CN108778891A - 集成火车控制和司机咨询系统 - Google Patents

Abstract

一种集成火车控制和司机咨询系统(2)，包括：火车(1)的控制通信网络(26)；火车控制单元(4)，耦合到控制通信网络并且具有用于让火车司机控制火车的操作的接口；至少一个部件控制单元(6，8)，诸如用于控制诸如制动器之类的至少一个火车部件的操作的制动器控制单元，所述至少一个部件控制单元耦合到控制通信网络并且火车控制单元被配置为经由控制通信网络与所述至少一个部件控制单元交换控制数据；司机咨询模块(24)，耦合到控制通信网络并且被配置为在火车操作期间提供驾驶推荐；以及外部数据接口(10)，耦合到火车控制通信网络并且形成到外部数据通信网络(30)的网关，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口从外部数据通信网络接收数据。

Description

集成火车控制和司机咨询系统

本发明属于针对火车的司机咨询系统领域。特别地，本发明涉及从火车外部的源接收数据的司机咨询系统。

在火车上提供司机咨询系统是非常期望的。司机咨询系统对于火车司机安全有效地操作火车非常有帮助。例如，司机咨询系统可以向司机提供当前速度限制、用于实现沿着特定行程段的节能行程的速度推荐等等。虽然一般而言期望具有司机咨询系统，但是它们的实现是复杂的并且涉及各种部件。例如，常见的司机咨询系统具有用于确定适当的驾驶推荐的处理器和相关联的存储器以及用于输出驾驶推荐的显示器和/或扬声器。此外，常见的司机咨询系统配备有用于确定火车的实际位置的装置(诸如GPS接收器)以及用于接收关于要驾驶的行程段的数据(诸如调度数据、沿该行程段的速度限制等等)的外部数据接口。这种外部数据接口可以被用于与控制中心等通信，并且可以以无线方式操作。这种高度复杂性常常会妨碍司机咨询系统被安装在火车上。

因而，以简化的方式在火车中实现司机咨询系统将是有益的。而且，提供允许在火车中简化实现司机咨询系统的系统将是有益的。

本发明的示例性实施例包括集成火车控制和司机咨询系统，其包括火车的车载控制通信网络、耦合到控制通信网络并且包括用于让火车司机控制火车的操作的接口的火车控制单元、用于控制至少一个火车部件的操作的至少一个部件控制单元(该至少一个部件控制单元耦合到控制通信网络，并且火车控制单元被配置为经由控制通信网络与至少一个部件控制单元交换控制数据)、耦合到控制通信网络并且被配置为在火车操作期间提供驾驶推荐的司机咨询模块，以及耦合到火车控制通信网络并形成到外部数据通信网络的网关的外部数据接口，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口从外部数据通信网络接收数据。

本发明的示例性实施例允许集成的系统体系架构，其允许火车控制系统和司机咨询系统组合使用相同的控制通信网络。以这种方式，当将火车控制系统和司机咨询系统联合视为具有给定的功能范围时，与其中火车控制系统和司机咨询系统是分离系统的现有方法相比，可以大大减少硬件要求。通过将火车控制单元和司机咨询模块都耦合到火车的相同控制通信网络，可以在火车控制系统和司机咨询系统之间共享各种资源，诸如外部数据接口或导航卫星系统接收器或输出装置(诸如显示器)。而且，通过在火车上使用相同的控制通信网络，可以减少火车上通信链路(诸如通信电缆)的数量和范围。通过对于火车控制系统和司机咨询系统两者使用各种部件和通信链路，可以降低整体系统的复杂性、重量和成本。火车控制功能和司机咨询功能可以嵌入到单个集成系统中。而且，提供集成火车控制和司机咨询系统允许更容易地改装具有司机咨询功能的现有火车控制系统，如下面将详细解释的。

控制通信网络是具有多个接入节点的分布式通信网络。特别地，控制通信网络可以分布在火车的至少一部分上，例如它可以分布在火车的机车上。以这种方式，分布在所述火车的该部分上的各种部件可以经由多个接入节点访问控制通信网络。控制通信网络可以是分散的通信网络，允许连接的实体通过它们自己的运动发起通信。可以根据合适的通信协议来操作控制通信网络。通信协议可以以在连接的实体之间以适当的方式共享数据传输源的方式来控制对控制通信网络的访问。

火车控制单元、至少一个部件控制单元、司机咨询模块和外部数据接口耦合到控制通信网络。在这个容量中，耦合到控制通信网络的这些和可能的其它元件可以共同被称为连接到控制通信网络的实体。可以经由提供控制通信网络和上述实体之间的接口的接入节点来实现耦合。接入节点可以是可寻址的节点，使得实体可以有针对性地通过控制通信网络彼此通信。每个所描述的实体可以具有其自己的接入节点。但是，还有可能所述实体的任何给定子集共享公共接入节点。

火车控制单元是高级控制单元，涉及整个火车的驾驶行为。特别地，火车控制单元具有用于火车司机的接口，通过该接口，火车司机可以控制火车的高级行为。例如，火车司机可以通过火车控制单元的接口设置加速/制动的级别。以这种方式，火车控制单元是火车司机的单个接触点，控制诸如制动器和引擎之类的单个部件的从火车控制单元的解耦。与火车控制单元相比，一个或多个部件控制单元被配置为控制单个火车部件(诸如制动器和引擎)。例如，部件控制单元可以是制动器控制单元或引擎控制单元，适于分别控制火车的制动器或引擎。部件控制单元从火车控制单元接收控制命令并控制相关联的火车部件的操作。通过将分布式控制通信网络插入火车控制单元和一个或多个部件控制单元之间，尽管火车控制单元和一个或多个部件控制单元在火车内空间分离，火车控制单元和一个或多个部件控制单元可以方便地通过控制通信网络交换控制数据和可能的状态数据。

司机咨询模块被配置为经由外部数据接口从外部数据通信网络接收数据。在外部数据接口耦合到控制通信网络的情况下，司机咨询模块以及火车控制单元都处于从外部数据接口接收数据并且可能通过外部数据接口发送数据的位置。以这种方式，单个外部数据接口可以被火车控制单元和司机咨询模块访问并共同使用。可以消除现有方法对火车控制单元和司机咨询模块具有分离的外部数据接口的要求。司机咨询模块有可能被配置为经由外部数据接口和控制通信网络从外部数据通信网络接收数据。但是，司机咨询模块还有可能集成到外部数据接口中，并且数据由司机咨询模块直接从外部数据接口接收而不通过控制通信网络传输。在那种情况下，驾驶推荐通过控制通信网络被传送到输出设备。因而，来自外部通信网络的旨在用于司机咨询模块的数据和由司机咨询模块提供的驾驶推荐中的至少一个通过控制通信网络被传送。换句话说，对于输入数据和输出数据中的至少一个，火车控制单元和一个或多个部件控制单元通过其通信的控制通信网络被司机咨询模块使用。司机咨询模块还有可能以这样一种方式耦合到控制通信网络，即，使得它通过控制通信网络接收输入数据并通过控制通信网络发送输出数据(诸如驾驶推荐)。

由司机咨询模块接收的输入数据可以包括调度数据、行程数据和火车数据中的至少一个，如下面将更详细描述的。集成火车控制和司机咨询系统体系架构可以允许司机咨询模块通过控制通信网络与其它实体通信，而无需通过火车控制单元的交互。换句话说，司机咨询模块可以独立于火车控制单元来与耦合到控制通信网络的其它实体交互。以这种方式，司机咨询模块可以能够自己与其它实体(诸如外部数据接口)通信并使用其功能，尽管这些其它实体的主要目的可以是支持火车控制单元。司机咨询模块可以是控制通信网络的独立参与者。

司机咨询模块可以被配置为监听通过控制通信网络传送的指向另一个实体的数据。换句话说，司机咨询模块可以被配置为监听通过控制通信网络传送并且司机咨询模块不是预期接收者的数据。特别地，司机咨询模块可以被配置为监听朝火车控制单元传送的数据。例如，火车速度检测单元(诸如测量火车轴的旋转速率的传感器或测量火车引擎的旋转速率的传感器)有可能被配置为将指示火车速度的数据传送到火车控制单位。通过监听这种通信，司机咨询模块可以推断关于火车速度的瞬时信息，而不必在控制通信网络上引起附加的流量。在另一个示例中，司机咨询模块还有可能从由GPS接收器向火车控制单元发送的火车位置数据推断火车位置。以这种方式，不仅控制通信网络的资源而且通过控制通信网络传输的数据都被高效地用于多种目的。

司机咨询模块被配置为向火车的司机提供驾驶推荐。特别地，司机咨询模块可以基于火车的当前位置、火车的当前速度、行程段的调度数据、沿着行程段的速度限制、沿着行程段的高度轮廓、能量消耗数据等等中的一个或多个来生成并提供驾驶推荐。例如，司机咨询模块可以被配置为基于行程段的调度数据和沿着行程段的速度限制向火车的司机提供速度推荐和/或加速/制动推荐。司机咨询模块还有可能被配置为根据沿着行程段的能量优化的速度轮廓来提供速度推荐和/或加速/制动推荐。能量优化的速度轮廓可以是最小化能量消耗的沿着行程段的速度轮廓，其受到沿着行程段的速度限制和与火车调度的最大允许偏差的约束。可以通过附加地考虑各种因素(诸如沿着行程段的高度轮廓和火车的动态行为特点)来确定能量优化的速度轮廓。动态行为特点可以是针对给定加速的能量消耗、针对给定制动的能量回收、在使用电动制动器的情况下火车的最大加速和制动能力等等。

根据另一个实施例，集成火车控制和司机咨询系统包括导航卫星系统接收器，导航卫星系统接收器耦合到控制通信网络并且被配置为经由控制通信网络向司机咨询模块提供火车位置数据。以这种方式，司机咨询模块可以利用控制通信网络来接收火车位置数据。因此消除了现有司机咨询系统配备分离的导航卫星系统接收器的需要。导航卫星系统接收器的输出可以由火车控制单元和司机咨询模块两者使用。而且，相同的通信装置(即，控制通信网络)可以被用于将火车位置数据分发到火车控制单元和司机咨询模块。导航卫星系统可以是全球定位系统(GPS)。导航卫星系统接收器可以是GPS接收器。

根据另一个实施例，控制通信网络是车辆总线。车辆总线是实现控制通信网络的高效手段。车辆总线可以具有各种有利的操作特点，诸如保证消息递送、非冲突消息、最小递送时间、冗余路由等等。而且，车辆总线是容易获得的部件，其允许以相当低的复杂性实现控制通信网络。车辆总线可以具有多个接入点(也称为接入节点)，火车控制单元、至少一个部件控制单元、司机咨询模块和外部数据接口可以耦合到这些接入点。这些接入节点可以具有同等的总线访问权限，使得可以以分散的方式通过车辆总线执行通信。因此，司机咨询模块可以通过其自己的运动与其它连接的实体通信。车辆总线可以被配置为根据合适的通信协议来操作。特别地，车辆总线可以是控制器区域网络(CAN)总线或本地互连网络(LIN)总线。

根据另一个实施例，外部数据接口是无线数据接口。以这种方式，火车控制单元和司机咨询模块都可以以方便的方式与路旁的外部数据通信网络通信。当火车位于火车站中时，不必建立控制通信网络和外部数据源之间的有线连接。控制通信网络及其相关联的实体可以以无线方式与外部数据源(诸如火车操作员控制中心)通信。而且，控制通信网络及其相关联的实体可以能够在火车操作期间(即，当火车在火车站之间运动时)与外部数据通信网络通信。因此，火车控制单元和司机咨询模块可以以实时方式被提供当前信息(诸如当前天气信息、调度变化、跟踪问题等等)。无线数据接口可以被配置为根据移动电话标准操作。例如，无线数据接口可以是GSM、UMTS或LTE接口。

根据另一个实施例，司机咨询模块被集成到至少一个部件控制单元中的特定一个部件控制单元中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口和控制通信网络从外部数据通信网络接收数据。例如，司机咨询模块可以集成到制动器控制单元或引擎控制单元中。通过将司机咨询模块集成到特定的部件控制单元中，司机咨询模块不需要额外的空间。而且，司机咨询模块可以是软件程序。在那种情况下，这个软件程序可以安装在特定的部件控制单元上，并且该特定部件控制单元的计算能力可以被用于运行司机咨询模块软件。以这种方式，可以方便地将司机咨询模块安装到现有硬件部件中，并且不提供额外的硬件。司机咨询模块和特定的部件控制单元可以共享到控制通信网络的公共访问节点。司机咨询模块也有可能是硬件模块，特别是基于处理器的硬件模块，并且安装到特定的部件控制单元中。例如，司机咨询模块可以作为机架系统中的附加CPU卡集成到特定的部件控制单元中。然后，司机咨询模块和特定的部件控制单元可以共享到控制通信网络的公共接入节点，或者可以具有分离的接入节点。当集成到特定的部件控制单元中时，司机咨询模块可以被配置为通过控制通信网络从导航卫星系统接收器接收火车位置数据(诸如GPS数据)。

根据另一个实施例，集成火车控制和司机咨询系统还包括耦合到控制通信网络的能量计量系统，其中司机咨询模块被集成到能量计量系统中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口和控制通信网络从外部数据通信网络接收数据。如上面关于将司机咨询模块集成到部件控制单元中所描述的，关于空间效率和容易获得的计算能力的使用的效果适用于以类似方式集成到能量计量系统中。而且，如上面关于将司机咨询模块集成到部件控制单元中所描述的，经由软件或硬件的实现以及经由一个或两个接入节点与控制通信网络的耦合在能量计量系统的框架中类似地是可能的。另外，司机咨询模块可以被配置为通过控制通信网络从导航卫星系统接收器接收火车位置数据(诸如GPS数据)。

根据另一个实施例，司机咨询模块被集成到外部数据接口中。特别地，外部数据接口可以包括数据接收器和通信网关，其中司机咨询模块被集成到通信网关中。如上面关于将司机咨询模块集成到部件控制单元中所描述的，关于空间效率和容易获得的计算能力的使用的效果适用于以类似方式集成到外部数据接口中。而且，如上面关于将司机咨询模块集成到部件控制单元中所描述的，经由软件或硬件的实现以及经由一个或两个接入节点耦合到控制通信网络在外部数据接口的框架中类似地是可能的。另外，来自外部数据通信网络的数据可以被立即提供给司机咨询模块。控制通信网络上的通信资源不必花费在司机咨询模块和外部数据通信网络之间的数据交换上。另外，司机咨询模块可以被配置为通过控制通信网络从导航卫星系统接收器接收火车位置数据(诸如GPS数据)。

根据另一个实施例，司机咨询模块包括在独立的司机咨询单元中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口和控制通信网络从外部数据通信网络接收数据。作为独立部件，司机咨询单元可以具有到控制通信网络的其自己的接入节点。司机咨询单元可以被配置为仅从合适的输入数据生成司机推荐。它可以没有其它控制功能或通信功能。独立的司机咨询单元可以以非常方便的方式集成到火车控制和司机咨询系统中，因为不必配置与其它连接实体的即时交互。仅确保司机咨询单元根据实现的通信协议通过控制通信网络通信。司机咨询单元可以具有合适的输出设备(诸如显示器或扬声器)，用于向火车的司机输出驾驶推荐。以这种方式，驾驶推荐的输出可以由司机咨询单元负责，并且不经由控制通信网络将驾驶推荐发送到合适的输出设备。但是，也有可能经由控制通信网络发送驱动推荐，以由耦合到控制通信网络的另一个实体输出到司机。另外，包括在独立司机咨询单元中的司机咨询模块可以被配置为通过控制通信网络从导航卫星系统接收器接收火车位置数据(诸如GPS数据)。

根据另一个实施例，司机咨询模块被配置为经由控制通信网络向输出设备发送驾驶推荐。输出设备可以是显示器或扬声器或组合的显示器和扬声器系统。输出设备可以是独立的输出设备，其耦合到控制通信网络并具有其自己的接入节点。输出设备也有可能集成到火车控制单元中，即，火车控制单元的输出功能附加地被用于输出驾驶推荐。

根据另一个实施例，司机咨询模块被集成到火车控制单元中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口和控制通信网络从外部数据通信网络接收数据。如上面关于将司机咨询模块集成到部件控制单元中所描述的，关于空间效率和容易获得的计算能力的使用的效果适用于以类似方式集成到火车控制单元中。而且，如上面关于将司机咨询模块集成到部件控制单元中所描述的，经由软件或硬件的实现以及经由一个或两个接入节点耦合到控制通信网络在集成到火车控制单元的框架中类似地是可能的。另外，司机咨询模块可以被配置为通过控制通信网络从导航卫星系统接收器接收火车位置数据(诸如GPS数据)。

根据另一个实施例，司机咨询模块是软件模块或硬件模块或基于处理器的、其上安装有至少一个软件程序的硬件模块。换句话说，司机咨询模块可以是纯软件模块或纯硬件模块(诸如专用集成电路)，或者是具有用于生成驾驶推荐的软件程序的基于处理器的硬件模块。

本发明的示例性实施例还包括创建集成火车控制和司机咨询系统的方法，该方法包括步骤：提供被配置为在火车操作期间提供驾驶推荐的司机咨询模块；将司机咨询模块耦合到火车的车载控制通信网络，火车控制单元、至少一个部件控制单元和外部数据接口耦合到该车载控制通信网络；以及通过控制通信网络建立数据通信，其中司机咨询模块通过控制通信网络接收输入数据和/或通过控制通信网络发送驾驶推荐。以上关于集成火车控制和司机咨询系统描述的附加特征、修改和效果以类似方式适用于创建集成火车控制和司机咨询系统的方法。与上述装置特征对应的方法步骤在这里被明确地公开。

通过提供司机咨询模块并将司机咨询模块耦合到火车的控制通信网络，火车通信网络的通信功能被用于控制目的和司机咨询目的。火车的控制系统和司机咨询系统可以以非常空间高效和资源高效的方式实现。控制系统和司机咨询系统可以共享耦合到控制通信网络的各种实体的功能。司机咨询模块可以使用控制通信网络用于从既用于接收输入数据又用于发送驾驶推荐的合适输出设备接收输入数据或用于向其发送驾驶推荐。术语“通过控制通信网络建立数据通信”是指数据通信功能的建立，即，它是指在组装/制造期间建立控制通信网络的处理，实际的数据通信发生在火车操作期间的稍后的时间点。

根据另一个实施例，控制通信网络是预安装的控制通信网络，并且司机咨询模块被改装到火车中。换句话说，可以将司机咨询模块添加到火车的现有控制系统，其中先前仅在火车控制的上下文中使用的控制通信网络被更改为双用途通信网络。以这种方式，现有的控制系统可以被方便地扩展到集成火车控制和司机咨询系统中。这种改装保持要集成到系统中的附加部件/模块的数量低、可以在短时间内执行，并且相关联的组装/维护工作相对低。

根据另一个实施例，外部数据接口被配置为从外部数据通信网络接收用于司机咨询模块的输入数据，并且经由控制通信网络将用于司机咨询模块的输入数据发送到司机咨询模块。附加地/可替代地，集成火车控制和司机咨询系统有可能包括导航卫星系统接收器，该导航卫星系统接收器被配置为确定火车位置数据并经由控制通信网络将火车位置数据发送到司机咨询模块。以这种方式，可以向司机咨询模块提供适于确定驾驶推荐的数据。来自外部数据通信网络的输入数据可以是调度数据、行程数据、关于火车的动态行为特点的数据等等，如上所述。

下面参考附图详细描述本发明的另外的示例性实施例。

图1示出了安装在示例性火车中的根据本发明示例性实施例的集成火车控制和司机咨询系统。

图2示出了根据本发明另外的示例性实施例的集成火车控制和司机咨询系统。

图3示出了根据本发明又一个示例性实施例的集成火车控制和司机咨询系统。

图1示出了根据本发明示例性实施例的集成火车控制和司机咨询系统2。集成火车控制和司机咨询系统2安装在火车1中，即，它是车载的集成火车控制和司机咨询系统2。为了便于说明，火车1被示为由单个机车组成，其在图1中描绘。但是，火车可以具有任何数量的机车和车皮，诸如旅客车皮和货物车皮。集成火车控制和司机咨询系统2可以在单个机车上延伸，如图1中所示，或者可以在火车的多个机车和/或车皮上延伸。

集成火车控制和司机咨询系统2具有火车控制单元4。火车控制单元4具有允许火车司机控制火车的输入装置。火车控制单元4还具有允许向火车司机反馈的输出装置。在图1的示例性实施例中，火车控制单元4具有显示器40，其允许向火车司机输出反馈。例如，火车1的瞬时速度可以经由显示器40向火车司机输出。

集成火车控制和司机咨询系统2具有两个制动器控制单元6。制动器控制单元6各自与相应的一组制动器相关联并控制它们。集成火车控制和司机咨询系统2还具有两个引擎控制单元8。引擎控制单元8各自与相应的引擎相关联并控制相应的引擎(诸如用来自电源线的电能供给的马达)。在操作中，在火车控制单元4和制动器控制单元6/引擎控制单元8之间发生数据交换。火车控制单元4发出高级控制命令，根据该命令，制动器控制单元6和引擎控制单元8控制它们相关联的制动器/引擎。制动器控制单元6和引擎控制单元8是示例性的部件控制单元。

集成火车控制和司机咨询系统2还具有外部数据接口10。外部数据接口10包括数据接收器12和通信网关14。外部数据接口10被配置为通过外部数据通信网络30交换数据。特别地，外部数据接口10被配置为通过无线数据通信网络(诸如通过GSM或UMTS或LTE移动电话网络)与外部计算机系统16交换数据。外部计算机系统16可以是火车操作员控制中心，通过该中心同时控制多个火车。

集成火车控制和司机咨询系统2具有导航卫星系统接收器18。在图1的示例性实施例中，导航卫星系统接收器18是GPS接收器。在操作中，GPS接收器18从多个导航卫星20接收数据，基于该数据可以确定火车1的瞬时位置。

集成火车控制和司机咨询系统2还具有司机咨询单元22。司机咨询单元22具有司机咨询模块24，该模块被配置为基于各种输入数据确定驾驶推荐，如下面将要解释的。在图1的示例性实施例中，司机咨询模块24是在操作中在司机咨询单元22上运行的软件程序，其中司机咨询单元22可以是基于处理器的计算机。司机咨询模块24也有可能是基于处理器的硬件模块，其上安装有合适的软件。在那种情况下，司机咨询单元22仅为司机咨询模块24提供框架，诸如通过提供用于传送数据的合适数据接口。在任一种情况下，司机咨询单元22是独立的实体，其能够从合适的输入数据确定驾驶推荐，而不依赖附加的系统部件。

集成火车控制和司机咨询系统2具有能量计量系统32。能量计量系统可以耦合到火车1的电源电路系统，并且可以感测供给火车1和由火车1消耗的电力。

集成火车控制和司机咨询系统2还具有控制通信网络26。在图1的示例性实施例中，控制通信网络26是CAN总线。控制通信网络26还有可能是LIN总线或另一种类的车辆总线或任何其它种类的合适的通信网络。

火车控制单元4、制动器控制单元6、引擎控制单元8、外部数据接口10、导航卫星系统接收器18、能量计量系统32和司机咨询单元22经由接入节点28耦合到CAN总线26。以这种方式，火车控制单元4、制动器控制单元6、引擎控制单元8、外部数据接口10、导航卫星系统接收器18、能量计量系统32和司机咨询单元22处于通过CAN总线26交换数据的位置，并因此被称为耦合到控制通信网络26的实体。CAN总线26在火车1上延伸，即，在所示的单个机车上延伸，并且物理地经过上述所有实体。以这种方式，便利连接的实体之间的数据通信。

现在针对火车1沿着给定的行程段(诸如沿着两个火车站之间的行程段)的操作描述集成火车控制和司机咨询系统2的操作。火车司机与火车控制单元4交互以控制火车的操作。基于火车司机的命令，火车控制单元4向制动器控制单元6和引擎控制单元8发出相应的命令，并通过CAN总线26发送包含这些命令的消息。在接收到这些消息后，制动器控制单元6和引擎控制单元8相应地控制相关联的制动器/引擎，使得整个火车以适当的方式对火车司机的命令做出反应。

在沿着行程段开始旅程之前，将调度数据、行程数据和火车数据从火车操作员控制中心16发送到外部数据接口10。调度数据可以包含行程段的预定时间和与其的最大允许偏差。行程数据可以包含关于行程段的长度、沿着行程段的高度轮廓以及沿着行程段的速度限制的信息。火车数据可以包含关于火车的动态行为特点的信息，诸如最大加速/制动能力、根据火车加速度的能量消耗、根据火车制动的能量回收等等。火车数据可以作为高级值被发送。还有可能发送火车的基本物理特性(诸如重量、车皮的数量、引擎的种类、制动器的种类等等)，由此可以计算火车的动态行为。调度数据、行程数据和火车数据由外部数据接口10接收，并经由控制通信网络26被发送到司机咨询模块24。司机咨询模块24根据本身已知的过程基于调度数据、行程数据和火车数据计算沿着行程段的能量优化的速度轮廓。

在火车1沿着行程段的旅程期间，关于火车位置的GPS数据从GPS接收器18发送到司机咨询模块24。基于火车1的瞬时位置和计算出的能量优化的速度轮廓，司机咨询模块确定驾驶推荐。驾驶推荐可以是具体的速度推荐或者可以是加速/制动推荐或者是其组合。司机咨询模块24通过CAN总线26向火车控制单元4发送驾驶推荐。火车控制单元4经由显示器40向火车司机输出这些驾驶推荐。司机咨询单元22还有可能具有其自己的显示器并且驾驶推荐经由司机咨询单元22的显示器输出到火车司机。

火车控制单元4还可以在操作期间从GPS接收器18接收GPS数据，例如，用于确定火车1的瞬时速度。而且，火车控制单元4可以经由外部数据通信网络30和CAN总线26从火车操作员控制中心16接收消息。例如，火车操作员控制中心16可以向火车控制单元4发送关于沿着轨道的障碍物、关于沿途信号箱的瞬时状态、关于调度变化等等的消息。这些消息也经由外部数据通信网络30、外部数据接口10路由和控制通信网络26被路由。

以这种方式，为了通信目的，司机咨询模块24和火车控制单元4共享控制通信网络26。而且，司机咨询模块24和火车控制单元4都可以依赖从GPS接收器18和外部数据通信接口10接收数据。建立具有低硬件要求和通信资源的联合使用的集成火车控制和司机咨询系统。

图2示出了根据本发明另外的示例性实施例的各种集成火车控制和司机咨询系统2。集成火车控制和司机咨询系统2类似于图1的集成火车控制和司机咨询系统2，并且具有许多完全相同的元件。参考这些元件在图1的上下文中的描述。

图2的集成火车控制和司机咨询系统2与图1的集成火车控制和司机咨询系统2的不同之处在于，没有提供独立的司机咨询单元。而是司机咨询模块24被集成到连接到控制通信网络的其它实体中。在图2a的示例性实施例中，司机咨询模块24被集成到制动器控制单元6之一中。在图2b的示例性实施例中，司机咨询模块24被集成到能量计量系统32中。在图2c的示例性实施例中，司机咨询模块24被集成到外部数据接口10中，特别是集成到外部数据接口10的数据网关14中。

在图2a、2b和2c的集成火车控制和司机咨询系统2中，司机咨询模块24被集成到集成火车控制和司机咨询系统2的、主要具有除提供驾驶推荐之外的其它功能的实体中。在每种情况下，包括司机咨询模块24的相应实体是双用途实体，一方面提供驾驶推荐，另一方面执行另一个功能。例如，通过运行体现司机咨询模块24的软件程序，制动器控制单元6、能量计量系统32或外部数据接口10的现有计算能力可以附加地用于提供司机咨询系统功能。例如，当被体现为机架系统时，还有可能将体现司机咨询模块24的CPU卡集成到制动器控制单元6、能量计量系统32或外部数据接口10中。

在图2的示例性实施例中，司机咨询模块24分别与制动器控制单元6、能量计量系统32或外部数据接口10共享公共接入节点。但是，还有可能提供两个分离的接入节点。以这种方式，司机咨询模块24可以通过控制通信网络26单独可寻址。

在图2的每个实施例中，司机咨询模块通过控制通信网络将驾驶推荐发送到火车控制单元4，以经由显示器40输出。

图3示出了根据本发明的又一个示例性实施例的集成火车控制和司机咨询系统2。集成火车控制和司机咨询系统2类似于图1的集成火车控制和司机咨询系统2，并且具有许多完全相同的元件。参考这些元件在图1的上下文中的描述。

在图3的示例性实施例中，司机咨询模块24被集成到火车控制单元4中。在司机咨询模块24通过控制通信网络26接收其输入数据的同时，驾驶推荐经由火车控制单元4的显示器40立即输出，而不经由控制通信网络26发送。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，意图是本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

标号列表

1 火车

2 集成火车控制和司机咨询系统

4 火车控制单元

6 制动器控制单元

8 引擎控制单元

10 外部数据接口

12 数据接收器

14 通信网关

16 外部计算机系统

18 导航卫星系统接收器

20 导航卫星

22 司机咨询单元

24 司机咨询模块

26 控制通信网络

28 接入节点

30 外部数据通信网络

32 能量计量系统

Claims (15)

1.一种集成火车控制和司机咨询系统(2)，包括：

火车(1)的车载控制通信网络(26)，

火车控制单元(4)，耦合到控制通信网络并且包括用于让火车司机控制火车的操作的接口，

至少一个部件控制单元(6，8)，诸如制动器控制单元，用于控制至少一个火车部件的操作，至少一个火车部件诸如制动器，所述至少一个部件控制单元耦合到控制通信网络并且火车控制单元被配置为经由控制通信网络与所述至少一个部件控制单元交换控制数据，

司机咨询模块(24)，耦合到控制通信网络并且被配置为在火车操作期间提供驾驶推荐，以及

外部数据接口(10)，耦合到火车控制通信网络并且形成到外部数据通信网络(30)的网关，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口从外部数据通信网络接收数据。

2.如权利要求1所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，还包括：

导航卫星系统接收器(18)，耦合到控制通信网络(26)并且被配置为经由控制通信网络向司机咨询模块(24)提供火车位置数据。

3.如权利要求1或2所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中控制通信网络(26)是车辆总线，特别是CAN总线或LIN总线。

4.如前述权利要求中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中外部数据接口(10)是无线数据接口，特别是根据诸如GSM、UMTS和LTE之类的移动电话标准的无线数据接口。

5.如前述权利要求中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中司机咨询模块(24)被集成到所述至少一个部件控制单元(6，8)中特定的一个部件控制单元中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口(10)和控制通信网络(26)从外部数据通信网络(30)接收数据。

6.如权利要求5所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中司机咨询模块(24)被集成到制动器控制单元(6)或引擎控制单元(8)中。

7.如权利要求1至4中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，还包括耦合到控制通信网络(26)的能量计量系统(32)，其中司机咨询模块(24)被集成到能量计量系统中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口(10)和控制通信网络从外部数据通信网络(30)接收数据。

8.如权利要求1至4中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中司机咨询模块(24)被集成到外部数据接口(10)中。

9.如权利要求1至4中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中司机咨询模块(24)包括在独立的司机咨询单元(22)中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口(10)和控制通信网络(26)从外部数据通信网络(30)接收数据。

10.如权利要求5至9中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中司机咨询模块(24)被配置为经由控制通信网络(26)向输出设备发送驾驶推荐。

11.如权利要求1至4中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中司机咨询模块(24)被集成到火车控制单元(4)中，其中司机咨询模块被配置为经由外部数据接口(10)和控制通信网络(26)从外部数据通信网络(30)接收数据。

12.如前述权利要求中任一项所述的集成火车控制和司机咨询系统(2)，其中司机咨询模块(24)是软件模块或硬件模块或基于处理器的、其上安装有至少一个软件程序的硬件模块。

13.一种创建集成火车控制和司机咨询系统(2)的方法，包括以下步骤：

提供被配置为在火车(1)操作期间提供驾驶推荐的司机咨询模块(24)；

将司机咨询模块耦合到火车的车载控制通信网络(26)，火车控制单元(4)、至少一个部件控制单元(6，8)和外部数据接口(10)耦合到该车载控制通信网络(26)；以及

通过控制通信网络建立数据通信，其中司机咨询模块通过控制通信网络接收输入数据和/或通过控制通信网络发送驾驶推荐。

14.如权利要求13所述的方法，其中控制通信网络(26)是预安装的控制通信网络，并且其中司机咨询模块(24)被改装到火车(1)中。

15.如权利要求13或14所述的方法，其中外部数据接口(10)被配置为经由控制通信网络(26)从外部数据通信网络(30)接收用于司机咨询模块(24)的输入数据并向司机咨询模块发送用于司机咨询模块的输入数据。