CZ86097A3 - Dopravní řídící systém, jeho použití a způsob řízení pohybu mobilních jednotek - Google Patents

Abstract

Dopravní řídící systém pro mobilníjednotky (1) sestáváz řady stacionárních pasivníchjednotek (3), majících elektronickou paměťovou kapacitu (8, 9) a přijímací a vysílací prostředky (4,5). Paměť stacionárníchjednotek (3) obsahuje informační kód (25). Mobilníjednotky (1)jsou opatřené počítačem(12) se sdruženou paměťovou kapacitou a vysílacími a přijímacími prostředky (16, 17). Tento dopravní řídící systém využívá způsobu řízení pohybu mobilníjednotky (1), který probíhá tak, že stacionárníjednotky (3)jsou-li dotázány dotazy (20,21,22) mobilníjednotkou (1), vysílal svůj informační kód (25), umožňující, aby mobilní jednotka (1) vypočítala svoji polohu. Paměť stacionárních jednotek (3), kromě informačních kódů (25) obsahuje uložené zprávy (26,27) o provozu, kteréjsou dodávány spolu s informačním kódem (25) v závislosti na odezvě z mobilní jednotky (1). Pohyb mobilníjednotky (1) lze tedy regulovat podle obdržených zprav (26,27) o provozu. Tento dopravní řídící systém má být použit zejména ve vlakovém provozu.

Description

Dopravní řídící systém, jeho použití a způsob řízení pohybujnobíínlch jednotek

Oblast techniky

Vynález se týká dopravního řídícího systému sestávajícího z řady stacionárních pasivních jednotek, majících elektronickou paměťovou kapacitu a vysílací a přijímací prostředky, přičemž mobilní jednotka je opatřena počítačem s příslušnou pamětí a vysílacím a přijímacím prostředkem. Stacionární jednotky vysílají mobilní jednotce informační kódy umožňující zjištění polohy mobilní jednotky. Dále se vynález týká použití takovéhoto systému ve spojení s vlakovou dopravou. Vynález se také týká použití a způsobu řízení pohybu mobilní jednotky.

Dosavadní stav techniky

Zvyšováním rychlostí vlaků vznikla potřeba vytvořit spolehlivé vlakové řídící systémy.

Ve spisu EP-A-145 464 je popsán vlakový řídící systém u kterého zprostředkovače, používající kódované odpovědi na dotazy, jsou umístěny podél trati. Vlak přijímá informaci v kódu dalšího zprostředkovače z řídícího centra a vlak podává zprávu, že tento kód byl zjištěn. Není-li zprostředkovač detektován, vlak se zastaví.

Ve spisu GB-A-2 219 833 je popsán dopravní informační systém pro použití v autobusové dopravě. Vysílač je umístěn na každé autobusové zastávce, je-li dotázán, vysílá kód autobusu a tím lze zjistit polohu autobusu. Tato informace může být použita např. v řídících dopravních centrech pro nasazení v případě potřeby více autobusů na trasu.

Ve spisu US 5 129 605 je popsán systém, ve kterém je použita řada různých systémů určujících polohu pro stanovení přesné polohy vlaku. Všechny jsou řízeny řídícím centrem, který koordinuje informace.

— 2 —

Bezpečnostní systém nazývaný automatické vlakové řízení (Automatic Train Control - ATC) byl vyvinut pro účely zlepšení bezpečnosti vlakové dopravy. Tento systém je ochrana proti některým lidským omylům ze strany strojvůdců, jeden ze základů systému spočívá v tom, že vlak je opatřen počítačem, který přijímá informace o provozu, jako jsou návěst’ stůj a omezení rychlosti, z řady vysílačů umístěných podél trati. Tak může počítač vlak zastavit bezohledu na to, co strojvůdce právě dělá když vlak přijede k návěstí stůj. Signály a vysílače jsou řízeny z centrálního signalizačního stanoviště.

Konečně, spis US 3 940 765 popisuje řídící dopravní systém pro vlaky, mající řadu stacionárních pasivních jednotek toho typu, který je popsán v předvýznakové části nároku 1. Tento známý systém neumožňuje předávat zprávy stacionárním jednotkám.

Úkolem vynálezu je vytvořit systém umožňující řídit mobilní jednotku, jako je vlak, bez zasahování dopravního řídícího centra pokud je provoz hladký.

Podstata vynálezu

Tento úkol řeší dopravní řídící systém podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že elektronické obvody stacionárních jednotek mají řídící jednotky upravené k zaznamenání dopravních zpráv přijímaných z mobilní jednotky a k ukládání těchto zpráv v paměti RAM (Random Acces Memory - paměť s přímým výběrem) a k následovnému přenášení zpráv do jedné nebo více postupně dotazovaných mobilních jednotek.

Použití stacionárních pasivních jednotek uspořádaných podél trati odstraňuje potřebu pokládat kabely podél trati. Takto je snadné zapouzdřit stacionární jednotky tak, aby bylo zabráněno průsaku vody. Systém také není vůbec citlivý na vítr a počasí. Stacionární jednotky používají jednoznačný kód pro dotazování a počítače mobilní jednotky mohou přesně určit svou polohu, polohu stacionárních jednotek, umístění následující jednotky a tyto informace uložit elektronicky. Mobilní jednotka může určit svou polohu na základě jednoznačného kódu pomocí elektronické vyhledávací tabulky. Mobilní jednotka současně přijímá dopravní informace, jako jsou omezení rychlosti a údaje týkající se naposledy projíždějící mobilní jednotky, např. vlaku bodem v daném úseku, a tyto údaje přenáší do stacionárních jednotek. Je proto možné řídit ovladač rychlosti vlaku údaji získanými přímo ze stacionární jednotky. Jak bylo uvedeno, dopravní informace mohou také obsahovat informaci týkající se naposledy projíždějícího vlaku, je možno odhadnout vzdálenost od předcházejícího vlaku a stanovit vzdálenost k němu. Pohyb vlaku nebo mobilní jednotky může proto být nastaven podle této informace. Toto řízení vlaku může být dále zabezpečeno tak, že vlaky automaticky přenášejí zprávu na centrální řídící jednotku, jestliže již nedodržují jízdní řád tak, aby následující vlaky mohly vypočítat bezpečněji zda příští úsek není obsazen, kombinací údajů získaných ze stacionárních jednotek s údaji týkajících se anomálie vlaku, který je vpředu.

Příkladně, jak je uvedeno v nároku 2, stacionární jednotky jsou indikátorová tělesa, která vysílají a přijímají na kmitočtech, s výhodou 27 MHz. Tato indikátorová tělesa mohou být zakopaná a proto ukrytá a chráněna proti větru a počasí.

Protože stacionární jednotky jsou provedeny jak je uvedeno v nároku 3, je možno vyrobit velmi levný a prakticky bezúdržbový dopravní řídící systém, protože obvody jsou napájeny elektromagnetickou energií uvolňovanou mobilními jednotkami pomocí jejich dotazovacího signálu.

Jak je uvedeno v nároku 4, zprávy o provozu mohou sestávat z dotazovacího času mobilní jednotky a identifikačních informací týkajících se mobilní jednotky. Tyto údaje jsou sděleny další jednotce a jsou pak vymazány, protože již nejsou zajímavé. Jak je uvedeno v nároku 5, dopravní zprávy mohou obsahovat informace o omezení rychlosti a informace o místních podmínkách, které mohou být např. varováním o pracích na trati a pod.

Jak je uvedeno v nároku 6, vypočítaná informace o poloze může být zobrazena na displeji, informace je znázorněná buď jako numerická hodnota nebo jako grafické znázornění na mapě.

Jak je uvedeno v nároku 7, řídící jednotka mobilní jednotky vypočítá vzdálenost k mobilní jednotce, která projela naposledy - s výhodou v času - na základě přijímaných zpráv o provozu ze stacionárních jednotek a s výhodou z dopravního řídícího centra, jestliže jednotka, která projela naposled, nedodržuje jízdní řád.

Ukládání provozně technických informací se provádí s výhodou jak je uvedeno v nároku 8, přičemž trvalejší provozní zprávy jsou uloženy po dokončení úspěšné rozpoznávací procedury, tj. po tom, kdy je mobilní jednotka zkontrolována, je-li oprávněna ukládat příslušné zprávy a tato procedura se obvykle nazývá korespondenční provoz. Odpovídající procedury se provádějí v případě, že se takovéto trvalé provozní zprávy vymazávají.

Dopravní řídící systém uvedený v nárocích 1 až 9 může být použit ve spojení s velkým počtem mobilních jednotek, které jezdí po více méně předem stanovených trasách. To může být např. pojíždění letadel po letištích, kde pilot sám může popojet s letadlem na stojánku a dokud není jiné letadlo na příslušné dráze, řídící věž nemusí zasahovat. Systém může být použit ve spojení s veřejnou autobusovou dopravou, protože počítač zabudovaný v autobusu může přenášet informace na dopravní řídící centrum v případě, že autobus nedodržuje jízdní řád. Dopravní řídící centrum může potom zobrazit očekávanou změnu příjezdů na následujících autobusových zastávkách. Cestující jsou tak stále přesně informováni o očekávaném příjezdu dalšího autobusu. Systém však nalezne zvláštní uplatnění i v dopravním řídícím systému vlakového provozu jak je uvedeno v nároku 10. Zde strojvůdce může řídit vlak bez zasahování z dopravního řídícího centra dokud je dodržován jízdní řád. Strojvůdci již nejsou odkázáni na vizuální signály podél trati, ale mohou vést vlak na základě své znalosti polohy vlaku a znalosti polohy naposledy projíždějícího vlaku. To otvírá možnost nasazení vlaků bez strojvůdců, kdy počítač vlaku řídí jeho pohyb.

Vynález se také týká způsobu, který je uveden v nároku 11.

Přehled obrázků na výkresech.

Příkladné provedení dopravního řídícího systému podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde obr.1 znázorňuje řídící systém podle vynálezu ve spojení s vlakem, obr.2 znázorňuje v rovině jak řídící systém vlaku komunikuje se stacionární jednotkou přes indukční vazbu pomocí rámové antény, obr.3 znázorňuje schematicky spojení mezi počítačem lokomotivy a stacionární jednotkou a řídícím dopravním centrem, obr.4 schematicky znázorňuje strukturu stacionární jednotky, obr.5 znázorňuje jak mohou být informace protokolovány s dotazy a následnými odezvami v dopravním řídícím centru podle vynálezu a obr.6 znázorňuje jak může být indikováno dotazování, jsou-li současně ukládána data stálejší povahy.

Příklady provedení vynálezu

Řídící dopravní systém podle vynálezu je znázorněn na obr.1 a je realizován ve znázorněném provedení ve vlaku 1_ jedoucím po kolejích 2. Stacionární jednotky 3 nebo indikátorová tělesa jsou uspořádána podél tratě, s výhodou pracující s 27 MHz, tak, že mohou být zakopány, např. podél tratě aniž by byly narušeny podmínky přenosu a příjmu těchto indikátorových těles. Stacionární jednotky 3, které jsou znázorněny podrobněji na obr.4, obsahují všechny předem stanovené identifikační kódy. Tyto stacionární jednotky 3 jsou umístěny podél tratě v předem stanovených vzdálenostech např. 100 m nebo 500 m a polohy stacionárních jednotek 3 jsou určeny velmi přesně a poloha je uložena spolu s informačním kódem jako tabulka v elektronické paměti. Tyto elektronické tabulky jsou potom okopírovány do všech počítačů všech mobilních jednotek, které mohou pak stanovit svou polohu přesně pomocí vyhledávací tabulky, detekcí stacionární jednotky. Mobilní jednotka 1 komunikuje se stacionární jednotkou 3 pomocí rámové antény 17, spojené s počítačem 12 přes vysílač/prijímač 16. Tento elektromagnetický signál je přijímán rámovou anténou 4 na stacionární jednotce 3, která bude popsána ve spojení s obr.4. Jako odpověď na dotazování, stacionární jednotka 3 přenáší svůj identifikační kód stejně tak jako uložené zprávy o provozu pomocí nichž může počítač 12 spočítat svou vlastní polohu a zajistit, že ihned před ním nejsou na kolejích žádné jiné vlaky nebo mobilní jednotky. Obsahuje-li stacionární jednotka 3 informace týkající se omezení rychlosti, mohou být tyto informace použity počítačem 12 pro řízení maximální rychlosti provozním pilotem 13. Dále, počítač 12 může vypočítat vzdálenost naposledy projíždějící mobilní jednotky, která může být zobrazena na displeji 14 spolu s různými odpovídajícími informacemi, jako je akuální rychlost vlaku, čas a před tím spočítaná poloha; tyto informace mohou být zobrazeny buď alfanumericky nebo graficky na mapě nebo v mapovém segmentu. Strojvůdce může také komunikovat s počítačem 12 přes řídicí rozhraní 19 ve formě klávesnice. Počítač 12 je dále spojen s jednotkou 11, ze které se získávají provozně technická data. Je to zde, kde počítač přijímá informace o aktuální rychlosti vlaku. Počítač 12 je konečně spojen s jednotkou 13, ze které přijímá informace o provozně technických iniciativách, tj. aktivaci brzd, aktivaci regulátoru lokomotivy atd. Je nutno poznamenat, že je ve vynálezu zahrnuta i dvoucestná komunikace, takže počítač 12 přijímá informace o provozně technických iniciativách, ale může také převzít řízení od strojvůdce, jestliže vzhledem k přijímané informaci, počítač detektuje situaci, je-li toto přerušení potřeba.

Současně je počítač 12 v radiovém spojení s provozním řídícím centrem 15 a to se provádí přes přijímač/vysílač 18 s příslušnou anténou. Počítač 12 obvykle přijímá příslušné informace tímto radiovým spojením a tato informace obsahuje nastavení času, body časového průjezdu systémem, uložené ve stacionárních jednotkách tak, že jsou požadována určitá upřesnění s ohledem na časové body. Informace také obsahuje obvyklou informaci o ostatních vlacích, zda dodržují předem stanovené jízdní řády a hodnoty časových odchylek těchto vlaků. Vlaky jsou identifikovány pomocí předem daných identifikačních kódů. Centrum

- 7 — současně přenáší obvyklé dotazy, na které počítač odpovídá pouze OK, pokud se dodržuje jízdní řád. V případě odchylek od jízdního řádu nad dovolenou toleranci, počítač vlaku přenáší hodnotu těchto odchylek, což je určeno pomocí stanovení polohy v porovnání s předem stanovenými jízdními řády uloženými v počítači.

Obr.4 znázorňuje stacionární jednotku 3, která jak bylo již dříve uvedeno, sestává z rámové antény 4 nebo cívky, která komunikuje s řídící jednotkou 7 nebo CPU (centra! processing unit - základní jednotka) stacionární jednotkou přes rozhraní vysílače/prijímače. Řídící jednotka 7 je napájena z rozhraní vysílače/přijímače, což se provádí pomocí usměrňovacího obvodu 6, který usměrňuje radiový signál a dodává stejnosměrný proud (DC) do řídící jednotky 7 přes její příslušné paměti. Řídící jednotka 7 má PROM 9 (programmable read-only memory - programovatelná permanentní paměť), ve které posloupnost programů nezbytných pro funkci, je uložena společně s jednoznačným identifikačním kódem řídící jednotky 7. Stacionární jednotka 3 má dále RAM (random access memory paměť s přímým výběrem), ve které jsou ukládány zprávy o provozu. Zprávy o provozu ve formě časových průjezdných bodů nebo časových dotazovacích bodů a informacích o vlaku jsou přepsány na předešlou, souhlasnou informaci, přičemž provozní informace trvalejší povahy, jako omezení rychlosti a pod., jsou uloženy v samostatných paměťových sekcích v RAM 8.

Komunikace mezi mobilní jednotkou 1 a stacionární jednotkou 3 se může provádět např. jak je znázorněno na obr.5. Mobilní jednotka 1_ první udává heslo 20, které jednak zjišťuje, jestli jednotka může ukládat data v RAM stacionární jednotky, jednak spustí napájecí zdroj stacionární jednotky. Potom co je dáno heslo 20 a informační kód 21, následuje provozně technická informace ve formě časového dotazovacího bodu a s výhodou rychlosti. Přijala-li stacionární jednotka tato data, přenáší jednoznačný informační kód 25, pomocí kterého může mobilní jednotka stanovit svou polohu vyhledávací tabulkou. Potom přenáší zprávy o provozu, sestávající jednak z informace 26 o posledně projíždějící mobilní jednotce a jednak informace 27 trvalejší povahy, jako jsou omezení rychlosti a varování o pracech na trati.

Obr.6 znázorňuje jak mohou být data skládána, je-li mobilní jednotce dovoleno ukládat data, která jsou trvalejší hodnoty. Datový příkaz je podobný jako shora uvedený, mobilní jednotka 1 vyšle heslo 20, identifikační kód 21 následovaný provozně technickými údaji 22 a potom mobilní jednotky 1 vyšlou jiné heslo 23, které rozpozná-li ho stacionární jednotka 3 dovolí, aby mobilní jednotka 1 uložila informace 24 trvalejší povahy a obsahující omezení rychlosti a pod., jak bylo shora uvedeno. Rozpoznala-li stacionární jednotka 3 tato data, vyšle odpověď, jak je znázorněno spojením s obr.5.

Vynález byl shora vysvětlen pomocí systémů řízení vlaku, ale je zřejmé, že mnoho výhod lze dosáhnout použitím shora popsaného systému i podél ulic ve větších městech, kde znalost přesné polohy vozidel a autobusů lze použít pro zlepšení služeb řidičů taxíků a pohotovostních vozidel vytvořením zelené vlny při jejich průjezdu městem.

Vynález může být dále použit pro pojíždění letadel na letištích, takže řídící věže jsou od tohoto druhu činnosti osvobozeny.

Dále dává systém možnost uvést do provozu vlaky bez strojvůdců.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Dopravní řídící systém pro mobilní jednotky (1) sestávající z:

   řady stacionárních pasivních jednotek (3) majících elektronickou paměťovou kapacitu (8, 9) a vysílací a přijímací prostředky (4, 5), kde paměť obsahuje informační kód (25), který je pro jednotku jednoznačný a přísluší poloze odpovídající jednotky, nejméně jedné mobilní jednotky (1) opatřené počítačem (12) se sdruženou paměťovou kapacitou a vysílacími a přijímacími prostředky (16, 17), přičemž stacionární jednotky (3), jsou-li dotázány (20 - 22) mobilní jednotkou (1), předávají svůj informační kód (25) umožňující, aby mobilní jednotka (1) vypočítala svoji polohu, a kromě informačních kódů (25) obsahují uložené zprávy (26, 27) o provozu, které jsou předávány spolu s informačním kódem (25) na dotaz z mobilní jednotky (1),a pohyb mobilní jednotky (1) lze regulovat podle přijatých informací (26, 27) o provozu, vyznačený tím, že elektronické obvody stacionární jednotky (3) jsou opatřeny řídící jednotkou (7) upravenou pro záznam zpráv o provozu přijímaných z mobilní jednotky (1) a pro ukládání těchto zpráv v RAM (8) a k následnému předávání zpráv jedné nebo více postupně se dotazujícím mobilním jednotkám (1).
2. 2. Dopravní řídící systém podle nároku 1 vyznačený tím, že pasivní jednotky (3) jsou indikátorová tělesa, která vysílají a přijímají na frekvencích, s výhodou 27

   MHz.

   10 —
3. 3. Dopravní řídící systém podle nároku 1 nebo 2 vyznačený tím, že vysílací a přijímací prostředky (4, 5) pasivních, stacionárních jednotek (3) sestávají z pasivní, indukční cívky (4) přes kterou se přijímá dotazovací signál (20 - 22) a předává vysílací signál (25 - 27) s informčním kódem (25) a zprávami (26 - 27) o provozu a stacionární jednotky (3) sestávají z integrovaného elektronického obvodu majícího paměťovou kapacitu ve formě ROM (9) pro identifikační kód (25) a RAM (8) pro zprávy (26 - 27) o provozu, přičemž elektronický obvod je napájen energií sbíranou indukční cívkou.
4. 4. Dopravní řídící systém podle některého z nároků 1 až 3 vyznačený tím, že zprávy (21,22) o provozu předávané mobilní jednotkou (1) jedné ze stacionárních jednotek (3) obsahují dotaz na časový bod a informace týkající se identity dotazující se jednotky.
5. 5. Dopravní řídící systém podle některého z nároků 1 až 4 vyznačený tím, že zprávy (21 - 24) o provozu obsahují informace (24) o omezení rychlosti a informace o místních podmínkách.
6. 6. Dopravní řídící systém podle některého z nároků 1 až 5 vyznačený tím, že mobilní jednotky (1) jsou opatřeny řídící jednotkou (12), která vyhledáváním v katalogu uloženém v paměti počítače určuje polohu jednotky v závislosti na odezvě na informační kód (25) přijímaný z jedné ze stacionárních jednotek (3) a řídící jednotka (12) je opatřena displejem (14) pro zobrazování vypočítané polohy.
7. 7. Dopravní řídící systém podle nároku 6 vyznačený tím, že řídící jednotka (12) je dále spojena s kalkulační jednotkou, která vypočítává vzdálenost od naposledy projíždějící mobilní jednotky (1) v závislosti na odezvě na přijímané zprávy o provozu a zprávy z dopravního řídícího centra, liší-li se pohyb posledně projíždějící jednotky od předem stanoveného jízdního řádu a tato vzdálenost je zobrazena na displeji (14), s výhodou ve formě příkazu stůj.
8. 8. Dopravní řídící systém podle některého nároku 1 až 7 vyznačený tím, že řídící jednotky (7) stacionárních jednotek (3) ukládají zprávy (21 - 22) o provozu týkající se pohybu mobilní jednotky (1) v sekci RAM (8), ve které je odpovídající informace o posledně projíždějící mobilní jednotce uložena.
9. 9. Dopravní řídící systém podle některého z nároků 3 až 8 vyznačený tím, že řídící jednotky (7) stacionárních jednotek (3) ukládají zprávy (24) o provozu trvalé povahy v ROM (9) a tyto zprávy jsou ukládány pouze po kompletaci úspěšné rozpoznávací procedury.
10. 10. Použití dopravního řídícího systému podle některého z nároků 1 až 9 ve spojení s vlakovým provozem.
11. 11. Způsob řízení pohybu mobilní jednotky (1), při kterém mobilní jednotka (1) vysílá dotazy (20 - 22) do jedné nebo více předem uspořádaných stacionárních, pasivních jednotek (3), které v závislosti na odezvě na dotazy (20 - 22), předávají elektronicky uložené, jednoznačné informační kódy (25), načež se určí poloha mobilní jednotky (1) v závislosti na odezvě na jednoznačný informační kód (25) vyznačený tím, že mobilní jednotka (1) přijímá elektronicky uložené informace (26 - 27) o provozu, které se předávají jedné ze stacionárních, pasivních jednotek (3) z předcházející mobilní jednotky (1) a mobilní jednotka (1) dále přijímá jednoznačný informační kód, přičemž pohyb mobilní jednotky (1) se řídí v závislosti na odezvě na stanovenou polohu a přijímané provozní informace (26 27).