用于车辆的防碰撞控制系统

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用于车辆的防碰撞控制系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的用于车辆的防碰撞控制系统。\n背景技术\n[0002] 本发明尤其适于车辆，对此其意为涉及到不同类型的运动装置，更特别的是，涉及乘客运送或/和货物运送领域中的运动装置。因此，作为示例，诸如火车以及它轨道上的的客车厢或货车厢的铁路运输、有轨电车，以及有轨道或无轨道的轮胎式列车、无轨电车或具有至少一个车厢的公共汽车，都落入本发明的范围内。尤其是，这些车辆中的一些车辆可包括通常也称为控制器的控制或操纵装置，其允许产生或执行控制应用，例如用于车辆的辅助引导，甚至如果车辆没有驾驶员或可以不需要驾驶员，用于车辆的自我引导。\n[0003] 出于清楚的原因，本发明将在车辆示例的基础上进行阐明，比如在铁路轨道上导引的第一车辆。当今，至少用于该第一车辆的防碰撞控制系统是众所周知的，如果该车辆配有车载自动驾驶仪的话，其中所述车载自动驾驶仪允许在自动交通控制单元(本发明后文所称的地面ATC或CBTC类型的)的控制下在单轨道上的双向运动。在这种情况下，该引导系统尤其非常适于可在同一轨道上进行往返运动或通过改变单向类型的轨道而行进半圈的、无驾驶员的列车或往返车。然而配有自动驾驶仪的第一车辆在轨道的一些部分上运行，对于这些轨道部分，后文称为AWS型的信号控制单元控制在后文称为AWS TS或AWS TS型的单向运行轨道段上的地面信号(signaux au sol)。这些信号可为通过电中继器或机械中继器等控制的信号灯，其通常用于由驾驶员手动驾驶的车辆。在此类AWS TS段上，存在默认的第一控制模式，根据该模式，信号控制单元AWS将单向运动强加给在单方向(该单方向由信号控制单元AWS控制)运行轨道段AWS TS上移动的每个车辆上。简而言之，信号控制单元AWS在自动交通控制单元CBTC上施加控制优先权，尤其是为了避免第一车辆与没有自动驾驶仪但在与第一车辆相同的轨道上运行的其它车辆碰撞。该控制优先权也可用来强迫以自动驾驶模式在轨道的一部分上运动的所装备的第一车辆响应命令(制动、刹车等)。\n[0004] 因此，由于信号控制单元AWS在自我引导车辆上的控制优先权，已知第一防碰撞系统，以便限制可对正在靠近的其它车辆产生危险的自我引导车辆在相反方向上的行程。\n然而，具有安全效果的此控制优先权限制了自我引导的第一车辆的双向运动能力。\n[0005] 于是，通过下图给出了两个说明该优先控制的已知示例：\n[0006] 图1：适于具有自动驾驶仪的车辆和具有手动驾驶仪的车辆的防碰撞系统。\n[0007] 图2：适于具有自动驾驶仪的车辆的防碰撞系统。\n[0008] 图1示出了(铁路)轨道，两辆自我引导的第一车辆AT1、AT2以及两辆其它的手动引导的车辆MT1、MT2通过至少一个AWS型的信号控制单元在该轨道上运行，该信号控制单元包括“手动”型信号S1，S2，S22，S3，S4，S5(比如刹车绿/红灯)。这两种不同类型的第一车辆AT1、MT1——自动的和手动的——位于轨道段AWS TS1(AWS TS型)上，该轨道段AWS TS1自身可沿一个方向或另一个方向由同一轨道部分CBTC TS1(CBTC TS型的)上的自动交通控制单元CBTC(未示出)控制。由于两辆车辆AT1、MT1存在于此公共部分AWS TS1、CBTC TS1上，信号控制单元AWS(未示出)的控制优先权优先于自动交通控制单元CBTC，以便维持对于两辆车辆MT1、AT1严格的单方向运行，即使可自我引导的车辆AT1具有在轨道上沿相反方向运行的能力。因此，最初可自我引导的车辆AT1完全由信号控制单元AWS控制。\n[0009] 由AWS型的信号控制单元控制的第二轨道段AWS TS2与同属AWS型的前述部分AWS TS1并列，然而却是通过中转区TR12来进行的，其中中转区TR12仅受信号控制单元AWS或另一个类似网络的控制。根据图1，中转区TR12包括可自我引导型的并向第二轨道段AWS TS2移动的车辆AT2，在该第二轨道段AWS TS2上，具有手动驾驶仪的车辆MT2由AWS型的信号控制单元控制。轨道区AWS TS12不包括与任一自动交通控制单元CBTC的任何联系，这就是为何即便是可自我引导的车辆AT2也始终处在其运动所在的AWS型信号控制单元的控制下。在图1中并且类似于第一轨道段，轨道部分CBTC TS2也用于在第二轨道段AWS TS2处由AWS型的信号控制单元控制的可自我引导的列车。尤其是，该可自我引导的车辆AT2接近第二轨道段AWS TS2，该第二轨道段AWS TS2也包括手动类型的并沿指定方向运行的第二车辆MT2。如果此方向与此时进入第二轨道段AWS TS2的第一可自动引导车辆AT2的方向相反，则AWS型的信号控制单元的优先权控制优先于可自动引导的第一车辆AT2的自动引导。如果情况并非如此，则信号是允许的并批准进入和在AWS型的第二部分AWS TS2上移动。然而，在最后所述部分上，自动交通控制单元CBTC在任何情况下均将不能改变可自动引导的车辆AT2的运动方向，原因是该运动方向由手动车辆MT2的指定方向所强加，而这确保可自动引导的车辆AT2不会与手动车辆MT2发生碰撞。\n[0010] 图2现在示出了一个示例，其轨道的分布类似于图1的轨道分布。然而，存在四个可自动引导的车辆AT1、AT2、AT3、AT4，并且它们各自运行在第一部分CBTC TS1上、中转区TR12上以及第二部分CBTC TS2上。由于没有手动型车辆以及此外地面信号的存在，第一和第二轨道部分CBTC TS1、CBTC TS2不再处于AWS型的信号控制单元的优先权控制之下。\n换句话说，在这些相同的轨道段CBTC TS1、CBTC TS2上，所有的自动引导车辆可在防止所有的车辆免受碰撞危险的自动交通控制单元CBTC的控制下，沿相反方向被自动引导而没有碰撞的危险。所有的信号(例如目视型信号)S1、S2、S22、S3此时在这些段上被禁止/熄灭以免因与自动交通控制单元CBTC的指令相冲突而误导车辆。此处信号S4、S5在CBTC型的段外，因此它们仍然能被信号控制单元AWS激活。然而，如果具有手动驾驶仪的单向车辆必须接近或进入可自我引导的段，则AWS型的地面信号将必须再次被激活，以便再次对可自我引导的车辆强加停车或者强加在具有手动驾驶仪的车辆的方向上的单向运动。因此，此防碰撞安全措施对可自我引导的车辆的运动灵活性施加了限制。\n发明内容\n[0011] 本发明的主要目标之一是提供具有高度灵活性的防碰撞控制系统，以至少用于配备了车载自动驾驶仪的第一车辆。\n[0012] 因而本发明描述了一种至少用于配备有车载自动驾驶仪(＝可自我引导)的第一车辆的防碰撞控制系统，其允许在称为CBTC型的地面自动交通控制单元的控制下在单轨道上的双向运动。地面自动交通控制单元通常为包括接入点(比如WLAN型)的网络(或/和子网络)，接入点沿轨道分布，能通过车载路由器与车辆进行通信(射频)，该路由器接收通过车载控制装置物理上执行的运动指令。\n[0013] 尤其是，所述系统包括：\n[0014] -AWS型信号控制单元，其控制单向运行轨道段上的地面信号；\n[0015] -默认的第一控制模式，根据该模式信号控制单元将单向运动强加给在单向运行轨道段上移动的车辆，以便避免与仅由AWS型的信号控制单元控制(也就是说独立于地面自动交通控制单元)的另一车辆的任何碰撞。\n[0016] 本发明的第一个优点是，第二控制模式是可激活的，根据该第二控制模式，具有驾驶仪的车辆在最初单向运行的轨道段的至少一部分上在相反方向上的运动可借助于由自动交通控制单元CBTC发出的要求控制优先权的请求而被启动，其中所述请求被发送到信号控制单元AWS，而信号控制单元AWS返回针对该请求的许可(或拒绝)信号RESP。换句话说，如果不再存在与可手动控制的单元发生事故的任何危险的话，默认控制模式可准时且临时地切换，并将其控制优先权授予自动交通控制单元CBTC。这样，可自我引导的车辆可在AWS型段上时例外地自我引导，从而实现该车辆在最初单向轨道上双向运动的灵活性的明显改善，同时确保可靠的防碰撞系统。在发送了针对所述请求的许可响应后，信号控制单元AWS提供用于禁止MT型车辆(不可通过CBTC控制)进入CBTC TS型轨道的控制。\n[0017] 应当注意的是，从自动交通控制单元CBTC发出并发送到信号控制单元AWS的请求仅仅是在确保没有可能位于最初单向运行轨道段AWS TS上或其附近的、不可被自动交通控制单元CBTC控制的任何车辆的安全保证下，才发送的。不可被自动交通控制单元CBTC控制的车辆的类型是所称的MT型车辆，该车辆与自动交通控制单元CBTC的控制不相容或者没有自动驾驶仪，因为它是完全手动驾驶的，例如图1中的车辆MT1、MT2之一。因而，在根据本发明的模式切换请求之前是特定于自动交通控制单元CBTC的或来自附属检查站而不是来自于对具有自动驾驶仪的车辆基本上是“盲”的信号控制单元AWS的许可。\n[0018] 实际上，前文提及的安全保证由操作人员实现(在发出请求之前)，操作人员在要进行向自动控制模式的下一次切换的轨道段下检查“手动”型交通的存在或预报(因为自动交通已经被自动交通控制单元CBTC所自动控制)。尤其是，操作人员了解轨道传感器或其它存在探测器(通常称为“轨道回路或CDV”)的状态，其中所述存在探测器指示具有“手动”驾驶仪的MT型车辆在目的轨道段上的存在。\n[0019] 一组从属权利要求也说明了本发明的优点。\n附图说明\n[0020] 借助所描述的图给出了实施例和应用例：\n[0021] 图3：防碰撞系统的第一结构；\n[0022] 图4：防碰撞系统的第二结构。\n具体实施方式\n[0023] 图3描绘了对于分别显示于轨道V1上游和下游的两种情况的根据本发明的防碰撞系统的第一结构。在轨道V1的上游，可自我引导的第一车辆AT1可在最初由信号控制单元AWS(管理在轨道V1旁的地面上示出的光信号S1、S2、S3、S4)控制的轨道部分AWS TS1上移动。在该轨道部分AWS TS1上，车辆AT1因而在从信号控制单元AWS发出的默认控制模式下从左向右单向运动。\n[0024] 而对于第一车辆AT1，可激活第二控制模式，根据该第二控制模式，在最初单向运行轨道段AWS TS1的至少一部分上(例如此处的CBTC TS0部分或/和CBTC TS1部分)，其沿相反方向的运动由从自动交通控制单元CBTC、ATC发出的要求控制优先权的请求“仅CBTC”启动，其中该“仅CBTC”请求被送到信号控制单元AWS，而该信号控制单元AWS返回针对该请求的许可或拒绝信号RESP。在接受许可的情况下(响应RESP为正的，因为在CBTC TS0、CBTC TS1部分上没有与具有手动驾驶仪的车辆发生碰撞的任何危险)，自动交通控制单元CBTC、ATC通过无线电链路RAD将至少一个与许可运动相关的指令传递给车辆AT1。由信号控制单元AWS控制的信号S1、S2、S3、S4因而也可熄灭/禁止，以免误导车辆AT1的驾驶员。因此根据本发明，在双向运行部分CBTC TS0、CBTC TS1中的至少一个上，控制模式已被完全切换。\n[0025] 在轨道V1的上游和下游两个部分之间为中转区TRANS，该中转区使轨道V1和与轨道V1同类型的附加轨道V2连接起来。在第一轨道V1上的此中转区TRANS周围，两个操纵信号S3、S4(就是说可由信号控制单元AWS控制)确保双向运行部分的开始和结束，以便避免从一个轨道穿向另一个轨道的车辆之间或者从各段AWS TS1、AWSTS2出来驶向中转段TRANS的车辆之间的碰撞。\n[0026] 在轨道V1的下游，具有自我引导驾驶仪的车辆AT2和具有手动驾驶仪的车辆MT3在单向运行(从左至右)轨道部分AWS TS2上运行，并处于信号控制单元AWS的默认控制模式下。有利的是，本发明允许通过上文所描述的请求的发送，要求设立初始段AWS TS2的段CBTC TS2、CBTC TS3，以便防止安全距离上的任何碰撞。因而在第一段CBTC TS2上，允许第一车辆AT2双方向运行，而在第二段CBTCTS3上，如果第二车辆MT3没有任何可在自动交通控制单元CBTC的控制模式下被激活的车载自动驾驶仪，则第二车辆MT3仅单方向运行。\n[0027] 应当注意的是，信号控制单元AWS集中控制沿轨道分布的地面信号，并管理所有具有“手动”模式驾驶仪的车辆的操纵。事实上，就是该控制单元接收、解释该“仅CBTC”请求，并产生到自动交通控制单元CBTC的控制/管理平台ATC的许可或拒绝响应RESP，这允许与可能进行双向驾驶的车辆的通信接口。然而，对于本发明的后文且出于清楚考虑，将仅使用AWS和CBTC型。同样地，允许车辆的单向或双向运行的轨道部分的附图标记将隐含地由AWS TS和CBTC TS型段来表示。在本说明书末尾的缩写词列表也可用来指导读者。\n[0028] 有利的是，“仅CBTC”请求和许可信号RESP可以非常简单，比如呈适于单向运行段AWS TS的至少一个预定部分CBTC TS的二进制型信号的形式。这样就有可能限定地面电中继器，该中继器预先确定AWS TS型的轨道的子部分，并由于根据本发明的控制模式的变化，尤其是如果确认或可预见具有“手动”驾驶仪的车辆没有或将不会在CBTC TS型的子部分上运行，而将AWS TS型从一种模式切换成另一种模式(＝向另一种CBTC TS型)。\n[0029] 当然，在信号控制单元之中可包括逻辑计算器，该逻辑计算器因此提供对“仅CBTC”请求的简单处理，以及输出关于轨道子部分上的车辆的新控制模式的激活的正或负的响应(通过电中继器)。\n[0030] 具有安全特性的请求由操作人员提供或：“仅CBTC”请求也可包括有关具有或不具有自动驾驶仪的车辆(AT、MT型)的即时的或可预见的运行信息(位置、目的地等)。这就意味着信号控制单元AWS可做更复杂的请求分析。对于具有临时特征的情形，请求和响应可周期性地再提交，以便通知手动型车辆向轨道CBTC TS的一部分上的的意外接近甚至进入，在这种情况下，信号控制单元AWS收回控制模式。因此，许可信号RESP可具有由信号控制单元AWS预定的持续时间内的有效性，并永久地保持能通过禁止而失效。因而，本发明确保高度灵活性，同时确保万一防碰撞系统的任一元件功能失常时的绝对安全。\n[0031] 综上所述，重要的是，在接受许可信号RESP的情况下，假如信号控制单元AWS继续保证没有任何其它具有手动驾驶仪的MT型车辆位于、进入、运行或被授权运行在被许可的双向运行段CBTC TS上，或者更坏地，处于向所述被许可的CBTC TS段危险接近的阶段，则自动交通控制单元CBTC控制至少一个被许可的双向运行段CBTCTS。\n[0032] 图4描绘了根据本发明的防碰撞系统的第二结构，其尤其适于由具有“手动”驾驶仪的MT型车辆进行的轨道改变(也称为临时服务，例如进站时)，这里MT型车辆通过中转段TRANS从第一轨道V1变到第二轨道V2，例如通过电信号所控制的道岔(此处通过AWS型的信号控制单元，但是如果车辆的驾驶仪类型是自动的，则自动交通控制单元CBTC将能切换到优先控制模式)。根据图4，两个相反的可能运行方向被标示为偶数方向PAI或者奇数方向IMP。此外，具有自动驾驶仪的车辆列为AT类型，而没有自动驾驶仪的车辆或者其自动驾驶仪未被激活甚至发生了故障的车辆或者与自动交通控制单元CBTC临时断开的车辆列为MT类型。出于清楚的原因，所涉及的MT型车辆仅在轨道部分T7上在位置MT2处示出。然而，应该理解的是，按照由虚线箭头所体现的路径运行的该同一车辆包括所述车辆的不同主要位置MT0、MT1、MT2和MT3。\n[0033] 在此示例中，MT型车辆(位置MT0)在初始偶数方向运行的第一轨道V1上从段T2向段T4移动，这两个段都是AWS TS类型，其中，段T2连接到在段T5上通向第二轨道V2的中转段TRANS上。段T4可包括用于旅客的站台Q1，车辆MT在再次朝段T2的方向出发以便进入中转区TRANS前停在该站台Q1前(位置MT1)。地面信号S21在中转区TRANS处允许或阻挡车辆MT，以便MT型车辆可以在没有碰撞风险的情况下进入第二轨道V2的新段T7上(位置MT2)。如果第二车辆必须处于或者无可挽回地沿第二轨道V2的偶数方向从段T8向段T7靠近，则信号S21将第一车辆MT阻挡在位置MT1处。在相反情况下，最初在站台处的车辆穿过中转区并到达第二轨道V2的段T7。\n[0034] 如果MT型车辆处于中转区TRANS中，则阻挡信号S8、S32和S1、S3置于中转最终段T5的上游和下游，以便确保其它MT型车辆在离即将到达段T7的MT型车辆足够远的地方停止。因而，在这些MT型车辆之间存在碰撞危险的情况下，信号控制单元处于控制模式。\n[0035] 然而，当MT型车辆在中转区TRANS以便到达段T7时，在第二轨道V2上(并且根据本发明通过自动交通控制单元CBTC由新控制模式控制)的其它AT型车辆必须被充分阻挡以避免任何碰撞。当然，可以取消CBTC型控制模式以便用AT和MT型车辆的唯一信号来应对该情况，然而，本发明通过允许AT型车辆以自动方式(没有信号)在紧接着段T7(具有信号)的界定区域T8中沿偶数方向自由地运行而使得更灵活的交通管理成为可能。在该界定区域T8上，AT型车辆将在自动交通控制单元CBTC的控制下被自动地阻挡，并因此将不停靠来自中转区TRANS的第一车辆MT要到达的段T7。\n[0036] 在第一车辆MT到达段T7后，其在第二轨道V2上的运行方向可限定为偶数向，以便到达位于段T3上的用于乘客的新站台Q2，其中段T3通过中转区TRANS的末段T5与段T7隔开，至于来自第一轨道V1的车辆的新一次的到达，末段T5应该被保证安全。\n[0037] 因而可能发生两种可能性：\n[0038] -为了阻止任何别的MT型车辆沿奇数方向向沿偶数方向来自位置MT2或停在段T3上(在站台Q2处)的MT型第一车辆运动，AWS型信号控制单元在第二轨道V2上沿偶数方向恢复单向运行方向。这意味着在此示例中，针对已经在奇数方向(由于选择了偶数方向而要被禁止)发出的车辆的阻挡信号S1必须置于离站台Q2足够远的地方，以便考虑要停止的车辆的制动距离(滑行区)。通过信号控制单元AWS，这种操作是完全可行的。\n[0039] -然而，为了阻止任何别的现在是AT型的车辆沿奇数方向向沿偶数方向来自位置MT2或停在段T3上(在站台Q2处)的MT型第一车辆运动，本发明允许在站台Q2之前自动地将AT型车辆停止(由信号控制单元进行的控制模式此时不起作用)。这样，对于AT型车辆驾驶员来说不会产生惊讶的效果，这与MT型车辆的驾驶员遇到的情况相反，其中所述MT型车辆在奇数方向上启动(不希望的)之后会穿过阻挡信号S1，并必须突然制动以在站台Q2之前停止。\n[0040] 因此，本发明可有利地用于AT型车辆的安全阻止的目的，从这种意义上说，如果第一车辆AT和第二车辆MT(向站台Q2行驶)互相接近，尤其是如果第二车辆MT在第一车辆AT之前到达部分T3，自动交通控制单元CBTC禁止第一车辆AT运行在或进入双向运行的许可段CBTC TS的部分T3上。\n[0041] 为了允许这两种可能性混合，图4呈现了第一优点，其在于将段CBTC TS置于段T3处(站台Q2)。因此，并根据本发明，由于控制模式在自动交通控制单元上的切换在段T3上得到保证，故没有任何AT型车辆会在段T3上引起与停靠在站台或将到达站台的第一车辆的碰撞。另一方面，由于布置了段T1而提供了预防措施，该段T1可以是AWS TS型的，位于CBTC TS型的段T0和同样是CBTC TS型的段T3(站台Q2)之间。由于在作为站台Q2的接近区(其上有车辆进入或停泊)的段T1处发出信号，这就有为任何MT型车辆提供停车距离的效果。\n[0042] 这也确保了奇数方向上的AT型车辆将不能到达根据本发明保护的中间段T3。总而言之，当接近与车辆碰撞的区域时，可使CBTC TS和AWS TS型部分并列，以便能确保该车辆与AT、MT型混合的其它车辆的防碰撞。\n[0043] 因而，通过引入用于混合网络AWS/CBTC的CBTC TS型的段，实现了交通灵活性的第一种提高，因为AT型车辆可利用它们的双向能力而不借助地面信号，地面信号会以传统方式在保护的部分上阻止它们的双向能力。因此，这方面将允许使自动交通控制网络CBTC以更灵活的方式适应已经存在的AWS信号控制单元。此外，MT型车辆不会被具有自动驾驶仪的车辆置于危险状态。\n[0044] 万一AT型车辆的车载驾驶仪发生故障(因而该车辆突然可看作MT型车辆)，在CBTC TS型双向运行许可段T3的外围(段T1)，信号控制单元AWS可激活该AT车辆的制动、阻挡、强制单向运行元件或信号。AWS TS型的段T1从而确保了对没有自动驾驶仪的车辆或被强制手动控制的车辆的控制。\n[0045] 这也意味着本防碰撞系统不将自身限于一个单一的自动交通控制单元CBTC。信号控制单元AWS包括联合操作适配器，以评估来自多个自动交通控制单元CBTC的若干请求的优先权(在先前的安全保证下)，自动交通控制单元尤其能具有不同的控制协议。同样地，术语“信号控制单元AWS”指被至少一个信号控制单元AWS控制的信号网络或/和信号子网络(与地面信号相关)。\n[0046] 缩写词列表\n[0047] AT具有自动驾驶仪的车辆(“Automatic Train”)\n[0048] ATC自动交通控制器(“Automatic Train Control”)\n[0049] AWS信号控制单元(“Auxiliary Way-side System”，也称为“Interlocking”)[0050] AWS TS由AW S或IXL控制的交通段(“Traffic Section handledby AWS”)[0051] CBTC自动交通控制单元(“Communication Based TrainControl”)[0052] CBTC TS由CBTC控制的交通段(“Traffic Section handled byCBTC”)[0053] MT具有手动驾驶仪的车辆(“Manual Train”)\n[0054] ---TS交通段或轨道部分(“Traffic Section”)\n[0055] 附加到上述基础缩写词的指示数，例如对于AT1、AT2或MT1、MT2或AWS TS1、AWS TS2或CBTC TS1、CBTC TS2等，表示元件属于该基础缩写词所表示的类别。