用于列车控制系统的列车末端和列车完整性电路 |
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| 申请号 | CN201380069023.1 | 申请日 | 2013-12-02 | 公开(公告)号 | CN105189247A | 公开(公告)日 | 2015-12-23 |
| 申请人 | 泰雷兹加拿大公司; | 发明人 | A·堪那; I·法尔卡苏; P·杜伊维尔; | ||||
| 摘要 | 一种列车系统，所述列车系统包括多个列车单元，所述多个列车单元包括耦连在一起的第一列车单元和第二列车单元。第一和第二列车单元中的每一个包括：被配置为检测所述列车单元的列车配置的变化的 控制器 ，所述控制器包括多个输入端；跨越每一列车单元并且在所述多个输入端处与控制器耦接的列车完整性 信号 线，所述列车完整性信号线被配置为在列车系统的前端和后端之间传输信号，所述信号指示列车系统的列车完整性的状态；以及与控制器通信的多个继电器，所述多个继电器被配置为指示每一列车单元的耦连或非耦连状态。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种列车系统，包括： |
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| 说明书全文 | 用于列车控制系统的列车末端和列车完整性电路背景技术[0001] 在基于通信的列车控制(CBTC)系统中，基于列车定位而不是诸如计轴器或轨道电路的外部辅助列车检测系统对列车单元进行跟踪和保护。在这样的系统中，如果动力分散式列车改变了列车配置，例如，如果发生了意外的解耦连或耦连事件，那么将检测到列车配置的变化并将其报告给轨旁区域控制器(ZC)，以确保在CBTC系统中工作的动力分散式列车的安全性。 [0003] 在附图的各个图中以举例方式而非限定性方式示出了一个或多个实施例，其中，具有相同的附图标记指示的元件始终表示类似的元件，并且其中： [0004] 图1是根据一个或多个实施例的包括多个耦连的列车单元的列车系统的示意图； [0005] 图2是根据一个或多个实施例的列车系统的单个列车单元的高级功能图； [0006] 图3是根据一个或多个实施例的列车系统的单个列车单元的控制器的方框图； [0007] 图4是根据一个或多个实施例的包括一对耦连在一起的列车单元的列车系统的高级功能图； [0008] 图5是根据一个或多个实施例的包括三个耦连在一起的列车单元的列车系统的高级功能图； [0009] 图6是根据一个或多个实施例的用于执行对列车完整性电路的测试方法的包括三个耦连在一起的列车单元的列车系统的高级功能图； [0010] 图7是根据一个或多个实施例的用于执行对列车单元的列车末端继电器的测试方法的包括三个耦连在一起的列车单元的列车系统的高级功能图； [0011] 图8是根据一个或多个实施例的用于执行对列车系统的电源电路的测试方法的包括三个列车单元的列车系统的高级功能图。 具体实施方式[0012] 下述公开内容提供了很多不同的实施例或例子，以实施本发明的不同特征。下文描述了部件和布置的具体例子以简化本公开。当然，这些只是例子，而非意在限制本发明。 [0013] 本公开的一个或多个实施例包括用于确定列车配置的变化(例如，意外的耦连或解耦连事件)及变化的位置的列车通信系统，该列车通信系统使用车载控制器(VOBC)基于由VOBC监测到的列车末端继电器和列车完整性电路线路的状态确定列车配置的变化和变化的位置。此外，一个或多个实施例包括一种用于使用任何运行着的VOBC对列车完整性电路线路、列车末端继电器和列车电源电路动态地执行测试的方法。在一个或多个实施例中，在发生意外的耦连或解耦连事件之后执行所述测试。在一个或多个实施例中，按照循环的方式自动地执行测试。根据一个或多个实施例，所述列车通信系统是一种基于通信的列车控制(CBTC)系统。所述CBTC系统使用列车到轨旁(wayside)通信来确定列车位置，并且不使用诸如计轴器或轨道电路的辅助列车检测系统。 [0014] 与其他CBTC系统相关的一些问题包括不常见的列车配置的变化和不常见的意外解耦连或耦连事件的发生。因此，存在不能有效率地识别列车的列车末端和列车完整性电路的妨碍列车配置变化被检测到的潜在故障。 [0015] 图1是包括多个列车单元100、200和300的列车系统10的示意图。例如，列车单元100、200和300经由列车完整性线路相互通信。在列车系统10中，列车单元100是第一列车单元(即，在行驶方向上处于列车系统10的首端)，列车单元300是第三列车单元(即，在行驶方向上处于列车系统10的尾端)。在一些实施例中，列车单元100、200和300中的每一个包括控制器(例如，VOBC)，以确定列车系统10的列车配置，并执行对列车系统10的列车末端继电器和列车完整性电路的操作测试。 [0016] 图2是根据一个或多个实施例的列车系统10的列车完整性测试电路150的高级功能图。列车完整性测试电路150包括确定列车配置的控制器102(例如，VOBC)，并且列车完整性测试电路150经由控制器102的接口单元。出于举例说明和解释的目的，在附图中将控制器102示为分成两个控制单元102a和102b(即，两个“半单元”)，将控制单元102a配置为接收来自列车单元100的前面的信号，将控制单元102b配置为接收来自列车单元100的后面的信号。在一个或多个实施例中，列车单元100包括多个控制器102。根据其他实施例，可以省略列车单元100、200或300中的一个或多个的控制器102。但是，无论如何在列车系统10中至少有一个控制器102。 [0017] 列车完整性测试电路150还包括第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106。将第一列车末端继电器104设置在列车单元100的后端，将第二列车末端继电器106设置在列车单元100的前面。第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106能够对列车单元100的正确配置(即是否耦连或解耦连)进行判断。第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106根据列车单元100的耦连状态生成信号。根据实施例，第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106是判断电器104和106的故障的强制启动继电器。 [0018] 根据一个或多个实施例，提供了一种列车完整性电路。所述列车完整性电路是在所述列车系统10的整个运行过程中至关重要的电路，从列车系统10的解耦连的末端对所述电路供电，从而向每一控制器102指示列车配置的状态。如果列车完整性电路断电，就意味着列车配置发生了变化。列车完整性电路包括多条列车完整性信号线TI-11和TI-12，从列车系统10的后端处的解耦连的末端对信号线TI-11和TI-12馈电；所述列车完整性电路还包括信号线TI-21和TI-22，从列车系统10前端处的解耦连的末端对信号线TI-21和TI-22馈电。 [0019] 列车完整性测试电路150包括几个用于执行对列车完整性电路的测试的组件。所述组件包括第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110，以及第一电源电路测试继电器112和第二电源电路测试继电器114。 [0020] 此外，在列车完整性测试电路150中提供远程列车末端测试信号线115，远程列车末端测试信号线115(从控制单元102b)与控制器102的输出耦接，并且远程列车末端测试信号线115用于经由耦接在远程列车末端测试信号线115与第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106之间的多个二极管116来激励第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106。 [0021] 第一列车末端测试继电器108设置在列车单元100的后端，并且第二列车测试继电器110设置在列车单元100的前端。第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110分别用于测试列车末端继电器104和106的操作。 [0022] 第一电源电路测试继电器112设置在列车单元100的后端，第二电源电路测试继电器114设置在列车单元100的前端。第一电源电路测试继电器112和第二电源电路测试继电器114用于检验列车完整性测试电路150是否能够与外部电源隔离。 [0023] 远程列车末端测试信号线115是从列车系统10的前端到列车系统10的后端贯穿列车系统10设置的，并且与每一控制器102耦接。从主动(active)控制器102经由命令线152发送远程列车末端测试信号，以激励列车末端继电器104和106，由此模拟列车系统10的列车完整性电路的缺失。 [0024] 在操作过程中，对处于列车单元100、200、300中的每一个的耦连的末端(例如，列车单元300的后端)的第一和第二列车末端继电器104、106通电，并使处于列车单元100、200和300中的每一个的解耦连的末端(例如，列车单元100的前端)的列车末端继电器 104和106断电。通过第二列车末端继电器106的接触从列车单元100的解耦连的末端向列车系统10的列车完整性电路供电，并通过对另一列车单元(例如，处于列车系统10的末尾的列车单元300)的第一列车末端继电器104断电从列车系统10的相反的一端环回。 [0025] 如果列车配置发生了变化(例如，发生了意外的耦连或解耦连事件)，那么将在耦连状态的基础上对耦连或解耦连的末端处的第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106通电或断电，由此产生列车完整性缺失。通过控制器102对第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106的状态进行监测，以判断列车完整性缺失。根据一个或多个实施例，控制器102能够根据列车完整性信号TI-11、TI-12、TI-21和TI-22中的哪些信号发生了变化来判断是否列车单元100的前端或后端发生了列车配置变化。可通过第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106的对应变化(例如，通电/断电)检验列车配置的变化。 [0026] 图3是根据一个或多个实施例的列车系统10的单个列车单元100、200、300的控制器102的方框图。控制器102包括多条输入线。所述多条输入线包括列车完整性信号线TI-11、TI-12、TI-21和TI-22。根据一个或多个实施例，列车完整性信号线TI-11和TI-21提供列车完整性电路的状态，并且列车完整性信号线TI-12和TI-22从列车系统10的前端和后端馈送列车完整性信号。 [0027] 所述输入线还包括列车末端继电器输入线130。列车末端继电器输入线131和132分别提供列车末端继电器104和106的状态信号。第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106被配置为沿输入131和132提供核对信号。此外，列车末端继电器输入线135提供本地列车末端测试继电器108的状态信号，并且列车末端继电器输入线136提供本地列车末端测试继电器110的状态信号。本地列车末端测试继电器108、110被配置为分别沿线135和136提供核对信号。此外，沿线131和132提供远程列车末端测试信号线115的状态信号和远程列车末端测试信号线115的核对信号。 [0028] 输入线140包括列车电源电路线141和142。列车电源电路线141提供第一电源电路测试继电器112的状态信号，并且列车电源电路线142提供第二列车电源测试继电器112的状态信号。第一电源电路测试继电器112和第二电源电路测试继电器114分别被配置为沿线141和142提供核对信号。 [0029] 输出线150包括向本地第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110提供命令的列车末端测试继电器本地命令线151，与远程列车末端测试信号线115耦接从而向所述远程列车末端测试信号线115提供命令的远程列车末端测试命令线152以及向第一电源电路测试继电器112和第二电源电路测试继电器114提供命令的列车电源选择测试继电器命令线153。 [0030] 控制器102还包括收发器162、处理器164、具有控制单元167并且连接至处理器164的存储单元166以及接口单元168。在至少几个实施例中，控制器102的部件经由总线或其他互通信机构通信连接。通常按照使两个或更多控制器协同工作的冗余核对(checked-redundant)故障安全配置来使用控制器102。 [0031] 收发器162被配置为在列车系统10的列车单元(例如，图1所示的列车单元100、200、300)之间接收和/或发送信号。在至少几个实施例中，收发器162包括用于连接至网络的机构。在至少一些其他实施例中，控制器102包括不只一个收发器162。在至少几个实施例中，收发器162包括有线和/或无线连接机构。在至少几个实施例中，控制器102经由收发器162连接至其他列车单元的一个或多个额外的控制器。根据一个或多个实施例，设置单独的接收器和单独的发射器。 [0032] 处理器164是被配置为执行一组用以执行根据实施例的一项或多项功能的指令的处理器、编程/可编程逻辑装置、专用集成电路或者其他类似的装置。在至少几个实施例中，处理器164是被配置为对一组指令进行解释以执行一项或多项功能的装置。处理器164对输入信号线TI-11、TI-12、TI-21、T1-22上传输的信号以及列车单元100接收的131、132、135、136、141和142进行处理。 [0033] 存储单元166(又称为计算机可读介质)包括与处理器164耦接的随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置，用于存储来自控制单元167的数据和/或指令，以被处理器164执行，来确定列车配置并执行对完整性信号线TI-11、TI-12、TI-21、TI-22、列车末端继电器104、106和列车电源电路112、114的测试。存储单元166还用于存储临时变量或者执行的指令的运行过程中的其它中间信息以被处理器164执行。在至少几个实施例中，存储单元166包括与处理器164耦接的只读存储器(ROM)或者其他静态存储装置，其用以存储用于处理器164的静态信息或者指令。 [0034] 在至少几个实施例中，提供诸如磁盘、光盘或电磁盘的存储装置，并将其与处理器164耦接，以存储数据和/或指令。 [0035] 在至少几个实施例中，用于确定列车配置以及对列车完整性电路、列车末端继电器和列车电源电路执行测试的一个或多个可执行指令存储到与控制器102通信连接的其他控制器的一个或多个存储器当中。在至少几个实施例中，用于确定列车配置以及对列车完整性电路、列车末端继电器和列车电源电路执行测试的一个或多个可执行指令中的一部分存储到其他计算机系统的一个或多个存储器当中。 [0036] 接口单元168是可选部件，其用作处理器164与外部部件(例如，所述外部部件是用于获得列车系统10的位置信息的应答器读取器)之间的接口。接口单元168接收来自处理器164的经过处理的信号和来自外部部件的信息，并且确定列车单元100的要素，例如，列车单元100的位置和速度限制服从性。 [0037] 本公开不限于图3所示的控制器102包括元件162、164、166、167、168，根据一个或多个实施例，还包括其他适于执行文中阐述的控制器102的功能的元件。 [0038] 下文将参考图4到图8讨论有关列车单元100与列车系统10的其他列车单元之间的通信以及对列车系统10的完整性电路的测试的其他细节。 [0039] 图4是根据一个或多个实施例的包括一对一端耦接在一起的列车单元100、200的列车系统10的高级功能图。为简单起见，在图4中未标出信号线131、132、135-142。 [0040] 在列车完整性测试电路150和列车完整性测试电路250中均设置有列车完整性信号线TI-11、TI-12、TI-21和TI-22，从而向列车单元100、200中的每一个对应的控制器102指示列车系统10的列车配置的状态。列车完整性测试电路250与列车完整性测试电路 150类似。在列车单元100中，由于列车单元100在其后部耦接至列车单元200，所以第一列车末端继电器104是通电的。此外，由于列车单元100在列车单元200的前面并未与另一列车单元耦连，所以列车完整性测试电路150的第二列车末端继电器106是断电的。在列车完整性测试电路250中，由于在其前面与列车单元100耦连接，所以第二列车末端继电器106是通电的，并且由于列车单元200并未在其后端与另一列车单元耦连，所以列车完整性测试电路250的第一列车末端继电器104是断电的。如果列车配置发生了变化，那么将对耦连/解耦连的末端处的第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106断电或通电，由此指示通过控制器102检测的列车完整性缺失。此外，根据列车完整性测试电路250的第一末端列车末端继电器104和列车完整性测试电路150的第二列车末端继电器106中是否发生了变化来检测变化方向。 [0041] 根据一个或多个实施例，列车系统10(例如，列车单元100或列车单元200)的任意控制器102配置为执行对整个列车系统10的列车完整性电路的测试。所述测试是在列车配置发生了变化之后执行的，或者是根据周期执行的。 [0042] 控制器102被配置为通过激励列车末端远程测试信号115对列车系统10的列车完整性电路进行测试。因此，对列车系统10的所有列车单元100、200的第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106通电，由此在列车系统10的前端和后端都导致列车完整性电路的功率损失。因此，控制器102检测到列车完整性缺失。 [0043] 此外，根据一个或多个实施例，控制器102被配置为使用第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110(本地)测试第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106。控制器102被配置为对第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110通电，所述测试继电器交替地对第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106断电，暂时断开列车单元100和200的耦连的末端处的列车完整性信号T12和T22，以检验列车单元100、200是否与对列车完整性电路馈电的外部电源隔离。 [0044] 此外，根据一个或多个实施例，控制器102被配置为使用第一电源电路测试继电器112和第二电源电路测试继电器114测试列车系统10的电源电路。控制器102被配置为对电源电路测试继电器112和114通电，其目的是为了对列车完整性电路断电。因此，控制器102检验列车完整性电路是否与除了电源P1以外的任何电源隔离。电源P1用于在输入至控制器102的列车电源电路线142上提供电源电路测试继电器112和114的核对信号(如图2和图3所示)。 [0045] 此外，根据一个或多个实施例，将控制器102配置为监测测试继电器108、110、112和114的操作，以使操作正确。因此，控制器102能够检测到测试继电器108、110、112和114的故障。 [0046] 如果执行测试的控制器102位于发生了故障的列车单元100、200内，那么从对应的列车单元100、200内检测下述故障。控制器102根据第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110的操作检测第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106的故障。此外，控制器102根据测试继电器信号线131、132、136、137和142在控制器 102处的核对状态信号的基础上检测测试继电器108、110、112和114的故障。此外，控制器102被配置为通过控制电源电路测试继电器112、114来检测信号线TI-11、TI-12、TI-21和TI-22上到控制器102的列车完整性信号的测试故障，由此模拟列车完整性信号的缺失。 此外，控制器102被配置为通过对第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106断电而根据列车完整性缺失检测列车单元100、200之间的耦接器引脚连续性的故障。 [0047] 反之，如果执行测试的控制器不位于发生了故障的列车单元100、200内，那么所检测到的列车末端继电器104、106的故障与控制器102位于发生了故障的列车单元100、200内的时不同。在这种情况下，通过列车完整性信号TI-11、TI-12、TI-21和TI-22的缺失或者基于检测到有另一电源(例如，电源P1)通往列车完整性电路而检测列车末端继电器104、106的故障。 [0048] 图5是根据一个或多个实施例的包括三个耦连在一起的列车单元100、200和300的列车系统10的高级功能图。在图5中，将列车单元300耦接至列车单元200的后端。因此，对列车完整性测试电路250的第一列车末端继电器104和列车单元300的列车完整性测试电路350的第二列车末端继电器106通电，以指示两个列车单元200和300之间的耦连。列车完整性测试电路350与列车完整性测试电路150类似。 [0049] 作为例子，使用列车单元200(例如，列车系统10的中间列车单元)的控制器102执行图6-8中的各种测试。 [0050] 图6是根据一个或多个实施例的用于执行对列车完整性电路的测试方法的包括三个耦连在一起的列车单元100、200和300的列车系统10的高级功能图。在图6中，列车完整性测试电路250的主动控制器102对所有列车单元100、200、300的远程列车末端测试信号线115通电。通过激励远程列车末端测试信号115，对整个列车系统10的所有第一列车末端继电器104和第二列车末端继电器106通电，由此从列车系统10的前端到后端产生列车完整性电路的功率损失。由于主动控制器102激活了远程列车末端试验信号线115，因而使列车末端继电器104和106通电。在列车系统10的操作过程中对列车单元100、200和300的耦连的末端处的列车末端继电器104和106通电。例如，在列车单元100和300的未解耦连的末端处，正常情况下对列车完整性测试电路150的第二列车末端继电器106断电并且对列车完整性测试电路350的第一列车末端继电器104通电，由此引起信号线TI-11或TI-22上的列车完整性缺失，以确定第一和第二列车末端继电器104、106正在正常工作。 [0051] 图7是根据一个或多个实施例的用于执行对列车完整性测试电路150、250和350的列车末端继电器104、106的测试方法的包括三个耦连在一起的列车单元的列车系统的高级功能图。在图7中，如果在列车完整性测试电路250中发生了故障，那么列车完整性测试电路250的控制器102对第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110通电，以测试列车末端继电器104、106。分别通过来自第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110的信号对列车末端继电器104和106断电。暂时断开沿列车完整性测试电路250和350之间的列车完整性信号线TI-21和TI-22的列车完整性信号，以检验列车单元100、200、300中的每一个是否与任何对列车完整性电路馈电的外部电源隔离，由此确定第一列车末端测试继电器108和第二列车末端测试继电器110正在正常工作。 [0052] 图8是根据一个或多个实施例的用于执行对列车系统10的电源电路的测试方法的包括三个列车单元100、200和300的列车系统10的高级功能图。在图8中，列车完整性测试电路250的控制器102对列车完整性测试电路250的电源电路测试继电器112、114通电，从而对列车完整性测试电路150、250和350之间的列车完整性信号线TI-11、TI-12、TI-21和TI-22断电。因此，控制器102能够检验列车完整性电路是否与除了电源P1以外的任何电源隔离，以确定电源电路测试继电器112、114正在正常工作。 [0053] 一个或多个实施例公开了一种包括多个列车单元的列车系统，所述多个列车单元包括耦连在一起的第一列车单元和第二列车单元。第一列车单元和第二列车单元中的每一个包括：被配置为检测列车单元的列车配置的变化的控制器，所述控制器包括多个输入端；跨越各个列车单元并且在所述多个输入端处与所述控制器耦接的列车完整性信号线，所述信号线被配置为在列车系统的前端和后端之间传输信号，所述信号指示列车系统的列车完整性的状态；以及与控制器通信的多个继电器，所述继电器被配置为指示每一列车单元的耦连或非耦连状态。 [0054] 一个或多个实施例公开了一种用于通过包括第一列车单元和第二列车单元的列车系统的控制器执行对列车完整性电路的测试的方法。所述方法包括激励列车系统的远程列车末端继电器的列车末端远程测试信号，从而对第一列车单元和第二列车单元的列车末端继电器通电；以及关闭列车系统的前端和后端处的列车完整性电路的电源，以检测列车完整性的缺失。 [0055] 一个或多个实施例公开了一种包括第一列车单元和第二列车单元的列车系统的列车完整性电路监测系统，所述列车完整性电路监测系统包括：被配置为检测第一列车单元和第二列车单元的列车配置变化的、包括多个输入端的控制器；横越各个列车单元并且在所述多个输入端处与所述控制器耦接的列车完整性信号线，所述列车完整性信号线被配置为在列车系统的前端和后端之间传输信号，所述信号指示列车系统的列车完整性的状态；以及多个与控制器通信的继电器，其被配置为指示每一列车单元的耦连或解耦连状态。 |
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