[发明专利]用于测量沿着导向轨道移动的车辆的速度和位置的装置、及其对应的方法和计算机程序产品

说明书

1.技术领域

本发明涉及一种方法，用于定位和/或测量沿着导轨移动的车辆的速度以及装配有此类车辆尤其是火车机车的装置的速度，所述导轨例如是由两根铁轨组成的铁路轨道。

2.背景技术

用于监控和管理铁路交通的当前系统的开发必须满足欧洲铁路交通管理系统（ERTMS）的要求，该系统试图使欧洲的铁路运输的信令和速度的控制协调，且因此使得列车的循环运行更加可靠。

为了改进铁路网络中列车的循环运行的条件以及所有交通运输的安全性，需要对铁路网络中的每辆列车的速度和地点（位置）的精确的了解。

为了满足这种需求，列车装配有不同类型的测距传感器的组合，例如，加速器、多普勒雷达以及车轮传感器。这种解决方案是昂贵的并且需要复杂算法的应用来处理测量的信号。然而，这些传感器所进行的测量的精确度并不令人满意，尤其是由于它们对天气条件、列车的低速、颤动、配置以及地面的颤动、配置、列车车轮在铁轨上的滑动的敏感性。另外，从此类测距传感器中获得的测量易于发生漂移。此外，这些传感器中的一些是固定在车辆下方的，并且会受到损害（例如，飞石）。

为了克服这些漂移并且改进列车位置测量的精确度，已经提出用地面系统对从测距传感器中获得的位置的测量进行“重新调节”，所述地面系统例如，发射器/信号灯（称作“欧版应答器（Eurobalises）”），其以规则的间隔（例如，在比利时是平均每1.5km）固定在轨道上。这种信号灯在列车通过时启动并且将相对于绑在轨道上的绝对参考系的列车的确切地点发送给此列车。列车的嵌入式计算器随后对列车位置误差进行纠正，方法是通过对最后的信号灯遇到的测距传感器位置进行重新调节。

这种方法的一个缺点在于信号灯放置在铁轨之间的轨道上。在没有监督的情况下，它们易于遭受故意毁坏。随着列车的通过它们还会经受相对较高的机械应力，这可能会引起故障。除了维修这些信号灯带来的成本之外，将这些信号灯安装在整个铁路网络上以及管理库存也会带来相关的成本。此外，这种解决方案还引起了安全性的问题，因为如果一个信号灯不再运行的话，那么测距传感器的位置测量的两个重新调节之间的间隔将会变大。

在一个替代性方案中，已提出用GPS接收器来装配列车，以使得通过此类测距传感器的测量更加可靠。然而，出于此目的，GPS接收器应该能够不断地从卫星中获取信号以获取列车的地点，而这在隧道、城市廊道以及非常陡峭的山谷中将是非常困难的。

另一基于光学系统的解决方案是用基于LED技术的传感器来装配列车的，所述光学系统的商品名为Correvit。然而，这种方法的一个缺点在于安装在车辆的下方且靠近铁路铁轨的这些传感器是比较脆弱的，且易于受到环境条件的影响。

测量列车“行进的距离”的又一解决方案描述于专利文档FR2673901中。此方法实施了一直沿着轨道固定的可磁化的轨道以及用于对此类轨道进行磁性标记的至少一个线圈，所述线圈由电流脉冲发生器供电并且位于火车机车的前转向架上，且此类磁性标记的至少一个检测器位于火车机车的后转向架上。这些元件是相对于车辆的移动的感测来实施的，线圈和检测器以预定距离彼此隔开。此方法还提供了在每次检测之后用于命令新的标记的构件，以及用于对表示火车机车行进的距离（因此是火车机车在轨道上的位置）的检测到的标记的数目进行计数的构件。

然而，此方法的一个缺点是由于受到较高的机械应力，所述构件的实施和操作中的维修是昂贵的。

另一种已知的方法是实施放置在列车的一端的图像采集装置，随后对图像进行分析以确定列车的速度和位置。图像分析的组成如下：在预先知道的位置处发现元素，例如，沿着铁路轨道放置在地面上的条形码；并且将检测到的代码与储存在数据库中的代码进行比较，用于空间地定位列车。

此方法的一个缺点在于它需要将条形码放置在整个铁轨网络上，其实施是昂贵的。

此方法的另一缺点在于它需要数据库的管理。另外，图像分析以及与储存在数据库中的数据的比较需要大量的处理时间。

换言之，用于测量列车的位置和速度的当前的解决方案并不完全令人满意。

实际上，它们需要检测设备的实施，也就是说：

-基于不同的技术并且测量不同类型的数量，这需要测量信号的复杂处理算法的实施，并且生成了相对较长的数据处理时间；

-嵌入（在火车机车的下方或者内部）或者放置在地面上（在铁轨之间或者沿着轨道），这使得设备易于受到损害；

-昂贵（尤其针对其维修）、不精确（尤其针对列车的低速）并且受到漂移。

3.发明目的

本发明尤其意图克服现有技术的这些缺点。