆。

15.如权利要求11所述的方法，包括：接收时间值作为表示预期位置范围的数据，并且基于存储器中存储的查找表来将所述时间值转换为位置值。

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