TW201317153A - 列車速度量測裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一種列車速度量測裝置及其方法。該列車速度量測裝置包含：至少一第一轉速計設置在一拖曳車的一軸上且根據該拖曳車之一車輪轉速輸出一脈波訊號；至少一第二轉速計設置在一電動車的一軸上且根據該電動車之一車輪轉速輸出一脈波訊號；至少一速度量測單元用以量測根據從該至少一第一轉速計和該至少一第二轉速計所輸出的該些脈波訊號的速度值；一速度計算單元用以根據所量測的該些速度值來計算該列車的速度。

Description

列車速度量測裝置及方法
本發明係主張關於2011年10月19日申請之韓國專利案號10-2011-0107128之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種列車(train)速度量測裝置及方法，特別是一種安裝在一列車的列車速度量測裝置及該裝置的列車速度量測方法。
通常，用於軌道車輛之列車速度量測裝置的重要功能之一為當一車輛超過在軌道上允許的最大行駛速度時，使煞車作動且保護該車輛以避免該車輛和一前方車輛之間的碰撞。
此外，當列車自動操作時，列車速度量測裝置進行一作業，例如：在一車輛的預定行駛點，利用車輛的實際速度和目標速度的差異來進行煞車及加速。同時，列車速度量測裝置透過量測到的速度和時間值，以計算列車的累積行駛距離來獲得列車目前的位置。
為了執行這種功能，對車輛速度的準確計算為列車速度量測裝置所必要的。
安裝在當今軌道車輛(current railway vehicle)用來保護列車安全性的列車速度量測裝置包含安裝在車軸的一轉速計及使用 與軸的轉速(revolution speed)成正比的車速脈衝(speed pulse)來計算列車速度，而該軸的轉速乃是根據車輛的移動，從轉速計所測而得的。
然而，此種方法可能由於雨天或其它原因，使安裝有轉速計的軸發生異常狀況時，例如滑移(slip)和滑動(slide)，而無法計算出一準確速度。
更詳細而言，當發生因軌道的潮濕，造成輪子的空轉所產生的滑移現象時，將量測到比車輛實際速度更快的速度。並且，當在列車操作期間，因產品操作(product operation)造成軸鎖定(axle)而產生滑動現象時，將量測到比車輛實際速度更慢的速度。如此車輛的實際速度和所量測的速度之間的差異將可能在車輛自動操作時影響(deteriorate)靠站停車的準確性。此外，這將對整體行駛的安全性成為一風險元素(risk element)。
再者，滑移現象通常發生在安裝動力源的電動車(motor car)上。
本發明實施例提供一種改善準確性的列車(train)速度量測裝置及方法。
本發明實施例提供一種列車速度量測裝置及方法，其解決電 動車之滑移現象所造成的錯誤以減少速度量測錯誤(speed measurement errors)。
在一實施例中，一列車速度量測裝置包含：至少一第一轉速計(tachometer)設置在一拖曳車(trailer car)的一軸上，且根據該拖曳車的車輪轉速(wheel revolution)輸出一脈波訊號(pulse signal)；至少一第二轉速計設置在一電動車的一軸上，且根據該電動車的車輪轉速輸出一脈波訊號；至少一速度量測單元，其根據自該至少一第一轉速計和該至少一第二轉速計所輸出的脈波訊號來量測速度值(speed values)；以及一速度計算單元，根據所量測到的速度值來計算該列車的速度。
在本發明另一實施例中，一列車速度量測方法包含：根據從設置在一列車(train)的一電動車(motor car)和一拖曳車(trailer car)之每一軸(axle)的至少一轉速計的車輪轉速接收一脈波訊號；從該脈波訊號量測一速度，並判斷該電動車和該拖曳車的速度；以及根據所判斷之該電動車和該拖曳車的速度來計算該列車的速度。
一或多個實施例將伴隨圖示及以下說明進行詳細描述。其它特徵將從說明、圖示及權利範圍內而將顯而易知。
使用在說明書與權利宣告範圍的術語與用字不應被解釋傳統或字典上的意義，而是，應被解釋為對應本發明技術理念的意義和概念。根據原理，發明者可適當地定義名稱的概念以最佳化解釋其發明。
因此，本發明可以各種不同的形式實施且不應被實施例所限定；更確切地說，其它逆行的(retrogressive)的發明或落入本發明精神與範圍之替代性實施例可透過增加、修改、以及改變而輕易衍生，且該些變化對於熟知此技藝者而言係完全運用本發明之概念。
圖1為根據一實施例之包含列車速度量測裝置之列車的示意圖。
如圖1所示，列車200包含列車速度量測裝置100，該列車速度量測裝置100包含安裝在列車200的至少一第一轉速計110、至少一第二轉速計120、至少一第一速度量測單元130、至少一第二速度量測單元140、以及一速度計算單元150。
列車200包含至少一電動車220以及串聯連接的至少一拖曳車210。電動車220包含列車200的一動力源。此外，根據列車200的作業系統，該動力源可為一柴油液壓式動力源，藉由齒輪(gear)或液壓(hydraulic pressure)傳遞動力，或一柴油電力型動力源或一電氣動力源，藉由透過柴油驅動一發電機傳遞動力。
並且，至少一第一轉速計110安裝在列車200之拖曳車210的軸以量測一輪子每小時的轉數。所量測到之輪子每小時的轉數可被輸出作為一脈波訊號。
第一速度量測單元130可對應每一個第一轉速計來設置。此外，一第一速度量測單元130可連接複數個第一轉速計。
並且，至少一第二轉速計120可安裝在列車200之電動車220的軸以量測一輪子每小時的轉數，且所量測到之每小時的轉數可被輸出作為一脈波訊號。
同樣，第二速度量測單元140可對應每一個第二轉速計來設置。此外，一第二速度量測單元140可連接複數個第二轉速計。
速度計算單元150透過一串聯通信線路160，從至少一第一速度量測單元130和至少一第二速度量測單元140來接收每一速度，且藉由所接收到的速度，來計算和輸出列車200的速度。
圖2為根據一實施例之一列車速度量測裝置100的方塊圖。
參照圖2，列車速度量測裝置100包含至少一第一轉速計110、至少一第二轉速計120、至少一第一速度量測單元130、至少一第二速度量測單元140、以及一速度計算單元150。
至少一第一速度量測單元130可接收來自每一對應的第一轉速計110的一脈波訊號以量測速度，且可透過串聯通信線路160來傳輸所量測到的速度至第一速度計算單元151。
至少一第二速度量測單元140可接收來自每一對應的第二轉速計120的一脈波訊號以量測速度，且可透過串聯通信線路160來傳輸所量測到的速度至第二速度計算單元152。
第一速度計算單元151可藉由從至少一第一速度量測單元130所接收到速度來計算一第一速度。第一速度計算單元151可根據一預定狀況，從至少一第一速度量測單元130選擇所接收到之速度的一者以計算一第一速度。或者，第一速度計算單元151可藉由從至少一第一速度量測單元130所接收到之速度的一平均值來計算一第一速度。
第二速度計算單元152可藉由從至少一第二速度量測單元140所接收到速度來計算一第二速度。第二速度計算單元152可可根據一預定狀況，從至少一第二速度量測單元140選擇所接收到之速度的一者以計算一第二速度。或者，第二速度計算單元152可藉由從至少一第二速度量測單元140所接收到之速度的一平均值來計算一第二速度。
速度判斷單元153可從第一速度計算單元151和第二速度計算單元152接收第一速度和第二速度其中一者以根據於後文中所描述之預定狀況來判斷列車200的速度。然後，可輸出所判斷的速度到距離計算單元154或外界。
距離計算單元154可從速度量測單元153接收列車200的速 度，且可根據接收到的速度和行駛時間來計算列車200的行駛距離。在計算行駛距離後，距離計算單元154判斷列車200的行駛距離或列車200目前的位置以輸出其至外部。
圖3繪示根據一實施例之量測一列車速度的方法流程圖。
參照圖3，於作業S302，在列車200的拖曳車210和電動車220軸(axles)上的至少一第一轉速計110和至少一第二轉速計120可根據輪子每小時的轉數產生一脈波訊號。
再者，於作業S304，至少一第一速度量測單元130和至少一第二速度量測單元140可量測對應拖曳車210速度的一第一速度和對應電動車220速度的一第二速度。也就是說，第一和第二速度量測單元130、140可從每一對應的轉速計接收一脈波訊號以量測速度。
速度計算單元150可根據各種不同的通信方法接收速度值。同時，可使用易於被安裝在列車200且具有高經濟可行性和適用性的串聯通信線路160。
因此，根據實施例，使用一RS422系統的串聯通信線路160係作為一範例，但本發明並非限定於此。同時，用於接收一第一速度之一額外的RS422串聯通信端子(未繪示)可進一步地被包含在速度計算單元150中。
於作業S306，速度計算單元150接收一第一速度和一第二速 度，且判斷第一和第二速度之間的差值(deviation)是否大於臨界值。於作業S308，如果速度差值大於臨界值，速度計算單元150根據第一速度計算列車200的速度。於作業S310，如果速度差值小於臨界值，速度計算單元150根據第二速度計列車200的速度。
當根據第一速度執行一計算作業時，速度計算單元150可量測一準確速度而不會被列車200的速度判斷(speed determination)所影響，即使當電動車220當發生滑移現象。
並且，當根據第二速度執行一計算作業，速度計算單元150可及時獲得電動車220的速度。
因此，當第一速度和第二速度之間的差值小於臨界值時，速度計算單元150判斷無滑移現象。或當列車200的速度根據第二速度計算後大於臨界值時，列車200的速度可根據第一速度進行補償。
該臨界值可為一數值，其用來判斷電動車220是否發生滑移現象。舉例而言，當第一速度和第二速度之間的差異大於接近15km/h時，速度計算單元150判斷有滑移現象，所以臨界值係設定在接近15km/h。
於作業S312，速度計算單元150可根據列車200計算後的速度輸出列車200之累積行駛距離、目前位置、以及目前速度的其中至少一者。
藉由使用列車200所輸出的速度，列車速度量測裝置100確認列車200目前的速度及判斷目前的速度是否大於速度限制。因此，可應用與其它設備連結之煞車的功能來防止與一前方車輛的碰撞。
根據一實施例的一列車速度量測裝置及方法比較拖曳車210的速度與電動車220的速度以判斷是否有滑移現象或滑動現象。此外，根據拖曳車210的速度，可計算出列車200的速度，所以列車200目前的速度可被準確地反應。
圖4繪示根據另一實施例之量測一列車速度的方法流程圖。
參照圖4，於作業S402，至少一第一轉速計110和一第二轉速計120在拖曳車210和電動車220的軸(axles)上，且列車200可根據輪子每小時轉數產生一脈波訊號。
作業S404，至少一第二速度量測單元140可從每一對應的第二轉速計接收一脈波訊號以量測第二速度值(speed values)。
然後，於作業S406，一第二速度計算單元152透過串聯通信線路160接收所量測的第二速度值，並計算所接收到的第二速度值之一平均值以輸出該值作為一第二速度。
並且，於作業S408，至少一第一速度量測單元130可從每一對應的第一轉速計接收一脈波訊號以量測第一速度值(speed values)。
然後，於作業S410，第一速度計算單元151透過串聯通信線路160接收所量測的第一速度值，並判斷所接收到的該些第一速度值之間的差值是否大於臨界值。
於作業S418，當該些第一速度值之間的差值小於臨界值時，第一速度計算單元151計算該些第一速度值的平均，然後，計算一第一速度並將其輸出。
再者，於作業S412，當該些第一速度值之間的差值大於臨界值時，第一速度計算單元151判斷在量測至少一第一轉速計110的速度上出現問題(issue)，且判斷該些第一速度值中是否有一速度值，其差值相對於第二速度，例如：電動車220的速度，小於臨界值。
然後，於作業S414，當在該些第一速度值中有一速度值，其差值相對於第二速度小於臨界值，第一速度計算單元151選擇小於臨界值的第一速度值並輸出其作為一第一速度。
並且，於作業S416，當在該些第一速度值中無速度值，其差值相對於第二速度小於臨界值時，列車速度量測裝置100判斷在量測列車200的速度上發生錯誤並輸出關於列車速度辨識的一錯誤訊息。
並且，於作業S420，速度判斷單元153根據第一速度計算且更新列車200的速度以便輸出列車200計算後的速度。並且，距 離計算單元154可藉由使用列車200計算後的速度和時間值，輸出例如列車200累積行駛距離的資訊。
第一速度計算單元151可藉由比較該些第一速度值的差值與臨界值，判斷至少一第一轉速計量測的該些速度值是否被正常量測，且可準確地計算拖曳車220的速度。
圖5繪示根據再一實施例之量測一列車速度的方法流程圖。
參照圖5，於作業S502，在列車200之拖曳車210和電動車220軸上的至少一第一和第二轉速計110、120可根據輪子每小時的轉數產生一脈波訊號。
並且，於作業S504，至少一第一速度量測單元140可從每一對應的第一轉速計接收一脈波訊號以量測第一速度值(first speed values)。
然後，第一速度計算單元151透過串聯通信線路160接收所量測到的第一速度值，且計算所接收到之該些第一速度值的平均值以輸出其作為一第一速度。
並且，於作業S508，至少一第二速度量測單元140可從每一對應的第二轉速計接收一脈波訊號以量測第二速度值(second speed values)。
然後，於作業S510，第二速度計算單元152透過串聯通信線路160接收所量測到的第二速度值，且判斷所接收到的該些第二 速度值之間的差值(deviation)是否大於臨界值。
於作業S518，當該些第二速度值之間的差值小於臨界值時，第二速度計算單元152計算該些第二速度值的平均值，然後，輸出其作為第二速度。
速度判斷單元153判斷第一速度和第二速度之間的差值是否大於臨界值。
於作業S522，當第一速度和第二速度值之間的差值大於臨界值時，速度判斷單元153判斷由於滑移現象(slip phenomenon)，在量測電動車220的速度上出現問題(issue)，並根據第一速度計算和更新列車200的速度。
同時，於作業S524，當第一速度和第二速度之間的差值小於臨界值時，速度判斷單元153判斷無滑移現象(slip phenomenon)，並根據第二速度，例如：電動車220的速度，來計算和更新列車200的速度。
再者，於作業S512，當該些第一速度值之間的差值大於臨界值時，第一速度計算單元151判斷在量測至少一第一轉速計110的速度上出現問題(issue)，並判斷在該些第一速度值之中是否有一速度值，其差值相對於該第二速度，例如：拖曳車210的速度，小於臨界值。
然後，於作業S514，當在該些第一速度值中有一速度值時， 其差值相對於第二速度小於臨界值時，第一速度計算單元151選擇小於臨界值的第一速度值並將其輸出作為一第二速度，且速度判斷單元153根據所輸出的第二速度計算並更新列車200的速度。
並且，於作業S516，當在該些第一速度值中無速度值，其差值相對於第二速度小於臨界值時，列車速度量測裝置100判斷在量測列車200的速度上發生錯誤並輸出關於列車速度辨識的一錯誤訊息。
再者，於作業S526，速度計算單元154輸出列車200計算後或更新後的速度。並且，距離計算單元154可藉由使用列車200計算後的速度和時間值輸出例如列車200的累積的行駛距離的資訊。
第二速度計算單元152可藉由比較該些第二速度值的差值與臨界值，判斷至少一第二轉速計量測的該些速度值是否被正常量測。此外，如果判斷該些速度值並非正常量測，電動車220的速度可根據第一速度，例如：拖曳車210的速度來計算。
此外，列車200的速度可透過一方法而被準確計算。在該方法中，根據一第二速度，例如：電動車220的速度，來計算一列車的速度，藉由比較該第二速度與一第一速度判斷是否有一滑移現象，然後修正該速度。該方法及時獲得電動車220的速度，但當發生一滑移現象時，列車200的速度將根據拖曳車210的速度 量測。
實施例雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，熟習此項技藝者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。更特定言之，在本發明、圖式及所附申請專利範圍之範疇內，所主張組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。對於熟悉此項技術者而言，除了零部件及/或配置之變化及修改外，替代用途亦將顯而易見。
100‧‧‧車速度量測裝置
110‧‧‧第一轉速計
120‧‧‧第二轉速計
130‧‧‧第一速度量測單元
140‧‧‧第二速度量測單元
150‧‧‧速度計算單元
151‧‧‧第一速度計算單元
152‧‧‧第二速度計算單元
153‧‧‧速度判斷單元
154‧‧‧距離計算單元
160‧‧‧串聯通信線路
200‧‧‧列車
210‧‧‧拖曳車
220‧‧‧電動車
S302~S312‧‧‧步驟
S402~S420‧‧‧步驟
S502~S526‧‧‧步驟
圖1為根據一實施例之包含列車速度量測裝置之列車的示意圖。
圖2為根據一實施例之一列車速度量測裝置的方塊圖。
圖3繪示根據一實施例之量測一列車速度的方法流程圖。
圖4繪示根據另一實施例之量測一列車速度的方法流程圖。
圖5繪示根據再一實施例之量測一列車速度的方法流程圖。
110‧‧‧第一轉速計
120‧‧‧第二轉速計
130‧‧‧第一速度量測單元
140‧‧‧第二速度量測單元
150‧‧‧速度計算單元
151‧‧‧第一速度計算單元
152‧‧‧第二速度計算單元
153‧‧‧速度判斷單元
154‧‧‧距離計算單元
160‧‧‧串聯通信線路

Claims (18)

  1. 一種列車速度量測裝置包含：至少一第一轉速計設置在一拖曳車的一軸上且根據該拖曳車之一車輪轉速輸出一脈波訊號；至少一第二轉速計設置在一電動車的一軸上且根據該電動車之一車輪轉速輸出一脈波訊號；至少一速度量測單元用以量測根據從該至少一第一轉速計和該至少一第二轉速計所輸出的該些脈波訊號的速度值；以及一速度計算單元用以根據所量測的該些速度值來計算該列車的速度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之列車速度量測裝置，其中該速度計算單元接收該些速度值、計算該拖曳車的一第一速度和該電動車的一第二速度、以及當該第一速度和該第二速度之間的一差值(deviation)大於一臨界值時，根據該第一速度計算出一列車速度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之列車速度量測裝置，其中該速度計算單元包含：一第一速度計算單元，用於接收來自該至少一第一速度量測單元的一速度和計算該拖曳車的一第一速度； 一第二速度計算單元，用於接收來自該至少一第二速度量測單元的一速度和計算該電動車的一第二速度；以及一速度判斷單元，用於比較該第一速度與該第二速度，並當該第一速度和該第二速度之間的一差值大於一臨界值時，根據該第一速度判斷一列車速度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之列車速度量測裝置，其中當從該至少一第一速度量測單元所接收之該些速度之間的一差值大於一臨界值時，該第一速度計算單元比較從該至少一第一速度量測單元所接收的該些速度與該第二速度，並計算該第一速度。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之列車速度量測裝置，其中當從該至少一第一速度量測單元所接收的速度之間的一差值小於一臨界值時，該第一速度計算單元根據從該至少一第一速度量測單元所接收到之該些速度的一平均值來計算一第一速度。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之列車速度量測裝置，其中當從該至少一第二速度量測單元所接收到的速度之間的一差值大於一臨界值時，該第二速度計算單元比較從該至少一第二速度量測單元所接收到的速度與該第一速度，並計算該第二速度。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之列車速度量測裝置，其中從該至少一第二速度量測單元所接收到的速度之間的一差值小於一臨 界值時，該第二速度計算單元根據從該第二速度量測單元所接收到之速度的一平均值來計算一第二速度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之列車速度量測裝置，更包含一距離計算單元用於接收來自該速度計算單元的該列車的速度，並根據時間計算該列車的一行駛距離。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之列車速度量測裝置，其中該速度計算單元透過連接在該電動車和該拖曳車之間的一串聯通信線路接收該速度值。
  10. 一種列車速度量測方法，包含：根據一車輪轉速接收一脈波訊號，該車輪轉速來自設置在一列車之一電動車和一拖曳車每一軸上的至少一轉速計；量測來自該脈波訊號的一速度並判斷該電動車和該拖曳車的速度；以及根據所判斷的該電動車和該拖曳車的速度來計算該列車的速度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該列車速度的計算包含：當該電動車的速度和該拖曳車的速度之間的一差值大於一臨界值時，根據該拖曳車的速度來計算一列車速度。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該電動車和該拖曳 車的速度判斷包含：藉由接收來自該至少一第一轉速計和第二轉速計的一脈波訊號來量測每一速度；以及從所量測的每一速度，計算該拖曳車的一第一速度和該電動車的一第二速度，以及該列車的速度計算包含：比較該第一速度與該第二速度；以及當該些速度之間的一差值大於一臨界值時，根據該第一速度來計算一列車速度。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第一速度和該第二速度的計算包含：當接收自該第一轉速計的一脈波訊號所量測出的每一速度之間的一差值大於一臨界值時，比較該每一速度與該第二速度，並計算出該第一速度。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第一速度和該第二速度的計算包含：當從該至少一第一轉速計所量測的每一速度之間的一差值小於一臨界值時，根據該每一速度的一平均值來計算該第一速度。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第一速度和該第 二速度的計算包含：當從該至少一第二轉速計所量測的每一速度之間的一差值大於一臨界值時，比較該每一速度與該第一速度並計算出該第二速度。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第一速度和該第二速度的計算包含：當接收自該至少一第二轉速計的一脈波訊號所量測出的每一速度之間的一差值小於一臨界值時，根據該每一速度的一平均值來計算該第二速度。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之方法，更包含：根據時間，計算該列車的一行駛距離和輸出該計算後的行駛距離。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該脈波訊號的接收包含：透過連接在該電動車和該拖曳車之間的一串聯通信線路來接收該脈波訊號。
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