CN1842440B - 用于生成可沿给定路线运动的车辆的可靠状态信号的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生成可沿给定导轨移动的车辆(9)的安全状态信号的装置。该装置包括沿导轨设置并配备有数据(28a，28b)的数据发射器，设置在车辆上用于采样数据发射器并用来提供数据信号的数据采集单元(21)，和连接到数据采集单元(21)并评估数据信号的评估装置(24)。按照本发明，提供至少两个被连接到评估装置(24)的数据采集单元(21)，并且评估装置(24)具有输出端(25)，输出端(25)用于如果且只要两个数据采集单元(21)提供一一致的数据(图3)则输出安全状态信号。

Description

用于生成可沿给定路线运动的车辆的可靠状态信号的装置

技术领域

本发明涉及用于生成可沿给定导轨(1)移动的车辆(9)的可靠状态信号的装置。

背景技术

在该类型的已知装置(例如DE 3303961 C2)中，测量带形式的位置发射器被设置在为磁悬浮车辆确定的导轨的一侧上，所述测量带配备有被构造为狭缝的标记，其以编码后的形式包含关于其所被设置在的位置的绝对信息。车辆上设置有数据获取(检测)单元，通过它读取绝对位置数据。所读出的位置数据例如以无线方式被发射到中央的、设置在主控制台中的车辆和导轨控制单元。

而且，在由长定子线性电机驱动的磁悬浮车辆中已知(DE3148007 C2)，为车辆配备槽测量设备形式的、连接到计数器的数据获取单元，用于采样长定子的槽并且由生成随槽距波动的周期信号。虽然这些信号尤其用于产生长定子与车辆之间的最优相位关系，但是它们也可以通过评估计数器的计数结果用于确定相对位置信息。在已知的磁悬浮轨道中，这通过将槽计数器从每个读出的绝对位置信息复位为零，使得当前计数结果总是指示车辆距离最后绝对位置的距离而实现。

上述位置识别的缺点在于，其不够可靠(安全)，因为所述数据获取单元、测量设备、测量带等以及前述装置的其它元件可能由于缺陷而在任意时刻时出现故障。在特别是控制无驾驶员的车辆-诸如磁悬浮轨道时，关于车辆当前位置的可靠数据和信息特别重要。基于位置信息，适应行驶速度和车辆在车站、或在危险情况下在其它预定停靠点的停靠。当前位置信息的正确性和可用性因此构成了安全和可靠操作控制的基础。

相应地应用到车辆中所产生的速度和方向信号。这些信号可以例如从位置信息中这样被导出，即持久确定车辆在单位时间内通过的长定子的具有恒定长度的槽的数量，或通过两个在行驶方向上错列设置的数据获取单元而确定，其中在该方向中设置在导轨上的绝对位置数据移动通过车辆。如果位置数据不可靠，则速度和方向数据就不可靠。

为了术语的标准化，位置信号、速度信号和方向信号以下被总称为“状态信号”。

发明内容

从上面概括的现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，提供开始处所述类型的装置，使得其保证产生可靠的状态信号，即使在出现大量可能的干扰和相关元件故障的情况下。

本发明用于解决该问题。

本发明具有这样的优点，即多个数据获取单元被冗余地连接，且仅当数据获取单元提供相应和匹配的数据和信息时状态信号才被评估装置输出。于是，状态信号可被视为可靠信号。无论其在具体情况中使涉及位置信号还是涉及由位置信息所导出的或以别的方式获得的速度信号或方向信号，这都是有效的。

本发明其它优点和特征将从本发明的优选实施方式中得到。

附图说明

以下将基于附图和实施例更详细地解释本发明，其中：

图1示意地示出穿过磁悬浮车辆和导轨的垂直截面；

图2示出固定在导轨上用于相对和绝对位置数据的位置发射器的例子；

图3示意地示出按照图1所示车辆和安装在车辆中的按照本发明的装置的顶视图；和

图4以表格的形式示出位置确定中可能的故障组合。

具体实施方式

首先一般地以生成轨道车辆(spurgebundenesFahrzeug)的可靠信号的例子介绍按照本发明的装置，并且具体地以具有同步长定子线性电机的磁悬浮轨道的例子来介绍按照本发明的装置。然而，对于本领域技术人员，显然按照本发明的装置也可以相应的变化形式应用到其他轨道车辆系统中。

根据图1，磁悬浮轨道包括导轨1，在其上固定有长定子电机的长定子2，所述长定子由各个定子叠片形成并在行驶方向上延伸。长定子2在其下侧包括交替的槽3(图2)和齿4。三相交流绕组5(图1)被插入到槽3中，三相交流绕组5被供应以可变幅度和频率的三相电流。长定子线性电机的激励场由支撑磁体6生成，其中支撑磁体6包括芯7和包围芯的绕组8、并被安装在车辆9上、并且同时用于“支撑”(悬浮)功能，以便在运行时在导轨1(和/或长定子2)和车辆9(和/或支撑磁体6)之间提供表示悬浮状态的支撑间隙10。

为了确定相应车辆位置，沿导轨1设置例如纵向带形式的信息发射器(指示器)11。信息发射器11优选地占据相对于长定子2和/或其槽3和齿4限定的位置，以便以已知的方式获得对于确定极位置(Pollage)明确的分配。在信息发射器11中，优选地以二进制编码形式馈送例如可以包括狭缝组合的位置数据。可选地，位置数据也可以包括带上的导电层12，其中该带完全由电绝缘材料构成，如图1和图2所示。例如每200米设置位置数据，并且位置数据被编码，使得每个位置信息唯一地分配给沿导轨1的车辆9的绝对位置。

此外，图1还示意地示出例如电感传感器14，其包含设置在信息发射器11一侧的高频发射元件15和设置在位置发射器11另一侧的接收元件16，以便识别前后交替的层12以及其间的间隙。

上述类型的装置例如在文献DE 3303961 C2已知，其中该文献被包括在此以供参考从而避免重复。

例如总是存在的槽3(图2)用于确定相对位置数据。为了该目的，车辆9包括另一传感器17(图1)，其被示于长定子2旁边以便简化表示，但实际上在图1中其直接位于长定子2的下方，且例如被设置在支撑磁体6的前面或后面。表示相对位置的信号例如由连接到传感器17的电子计数器提供，如例如从文献DE 3148007 C2中已知的那样，该文献也被包括在此以供参考。

图3中示意地示出了磁悬浮车辆9的顶视图，该车辆可平行于纵轴20在导轨上行驶。在车辆9内或在车辆9上设置8个位置数据采集单元21a到21h，其中每个数据采集单元21a到21h分别包含用于绝对位置数据的传感器14和用于相对位置数据的传感器17，如图3中为位置数据采集单元21a所示意地示出的那样。所有这8个采集单元21经电线23连接到具有输出端25的评估单元24，在该输出端上输出准确对应于车辆19瞬时位置的可靠位置信号，如下面进一步解释的那样。优选地，公知的无线电单元26被连接到输出端25(例如ZEVrailGlasers Annalen，Sonderheft Transrapid，2003年10月，第88到94页)，该无线电单元26包括天线27，通过该天线，可靠位置信号被传输到中央主控制台等，从中央主控制台等控制车辆9的运行。

由位置数据采集单元21所提供的数据和信息被逻辑地连接到评估装置24。其中容许，在每个数据采集单元21中，两个传感器14、17中的一个可以是有故障的。这意味着，如果两个传感器14、17中仅一个发出位置信号，则由数据采集单元21所提供的信息被认为是正确的数据。如果两个传感器14、17都不发出信号，或如果相关传感器14、17的信号彼此偏离，这可通过简单的比较而检测到，则相关数据采集单元21被认为是有故障的。

此外，假定相对的和绝对的位置数据连续存在于导轨1的右侧和左侧，如图3中标识号28a和28b所示。

根据本发明，为了在考虑到可能的干扰情况下也保证可靠的位置识别，在车辆的每一侧-即纵轴20的两侧-以及在前部范围和后部范围中，优选地分别设置两个位置数据采集单元21。当在箭头v的方向上行驶时，例如位置数据采集单元21a、21b被设置在前部的左侧，位置数据采集单元21c、21d位于后部的左侧，位置数据采集单元21e、21f和/或21g、21h相应地被设置在右侧。因此，前部和/或后部范围内的排列被认为是有利的，因为在车辆9的中部由于位于那里的支撑磁体、导引磁体和制动磁体而可利用空间太小。由数据采集单元21所提供的信号因此通过计算被转换为车辆中部的信号。

例如，下面的情形被认为是扰动或干扰：

a)异常干扰可以例如因为落下石头、破坏活动等而存在。在这种情形中，尤其危及到位于前部范围内的数据采集单元21a、21b和21e、21f，而后面的数据采集单元由于前面的车体而被保护免受导轨上物体等的毁坏。当在相反方向上行驶时，同样会发生在位于前面和/或后面的数据采集单元对上。

b)每个数据采集单元21可能由于技术故障而不能工作。这可能发生在传感器14和传感器17上。

c)如果一个或多个绝对位置数据不再存在，则可能发生故障。该故障可能是由于信息发射器11至少部分被故意破坏。如果设置安装在导轨上的单独位置标记等而非连续带，则这些标记也可以例如由于固定不够而不再存在。

为了使得尽管存在所述的可能干扰但仍然能够可靠地确定位置，评估装置24按照本发明被配置如下：

1)只要一个或两个数据采集单元21不能工作，可靠位置识别不被受阻，因为足够数量的其它位置数据采集单元可被利用。通过比较它们的输出信号，而且可以检查余下的传感器是否正常工作。

2)如果例如车辆左侧的相对和绝对位置数据28a都不能工作，则该侧上的数据采集单元21a到21d不发出识别位置的信号。然而，只要另外四个数据采集单元21e到21h正常工作，则可靠的位置确定是可能的。该情况被示意地在图4的表中第一行中示出。

3)如2)中所述的相同情形可能出现在车辆的右侧，对于位置信息28b的故障，如图4中第二行所示。

4)在情形2)和3)中，右侧或左侧的一个数据采集单元也可能不能工作，例如位置数据采集单元21e或位置数据采集单元21d。因为还有三个位置数据采集单元提供其信号至评估单元24，所以可靠位置识别是可能的，如图4中第三行和第六行所示。

5)即使右侧或左侧的位置信息28a、28b不能工作，并且右侧或左侧的两个位置采集单元(例如21e、21f和/或21c、21d)是有缺陷的，可靠位置确定仍是可能的。这可从图4中第四行和第七行中看出。

在最后所述的干扰情形中，仅还有两个位置数据采集单元可利用。按照本发明，对于这种情况下，两个余下的位置数据采集单元的输出信号(例如图4的第四行中的21g、21h)又被比较。如果两个数据采集单元提供一致的位置数据，则位置确定被认为是正确的，并且在输出端25输出可靠的位置信号。然而，如果比较结果是不同的信号，则在输出端25输出故障信号，以便启动车辆9的停车，因为对于这样的情形，不能可靠地确定，余下的提供位置数据的数据采集单元是正确地工作还是例如仅仅意外地输出位置信号。

6)对应于按照5)中干扰情况的情形可能发生，例如如果前部范围中的所有位置数据采集单元21a、21b、21e、21f和附加地后部范围中两个位置数据采集单元(例如21c、21g或21c、21d)不能工作。然而，可靠位置识别也是可能的。

7)最后，在图4中第五行和第八行中描述了可靠位置确定不可能的情形，因为仅仅还有一个数据采集单元21a或21h提供位置信息。在该情形中，没有第二数据采集单元可利用，通过第二数据采集单元可通过比较而检查位置信息是否可靠。在该情形中，防备性地在输出端25输出导致车辆18停车的故障信号。

所述装置包括总共8个分别具有2个不同传感器14、17的数据采集单元21，并因此提供高冗余性。然而，根据具体情形，也可能设置更多或更少数据采集单元和/或信息发射器。原则上，通过连接冗余信息已经在输出端25(图3)上获得非常可靠的状态信号，如果存在两个以上数据采集单元，其中数据采集单元与两个信息发射器协作工作，并且分别包括传感器14和/或17，从而在数据采集单元或信息发射器中发生干扰时无须停止车辆。

按照上面描述适于可靠位置信号的也相应地适于其它状态信号，例如速度信号或方向信号。其中，通过例如沿导轨将这些其他状态信号分配给独立的信息发射器，这些其他状态信号是从所述位置数据中导出的还是由其它装置生成的是不重要的。

虽然评估单元24可被设置在车辆9的内部，并因此被设置在安全和可靠的位置处，但是也推荐为其提供冗余。这可例如通过应用两个相同评估单元和/或一个由两个相同计算机系统构成的评估单元、并与相同数据采集单元21a到21h相连接而实现。其中，只有在两个评估单元或计算机系统的输出信号相同时，才经由天线27输出可靠的状态信号。其中，也可以在硬件和/或软件方面不同地构造计算机系统和/或评估单元。

本发明不局限于所述的实施例，其可以以多种方式变化。例如，这适用于仅作为例子提到的信息发射器11和2的构造，对于信息发射器，可以使用具有其他编码的其它元件。车辆9内或车辆9上数据采集单元的排列也是可自由选择的。而且显然，所述装置也可用于其他交通系统中-例如铁路，通过在其中使用或至少考虑轨道结构用于信息提供。最后，应该理解，不同特征也可以不同于这里所述和所示的那样结合应用。

Claims (14)

1.一种用于生成可沿给定导轨(1)移动的车辆(9)的可靠的状态信号的装置，包括：

沿所述导轨(1)固定设置的配备有数据的至少两个数据发射器(2，11)；

设置在车辆(9)上的至少四个数据采集单元(21)，其成对分配给所述数据发射器(2，11)，并用于采样数据发射器(2，11)及提供数据信号；和

连接到所述数据采集单元(21)用于评估数据信号的评估装置(24)，

其中所述评估装置(24)包括输出端(25)，用于比较由所述至少四个数据采集单元(21)所提供的数据并且只在至少两个数据采集单元(21)提供一致的数据时输出可靠的状态信号，并且在仅有两个数据采集单元(21)可用的情况下，在两个数据采集单元(21)提供不同的数据时发出故障信号，以便启动车辆(9)的停车。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据发射器包括第一位置发射器，其中所述第一位置发射器配备有绝对位置数据(12)。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据发射器(11)包括配备有二进制编码位置数据的位置发射器。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据发射器(2)包括配备有相对位置数据的第二位置发射器(3)。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二位置发射器(2)包括用于驱动所述车辆(9)的长定子线性电机的长定子，其中所述长定子包括槽(3)和齿(4)并且沿着所述导轨(1)设置。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据采集单元(21)包括至少一个用于绝对位置数据的第一传感器(14)和用于相对位置数据的第二传感器(17)。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述评估装置(24)被这样配置，使得其在一个数据采集单元(21)的两个传感器(14，17)中的一个不能工作时将由同一数据采集单元(21)的相应另一传感器(17，14)输出的位置数据评估为正确的。

8.如权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述评估装置(24)被配置用于为所述车辆(9)提供可靠的位置信号、速度信号和/或方向信号。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述评估装置(24)被这样配置，使得可靠的速度信号和方向信号可从相对位置数据中导出。

10.如前述权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，至少8个数据采集单元(21)被设置在所述车辆(9)上，所述至少8个数据采集单元(21)成对地被设置在车辆的前部和后部以及右侧和左侧。

11.如前述权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述评估装置(24)被这样配置，使得仅当所述至少四个数据采集单元(21)中多数提供一致的数据信号时才生成可靠的状态信号。

12.如前述权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述评估装置(24)包括至少两个连接到相同数据采集单元(21)的计算机系统，并且仅当两个计算机系统提供一致的位置数据时才输出状态信号。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，在硬件和/或软件方面不同地构造所述两个计算机系统。

14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述评估装置(24)被这样配置，使得仅当所述至少八个数据采集单元(21)中多数提供一致的数据信号时才生成可靠的状态信号。

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