机车的线性控制装置 本发明涉及的是一种用于对行驶在某轨道上的机车进行线性控制的装置，该轨道借助于轨道电路分成若干个路段，其中，被机车占有的路段上的轨道电流将控制机车制动及操纵的数据电码从一个控制单元传输到机车计算机上。
在《信号与导线》(Signal+Draht)杂志，(1993)5，第148-153页中“计算机控制的机车线性控制方法的现状及今后的发展”(“Stand und Weiterentwicklung der rechnergesteuerten Li-nienzugbeeinflussung”)一文中描述了一种轨道机车的发展前景，通过这种机车可以提高在快车道上的机车速度。为了获得最佳制动方式，在机车按照带有一个拐点地制动曲线(“带拐点”的制动曲线)所控的制动过程中介入了制动曲线修正。
在《信号与导线》杂志(1989)7/8，第135至141页中的“在RBG杜赛尔多夫的列车制动与控制系统(“Zugsicherungs und Zug-steuerungssysteme bei der RBG Duesseldorf”)一文中，介绍了一种具有中央控制系统的固定线性控制装置，在该装置中在每一个地段中都设定有轨道坡度。该中央控制系统为产生行驶指令而处理这些信息，其中没有详细说明如何考虑轨道坡度。
在《信号与导线》杂志，84(1992)第6版第158至164页中的LZB 700图以及DE-C2-3436845中已经公开了一种开始提及的上述类型的装置。该装置特别适用于在近距交通中实现机车的自动制动与操纵。该装置是通过远程输送的、经过编码的音频轨道电路工作的，它将对应于各路段上空轨或占轨的调制载频输送到行驶轨道上。在已被机车占有的轨道上，轨道电路以已知的线性控制方式(见DE-C2-3435524)向机车传输数据电码从而不断地发出各行驶路段所容许的速度信号并对其进行监视。
根据直至下一个停车站或慢行区域前的行驶轨道内各路段的坡度状况，由设置在轨道侧的控制单元(轨道器)推导出下一路段中容许的车速并将其连同机车实际所行驶的轨道的坡度数据输送给机车。于是，在由一个路段到另一路段直至下一个停车站或预定的慢行区前，机车行驶速度可以按照一定的制动曲线控制。机车计算机在获取行驶路段的实际坡度后可根据预定的行驶速度指示出下一路段中的行驶速度并对其进行检验。因此，这种控制装置的工作前提是所有列车具有相同的制动能力，这是因为设置在轨道旁的装置给出的各路段容许的行驶速度值是根据由各车辆制动能力限定的可传输及可处理的数据量决定的。在各车辆制动能力各异的情况下无法保证对应于一个额定制动曲线的制动曲线，因而可能导致十分危险的情况发生。此外，这种装置无法不依赖于路段地考虑实际坡度曲线。在一个路段内不同的坡度均用一个最大坡度、即高于平均坡度的值来表示，由此延长了制动过程，从而不必要地延长了行驶时间。
因此，本发明的目的在于提供一种机车的线性控制装置，该装置可以实现适应于各个机车制动能力的最佳制动曲线(制动关系)。
上述目的是通过一个如本文开始就已提及的装置实现的，其工作原理是：在上次停车时或在进入下一个为停在下一停车处而进行的制动过程或为缓慢驶入下一慢行区而进行的减速过程前的足够长的路段上，控制单元预先向机车的数据电码传输路径上输入单独的坡度信号图，在到达下一个停车处或慢行区前的轨道中的各个路段中都至少有一个对应该路段的坡度值，机车计算机根据该坡度值及对应特定机车的制动能力以及路段长度确定额定制动曲线。
本发明装置的重要优点之一是：位于停车处之间的、对制动曲线关系重大的坡度图可以独立于轨道电路分布(路段分布)地被考虑。另一个优点是，对于行驶在相同轨道上的具有不同制动特性的不同结构的机车或机车组-例如机动车和火车可以给出不同的制动曲线从而可以实现最佳的行驶时间。设置在轨道侧的控制装置不必推导与制动相关的参数(运行速度)，从而有利地减轻了其负担。
本发明的另一显著优点是上述改善是在已有的系统上基本上不增加什么元件的条件下实现的。此外，在没有安全问题限制的情况下可以(短时间)中断数据电码的连续传输并获得当前(例如在前次停车或在一段足够长的路段内行驶期间)坡度信号图。另外，可以想象，一旦机车驶离某处，相应于总轨道的坡度图及相应的轨道电路参数就已经被传输到所有相关的轨道上了。
由于在某轨道内的恒定的坡度与路段的划分无关，因而每个具有不同坡度段的路段的坡度信号图内还可以包含多个坡度值及所对应的坡度段长度，由此体现了本发明的另一优点。本发明的方案可以获得十分接近实际的坡度曲线。
在传输坡度信号图时若机车驶向下一停车处的行驶路线或目标轨道尚未准确地确定-例如行驶路线未定而且存在有若干个可供使用的轨道的情况下-根据本发明最佳方案的控制单元可以向机车输入用于各轨道的坡度信号图。在不同的轨道具有显著不同的坡度曲线的情况下，本发明的该方案特别有利。
以下将借助于附图，详述本发明的实施例，其中：
图1表示了本发明的装置；
图2表示了一个坡度信号图。
图1表示了一个机车FZ的线性控制装置。该机车预定行驶路线为轨道GST，行驶方向为R。该轨道被分为若干路段(用G1至G19表示)。这些路段按照已知的方式分别带有具有各路段特定频率的、经过调制的轨道电流(见《信号与导线》，84(1992)6，第158至163页；DE-D2-3435524)。由远距离供给的、经过编码的音频轨道电路中的轨道电流通过接轨器GAG输送到铁轨上，并首先用于确定机车FZ在轨道GST上的位置。机车在某路段上的行驶状态被轨道电路上的一个接收器检测到，而后转换开关打开，使得轨道电路成为机车的线性控制部件，将数据电码不断地输送到机车FZ上或其计算机FR上并进行监测，从而实现机车的自动制动和操纵。
在图1(粗实线)中表示的位置上，机车FZ刚好停在车站BHF1处，即路段G2中的停车点A处。此时，该机车FZ应当继续行驶直至下个车站BHF2的停车点B处(虚线表示处)。位于停车点A与停车点B之间的轨道用SFA表示。图1中还表示了轨道STA的坡度曲线NP，该曲线表示了各路段的坡度。从该曲线上可以得出各路段上各坡度的预定值(坡度值)。路段G1至G11具有零坡度值N1至N11，而路段G12和G13的坡度则由正坡度值N12和N13表示，路段G14和G15的坡度(下降)则由负坡度值N14和N15表示。
图2表示了坡度的数字信号图NPT。在该图中位于信号端TK后有一个特定标志KN，该标志代表的是输送给机车计算机FR的坡度信号图。位于后面的有效区NF中包含有分别对应于各路段G3至G19的检测位码，在到达下一停车点B前的轨道STA中的各路段中至少有一个对应该路段的坡度值，例如N3，N13，N14对应于路段G3，G13，G14。在水平路段G3中，坡度值为N3＝0；在上坡路段G13中，坡度值(斜率)为正值，即N13＝0.1；而在下坡路段G14处，坡度N14＝-0.05。在坡度信号图NPT的尾端设置有一个校验段PS(CRC)用于保证数据的可靠输送。
在一个最佳实施方案中、如图2中表示的G17路段的坡度关系那样，在一个具有不同坡度段的路段G17的坡度图中包括若干个坡度值N171，N172。各坡度值N171，N172对应着各坡段长度L171，L172。其余路段G2，G3的路段长度(如图1中的L2和L3)也同样可以用坡度图NPT或一般的数据电码表示。
在预置了(图1)各路段坡度和相应的路段长度的条件下，机车计算机FR根据各机车制动能力参数(如-0.05m/s2)确定出额定制动曲线，该曲线即为表示在图1中的速度曲线GKV后段TE处的制动曲线(减速曲线)BK。按照该额定制动曲线，机车FZ在路段G14开始制动过程并以最短行驶时间到车站BHF2的停车点B处。速度曲线GKV的起始段取决于加速度(升速)BS。机车FZ从离开车站BHF1起开始加速直至到达机车FZ的额定极限速度VG。
在机车开始减速以便在停车点B处停住或开始减速以便进入慢行区前的足够长的路段(如G11)中的行驶过程中，控制装置ST可在没有安全方面顾虑地容许中断正常数据电码传送的情况下改变或修正坡度信号图。在机车FZ只能在车站BHF1停留很短时间或缓慢驶过车站BHF1的情况下该特性尤有利，因为如果为输入坡度图而不得不停车则意味着不必要地增加行车时间。
除图示的轨道GST外，机车FZ也可以行驶在另一种轨道(图中未示)上，该轨道的坡度图与坡度图NP明显不同。只要在停车点A处还没有最后决定选择哪条轨道继续行驶到下一个停车点B，则机车计算机FR中即可以输入对应于轨道GST的坡度信号图也可以输入对应于另一轨道的坡度信号图。一旦行驶路线确定了，机车计算机FR也就选定了当前有效的、并将作为以后计算基础的坡度曲线图。