[发明专利]铁路车辆的虚拟区间控制系统

说明书

通常的铁路信号控制系统是采用轨道线路区间作为列车位置、通讯和控制的基本元件。提供给包括一个区间的整个轨道长度的电信号被铁路车辆轴分路，检测信号的改变用于指示一个被占用的轨道区间。此外也可以利用这些轨道线路检测断裂的轨道，并建立从路旁设备到运动的铁路车辆、车内信号之间的通讯联系。由于需要根据轨道区间信号进行操作，在每个轨道线路上使用的装置必须为该轨道线路的重要操作提供保证。虽然区间信号给出一个车辆位置的可靠的指示，但是这个限制因素是一个给定区间的长度。当一个车辆横跨两个相邻的1000英尺区间段时，信号装置将在一个2000英尺长的轨道内检测那个车辆。因为列车的运行同前方和后方的运动车辆的状态有关，所以这个2000英尺的车辆指示可能影响在整个一哩长的轨道上的运行。当需要一批高频度列车（前后两车的时距很短）运行时，例如在高峰时间的运输系统中的列车，必须使列车之间安全时距保持在一个最小的间隔，以便提供高运行频次的服务。通过增加单个轨道线路的数目和降低每个轨道线路的长度是可以达到这个目标的方法之一。但是要获得缩短的轨道区间就需要成正比地增加轨道线路设备，因而会使成本大幅度提高。因为很多列车根据由车内信号设备接收检测到的列车状态而自动地或手动地操作，所以车内信号所表示的列车信息在这个区间内是均匀的，考虑不到诸如可能在一个区间的某一段内存在坡度之类的信息或状态。对于在一个区间的进入段的列车适合的轨道状态，对于一个区间的出口端的上行段则可能是非优化的。现在这个信息对在上行坡度区不期望的恶劣条件是不能执行的，这个缺陷不能使列车在最佳状态下操作。通过采用比较大的数目的分段轨道线路可以克服这个缺点。如果轨道线路是由100英尺的区间组成，则两车间的时距可以比由1000英尺的区间组成的轨道线路的两车时距大很多。遗憾的是，对于这个100英尺的轨道线路将需要10倍的轨道接线器、重要的轨道联锁线路和重要逻辑电路。因此希望能获得大数目的小间隔的轨道线路的效果，并且不增加这么大数目的轨道线路安装和维修成本。在一些典型的轨道线路系统中，车辆的速度是通过发送给每个车辆作为轨道线路占有率函数的速度数据来进行控制的。分布在路旁的重要逻辑线路根据监测在一个具体控制线路上所有的轨道线路的状态确定应该将哪个适用的速度数据发送给这个车辆。因此，当一个车辆占有一个特定的轨道线路，那个路旁的重要逻辑线路就确定将哪个速度数据通过车内信号发送给这个车辆，该车内信号是一表示有多少个轨道线路未被占用和列车的其它状态的函数。

其它的铁路车辆信号系统不使用传统的轨道线路，而是采用一个移动的区间系统。这个移动的区间系统采用一个自动的列车控制系统，在该系统中，一个跟随的列车接收在其前方的一个列车的速度和位置信息。一个中心控制装置具有同这个系统中所有的列车连续对话的功能。这个中心控制装置掌握这个系统中每个列车在所有时间内的位置信息，一个重要的列车-路旁通讯系统向每个列车提供有关其各自前方的列车的位置信息。在某些系统中，中心控制装置还将有关前方列车的速度信息提供给各自的跟随列车。接着在车上完成速度分布的计算，从而至少保持在这个车本身同其前方列车间有一个安全的制动距离。这个移动区间系统在中心控制装置中采用重要逻辑，以便提供系统中的每个列车的位置，并确定将哪个信息馈送给每个列车。这个系统的优点是省去了同分开的轨道线路相连的设备，同时这个移动区间系统还可以减少车间时距，这是因为列车是根据至前方列车的特定位置的安全制动距离来进行控制的，而不是根据假定前方列车正在占用一个整个轨道线路区间来进行控制的。这种移动区间系统的一些缺点是依赖一个中心控制装置处理重要的信息和发送跨系统的重要信息。该中心控制装置的故障可以引起全系统的停机，因为系统中的所有列车都将不能获得任何信息。