[发明专利]用于采用无源信令的无接头轨道电路的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及铁路，更具体地说，涉及在无接头轨道电路(jointless track circuits)中采用无源信令(passive signaling)的方法和系统。

背景技术

传统轨道电路采用信令点来监控铁路轨道的区块是否存在列车和断裂 导轨。信令点发送和/或接收的表示区块状态的信号(例如，是否被占用、空 闲、或者包含断裂轨道)用于直接控制路旁信号设施，并且(经由轨道中的 车内信号)向列车或(经由远程通信链路)向中央办公室发送信息。

铁路轨道区块彼此被绝缘接头(例如，绝缘材料部件)分开，这些绝缘 接头插置在导轨截面之间。但是，使用接头轨道存在若干缺陷。首先，电绝 缘材料部件安装和维护费用昂贵，并且容易随着时间而劣化。此外，信令点 之间的距离受到限制，因为漏电流流过道渣(例如，形成或支座在铁路路基 上、位于导轨以下和/或导轨之间的材料)，衰减了施加在导轨之间的电压。 衰减效应通常随着距离源信令点的距离呈指数地发生。

接收信令点感知的电流通常与阈值比较，根据该阈值判断轨道占用、断 裂导轨和位信号(例如，代码或信号方式)。由于道渣泄漏可能随着时间和 天气条件变化，所以该阈值必须设置地适应这些变化，同时满足轨道占用(导 轨短路)和导轨断裂(导轨开放式断裂)的检测标准。缺陷在于，这种固定 阈值表示对检测轨道占用、导轨断裂和通信进行了接头优化，但是通常并没 有对任一功能进行优化。

利用用在乘用导轨系统中的现有无接头轨道电路方案向铁路轨道施加 声频(1kHz到10kHz)电压。该电压借助在区块边界处横跨轨道的调谐分 流器而限制于一段轨道。这种无接头轨道电路的问题在于，由于导轨电感的 低通滤波效应，信令点仅能设置在大约0.5英里远。这种电路对于要求区块 长度大于0.5英里的导轨应用场合来说，不切实际。

需要这样一种方案，它能消除以前用于限定铁路轨道区块的绝缘接头， 显著扩展信令点之间的距离；并且能为感知轨道条件提供廉价的装置。此外， 为了适应信令点之间的长距离，具有优势地沿着轨道长度设置传感器，以协 助判断轨道模型变化(例如，感知轨道条件)，或者用作通信中继。这种方 案将消除与失效绝缘接头有关的维护成本和操作暂停时间。

发明内容

本发明说明延伸轨道电路并消除绝缘接头的新方法和系统，满足上述需 求并且为现有技术尚未解决的问题提供了方案。具体来说，无源信令设备 (“PSD”)电连接到铁路轨道。PSD配置成将可编程分流阻抗跨接在铁路轨 道上，该可编程分流阻抗可以与信令点施加的电压一起用于协助接头式和无 接头轨道电路进行通信、列车检测和断裂检测。信令点可以优化(由信令点) 施加到铁路轨道上的波形的幅值、调制、编码和频率，用于至少三种轨道电 路功能：检测列车，检测断裂导轨和信令点与PSD之间的通信。例如，列 车检测可能要求施加DC信号来检测存在列车，并施加AC信号来确定列车 位置。可以选择的是，断裂导轨检测可能需要DC信号来检测导轨内存在断 裂，和AC信号来确定断裂的位置。此外，PSD和信令点之间断裂检测和/ 或列车检测通信可能需要频谱效率高的调制技术。这种调制技术的非限制性 示例包括脉幅调制(“PAM”)、正交调幅(“QAM”)、正交频分调制(“OFDM”) 等。

根据本发明所述原理构造的新型无源信令设备(“PSD”)具有独特的操 作顺序，该操作顺序可以与信令点一起在适合工作任务的一个工作循环中向 轨道施加每一种不同类型的信号。因此，在一些实施方式中，轨道检测频繁 发生(意味着无源信令设备大约每秒一次地向轨道施加AC信号)，而断裂 导轨检测则不那么频繁地发生(意味着无源信令设备每分钟一次地向轨道施 加DC信号)。在一种实施方式中，PSD是置于轨道导轨之间的设备，并且 由信号点提供的DC电压经由导轨提供动力。