CN1642801A - 机车信号质量检测和报告系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种与铁路机车信令系统(100)结合使用用于铁路机车信号质量检测和报告的系统和方法，其中，在铁路铁轨(102或104)上传送状态信号(118)。该状态信号(118)具有指示轨道区域的状态的机车信号参数(126)。信号检测器(112或114)检测经由铁路铁轨(102或104)发送的状态信号(118)。与信号检测器(112或114)相关联的信号测量子系统(310)测量机车信号参数(126)。质量分析子系统(312)分析测量的机车信号参数(202)，并确定机车信号参数(126)的质量的度量。该系统可包括安装在诸如火车头的轨道车辆(106)上、或安装在沿轨道段上或安装在可移动设备上的设备。该系统还可包括机车信号质量收集和报告设备(400)。该方法包括检测机车状态信号(118)，并根据检测的状态信号来测量机车信号参数(126)。确定并报告测量的机车信号参数(126)的质量的度量。

Description

机车信号质量检测和报告系统及方法

技术领域

本发明一般涉及铁路信令系统和方法。尤其涉及用于检测和报告机车信号轨道电路的误操作的系统和方法。

背景技术

铁路信令传统上基于借助于将关于前面的轨道段的状态的信息传送给机车工程师的一些形式的信号系统、保护轨道区，有时被称为“路段(blocks)”的概念。典型地，沿轨道设置路旁信号灯，并由电子逻辑电路响应铁路车辆的出现和与给定路旁信号相关的路段的状态进行控制。在这种系统中，每个路旁信号典型地显示一种型式的灯，被称为信号的“示象(aspect)”，可被火车头中的工程师看到并指示在该地点的状态。

广泛使用的更高级信令系统被称作机车信令，并可与路旁信号灯一起使用或不与路旁信号灯一起使用。在机车信令中，还使用确定路段状态用于关于路旁信号的显示的相同或相似逻辑，来生成铁路上传送的几种形式的编码信号(例如编码的电流信号)中的一种，路段状态由所使用的码速率的选择来表示。在引导轮前方的火车头上安装感应拾取线圈，并恰好在铁轨上方用于感应由编码电流生成的围绕铁轨的磁场。在现代的系统中，火车头中安装的计算机解码检测到的信息以确定状态，然后以与路旁信号相似的方式通过灯的型式来显示机车中的正确示象。当然，一个优点是，所述信息可以在连续基础上被车组成员使用，以及状态发生变化时可被更新，而不是将状态信息的通信限制到需要工程师观察并读出下一路旁信号的沿轨道的周期性间隔。

在车载机车信号系统中通常使用的检测器或拾取线圈是成对使用的铁心或铁氧体电感线圈，每条铁轨上安装一个。机车信号的载波频率通常在从40Hz到100Hz的范围内但可以更高。例如，载波频率可以在诸如4,550Hz的千赫范围内。在其它系统中，机车信号的操作范围是73Hz到100Hz。在另外的系统中，18.3Hz到88.3Hz的范围被认为是用于机车信号的好的操作范围。使用不同的调制率来传递不同状态，该不同状态在车载计算机中被转换为机车信号示象。在现有技术中用于机车信号和相应示象的调制率是公知的。例如，在一种现有技术的系统中，用于40Hz载波的调制率慢于一些在更高频率使用的载波，这是因为将40Hz耦合到轨道并阻塞用于平交道口信号设备的其它频率所需的大滤波器的激振效应。与每个范围有关的用于40Hz载波和示象的建议速率为从最快75个脉冲每分钟(ppm)到最慢将近27ppm。调制通常是非对称的，在于低于75ppm的所有速率的“关断”时间是相同的600毫秒。在一个实施例中，机车状态信号中编码的机车信号参数指示调制率为0的“限速”状态、调制率为75ppm的“接近停止”状态、调制率为32ppm的“接近限速”状态、调制率为39ppm的“接近岔路”状态、调制率为27ppm的“预告接近”状态以及调制率为50ppm的“畅通”状态。

如果用于在铁轨中生成机车信号的设备失灵或在临界操作，通常车载显示器将显示火车头机车中的限制性指示。这将引起火车减速到限制速度，直到达到具有正确的操作机车信号的轨道电路段。无效轨道电路段中火车的减速将引起不期望的火车晚点。诸如当火车在轨道转弯处需要从高速减慢到限制速度时，在最坏情况下，意外的限制性示象可造成火车出轨的危险。

目前，火车头操作人员监视车载示象显示并识别发生的意外指示。当观察到这些指示时，通常并不知道原因。机组人员报告该意外指示，在火车头的下一次定期维护机会可能提出该意外指示。没有进一步的诊断能力，该意外指示也许是由火车的运动或前面的转轨器引起的正确指示，或者是由于车载机车信号检测设备的故障或轨道电路的故障。然而，在某些情况下，火车车组人员可能会期望限制示象，看不到路旁信号灯，机组人员将注意不到或不报告机车信号轨道电路的故障。

因此，需要用于检测故障或临界操作机车信号轨道电路和/或机车信号显示系统的不正确操作的系统和方法，从而可以即时地识别并维修这样的故障和临界操作状态。有利地，这样的系统和方法可被自动化，以便提高报告机车信号问题的可靠性，并减少与报告这样的问题相关的劳动。另外，这样的系统和方法可被用于提供特定机车信号问题的原因以及轨道电路故障和与火车头车载设备相关的故障之间的区别的正确指示。这样的系统和方法也可改善维修机车信号问题的时机和效力。例如，可以根据关于检测的问题类型和有可能需要纠正检测的问题的设备和部件的类型的信息自动派出和提供维修人员。同样，维修人员也可以使用相似系统和方法来检测何时遇到已故障轨道电路以及何时已故障电路已被恢复到正确操作。

发明内容

在一种形式中，本发明涉及一种铁路机车信号质量检测系统，其与铁路机车信令系统结合使用。其中，在铁路铁轨上传送(carry)状态信号，该状态信号可包括指示轨道区域的状态的编码机车信号参数。信号检测器检测经由铁路铁轨发送的状态信号。信号测量子系统与信号检测器相关联，并测量机车信号参数。质量分析子系统分析测量的机车信号参数并确定机车信号参数的质量的度量。

在另一种形式中，本发明是一种铁路机车信号质量收集和报告系统，与铁路机车信令系统结合使用。在该形式中，本发明包括数据收集系统，收集指示状态信号的机车信号参数的质量的度量的数据。质量分析和报告系统，分析收集的数据并生成响应于收集的数据和指示机车信号参数的质量的度量的报告。

在再一种形式中，本发明是一种包括火车头(locomotive)、机车(cab)信号检测器、机车信号调节器、机车信号转换器和机车示象显示系统的系统。信号测量子系统与机车信号检测器相关联并测量机车信号参数。质量分析子系统分析测量的机车信号参数并确定机车信号参数的质量。报告子系统从质量分析子系统接收确定的机车信号参数的质量。报告子系统生成包含接收的确定质量的报告。

在另一种形式中，本发明是一种铁路机车信令系统，包括机车信号参数和机车信号发送器，用于将状态信号发送到铁路铁轨上。这种形式的发明也包括信号检测器，用于检测经由铁路铁轨发送的状态信号。信号调节器调节信号检测器所检测的状态信号并提供调节后的机车信号。与信号调节器相关联的信号转换器接收调节后的机车信号并将调节后的机车信号转换为数字机车信号。信号测量子系统从数字机车信号测量机车信号参数。质量分析子系统分析所测量的机车信号参数并确定机车信号参数的质量的度量。报告子系统从质量分析子系统接收确定的机车信号参数的质量的度量并生成包含所接收的确定质量的报告。

在另一种形式中，本发明是一种与铁路机车信令系统一起使用的质量监测方法。其中，在铁路轨道上传送状态信号，所述状态信号包括编码的机车信号参数，该编码的机车信号参数指示轨道区的状态。所述质量监测方法包括检测状态信号。根据所检测的状态信号测量机车信号参数。确定测量的机车信号参数的质量的度量。报告确定的所测量机车信号参数的质量的度量。

本发明的这些和其它形式将在下文中所指出的部分中更清楚。

附图说明

图1是现有技术的铁路机车信令系统的示例。

图2是包括车载机车信号系统的现有技术铁路车辆操作系统的方框图。

图3是根据本发明的一种形式的铁路机车信号质量检测系统的方框图。

图4是根据本发明的一种形式的机车信号质量收集和报告系统的方框图。

具体实施方式

首先参照图1，铁路机车信令系统100是现有技术中公知的。图1示出这样一种铁路机车信令系统的实施。诸如火车头的铁路车辆106具有在铁轨102和104上行驶的车轮108。车轮108由车轴120连接。如下面所讨论的，机车信号参数126识别铁路铁轨上的火车的一个或多个运行参数。将机车信号参数126编码到机车状态信号118中，并由机车信号发送器110通过铁轨102和104发送。如图1所示，在铁轨102中发送被发送的机车状态信号118。在预定机车信号轨道电路128或段内的轨道上没有铁路车辆106的情况下，经由阻抗铁轨转轨器116从铁轨102向铁轨104发送机车状态信号118，以完成机车信号轨道电路128，从而机车状态信号118的传输如124所示。在预定机车信号轨道电路128内存在铁路车辆106的情况下，车轮108和车轴120闭合机车状态信号118的电路，如122所示。铁路车辆106配备有机车信号检测器112和114，用于分别从铁轨104和102检测机车状态信号118。

现在参考图2，机车信号参数126被编码到机车状态信号118中(下文被称作机车信号118)并由机车信号发送器110发送到机车信号轨道电路128中。铁路操作系统200通过检测器112和114接收该机车信号118，并将接收的机车信号202提供给车载机车信号系统204。应当注意，上面讨论的机车信令系统100和车载机车信号系统204通常被称为与本发明一致的“机车信令系统”，这意味着在一个实施例中机车信令系统100包括车载机车信号系统204。如下所述，车载机车信号系统204通常向机车信号示象显示器206提供信息，以指示表示当前示象的机车信号参数126的状态。在一些现有技术的设计中，车载机车信号系统204向铁路操作系统200内的其它系统提供输入。例如，这些其它系统可包括铁路导航系统208、速度监测和执行系统210或刹车控制系统212。

图3示出了本发明的机车信号检测和报告系统的一个实施例。该机车信号检测和报告系统300的各种配置和子系统可以存在于铁路轨道上、在铁路车辆106中、作为可移动设备，或者它们可位于各种布局的配置中。在一个实施例中，轨道机车信号质量和报告系统300被携带在诸如火车头的铁路车辆106上，该铁路车辆106配备有也被称为机车信号拾取线圈的信号检测器112或114。检测器被安装在铁路车辆106的引导轮108前面的铁轨102和104上方。系统300可被构成并安排用于可移动操作或用于在固定位置的操作。例如，机车信号拾取线圈112和114可被安装在铁轨转轨器116前面的铁轨上方。在任一种情况下，如图1所示以及上面所讨论的，具有编码的机车状态参数126的机车信号118沿一条铁轨102向下传输(flow down)，然后通过车辆车轴120或转轨器116，然后经由配对铁轨104返回。机车信号118在检测器112和114中感应相似信号，被提供给模拟信号调节电路302作为接收的机车信号202。调节电路302准备接收的机车信号202，用于从模拟到数字形式的转换。调节后的机车信号304被提供给数字转换器306，以生成数字化的机车信号308。在一个实施例中，调节电路302用于拒绝高于模数转换器306的采样率的一半的频率。例如，除了其它组件，调节电路302还可包括滤波器、滤波器电路或滤波器组，用于滤除一个或多个频率范围。然而，在其它实施例中，调节电路302可以执行附加操作，例如如下所述，诸如拒绝除了接近额定机车信号载波频率以外的频率。

系统300的其它实施例可配置在铁路维护车辆(被称为高轨机(high railer))上、被配置作为可移动测试设备或沿铁路编组场中的轨道电路128被永久地安装。这样的系统帮助维护人员检测和维修轨道电路128。例如，在一些情况下，轨道电路128因为折断或破裂的铁轨102或104而出现故障。在这些情况下，通过轨道电路128发送火车头是不安全的，因为存在出轨的危险。可以发送一个具有车载质量分析系统300的较小的轨道维护车辆(即，高轨机)。当到达铁轨断裂的位置时，该系统将会通知车载人员。该车辆可以快速地扫描断裂(例如25mph)。这将比派人步行轨道电路128的长度、仔细地检查铁轨102和104来察看有时几乎看不到的断裂的另一方式要快得多。

在举例的实施例中，调节后的机车信号304被从调节电路302输出，并被模数转换器306转换为数字形式308。数字化的机车信号308被提供给信号测量子系统310。如下所述，信号测量子系统310提供各种信号处理功能，但生成机车信号参数126的数字表示328作为它的输出之一。

在一个实施例中，铁路车辆106配备有机车信号示象显示系统206和机车信号质量检测和报告系统300两者。机车信号示象显示系统206和机车信号质量报告系统300可以共享机车信号获取电路组件302、306和310。同样，当铁路车辆106配备有机车信号示象显示系统206和机车信号质量报告系统300时，一些形式的信号测量子系统310(例如参数测量系统)可以与两个系统结合地使用，因此，可以在这两个系统之间共享。在一个实施例中，这样的信号测量子系统310包括数字子系统。

由模数转换器306输出数字化的机车信号308。数字化的机车信号308被传送到信号测量子系统310，以便测量一个或多个机车信号参数126。例如，这样的参数126可以包括载波频率、载波幅度、码率、占空比、示象和/或所需的其它质量参数。测量结果被提供给质量分析子系统312，作为机车信号参数328的数字表示。质量分析子系统312使用一个或多个规则来区分有效的和无效的机车信号参数126，并区分机车信号118的可能故障模式。这样的规则可以是预定的或(例如实时或近实时)动态确定的。例如，如下详细讨论的，所述规则可以是无效机车信号118是信号功率小于校准电平的50％或大于校准电平1000％的信号。对于这两个电平之间的电平，确定为有效机车信号118。在另一个实施例中，规则可以是有效机车信号参数126是铁轨电流在1.5安培的50％和1000％之间的参数。该范围之外的电流被确定为无效机车信号118。在另一个实施例中，码周期或操作载波频率的质量的测量可以是规则的基础。

质量分析子系统312也可以识别车载机车信号系统204或机车信令系统100、其组件的临界操作或操作中的倾向，或指示所述系统之一的一个或多个组件随着时间性能下降的参数。可被检测的这样的组件包括机车信号轨道电路128、机车信号发送器110或机车信号检测器112和114。例如，质量分析子系统分析机车信号参数126中的信息，以确定已故障(failed)或正在发生故障(failing)的轨道电路或车载机车信号检测器或系统204或车载操作系统200的故障源。可选的，辅助信息或数据314可被提供给质量分析子系统312。可能有用的可选辅助信息包括例如车辆标识、车辆位置和行驶方向、当前时间和/或日期。在不同的实施例中，使用的机车信号参数126、辅助数据314和规则的确切设置依赖于机车信令系统100、车载机车信号系统204的详细情况、辅助数据314的可用性和诸如用于特定铁路的机车信号轨道电路128(如图1所示)的公共故障模式的其它因素而变化。

质量分析子系统312处理机车信号参数328的数字表示和可选辅助数据314(如果有的化)，并向其它子系统提供指示机车信号质量的信息。如图3所示，质量分析子系统312可以将报告和分析信息与相关的辅助数据314一起提供给本地存储子系统322或存储器。也可以将信息提供给本地显示系统316，该本地显示系统316可以是机车信号示象显示器206或可以是诸如车载显示器的另一种显示器或装备有图形显示器的计算机。质量分析子系统312也可以将信息或报告提供给报告子系统318，该报告子系统318格式化报告用于向操作人员演示。质量分析子系统312的另一输出也可以向通知子系统320提供信息或消息，通知子系统320向车载操作人员或远程的火车维护人员提供通知。在一个实施例中，这样的通知子系统320包括显示器或机车示象显示系统206。在另一实施例中，质量分析子系统312可配备有通信链路324或诸如无线、蜂窝电话或无线电传输设备的装置。这样的通信链路324将被用于向远程维护或管理中心或设备发送机车信号质量分析信息和相关的辅助数据。例如，这可以包括向远程铁路车辆位置识别和跟踪系统326或远程机车信号质量收集和报告系统400报告与当前或以前的机车信号参数126有关的信息和分析。特别是，在使用机车信号质量收集和报告系统400的实施例中(在下面结合图4详细描述)，存储报告和/或以下述形式发送报告，即允许来自各种装备的铁路车辆106的报告在中央存储系统404中被收集在一起。用于质量报告的具体存储或传输方法依赖于例如本地存储器322、无线电网络或其它存储或传输手段的可用性。当然，在可替换实施例中，可以将这些子系统中的一个或多于一个并入在质量分析子系统312中。

如上所述，质量分析子系统312包括可被用于以各种形式、在各种报告频率并对于各种输出利用各种规则来分析和报告质量问题的报告规则。例如，规则可被定义为在规则时间间隔生成周期性报告，或对于由铁路车辆106行驶的距离在规则距离间隔生成周期性报告。也可以通过机车信号参数126或辅助数据的变化、诸如机车信号示象、载波频率、载波幅度、码率、铁轨电流或占空比的变化来生成报告。在其它情况下，当遇到机车信号翻转时，质量分析子系统312可以生成报告，其中翻转反映短于定义持续时间的机车信号示象的变化。落在指定范围内或外的机车信号参数126也可生成报告。下面更详细讨论这样的参数和范围。另外，当铁路车辆106正在进入或驶离机车信号轨道电路128时，或当它位于每个路段内的一个或多个指定点时生成报告。当然，可以由质量分析子系统312按照需要基于其它需要或事件来生成机车信号质量报告，以为铁路车辆106或铁路操作员提供机车信号检测和报告系统300的有效操作。

作为更详细的举例，当铁路车辆106基于标记信息进入一个新的机车信号轨道电路128时生成质量报告。在一个这样的实施例中，可以在铁路车辆106进入一个新的机车信号轨道电路128之后16秒或约16秒触发报告。在其它实施例中，当铁路车辆106位于机车信号区内或暗区中时生成报告。暗区是没有机车信号118的轨道区域。例如，当在机车信号轨道电路128中时，当铁路车辆106驶过时在规则距离生成报告。在一个这样的实施例中，在铁路车辆首次进入一个新的机车信号轨道电路128的16秒内生成报告。当铁路车辆106在机车信号轨道电路128内行驶时每1000米生成附加报告。以相似方式，在其它实施例中，如果铁路车辆106处于暗区，只要铁路车辆106位于暗区内，可以在铁路车辆106行驶的规则距离，诸如每1000米生成报告。

作为另一种举例，可以当铁轨电流超过预设的阈值时生成报告。在一个实施例中，当铁轨电流超过14安培或校准值的933％时，生成质量报告。

由质量分析子系统312或报告子系统318生成的质量报告的内容可以依赖于例如给定铁路上的感兴趣的机车信号参数126、可用的辅助信息314和是否使用集中式或脱轨机车信号质量收集和报告系统400而变化。质量报告可以包括参数、信息或数据中的一个或其组合，所述参数、信息或数据包括车载机车信号系统204、机车信令系统100或轨道电路128的质量和/或功能的测量。质量报告可以包括机车信号参数126，诸如机车信号示象、机车信号功率状态、载波频率、载波幅度、码周期状态、编码率或占空比。这些可以是报告时的机车信号参数126，或者是从生成上一次报告以来检测到的机车信号参数126，或者是经过预定的报告时间周期检测的机车信号参数126。报告也可以包括由质量分析子系统312分析的任何或全部机车信号参数126的有效性或无效性的指示。为了有助于车载机车信号系统204或车载操作系统200的诊断，报告可以包括指示哪个检测器112或114或线圈正被铁路车辆106使用，在铁路车辆106的两端具有机车信号拾取线圈112或114。该报告也可以包括生成报告的质量分析子系统312规则的指示，诸如周期性报告或机车信号翻转。另外，可由质量分析系统312来检索与机车信号参数126相关的辅助信息314。这样的辅助信息314可以包括车辆ID、地理或GPS位置、日期、时间和/或行驶方向或期望用于事件或报告的解释和分析的其它项目。

这些报告的内容可以基于被表示的信息和应用规则而变化。例如，关于机车信号功率状态的报告可以指示机车信号118的信号功率电平或机车信号功率的范围。在一个实施例中，报告指示信号功率大于、小于或在校准电平内。当信号功率小于校准电平的50％、大于校准电平的1000％时，报告功率状态，或者如果机车信号118等于或在校准电平的50％和1000％之间，报告实际机车信号值或校准电平的信号值的百分比。在一个实施例中，铁轨电流的机车信号阈值可以是1.5安培。在这种情况下，可以设置机车信号发送器110传递2.2安培和13.0安培之间的机车信号118。在上述实施例中，可以在等于将近0.75安培和15.0安培的校准电平的50％和1000％之间的功率电平生成机车信号质量报告。在其它实施例中，根据机车信号检测器112和114以及车载机车信号系统204的设计和配置，可以是另外的范围。

作为另一个实施例，可以对于编码周期状态生成质量报告。为了报告编码周期的质量，在一个实施例中，当功率电平超出范围而状态不能确定时，质量报告可以指示“未知”。当功率在范围内且周期小于100毫秒(ms)时，报告可指示“＜100ms”。当功率在范围内且周期大于2000ms时，可指示“＞2000ms”。当功率在范围内且周期在100ms和2000ms之间时，报告以毫秒指示实际编码周期。

作为另一个实施例，可以通过质量报告来报告载波频率状态。在一个实施例中，机车信号的期望操作频率范围从78.3Hz到88.3Hz。当机车信号功率电平超范围时，可以生成质量报告来指示“未知”。当机车信号功率电平在范围内但由于频率在机车信号118的期望或希望操作频率之外而不被作为有效机车信号118接受时，质量报告可以指示“坏”。当频率在期望的操作频率范围内时，载波频率状态可报告指示“好”。

质量分析子系统312的任何或所有报告规则也可以引起输出优选的校正动作的通知。这样的通知可以指导维修人员研究和定位检测的质量问题。在一个实施例中，该通知通常识别正在发生故障的轨道电路位置或正在发生故障的铁路车辆标识，并提供关于故障类型的附加信息(例如过高的载波频率或过低的机车信号幅度)。可以用与质量报告所使用的相似方式来存储或发送这些通知。可以由维护人员在定期基础上检查存储或发送的通知。另外，指示器可被用于通知需要校正动作的新的通知的存在。如果不使用机车信号质量收集和报告系统400，可以从质量分析子系统312直接发出通知(如果有的化)。然而，如果存在机车信号质量收集和报告系统400，通知可以从分析和报告子系统318生成，也可以来自于车载质量分析子系统312。

当铁路车辆106既配备有机车信号示象显示系统206又配备有机车信号质量检测和报告系统300时，可以在同一设备内执行参数测量310和质量分析312作为机车信号示象显示系统206。另外，分别示出了测量子系统310和质量分析子系统312以便于更好地描述本发明的各方面，但是它们可被组合或分离，并可使用硬件或软件或硬件和软件的组合来实施。

图4是适用于本发明的各个方面的机车信号质量收集和报告系统400的一个实施例的方框图。尽管可以仅使用检测和报告系统300来实施本发明的各方面，也可以利用机车信号收集和报告系统400来实施本发明的各个方面。利用该机车信号质量收集和报告系统400，可以经由数据收集系统402将来自各组检测和报告系统300的质量报告收集到一起并存储在存储系统404中。数据收集系统402可以根据由给定铁路选择的数据收集方法而变化。例如，可以使用轨道检测和报告系统300通过个人计算机、膝上型电脑、手持计算设备、固态磁盘和记录设备等经由通信链路324从多个铁路车辆106接收质量报告。数据收集系统402从多个铁路车辆106收集数据或报告。另外，数据收集系统402从可用于分析或创建报告的其它源接收或获得辅助信息或数据414。例如，在一个实施例中，可以与本发明的各方面相结合使用铁路车辆位置识别和跟踪系统326。一种这样的系统可来自于Central ElectricCompany，由商标PinPoint^TM来标注。该PinPoint^TM系统是一种基于GPS的跟踪系统，可以监视火车头的位置到大约100米的范围内。这样的系统326可被用于将质量报告以及其它有用信息(例如现有车辆位置和状态)中继到中央库。应该理解该可用信息将考虑改善的铁轨操作效率。可将该收集的信息传送到存储系统404。

当采用机车信号质量收集和报告系统400时，分析和报告子系统406使用收集的质量报告以提供质量和维修通知的有效测量，仅使用轨道机车信号检测和报告系统300不一定可得到所述质量和维修通知。例如，辅助数据414与检测和报告系统300可得到的辅助数据314可能相同或者不同，诸如维修命令完成的报告或来自位于其它火车上的其它报告系统300的报告可被用于进一步提高机车信号质量收集和报告相同400的有用性。分析和报告子系统406处理收集的质量报告和辅助数据，以生成维修命令408、关于轨道或各个轨道电路410的报告、关于车辆412的报告或其它需要的信息。因此，应当理解，将在分析和报告子系统406中使用的规则和报告的具体设置可以变化。

使用适当的规则和报告设置，可以由机车信号质量收集和报告系统400生成各种报告和报告功能，有助于铁路系统的经营、维护和管理。例如，机车信号质量收集和报告系统400通过检查是否多个车辆106报告了特定轨道电路128中的相似质量问题，在轨道电路128故障和铁路车辆106故障之间正确地进行区分。这样的系统可以正确地诊断某些形式的车辆故障，诸如当特定车辆106始终报告过高或过低的机车信号幅度时，诊断出机车检测器112或114或拾取线圈损坏。访问来自多个铁路车辆106的数据和信息或时间的机车信号质量收集和报告系统400可以生成(develop)和分析关于每个轨道电路128和车辆106的统计数据，以报告可以指示即将发生的故障的趋势，诸如轨道电路128中的载波频率偏移、或车辆106中的线圈灵敏度偏移。其它统计报告可以包括在给定轨道部分或火车头维修车间中维修的平均时间，或由轨道电路问题引起的火车延迟的成本。以相似方式，可以在报告中生成对于给定轨道电路128或火车头106的维修的历史记录，以有助于分析和识别维护需要或位置或需要维修或替换的设备。

机车信号质量收集和报告系统400可以将诸如GPS纬度和经度或从发车测试已行驶的距离的基于车辆的形式的位置信息，转换为诸如轨道号和里程标志的运行或系统形式。该系统可以基于需要的轨道电路校正动作，从最近的维修厂派遣维修人员。在另一个实施例中，机车信号质量收集和报告系统400可以向适当的火车头维护车间，诸如故障车辆106的路途上的下一维护车间发送维修命令。基于收集的质量报告数据，维修命令可以指示最可能的故障模式和需要维修的设备或提供附加有用信息，诸如从维修设备到故障轨道电路128的行驶方向、或故障机车106到达维修厂的期望时间。可以按照铁路所希望的各种方法来发送维修命令，诸如电子邮件、打印的维修命令、文字数字寻呼或文本消息。

当然，为了有效地管理报告处理，机车信号质量收集和报告系统400可以抑制对于给定轨道电路128或车辆106的重复维修命令，直到前一发出的维修命令已完成，或者抑制或忽视来自其车载机车信号设备或操作设备200发生故障的车辆106的质量报告。

在本发明的另一个实施例中，可以设计信息检查以指示轨道电路状况或故障。这些信息检查除了被记录在事件记录中还在显示系统316上进行显示。在本发明的该实施例中，信息检查可以指示机车状态信号铁轨电流高于和低于预设量或改变到限制性示象。例如，可以在轨道电流低于2安培(校准电平的133％)或高于14安培(校准电平的933％)的情况下，进行信息检查。对于限制性示象中的改变，可以在由于无效编码率或由于无效载波频率而改变的情况下，进行信息检查。以这种信息检查方式记录的数据指示哪种状况导致了进行信息检查。

尽管这里特别示出了本发明的某些实施例，这些实施例仅是举例并不限制本发明。本领域技术人员将认识到，所公开的装置的各种改变、修改和有用的变型都处于本发明的精神范围内。

当介绍本发明的元件或其实施例时，冠词“a”、“an”、“the”和“said”意在表示存在一个或多个元件。术语“comprising”、“including”和“having”意在“包括在内”，并表示除了所列出的元件还可能有附加元件。

本申请是基于在2002年2月15日提交的临时美国专利申请号60/357,619的非临时美国专利申请。

Claims (39)

1.一种铁路机车信号质量检测系统(300)，用于与铁路机车信令系统(100)结合使用，其中在铁路铁轨上传送状态信号(118)，该状态信号(118)具有指示轨道区域的状态的机车信号参数(126)，所述系统包括：

信号检测器(112或114)，用于检测经由铁路铁轨发送的状态信号(118)；

信号测量子系统(310)，与所述信号检测器(112或114)相关联，用于测量所述机车信号参数(126)；以及

质量分析子系统(312)，用于分析所测量的机车信号参数(126)并确定所述机车信号参数(126)的质量的度量。

2.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述质量分析子系统(312)在有效机车信号参数(126)和无效机车信号参数(126)之间进行区分。

3.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述质量分析子系统(312)检测机车信号参数(126)的临界运行并报告临界机车信号参数(126)的质量，其中，临界机车信号参数(126)随时间的趋势指示机车信号参数(126)的下降性能。

4.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述状态信号(118)是模拟信号，以及所述系统进一步包括：

信号调节器(302)，用于调节所述信号检测器(112或114)所检测的状态信号(118)，并提供调节后的机车信号(304)；以及

信号转换器(306)，与所述信号调节器(302)相关联，用于接收调节后的机车信号(304)并将调节后的机车信号转换为数字机车信号(308)。

5.如权利要求4所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述信号调节器(302)包括滤波电路，用于滤除一个或多个范围的频率。

6.如权利要求4所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述信号测量子系统(310)数字化处理所述数字机车信号(308)，用于测量所述机车信号参数(126)并将所述机车信号参数的数字表示(328)提供给质量分析子系统(312)。

7.如权利要求6所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述质量分析子系统(312)比较所述机车信号参数的数字表示(328)和预定规则，用于确定所述机车信号参数(126)是有效还是无效。

8.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，进一步包括辅助信息数据库(314)，以及其中，所述质量分析子系统(312)访问该辅助信息数据库(314)，用于报告机车信号参数(126)的质量。

9.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，进一步包括通知子系统(320)，向车载操作人员或远程地向火车维护人员提供通知。

10.如权利要求9所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述通知子系统(320)是显示器(316)，用于显示由所述质量分析子系统(312)所报告的机车信号参数(126)的质量的度量。

11.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述信号检测器(112或114)、信号测量子系统(310)和质量分析子系统(312)被配置成承载在铁路车辆(106)上。

12.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述信号检测器(112或114)、信号测量子系统(310)和质量分析子系统(312)被配置作为可移动系统。

13.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，进一步包括报告子系统(318)，用于从质量分析子系统(312)接收关于机车信号参数(126)的质量测量的信息，并生成包含接收的信息的报告。

14.如权利要求13所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，当所述质量分组子系统(312)检测到或指示发生预定事件或状态时，所述报告子系统(318)自动生成报告。

15.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，进一步包括存储子系统，用于接收并存储来自质量分析子系统(312)的关于所述机车信号参数(126)的信息或报告。

16.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述质量分析子系统(312)分析所述机车信号参数(126)中的信息，以确定潜在无效机车信号(118)的源。

17.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，其中，所述质量分析子系统分析所述机车信号参数(126)中的信息，以确定所述源是否是已故障轨道电路(128)、正在发生故障轨道电路、车载机车信号检测器(112或114)或车载机车信号系统(204)之一。

18.如权利要求1所述的铁路机车信号质量检测系统(300)，进一步包括连接到远程机车信号质量收集和报告系统(400)的通信链路，通过将所述质量分析子系统(312)所确定的机车信号参数(126)的质量传送到远程位置，来报告机车信号参数(126)的质量的度量。

19.一种铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，与铁路机车信令系统(100)、机车信号系统(204)以及铁路机车信号质量检测系统(300)结合使用，其中，在铁路铁轨上传送状态信号(118)，该状态信号(118)具有指示轨道区域的状态的机车信号参数(126)，所述系统包括：

数据收集系统(402)，用于收集指示状态信号(118)的机车信号参数(126)的质量的度量的数据；以及

质量分析和报告系统(406)，用于分析所收集的数据并生成响应于收集的数据和指示机车信号参数(126)的质量的度量的报告。

20.如权利要求19所述的铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，进一步包括存储系统，用于存储来自多个铁路机车信号质量检测系统(300)的收集的数据。

21.如权利要求20所述的铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，其中，所述质量分析和报告系统(406)进一步分析与所述机车信号参数(126)的质量的度量有关的多个存储的收集数据，并确定铁路机车信令系统(100)、车载机车信号系统(204)及其组件的功能的测量。

22.如权利要求21所述的铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，进一步包括维修命令系统(408)，用于当所述质量分析和报告系统(406)确定所述铁路机车信令系统(100)、车载机车信号系统(204)或组件的功能的度量指示需要维修时，生成维修命令。

23.如权利要求21所述的铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，其中，所述质量分析和报告系统(406)自动生成到维护系统(408或412)、通信系统或报告系统的派遣，其中，质量分析和报告系统(406)确定铁路机车信令系统(100)、车载机车信号系统(204)或其组件的功能的度量需要维修。

24.如权利要求20所述的铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，进一步包括辅助信息数据库(414)，以及其中，所述数据收集系统(402)从数据库(414)接收辅助信息，用于报告关于机车信号参数(126)的质量的度量。

25.如权利要求24所述的铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，其中，所述质量分析和报告系统(406)进一步分析与机车信号参数(126)的质量的度量相关的收集数据和辅助信息，并确定铁路机车信令系统(100)、车载机车信号系统(204)及其设备的功能的度量。

26.如权利要求25所述的铁路机车信号质量收集和报告系统(400)，进一步包括维修命令系统(408)，用于当所述质量分析和报告系统(406)确定铁路机车信令系统(100)、车载机车信号系统(204)或其设备的功能的度量需要维修时，生成维修命令。

27.一种包括配备有铁路机车信号质量收集和报告系统(400)的机车的系统，该系统包括：机车信号检测器(112或114)，用于检测机车状态信号(118)；机车信号调节器(302)，用于从信号检测器(112或114)接收检测的机车状态信号(118)，并将调节后的信号(304)提供给机车信号转换器(306)，机车信号转换器(306)将调节后的信号从模拟转换为指示机车状态信号(118)的数字形式；以及机车示象显示系统(206)，用于向操作者显示机车状态，所述系统进一步包括：

与所述机车信号检测器(112或114)相关联的信号测量子系统(310)，用于测量机车信号参数(126)；

质量分析子系统(312)，用于分析测量的机车信号参数(126)并确定机车信号参数(126)的质量的度量；以及

报告子系统(318)，用于从所述质量分析子系统(312)接收所确定的机车信号参数(126)的质量的度量，并生成包含所接收的确定的质量度量的报告。

28.一种铁路机车信令系统，包括机车信号参数(126)和用于将机车信号参数(126)发送到铁路铁轨上的机车信号发送器，进一步包括：

信号检测器(112或114)，用于检测经由铁路铁轨发送的状态信号(118)；

信号调节器(302)，用于调节所述信号检测器(112或114)所检测的状态信号(118)并提供调节后的机车信号(304)；

与所述信号调节器(302)相关联的信号转换器(306)，用于接收调节后的机车信号(304)，并将调节后的机车信号转换为数字机车信号(208)；

信号测量子系统(310)，用于从所述数字机车信号(208)测量机车信号参数(126)；

质量分析子系统(312)，用于分析测量的机车信号参数(126)并确定机车信号参数(126)的质量的度量；以及

报告子系统(318)，用于从质量分析子系统(312)接收所确定的机车信号参数(126)的质量的度量并生成包含所接收的确定的质量度量的报告。

29.一种质量监测方法，用于与铁路机车信令系统结合使用，其中，在铁路铁轨上传送状态信号(118)，该状态信号(118)具有机车信号参数(126)，该机车信号参数(126)指示轨道区域的状态，所述方法包括下列步骤：

检测所述状态信号(118)；

根据检测的状态信号(118)测量机车信号参数(126)；

确定所测量的机车信号参数(126)的质量的度量；以及

报告所确定的测量的机车信号参数(126)的质量的度量。

30.如权利要求29所述的质量监测方法，其中，所述确定步骤确定测量的机车信号参数(126)是有效还是无效，以及其中，所述报告步骤报告测量的机车信号参数(126)是有效还是无效。

31.如权利要求30所述的质量监测方法，其中，确定测量的机车信号参数(126)是有效还是无效的步骤包括数字化处理所检测的状态信号(118)。

32.如权利要求30所述的质量监测方法，其中，确定测量的机车信号参数(126)是有效还是无效的步骤包括比较测量的机车信号参数(126)和预定质量规则。

33.如权利要求29所述的质量监测方法，进一步包括在测量所述机车信号参数(126)之前，调节检测的状态信号(118)。

34.如权利要求33所述的质量监测方法，进一步包括将调节后的检测的状态信号(304)转换为适合于数字处理的形式。

35.如权利要求29所述的质量监测方法，进一步包括显示测量的机车信号参数(126)的指示，以及机车信号参数(126)的质量的度量的指示。

36.如权利要求29所述的质量监测方法，进一步包括如果机车信号参数(126)的质量的度量小于预定值，则提供校正动作的通知。

37.如权利要求36所述的质量监测方法，其中，所述通知是启动铁路机车信令系统(100)、车载机车信号系统(204)或其组件的维修或维护的派遣。

38.如权利要求29所述的质量监测方法，其中，报告测量的机车信号参数(126)的质量的度量的步骤包括：在存储系统(322或404)中存储测量的机车信号参数(126)的指示和机车信号参数(126)是有效还是无效的指示。

39.如权利要求38所述的质量监测方法，其中，所述存储系统(322或404)是适合于存储来自多个源的信息的中央存储系统。

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