CN1349462A - 铁路车辆的速度的测量方法及其安装 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测量安装有天线并在具有两条铁轨的轨道上行驶的车辆速度的方法,该轨道由电连接器分开的被称为部分系统的轨道段(1、2、3)组成,每一个电连接器包含两个调谐部分(TU.F1和TU.F3)和位于这两个调谐部分之间的预定的轨道段,由此每一调谐部分(TU.F1和TU.F3)为用作一个部分系统的相邻的轨道段提供电能耦连。本发明特征在于为了测量在所述轨道上行驶的车辆的速度,从行驶在相同的电连接器的第一和第二调谐部分(TU.F1和TU.F3)的极近处的轨道上的车辆上的天线来看,信号电流或电压至少检测到两次中断。本发明也涉及一种用于实施本发明的方法的安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量在铁路类的轨道上行驶的车辆速度的方法。
本发明也涉及用于实现该方法的安装。
背景技术
各种用于确定在轨道上行驶的火车速度的系统已被提出。特别是，建议使用位于轮轴(axle)上的传感器来确定在轨道上行驶的火车的速度。但是，这个速度不能一直十分精确，特别是，它未能考虑到当由于诸如气候条件(雾或雪)或者铁轨上有树叶等原因车轮打滑(skid)时引起的危险。
为了获得较好的精度也有人提出了在不同的轮轴上放置2个或3个传感器。但是，从风险管理角度该方法仍是不够的。
为了测量在这些轨道上行驶的车辆速度，沿铁路轨道安置信号标(beacon)也已是公知的方法。在这种情况下，安置在已知和固定距离的信号标发出信号。车辆行驶接近该信号标时靠天线的帮助对通过第一个信号标进行检测，并测量直到通过第二个信号标的时间。从两个信号标之间已知的距离和该车辆通过这段距离所用的时间很容易导出该速度。然而，各信号标被放置的距离相对较长，这实质上等于测量了所通过的距离的平均速度。
在文献WO97/12796中也提出了使用一种校准(calibrated)的信号标来确定车辆通过其附近的大约瞬时速度。该信号标发出磁场，该车辆通过安置在该车辆下的天线，能够检测其进入该磁场的作用内，及脱离该磁场的作用。从此导出该车辆穿过磁场作用所用的时间，并由此计算出该车辆的速度。该方法的缺点是需要沿轨道以一定间距放置信号标。
此外，将一根轨道分为由电连接器(electric joint)分开的被称为“部分段(block-sections)”的轨道段(section)是公知的方法。一个电连接器包含两个调谐(tuning)部分，这两个调谐部分用作与每一调谐部分相邻的轨道段以及位于这两个调谐部分之间的长度较短的轨道(15至30米)的电能耦连(power coupling)。通常，第一调谐部分用作给定频率的发射机，而第二调谐部分用作另一频率的接收机。该电连接器的功能是：首先，防止信号从一个轨道电路传播到相邻的轨道电路；其次，将发射机和接收机与轨道连接。
使用电连接器检测火车通过已经是公知的方法。实际上，火车轮轴通过时，在两个铁轨之间通过火车轮轴产生短路，由此从该轨道上的电流变化能够检测出所述火车相对于该发射机的位置。具体地说，能观察到在该轮轴前的铁轨上的频率为F1的电流在该轮轴通过发射机位置(level)之前很高，并且在该轮轴通过的时刻有强烈的中断。
文献GB-A-2 153 571描述了一个轨道电路装置(assembly)的示例，该轨道电路装置特别适合长度小于40米较短轨道电路，其可以用在地铁传送系统中。
这里提及了在铁轨之间产生电短路并且提及了大约6米后再连接交流信号控制单元，以便将回路调谐到选定的轨道信号的频率由此产生谐振。控制单元包含：电容，其值被选定以便对谐振进行调整；变压器，它的一个线圈与该电容串联安装，通过该变压器的第二个线圈将轨道电路信号发射机或接收机连接。
发明目的
本发明目的在于提供一种能就铁路的范围内使测量在铁路类的轨道上行驶的车辆速度最为安全的解决方法。
更具体地说，本发明目的在于提出一种能估算出平均速度而不受例如因为打滑和轮轴的啮合引起的误差源的影响的方法，并且该方法是基于当火车通过时对将各个轨道电路分开的连接器的检测。
本发明目的在于提出一种能省却沿轨道安装信号标的系统。
更具体地说，本发明目的在于使用包含带有电连接器的轨道电路的现有的火车定位设备。
发明内容
本发明涉及一种用于测量配置有天线并在具有两条铁轨的轨道上行驶的车辆速度的方法，该轨道由电连接器分开的被称为“部分段”的轨道段组成，每一个电连接器包含两个调谐部分和位于其间的预定的轨道段，每一调谐部分允许相邻的用作部分段的轨道段的电能耦连，特征在于为了测量在轨道上行驶的车辆的速度，从行驶在离相同的电连接器的第一和第二调谐部分的极近的轨道上的车辆上安置的天线来看，信号电流或电压至少检测到两次中断。
当轮轴通过频率为第一调谐部分的频率的第一调谐部分的位置得到第一次中断。
通过施加频率为第一调谐部分的频率的电的作用得到第二次中断。这第二次中断是通过在第二调谐部分的区域内产生电场或磁场得到的。这个电场或磁场是通过与由输入到第一调谐部分的电压产生的电流成比例的电流产生的。该场直接由从所述电压发出的电流产生。
根据另一个实施例，施加的电的作用是与频率为第二调谐部分的第二频率的电压串联输入的电压。该串联输入的电压与输入到第一调谐部分的电压成比例。
根据另一个实施例，施加的电作用是输入到位于第二调谐部分的电压发生器中的电流，该电流围绕设置在铁轨之间的回路流动，所述电流与由输入到第一调谐部分的电压产生的电流成比例。
由在轨道上行驶的车辆上的天线检测出的信号以输入到第一调谐部分的电压的频率被滤波。
本发明也涉及用于实施上述的方法的安装，其中轨道以被电连接器分开的部分段的形式组成，每一电连接器包含至少两个调谐部分和位于这两个调谐部分之间的短轨道段。该安装包括用于在从天线看的信号中产生至少两个电流或电压中断的装置，该天线位于在离相同的电连接器的第一和第二调谐部分的极近轨道上行驶的车辆上。
附图说明
图1表示电连接器的等效电路图；
图2表示在如图1所示的两个电连接器之间的轨道电路的等效电路图；
图3表示在轮轴通过之前，该轮轴对在该轮轴前的铁轨上的电流的影响；
图4表示在轮轴通过之后，该轮轴对在该铁轨上的电流的影响；
图5表示根据现有技术在轮轴前的铁轨上的电流的示图；
图6、7和8表示本发明的几个不同的实施例；
图9表示根据本发明在轮轴前的铁轨上的电流的示图。
优选实施例的详细描述
图1所表示的电连接器包含位于第一侧(左侧)的第一调谐部分TU.F1，其用作发射机以在轨道上产生频率为F1的电压，并允许该调谐部分相邻的轨道的第一侧(左侧)的电能耦连。位于15至30米的距离处的第二调谐部分TU.F3允许该调谐部分相邻的轨道的另一部分(右侧)的电能耦连。该第二调谐部分用作频率F3的接收机。它也可以选择用作发射机，使得产生频率为F3的电压。
图2表示包含几个组成部分段的并被电连接器分开的轨道段的轨道电路，每一个包含两个成对连接的调谐部分。对于频率F1，两个调谐部分TU.F1和TU.F1’等效于执行包含在这两个部分之间的轨道段(部分段1)的调谐的电容，而两个调谐部分TU.F3和TU.F3’等效于对相同的频率(F1)的短路。对相邻轨道电路的频率(F3)，这些调谐部分的功能相反。
如图3和图4所示，当轮轴3通过时，在铁轨1和2之间产生旁路(shunt)或短路。更具体地说，产生的频率为F1的且存在于轮轴3之前的轨道1上的电流I的特性被改变。
如图5所示，可以观察到频率为F1的电流I直到该轮轴接近产生频率为F1的信号的发射机TU.F1的时刻前一直很高。在所述发射机的位置，可以观察到频率为F1的电流I突然下降，在该点产生第一中断7。图5详细表示考虑了发射机TU.F1在x轴-18米处的位置、在该轮轴前的电流I的特性，其中TU.F3用作参考点(0)。
本发明包括在第二调谐部分TU.F3的极近产生第二中断8U，以及使用发生在已知距离处的这两个中断以便能够计算出在所述中断发生的这两个位置之间的火车的平均速度。
为此，设想在火车上检测由电流I产生的磁场所形成的信号。更具体地说，通过以公知的方式对天线信号进行滤波得到的电压V与在轮轴3前面的铁轨上的电流成比例。该信号至少被一个安置在第一轮轴3的上游的类型已知的天线所捕获。对频率为F1的该信号进行滤波以便使对电流I的两次中断7和8的检测能够进行。频率为F3或其它频率的一个或多个信号也可以被用于检测出现在其它轨道点路上的其它中断对。
根据本发明的第一实施例，其更详细地表示在图6中，建议在铁轨1和2之间靠近部分TU.F3处设置回路4，用作接收机并等效频率F3的短路。回路4被提供频率为F1的电流，该电流最好与部分TU.F1上的电流成比例。其最好与该部分串联连接。有益的是，由回路4产生的磁场产生所需的第二中断8实施本发明所述的方法。
根据本发明的另一优选实施例，其更详细地表示在图7中，提出将频率为F1的电压发生器5与部分TU.F3串联连接。在这种情况下，部分TU.F3等效于频率F1的短路。发生器5最好由部分TU.F1的电源供电。
第二中断8将在通过部分TU.F3(x轴＝0)期间被得到，电压与部分TU.F1(频率为F1的发射机)的电压成比例。
根据图8表示的另一实施例，电流发生器6与部分TU.F3的接线端并联连接。由此产生的电流围绕在设置在两条铁轨1和2之间的回路9流动，由此产生在该点可以被检测出的磁场。有益的是，频率为F1的发生器6被与部分TU.F1串联设置，并由此产生所期望的第二中断8。
图9表示电流I作为在铁轨上行驶的距离的函数，其中通过放置部分TU.F1在-18米处产生第一中断，以及放置部分TU.F3在0点处产生第二中断。通过对频率为F1的天线信号滤波可以检测出车上的信号，并检测出两次中断7和8，中断7和8的下降斜率与部分TU.F1和TU.F3的准确位置相关联。
常规上，这两个检测出的中断将使用微处理器进行处理，这使得确定所述中断检测的时间间隔成为可能。常规上，得知部分TU.F1和TU.F3之间的准确距离可以计算出行驶在部分TU.F1和TU.F3之间的所述轨道上的车辆的平均速度。
以特别有益的方式，可以看出附加设备的安装费用相对较低，由此能得到对行驶在轨道上的火车的速度的相对精确的测量。此外，该速度的测量与信号标安放的准确位置无关，例如，轨道的维护工作、气候现象、车轮的打滑等可能会引起信号标的移动。
Claims (17)
1.一种用于测量配置有天线并在具有两条铁轨的轨道上行驶的车辆速度的方法，该轨道由电连接器分开的被称为“部分段”(1、2、3)的轨道段组成，每一个电连接器包含两个调谐部分(TU.F1和TU.F3)和位于这两个调谐部分之间的预定的轨道段，每一调谐部分允许相邻的用作部分段的轨道段的电能耦连，特征在于为了测量在轨道上行驶的车辆的速度，从行驶在相同的电连接器的第一和第二调谐部分(TU.F1和TU.F3)的极近处的轨道上的车辆上安置的天线来看，信号电流或电压至少检测到两次中断。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于当轮轴通过频率为第一调谐部分(TU.F1)的频率(F1)的第一调谐部分的位置时，获得第一次中断。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于通过施加频率为第一调谐部分(TU.F1)的频率(F)的电的作用得到第二次中断。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于第二次中断是通过在第二调谐部分(TU.F3)的附近产生电场或磁场得到的。
5.如前面的任意一个权利要求所述的方法，其特征在于这个电场或磁场是通过与由输入到第一调谐部分(TU.F1)的电压发出的电流成比例的电流产生的。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于该场由从所述电压发出的电流产生。
7.如权利要求1至3中的任意一个所述的方法，其特征在于施加的电的作用是与频率为第二调谐部分(TU.F3)的第二频率(F3)的电压串联输入的电压。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于该串联输入的电压与输入到第一调谐部分(TU.F1)的电压成比例。
9.如权利要求1至3中的任意一个所述的方法，其特征在于施加的电的作用是输入到位于第二调谐部分的电压发生器(TU.F3)中的电流，其中该电流围绕设置在铁轨之间的回路流动。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述电流与由输入到第一调谐部分(TU.F1)的电压发出的电流成比例。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述信号以输入到第一调谐部分(TU.F1)的电压的频率(F1)被滤波。
12.用于实施如上面的权利要求的任意一个所述的方法的安装，其中轨道以被电连接器分开的部分段的形式组成，每一电连接器包含至少两个调谐部分(TU.F1和TU.F3)和位于这两个调谐部分之间的短轨道段，其特征在于提供了用于在从天线看的信号中产生至少两个电流或电压中断的装置，该天线位于在相同的电连接器的第一和第二调谐部分(TU.F1和TU.F3)的极近处轨道上行驶的车辆上。
13.如权利要求12所述的安装，其特征在于所述设备包含回路(4)，该回路(4)设置靠近第二调谐部分(TU.F3)并由频率为第一调谐部分(TU.F1)的频率(F1)的电流提供电源。
14.如权利要求13所述的安装，其特征在于回路(4)配置为与第一调谐部分(TU.F1)的发射机串联连接。
15.如权利要求12所述的安装，其特征在于所述设备是频率为第一调谐部分(TU.F1)的发射机的频率的与第二部分(TU.F3)的发射机串联连接的电压发生器(5)。
16.如权利要求12所述的安装，其特征在于所述设备是通过设置在铁轨之间的回路与第二部分(TU.F3)的发射机并联连接的电流发生器(6)。
17.如权利要求12至16中的任意一个权利要求所述的安装，其特征在于车辆上的天线与和天线相连的接收电路一起安放在第一轮轴(3)的前面，并配置有频率设定为F1的滤波器。
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