[发明专利]损毁铁轨和列车检测的系统和方法

说明书

背景

本发明整体上涉及铁轨损毁和车辆检测系统，并且更具体地，涉及 长区间(long-block)多区段(multi-zone)的铁轨损毁(rail break)或 车辆检测系统，以及使用这样的系统检测铁轨损毁和/或车辆的方法。

传统的铁道系统采用铁路轨道作为信号传输路径的一部分来检测 区间路段中列车或铁轨损毁的存在。在这样的方法中，所述轨道被电区 分为多个路段，每个路段都具有预先确定的长度。每个路段形成一部分 电路，并且被称作轨道电路。在所述轨道电路的任一端分别设置有发送 器设备和接收器设备。所述发送器设备连续传送或以可变间隔传送用于 检测列车或铁轨损毁的信号，并且所述接收器设备接收所传送的信号。

如果在所述轨道电路所形成的路段中不存在列车或铁轨损毁，则所 述接收器接收由所述发送器所传送的信号。如果存在列车或铁轨损毁， 那么由于由所述轨道和损毁(break)或轨道和列车所形成的电路有所变 化，所以所述接收器接收由所述发送器所发送的修改信号。通常，列车 存在通过从铁轨到铁轨添加分流电阻来对所述轨道电路进行修改。损毁 存在则通过在铁轨中添加阻值增大的电阻来对所述电路进行修改。损毁 或列车检测通常是通过将所接收的信号与阈值进行比较来完成的。

传统的轨道电路通常被应用于长度约2.5英里的区间以用于检测列 车。在这样的区间中，列车应当表现出0.06欧姆或更小的列车分流电阻 (shunt resistance)，并且道碴电阻或独立铁轨之间的电阻通常会大于3 欧姆/1000英尺。随着区间长度变长，轨道电路的总体电阻由于铁轨之 间的道碴(ballast)电阻的并联增加而有所降低。通过并联电流路径的 这种增加，附加的电流流过道碴和轨枕(tie)并且按比例较少地流过接 收器。因此，所述轨道电路的信噪比随着更长的区间长度而变差。

在一个示例中，对于较长的区间(例如，大于3英里)，则可以采 用基于光纤的轨道电路来检测列车和铁轨损毁。然而，用于实施基于光 纤的轨道电路的成本相对较高并且耐用性较差。在另一个示例中，增加 道碴电阻，并可以相应地增加轨道电路的区间长度。然而，所不希望看 到的是，用于维护相对高的道碴电阻的维护费用很高。

需要一种改进的长区间铁轨损毁或车辆检测系统和方法。如果所述 改进的长区间铁轨损毁或车辆检测系统和方法在改善功能可靠性的同 时对电源和轨道线路电阻的变化进行补偿以减少错误正信号和错误负 信号，就将是有益和有利的，所述错误正信号指示与事实不符的损毁或 列车的存在，所述错误负信号则没有能够指示与事实实际上相符的损毁 或列车的存在。

发明内容

依据本发明的一个实施例，一种用于检测在铁路轨道的区间中铁路 车辆的存在或铁轨损毁的方法，包括：经由多个电压源将多个电压模式 施加在具有多个区段的轨道区间两侧；基于所述多个电压模式确定多个 特征(signature)；并且将所述多个特征与预先确定的标准进行比较来 检测在铁路轨道的区间中铁轨损毁或铁路车辆的存在。

依据本发明的另一个实施例，一种用于检测在包括多个区段的铁路 轨道区间中铁路车辆的存在或铁轨损毁的系统，包括：多个电压源，每 个电压源耦合到所述多个区段之一；和多个电流传感器，每个电流传感 器耦合到各自的电压源并且被配置成响应于所述多个电压源所生成的 电压模式的变化而对流过所述电流传感器的电流进行感测，并且进一步 被配置成基于所感测的电流生成多个特征并将所述特征与预先确定的 标准进行比较以检测在铁路轨道的区间中铁轨损毁或铁路车辆的存在。

依据本发明的又另一个实施例，一种在没有绝缘节的铁路轨道区间 中进行铁轨中(in-rail)通知(communicate)的方法，包括：经由铁路轨 道在多个传感器之间以同步格式传送和接收通知帧，所述多个传感器响 应于沿铁路轨道的区间的希望部分电压模式的变化；并且监视所述通知 帧以确定在铁路轨道的区间中铁轨损毁或铁路车辆的存在。