CN101588953A - 用于不具有绝缘接头的轨道信号系统的方法、系统和计算机代码 - Google Patents

Abstract

一种铁轨系统，当多个发送器和多个接收器使用轨道进行通信时，该铁轨系统通过特定发送器和特定接收器之间不具有绝缘接头的轨道提供通信，一种方法包含在特定时间内从所述特定发送器发送唯一信号。所述唯一信号通过铁轨得以传送，其中所述铁轨在连续铁轨之间不具有绝缘接头并且是唯一信号穿过其运行的介质，其中所述唯一信号是可由所述多个接收器检测到的但是不可读取。所述特定接收器被激发在特定时间内读取所述唯一信号。

Description

用于不具有绝缘接头的轨道信号系统的方法、系统和计算机代码

技术领域

本发明领域涉及轨道运输，更具体地说，涉及一种铁路信号系统。

背景技术

包括在铁轨的间隔开的轨道之上运行的一个或更多轨道车辆的固定轨道运输系统已经是一种将货物和人从一个地理位置运送到另一地理位置的高效途径。在人口稠密的国家以及道路运输系统未有改善的国家中，轨道车辆会是用于是人和货物移送的主要设备。另外，轨道运输使用在人很少甚至无人存在的区域。另外，在整个世界的范围内可能存在几百万公里的铁轨需要被维护。

在整个美国，存在二十万线路信号设备，它们布置成与铁路系统相联系。铁路系统包括沿着轨道定位的线路设备，例如，转辙器、信号以及车辆检测器。线路设备可以限定为例如，轨道转辙器位置装置、轨道占用检测器、线路信号设备、隔热箱检测器、热轮检测器、打滑设备检测器、高水检测器、高/宽载荷检测器、自动设备识别系统、干线交叉系统、互锁控制器系统或位于邻近所述轨道并用于监视所述轨道状态的任何其他设备、环境状况、和/或铁路车辆。各个线路设备装置位于整个铁路系统内，因此地理上比较分散并且通常位于难于到达的地方。

铁路一般采用使用颜色的线路信号以及这些信号的位置以将移动授权信息传送给列车机组人员。这些信号由线路信号装置局部控制。线路信号装置传送信号点之间的信息，其中所述信号点将铁轨的两个导轨用作导电体以形成轨道电路。绝缘轨道接头被添加在这些信号点处以允许单独的轨道电路形成在两个信号点之间。目前，固态编码的轨道电路被用于铁路信号发送。这些轨道一般是直流(DC)编码脉冲，其用来传送信号点之间的信息。这些线路信号装置取决于线路信号点处的绝缘铁轨接头以防止信号传播到非预期接收信号的装置。

图1描述使用绝缘连接轨道的固态编码DC轨道系统的现有技术的示例性实施例。铁轨9在相邻轨道13相遇之处之间具有绝缘接头10。该绝缘接头10被用来形成用于铁路信号传送的块11、12。块11、12的第一端处的信号装置14、15发送DC编码的脉冲，这些脉冲被块11、12的第二端处的信号装置17、18检测到并解码。根据信号装置，发送信号、检测以及解码信号传送发生在块11、12的两个方向或，换句话说还发生在从第二端到第一端的方向。为了确保预期的信号被接收，信号装置14、17、15、18之间的通信在固定码帧期间内同步。因此，各个隔热箱11、12内的第一信号装置14、15在第一个半周期内发送信息，第二信号装置17、18在第二个半周期内发送信息。绝缘接头10将所述信号保持在各个块内并且因此防止信号发送到另一块11、12内。

尽管大部分的轨道部件被认为实际上主要是机械的，但是其中的许多还用于电气目的。信号穿过所述铁轨发送的轨道点中的铁轨、枕木、路基、绝缘接头、轨距板、轨距杆以及闸口面板必须都具有正确的电气特性以及精确的机械特性，以便所述信号设备适当运行。这包括线路信号、车内信号以及闸口报警系统。

在铁轨的维护中，绝缘接头是特别关注的。由于铁轨中的机械不连续性，所述绝缘接头必须经常承受比铁轨自身经受更严酷的“重击”。路基和次等级的材料会受到影响，并且在大量的铁路运输之下轨道会发生显著的“抽吸”。尽管所有的这些，但是绝缘接头必须维持良好的机械连接，以及，理想位置完美的电绝缘。

在运行中，由绝缘接头提供的电绝缘度不会很完美，即使当绝缘接头完美时。这主要是由于提供每个绝缘接头周围的导电通道的路基电阻。但是每个绝缘接头的绝缘层的性能最终会下降。因此，铁路业主以及用户会从减小直接归因于绝缘的铁路接头的铁路维护问题的铁路中受益。

发明内容

本发明的示例性实施例致力于一种系统、方法以及计算机程序代码，用于通过不需要绝缘接头的铁路使可识别的信号传播。为此，在示例性的实施例中，公开了一种铁轨系统和方法，当多个发送器和多个接收器使用轨道进行通信时，该铁路轨道系统通过不具有绝缘接头的轨道而在特定发送器和特定接收器之间提供通信。所述方法包括在特定时间内从特定发送器发送唯一信号。唯一信号通过铁轨得以传送，其中所述铁轨在连续铁轨之间不具有绝缘接头并且是唯一信号穿过其中行的介质，其中所述唯一信号是可由多个接收器检测到但是不可读取。所述特定的接收器被起动以在特定时间内读取唯一信号。

还公开了一种用于线路信号设备之间通信的铁轨信号系统。该系统包括发送器，该发送器基于在限定的时间内发送唯一信号，频率调制所述唯一信号以及相位调制所述唯一信号其中的至少一个来发送所述唯一信号。邻近发送器的铁轨还设置为在连续铁轨之间不具有绝缘接头并且是唯一信号穿过其传送的介质。接收器还被公开为邻近所述铁路轨道以基于能够在所述限定时间内接收所述唯一信号被发送的信号、频率解调所述唯一信号和/或相位解调所述唯一信号来接收所述唯一信号。

在另一实施例中，在具有计算机处理器的铁轨信号系统中，提供一种计算机软件代码，其中当多个发送器和多个接收器使用所述轨道通信时，所述计算机处理器通过不具有有绝缘接头的轨道而在特定发送器和特定接收器之间提供通信。所述计算机软件代码包括用于在特定时间内从特定发送器发送唯一信号的计算机软件模块。该计算机软件代码还具有用于通过铁轨发送所述唯一信号的计算机软件模块，其中所述唯一信号可被多个接收器检测到但不可读。计算机软件模还设置用于起动所述特定接收器以在特定时间内读取所述唯一信号。

附图说明

通过参考示于附图中的特定实施例将提供以上简要描述的本发明的更具体的描述。要理解到，这些附图仅描述本发明的一般实施例因此不被认为是对其范围的限制，通过使用附图将更加具体和详细地描述和解释本发明，其中：

图1描述使用绝缘接头轨道的固态编码的DC轨道系统的现有技术的示例性实施例；

图2描述没有绝缘接头的信号轨道系统的示例性实施例；

图3描述用于没有绝缘接头的信号轨道系统中的发送/接收方块图的示例性实施例；以及

图4描述用于在没有绝缘接头的铁轨系统中使用的信号轨道系统的步骤的流程图的示例性实施例。

具体实施方式

现在详细参考和本发明一致的实施例，其中的例子图示在所述附图中。只要可能，在所有附图的范围内使用的相同附图标记指的是相同或相似的部件。虽然相对于铁路系统描述了本发明，例如但不限于通过铁轨通信的线路信号装置，但是本领域内的技术人员将容易地认识到本发明的示例性的实施例还可以用于其他系统中，在此信号信息通过公用载波从另一位置发送到另一位置。

本发明的示例性实施例通过为铁轨信号系统提供一种系统、方法以及计算机软件代码以在不需要沿着导轨设置绝缘接头的情况下进行操作从而解决现有技术中的问题。本领域内的技术人员将认识到，例如包括CPU、存储器、I/O、程序存储器、连接总线以及其他合适部件的数据处理系统的装置能被编程或另外设计为便于实施本发明的示例性实施例的方法。这种系统可包括用于执行该方法的合适程序设备。

更广泛地说，所述技术效果是沿着轨道不需要绝缘接头操作铁轨信号系统。本发明的示例性实施例可以描述于计算机能够执行的指令的一般上下文中，例如通过计算机执行的程序模块。一般地，程序模块可包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例行程序、程序、目标、部件、数据结构等。例如，以本发明的示例性实施例为基础的软件程序以不同的语言编码，用于不同的计算平台。本发明的例子可以在是采用网络浏览器的网络端口的背景下得以实施。然而，将认识到，以本发明的示例性实施例为基础的原理也可以和其他类型的计算机软件一起得以实施。

而且，本领域内的技术人员将认识到本发明的例子可以和其他计算机系统结构一起实施，其中所述计算机系统结构包括便携式装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子产品、小型计算机、大型计算机等。本发明的例子还可实施于分布式计算的环境中，在此任务是通过经由通信网络被连接的远距处理装置得以执行的。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器装置的当地和远距计算机存储介质中。

而且，制造的产品，例如预制盘或其他类似的计算机程序产品，用于数据处理系统，可包括记录在其上的存储介质和程序设备，用于定向数据处理系统以便于实施本发明的示例性实施例的方法。该装置和制造产品也落入本发明的精神和范围内。

现在参照附图，将描述本发明的实施例。本发明能以许多方式得以实施，这些方式包括作为一种系统(包括计算机处理系统)、方法(包括计算机实施方法)、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面，其包括网络端口或具体固定在计算机可读存储器中的数据结构。下面描述本发明的几个实施例。

图2描述用于没有绝缘接头的铁轨中的信号轨道系统的示例性实施例。如本领域内的技术人员将认识到的，本发明的一方面可以被实施为替换现有的线路信号装置，升级现有线路信号装置，和/或同现有线路信号装置相结合地工作的新式线路信号装置。使用了一种形式的时分多路传输。时分多路传输是一种为每个传送装置分配时隙以通过共用介质发送从而避免竞争的技术。

图示了多个信号装置20、21、22、23、24、25、26、27。在示例性的实施例中，每个信号装置具有发送器30和接收器31。每个发送器30与共用时钟35同步。时钟源35可包括，但不限于，全球定位系统(GPS)时钟和/或时间信号的播报，例如WWV和/或WWVB广播。时钟源35可以通过无线通信和/或通过有线通信被提供给每个发送器30。

一定范围的共用接收器31内的发送器30被分配具有唯一的时隙用于传送。如所示，某些范围的共用接收器31内的每个发送器30被分配具有一时隙，例如但不限于时隙1到6。该时隙的大小设置成能够确保给要被发送的信号足够时间而不会和被发送的另一信号干涉。同样地，如果来自特定发送器的信号应该在特定时间抵达特定的接收器，那么每个接收器还被分配唯一的时隙，用于接收所述发送信号。如所示，假定与信号装置27有关的发送器30被分配有时隙1。与信号装置24相关联的接收器3 1也分配具有时隙1。因此，当时钟源35处于时隙1的时间时，信号装置27的发送器30和信号装置24的接收器31被打开以分别发送和接收。如上公开的本发明的示例性实施例允许沿着所述线路或铁轨40得以发送的信号数量产生变化并且还可允许恒定地调节时间间隔以优化地使用可用的带宽。如进一步公开的块50、51、52示于图2中。

然而其中图1的块由绝缘接头10限定，图2中的块由线路信号55的位置限定。另外，如图1所示，信号装置看起来在给定距离之后重复。这种情况的发生是由于该各个信号装置之间的距离分开足够远使得来自这些装置的信号将不会与来自其他各个装置的信号干涉。更具体地说，第一信号装置21足够远离第二信号装置27使得发送器30和接收器31或信号装置21、27不会与来自其他信号装置27、21的信号干涉。

本发明的示例性实施例还使用相位调节而为调制信号做准备。图3描述用于在铁轨之间没有绝缘接头的铁轨信号系统的发送/接收方块图的示例性实施例。载波频率60可以是例如场可调制的，以使其可以被设置成足够低的频率以将代码信息传送到在块的相对端处的它的预期接收器，即使在改变路基状况的情况下，同时限制信号传播以使远距信号装置的干涉最小化。

为了确保接收器3 1不使来自接收器30而不是所希望的接收器30的信号解码，唯一的相位信号可被分配给每个发送器30。载波频率是采用唯一识别所述发送器的可重复的调制特征(signature)进行调制的相位。调相器可以被配置以仅使具有匹配的相位信号的DC代码通过。

如所示，发送器30包括代码发生器61，例如但不限于DC代码发生器。代码发生器61提供重复的代码。还设置有被连接到轨道63的调相器62。还提供了相位信号发生器65和本地振荡器66。相位信号发生器65产生传送唯一发送器特征的重复代码。发送器30发送出用于特定接收器31的载波频率。

接收器31包括被连接到轨道63的相位解调器70。本地振动器66和相位信号检测器72被连接到相位解调器70。相位解调器70和相位信号检测器72去除导致原始信号的重复代码信息。

通过去除绝缘接头10，所述轨道电路之间的电气间距也被移除。较小的电气边界需要形成在信号点附近以确定列车何时穿过边界。该列车检测的分辨度要求使得信号在移动的列车之前没有降级。高频信号可用来提供较短范围的列车检测机制。该信号的振幅和/或频率可被调节以获得列车检测的预期分辨度。在一个方面，分开的高频轨道电路可以用作覆层以提供该特性。在另一实施例中，所述高频信号可以施加在上述调制信号上。在一个方面，可以使用上述的调制信号的相互调制技术产生该高频信号。

本发明的示例性实施例确保发送器没有彼此干涉，其中每个接收器解码具体地相应于各个接收器的信号。这是通过使用上述可以与频率和调相相结合使用的TDM技术而实现的。

图4描述用于在没有绝缘接头的铁轨系统中使用的信号轨道系统的步骤的流程图的示例性实施例。如所示，流程图80包括在特定时间从发送器发送唯一信号，步骤82。该信号通过铁轨得以发送，步骤84。被表示成以接收唯一信号的接收器被激活以在特定时间接收，步骤86。为了进一步确保正确信号被所述接收器接收，信号频率和/或相位通过所述发送器得以调制，其中所述接收器被设定成以接收该特定的频率和/或调相信号，步骤88。如果当轨道车辆穿过某一轨道段时需要传送信号，所述流程图可以进一步包括在发送唯一信号90之前检测某一段上的轨道车辆。例如，高频信号可以被用于特定的轨道段上以在信号边界90处或附近检测轨道车辆。为了确保所述发送器和接收器在正确的时间工作，每个都与公共时间同步。如上所述，流程图80中的步骤可以使用计算机软件代码得以实施。

尽管参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域内的技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围内，可以进行各种改变、省略和/或增加，并且等同物可以替换其中的元件。另外，可以进行许多修改以使特定情况或材料在不背离其范围的情况下适合于本发明的教导。因此，注意到，本发明不限于被公开为认为是实施本发明的最佳模式的特定实施例，但是要注意到本发明将包括落入附属权利要求的范围内的所有实施例。而且，除非具体说明，否则使用的任何术语第一、第二等不表示任何次序或重要性，而是这些术语第一、第二等被用来区分一个元件和另一元件。

Claims (21)

1.在一种铁路轨道系统中，当多个发送器和多个接收器使用轨道进行通信时，该铁路轨道系统通过不具有绝缘接头的轨道而在特定发送器和特定接收器之间提供通信，一种方法包含：

a)在特定时间内从所述特定发送器发送唯一信号；

b)通过铁轨传送所述唯一信号，其中所述铁轨在连续铁轨之间不具有绝缘接头并且是所述唯一信号穿过其中运行的介质，其中所述唯一信号可由所述多个接收器检测到但是不可读取；

c)起动所述特定接收器以在所述特定时间内读取所述唯一信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述唯一信号还包含频率调制所述唯一信号和相位调制所述唯一信号其中的至少一个。

3.如权利要求1所述的方法，其中发送所述唯一信号包含当铁轨在特定轨道段上通过时发送所述唯一信号。

4.如权利要求3所述的方法，其中还包含当轨道车辆在特定轨道段上通过时由音频轨道线路检测所述轨道车辆。

5.如权利要求1所述的方法，其中还包含使所述发送器和接收器同步至相同的时间。

6.如权利要求1所述的方法，其中发送所述唯一的信号还包含在较低频率下发送所述唯一信号，足以将所述唯一信号中的编码信息传送到所述接收器，同时限制信号传播以使多个接收器中的其他接收器的干涉最小化。

7.一种用于在线路信号装置之间通信的铁路轨道信号系统，该系统包含：

a)发送器，该发送器基于在限定时间内发送唯一信号、频率调制所述唯一信号以及相位调制所述唯一信号其中的至少一个而发送所述唯一信号；

b)铁路轨道，该铁路轨道邻近所述发送器，该铁路轨道在连续铁轨之间不具有绝缘接头并且是所述唯一信号通过其传送的介质；

c)接收器，该接收器邻近所述铁轨，以基于能够在所述限定时间内接收所述唯一信号被发送的信号其中的至少一个、频率解调所述唯一信号以及相位解调所述唯一信号来接收所述唯一信号。

8.如权利要求7所述的系统，还包含多个发送器和接收器，其中只要所述唯一信号相容于特定发送器和特定接收器，则所述特定发送器和所述特定接收器能够发送和接收所述唯一信号。

9.如权利要求7所述的系统，还包含具有至少发送器和接收器的信号装置。

10.如权利要求7所述的系统，其中所述发送器包含编码发生器、相位调制器、相位信号发生器和本地振动器其中的至少一个，用来产生所述唯一信号。

11.如权利要求7所述的系统，其中所述发送器包含相位解调器、本地振动器以及相位信号检测器其中的至少一个，用来读取所述唯一信号。

12.如权利要求7所述的系统，还包含时钟源，以使所述发送器和所述接收器的运行时间同步。

13.如权利要求7所述的系统，还包含检测器，以确定何时轨道车辆在特定的轨道段上通过。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述检测器包含音频轨道线路。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述音频轨道线路的频率相对于特定的检测距离来说是可调节的。

16.在具有计算机处理器的铁路轨道信号系统中，当多个发送器和多个接收器使用所述铁轨进行通信时，该铁轨信号系统通过不具有绝缘接头的铁轨在特定发送器和特定接收器之间提供通信，一种计算机软件代码包含：

a)用于在特定时间内从所述特定发送器发送唯一信号的计算机软件模块；

b)用于通过铁轨轨道发送所述唯一信号的计算机软件模块，其中所述铁路轨道在连续轨道之间不具有绝缘接头并且是所述唯一信号穿过其传送的所述介质，其中所述唯一信号可由所述多个接收器检测但不可读取；

c)用于起动所述特定接收器以在所述特定时间内读取所述唯一信号的计算机软件模块。

17.如权利要求16所述的计算机软件代码，其中所述唯一信号还包含在限定时间内发送所述唯一信号、频率调制所述唯一信号以及相位调制所述唯一信号其中的至少一个。

18.如权利要求16所述的计算机软件代码，其中用于发送所述唯一信号的计算机软件模块还包含当轨道车辆通过特定轨道段上时，用于发送所述唯一信号的计算机软件模块。

19.如权利要求16所述的计算机软件代码，还包含用于使所述发送器和所述接收器同步至相同时间的计算机软件模块。

20.如权利要求18所述的计算机软件代码，还包含当轨道车辆在特定轨道段上通过时用于起动所述发送器的计算机软件模块。

21.如权利要求16所述的计算机软件代码，用于发送所述唯一信号的计算机软件模块还包含计算机软件模块，该计算机软件模块用于在较低频率下发送所述唯一信号，其足以将所述唯一信号中的编码信息传送到所述接收器，同时限制信号传播以使多个接收器中的其他接收器的干涉最小化。

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