[发明专利]采用RFID设备的积极火车控制系统和装置

说明书

积极火车控制系统和方法包括：嵌入轨道（60）中并且具有表示存储在其中的位置的数据的多个RFID设备（500），以及安装在火车（50）上以用于从嵌入式RFID设备（500）读取位置数据的RFID读取器/检测器（124）。在火车（50）上和/或在中央设施（70）处处理位置数据，以确定火车位置和/或时间是否与火车路线次序一致。可以例如经由火车控制系统（220）为警报设备（210）和/或为自动化响应生成消息、警报和/或警告。

本申请要求2017年12月7日提交的题为“POSITIVE TRAIN CONTROL SYSTEM ANDAPPARATUS EMPLOYING RFID DEVICES”的美国专利申请号15/835,085的优先权，其要求保护2017年2月6日提交的题为“Design of an Electronic Train Control System forParts of the Rail Network（e.g., Tanzania）”的美国临时申请号62/499,863的权益，其中的每一个由此通过引用整体地结合于本文。

技术领域

本发明涉及火车控制，并且特别地涉及在轨道（track way）中采用RFID设备的火车控制装置或单元以及系统和方法。

背景技术

火车已经是并且将继续是用于运输货物和乘客的大量、可行且经济的装置，尤其是在航空行程过于昂贵或者不方便的中短距离内，例如，由于往返于城市外部的机场的行程和由于安全程序所致的延误。每天有数十万或数百万人搭乘通勤火车、区域铁路线、地铁和地铁列车，因此安全是非常重要的。

在世界的某些部分，由于其相对便宜的运行成本和已经存在的基础设施，对火车的依赖性更大。这样的基础设施可能已经过时并且没有得到很好的修复，通常是由于长期使用和缺乏做出技术改进，并且有时是由于在破坏者、小偷和/或恐怖分子意图将这样的基础设施的部分重新用于他们的个人使用或除了铁路以外的其他使用时难以维持状况良好的固定基础设施。

与轨（track）上的物体发生碰撞和脱轨似乎是两种最常见的火车事故，并且在许多情况下一起发生。轨和路权（right of way）异常（例如，由于不正确的道岔（switch）方位和/或不完整的道岔转接）和轨变形和/或缺陷，以及路权中的物体通常导致这样的事故，这通常引起人身伤害和死亡、泄漏和释放对健康和/或环境有危险的材料，以及沿着轨和路权以及距离轨一定距离两者的财产损坏。

通常有数十或数百人受伤或被杀或处于危险之下，危害和/或危险化学品已被释放，并且甚至整个社区和城镇也已被损坏或不得不被疏散。即使可能似乎是相对“轻微”的事故，经济损失也能容易地上升到数百万美元。

火车移动的控制可以通过具有轨的地理上“固定的区块”的系统，其中在允许另一火车进入固定区块之前，轨的每个区块或长度将必须没有火车。信令和切换首先被手动控制，例如，由路旁塔中的调度员手动控制，并且之后随着技术进步（例如，利用电信令）在一定程度上被自动化到某个程度。通常，地理区块可能较大，并且因此轨利用率较低，但是如果火车的行进方向和速度相似、轨处于良好状况，并且火车运行员和调度员的部分没有人为错误，则其运转得相对良好。

因为火车基于前方的轨情况应该是什么而在固定的区块系统中运行，所以实际状况经常偏离应该是的情况，并且事故频繁且经常是灾难性的。固定的区块控制仍然在广泛使用，以用于轻度使用的铁路系统以及在其中现代的高科技基础设施可能尚不可获得和/或负担不起的世界部分中。

降低这样的事故风险的一种方法是强制执行（mandate）所谓的“积极火车控制（positive train control）”，如根据在美国颁布的“2008年铁路安全改进法案”所要求的。预期的安全益处当中的是维持火车分离、避免碰撞、强制线速度、实现临时速度限制以及改进铁路工人的路旁安全性。一个结果是已在基于计算机的火车控制方面的增加，其被理解成依赖于采用无线电通信来监控火车移动和轨状况的集中式计算机。