CN116568582A - 用于识别列车上的车辆顺序的方法和用于轨道车辆的控制设备 - Google Patents

Abstract

用于确定在列车(10)上连接至车头(12)的轨道车辆(14、16、18、20)的顺序的方法，车头(12)的控制设备(28)经由制动管(22)连接至包括控制设备(30、32、34)的轨道车辆(14、16、20)，车头(12)的控制设备(28)和轨道车辆(18、16、20)的控制设备(30、32、34)能经由无线的快速网络(52)交换消息，包括下列步骤：通过车头(12)的控制设备(28)经由通过制动管(22)构成的慢速网络向控制设备(30、32、34)传输唯一的标识码；通过车头(12)的控制设备(28)在快速网络上传输指示经由慢速网络实现的传输的当前状态的消息，消息包括所述唯一的标识码；通过控制设备(30、32、34)确定从控制设备(28)接收的传输的状态和在慢速网络上测量的传输的状态之间的时间延迟；从时间延迟和慢速网络的传播速度计算每个轨道车辆(14、16、20)到车头(12)的距离；通过车头(12)的控制设备(28)请求与由每个轨道车辆(14、16、20)所计算的距离和/或所测量的时间延迟相关的报告；如果请求中的标识码与经由慢速网络接收的标识码匹配，则响应以上请求通过控制设备(30、32、34)传输报告；以及根据轨道车辆(14、16、20)到车头(12)的距离对轨道车辆进行排序。用于轨道车辆(14、16、20)的控制设备(30、32、34)，控制设备(30、32、34)包括用于检测连接至车头(12)的制动管(22)内的压力变化的压力传感器(38、40、42)，控制设备(30、32、34)配置为对车头(12)的在压力变化中被编码的标识码进行解码，控制设备(30、32、34)还包括用于在无线通信网络(52)上进行通信的通信单元(46、48、50)，并且控制设备(30、32、34)配置为，仅在与来自车头(12)的请求一起发送的标识码对应于从压力变化解码的标识码时才响应于所述请求。

Description

用于识别列车上的车辆顺序的方法和用于轨道车辆的控制 设备

技术领域

本发明涉及一种用于确定在列车上连接至车头的轨道车辆的顺序的方法，其中，车头的控制设备经由制动管连接至包括控制设备的轨道车辆，并且车头的控制设备和轨道车辆的控制设备能经由快速网络交换消息。此外，本发明涉及一种用于轨道车辆的控制设备。

背景技术

这种方法在US 2002/0139181A1中已知，其中进行制动测试，以便确定气动制动管的连续性测试。

此外，这种方法在DE 202012 012558U1已知，其中测量在车头处作用的压力变化和其作用到达轨道车辆处之间的时间，以便确定列车上的车辆顺序。

在EP 3 081445A1中，通过预定顺序的压力变化，触发对列车上的车辆顺序的确定，所述压力变化仅在轨道车辆静止时记录。当触发对车辆顺序的确定时，GPS定位用于确定轨道车辆的顺序。

当多个列车非常接近时，上述方法中的一些方法可能同时在多个列车上触发，这将导致多个轨道车辆响应于来自未与这些轨道车辆连接的车头的制动测试信号。例如当两个列车并排并且两个车头都启动用于识别车辆顺序的方法时，无法确定哪些轨道车辆响应哪个车头。

其他方法要求轨道车辆之间的电通信连接，这在一些轨道车辆配备这些设备而其他轨道车辆未配备这些设备时可能是不可行的。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的上述问题。

作为解决方案，提出了根据权利要求1的方法。有利的实施例包含在从属权利要求中。

为了解决上述问题，提出了一种用于确定在列车上连接至车头的轨道车辆的顺序的方法，其中，车头的控制设备经由制动管连接至包括控制设备的轨道车辆，车头的控制设备和轨道车辆的控制设备能经由无线的快速网络交换消息，并且所述方法包括以下步骤：通过车头的控制设备经由通过制动管构成的慢速网络向控制设备传输唯一的标识码；通过车头的控制设备在快速网络上传输指示经由所述慢速网络实现的传输的当前状态的消息，其中，所述消息包括所述唯一的标识码；通过控制设备确定从控制设备接收的传输的状态和在慢速网络上测量的传输的状态之间的时间延迟；从时间延迟和慢速网络的传播速度计算每个轨道车辆到车头的距离；通过车头的控制设备请求与由每个轨道车辆所计算的距离和/或所测量的时间延迟相关的报告；如果在所述请求中的标识码与经由慢速网络接收的标识码匹配，则响应以上请求通过控制设备发送报告；以及，根据轨道车辆到车头的距离对轨道车辆进行排序。

因此，轨道车辆将仅响应于具有与在制动管上所接收的相同的唯一标识码的车头。这样，即使两个或更多个列车并排，每个车头也将仅从实际连接至该车头的轨道车辆接收距离报告。此外，该方法即使在一些轨道车辆没有配备控制设备时也适用。

在又一个实施例中，通过车头的控制设备进行的传输步骤包括在制动管中产生压力变化，以便对用于传输的标识码进行编码，其中，所述传输的状态是通过制动控制单元在车头处的制动管中产生的压力。

这是对标识码进行编码的最简单的方法之一。它能够以低设备成本实现。

在又一个实施例中，确定从控制设备接收的传输的状态和在慢速网络上测量的传输的状态之间的时间延迟可以包括以下步骤：通过与控制设备相关联的压力传感器测量在轨道车辆处的制动管中的压力；获取在轨道车辆处的制动管中所测量的压力的一阶时间导数；获取在车头处的制动管中所测量的压力的二阶时间导数；以及，将所述时间延迟确定为在第一时间导数和第二时间导数的相应正负变化之间的时间延迟。

这样，制动管内的绝对压力就不那么重要了。特别是在长的列车上，到达最后一个轨道车辆的压力可能比车头处的压力低得多。通过仅测量压力变化并且查询压力时间导数的变化，标识码的通信变得更加有弹性。

在又一个实施例中，通过车头的控制设备传输指示传输的当前状态的消息的步骤可以包括以下步骤：通过与车头的控制设备相关联的压力传感器测量在车头处的制动管中的压力；从在前一个步骤中测量的压力计算二阶时间导数；在快速网络上向控制设备发送二阶时间导数，二阶时间导数值作为指示经由慢速网络实现的传输的当前状态的消息；并且其中，获取二阶时间导数的步骤包括接收包括二阶时间导数的消息。

因此，轨道车辆的控制设备仅需要计算其自身测量的时间导数，从而降低了功耗。

在又一个实施例中，在慢速网络上发送的消息被分成多个符号并且通过在制动管中的压力变化来发送，其中，每个符号在预定数量的时帧上发送，其中，对传输的第一符号进行传输，使得：在第一时帧期间，制动管内的压力增加第一预定量；在第二帧期间，制动管内的压力降低第二预定量，其中，对传输的第二符号进行发送，使得：在第一时帧期间，制动管内的压力降低第三预定量；在第二帧期间，制动管(22)内的压力增加第四预定量，其中，第一符号和第二符号中的其中一个表示二进制0，而第一符号和第二符号中的另一个表示二进制1。

该编码到随时间的压力值变化明显不同于制动管上的正常操作。

在又一个实施例中，在第三时帧期间，制动管内的压力返回到在第一时帧之前存在于制动管中的基本压力。

这构成了停止位，并且允许压力返回到预定的正常值。

在又一个实施例中，所述方法可以包括以下步骤：确定在列车中是否存在未配备控制设备的轨道车辆，其中，该步骤包括以下步骤：将轨道车辆的已知长度与这些轨道车辆到车头的相对距离进行比较，并且确定轨道车辆和/或车头之间的相对距离中的哪些相对距离大于这之间的轨道车辆的已知长度。

因此可以考虑未配备控制设备和/或通信设备的轨道车辆。

所述问题还通过一种包括控制设备的轨道车辆来解决，其中，控制设备包括用于检测制动管内的压力变化的压力传感器，控制设备配置为对车头的在压力变化中被编码的标识码进行解码，控制设备还包括用于在无线通信网络上进行通信的通信单元，并且控制设备配置为，仅在与来自车头的请求一起发送的标识码对应于从压力变化解码的标识码时才响应于这样的请求。

因此，轨道车辆将仅响应于具有与在制动管上所接收的相同的唯一标识码的车头。这样，即使两个或更多个列车并排，每个车头也将仅从实际连接至该车头的轨道车辆接收距离报告。

附图说明

当结合附图考虑时，本发明的这些的和其他的目的、优点和新颖特征将从本发明的下列详细描述变得显而易见。

在示意性的附图中：

图1示出用于实现根据本发明实施例的方法的列车配置的示意图，以及

图2示出根据本发明实施例的表示压力变化信号的示意图。

具体实施方式

如图1所示，列车10可以包括车头12和多个轨道车辆14、16、18、20。车头12和轨道车辆14、16、18、20连接至制动管22。制动管22承载从车头12到各轨道车辆14、16、18、20的气动压力。轨道车辆14、16、18、20中的每个轨道车辆都设置有制动单元，当制动管22中的气动压力过低时，所述制动单元对轨道车辆14、16、18、20进行制动。因此，如果例如制动管22出现泄漏，则制动单元将停止列车。

车头12包括控制设备28，并且轨道车辆14、16、20均包括控制设备30、32、34。轨道车辆18不包括控制设备。控制设备28、30、32、34中的每个控制设备可以是不同的。特别地，车头12的控制设备28可以配置为输出消息并且从人机界面装置26接收命令，并且可以配置为控制制动控制单元24。

制动控制单元24控制制动管22内部的气动压力。控制设备28可以基于经由人机界面设备26接收的用户输入和/或来自其他输入(例如来自传感器)控制制动控制单元24。

车头12和轨道车辆14、16、20中的每个轨道车辆包括压力传感器36、38、40、42，所述压力传感器在传感器位置处感测制动管22内的气动压力。制动控制单元24可以控制制动管22内的气动压力，以便将数字消息从车头12传输到轨道车辆14、16、20。

控制设备28，30、32、34中的每个控制设备包括通信单元44、46、48、50，每个通信单元包括天线。通信单元44、46、48、50可以经由无线通信网络52相互连接和/或相互发送消息。

控制设备28、30、32、34中的每个控制设备包括预定的唯一的标识码，所述唯一标识码包括多个信息位，并且可以用于识别每个控制设备28、30、32、34和/或可以用于将消息寻址到一个特定的其他控制设备28、30、32、34和/或确定所接收的消息的来源。

车头12的控制设备28可以将其标识码发送至在制动管22上具有压力传感器38、40、42的所有控制设备30、32、34。为了传输其标识码的位，控制设备28通过控制制动控制单元24将这些位表示为符号，所述符号被编码为要在制动管22中产生的压力变化的顺序。包括控制设备28的整个标识码的消息可以经由制动管22循环发送和重发。通过检测压力变化并且接收所述消息，控制设备30、32、34能够识别其所连接至的车头12的控制设备28。

由于制动管22内的压力变化以相对慢的速度(例如280m/s)通过制动管22传播，制动管22构成慢速网络，而无线通信网络52构成快速网络。

此外，控制设备28可以在网络52上广播其标识码和/或由其自身的压力传感器36测量的制动管22压力。当制动管22内的压力变化以音速传播时，每个控制设备30、32、34可以通过测量由压力传感器38、40、42检测的压力变化和由控制设备28广播的压力变化之间的时间延迟来确定其与车头12的距离。由控制设备28广播的压力变化作为延迟测量的参考信号。

在本发明的又一个实施例中，控制设备28例如可以计算由其自身的压力传感器36测量的压力的时间导数，并且可以在网络52上广播所述时间导数。

在本发明的又一个实施例中，控制设备30、32、34可以在它们的位置处确定在制动管22中测量的压力的一阶时间导数，并且可以从由控制设备28广播的压力变化确定在车头12处的制动管22中测量的压力的二阶时间导数。为了确定所检测的压力变化和所广播的压力变化之间的时间延迟，控制设备30、32、34确定时间导数的正负变化。当在第一时间导数和第二时间导数内检测到时间导数的相应正负变化时，将时间延迟确定为相应正负变化之间的时间延迟。

控制设备28可以经由网络52发送从控制设备30、32、34中的任何一个或全部控制设备请求时间延迟和/或所计算的距离的消息。尽管未连接到该列车的控制设备可能可以接收该消息，然而仅那些连接至与车头12相同的制动管22的控制设备30、32、34之前已经接收到控制设备28的标识码。因此，仅那些控制设备30、32、34将响应请求时间延迟和/或所计算的距离的消息。这样，车头12能够确定哪些轨道车辆14、16、20连接至所述车头。

可以从每个时间延迟和制动管22内的声速计算每个轨道车辆14、16、20到车头12的距离。该计算可以通过车头12的控制设备28和/或通过轨道车辆14、16、20的控制设备30、32、34实现。

由于车头12和轨道车辆14、16、20的实际物理长度是已知的，可以检测到没有控制设备的轨道车辆18，因为在轨道车辆16和轨道车辆20之间测量的距离太大。

在本发明的又一些实施例中，为了增加经由制动管22传输控制设备28的标识码的可靠性，每个位例如可以由被编码为压力增加和/或压力减少的顺序的符号来表示。图2示出了这种编码的一个示例。0和1的二进制值被编码为与基本压力P0的偏差的顺序。每个符号在多个时帧T1、T2、T3、T4、T5、T6上延伸。图2中显示的顺序包括被编码在时帧T1和T2中的二进制值0和被编码在时帧T5和T6中的二进制值1。

特别地，通过如在时帧T1中所示将制动管22中的压力提高第一预定量、然后在时帧T2期间将制动管22中的压力降低第二预定量、接着在时帧T3开始时将制动管22中的压力增加到基本压力P0，对二进制值0进行编码，所述基本压力也是在第一时帧T1之前存在于制动垫22中的压力。以类似的方式，通过首先在时帧T5期间将压力降低第三预定量、然后在时帧T6期间将压力增加第四预定量并且在经过时帧T6后返回到基本压力P0，对二进制值1进行编码。

在本发明的又一些实施例中，二进制值可以不同地表示。例如，一个符号可以包括至少两个时帧，在所述至少两个时帧期间可以使用不同的压力变化来对该符号进行编码。在又一个示例中，一个符号可以表示一个以上的二进制数字。在又一个示例中，多个符号可以用于表示相同的二进制值(例如，4B5B编码)。

在本发明的又一个实施例中，基本压力P0可以确定为正好在时帧T1开始之前在车头12处的制动管22中存在的压力。

在本发明的又一个实施例中，在所有控制设备上产生的标识码可以是唯一的。

因此，本发明允许安全识别连接至列车的车辆，并且当一些轨道车辆18未配备有控制设备时也适用。

附图标记列表

10 列车

12 车头

14 轨道车辆

16 轨道车辆

18 轨道车辆

20 轨道车辆

22 制动管(慢速网络)

24 制动控制单元

26 人机界面设备

28 控制设备

30 控制设备

32 控制设备

34 控制设备

36 压力传感器

38 压力传感器

40 压力传感器

42 压力传感器

44 通信单元

46 通信单元

48 通信单元

50 通信单元

52 无线通信网络(快速网络)

T1 时帧

T2 时帧

T3 时帧

T4 时帧

T5 时帧

T6 时帧

Claims (8)

1.一种用于确定在列车(10)上连接至车头(12)的轨道车辆(14、16、18、20)的顺序的方法，其中，所述车头(12)的控制设备(28)经由制动管(22)连接至包括控制设备(30、32、34)的轨道车辆(14、16、20)，所述车头(12)的控制设备(28)和所述轨道车辆(18、16、20)的控制设备(30、32、34)能经由无线的快速网络(52)交换消息，其特征在于下列步骤：

a)通过所述车头(12)的控制设备(28)经由通过所述制动管(22)构成的慢速网络向所述控制设备(30、32、34)传输唯一的标识码；

b)通过所述车头(12)的控制设备(28)在所述快速网络上传输指示经由所述慢速网络实现的传输的当前状态的消息，其中，所述消息包括所述唯一的标识码；

c)通过所述控制设备(30、32、34)确定从所述控制设备(28)接收的传输的状态和在所述慢速网络上测量的传输的状态之间的时间延迟；

d)从所述时间延迟和所述慢速网络的传播速度计算每个轨道车辆(14、16、20)到所述车头(12)的距离；

e)通过所述车头(12)的控制设备(28)请求与由每个轨道车辆(14、16、20)所计算的距离和/或所测量的时间延迟相关的报告；

f)如果在所述请求中的标识码与经由所述慢速网络接收的标识码匹配，则响应以上请求通过所述控制设备(30、32、34)发送报告；以及

g)根据所述轨道车辆(14、16、20)到所述车头(12)的距离对所述轨道车辆进行排序。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)包括在制动管(22)中产生压力变化，以便对用于传输的标识码进行编码，其中，所述传输的状态是通过制动控制单元(24)在所述车头(12)处的制动管(22)中产生的压力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤c)包括以下步骤：

c1)通过与所述控制设备(30、32、34)相关联的压力传感器(38、40、42)测量在所述轨道车辆(14、16、20)处的制动管(22)中的压力；

c2)获取在所述轨道车辆(14、16、20)处的制动管(22)中的所测量的压力的一阶时间导数；

c3)获取在所述车头(12)处的制动管(22)中的所测量的压力的二阶时间导数；以及

c4)将所述时间延迟确定为在所述第一时间导数和所述第二时间导数的相应正负变化之间的时间延迟。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b)包括以下步骤：

b1)通过与所述车头(12)的控制设备(28)相关联的压力传感器(36)测量在所述车头(12)处的制动管(22)中的压力；

b2)从在前一步骤中测量的压力计算所述二阶时间导数；

b3)在所述快速网络上向所述控制设备(30、32、34)发送所述二阶时间导数，所述二阶时间导数值作为指示经由所述慢速网络实现的传输的当前状态的消息；以及

其中，步骤c3)包括接收包括所述二阶时间导数的消息。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，将在所述慢速网络上发送的消息分成多个符号并且通过所述制动管(22)中的压力变化来发送，其中，每个符号在预定数量的时帧上发送，其中，对所述传输的第一符号进行传输，使得：

在第一时帧期间，所述制动管(22)内的压力增加第一预定量；

在第二帧期间，所述制动管(22)内的压力降低第二预定量，

其中，对所述传输的第二符号进行发送，使得：

在第一时帧期间，所述制动管(22)内的压力降低第三预定量；

在第二帧期间，所述制动管(22)内的压力增加第四预定量，

其中，所述第一符号和所述第二符号中的其中一个表示二进制0，而所述第一符号和所述第二符号中的另一个表示二进制1。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在第三时帧期间，所述制动管(22)内的压力返回到在所述第一时帧之前存在于所述制动管(22)中的基本压力。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：

h)确定在所述列车(10)中是否存在未配备控制设备(30、32、34)的轨道车辆(18)，其中，该步骤包括以下步骤：

h1)将所述轨道车辆(14、16、20)的已知长度与所述轨道车辆(14、16、20)到所述车头(12)的相对距离进行比较；以及

h2)确定所述轨道车辆(14、16、20)和/或所述车头(12)之间的相对距离中的哪些相对距离大于这之间的轨道车辆的已知长度。

8.一种用于轨道车辆(14、16、20)的控制设备(30、32、34)，其中，所述控制设备(30、32、34)包括用于检测连接至车头(12)的制动管(22)内的压力变化的压力传感器(38、40、42)，所述控制设备(30、32、34)配置为对所述车头(12)的在所述压力变化中被编码的标识码进行解码，所述控制设备(30、32、34)还包括用于在无线通信网络(52)上进行通信的通信单元(46、48、50)，并且所述控制设备(30、32、34)配置为，仅在与来自车头(12)的请求一起发送的标识码对应于从所述压力变化解码的标识码时才响应于所述请求。