CN102292253A - 使用远程分布式动力机车作为列车头部装置与列车尾部装置之间通信链路中的转发器的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
在领头机车(14)中的HOT装置(48L)与列车尾部位置处的EOT装置(40)之间传递消息。所述方法包括将远程机车(12A)上的DP收发器(28L)调谐到HOT/EOT通信信道频率，从EOT装置(40)传送预期用于HOT装置(48L)的消息，或者从HOT装置(48L)传送预期用于EOT装置(40)的消息，以及在DP收发器(28L)接收消息。如果消息是从EOT装置(40)传送的，则将消息从DP收发器(28L)传送到HOT装置(48L)，并且在HOT装置(48L)接收和执行消息。如果消息是从HOT装置(48L)传送的，则将消息从DP收发器(28L)传送到FOT装置(40)，并且在EOT装置(40)接收和执行消息。
Description
技术领域
本发明一般涉及铁路列车通信系统，并且具体地说，涉及用于具有列车头部和列车尾部通信装置的铁路列车的通信系统。
背景技术
在操作员控制下，铁路机车供应动力(牵引力)以移动列车，并在机车上和/或列车车厢上应用制动以减慢或停止列车。动力由电牵引电机响应机车引擎生成的AC或DC信号而供应。
铁路列车包括三个单独的制动系统。空气制动系统包括延伸列车长度的流体携带(fluid-carrying)(一般情况下流体包括空气)制动管和车厢制动系统。在每个机车和每个车厢响应于制动管中的流体压力而应用或松开车轮制动器。操作员控制的制动手柄(handle)控制制动管压力，使制动管排出流体(vent)以降低压力，从而向机车和车厢发信号通知应用制动，或者向制动管充入流体(charge)以增大压力，从而向机车和车厢发信号通知松开制动。为了安全的列车操作，制动管中的压力降到低于阈值时，制动默认为应用的条件。
每个机车还包括由操作员控制的独立气动制动系统，以应用或松开机车制动。耦合到空气制动系统的该系统通过增大机车制动缸中的压力而应用机车制动，并且根据缸气压的降低而松开机车制动。
最后，每个机车配有动态制动系统。动态制动的激活将重新配置机车的牵引机车以作为发电机来操作，机车车轮的惯性供应转动能以使发电机绕组转动。发电机动作形成的磁力抵制车轮旋转并因此形成车轮制动力。发电机产生的能量在机车中的电阻器网格中作为热而消散，并且由一个或多个冷却鼓风机去除。在应用机车独立制动和/或车厢空气制动可能造成机车或车厢车轮过热时，或者持续使用可能造成过度车轮磨损时，指示使用动态制动来减速行驶列车。例如，在列车穿越持续下坡时，可应用动态制动。
配置用于分布式动力(DP)操作的列车包括在列表头端的领头机车和列车的头端与末尾之间的一个或多个远程机车。DP列车还可包括在列车尾部的一个或多个机车。DP系统还包括分布式动力列车控制和通信系统，带有链接领头和远程机车的通信信道(例如，射频(RF)或有线通信信道)。
DP系统生成牵引和制动命令以响应操作员启动(例如，领头机车中的操作员)领头机车牵引控制器(或节流阀手柄)或领头机车制动控制器(响应空气制动手柄、动态制动手柄或独立制动手柄的操作)的控制。这些牵引或制动命令通过DP通信信道传送到远程机车。接收远程机车响应牵引或制动(应用和松开)命令，以应用牵引力或者应用/松开制动，并且还向领头机车通告命令已接收和执行。例如，当领头机车操作员操作领头机车节流阀控制器以在领头机车应用牵引力时，根据选定节流阀凹口(throttle notch)号，DP系统向每个远程机车发布命令以应用相同牵引力(例如，相同凹口号)。每个远程机车回复以确认命令的执行。领头机车也发布状态请求消息，并且远程机车以操作数据做出响应。领头机车和远程机车也能够发布警报消息。
在没有DP系统的铁路列车中，当领头机车操作员操作空气制动手柄时，制动管中的压力增大或降低，并且此压力变化沿整个列车传播，直至达到最后车厢上的列车尾部(EOT)装置。在每个远程机车感应到压力变化时，它也使制动管排出流体或向制动管充入流体以响应感应的压力变化。视列车长度而定，在压力降低到达列车尾部前，可能经过几秒钟。对于紧急制动应用，可能损失了宝贵的时间。
然而，在DP列车中，领头机车还将制动应用消息(以RF信号的形式)通过DP通信链路传送到每个远程机车。响应于该命令，在每个远程机车使制动管排出流体以加快车厢制动的应用，因为远程机车在它们感应到制动管压力变化前接收通信信道消息。对于紧急制动应用，在领头机车和在远程机车使制动管排出流体加快了制动管排出流体过程，并且加快了在每节车厢、特别是对于靠近列车尾部的车厢的制动应用。
在领头机车启动的制动松开也通过DP通信信道传递到远程机车，以便制动管同时从所有机车再充入流体到其额定压力，由此缩短制动管再充入流体时间。
开始操作前，DP列车的机车链接在一起以确保每个机车只与相同列车的机车通信。在链接过程期间，机车交换独特的标识号。在列车操作期间发送的每个消息包括发送机车的独特标识号和接收机车的号码。在回复或执行消息中包含的命令前，接收机车检查发送机车的标识信息以确定有效的传送消息，并且检查预期接收机车的标识信息以确定它是否是预期接收方。
通常，通过分布式动力通信系统发送的牵引和制动消息导致更统一的牵引和制动力应用到车厢，因为每个机车能够以通信信道信号的速度而不是以必须沿整个列车传播的气动制动管压力变化的更慢速度来实现制动应用或松开。分布式动力列车操作因此对于长的列车构成改进列车处理(特别是制动应用)以及性能是更适合的。在山岭地形上操作的列车能够从DP操作而获益。
列车还包括头端机车中用于与EOT装置双向通信的列车头部(HOT)装置。HOT/EOT无线电通信信道独立于DP通信信道。HOT装置通过HOT/EOT通信信道将状态请求和命令传送到EOT装置。例如，HOT装置命令应用制动，例如，从EOT装置使制动管排出流体。EOT装置将状态消息传送到HOT装置。例如，EOT装置监视在列车尾部的制动管压力，并将压力传递到列车头部装置。虽然DP通信系统允许更长列车的操作，但随着列车长度增加，HOT-EOT通信变得更加困难。
发明内容
本发明的一个实施例涉及一种用于在领头机车的HOT装置与铁路列车的列车尾部位置处的EOT装置之间传递消息的方法。铁路列车还包括领头机车与EOT装置之间的远程机车。该方法包括：将远程机车板上的DP收发器调谐到HOT/EOT通信信道的频率，从EOT装置传送预期用于HOT装置的消息或从HOT装置传送预期用于EOT装置的消息，以及在DP收发器接收所述消息。如果所述消息是从EOT装置传送的，则将消息从DP收发器传送到HOT装置，并且在HOT装置接收和执行消息。如果所述消息是从HOT装置传送的，则将消息从DP收发器传送到EOT装置，并且在EOT装置接收和执行消息。
有利的是，本发明的此实施例通过使用DP通信系统在HOT与EOT装置之间中继HOT和EOT消息，解决了疑难的HOT/EOT通信的问题。
附图说明
在连同附图阅读时鉴于以下详细描述来考虑时，能够更容易理解本发明，且因此更轻松明白本发明的进一步优点和使用。根据常用惯例，各种描述的特征未按比例绘制，而是绘制成强调与本发明相关的特定特征。在图形和文本各处，引用字符表示类似的要素。
图1示出本发明的教导能够应用到的分布式动力列车。
图2以框图形式示出DP通信系统和HOT/EOT通信系统的通信要素。
图3-6是示出根据本发明各种实施例的处理步骤的流程图。
图7以框图形式示出根据本发明一实施例的DP通信系统和HOT/EOT通信系统的通信要素。
图8是示出根据本发明一实施例的处理步骤的流程图。
具体实施方式
在根据本发明的各方面详细描述使用远程分布式动力机车作为列车头部装置与列车尾部装置之间通信链路中的转发器(repeater)的特定方法和设备前，应注意到本发明主要侧重与所述方法和设备有关的硬件和软件要素的新颖组合。相应地，硬件和软件要素已在图形中由常规要素表示，只示出与本发明有关的那些特定细节，以免用受益于本文中的描述的本领域技术人员将容易明白的结构细节混淆本公开。
下述实施例无意于定义有关本发明的结构或方法的限制，而只是提供示范构造。实施例是允许性而不是强制性的，并且是说明性而不是穷举的。
DP列车控制和通信系统的一个示例是康涅狄格州费尔菲尔德通用电气公司提供的LOCOTROL
分布式动力通信系统。LOCOTROL
分布式动力系统包括射频链路(信道)和在领头机车与远程机车的接收和传送装置。
图1示意示出在箭头11所示方向中行驶的示范分布式动力列车10。远程机车12A(也称为远程单元)通过来自领头机车14(也称为领头机车)或来自控制塔16的消息来控制。控制塔命令由调度员直接发布到机车12A，或者经领头机车14发布到远程机车12A。
耦合到领头机车14的拖尾机车15由领头机车14经连接两个单元的MU(多机车)线路17上携带的控制信号来控制。此外，耦合到远程机车12A的拖尾远程机车12B由远程机车12A经MU线路17上携带的控制信号来控制。
每个机车14和12A及控制塔16包括DP收发器28L、28R、28T(也称DP无线电)和DP天线29以用于接收和传送DP通信信号。DP收发器通过带后缀的引用数字28L、28R和28T来引用，分别指示领头机车、远程机车和控制塔中的位置。
DP命令一般在领头单元14中的领头站30L中生成以响应领头机车14中动力和制动控制的操作员控制，如上所述。远程机车12A还包括用于处理来自领头机车14的消息和用于发布回复消息和命令的远程站32R。
分布式动力列车10还包括图1中所示的并连接到制动管22的机车之间插入的多节车厢20。车厢20提供有空气制动系统(其某些部件在图1中未示出)，其应用车厢空气制动以响应制动管22中的压力降低，以及松开空气制动以响应制动管22中的压力增大。制动管22伸展列车长度以便输送机车14和12A中空气制动控制器24指定的气压变化。
为进一步改进系统可靠性，分布式动力列车通信系统的一个实施例包括离板转发器26以便接收从领头机车14发送的消息和转发(重新传送)消息以便由远程机车12A接收。此实施例可沿例如经过隧道的轨道长度来实践。在此类实施例中，离板转发器26包括天线35(例如，沿隧道长度安装的泄露同轴电缆)和远程站37以用于接收和重新传送领头消息。
DP列车10还包括通常连接到最后一节车厢20的耦合器41的EOT(列车尾部)装置40。EOT装置40包括信号天线42、用于发送信号到和接收信号自领头机车14中HOT(列车头部)装置48L的EOT收发器44(也称为EOT无线电)及监视和控制设备56。
HOT装置48L(在领头机车14中)包括天线42、HOT收发器及监视与控制设备(未单独示出)。一般情况下，如图所示，EOT和HOT收发器在与DP通信系统的无线电不同的通信信道(频率)上操作，并且使用与DP通信系统无关的通信设备。
HOT和EOT装置在正常列车操作期间双向定期通信。一般情况下，EOT收发器/装置定期(如每分钟一次)和在列车尾部观察到重大事件(例如显著的制动管压力变化或失去动力)时传送状态消息。EOT收发器盲传送，而无来自领头单元14中HOT装置/收发器48L的回复确认。
如果自接收前一EOT消息起在预定时间间隔后，HOT装置48L未收到下一调度的EOT状态消息，则记录通信丢失，并且提示领头机车操作员。领头机车操作员能够通过命令HOT装置发送状态请求消息到EOT装置来执行通信系统检查。正确操作的EOT装置立即响应状态请求。
为了确保制动管完整性和制动的正确操作，在EOT装置40和在HOT装置48L监视制动管中的气压。EOT装置一般还监视电池状况(例如，为EOT警告灯和EOT通信设备供电的电池)、警告灯操作和列车移动。监视的信息通过在超高频(UHF)或甚高频(VHF)无线电信道上操作的电池供电的收发器44传送到HOT装置48L。EOT装置40也能够经到HOT装置48L的紧急消息向领头机车操作员指示在列车尾部存在紧急状况，例如气压的突然丢失、低于预定值的气压或动力的失去。
每个EOT和HOT装置带有在制造时指派的独特标识号。HOT和EOT装置最初通过通信链接过程在列车移动前是链接的。链路通过设计成确保相同列车的HOT与EOT装置之间随后可靠和排它通信的多级通信“握手”进行初始化。在链接过程期间，HOT和EOT装置交换其标识信息。标识信息存储在HOT和EOT装置中，并且随后的HOT/EOT消息包括接收单元的标识信息。接收单元只响应或执行包括其标识信息的消息。
DP通信系统通常包括在领头机车和每个远程机车的冗余RF收发器，在任何时候一般只有一个收发器在操作中用于DP通信。有利的是，DP通信系统和HOT/EOT通信系统使用的频率在相同频带内。理想的情况是铁路将增大其运营列车的长度以限制成本和满足客户的运送要求，但合上(close)HOT与EOT装置之间通信链路的能力对列车长度造成了限制。
根据本发明的第一实施例，机车中的两个冗余DP收发器之一重新调谐到HOT/EOT频率以在HOT装置与EOT装置之间双向中继HOT/EOT通信。来自HOT或EOT装置之一的消息在重新调谐的远程DP收发器接收，转发到伴随的远程DP站，并随后经相同重新调谐的DP收发器重新传送到HOT或EOT装置的另一装置。
例如，远程机车中重新调谐的DP收发器通过HOT/EOT通信信道接收来自HOT装置(在领头机车中)的HOT消息，并将消息转发到远程DP站。该消息随后转发到远程重新调谐的DP收发器(不更改消息格式或协议)并传送到EOT装置(通过HOT/EOT通信信道)。对于接收EOT装置，中继的消息显得已从HOT装置直接收到。
如本领域技术人员所已知的，DP收发器只能接收数据或传送数据，并且不能存储或重新传送消息。因此，DP收发器连接到外部装置(例如远程DP站)以处理(例如解码)消息，并且通过接收DP收发器处理重新传送。DP站因此控制接收DP收发器将消息重新传送到EOT装置。
连同远程DP站操作的远程DP收发器也从EOT装置接收消息(一般为EOT状态消息)，并将它们使用HOT/EOT频率和消息格式重新传送到领头机车中的HOT装置。在HOT装置收到的消息发送到领头机车计算机以便执行。
在转发接收的HOT或EOT消息后，DP收发器能够在期望时转回DP通信频率。然而，由于EOT和HOT装置能够随时传送消息，因此，可能最好是冗余DP收发器对于延长的时期保持调谐到HOT/EOT通信信道频率。因此，此实施例有利地以低成本利用在HOT/EOT通信信道中作为转发器的冗余远程机车DP收发器。
无论是重新传送/中继EOT装置消息到HOT装置，还是重新传送/中继HOT装置消息到EOT装置，远程DP机车收发器更可能成功传送信号到接收端，因为远程DP机车更靠近接收端，以及因为DP收发器在比HOT或EOT收发器更高输出功率操作。
在EOT的紧急制动应用(如HOT装置所命令的)和制动管问题(如EOT装置向HOT装置所报告的)特别重要，这些消息的成功传送对列车安全操作至关重要。来自EOT装置的定期状态消息(例如在EOT的制动管压力)可能不是那么时间关键的，但能够对于安全有效的列车操作很重要。使用连同远程DP站操作的重新调谐的DP收发器作为HOT/EOT通信信道中的中继器，本发明极大地提高了HOT/EOT消息将在接收端成功接收的概率。
图2示出与本发明的第一实施例相关联的某些要素。远程机车12A包括均由远程DP站32R控制的远程DP收发器28R和冗余远程DP收发器102R。根据第一实施例，冗余远程DP收发器102R被调谐到HOT/EOT频率，远程DP收发器28R继续作为DP网络的要素。
领头机车14包括HOT装置48L(还包括领头HOT收发器49L和领头HOT站50L)、领头DP收发器28L、冗余领头DP收发器102L及领头DP站30L。如图所示，EOT装置40包括EOT收发器44。
在第一实施例中，来自HOT装置48L的消息由远程DP站32R从重新调谐的冗余远程DP收发器102R收到。这些消息由远程DP站32R处理并从冗余远程DP收发器102R(以比接收的更高的功率级别)重新传送到EOT收发器44。使用与接收的相同的信号协议和格式重新传送的这些消息例如可包括紧急制动应用消息或对EOT状态信息的请求。
类似地，EOT消息(由EOT收发器44传送)由重新调谐的冗余远程DP收发器102R接收并转发到远程DP站32R。这些消息返回到冗余远程DP收发器102R并传送到领头机车14中的HOT装置48L。
DP系统的操作功率提供了使用DP收发器作为HOT/EOT系统中转发器的另一优点。DP收发器的功率输出大约25-30W，远高于在大约2-5W操作的HOT/EOT收发器。此更高输出功率本身为DP收发器在长距离上提供了更佳的信号性能。此外，DP设备可在许多操作机车上使用，因此，最小化了安装额外设备以适应更长列车的需要，同时提供了可操作的HOT/EOT系统。
冗余DP收发器之一作为HOT/EOT转发器操作时，DP功能性由远程机车上的两个DP收发器的第二DP收发器来维护。虽然图2只示出包括两个冗余DP收发器的一个远程机车，但配置成转发器状态的DP收发器的数量取决于列车长度、带有DP收发器的远程机车的数量、每个远程机车上DP收发器的数量及可使EOT与HOT装置之间通信链路性能降低的环境因素。
图3是示出上面根据本发明的第一实施例描述的要素的操作的流程图130。在步骤132，领头机车中的操作员命令冗余远程DP收发器102R进行HOT/EOT转发器操作。这能够由操作员将命令输入操作员的领头DP控制控制台并将命令传送到冗余远程DP收发器102R而实现。操作员还能够手动控制各个DP单元及其收发器。备选的是，DP系统能够在检测到存在HOT/EOT系统时自动重新调谐冗余远程DP收发器102R。在作为HOT/EOT转发器操作时，冗余远程DP收发器102R转到指派到HOT/EOT通信系统的频率以便接收和传送EOT和HOT命令与消息。
在步骤134，领头机车14中的领头HOT收发器49L传送预期用于EOT装置40的HOT消息。在步骤136，远程DP站32R经重新调谐的冗余远程DP收发器102R接收HOT消息。在步骤138，远程DP站32R命令冗余远程DP收发器102R以比原HOT消息更高功率级别在HOT/EOT信号频率上传送HOT消息。在步骤140，EOT装置40接收消息。由于该消息与从HOT装置48L传送的消息相比并未更改(除功率级别方面之外)，因此，收到的消息显得是已经直接从HOT装置发送。在步骤144，EOT装置40通过传送EOT回复消息做出响应。对HOT消息的示范响应包括在EOT装置使空气制动管排出流体，并且提供例如有关EOT电池电荷状况或在EOT装置的制动管压力的状态报告。
在步骤150，远程DP站32R经重新调谐的冗余DP收发器102R接收EOT回复消息，提升功率级别，并且在步骤152，将回复消息重新传送到领头机车14中的HOT装置48L。在步骤154，在HOT装置48L接收EOT消息。EOT消息可在领头机车14上的DP操作员的显示器300上显示。
除上述EOT回复消息处理外，在HOT/EOT系统的操作期间，EOT自动定期发送状态消息到HOT，而无需来自HOT装置的提示。如上为EOT回复消息所述的，此类状态消息由远程DP站32R经其角色是HOT/EOT转发器的重新调谐的冗余远程DP收发器102R截接和转发。
在上述实施例中，远程机车上的两个冗余DP收发器之一用作HOT/EOT中继，本发明的第二实施例桥接或链接DP通信系统和HOT/EOT通信系统。在HOT/EOT系统上携带的消息能够有利地桥接到DP系统，避免了HOT/EOT和DP系统中的消息重复。此外，将HOT/EOT消息桥接到DP系统增大了HOT/EOT消息将成功接收的概率。将HOT/EOT通信信道上的消息桥接到DP通信信道时，消息格式和协议能够更改为DP通信系统格式和协议。
根据此实施例，通过DP通信系统携带的DP消息通过DP系统中运行的DP收发器与重新调谐到HOT/EOT频率的DP收发器之间的连接而桥接到HOT/EOT系统。此连接由图2中的领头DP站30L或远程DP站32R来实现。
继续参照图2，在远程机车12A上的远程DP收发器28R例如从领头机车14中的领头DP收发器28L接收DP紧急制动应用消息(该消息响应领头机车启动的紧急状况或远程机车启动的紧急状况而生成)时，或者接收DP消息内嵌入的HOT/EOT消息时，远程DP收发器28R将此信息通过信号路径170A(例如，采用串行或并行数据格式、提供传导信号路径或光学信道的电导体)传递到远程DP站32R。响应于此，远程DP站32R将信息通过信号路径170B(例如，采用串行或并行数据格式的电或传导信号路径或光信号路径)传递到冗余远程DP收发器102R(调谐到HOT/EOT通信信道)。冗余远程DP收发器102R根据HOT/EOT消息格式将信号通过HOT/EOT通信信道而传送到EOT收发器44。在此示例中，信号命令在EOT装置打开制动管。在EOT收发器44接收的信号显得是源于HOT装置48。
此第二实施例的方法在图4的流程图179中示出。在步骤180，冗余远程DP收发器102R被命令进行HOT/EOT操作和调谐到HOT/EOT通信频率。远程DP收发器28R保持调谐到DP通信频率。在步骤182，运转的领头DP收发器28L或冗余的领头DP收发器102L(均在领头机车14中)发送预期用于远程DP收发器28R的DP消息(其可包含HOT/EOT消息)。在步骤184，远程DP收发器28R接收该DP消息。
在步骤185，远程DP收发器28R将DP消息通过图2的信号路径170A发送到远程DP站32R。在步骤186，远程DP站32R将信号(响应带有该DP消息内嵌入的HOT/EOT消息的接收DP消息)通过图2的信号路径170B发送到重新调谐的冗余远程DP收发器102R。在步骤188，冗余远程DP收发器102R在HOT/EOT信号频率上将对应HOT/EOT消息传送到EOT装置40。在步骤190，EOT装置40接收和执行消息。
在一备选实施例中，当远程DP站32R接收来自远程DP收发器28R的DP消息时，远程DP站32R将消息经链路或信号路径204发送到HOT装置48R的远程HOT站50R，以便由远程HOT收发器49R传送到EOT装置40。参见图2。
虽然上面描述为将DP消息桥接到HOT/EOT通信信道，但在另一实施例中，DP消息可包含预期用于HOT装置或EOT装置的嵌入HOT/EOT消息。
图5示出流程图199，其示出将HOT消息桥接到DP通信信道、通过DP通信信道携带消息以及将消息桥接回HOT/EOT系统。在步骤200，HOT装置48L创建预期用于EOT装置40的HOT消息。在步骤202，HOT装置48L将消息通过图2所示的信号路径204供应到领头DP站30L。如在步骤210所示，领头DP站30L将HOT消息转换为DP格式。如在步骤212所示，领头DP站30L将该DP消息发送到领头DP收发器28L(或到冗余领头DP收发器102L)以便通过DP通信系统传送。在另一实施例中，将HOT消息转换到DP格式的步骤包括将HOT消息嵌入DP消息格式中。
DP消息在远程DP收发器28R接收，转发到远程DP站32R，转换到HOT/EOT系统格式，转发到冗余远程DP收发器102R，以及从冗余远程DP收发器102R传送到EOT装置40。这些步骤由指示DP消息桥接回HOT/EOT系统的步骤214来示出。
图6示出流程图220，其示出将EOT消息桥接到DP通信信道、沿DP通信信道携带消息以及将消息桥接回HOT/EOT系统。在步骤222，冗余远程DP收发器102R调谐到HOT/EOT通信信道，而远程DP收发器28R调谐到DP通信信道。EOT装置40在步骤224生成EOT消息，并且在步骤226传送消息。在步骤228，冗余远程DP收发器102R在HOT/EOT通信信道上接收EOT消息。
在步骤230，冗余远程DP收发器102R通过图2的信号路径170B将代表接收消息的信号输送到远程DP站32R。在步骤232，远程DP站32R生成对应的DP消息，并通过信号路径170A将消息发送到远程DP收发器28R。在步骤234，远程DP收发器28R传送DP消息以便由列车的另一机车上的DP收发器接收。在另一个实施例中，生成对应DP消息的步骤包括将EOT消息嵌入DP消息中。
DP消息(其表示原EOT消息)例如在领头DP收发器28L接收，转发到领头DP站30L，转换到HOT/EOT系统格式，以及转发到HOT站50L以便执行。这些过程由指示消息桥接回HOT/EOT系统的步骤236示出。
在未示出的另一个实施例中，从远程DP收发器28R传送的DP消息能够通过在列车的头端与远程机车12A之间布置的每个远程机车接收和重新传送DP信号而“蛙跳(leap frog)”到列车的头端。
根据本发明的另一个实施例，每个远程机车配有单独的专用HOT收发器(除DP收发器外)以传送/接收HOT/EOT消息而不危及DP通信系统的操作或冗余性。在此实施例中，不必重新调谐冗余DP收发器之一到HOT/EOT信道频率、将HOT/EOT消息桥接到DP系统、通过DP通信系统传送消息、以及将消息桥接回HOT/EOT系统。
图7示出的此实施例包括远程机车12A和另一远程机车240。后一机车与远程机车12A和拖尾远程机车12B所构成的远程机车以及EOT装置40由车厢(图7中未示出)分隔。图2示出的拖尾远程机车12B未在图7中示出，并且根据本发明可存在或不存在。远程机车240包括远程DP收发器241R和冗余远程DP收发器242R、远程DP站243R及远程HOT装置248R，而远程HOT装置248R还包括远程HOT收发器249R和远程HOT站250R。远程DP站243R通过信号路径260(例如，串行或并行信号路径)与远程HOT装置248R通信，信号路径260包括传导连接或光学连接或诸如此类。
EOT收发器44使用常规HOT/EOT协议、消息格式、频率等传送预期用于领头机车14上HOT装置48L的EOT消息。远程机车240上的远程HOT收发器249R接收EOT消息。参见图8的流程图282的步骤280和281。EOT消息从远程收发器249R传递到远程HOT站250R，到远程DP站243R(通过信号路径260)。参见流程图282的步骤284和图7的框图。
在步骤286，远程DP站243R将收到的EOT消息解码，并且将消息信息重新编码(在步骤288)成标准DP消息格式。远程机车240上的远程DP站243R将DP消息供应到远程DP收发器241R或冗余远程DP收发器242R，以便通过DP通信系统传送到领头DP收发器28L和冗余领头DP收发器104L中操作的一个收发器。参见流程图282的步骤290。本发明在其各种实施例中预期包括在DP通信链中带有任何数量的远程机车的DP系统的操作。
在另一个实施例中，将EOT消息重新编码成DP消息格式的步骤包括将EOT消息嵌入DP消息中。
从接收的领头DP收发器28L或冗余领头DP收发器102L，将消息供应到领头DP站30L，消息在其中被转换为HOT/EOT格式并通过信号路径204供应到领头机车14中的HOT装置48L。参见流程图282的步骤292。因此，根据此实施例，DP通信系统提供EOT装置40与领头机车14中的HOT装置48L之间的链路。
对于预期用于EOT装置的HOT消息，上述系统以类似的方式运行，但在相反的方向中。领头机车14的HOT装置48L中生成的HOT消息经信号路径204被传递到领头DP站30L。领头DP站将消息编码成常规DP格式、协议、频率等，并且将消息经领头DP收发器28L和冗余领头DP收发器102L之一，通过DP通信信道传送。远程机车12A中操作的远程DP收发器28R或冗余远程DP收发器102R接收DP消息并将它转发到远程DP站32R，所述消息在其中被转换为HOT/EOT消息格式。转换后的消息发送到远程机车12A中的HOT装置48R。HOT装置48R将HOT消息传送到EOT装置40。EOT装置40接收消息，就好像该消息已经从领头机车14中的HOT装置48L传送。
作为上面刚刚描述的实施例的备选，远程DP站32R将接收的DP消息通过DP通信信道重新传送以便在远程机车240接收，而不是远程DR站32R将消息转换为HOT/EOT格式并将消息供应到HOT装置48R。在远程DP收发器241R和冗余远程DP收发器242R之一接收时，远程DP站243R将消息转换为HOT/EOT消息格式，并将消息发送到远程机车240中的HOT装置248R。远程HOT装置248R随后将EOT消息传送到EOT装置40。
HOT消息在铁路列车上采用时，一般情况下在领头机车被转换为DP格式，并且通过DP通信系统沿列车发送。最后的远程机车将消息解码为HOT/EOT格式，并且将HOT消息供应到最后远程机车上的远程HOT装置以便发送到EOT装置。
在一备选实施例中，每个远程机车将DP消息(其表示HOT消息)转换为HOT/EOT格式，并且将消息供应到远程机车上的HOT装置。每个HOT装置传送消息以便由EOT装置接收。在每个远程机车上采用HOT装置传送HOT消息可增大HOT消息到达EOT装置的概率。
类似地，EOT消息由最后机车上的HOT装置接收，传送到DP系统，并且通过DP系统传递到领头机车上的DP收发器。在领头机车接收时，HOT消息被转换回HOT/EOT格式，并且供应到领头机车上的HOT装置。
作为对图7和8的实施例的一个改进，在领头机车14中，除了供应通过DP系统接收的EOT状态信息到HOT装置48外，信息被路由到图7中所示的DP操作员的显示器300。信息在DP操作员的显示器300使用与DP信息相同的格式来显示。因此，EOT基本上变成操作员的显示器上的最后“远程机车”。
另一个实施例涉及包括做出工作制动(service brake)应用的功能性的EOT装置。根据常规DP系统，领头机车操作员在领头机车中做出工作制动应用时，DP系统在图7的远程机车12A和240命令工作制动应用。
根据此实施例并参照图7的系统，制动应用命令从远程机车240中的远程DP站243R通过信号路径260发送到相同机车中的远程HOT装置248R。
远程HOT装置248R将制动应用命令编码到常规HOT/EOT信号格式中，并将信号传送到EOT装置40。EOT装置40在做出工作制动应用时充当列车中的“最后远程机车”。本文中所述任何技术能够用于将工作制动应用命令传递到EOT装置。
在本文中所述的各种实施例中，将HOT消息重新编码成DP消息格式的步骤包括将HOT消息嵌入DP消息中。
另一个实施例涉及与DP系统在相同收发器频率上操作的HOT/EOT装置。虽然HOT/EOT装置和DP装置利用不同数据协议和消息格式，但相同频率的使用可导致信号相互干扰并降低两个系统的性能。因此，根据此实施例，修改HOT/EOT装置的消息格式以添加DP报头数据比特(例如，单个字节)和DP脚注(footer)比特。HOT/EOT消息格式的这些修改允许DP系统将HOT/EOT消息识别为有效的消息而不是干扰消息。领头和远程机车上的DP站继续使用常规DP消息格式。
此外，领头和远程机车能够将重新格式化的HOT/EOT消息作为有效DP消息解码和执行到以下程度：任何此类消息命令某些定义功能的执行，如在接收远程机车的紧急制动应用。根据本文中所述的任何实施例，在列车中的最后远程机车接收修改的HOT/EOT消息时，DP系统将消息识别为是从EOT装置所预期的，并且将消息传送到EOT装置。EOT装置接收修改的HOT/EOT消息，忽略报头和脚注比特，以及根据HOT/EOT消息执行该消息。
根据本发明的某些实施例，来自EOT装置的EOT状态信息在最后DP远程机车接收，并且通过使用常规DP消息传递而传送到领头机车中的DP系统。在DP链接过程期间，来自最后DP远程机车的链接消息包括指示其到EOT装置的通信链路的信息。接收来自最后机车的DP消息的领头机车必须能够确定消息是源于最后机车还是源于EOT装置。这通过在DP消息中包括标识符以指示消息源于EOT装置或者包含EOT状态信息而实现。
最后的远程机车收集EOT状态信息，并且创建远程DP状态消息，包括远程机车状态信息和EOT状态信息。在领头机车接收时，远程DP状态信息作为任何其它DP消息来处理。
嵌在来自最后DP机车的状态信息中的EOT状态信息能够在DP操作员的显示器300上显示和/或传递到领头机车中的HOT装置48。DP消息中的标识符生成消息源于EOT装置的显示指示。
作为又一实施例，将HOT/EOT消息格式修改为DP消息格式和协议。EOT装置40随后用作列车的最后远程机车。预期用于EOT装置40的DP消息根据DP消息格式来准备，并且来自EOT装置40的消息类似地准备。从列车中的最后机车(其实际上是EOT装置)收到的消息能够在操作员的DP显示器上显示和/或发送到领头机车中的HOT装置48以便处理和显示。如果配有制动应用功能性，则在EOT装置收到的DP系统消息能够命令在EOT装置40的制动应用。
一般情况下，接口装置布置在HOT装置48L与机车计算机/显示器之间(图中未示出)。根据如上所述的本发明的某些实施例，HOT/EOT消息通过DP系统来携带。在此类实施例中，可不存在HOT站50L(参见图2和7)，并且转而提供到DP系统的接口。因此，根据这些实施例，DP系统提供HOT站50L的功能性。
虽然本发明的特征已参照一个或两个远程DP机车来描述，但本领域技术人员认识到概念可扩展到不止两个远程DP机车，每个机车作为HOT/EOT通信路径中一连串转发器中的转发器来操作。
在本发明的描述的各处，术语“无线电链路”、“RF链路”和“RF通信”及类似术语描述在网络中两个链路之间通信的方法。应理解，根据本发明的系统中节点(例如，机车)之间的通信链路不限于无线电或RF系统或诸如此类，并且旨在覆盖通过其可将消息从一个节点输送到另一或多个其它节点的所有技术，无限制地包括磁系统、声系统和光学系统。类似地，本发明的系统连同在节点之间使用无线电(RF)链路及各种组件与此类链路兼容的实施例来描述，但当前优选实施例的此描述无意限制本发明为该特定实施例。
虽然本发明已参照其各种实施例来描述，但本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可进行各种更改，并且等效的要素可替代其中的要素。本发明的范围还包括本文中所述各种实施例的要素的任何组合。另外，在不脱离本发明基本范围的情况下，可进行修改以使特定情况适应本发明的教导。因此，本发明无意限于为执行此发明而设想的公开为最佳模式的特定实施例，相反，本发明将包括落在随附权利要求范围内的所有实施例。
Claims (39)
1.一种用于在领头机车中的HOT装置与铁路列车的列车尾部位置处的EOT装置之间传递消息的方法，所述铁路列车还包括所述领头机车与所述EOT装置之间的远程机车，所述方法包括：
将所述远程机车上的DP收发器调谐到HOT/EOT通信信道的频率；
从所述EOT装置传送预期用于所述HOT装置的消息，或者从所述HOT装置传送预期用于所述EOT装置的消息；
在所述DP收发器接收所述消息；
如果所述消息是从所述EOT装置传送的，则：
将所述消息从所述DP收发器传送到所述HOT装置；以及
在所述HOT装置接收和执行所述消息；以及
如果所述消息是从所述HOT装置传送的，则：
将所述消息从所述DP收发器传送到所述EOT装置；以及
在所述EOT装置接收和执行所述消息。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述远程机车还包括远程DP站，以及其中将所述消息从所述DP收发器传送到所述HOT装置和将所述消息从所述DP收发器传送到所述EOT装置的步骤各自还包括将所述消息转发到所述远程DP站、将所述消息返回到所述DP收发器、以及从所述DP收发器重新传送所述消息。
3.如权利要求1所述的方法，其中来自所述EOT装置的消息包括所述列车尾部位置处的制动管压力、所述列车尾部位置处的电池的状况，所述列车尾部位置处的警告灯的状况、列车尾部状态消息或所述列车尾部位置处的紧急状况中的一项或多项。
4.如权利要求1所述的方法，其中来自所述HOT装置的消息包括对所述EOT装置的状态的请求、对所述列车尾部位置处的制动管中空气阀门的工作制动应用命令或对所述列车尾部位置处的所述空气阀门的紧急制动应用命令。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述HOT装置的输出功率和所述EOT装置的输出功率在2到5W之间，以及所述DP收发器的输出功率在25到30W之间。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述消息包括来自所述HOT装置的消息，并且所述方法还包括在所述领头机车中的DP显示器上显示所述消息。
7.如权利要求1所述的方法，还包括在将所述消息从所述DP收发器传送到所述HOT装置的步骤后，或者在将所述消息从所述DP收发器传送到所述HOT装置的步骤后，将所述DP收发器调谐到DP通信信道的频率。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述消息的消息格式包括HOT/EOT消息格式。
9.一种用于在包括HOT收发器的HOT装置与包括EOT收发器的EOT装置之间传递消息的方法，所述HOT装置在铁路列车的头端位置和所述EOT装置在所述铁路列车的列车尾部位置，所述铁路列车还包括所述头端位置和所述列车尾部位置之间的远程机车，所述方法包括：
将所述远程机车上的第一DP收发器调谐到DP通信信道的频率；
将所述远程机车上的第二DP收发器调谐到HOT/EOT通信信道的频率；
在所述第一DP收发器在所述DP通信信道上接收DP消息；
从所述第一DP收发器将信号输入所述第二DP收发器，所述信号响应所述DP消息；以及
从所述第二DP收发器，通过所述HOT/EOT通信信道发送HOT/EOT消息。所述HOT/EOT消息响应所述信号。
10.如权利要求9所述的方法，还包括由所述HOT收发器接收所述HOT/EOT消息，并且由所述HOT装置执行所述消息，或者由所述EOT收发器接收所述HOT/EOT消息，并且由所述EOT装置执行所述消息。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述HOT/EOT消息的格式包括HOT/EOT消息格式。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述DP消息包括工作制动应用命令或紧急制动应用命令。
13.如权利要求9所述的方法，其中将所述信号输入所述第二DP收发器的步骤包括：将所述信号输入所述远程机车上的远程DP站，所述远程DP站将所述信号输入所述第二DP收发器。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述DP消息包括所述DP消息内嵌入的HOT/EOT消息。
15.一种用于将HOT消息传输到铁路列车的DP通信信道的方法，所述方法包括：
将领头机车DP收发器调谐到DP通信信道的频率；
在所述领头机车中的HOT装置生成所述HOT消息；
将所述HOT消息发送到所述领头机车DP收发器；
从所述领头机车DP收发器传送DP消息，所述DP消息响应所述HOT消息；以及
在所述铁路列车的远程机车上的DP收发器接收所述DP消息。
16.如权利要求15所述的方法，其中生成所述HOT消息的步骤包括生成所述HOT消息以响应工作制动或紧急制动应用。
17.如权利要求15所述的方法，其中发送所述DP消息的步骤还包括在发送所述DP消息前将所述HOT消息转换到所述DP消息的格式，或者在发送所述DP消息前将所述HOT消息嵌入在所述DP消息中。
18.如权利要求15所述的方法，还包括将所述DP消息桥接回所述远程机车上HOT/EOT通信系统的步骤。
19.一种用于将EOT消息传输到铁路列车的DP通信信道的方法，所述方法包括：
将所述铁路列车的远程机车上的第一DP收发器调谐到DP通信信道的频率；
将所述远程机车上的第二DP收发器调谐到HOT/EOT通信信道的频率；
在EOT装置生成所述EOT消息；
从所述EOT装置传送所述EOT消息；
在所述第二DP收发器接收所述EOT消息；
生成响应于所述EOT消息的DP消息；
将所述DP消息输送到所述第一DP收发器；以及
从所述第一DP收发器传送所述DP消息。
20.如权利要求19所述的方法，其中生成所述DP消息的步骤还包括将所述EOT消息供应到所述远程机车上的DP站，所述DP站用于生成响应于所述EOT消息的所述DP消息。
21.如权利要求20所述的方法，其中生成响应于所述EOT消息的所述DP消息的步骤还包括将所述EOT消息转换到所述DP消息的格式或者在所述DP消息中嵌入所述EOT消息。
22.如权利要求19所述的方法，还包括在所述铁路列车的领头机车上的第二DP收发器接收从所述第一DP收发器传送的DP消息，生成响应于所述DP消息的HOT/EOT消息，以及将所述HOT/EOT消息输送到所述领头机车上的HOT装置。
23.一种用于在领头机车上的HOT收发器与铁路列车的列车尾部位置处的EOT收发器之间传递HOT/EOT消息、以及用于在所述列车的列车头端处的领头机车与远程机车之间传递DP消息的方法，所述方法包括：
将所述领头机车上的DP收发器和所述远程机车上的DP收发器调谐到DP通信信道的频率；
将所述远程机车上的HOT收发器调谐到HOT/EOT通信信道的频率；
在所述领头机车上的所述DP收发器和所述远程机车上的所述DP收发器发送和接收所述DP通信信道上的DP消息；以及
通过将所述远程机车上的所述HOT收发器作为所述领头机车上的所述HOT收发器与所述列车尾部位置处的所述EOT收发器之间的中继来操作，在所述HOT/EOT通信信道上发送和接收HOT/EOT消息。
24.一种用于在铁路列车的EOT装置和HOT装置之间传递HOT/EOT消息的方法，所述铁路列车还包括领头机车和远程机车，所述方法包括：
在所述EOT装置生成第一EOT消息；
传送所述第一EOT消息；
在所述远程机车上的HOT收发器接收所述第一EOT消息；
将响应于所述第一EOT消息的信号从所述远程机车上的所述HOT收发器传递到所述远程机车上的DP收发器；
所述远程机车上的所述DP收发器将DP消息传送到所述领头机车上的DP收发器，所述DP消息响应所述第一EOT消息；
所述领头机车上的所述DP收发器接收所述DP消息；
所述领头机车上的所述DP收发器生成响应于所述DP消息的第二EOT消息；以及
将所述第二EOT消息传递到所述领头机车上的HOT收发器。
25.如权利要求24所述的方法，还包括在所述领头机车上的显示器上显示所述第二EOT消息。
26.如权利要求24所述的方法，其中响应于所述第一EOT消息的所述DP消息包括所述DP消息中嵌入的所述第一EOT消息。
27.一种用于将HOT消息从领头机车上的HOT装置传递到铁路列车的EOT装置的方法，所述铁路列车还包括领头机车和远程机车，所述方法包括：
在所述HOT装置生成第一HOT消息；
将所述第一HOT消息输送到所述领头机车上的DP收发器；
将所述第一HOT消息转换到DP消息；
从所述领头机车上的所述DP收发器传送所述DP消息；
在所述远程机车上的DP收发器接收所述DP消息；
在所述远程机车将所述DP消息转换到第二HOT消息；
将所述第二HOT消息输送到所述远程机车上的HOT收发器；
从所述远程机车上的所述HOT收发器传送所述第二HOT消息；以及
由所述EOT装置接收所述第二HOT消息。
28.如权利要求27所述的方法，其中将所述第一HOT消息转换到DP消息的步骤在所述领头机车上的DP站执行，以及将所述DP消息转换到所述第二HOT消息的步骤在所述远程机车上的DP站执行。
29.如权利要求27所述的方法，其中将所述第一HOT消息转换到所述DP消息的步骤包括将所述第一HOT消息嵌入所述DP消息中。
30.一种用于通过铁路列车的HOT/EOT通信信道来传递HOT/EOT消息、以及用于通过所述铁路列车的DP通信信道来传递DP消息的方法，所述方法包括：
根据DP消息格式来生成DP消息；
根据带有DP报头的HOT/EOT消息格式来生成HOT/EOT消息；
在DP收发器接收所述DP消息，所述DP消息由在第一频率的信号来携带；以及
在DP收发器接收所述HOT/EOT消息，或者在EOT装置接收所述HOT/EOT消息，所述HOT/EOT消息由在所述第一频率的信号来携带。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述HOT/EOT消息包括EOT状态消息，以及其中接收所述HOT/EOT消息的所述DP收发器布置在所述铁路列车的领头机车中。
32.如权利要求30所述的方法，其中所述HOT/EOT消息包括预期用于所述EOT装置的HOT消息。
33.如权利要求30所述的方法，其中在DP收发器接收所述HOT/EOT消息的步骤还包括将所述HOT/EOT消息解码和执行所述HOT/EOT消息。
34.一种用于传递HOT/EOT消息和用于沿铁路列车传递DP消息的方法，所述HOT/EOT消息和所述DP消息在相同频率上传送，所述方法包括：
根据DP消息格式来生成所述DP消息；
根据所述DP消息格式来生成所述HOT/EOT消息；
在DP收发器接收DP和HOT/EOT消息；
在所述铁路列车的远程机车或在所述领头机车执行所述DP消息；以及
在所述远程或所述领头机车上的HOT装置执行所述HOT/EOT消息，或者在所述铁路列车的尾部的EOT装置执行所述HOT/EOT消息。
35.一种用于在铁路列车的DP通信系统和HOT/EOT通信系统之间传递消息的设备，所述设备包括：
所述铁路列车的机车上的第一DP收发器，所述第一DP收发器被调谐到DP通信信道的频率；
所述机车上的第二DP收发器，被调谐到HOT/EOT通信信道的频率；以及
所述第一与所述第二DP收发器之间的信号路径，其中响应所述第一DP收发器接收的第一DP消息，第一信号通过所述信号路径被携带到所述第二DP收发器，以及响应所述第二DP收发器接收的第一HOT/EOT消息，第二信号通过所述信号路径被携带到所述第一DP收发器；
其中所述第一DP收发器通过所述DP通信信道传送第二DP消息，所述第二DP消息响应所述第二信号；以及
其中所述第二DP收发器通过所述HOT/EOT通信信道传送第二HOT/EOT消息，所述第二HOT/EOT消息响应所述第一信号。
36.如权利要求35所述的设备，其中所述信号路径包括光信号路径或传导信号路径。
37.如权利要求35所述的设备，其中所述第二DP收发器在所述铁路列车的领头机车上并且连接到所述领头机车上的HOT装置，以及其中所述第一HOT/EOT消息包括HOT消息，以及其中所述第二DP收发器通过所述HOT/EOT通信信道传送所述HOT消息以响应所述HOT装置。
38.如权利要求35所述的设备，其中所述第一HOT/EOT消息包括工作制动应用命令或紧急制动应用命令。
39.一种用于在铁路列车上传递DP消息和HOT/EOT消息的设备，所述设备包括：
远程机车上的第一和第二收发器，被调谐到DP通信信道的频率以用于传递DP消息；以及
所述远程机车上的第三收发器，被调谐到HOT/EOT通信信道的频率以用于传递HOT/EOT消息。
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