CN109941316A - 定位装置和包括定位装置的装备铁路网络的交通监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及定位装置和包括定位装置的装备铁路网络的交通监控系统。这种装置(50)是便携式的，以便一旦操作员登上维修车辆时能够由操作员携带到维修车辆(22)。该装置包括：无线电通信模块，该无线电通信模块用于基于维修车辆的位置建立与从监控系统(100)的通信基础设施(30)的多个基站之中选择的基站的链接，该无线电通信模块收集已经与其建立链接的基站的标识符；和数据库，该数据库包括铁路网的说明，该说明将位置信息与该通信基础设施的基站的每个标识符相关联。然后，该装置根据与由无线电通信模块在当前时刻收集的标识符相关联的位置信息确定车辆的瞬时位置。

Description

定位装置和包括定位装置的装备铁路网络的交通监控系统
技术领域
本发明涉及用于使车辆在装备有交通监控系统的铁路网络上循环的设备的领域。
背景技术
在本文献中，“车辆”是指能够在例如列车、电车、地铁的铁路网络上移动的任何引导式车辆。
装备有交通监控系统的铁路网络的操作员要求实施越来越多的附加功能。
对于维修车辆在铁路网络上的循环的情况尤其如此。事实上希望知道的是，在所有时刻引入到轨道上的维修车辆在铁路网络上的位置。
例如，确定该信息以将其传送给位于维修车辆上的操作员是有用的，使得操作员可以驾驶所述车辆以快速且精确地到达网络的位置，在该网络的位置，故障设备已被识别并且操作员必须介入。
然而，在基于通信的列车控制(Communication-Based Train Control，CBTC)类型的监控系统中，不可能考虑为维修车辆装备重要计算机，该重要计算机组成自动列车控制(Automatic Train Control，ATC)系统的车载元件。
实际上，这种重要计算机是安全计算机，因此是昂贵的。因此，装备整队的维修车辆在经济上是不可能的。
此外，与在网络上循环的任何其他车辆一样，维修车辆的重要计算机应该与一组测距传感器及天线相关联，以便确定维修车辆的瞬时位置。
实际上，针对车辆的定位，信标沿轨道布置在已知的植入位置。当移动车辆的天线经过信标时，信标将标识符发送到车辆上。根据该标识符和关联标识符与信标位置的数据库，车辆的重要计算机确定车辆正在经过的信标的位置，并且因此确定车辆的瞬时位置。在两个信标之间，为了确定车辆的瞬时位置，重要计算机本身基于自上次遇到的信标以来行进的距离尺寸，通过测距传感器传递的尺寸。
因此使用重要计算机要求维修车辆装备有额外的传感器和天线。这使得采用这种解决方案的成本变得复杂并增加了成本。
最后，重要计算机具有相对较大的空间体积。重要计算机不能容易地安装在维修车辆上，特别是已经在使用中的维修车辆上，维修车辆通常是小型车辆。
此外，这种重要计算机的功能在维修车辆上不会得到充分利用。实际上，重要计算机接收来自地面的移动授权信息，该移动授权信息允许重要计算机计算对其开放的轨道部分的速度分布。在维修车辆的情况下，该功能显然不会被利用。
发明内容
因此，本发明旨在解决这个问题。
本发明涉及一种用于装备车辆(优选地为维修车辆)的定位装置，以允许车辆在装备有交通监控系统的铁路网络上循环，其特征在于，该定位装置是便携式的，以便一旦操作员登上所述车辆就能够由操作员携带到车辆上。该定位装置包括：无线电通信模块，该无线电通信模块能够基于车辆的位置建立与从监控系统的通信基础设施的多个基站之中选择的基站的链接，该无线电通信模块能够收集与该无线电通信模块已经建立链接的基站的站标识符；和数据库，该数据库包括铁路网络的说明，该说明将位置信息与通信基础设施的基站的每个站标识符相关联，该定位装置能够根据与由无线电通信模块在当前时刻收集的站标识符相关联的位置信息确定车辆的瞬时位置。
根据特定实施例，该计算机包括一个或多个以下特征，所述特征可被单独或根据所有技术上可能的组合考虑：
-与基站的站标识符相关联的位置信息是基站的地理位置。
-与基站的站标识符相关联的位置信息是基站的覆盖区域。
-该定位装置的无线电通信模块能够在当前时刻收集多个邻近基站的站标识符，以及收集与从该多个基站的每个基站接收的信号的功率有关的功率信息，该定位装置能够根据与该多个基站的每个基站相关联的功率信息和地理位置计算作为维修车辆的瞬时位置的精确位置。
-该定位装置包括人/机界面，由该定位装置确定的车辆的瞬时位置显示在该人/机界面上。
-该定位装置能够由操作员配置，该操作员为待被执行的维修任务输入定位装置的至少一个标识符。
-该定位装置能够周期性地向该监控系统的地面单元传送该定位装置已经确定的车辆的瞬时位置。
-该监控系统的地面单元向该定位装置传送基本信息以帮助操作员基于传送的瞬时位置控制车辆。
-该定位装置包括电池以便是自主的。
本发明还涉及一种装备铁路网络的用于监控交通的系统，其特征在于，该系统包括根据前述装置所述的定位装置，该定位装置安置于在铁路网络上循环的车辆、优选地为维修车辆上。
附图说明
通过阅读以下仅作为示例提供并参照附图进行的描述将更好地理解本发明及其优点，在附图中：
-图1是用于管理车辆在铁路网络上的循环的系统的示意图；
-图2是根据本发明的系统的方框图；以及
-图3是用于使用图2的系统的方法的示意图。
具体实施方式
图1示出了一种网络10，该网络被装备有用于在所述网络上循环的列车的监控系统100。
网络10被分为部段。在图1中，网络10包括五个具有两个端点的轨道部段(标记为1至5)，以及具有三个端点或道岔的轨道部段(标记为6)。
例如，第一检测装置11包括感应环，该感应环围绕轨道部段并使得第一检测装置11可以检测列车在所述部段上的存在。
另外，例如，第二检测装置15包括计轴器，该计轴器布置在部段的入口端部或出口端部并且能够计算穿过所述端部的轴的数量。由入口装置检测的轴的数量与由部段的出口装置检测的轴的数量之间的差表示列车在所述部段上的存在。
在网络10的地图上表示了每个轨道部段以及优选地每个部段的特征。特别地，每个轨道部段由唯一的部段标识符标识。
图1示出了在网络10上循环的第一列车21和第二列车22。
第一列车21是经装备的车辆。第二列车22是未经装备的车辆。
“经装备的”是指在其中安装了所有设备的列车，需要这种列车以允许通过监控系统100监控所述列车的移动。
因此，第一列车21包括车载控制器25、测距系统26、用于沿轨道与定位信标通信的天线24、用于与地面上的通信基础设施30的基站32通信的无线电通信模块23。
以本身已知的方式，监控系统100包括：
-在经装备的列车上的车载控制器25，或自动列车控制(Automatic TrainControl，ATC)系统的车载元件。单个的车载控制器25在每个经装备的列车上，例如在第一列车21上；
-通信基础设施30；
-规划单元41或自动列车监控(Automatic Train Supervision，ATS)系统，该规划单元41或ATS系统能够规划在网络10上循环的各种列车的循环；
-触发系统42或基于计算器的互锁(Calculator Based Interlocking，CBI)系统，该触发系统42或CBI系统能够管理列车循环所需的资源(例如道岔、信令网络10的设备等)的触发；以及
-区域控制器43或自动列车控制(Automatic Train Control，ATC)系统的地面元件。
通信基础设施30例如是TCP/IP类型。
通信基础设施30包括有线的本地网络33，中央系统41、42以及43连接到本地网络33。
通信基础设施30包括无线电通信基础设施，该无线电通信基础设施包括基站32(也称为接入点)，基站32固定在地面上、靠近网络10并且连接到中央系统41、42以及43。
本地网络33通过网关44连接到中央系统41、42以及43。
基站32沿网络10的轨道分布以对网络10提供连续覆盖。每个基站32的安装位置是已知的。每个基站32覆盖特定的覆盖区域。
每个基站32由对其唯一的基站标识符(例如其MAC地址)标识。基站标识符也用于标识所述基站的覆盖区域。
该信息也被存储在网络的地图中。
应当注意的是，覆盖区域并不必须与轨道的部段相关联。事实上，覆盖区域可包括多于一个的部段，或部段可被多个覆盖区域覆盖。
每个基站32包括无线电通信模块，以便与经装备的列车的每个上的无线电通信模块23通信，并且有利地，与装置11和15通信以检测列车。
规划单元41使得可以按顺序跟踪路线以使经装备的列车执行已经分配给它的任务。
触发单元42打开被如此跟踪的路线，同时分配和触发网络的相应部段。然后，当经装备的车辆穿过部段时，它通过与区域控制器43配合来释放该部段。
每个经装备的列车将其当前位置发送到单元41。通过将由测距系统24和通信天线26传递的信息与沿轨道安置的定位信标(图1中未示出)组合来确定经装备的列车的当前位置。
为了提高安全等级，区域控制器43还根据由检测装置11和15传递的轨道上的检测信息确定在网络10上循环的每个列车、特别是由系统100监控的经装备的列车的位置。
区域控制器43能够为每个列车提供移动授权，该移动授权保证了所涉及的列车在铁路轨道部段上的行驶安全(例如，不给列车提供移动授权将使列车经过它前面的列车的末端)。特别地，该移动授权根据列车的当前位置确定。
在系统100中，经装备的列车的车载控制器25授权所述列车在由适当分配和触发的资源组成的路径上移动。
虽然经装备的列车在网络10上的移动是自动完成的，或至少在监控模式下完成，但是未经装备的列车的移动是通过目视完成的。
第二列车22例如是未经装备的列车，并且优选地是维修列车类型。第二列车22偶尔出现(commissioned)在网络10上，以便将维修小组运送到尽可能接近网络10的所述小组必须介入的位置。
根据本发明，为执行维修任务，来自维修小组的操作员携带定位装置50登上第二列车22。
如图2所示，交换装置50是便携式装置。交换装置50例如包括计算机118、数据库116、人/机界面110以及无线电通信模块112。这些各种电子元件由电池114供电，以提供装置50的自主性。
计算机118包括计算器件和存储器件，该存储器件存储能够由计算器件执行的计算机程序指令。
计算机118还与人/机界面110连接。人/机界面110例如由触摸屏组成，以显示意图用于操作员的信息并获取由操作员输入的信息。
装置50的特征在于装置标识符。该装置标识符由操作员在维修任务开始时输入并存储在数据库116中。
计算机118与数据库116连接，计算机可以在数据库116中进行读和写。数据库116存储铁路网络10的说明(例如网络的地图)，该说明涉及轨道部段和覆盖区域。可选地，在第二车辆22进入网络10之前，在维修任务开始时从规划单元41下载该说明。
接着，计算机118与无线电通信模块112连接，无线电通信模块112用于与通信基础设施30的基站32的无线通信。模块50与基站32之间的通信根据与用于经装备的列车的模块23和基站32之间的通信的协议相同的协议来完成。
以已知的方式，当无线电通信模块112与基站32建立无线电连接时，无线电通信模块112重新获得基站32的MAC标识符。
通过查询数据库116，计算机118能够根据接收到的MAC标识符确定当前时刻第二列车22正在其中循环的覆盖区域。这是将第二列车22定位在网络10上的第二种方式。
或者，一旦无线电通信模块112与基站32建立连接，无线电通信模块就会连续地评估所述连接的质量并且在环境中寻找与其建立更好质量的新连接的其他基站。特别地，无线电通信模块112测量从多个邻近的基站接收的信号的功率。根据每个所述基站32的MAC标识符，计算机118能够查询数据库116并且重新获得每个所述基站32的地理位置。从那里，计算机118能够通过三角测量来确定第二车辆22的精确位置。这是将第二列车22定位在网络10上的第二种方式。
计算机118能够将如此确定的第二车辆22的位置显示在人-机界面110的屏幕上。优选地，通过在轨道的地图上叠加由数据库116给出的描绘第二列车22的位置的符号来以图形方式显示当前的位置信息。例如，在确定第二列车的位置的第一种方式中，第二列车所位于的覆盖区域中的轨道部段是突出显示的，或者，在确定第二列车的位置的第二种方式中，指示器安置在发现第二列车的位置处。
另外且优选地，人/机界面110还允许操作员在维修任务开始时指示第二列车22到网络10上的入口位置以及维修任务的目的地位置。例如操作员输入相应轨道部段的部段标识符。
图3示出了用于第二列车22的循环的方法200。
在步骤210中，特别地通过确定任务标识符、并且优选地通过确定网络10上的入口部段和网络10上的目的地部段来定义维修任务。
给维修小组分配所述维修任务以及适用于维修任务的维修列车，例如第二列车22。
当登上第二列车22时，来自维修小组的操作员从维修车间中的存储架上取下装置50并携带装置50登上第二车辆22。
在步骤220中，一旦上车，操作员就会配置装置50。操作员输入如下标识符，该标志符将是用于维修任务的第二列车22的列车标识符，以及输入入口部段和目的地部段的部段标识符。操作员从数据库116中选择适合于维修任务的轨道的地图并将其显示在人/机界面110的屏幕上。
在步骤230中，恰好在进入网络10之前，装置50经由通信基础设施30建立与规划单元41的通信，并且向规划单元41指示其列车标识符，并且优选地指示其在网络10上的入口部段和目的地部段。
在步骤240中，当第二列车22在网络10上移动时，装置50根据至少一个基站32的MAC标识符确定第二列车22的当前位置。装置50在人/机界面110的屏幕上显示如此确定的位置，以便操作员可驾驶第二车辆朝向目的地部段。
在该第一实施例中，操作员通过目视驾驶第二列车，但是知道第二列车22在网络10上的当前位置。
在第二有利的实施例中，在步骤250中，装置50周期性地向规划单元41指示其自身针对第二列车22已确定的位置。单元41考虑该位置信息和由第二列车22占据、由区域控制器43指示并使用第二检测装置15确定的轨道部段，以管理其他列车在网络10上的循环，特别是第一列车21的循环。
优选地，由于在轨道上的各种检测装置11和15传递的信息，区域控制器43能够识别由第二列车22在当前时刻占据的轨道部段并且将其指示给规划单元41。通过将一方面由第二列车22上的装置50传递的位置信息和另一方面由区域控制器43传递的位置信息交叉，规划单元41可以以增加的安全等级管理列车的循环。
在第三特别有利的实施例中，在步骤260中，单元41管理第二列车22的路线。例如，考虑到同一时刻在网络10上循环的其他列车(例如第一列车21)对第二列车22的移动施加的任何约束，单元41要求保留并话当地触发允许第二列车22执行其任务的轨道资源。
这特别涉及命令信令设备向通过目视驾驶第二列车22的操作员指示已经为他打开了路线。
优选地，单元41将某些基本信息(例如已经为第二列车22打开的轨道部段)传送到定位装置50以帮助操作员驾驶第二列车。这通过显示到人/机界面的屏幕上的地图上的合适图形向操作员指示。
因此，利用根据本发明的定位装置，不需要为每个维修车辆装备重要计算机以使其能够在网络上循环。
虽然在第一简单的实施例中，定位装置仅用于向维修车辆的操作员提供信息，但是在第二实施例和所有上述第三实施例中，定位装置参与维修车辆的受监控的移动及其安全插入由监控系统管理的交通中。

Claims (10)

1.一种定位装置(50)，所述定位装置用于装备车辆以允许所述车辆在装备有交通监控系统(100)的铁路网络(10)上循环，
其特征在于，所述定位装置是便携式的，以便当操作员登上所述车辆(22)时能够由所述操作员携带到所述车辆上，所述定位装置(50)包括：
-无线电通信模块(112)，所述无线电通信模块能够基于所述车辆的位置建立与从所述监控系统(100)的通信基础设施(30)的多个基站(32)之中选择的基站的链接，所述无线电通信模块能够收集与所述无线电通信模块已经建立链接的基站的站标识符；和
-数据库(116)，所述数据库包括所述铁路网络的说明，所述说明将位置信息与所述通信基础设施的多个基站的基站的每个站标识符相关联，
所述定位装置(50)能够根据与由所述无线电通信模块在当前时刻收集的所述站标识符相关联的位置信息确定所述车辆的瞬时位置。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其中，与基站(32)的站标识符相关联的所述位置信息是所述基站的地理位置。
3.根据权利要求1所述的定位装置，其中，与基站(32)的站标识符相关联的所述位置信息是所述基站的覆盖区域。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述定位装置(50)的无线电通信模块能够在当前时刻收集多个邻近基站的站标识符，以及收集与从所述多个邻近基站的每个基站接收的信号的功率有关的功率信息，所述定位装置(50)能够根据与所述多个邻近基站的每个基站相关联的功率信息和地理位置计算作为所述车辆(22)的瞬时位置的精确位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的定位装置，其中，所述定位装置(50)包括人/机界面(110)，由所述定位装置确定的所述车辆(22)的瞬时位置显示在所述人/机界面上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的定位装置，其中，所述定位装置(50)能够由所述操作员配置，所述操作员为待被执行的维修任务输入所述定位装置的至少一个标识符。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的定位装置，其中，所述定位装置(50)能够周期性地向所述监控系统(100)的地面单元传送所述定位装置(50)已经确定的所述车辆的瞬时位置。
8.根据权利要求7所述的定位装置，其中，所述定位装置(50)能够从所述监控系统的地面单元接收基本信息以帮助所述操作员基于被传送的瞬时位置控制所述车辆(22)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的定位装置，其中，所述定位装置(50)包括电池(114)以便是自主的。
10.一种装备铁路网络的交通监控系统(100)，其特征在于，所述交通监控系统包括根据权利要求1至9中任一项所述的定位装置(50)，所述定位装置安置于在所述铁路网络上循环的车辆(22)上。
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