定位鐵路網絡上的列車事件的製作方法
2023-05-26 18:45:47
本發明涉及用於定位鐵路網絡上的列車事件的方法和系統。
背景技術：
當列車在鐵道網絡上行運行時出現操作錯誤，諸如信號系統故障或駕駛員錯誤，通常涉及在網絡基礎設施與車載列車系統之間的互動。越來越流行使用地理信息系統(GIS)來分析鐵路操作和車輛錯誤/故障。在這種系統中，GIS工具或函數根據記錄的事件位置來映射列車操作事件。可以由車載定位器諸如全球定位系統(GPS)裝置或者裡程表信息或由地面側系統記錄位置。
然而，事件映射的準確度是有限的，這是由於定位器準確度、映射準確度和事件記錄時間準確度是有限的。例如，GPS的測量準確度可以在5m至100m。特別在站附近，參考點(通常網絡基礎結構的具體項目)的位置可以具有相似或更小的間距。除了測量準確度誤差之外，列車事件的記錄本身可以具有由例如數據採集、處理、通信等所需要的有限並且可變的時間所造成的時間延遲。由於這些問題，位置測量時間和事件發生時間可能不同，導致記錄的事件位置的不準確性。
由於這些限制，操作者(諸如條件監視和數據分析系統的用戶)可能難以理解在事件與基礎設施之間的關係。特別地，如果映射錯誤較大，操作者可能不會認識到事件已發生在基礎設施的特定項目處，而不是在它的附近的某處。
一個選項在於僅改進位置測量準確度，但是可能實施起來較為昂貴並且耗時。因此，將會需要提供替代方案來改進在鐵路網絡上的事件映射。
技術實現要素：
一般而言，本發明使用在網絡參考點類型(例如基礎設施的類型)與列車之間的已知關係來正確地規定在參考點與事件之間的位置關係。
在第一方面，本發明提供一種定位鐵道網絡上的列車事件的方法，該方法包括以下步驟：
提供參考點資料庫，參考點資料庫規定網絡上參考點的位置，參考點資料庫還規定每個參考點的相應類型；
提供關係資料庫，對於列車事件與相關參考點類型的每個組合，關係資料庫使不同列車事件與相應參考點類型相關，關係資料庫規定參考點類型相對於事件位置的距離閾值標準和參考點調整矢量，參考點調整矢量規定在網絡中在給定方向上離參考點的距離；
接收在網絡上操作的列車的事件報告，報告識別列車事件並且輸入事件在網絡上的位置；
比較事件報告與參考點資料庫和關係資料庫以識別在網絡上的參考點，參考點為在關係資料庫中與事件報告的列車事件有關的類型，參考點在網絡上具有相對於輸入位置的特定位置，這個位置滿足相應距離閾值標準；以及
規定事件報告的列車事件的位置為由相應參考點調整矢量所調整的識別參考點的位置。
有利地，這種方法因此可以改進列車事件的映射，而無需改進那些事件的位置的測量準確度。特別地，儘管事件在網絡上定位的準確度可能並未通過這種方法得到改進，通過規定事件相對於參考點的位置，這種改進的映射可以幫助操作者更好地理解位置相關的數據。因此，應了解如本文所用的術語「正輸入」和「已輸入」未必表示在事件報告中的事件的初始位置的準確度小於其最終規定的位置。
本發明的另一方面提供：一種電腦程式，其包括代碼，當代碼在計算機上運行時造成計算機執行根據第一方面的方法；一種計算機可讀介質，其存儲電腦程式，電腦程式包括代碼，當代碼在計算機上運行時造成計算機執行根據第一方面的方法；以及，計算機系統，其被編程為執行第一方面的方法。
例如，計算機系統(對應於第一方面)可以提供用於列車事件在系統上的定位，該系統包括：
參考點資料庫，參考點資料庫規定網絡上參考點的位置，參考點資料庫還規定每個參考點的相應類型；
關係資料庫，對於列車事件與相關參考點類型的每個組合，關係資料庫使不同列車事件與相應參考點類型相關，關係資料庫規定參考點相對於事件位置的距離閾值標準和參考點調整矢量，參考點調整矢量規定在網絡中在給定方向上離參考點的距離；以及
一個或多個處理器，其被配置成執行以下步驟：
(a)接收在網絡上操作的列車的事件報告，報告識別列車事件並且輸入事件在網絡上的位置；
(b)比較事件報告與參考點資料庫和關係資料庫以識別在網絡上的參考點，參考點為在關係資料庫中與事件報告的列車事件有關的類型，參考點在網絡上具有相對於輸入位置的特定位置，該位置滿足相應距離閾值標準；以及
(c)規定事件報告的所述列車事件的位置為由相應參考點調整矢量所調整的識別參考點的位置。
示例系統的資料庫可以存儲於一個或多個計算機可讀介質上。該系統還可包括:顯示裝置，其用於在網絡地圖上規定所述(多個)列車事件的(多個)規定的位置。
現將陳述本發明的可選特徵。這些特徵可以單獨地或者組合地適用於本發明的任何方面。
關係資料庫還可以規定列車事件與相關參考點類型的每個組合的一個或多個操作標準，並且在比較步驟中，事件報告也可以規定一個或多個操作標準。例如，在電噪音作為事件的組合的情況下，操作標準可以是列車電力必須接通。通過這種操作標準，可以便於參考點識別。
該方法還可包括以下初步步驟：操作在網絡上的列車；以及監視列車的並且當監視的操作滿足預定檢測標準時創建事件報告。
關係資料庫還規定了列車事件與相關參考點類型的每個組合的相應優先等級。在比較步驟，中，最初識別多個參考點，基於相應優先等級來選擇始識別的參考點之一用於隨後的規定步驟。因此，當最初識別了若干可能參考點時，優先等級的使用可能有所幫助。
對於多個事件報告，重複接收、比較與規定步驟。
方便地，該方法還可包括以下步驟：在網絡地圖上規定所述(多個)列車事件的(多個)規定的位置。
參考點位置可以是網絡基礎設施的位置，諸如信號、站、開關、軌道部段、中性部段、交流/直流轉換、點、橋、隧道、第三鐵道、軌道幾何形狀(諸如曲率和/或梯度)、列車操作位置(諸如高速位置、速度限制位置、制動位置、停止位置、喇叭操作位置、門操作位置和/或斷路器操作位置)等。因此，在資料庫中規定的參考點類型可以包括這些網絡基礎設施的類型。
然而，這種方法可以拓展到允許相對於其它(參考)列車事件來規定列車事件的地點。這可以通過將參考列車事件輸入到參考點資料庫內使得參考列車事件也可以是參考點來實現。參考列車事件的位置通常不是固定的(網絡基礎設施的相似項目通常是固定的)，但是可以是網絡上的任意位置。例如，該方法還可包括以下步驟：接收在網絡上操作的列車的參考事件報告，參考報告識別參考列車事件並且規定參考事件在網絡上的位置；更新參考點資料庫以規定參考點位置為在網絡上的參考點，更新的參考點資料庫還規定參考事件的相應類型。例如，在參考事件資料庫中規定的類型可以包括選自下列中的一個或多個事件類型：電噪音、機械噪音、制動、喇叭操作、門操作、斷路器操作等。因此，以此方式，參考列車事件的處理可以與基礎設施位置相同。方便地，參考點資料庫可以具有基礎設施部分和參考事件部分，基礎設施部分規定了網絡基礎設施參考點在網絡上的位置，參考事件部分規定了參考事件的位置為網絡上的事件參考點。有利地，通常較大、較複雜並且相對不變的基礎設施部分無需在每次創建或刪除了參考事件時更新。
該方法可以拓展為允許確定在列車上的局部事件的地點，例如，與特定列車車廂或部件(門等)相關聯的事件的地點。更特定而言，該方法還可包括以下步驟：提供相對位置資料庫，相對位置資料庫對於列車上的多個位置中的每一個規定內部調整矢量，內部調整矢量規定從列車上的參考點到沿著列車在給定方向上的那個位置的距離；接收列車的內部事件報告，內部事件報告識別列車內部事件和事件在列車上的位置；以及創建二次事件報告，二次事件報告識別列車內部事件和列車參考點；其中二次事件報告用作接收、比較和規定步驟中的事件報告；並且其中方法還包括以下步驟：確定列車內部事件的位置為由內部調整矢量所調整的識別參考點的位置。使用單獨相對位置資料庫是方便的，因為列車內部距離容易地從列車設計數據確定。取決於所涉及的列車，操作者可以易於選擇適當相對位置資料庫用於該列車或者對相對位置資料庫做出必需調整，而不是調整參考點資料庫或關係資料庫。該方法還可以包括以下步驟：在網絡地圖上顯示列車內部事件的確定的位置。
附圖說明
現將參考附圖僅以舉例說明的方式描述本發明的實施例，在附圖中：
圖1示出了用於定位鐵道網絡上的列車事件的系統架構的概觀圖；
圖2示出了由圖1的系統實施的用於定位列車事件的過程的概觀流程圖；
圖3示意性地示出了對事件位置的調整；
圖4示出了在多個事件報告的環路情況下圖2的過程的流程圖；
圖5示出了對於感興趣的調整點，地圖顯示的示例；
圖6示意性地示出了參考點與連接事件的顯示關聯；以及
圖7示意性地示出了用在列車上的局部位置處發生的用於定位事件的過程。
具體實施方式
下面的描述僅提供(多個)優選示例性實施例，且並無限制本發明的範圍、適用性或配置的意圖。而是下面(多個)優選示例性實施例的描述將向本領域技術人員提供用來實施本發明的優選示例性實施例的描述，應了解在不偏離本發明範圍的情況下，可對元件的功能和布置做各種變化。
在下文的描述中給出了具體細節以提供對實施例的透徹理解。然而本領域技術人員應了解可以在沒有這些具體細節的情況下實踐這些實施例。例如，可以示出熟知的電路、工序、算法、結構和技術，但是並未示出不必需的細節，從而避免混淆實施例。
而且，應當指出的是實施例可以描述為工序，工序可以描述為流程圖、流程表、數據流程圖、結構圖或框圖。儘管流程圖可能將操作描述為順序工序，這些操作中的許多操作可以並行地或者同時執行。此外，這些操作的次序可以重新排列。當完成其操作時，終止工序，但是可以具有附圖中並不包括的額外步驟。工序可對應於方法、函數、過程、子例程、子程序等。當過程對應於函數時，它的終止對應於函數返回到調用函數或主函數。
如本文所公開的術語「計算機可讀介質」可以表示用於存儲數據的一個或多個裝置，包括：只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁性RAM、磁芯存儲器、磁碟存儲介質、光學存儲介質、閃速存儲裝置和/或用於存儲信息的其它機器可讀介質。術語「計算機可讀介質」包括(但不限於)可攜式或固定存儲裝置、光學存儲裝置、無線通道和其它能存儲、包含和/或攜載(多個)指令和/或數據的各種其它介質。
而且，實施例可以由硬體、軟體、固件、中間件、微碼、硬體描述語言、或其任何組合來實施。當在軟體、固件、中間件或微碼中實施時，用來執行必需任務的程序代碼或代碼段可存儲於機器可讀介質諸如存儲介質中。(多個)處理器可執行必需任務。代碼段可表示過程、函數、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟體包、類別或指令、數據結構或程序敘述/語句的任何組合。通過傳遞和/或接收信息、數據、命令行參數(arguments)、參數或存儲內容，代碼段可聯接到另一代碼段或硬體電路。信息、命令行參數、參數、數據等可以經由任何合適手段來傳遞、轉發或傳輸，這些合適手段包括存儲共享、消息傳遞、令牌傳遞、網絡傳輸等。
圖1示出了用於定位鐵道網絡上的列車事件的系統100架構的一概觀圖。該系統包括位置和事件資料庫1，位置和事件資料庫1包含由列車3車載系統產生的事件報告2。每個事件報告規定了事件和事件的輸入位置。車載系統包括位置傳感器4，諸如GPS或裡程表裝置，以輸入列車的位置。它們還包括條件監視系統5，條件監視系統5獲得傳感器測量諸如信號數據、駕駛室操作監視數據等。每個列車具有通信單元6a，通信單元6a將事件報告經由系統100的地面側通信單元6b傳輸到位置和傳感器/事件資料庫1。單元6a、6b中的任一個或二者可以預先處理位置數據和傳感器測量以便通過組合來自多個傳感器的數據和/或通過參考地圖來改進位置準確度。作為補充或作為替代，單元6a、6b中的任一個或二者可以基於檢測邏輯(諸如閾值或條件蘊涵即「若-則」(if-then)測試)適用於傳感器測量來檢測事件。數據到地面側的傳輸可以實時執行(例如無線)或者由批轉移來執行，例如在旅程或旅程組結束時。
儘管在圖1中未示出，並非檢測在列車3上的事件，這種檢測也可以在地面側作為系統100的部分執行。在此情況下，列車可以簡單地傳輸位置數據和傳感器測量。
系統100可以具有可選的定位器單元9來預先處理事件的輸入位置並且通過組合多個數據源和/或映射匹配來改進它們的準確度。
該系統100包括軌道資料庫12和參考點資料庫7，軌道資料庫12存儲軌道幾何形狀數據，參考點資料庫7存儲網絡路線上的參考點的緯度-經度坐標(或者其它位置編碼)。參考點資料庫可以分成兩個部分：基礎設施參考點的位置的基礎設施部分；以及，參考事件的位置的參考事件部分。然而，如果不需要該系統來規定列車事件相對於其它(參考)列車事件的位置，參考點資料庫7可以僅由基礎設施部分形成。
表1
表1示出了參考點資料庫7的基礎設施部分的一部分的示意示例。每一行是單獨的資料庫記錄並且規定了八個不同基礎設施參考點的名稱和類型(例如，信號系統A、信號系統B、中性部段、站、開關、滑動位置)。通過參考給定網絡路線(線路A或B)、和在該路線上的點、以及沿著該路線的方向來編碼每個參考點的位置。
此外，系統100包含關係資料庫8，關係資料庫8存儲限定在事件的類型與參考點的類型之間關係的預先限定的知識。
表2
表2示出了關係資料庫8的一部分的示意示例。每一行是單獨的資料庫記錄並且規定了列車事件(電噪音、信號故障A、輪滑動或電部件故障)與參考點類型(中性部段、信號系統A、滑動位置或電噪音)的相應組合。對於每種組合還提供了在距離閾值和可選地運行方向以及調整矢量方面限定的距離閾值標準。某些組合可能規定其它標準。例如，在表2中，電噪音和中性部段的組合具有額外的操作標準，這種額外的操作標準規定了列車電力必須接通。此外，每個組合可以被給予優先等級。
表2的前三個記錄具有為網絡基礎設施項目的參考點類型。表2的第四個記錄的不同之處在於參考點類型指代事件(電噪音)，其在原則上可以處於網絡上的任何位置而不是與基礎設施的一個或多個項目有關。為了使用這些記錄，可以促進參考點資料庫7存儲參考列車事件。例如，資料庫7也可以具有圖1中示出的參考事件部分用於非位置固定的參考列車事件。參考事件部分可以僅在RAM上創建，因為其通常並不需要是永久性的。當接收到用於網絡上操作的列車的參考事件報告時，參考報告識別參考列車事件(例如電噪音)並且規定參考事件在網絡上的位置。然後資料庫7的參考事件部分可以記錄參考事件。因此，表3示出了參考點列表，大部分為基礎設施參考點(並且因此對應於表1的條目)，但是在表中最後一個條目是參考事件參考點。
表3
當操作者諸如維護工程師或控制器試圖查閱事件報告數據時，例如在地圖上或者在系統100的其它用戶界面11上，則觸發用於定位列車時間的過程。這在圖2的概觀流程圖中示出。由操作者在用戶界面上選擇的事件報告從位置和事件資料庫1提取出來。事件與關係資料庫8的記錄相匹配來識別可能與事件相關聯的參考點類型。例如，參考表2，如果事件是電噪音，那麼可能的參考點類型是中性部段。作為第二示例，如果事件是電部件故障，那麼可能的參考點類型是電噪音。除了可能的參考點類型，關係資料庫還提供相對應的距離閾值標準和調整矢量。參考點資料庫7的基礎設施部分(和若使用，參考事件部分)被訪問以識別滿足距離閾值標準的可能類型的實際參考點。使用軌道資料庫12，事件然後可以在網絡的地圖上顯示，事件的位置被給定為由調整矢量所調整的識別出的參考點的位置。在其中事件是電噪音並且參考點類型是中性部段的第一示例中，結果導致相對於網絡基礎設施來規定事件位置。在其中事件是電部件故障並且參考點類型是電噪音的第二示例中，結果為相對於先前參考事件的位置來規定事件位置。
這個過程的結果在圖3中示意性地示出，圖3示出了鐵道網絡的路線12的一部分、和在該路線上的參考點的位置。事件報告提供在參考點右邊(向上方向)的位置A的事件的輸入位置。然而，這個事件與關係資料庫8中的參考點類型相關聯，並且另外，該事件滿足相對應距離閾值標準。因此將事件的位置調整到位置B，位置B是由相對應調整矢量調整的參考點的位置(沿向下方向30m)。
圖4示出了在位置和事件資料庫1中所有事件報告上的環路的情形下的這個過程，當由操作者觸發時允許調整所有事件的位置。如圖4所示，如果多於一個參考點能與給定事件報告匹配，一個選項是僅接受根據關係資料庫8的所存儲的優先級具有最高優先級或者最佳地適合事件報告的參考點。另一選項是取得經調整事件位置的加權平均數(例如，根據優先等級的加權平均數)。在衝突情況下的另一選項僅是不調整所述事件的位置。在此情況下，事件可以標記為經受衝突。
當處理所有事件時，它們可以例如在地圖上顯示或者顯示為事件列表。在地圖顯示中，也可能示出原始記錄的(輸入)位置，或者表示當前顯示的位置是調整位置的某些其它信息。圖5示出了用於僅一個參考點的這種地圖顯示的示例。通過顯示相對於參考點的經調整位置，儘管事件的經調整位置可能不比原始記錄的位置更準確，操作者可以更好地理解在事件與參考點之間的可能關係。
在地圖顯示器中，與給定參考點相關聯的所有事件可以例如共用相同的圖標或顏色，或者可以由到參考點的線連接以表明事件之間的關聯性，如在圖6中所示，其中參考點和其相關聯的事件共用灰色，並且由線連接，而不相關聯的事件為白色。這種關聯性可以在調整所述事件位置之前在地圖顯示器中示出。另一選項是僅在操作者動作諸如滑鼠經過或點擊、敲擊觸控螢幕、從列表中選擇等而提示時在顯示器上示出參考點/事件關聯性。
當操作者認為經調整的事件位置錯誤時，地圖顯示器可以允許操作者沿著網絡路線拖曳事件到不同位置。
在事件列表中，經調整的事件位置可以用地圖上的位置的形式示出(通常作為離路線起點或者離路線上的參考點的距離)或者以緯度/經度格式示出。也能添加提示所述位置已經被調整的通知。
在構成關係資料庫8的事件類型與參考點類型之間的關係可以用多種方式創建。一個選項是手動創建它們。然而，自動學習方案也是可能的。例如，關係可以從列車事件與參考點之間的空間-時間關係/相關性推導出來。同樣，可以手動創建或者通過分析在事件與參考點之間距離的統計值來創建距離閾值標準。
系統的適當功能在很大程度上取決於在參考點資料庫7中規定參考點的位置的準確度。如果事件持續地在參考點的距離閾值標準之外，這可能指示出已經不正確地規定了參考點位置。因此，系統可以向操作者標出這種持續失敗以提示檢查參考點位置已被不正確規定的可能性。
系統可以用於需要定位事件的高準確度的情況。因此，列車可以延伸數百米長，其中車廂和部件沿著列車分布並且因而具有不同位置。列車位置總體上通常由列車上的某些參考點，例如GPS天線或駕駛室位置來限定。然而，能根據每個車廂/部件離列車參考點的距離來提供在每個車廂/部件的局部處的事件的相對位置資料庫。然後這種資料庫可以與上文所描述的系統組合使用以確定局部事件的準確位置。特別地，每當在列車上發生局部事件時，二次事件可能與該列車參考點相關聯。當二次事件的位置如上文所描述參考該參考點調整時，然後可以使用另一內部調整矢量相對於經調整位置來確定局部事件的位置。
使用單獨相對位置資料庫是方便的，因為列車內部距離易於從列車設計數據來確定。取決於所涉及的列車，操作者可以易於選擇該列車的適當相對位置資料庫或者對於相對位置資料庫做出必要的調整。
參考圖7示出了這種方案。當列車停止在車站站臺時，列車車廂和門的位置沿著站臺分布。因為站結構幹擾GPS衛星信號，難以通過使用GPS來準確地測量站位置。然而，如果在列車上發生內部事件，通常需要僅數米的位置準確度。
然而，列車具有GPS或基於車廂的列車參考點，並且站具有為站臺邊緣位置的參考點。列車在站臺的停止位置是預先限定的，並且參考點在關係資料庫中具有相關聯的調整矢量，該相關聯的調整矢量是當列車處於預先限定的停止位置時從站臺邊緣到列車參考點的位置的距離。局部事件的兩個示例在圖7中列出，一個在2號門處(例如，2號門並未打開)，並且另一個在2號車廂處(例如，2號車廂的所有門故障)。這些局部事件中的每一個提示創建與列車參考點相關聯的二次事件報告。當二次事件報告與站臺邊緣參考點匹配時，調整矢量相對於預先限定的停止位置正確地定位列車參考點，並且然後可以從相對位置資料庫來提取2號門和2號車廂相對於列車參考點的位置的內部調整矢量以便正確地確定它們的局部事件相對於列車參考點的經調整位置的位置。
如果列車超過站臺使得其並不停在其預先限定的停止位置，能禁止二次事件報告的創建。另外，列車超過將通常導致列車的單獨事件報告的創建。