本申請要求對美國臨時(shí)申請No.62/021,905的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請?jiān)诖艘云淙耐ㄟ^引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及確定列車位置，更特別地涉及確定用于傳輸散裝材料的無內(nèi)驅(qū)動器的自動列車系統(tǒng)中的列車位置。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的列車、卡車、傳送帶、架空索道中移動散裝材料(bulk materials)或作為料漿在管線中移動散裝材料的方法和構(gòu)造是公知的，并由于現(xiàn)場特定需要或經(jīng)歷而典型地用于各種產(chǎn)業(yè)中。例如，在礦物或骨料產(chǎn)業(yè)中，將散裝材料從采礦或提煉地點(diǎn)移動到處理設(shè)施以進(jìn)行升級或尺寸分級。卡車多年來已成為移動散裝材料的所選系統(tǒng)。卡車由于其對散裝材料的高效運(yùn)輸和增大的容量而被放大用于越野(off-road)車輛。不過，這些車輛受限于場地特定應(yīng)用并以高資金成本提供。主要的越野卡車已發(fā)展為需要很寬的車道以用于會車，運(yùn)輸每噸英里的材料在能量上并不高效，爬坡能力有限，且由于操作者失誤的可能性以及對周圍環(huán)境不友好而具有危險(xiǎn)。

列車已使用多年，以料斗車廂運(yùn)輸散裝材料。由于低摩擦且由于在鋼軌上使用自由軋制鐵或鋼輪，列車是很高效的能量使用者，不過在所需的驅(qū)動器或機(jī)車方面則能力有限。大噸位的長列車使用多個(gè)重型單元的驅(qū)動器，其規(guī)定軌道重量和壓艙要求。所有鐵道設(shè)計(jì)必須考慮含燃料的驅(qū)動器或機(jī)車的重量，而不是車廂加上負(fù)載的組合重量(這顯然較小)。驅(qū)動器需具有足夠重量而使得旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動輪胎與靜止軌道接觸而且必須具有足夠摩擦以產(chǎn)生將包括重載車廂在內(nèi)的部分的向前或逆向運(yùn)動。傳統(tǒng)鐵道系統(tǒng)能夠越過的傾斜水平受限于載重驅(qū)動輪與車軌之間的摩擦。軌道車廂是獨(dú)立單元，每個(gè)單元均不得不以批量處理方式加載，一次一個(gè)車廂。散裝材料可通過開啟底傾倒口從料斗車廂中卸載，或者可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)以從頂部傾倒。用于加載和卸載的現(xiàn)場車廂(spotting car)耗時(shí)且費(fèi)力。

雖然從一個(gè)地點(diǎn)到另一地點(diǎn)的移動可能在成本上有效，不過在較短距離運(yùn)輸中的批量加載和卸載的增加成本減小了軌道運(yùn)輸成本效率。在正常單個(gè)雙軌列車系統(tǒng)情況下，一次僅有一個(gè)列車可用于系統(tǒng)上。

傳送帶已使用多年以移動散裝材料。存在廣泛多種傳送帶系統(tǒng)，可實(shí)際上移動每種可想到的散裝材料。很長距離的單帶行程的資金成本很高，而且當(dāng)帶破損或撕裂時(shí)會經(jīng)歷災(zāi)難性的故障，典型地關(guān)斷整個(gè)系統(tǒng)并傾倒所承載的負(fù)載，需要清理。傳送帶在能量上比較高效，但可能需要高維護(hù)性，這是因?yàn)槎鄠€(gè)惰輪軸承的固有問題而需要持續(xù)檢查和更換。短距離傳送帶常用于幾乎所有類型材料的干式或夾式運(yùn)輸。由于傳送帶柔性很高而且希望在相當(dāng)平坦的地域上操作，因而其在運(yùn)輸中高度固態(tài)料漿時(shí)并不高效，其中，水和細(xì)顆?？赡芊e聚在低位中和溢出側(cè)邊，形成溢出濕料漿處理問題。

一些散裝材料可當(dāng)與水混合以形成料漿時(shí)在管線中運(yùn)輸，料漿通過馬達(dá)驅(qū)動泵推進(jìn)器在無空氣或淹沒環(huán)境中被推動或拉動。散裝材料中存在的單獨(dú)顆粒的尺寸指示出保持運(yùn)動所必需的運(yùn)輸速度。例如，如果大顆粒存在，則速率必須足夠高以使非常最大顆粒通過沿管道底部跳動和滑動而保持運(yùn)動。由于管線在動態(tài)環(huán)境中操作，因而運(yùn)動流體和固態(tài)物質(zhì)與靜止管壁形成摩擦。運(yùn)動物質(zhì)的速度越高，則在壁表面處的摩擦損失越高，這需要增大能量加以補(bǔ)償。根據(jù)應(yīng)用，散裝材料不得不初始以水稀釋以利于運(yùn)輸，并在排放端處脫水。

用于從礦山和類似地點(diǎn)運(yùn)輸散裝材料的輕軌窄距鐵道是已知的，在示例中如參照Hubert等人的美國專利No.3,332,535所述，其中由多個(gè)車廂構(gòu)成的輕軌列車通過驅(qū)動輪和電動馬達(dá)的組合推進(jìn)，在外環(huán)上傾倒。在進(jìn)一步的示例中，Robinson,Jr.等人的美國專利No.3,752,334公開一種類似的窄距鐵道，其中車廂通過電動馬達(dá)和驅(qū)動輪驅(qū)動。Richardson的美國專利No.3,039,402描述一種使用靜止摩擦驅(qū)動輪胎移動鐵道車廂的方法。

雖然上述運(yùn)輸系統(tǒng)和方法相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)具有特定優(yōu)點(diǎn)，不過每種方案高度依賴于具體應(yīng)用。變得顯見的是，勞力、能量和材料成本以及替代性的運(yùn)輸方法的環(huán)境因素的增加需要實(shí)現(xiàn)能量和勞力高效、安靜、無污染、且在美學(xué)上不刺眼。Dibble等人的美國專利公開物US 2003/0226470“用于散裝材料的軌道運(yùn)輸系統(tǒng)”、Dibble的US 2006/0162608“用于散裝材料的輕軌運(yùn)輸系統(tǒng)”、和Dibble的美國專利No.8,140,202描述一種輕軌列車，采用具有驅(qū)動站的開放式半圓槽列車，該公開內(nèi)容在此以全文通過引用并入本文。這樣的輕軌系統(tǒng)提供針對前述材料運(yùn)輸系統(tǒng)的新式可替代方案，并使用多個(gè)相連車廂實(shí)現(xiàn)散裝材料運(yùn)輸，其中多個(gè)車廂在除了始末車廂之外的每個(gè)車廂開放，且始末車廂具有端板。列車形成長開放槽并具有柔性翼片，柔性翼片附接到每個(gè)車廂且在前方疊蓋車廂以防止在運(yùn)動過程中溢出。前導(dǎo)車廂具有四個(gè)輪和在車廂前面的錐形側(cè)驅(qū)動板，以利于進(jìn)入驅(qū)動站。隨后的車廂具有兩個(gè)輪，其中U形卡聯(lián)件緊接向前將車廂前部連接到后部。列車的運(yùn)動通過一系列適合就位的驅(qū)動站實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動站在車軌任一側(cè)上具有驅(qū)動馬達(dá)，驅(qū)動馬達(dá)是交流(AC)電動馬達(dá)，其中以驅(qū)動機(jī)構(gòu)(例如輪胎)提供與側(cè)驅(qū)動板的摩擦接觸。在每個(gè)驅(qū)動站處，每個(gè)驅(qū)動馬達(dá)連接到AC變換器和用于驅(qū)動控制的控制器，二者的電壓和頻率根據(jù)需要修改。每個(gè)電動馬達(dá)在水平面中轉(zhuǎn)動輪胎以物理接觸每個(gè)車廂輪之外的兩個(gè)平行的側(cè)驅(qū)動板。通過這些驅(qū)動輪胎作用在側(cè)驅(qū)動板上的壓力將輪胎的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樗經(jīng)_力。車廂上的輪分開以允許使用雙組軌道在逆轉(zhuǎn)位置操作，從而允許車廂顛倒懸掛以進(jìn)行卸載。通過旋轉(zhuǎn)這種雙車軌系統(tǒng)，單元列車可返回到其正常操作狀態(tài)。這樣的系統(tǒng)是公知的，且在市場上被稱為Rail-Veyor^TM材料處理系統(tǒng)。

法蘭輪可相對于側(cè)驅(qū)動板對稱以允許在倒轉(zhuǎn)位置操作，當(dāng)使用四個(gè)軌道封裝車輪時(shí)，可以進(jìn)行散裝材料的外環(huán)排放。通過使用升高的軌道，列車可盡可能容易地以便利方式在倒轉(zhuǎn)位置操作。

更進(jìn)一步地，用于這種輕軌系統(tǒng)的驅(qū)動器已被開發(fā)出，如Kiuchi等人的美國專利No.5,067,413中所述，其中描述了一種用于在固定路徑上傳送可行進(jìn)物體的裝置，其不設(shè)置驅(qū)動源。多個(gè)殼行進(jìn)物體行進(jìn)在固定路徑上，而同時(shí)大致對準(zhǔn)且相互緊密接觸。行進(jìn)動力傳送到多個(gè)可行進(jìn)物體中位于對準(zhǔn)列中至少一端上的一個(gè)。行進(jìn)動力在施壓于可行進(jìn)物體的一側(cè)表面時(shí)以摩擦力驅(qū)動可行進(jìn)物體，并在支持可行進(jìn)物體另一側(cè)表面時(shí)傳送到可行進(jìn)物體。用于傳送行進(jìn)動力的裝置僅布置在固定路徑的一部分上。

已知的是，通過使用接近傳感器的布置而傳感列車位置，其中接近傳感器定位以隨著列車接近和經(jīng)過驅(qū)動站而傳感列車的側(cè)板和列車的每個(gè)輪，如美國專利No.8,140,202“用于傳輸散裝材料的軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的控制方法”中所公開，該專利的公開內(nèi)容在此通過引用全文并入本文。

雖然在此采用的列車位置確定系統(tǒng)和方法已被發(fā)現(xiàn)有效，不過仍然需要進(jìn)一步優(yōu)化或改進(jìn)的系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明提供用于傳感列車的列車位置的系統(tǒng)和方法，其中不具有在自動列車系統(tǒng)中操作的內(nèi)驅(qū)動器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，列車系統(tǒng)包括：車軌，其沿行進(jìn)方向延伸；多個(gè)車廂，其騎跨在所述車軌上并連接以形成列車；位置傳感單元；和可編程邏輯控制器(PLC)，其與所述位置傳感單元進(jìn)行信號通訊，并且被構(gòu)造為基于來自所述位置傳感單元的輸入而確定列車位置。

在位置傳感單元的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)車廂中的每個(gè)具有沿所述行進(jìn)方向大致相同的車廂長度，在多個(gè)車廂上存在多個(gè)車廂探測元件。所述多個(gè)車廂探測元件中的每個(gè)具有沿所述行進(jìn)方向的大致相等的探測元件長度，所述探測元件長度小于所述車廂長度。

位置傳感單元可包括：第一位置傳感器，其沿所述車軌布置，對于所述多個(gè)車廂探測元件的每個(gè)的存在和/或不存在起響應(yīng)；第二位置傳感器，其沿所述車軌布置，對于所述多個(gè)車廂探測元件的每個(gè)的存在和/或不存在起響應(yīng)，并沿所述行進(jìn)方向與所述第一位置傳感器以第一傳感器間隙分離，所述第一傳感器間隙小于所述探測元件長度。

根據(jù)可替代位置傳感單元的一個(gè)實(shí)施例，各車廂以車廂順序連接，多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽布置在所述多個(gè)車廂上，所述多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽中的每個(gè)存儲獨(dú)特標(biāo)識物。位置傳感單元包括：數(shù)據(jù)標(biāo)簽讀取器，其沿所述車軌布置，并能夠操作以依序探測所述多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽中的每個(gè)且從中讀取所述獨(dú)特標(biāo)識物?？删幊踢壿嬁刂破?，其與所述位置傳感單元信號通訊，所述可編程邏輯控制器存儲與所述車廂順序?qū)?yīng)的所述獨(dú)特標(biāo)識物的清單并被構(gòu)造為基于來自所述位置傳感單元的輸入和所述存儲的清單而確定列車位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，用于傳輸散裝材料，包括：

適于形成列車的多個(gè)車廂，每個(gè)車廂具有成對的側(cè)驅(qū)動板并且適于承載散裝材料；

驅(qū)動站，用于摩擦接觸至少一些所述車廂的側(cè)驅(qū)動板，以將從動運(yùn)動(driven movement)施加于每個(gè)所接觸的車廂；和

傳感器構(gòu)造，其關(guān)聯(lián)到所述驅(qū)動站，以傳感與至少一個(gè)所述車廂關(guān)聯(lián)的車廂探測元件；

其中，所述傳感器構(gòu)造適于確定與所述車廂相關(guān)聯(lián)的屬性，其中所述屬性是所述車廂的速度、與所述車廂相關(guān)聯(lián)的所述列車的速度、所述車廂的加速度、與所述車廂相關(guān)聯(lián)的所述列車的加速度、所述車廂的運(yùn)動方向、所述車廂的脫軌、或與所述車廂相關(guān)聯(lián)的所述列車的脫軌。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造進(jìn)一步適于確定：從包括所述車廂的位置和所述列車的位置的組中選出的與所述車廂相關(guān)聯(lián)的屬性。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述驅(qū)動站包括：驅(qū)動輪胎構(gòu)造，用于摩擦接觸至少一個(gè)所述車廂的所述側(cè)驅(qū)動板，其中所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造基于所述車廂之一的所確定的屬性進(jìn)行控制。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述驅(qū)動單元適于響應(yīng)于所確定的屬性而控制所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造增大從所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造向與該驅(qū)動輪胎構(gòu)造接合的車廂的從動運(yùn)動。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述驅(qū)動單元適于響應(yīng)于所確定的屬性而控制所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造減小從所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造向與該驅(qū)動輪胎構(gòu)造接合的車廂的從動運(yùn)動。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造是接近傳感器、磁接近傳感器、或超聲傳感器。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造是多個(gè)傳感器構(gòu)造。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述車廂探測元件具有有效區(qū)域，使得在一個(gè)時(shí)刻僅有一個(gè)所述傳感器探測所述車廂探測元件。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，隨著每個(gè)車廂經(jīng)過所述驅(qū)動站附近，每個(gè)傳感器依序探測該車廂的所述車廂探測元件。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造是三個(gè)傳感器構(gòu)造，各個(gè)傳感器之間具有已知的預(yù)定間隙。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，隨著每個(gè)車廂經(jīng)過所述驅(qū)動站附近，每個(gè)傳感器依序探測該車廂的所述車廂探測元件。

在所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，由所述傳感器構(gòu)造傳感的所述車廂的所述車廂探測元件位于該車廂的前部與隨后的車廂之間。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種控制系統(tǒng)，用于一傳輸散裝材料的軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，其中所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)包括：適于形成至少兩個(gè)分立的列車的多個(gè)車廂，其中，每個(gè)列車的至少一個(gè)車廂具有成對的側(cè)驅(qū)動板并且適于承載散裝材料；所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)一步包括：至少一個(gè)驅(qū)動站，用于摩擦接觸所述側(cè)驅(qū)動板以將從動運(yùn)動施加于每個(gè)列車；所述控制系統(tǒng)包括：

傳感器構(gòu)造，用于傳感每個(gè)所述列車的至少一個(gè)所述車廂的車廂探測元件；

其中，所述傳感器構(gòu)造適于確定與所述至少一個(gè)車廂關(guān)聯(lián)的狀態(tài)信息，其中所述狀態(tài)信息是所述車廂的速度、與所述車廂相關(guān)聯(lián)的所述列車的速度、所述車廂的加速度、與所述車廂相關(guān)聯(lián)的所述列車的加速度、所述車廂的運(yùn)動方向、所述車廂的脫軌、或與所述車廂相關(guān)聯(lián)的所述列車的脫軌。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造被操作性地聯(lián)接到所述驅(qū)動站。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，隨著車廂經(jīng)過所述驅(qū)動站附近，所述傳感器構(gòu)造探測所述車廂的對應(yīng)的車廂探測元件。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造相對于所述驅(qū)動站分立地且分開地定位。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造進(jìn)一步適于確定：與所述車廂的位置或者所述列車的位置相關(guān)聯(lián)的屬性。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述驅(qū)動站包括驅(qū)動單元和驅(qū)動輪胎構(gòu)造，所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造用于摩擦接觸至少一些所述車廂的所述側(cè)驅(qū)動板，其中所述驅(qū)動單元適于響應(yīng)于所述車廂之一的所確定的屬性而控制所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述驅(qū)動單元適于響應(yīng)所確定的屬性而控制所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造增大從所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造向與該驅(qū)動輪胎構(gòu)造接合的車廂的從動運(yùn)動。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述驅(qū)動單元適于響應(yīng)所確定的屬性而控制所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造減小從所述驅(qū)動輪胎構(gòu)造向與該驅(qū)動輪胎構(gòu)造接合的車廂的從動運(yùn)動。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造是多個(gè)傳感器構(gòu)造。

在所述控制系統(tǒng)或者前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器構(gòu)造是接近傳感器、磁接近傳感器、或超聲傳感器。

在又一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于控制軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的方法，所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)用于傳輸散裝材料，其中所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)包括具有成對側(cè)驅(qū)動板的列車并且適于承載散裝材料；其中所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少兩個(gè)驅(qū)動站，用于摩擦接觸所述側(cè)驅(qū)動板以將從動運(yùn)動施加于所述列車；所述方法包括：

在所述第一驅(qū)動站處以選定的速度和加速度將從動運(yùn)動施加于所述列車；

確定所述列車相對于所述第二驅(qū)動站的位置；和

當(dāng)確定所述列車處于相對于所述第二驅(qū)動站的選定的位置時(shí)，啟動所述第二驅(qū)動站以在所述第二驅(qū)動站處將所述從動運(yùn)動施加于所述列車，使得所述列車保持與該列車處于所述第一驅(qū)動站時(shí)大致相等的速度。

在所述方法或前述方法的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟：

如果所述第二驅(qū)動站未處于將從動運(yùn)動施加于所述列車使得所述列車保持與該列車處于所述第一驅(qū)動站時(shí)大致相等的速度的狀態(tài)，則停止所述第二驅(qū)動站的操作。

在所述方法或前述方法的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)驅(qū)動站定位且它們的分開距離大于所述列車的長度。

在又一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于控制軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的方法，所述的軌道運(yùn)輸系統(tǒng)用于傳輸散裝材料，其中所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)包括具有成對側(cè)驅(qū)動板的列車并且適于承載散裝材料；其中所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)一步包括驅(qū)動站，用于摩擦接觸所述側(cè)驅(qū)動板以將從動運(yùn)動施加于所述列車；所述方法包括：

確定所述列車相對于所述驅(qū)動站的位置；和

當(dāng)確定所述列車處于相對于所述驅(qū)動站的選定的位置時(shí)，啟動所述驅(qū)動站以當(dāng)所述列車經(jīng)過所述驅(qū)動站時(shí)以期望速度將從動運(yùn)動施加于所述列車。

在所述方法或前述方法的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第二驅(qū)動站，用于摩擦接觸所述側(cè)驅(qū)動板以將從動運(yùn)動施加于所述列車，其中所述方法進(jìn)一步包括：

確保所述列車的至少一個(gè)所述車廂總是接觸到所述驅(qū)動站中的一個(gè)。

在所述方法或前述方法的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述軌道運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第二驅(qū)動站，用于摩擦接觸所述側(cè)驅(qū)動板以將從動運(yùn)動施加于所述列車，其中兩個(gè)驅(qū)動站之間的距離大于所述列車的長度。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：適于形成第二列車的多個(gè)車廂，每個(gè)車廂具有成對的側(cè)驅(qū)動板并且適于承載散裝材料。

在又一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種列車系統(tǒng)，包括：

車軌，其沿行進(jìn)方向延伸；

多個(gè)車廂，其位于所述車軌上，并連接以形成列車；

多個(gè)車廂探測元件，處于所述多個(gè)車廂上，所述多個(gè)車廂探測元件中的每個(gè)具有沿所述行進(jìn)方向的大致相等的探測元件長度，所述探測元件長度小于所述車廂的長度；

位置傳感單元，其包括：

第一位置傳感器，其沿所述車軌布置，響應(yīng)于所述多個(gè)車廂探測元件的每個(gè)的存在與否；

第二位置傳感器，其沿所述車軌布置，響應(yīng)于所述多個(gè)車廂探測元件的每個(gè)的存在與否，并沿所述行進(jìn)方向與所述第一位置傳感器以第一傳感器間隙分離，所述第一傳感器間隙小于所述探測元件長度；和

可編程邏輯控制器(PLC)，其與所述位置傳感單元進(jìn)行信號通訊，且被構(gòu)造為基于來自所述位置傳感單元的輸入而確定列車位置。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述位置傳感單元進(jìn)一步包括：第三位置傳感器，其沿所述車軌布置，響應(yīng)于所述多個(gè)車廂探測元件的每個(gè)的存在與否，并沿所述行進(jìn)方向與所述第二位置傳感器以第二傳感器間隙分離而且與所述第一位置傳感器以第三傳感器間隙分離，所述第三傳感器間隙等于所述第一傳感器間隙和第二傳感器間隙之和，且所述第二傳感器間隙小于所述探測元件長度。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述第三傳感器間隙大于所述探測元件長度。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述第一傳感器間隙和第二傳感器間隙不相等。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述第三傳感器間隙小于所述車廂長度。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述車軌包括成對的平行的軌道；所述位置傳感單元布置在所述軌道之間而使得所述列車在所述位置傳感單元上經(jīng)過。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述位置傳感單元包括沿所述行進(jìn)方向伸長的傳感器安裝部，所述位置傳感器安裝到所述傳感器安裝部。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述多個(gè)車廂探測元件中的每個(gè)是金屬構(gòu)件，在所述多個(gè)車廂中相應(yīng)的一個(gè)下延伸；

其中每個(gè)所述位置傳感器是接近探測器，響應(yīng)于每個(gè)金屬構(gòu)件的存在與否。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：驅(qū)動站，其沿所述車軌布置，并能夠由所述PLC操作以將運(yùn)動施加于所述列車。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述驅(qū)動站包括：在所述車軌的相反側(cè)上的成對的驅(qū)動輪，所述驅(qū)動輪接合經(jīng)過所述驅(qū)動輪之間的所述多個(gè)車廂中的每個(gè)。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述位置傳感單元位于所述驅(qū)動站處。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

多個(gè)額外驅(qū)動站，其沿所述車軌以間隔布置，并能夠由所述PLC操作以將運(yùn)動施加于所述列車；和

多個(gè)額外位置傳感單元，與所述位置傳感單元相同，所述多個(gè)額外位置傳感單元中的每個(gè)位于所述多個(gè)額外驅(qū)動站中相應(yīng)的一個(gè)處。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述PLC被構(gòu)造為：基于來自所述位置傳感單元的輸入而依序地操作所述驅(qū)動站。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述多個(gè)車廂中的每個(gè)具有沿所述行進(jìn)方向大致相同的車廂長度。

在又一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種列車系統(tǒng)，包括：

車軌，其沿行進(jìn)方向延伸；

多個(gè)車廂，其位于所述車軌上，并以車廂順序連接以形成列車；

多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽，處于所述多個(gè)車廂上，所述多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽中的每個(gè)存儲獨(dú)特標(biāo)識物；

位置傳感單元，其包括：

數(shù)據(jù)標(biāo)簽讀取器，其沿所述車軌布置，并能夠操作以依序探測所述多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽中的每個(gè)且從中讀取所述獨(dú)特標(biāo)識物；和

可編程邏輯控制器，其與所述位置傳感單元信號通訊，所述可編程邏輯控制器存儲與所述車廂順序?qū)?yīng)的所述獨(dú)特標(biāo)識物的清單并被構(gòu)造為基于來自所述位置傳感單元的輸入和所述存儲的清單而確定列車位置。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽是射頻識別(RFID)標(biāo)簽，且所述數(shù)據(jù)標(biāo)簽讀取器是RFID標(biāo)簽讀取器。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述RFID標(biāo)簽是無源RFID標(biāo)簽。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽不位于所述多個(gè)車廂的外表面上。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：驅(qū)動站，其沿所述車軌布置，并能夠由所述PLC操作以將運(yùn)動施加于所述列車。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述PLC被構(gòu)造為：當(dāng)所述獨(dú)特標(biāo)識物之一在其在所述車廂順序中的位置處未被讀取時(shí)，使所述列車受控停止。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述位置傳感單元位于所述驅(qū)動站處。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

多個(gè)額外驅(qū)動站，其沿所述車軌以間隔布置，并能夠由所述PLC操作以將運(yùn)動施加于所述列車；和

多個(gè)額外位置傳感單元，與所述位置傳感單元相同，所述多個(gè)額外位置傳感單元中的每個(gè)位于所述多個(gè)額外驅(qū)動站中相應(yīng)的一個(gè)處。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述PLC被構(gòu)造為：基于來自所述位置傳感單元的輸入而依序地操作所述驅(qū)動站。

在所述系統(tǒng)或前述系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述間隔大于列車的長度；PLC基于所述列車的位置、地形和車軌狀況計(jì)算所述列車在到達(dá)隨后驅(qū)動站時(shí)的預(yù)期速度，并且起動所述隨后驅(qū)動站使所述隨后驅(qū)動站將力施加于所述列車而使得該列車保持與其首先到達(dá)所述隨后驅(qū)動站時(shí)大致相等的速度。

附圖說明

本發(fā)明的各種實(shí)施例通過示例參照附圖和附錄進(jìn)行描述。通過閱讀以下參照附圖對本發(fā)明各種實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯見的，其中：

圖1是基于本發(fā)明的教示的一種軌道系統(tǒng)的示意圖；

圖2和3分別是能夠通過圖1所示系統(tǒng)操作的列車的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視和俯視平面圖；

圖4是能夠通過本發(fā)明的控制系統(tǒng)操作的車軌構(gòu)造的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的具有位置傳感單元的列車系統(tǒng)的示意性概略圖；

圖6是圖5所示列車系統(tǒng)的一部分的側(cè)視圖，其上的列車通過局部剖視方式顯示以露出隱藏部件；

圖7是圖5所示列車系統(tǒng)的一部分的俯視圖，其中包括驅(qū)動站，圖6的列車經(jīng)過所述驅(qū)動站，其中隱藏部件以虛線顯示；

圖8是圖7所示驅(qū)動站的俯視圖，其中移除各部件且列車不存在，顯示出圖5所示的示例性位置傳感單元；

圖9是經(jīng)過圖5所示傳感單元之一的列車的一系列示意性側(cè)視圖；

圖10是在列車經(jīng)過時(shí)圖9所示位置傳感單元的狀態(tài)的狀態(tài)示意圖；和

圖11是圖5所示列車系統(tǒng)的一部分的俯視圖，其中包括驅(qū)動站，圖6的列車經(jīng)過所述驅(qū)動站且經(jīng)過可替代實(shí)施例的位置傳感單元，其中隱藏部件以虛線顯示。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照顯示本發(fā)明示例性實(shí)施例的附圖和附錄在下文中對本發(fā)明進(jìn)行更全面描述。不過，本發(fā)明可能實(shí)施為多種不同形式，并應(yīng)被認(rèn)為不限于在此提出的實(shí)施例和示例，且本發(fā)明應(yīng)不限于在此提出的程度。相反地，在此呈現(xiàn)的實(shí)施例使得本公開內(nèi)容將是透徹和完整的，并將利用這些示例性和非限制性的實(shí)施例和示例向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳遞出本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在此提供的實(shí)施例、示例和例示方案的多種不同形式和變例都是可行的，在此提供的各種實(shí)施例、示例和例示方案應(yīng)被認(rèn)為是非限制性的實(shí)施例、示例和例示方案。

首先參見圖1－3，基于本發(fā)明的教示，一個(gè)列車系統(tǒng)10包括具有平行軌道12a、12b的車軌12。列車14包括：具有前、后輪對18、20的第一或前導(dǎo)車廂16，前、后輪對18、20能夠在車軌12上操作而為前導(dǎo)車廂提供自由輪轉(zhuǎn)運(yùn)動。對于作為示例在此描述的實(shí)施例，列車包括另外的車廂，其被描述為第二或后車廂22以及在前導(dǎo)車廂與后車廂之間承載的中間車廂24或多個(gè)中間車廂。后車廂22和中間車廂24包括前樞轉(zhuǎn)連接部26，用于將中間車廂和后車廂樞轉(zhuǎn)地連接到相鄰的前車廂。后車廂22和中間車廂24僅具有后輪對20，能夠在車軌12上操作而提供其自由輪轉(zhuǎn)運(yùn)動。

繼續(xù)參見圖2，每個(gè)車廂具有相附接的側(cè)板28。參見圖1、3、4，多個(gè)驅(qū)動站30中的每個(gè)均具有可變頻驅(qū)動器(VFD)，可變頻驅(qū)動器包括驅(qū)動輪胎32，用于摩擦接觸側(cè)板28并將從動運(yùn)動傳遞到每個(gè)車廂以及列車14。如繼續(xù)參見圖3所示，在此描述的實(shí)施例包括的每個(gè)車廂包括相反的側(cè)板28a、28b和相反的驅(qū)動輪胎32a、32b。特別地，每個(gè)車廂可在每側(cè)上具有固定的側(cè)板，固定的側(cè)板沿車廂的長度延伸并分布在輪和車軌外。這些側(cè)板可相對于輪而對稱定位且平行于輕軌道。在另一布置中，側(cè)板可相對于輪非對稱定位。不過，在此布置中，輪是側(cè)板的一部分，使得側(cè)板－輪布置允許列車向下游或向上游運(yùn)動。優(yōu)選地，輪被安置為允許列車在豎立(upright)位置或倒轉(zhuǎn)位置操作。每個(gè)驅(qū)動站30包括A/C變換器和控制器，其中控制器連接到每組驅(qū)動馬達(dá)，從而可通過修改其電壓和頻率中的至少一種而使各馬達(dá)同步。列車的向前或逆向運(yùn)動由于列車相反側(cè)上的輪胎的水平旋轉(zhuǎn)所致，所述水平旋轉(zhuǎn)通過所述旋轉(zhuǎn)的適合壓力沿相反方向轉(zhuǎn)動以在輪胎表面與側(cè)板之間提供最小的滑動。換言之，兩個(gè)相反的輪胎均被朝向車軌中心向內(nèi)推動。為了停止列車，驅(qū)動輪胎32進(jìn)一步適于接合于和施壓于車廂的側(cè)板28。

如在此所示，前導(dǎo)車廂16具有槽54，和相反的側(cè)板28a、28b，側(cè)板28a、28b在它們之間具有減小距離以平滑地進(jìn)入驅(qū)動站的相反的驅(qū)動輪胎32a、32b中。后車廂22具有槽和相反的側(cè)板28a、28b，側(cè)板28a、28b在它們之間具有減小距離以在列車14退出驅(qū)動站30的相反的驅(qū)動輪胎32a、32b時(shí)減小沖擊。中間車廂24通過U形夾類型的聯(lián)接部被聯(lián)接到前導(dǎo)車廂16和后車廂22，并使其槽對準(zhǔn)以形成整體上開放的槽，在各車廂之間具有空隙56。柔性的翼片58在車廂16、24、22之間的空隙56上方延伸。每個(gè)車廂包括半圓形開放槽，且當(dāng)銜接或聯(lián)接到一起時(shí)呈現(xiàn)出對于列車整個(gè)長度的開放且連續(xù)的剛性槽。柔性的密封翼片附接到后掛車廂的前部附近，重疊于但不附接到前導(dǎo)車廂槽的后部。半圓形槽通過柔性翼片密封，比其它設(shè)計(jì)(例如美國專利No.3,752,334中所示設(shè)計(jì))好得多。這允許列車順應(yīng)地勢和曲度，而不會喪失其作為連續(xù)槽的密封整體性。列車中的擬運(yùn)輸材料在材料重量均布時(shí)被有效支撐并通過這種翼片密封以針對前向車廂的金屬槽保持密封。連續(xù)的長槽提供簡化的加載，這是因?yàn)?，列車可在類似于傳輸帶那樣運(yùn)動時(shí)進(jìn)行加載和卸載。對傳統(tǒng)鐵道料斗或旋轉(zhuǎn)式傾倒車廂的批量加載設(shè)備要求而言，這是顯著的優(yōu)點(diǎn)。

如在此所述且參見圖4，提供一種用于控制軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，其著重于列車(而不是驅(qū)動站)，并且被優(yōu)化以將列車沿車軌的位置確定到至少在一個(gè)車廂長度內(nèi)。返回參見圖1－4，各驅(qū)動站30沿車軌12分開，使得至少一個(gè)驅(qū)動站與列車接觸以保持適當(dāng)控制?？刂浦行?8可遠(yuǎn)離驅(qū)動站30定位，每個(gè)驅(qū)動站與控制中心通訊以提供狀態(tài)信息，例如列車位置、列車速度、驅(qū)動站自身性能，等。從驅(qū)動站到驅(qū)動站和到控制中心的通訊可利用硬線(hard wire)、光纖、和/或無線電波傳送方式實(shí)現(xiàn)，根據(jù)系統(tǒng)操作時(shí)所處的狀況而定。這種系統(tǒng)允許使用多個(gè)列車。例如，多個(gè)列車可在包括多個(gè)驅(qū)動站30的系統(tǒng)內(nèi)操作，多個(gè)驅(qū)動站30相互通訊以驅(qū)動列車并在列車之間保持期望間隙。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的是，現(xiàn)在通過本發(fā)明的教示得到的益處在于，采用可替代的車軌和驅(qū)動站構(gòu)造，包括用于逆轉(zhuǎn)列車方向的復(fù)位術(shù)(reinversion)定位或者在系統(tǒng)內(nèi)行進(jìn)的列車。

對于驅(qū)動器控制系統(tǒng)的操作，僅有與列車接觸的驅(qū)動器將優(yōu)選地在任意給定時(shí)間點(diǎn)運(yùn)行。控制系統(tǒng)使用列車位置信息對列車速度進(jìn)行微調(diào)，以確保路線(course)上的所有列車的間隙適當(dāng)。對于加速度，傾斜度、傾斜長度將同樣確定驅(qū)動馬達(dá)所需的最大馬力。由于控制系統(tǒng)能夠在驅(qū)動站之間通訊驅(qū)動器速度信息以實(shí)現(xiàn)同步目的，因而列車在進(jìn)入下一驅(qū)動站之前不需完全加速。此外，較長的加速時(shí)間允許使用較小馬力(較低成本)的驅(qū)動馬達(dá)。

繼續(xù)參見圖4，提供一種控制軌道運(yùn)輸系統(tǒng)(包括列車14和驅(qū)動站30)的方法，所述方法可被優(yōu)化以確定列車14沿車軌12的位置，且可選地確定到至少在一個(gè)車廂長度內(nèi)。特別地，每個(gè)驅(qū)動站30包括傳感器(例如至少三個(gè)傳感器)，傳感器相互分開以避免相互干擾。列車14的至少一個(gè)車廂(但理想地為每個(gè)車廂)包括對應(yīng)的車廂探測元件(將由每個(gè)傳感器傳感)，使得當(dāng)列車14經(jīng)過驅(qū)動站時(shí)，每個(gè)傳感器可傳感每個(gè)車廂的對應(yīng)車廂探測元件。車廂的對應(yīng)車廂探測元件可進(jìn)一步被設(shè)計(jì)為使得：在驅(qū)動站30處的三個(gè)傳感器中的僅一個(gè)在一時(shí)刻探測這樣的車廂探測元件。

在一個(gè)示例中，每個(gè)驅(qū)動站30包括三個(gè)傳感器，這三個(gè)傳感器以選定的充分長度大致沿水平方向相互分開以不相互干擾(例如，傳感器A、傳感器B、傳感器C大致分開至少約18英寸)。列車14的每個(gè)車廂包括對應(yīng)的車廂探測元件(將由每個(gè)傳感器傳感)，車廂探測元件具有有效區(qū)域，使得在驅(qū)動站30處的三個(gè)傳感器中的僅一個(gè)在一時(shí)刻探測這樣的車廂探測元件。傳感器可為接近傳感器、超聲傳感器、磁接近傳感器、或其它相當(dāng)?shù)幕蜻m合的傳感器。在此示例中，接近或超聲類型的傳感器將均用于探測每個(gè)車輛上的選定表面區(qū)域，而磁接近傳感器將用于探測每個(gè)車廂上安裝的磁體(例如釹磁體)。車廂探測元件可為車廂的集成部分，或者安裝到車廂上。

利用三個(gè)傳感器，控制系統(tǒng)適于將列車14沿車軌12的位置確定到至少在一個(gè)車廂長度內(nèi)。特別地，隨著列車14的每個(gè)車廂經(jīng)過驅(qū)動站30，每個(gè)傳感器依序探測車廂的對應(yīng)車廂探測元件并將相關(guān)聯(lián)信號發(fā)送到控制系統(tǒng)。以此方式，列車的任一車廂的存在狀態(tài)或位置可通過在每個(gè)驅(qū)動站處的這種傳感器構(gòu)造而確認(rèn)。

這種傳感器構(gòu)造也可用于確定列車運(yùn)動方向。例如，當(dāng)列車沿向前方向運(yùn)動經(jīng)過驅(qū)動站時(shí)，每個(gè)車廂上的對應(yīng)車廂探測元件觸發(fā)傳感器A、然后是傳感器B、然后是傳感器C，以依序?qū)⑾嚓P(guān)聯(lián)信號發(fā)送到控制中心。當(dāng)控制中心以此次序接收到相關(guān)聯(lián)信號時(shí)(例如傳感A、傳感B、傳感C)，控制中心認(rèn)為一個(gè)車廂已經(jīng)向上游(或進(jìn)行向前運(yùn)動)經(jīng)過驅(qū)動站。當(dāng)列車逆向移動經(jīng)過驅(qū)動站時(shí)，每個(gè)車廂上的對應(yīng)車廂探測元件觸發(fā)傳感器C、然后是傳感器B、然后是傳感器A，以依序?qū)⑾嚓P(guān)聯(lián)信號發(fā)送到控制中心。當(dāng)控制中心以此次序接收到相關(guān)聯(lián)信號時(shí)(例如傳感C、傳感B、傳感A)，控制中心認(rèn)為一個(gè)車廂已經(jīng)向下游(或逆向)經(jīng)過驅(qū)動站。如果控制中心接收到任何其它次序，而不是(傳感A、傳感B、傳感C)或(傳感C、傳感B、傳感A)，則可認(rèn)為列車停止或發(fā)生故障。

傳感器構(gòu)造也可用于確定列車的速度和加速度。例如，使用以下參數(shù)可確定列車速度：(a)兩個(gè)車廂的對應(yīng)車廂探測元件之間的距離，和(b)進(jìn)行傳感器探測之間的時(shí)間長度(例如，(a)位于第一車廂上的磁體與位于第二車廂上的磁體之間的距離，和(b)通過傳感器A探測位于第一車廂上的磁體與探測第二車廂的磁體之間的時(shí)間長度)。另外，隨時(shí)間的傳感器數(shù)據(jù)或者隨時(shí)間的多車廂傳感可用于確定列車加速度。

如前所述，傳感器構(gòu)造可通常用于探測列車的停止或故障。脫軌可由于多種因素導(dǎo)致，例如，從車軌上的碎渣到列車上的輪軸承故障。在一個(gè)特定示例中，傳感器構(gòu)造可用于探測列車脫軌情況。折疊列車(folded train)的探測通常通過比較各驅(qū)動站之間的車廂的數(shù)量進(jìn)行。特別地，傳感器構(gòu)造可用于傳感每個(gè)車廂上的對應(yīng)車廂探測元件的數(shù)量并由此對經(jīng)過驅(qū)動站的車廂計(jì)數(shù)。例如，如果(a)驅(qū)動站D1和D2分開1140英尺且(b)每個(gè)車廂均長67英尺，則在每個(gè)驅(qū)動站之間應(yīng)存在17個(gè)車廂。如果在每個(gè)驅(qū)動站之間的車廂總數(shù)的差別小于17個(gè)車廂或大于18個(gè)車廂，則控制中心認(rèn)為可能脫軌或發(fā)生傳感器故障。進(jìn)而可向驅(qū)動站發(fā)送信號以停止列車。

在又一實(shí)施例中，提供控制系統(tǒng)，通過確保在將臨驅(qū)動站(例如D2)處的每個(gè)驅(qū)動輪胎的速度保持與列車相等的速度，可減輕因脫軌所致?lián)p害。特別地，提供改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，用于基于在先前驅(qū)動站處探測到的速度或加速度控制列車14沿車軌12的運(yùn)動。在一個(gè)示例中，第一驅(qū)動站30(DS1)使列車沿車軌12以預(yù)選速度或加速度朝向第二驅(qū)動站(DS2)運(yùn)動。列車的車廂通過前述傳感器構(gòu)造被傳感，列車14相對于第一驅(qū)動站(DS1)和第二驅(qū)動站(DS2)的位置被確認(rèn)。當(dāng)確定列車14相距第二驅(qū)動站(DS2)在特定距離范圍內(nèi)時(shí)，將命令信號發(fā)送到第二驅(qū)動站(DS2)，以啟動第二驅(qū)動站(DS2)處的驅(qū)動輪胎32。為減小驅(qū)動輪胎和車廂的磨損，第二驅(qū)動站(DS2)以與第一驅(qū)動站處的速度大約相等的速度和/或加速度接合和保持列車。換言之，第二驅(qū)動站(DS2)以由控制中心為列車指定的速度和/或加速度啟動和保持。當(dāng)?shù)诙?qū)動站(DS2)處的選定傳感器確定第二驅(qū)動站(DS2)已經(jīng)接合列車時(shí)，停止命令被發(fā)送到第一驅(qū)動站用于使第一驅(qū)動站的驅(qū)動輪胎32停止。以此方式，列車將省略(pass)從一個(gè)驅(qū)動站到另一驅(qū)動站的控制。從一個(gè)驅(qū)動站到另一驅(qū)動站的過渡同步。

在各種實(shí)施例中，相鄰驅(qū)動站之間的距離大于列車的長度。因此，列車在驅(qū)動站之間自由運(yùn)行一特定距離。因此，列車在驅(qū)動站之間基本脫離(pass off)。以此布置，控制系統(tǒng)基于地形和車軌狀況(車軌的上傾或下傾)計(jì)算列車在到達(dá)第二驅(qū)動站時(shí)的預(yù)期速度?？刂葡到y(tǒng)然后可探測列車位置，起動第二驅(qū)動站，并使第二驅(qū)動站將力從驅(qū)動輪胎施加于列車而使得：列車保持與其首次到達(dá)第二驅(qū)動站時(shí)大致相等的速度。

在各種其它實(shí)施例中，在各驅(qū)動站之間的距離短于列車，因而列車通?？偸桥c驅(qū)動站接觸。

在此提出的本發(fā)明的多個(gè)修改方案和其它實(shí)施例對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將是可想到的，有益于理解在前文描述和相關(guān)附圖中所呈現(xiàn)的教示內(nèi)容。因此，應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例的特定示例，修改方案和其它實(shí)施例意在被包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。雖然在此采用特定表述，不過其僅按照通用的和描述性的方式使用，而不是用于限制目的。

參見圖5和6，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例，列車系統(tǒng)110包括車軌112，在車軌112上騎跨有一個(gè)或多個(gè)列車114。車軌112沿行進(jìn)方向116延伸，列車114沿行進(jìn)方向116(向前)和相反方向(逆向)通過多個(gè)驅(qū)動站120驅(qū)動。多個(gè)位置傳感單元122中的每個(gè)確定列車114的位置?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)124與驅(qū)動站120和位置傳感單元122進(jìn)行信號通訊，并被構(gòu)造為基于由位置傳感單元122確定的列車位置而通過驅(qū)動站120驅(qū)動列車114。

另外參見圖7，車軌112可包括一對大致平行的軌道126，不過對車軌112也可采用其它構(gòu)造。車軌112可布置為連續(xù)環(huán)，或者具有分離的起點(diǎn)和終點(diǎn)。另外，根據(jù)需要或者期望，車軌可具有不同分岔(distinct branch)、高架區(qū)段、倒轉(zhuǎn)(inverted)區(qū)段、隧道，等等，應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明可用于幾乎任意車軌構(gòu)造。

參見圖6和7，列車114包括多個(gè)依序連接的車廂130。每個(gè)車廂的沿行進(jìn)方向116的車廂長度可選地大致相等。此外，車廂130可在輪134上的右側(cè)上和倒轉(zhuǎn)位置滾動，以允許在倒轉(zhuǎn)位置時(shí)傾倒車廂的內(nèi)容物。所示車廂130包括側(cè)板136，側(cè)板136被驅(qū)動站120接合以沿著和逆著行進(jìn)方向116推動車廂130，如在下文中更詳細(xì)闡釋。雖然為了例示經(jīng)濟(jì)性僅圖示出三個(gè)車廂130，不過也可采用包括更多或更少車廂的列車。

每個(gè)車廂130承載車廂探測元件140，對其存在與否以位置傳感單元122起響應(yīng)。如前所述，車廂探測元件140可為車廂的集成部分，或安裝到車廂上。在所示實(shí)施例中，車廂探測元件140是沿行進(jìn)方向116伸長的金屬構(gòu)件，且附接到每個(gè)車廂130的底部。在一個(gè)實(shí)施例中，車廂探測元件140沿行進(jìn)方向的長度小于車廂長度。例如，車廂探測元件140可為大約1英寸×2英寸×4英尺的金屬管，安裝到大約8英尺長的車廂的底部。

參見圖7，在所示實(shí)施例中，每個(gè)驅(qū)動站120包括：安裝到車軌112的相反側(cè)上的一對驅(qū)動輪142。基于操作需要可采用更多或更少的驅(qū)動輪/對，或者可采用另一驅(qū)動機(jī)構(gòu)。驅(qū)動輪142沿方向144沿側(cè)向定位以接合車廂130上的側(cè)板136。驅(qū)動輪142被驅(qū)動沿方向146轉(zhuǎn)動，由此使列車114沿行進(jìn)方向116被向前推動。通過與方向146相反地轉(zhuǎn)動驅(qū)動輪142，列車114可逆行進(jìn)方向被反向推動。驅(qū)動輪142也可用于使列車114減速。驅(qū)動輪142可通過一個(gè)或多個(gè)可變頻(VFD)驅(qū)動器驅(qū)動，由PLC 124導(dǎo)引。

參見圖8，位置傳感單元122中的示例性的一個(gè)包括多個(gè)沿行進(jìn)方向116而前后布置的位置傳感器150、152、154。其它單元122可大致相同，不過為了簡要而僅例示出一個(gè)。為易于安裝和更換，傳感器150、152、154通常位于傳感器安裝部156上。傳感器安裝部156布置在車軌112的軌道126之間，使得列車114將從其上方經(jīng)過。通過這種布置，傳感器150、152、154定位而使得：每個(gè)車廂探測元件140在其名義范圍內(nèi)經(jīng)過；例如，車廂探測元件140將在傳感器150、152、154上方約0.750英寸經(jīng)過。

在所示實(shí)施例中，傳感器150、152、154是接近傳感器(例如感應(yīng)式接近傳感器)，其對車廂探測元件140存在與否起響應(yīng)而不與其物理接觸。傳感器150、152、154可在很大程度上對非金屬物體和傳感器名義范圍之外的任何物體不起響應(yīng)。如果沒有移動部件且基本不受灰塵和污物的干擾，則這樣的傳感器在許多嚴(yán)酷環(huán)境中能夠可靠起作用，而很少需要或不需要維護(hù)。

在各種實(shí)施例中，存在至少兩個(gè)位置傳感器，而所示實(shí)施例包括第一、第二、第三傳感器150、152、154。第一和第二位置傳感器150、152通過第一傳感器間隙160沿行進(jìn)方向116分離。第三傳感器154通過第二傳感器間隙162沿行進(jìn)方向116分離于第二傳感器152。第一和第三位置傳感器150、154通過第三傳感器間隙164沿行進(jìn)方向116分離，第三傳感器間隙164等于第一和第二傳感器間隙160、162之和。雖然可以使用不同數(shù)量和間隙的傳感器，不過以下非限制性的間隙性能可能是有利的，并形成本發(fā)明的示例性實(shí)施例：

·第一和第二傳感器間隙160、162均小于探測元件長度；

·第一和第二傳感器間隙160、162不相等；

·第三傳感器間隙164大于探測元件長度；

·第三傳感器間隙164小于車廂長度；更特別地小于列車中一個(gè)車廂的探測元件到下一車廂的探測元件的間隙。

如果在前述情況下示例性的探測元件長度約為4英尺且車廂長度約為8英尺，則第一、第二、第三傳感器間隙的有利的近似測量值分別約為2英尺、3英尺、5英尺。

PLC 124與驅(qū)動單元120和位置傳感器122進(jìn)行信號通訊。通常而言，PLC通過位置傳感單元122確定列車位置并基于此控制驅(qū)動單元120(例如通過一個(gè)或多個(gè)VFD)。在此所用的“信號通訊”是指有效傳輸數(shù)據(jù)的通訊。可采用任意有線和/或無線通訊裝置在這些部件之間實(shí)現(xiàn)信號通訊。

在此所用的確定“列車位置”廣義上是指：確定列車的物理位置和/或其派生物，例如列車速度和列車加速度/減速度。本發(fā)明主要著重于：用于確定列車位置的系統(tǒng)和方法——所述方法(PLC據(jù)此使用所確定的列車位置控制列車)在本發(fā)明的范圍內(nèi)可顯著改變。不過，本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中可用于支持控制例程，類似于美國專利No.8,140,202(該專利在上文中被引用并在此通過引用全文并入本文)中所述，其中，當(dāng)列車從一個(gè)驅(qū)動站到另一個(gè)驅(qū)動站時(shí)，PLC在各驅(qū)動站之間實(shí)現(xiàn)驅(qū)動輪速度同步。

“PLC”應(yīng)通常被理解為計(jì)算機(jī)裝置，其被裝備以接收傳感器輸入以及生成控制輸出，且可編程而具有一個(gè)或多個(gè)控制例程以管控輸入與輸出之間的操作關(guān)系。雖然所述PLC可為基于目的構(gòu)建的PLC，例如用于此目的的市場銷售的PLC，不過本發(fā)明不必局限于此。

參見圖9和10，位置傳感單元122確定列車114位置的操作將更詳細(xì)闡釋。圖9A－9G示意性例示出前導(dǎo)(實(shí)線)和后掛(虛線)列車車廂130(具有探測元件140)在其經(jīng)過第一、第二、第三的位置位置傳感器150、152、154(標(biāo)記為A、B、C)時(shí)的位置。

每個(gè)位置傳感器具有：指示探測元件140存在的高電平/開啟輸出和指示探測元件140不存在的低電平/關(guān)閉輸出(不過，在保持在此所述總體功能的情況下，這些狀態(tài)可逆反)。圖10例示出在圖9所示車廂經(jīng)過時(shí)傳感器隨時(shí)間的響應(yīng)(在此示例中使用恒定的車廂速度)。通過實(shí)線顯示前導(dǎo)車廂的傳感器啟動，而后切換到對于后掛車廂啟動的虛線。圖10中標(biāo)記的豎直線9A－9G指示出對應(yīng)的圖9A－9G中所示車廂位置的傳感器狀態(tài)。

在圖9A中，前導(dǎo)車廂仍在接近傳感器A，因而所有傳感器A、B、C為低電平。當(dāng)前導(dǎo)車廂到達(dá)圖9B的位置時(shí)，探測元件在傳感器A的上方，但尚未到達(dá)傳感器B，因而僅傳感器A為高電平。在圖9C的位置，探測元件在傳感器A和B的上方，因而兩個(gè)傳感器均為高電平。在圖9D，探測元件已離開傳感器A但仍在傳感器B上方，因而傳感器A變?yōu)榈碗娖降獴保持高電平——直到圖9F的位置，此時(shí)傳感器B也變?yōu)榈碗娖健?/p>

此時(shí)并未論述傳感器C，應(yīng)認(rèn)識到，使用兩個(gè)傳感器(A和B)(它們分開的距離小于探測元件長度)，提供非?？煽康闹甘荆很噹呀?jīng)經(jīng)過所述傳感器——而不需要額外的抖動消除邏輯來排除間歇故障傳感器響應(yīng)的可能性。在PLC對已經(jīng)經(jīng)過的車廂計(jì)數(shù)之前，將需要按照以下順序關(guān)注以下事件(對于向前方向――而對于沿相反或逆反方向經(jīng)過的車廂而言順序?qū)⒛娣?：

·傳感器A變?yōu)楦唠娖剑鴤鞲衅鰾為低電平；

·傳感器B變?yōu)楦唠娖?，而傳感器A為高電平；

·傳感器A變?yōu)榈碗娖剑鴤鞲衅鰾為高電平；

·傳感器B變?yōu)榈碗娖?，而傳感器A為低電平。

在沒有車廂實(shí)際經(jīng)過傳感器時(shí)出現(xiàn)這種事件順序的可能性極小。而且，對錯誤探測目的的謬誤傳感器啟動的識別也比較直接，可通過PLC進(jìn)行適合的警報(bào)或指示。

包括第三傳感器(C)會進(jìn)一步減小謬誤識別的可能性——車廂計(jì)數(shù)的示例將進(jìn)一步包括：

·傳感器C變?yōu)楦唠娖?，而傳感器B為高電平(圖9E的位置)；

·傳感器B變?yōu)榈碗娖?，而傳感器C為高電平(A為低電平，如前所述－圖9F的位置)；

·傳感器C變?yōu)榈碗娖剑鳥為低電平(圖9G的位置)。

除了進(jìn)一步減小謬誤計(jì)數(shù)的可能性，增加第三傳感器的重要價(jià)值在于：傳感多個(gè)相連的車廂。在圖9G的位置，傳感器A對于后掛車廂而言已變?yōu)楦唠娖?，?yīng)可見，這種轉(zhuǎn)變的發(fā)生晚于傳感器B轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)間但早于傳感器C轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)間。這樣，PLC可易于將此認(rèn)為是列車中的第二車廂的經(jīng)過的開始，這是因?yàn)榇嬖趶南惹败噹膫鞲衅鬟B續(xù)性(C到A)。

雖然兩個(gè)傳感器的間隙可被調(diào)節(jié)以使傳感器B保持高電平，直到下一個(gè)車廂觸發(fā)傳感器A，這種結(jié)果將可能是模糊的，因?yàn)榱熊嚪较蚰娣磳俅斡|發(fā)傳感器A。在所示實(shí)施例中，將會排除逆反的可能性，這是因?yàn)樵谀娣纯蓪?dǎo)致再次觸發(fā)傳感器A之前，傳感器B將需要再次變?yōu)楦唠娖?且傳感器C變?yōu)榈碗娖?。而且，以所有傳感器呈低電平的車廂計(jì)數(shù)開始清楚地指示出列車的開始，而以所有傳感器呈低電平的車廂計(jì)數(shù)終止清楚地指示出列車的終止。不同的第一和第二傳感器間隙160、162進(jìn)一步有利于在不同列車相關(guān)事件之間進(jìn)行辨別。

雖然在前文中呈現(xiàn)出用于可靠且準(zhǔn)確地確定列車位置的穩(wěn)妥的方法和系統(tǒng)，不過本發(fā)明不必局限于此。例如，位置傳感單元222可以與其它位置傳感部件一起使用，例如在美國專利No.8,140,202中所述的部件。另外，可采用其它位置傳感單元222。

例如，參見圖5和11，根據(jù)本發(fā)明位置傳感單元222的可替代實(shí)施例，數(shù)據(jù)標(biāo)簽讀取器用于探測和讀取多個(gè)車廂130上的多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽240。每個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽240存儲獨(dú)特標(biāo)識物(例如車廂序列號)，獨(dú)特標(biāo)識物由位置傳感單元222讀取。對于在其控制下的每個(gè)列車114而言，PLC 124存儲與車廂130的順序?qū)?yīng)的獨(dú)特標(biāo)識物的清單?？蛇x地，當(dāng)對應(yīng)列車114被安置進(jìn)行使用時(shí)輸入此清單。

通過讀取所述標(biāo)識物，PLC知曉列車114中每個(gè)車廂的位置。這種列車位置可用于控制驅(qū)動站120，大致如結(jié)合前述實(shí)施例所述。此外，如果位置傳感單元222未能按預(yù)計(jì)讀取標(biāo)識物(這可能對應(yīng)于丟失或損壞的數(shù)據(jù)標(biāo)簽240)，則PLC 124可被構(gòu)造為使列車114受控停止，直到問題解決。而且，所述標(biāo)識物不僅可標(biāo)識獨(dú)立的車廂，而且還可標(biāo)識同類別或同類型的車廂。這樣，如果在系統(tǒng)110中探測到對應(yīng)于不妥車廂的標(biāo)識物，則PLC 124也可以介入。

雖然此可替代實(shí)施例不必局限于特定類型的數(shù)據(jù)標(biāo)簽和讀取器，不過，一個(gè)實(shí)施例使用用于數(shù)據(jù)標(biāo)簽240的射頻標(biāo)識物(RFID)標(biāo)簽和在傳感單元222中的對應(yīng)的RFID標(biāo)簽讀取器。每個(gè)RFID標(biāo)簽240將會電子存儲所述標(biāo)識物并當(dāng)處于范圍內(nèi)時(shí)將其發(fā)送到讀取器222。RFID標(biāo)簽具有的優(yōu)點(diǎn)是：不需要位于車廂130的外表面上，因而更加不受移動或其它損害的影響。最有利的是，RFID標(biāo)簽240是無源式的，因而通過從傳感單元222接收到的信號驅(qū)動并作為響應(yīng)而發(fā)送其標(biāo)識物。這樣，用于標(biāo)簽240的單獨(dú)動力源是不必要的，標(biāo)簽在不進(jìn)行電池更換或其它維護(hù)的情況下可保持就位更長時(shí)間。不過，可替代地也可采用有源式RFID標(biāo)簽。

提供前述示例以實(shí)現(xiàn)例示性和示例性目的；本發(fā)明不必僅限于此。相反地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，針對具體環(huán)境進(jìn)行的變化修改方案以及適應(yīng)性方案將處于在此所示且所述的本發(fā)明的范圍內(nèi)和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。