在鐵路車輛上自動分配防凍劑或除冰劑的設備的製作方法

2023-05-03 04:10:11

本發明涉及分配設備。更具體地，本發明涉及在軌道車輛的至少一部分(例如火車頭或車廂)上自動分配養護劑(例如防凍劑或除冰劑)的設備。

背景技術：

為了從火車上除去冰雪，可以使用自動防凍系統和除冰系統。通常地，當火車在鐵路軌道上運行時必須進行該防凍操作和除冰操作。在操作中，火車在防凍系統和除冰系統前方減速或停止。之後，通過使用噴射裝置將液體(例如乙二醇)噴射至火車的選定部分。從儲存容器供應液體並且可以在噴射操作之前加熱液體。

然而，已知的防凍系統必須在火車靜止、靠邊行駛(即移動至優先級較低的軌道)時操作，或者當火車以極低速度移動(通常低於5km/h)時操作。因此，在火車上進行防凍處理和除冰處理需要大量時間。此外，需要更容易控制並且可以用於幹線的防凍系統和除冰系統，從而可以減少火車的停機時間。

技術實現要素：

因此本發明理念的目的是提供更有效的用於分配養護劑的改進的分配設備。

本發明理念的目的還在於提供相關的分配方法。

根據本發明的第一方面，提供在軌道車輛的特定部分(例如火車頭或車廂)上自動分配養護劑(例如防凍劑或除冰劑)的設備。所述設備包括：分配單元，所述分配單元適配成在軌道車輛的所述特定部分上分配所述養護劑；檢測單元，所述檢測單元被構造成在所述軌道車輛到達分配單元之前產生檢測信號；傳感器單元，所述傳感器單元被構造成確定軌道車輛的一部分的位置並且產生位置信號，並且用於確定軌道車輛的速度；和控制單元。所述控制單元被構造成：從所述檢測單元接收檢測信號，從所述傳感器單元接收位置信號，基於所述軌道車輛速度確定分配計劃，所述分配計劃包括時間計劃，所述時間計劃具有關於何時從分配單元分配養護劑的數據和關於從分配單元分配養護劑的持續時間的信息，並且將控制信號傳送至分配單元，其中控制信號被構造成基於所述分配計劃控制所述分配單元。通過所述設備的結構，通常在任何軌道車輛速度下，能夠在軌道車輛的具體部分上實現非常精確的分配。因此，在軌道車輛的極低速度和極高速度下都可以實現精確分配。此外，可以在幹線鐵路軌道上行駛的軌道車輛上進行分配操作而無需降低其初始速度。

在本文和下文中，用於自動分配的設備有時被稱為分配設備。

軌道車輛在本文中表示可以在鐵路軌道上運輸或移動的鐵路車輛。軌道車輛的示例包括火車頭、車廂、有軌電車、火車、火車的一部分、客車、鐵路旅客車廂、貨物列車、鐵路貨車等。軌道車輛可以運送貨物、乘客等。軌道車輛可包括一個或多個列車組。通常地，存在三種類型的軌道車輛：一種類型為僅具有可更換的列車組，一種類型為具有不可更換的固定的列車組，還有一種類型為具有可更換的列車組和固定的列車組。

術語養護劑可以是防凍劑、除冰劑或可以減少或避免雪和/或冰形成的任何其它試劑。養護劑優選為液體形式。然而替代性地，養護劑可以為氣體形式。例如，養護劑可以是甘油或乙二醇。例如，養護劑是不必回收或收集的一次性環保養護劑。例如，養護劑可以生物降解或生物相容。

養護劑的分配可以是噴射養護劑。

在分配至軌道車輛之前可以加熱養護劑。在非限制性的實施方案中，養護劑的操作溫度(即分配溫度或噴射溫度)可以在10℃至40℃之間，或優選在10℃至30℃之間，例如約20℃。

養護劑可以在低於0℃的戶外溫度下進行分配。本發明的設備可以在-70℃至70℃之間的戶外溫度下操作，即分配養護劑。如果戶外溫度低於一定的臨界戶外溫度，則優選對養護劑加熱。在非限制性的實施方案中，臨界戶外溫度在-70℃至-20℃之間。

本發明的設備適配成在軌道車輛的特定部分上分配養護劑。更具體地，分配單元可以在軌道車輛的選定部分(例如軌道車輛的底側、軌道車輛的轉向架、軌道車輛的入口臺階、軌道車輛的制動器等的一部分或全部)上分配養護劑。通向分配單元的閥可以根據分配計劃打開和關閉，其中僅在特定部分上進行分配並且在特定部分之間關閉分配單元。例如，可以根據分配計劃來打開和關閉噴射。

檢測單元可以包括一個或多個部件。檢測單元被構造成產生至少一個檢測信號。檢測信號在本文中表示例如在達到分配單元或進入分配區域之前響應被檢測的軌道車輛而由檢測單元產生的信號。分配區域是在軌道車輛上分配養護劑的區域。可以通過電線或更優選通過無線通信將檢測信號發送至控制單元。

檢測單元可以被構造成在軌道車輛進入分配區域之前啟動。檢測單元可以沿著鐵路軌道設置在分配單元之前的50至100m。

分配區域是設置分配單元的區域或範圍。此外，分配區域可以包括具有鐵路軌道部分的區域，軌道車輛適配成在所述鐵路軌道部分上移動。

控制單元可以與分配單元分離。替代性地，控制單元可以包括在分配單元中。控制單元可以與檢測單元(例如天線單元)分離。替代性地，控制單元可以包括在天線單元中。

在本文和下文中，確定行為可以是計算、對比、測量、估算、預測等行為。

可以確定不同的軌道車輛參數。軌道車輛參數可以是物理參數，例如軌道車輛的速度、軌道車輛的速度值、軌道車輛的位置、軌道車輛的實際到達時間、軌道車輛到達的預計時間或估算時間、軌道車輛的估算加速度或預計加速度、軌道車輛的估算減速度或預計減速度等。速度在本文和下文中表示速度的模數或數值。然而，術語速度或速度值可以在本文和下文中互換使用。軌道車輛參數還可以是識別軌道車輛的參數、確認可接受或不可接受通過分配單元在軌道車輛上分配養護劑的參數等。

可以通過電線或替代性地通過無線通信將控制信號傳送至分配單元。

軌道車輛具有兩側：第一側和第二側。沿著運動方向，軌道車輛具有左側和右側，所述左側和右側分別對應於軌道車輛的第一側和第二側。分配單元適配成至少在軌道車輛的第一側上分配養護劑。分配單元可以適配成在軌道車輛的第一側和第二側上同時或依次分配養護劑。分配單元可以適配成以任何方向分配養護劑。例如，分配單元的噴嘴可以旋轉和/或傾斜從而實現以任何方向進行分配。

分配計劃可以包括時間計劃。時間計劃可以包括關於何時從分配單元分配養護劑的信息和數據。時間計劃可以包括關於從分配單元分配養護劑多長時間的信息，即關於持續時間或時間期限的信息。分配計劃還可以包括操作計劃。操作計劃可以包括如何和/或在何處分配養護劑的計劃。例如，操作計劃可以包括關於如下的信息：打開哪個閥、關閉哪個閥、在何種壓力下從分配單元施加養護劑、以何種速度值或速度下施加養護劑、對於一個或多個特定閥使用何種養護劑噴射模式、在多種養護劑中向分配單元供應何種特定養護劑等。

任選地，可以基於分配計劃(並還考慮至少一個外部參數)來控制分配單元。例如由於物理限制，外部參數可以是限制的外部參數。外部參數可以是養護劑在分配單元的輸出部分(例如噴嘴)處的最大壓力、養護劑在分配單元的輸出部分處的最大傳送速度值或最大傳送速度、與主導氣候條件相關的參數例如戶外溫度、大氣溼度、大氣壓力、風速等。額外地，或替代性地，外部參數可以涉及分配設備的之前的分配操作。舉例而言，可以從儲存外部參數的資料庫將外部參數提供至控制單元或分配單元。資料庫可以包括在伺服器中。可以從資料庫檢索外部參數。伺服器可以通過電線或通過無線通信連接至檢測單元、控制單元或分配單元。替代性地，伺服器可以被計算機設備(例如固定式計算機或可攜式計算機設備，例如筆記本電腦、智慧型電話或平板電腦)訪問。計算機設備可以通過電線或通過無線通信連接至伺服器。

可以通過計算機設備、控制單元、檢測單元或分配單元檢索外部參數從而控制分配計劃。

分配單元可以包括至少一個分配構件。分配構件可以是臂狀分配構件。分配構件可以包括至少一個分配噴嘴或簡稱噴嘴。例如，可以在每個分配構件處設置一對噴嘴。養護劑可以通過噴嘴排出。在另一個實施方案中，在每個分配構件處設置多個噴嘴。分配噴嘴可以被設置成根據分配計劃分配養護劑。在每次時多個分配噴嘴中的一個分配噴嘴可以分配養護劑。替代性地，多個分配噴嘴中的若干分配噴嘴可以同時分配養護劑。任選地，多個分配噴嘴可以全部同時分配養護劑。

分配構件中的噴嘴的分配模式或噴射模式可以不同。更具體地，第一噴嘴可以造成第一分配模式，而第二噴嘴可以造成第二分配模式，等。不同噴嘴的形狀可以不同。例如，噴嘴的形狀可以是橢圓形、圓形、正方形、矩形、星形等。

例如，設置在分配構件上的第一噴嘴可以設置有相對於軌道車輛的移動方向以豎直方向延伸的開口，並且設置在相同分配構件上的第二噴嘴可以設置有相對於軌道車輛的移動方向以水平方向延伸的開口。同樣可以設想第一噴嘴和第二噴嘴的其它的相對傾斜。

根據一個實施方案，噴嘴可以單獨調節。每個噴嘴可以旋轉和/或傾斜。例如，每個噴嘴可以相對於沿著鐵路軌道延伸的水平面傾斜。由於噴嘴的這種靈活性，可以從任何方向向軌道車輛的部分和軌道車輛的任何選定區域分配養護劑。

根據本發明理念，提供一種更有效的用於分配養護劑的改進的分配設備。實際上，通過控制單元被構造成將控制信號傳送至根據本發明理念的分配單元，包括在分配設備中的分配單元可以以改進和更有效的方式運行。

具體地，可以以更迅速和更有效的方式來控制自動分配設備。檢測單元允許迅速產生檢測信號，可以通過根據本發明理念的控制單元進一步處理所述檢測信號。在非限制性的實施方案中，檢測單元的反應時間可以達到毫秒的時間量級。檢測單元、控制單元和包括在分配設備中的分配單元允許通過電子信號迅速通信。因此，通過本發明的分配設備，軌道車輛可以在運動的同時經受養護劑的分配。事實上，相比於現有技術中的已知的分配設備，本發明的設備可以在高得多的軌道車輛速度下進行操作，特別是分配養護劑。在非限制性的實施方案中，本發明的設備可以在鐵路軌道上的軌道車輛的1至100km/h之間的速度下(或根據一些實施方案甚至更快)進行操作。例如，當軌道車輛在幹線鐵路軌道上以正常速度行駛的同時(即在軌道車輛的正常運行的過程中)，可以向軌道車輛提供養護劑。鑑於上述內容，火車的停機時間也將被縮短。

此外，本發明理念允許靈活地控制和調節分配設備，正如下文更詳細描述的。具體地，可以進一步通過考慮外部參數來調整分配計劃。

根據一個實施方案，檢測單元包括具有至少一個天線的天線單元和適配成設置在軌道車輛上或軌道車輛中的電子跟蹤單元，電子跟蹤單元被設置成與天線單元通信。電子跟蹤單元優選設置在軌道車輛上從而允許與天線單元通信。然而替代性地，電子跟蹤單元可以設置在分配區域中或附近。通信可以包括傳送信號和接收信號。天線單元可以包括多個天線。在第一個示例中，天線設置在同一位置處。在第二個示例中，天線設置在不同位置處。電子跟蹤單元可以提供軌道車輛的檢測並且還可以被設置成提供軌道車輛的識別。電子跟蹤單元還可以提供數據用於跟蹤軌道車輛並且可以幫助確定軌道車輛的位置、速度和加速度或減速度中的至少一者。天線可以是rfid天線。天線單元中的額外天線可以增加分配設備中的一個或多個天線單元之間(例如天線單元與電子跟蹤單元之間或天線單元與控制單元之間)的通信品質。例如，可以改進電子跟蹤單元的可讀性。天線單元和電子跟蹤單元的至少一者可以用於產生檢測信號和識別信號。在第一個示例中，電子跟蹤單元向控制單元發送產生的檢測信號。在第二個示例中，天線單元向控制單元發送產生的檢測信號。從檢測單元至控制單元的檢測信號和識別信號可以是通過常規信號放大裝置而被放大的信號，從而在例如50至100m或甚至更大的較大距離上得到可靠信號。

天線單元可以從電子跟蹤單元接收信號。信號可以是時間戳。信號可以是被天線單元接收的時間戳。信號可以通信至控制單元。在控制單元處，可以進行基於時間戳信號的額外動作。

電子跟蹤單元可以包括一個或多個無線電應答器。優選地，電子跟蹤單元包括一個或多個標籤，例如rfid標籤。例如，第一電子跟蹤單元設置在軌道車輛的第一端處，而第二電子跟蹤單元設置在軌道車輛的相對的第二端處。

分配設備中可以設置第一天線單元和第二天線單元。當軌道車輛沿著鐵路軌道以第一方向(例如從右至左)移動時，第一天線單元可以操作。當軌道車輛以相反的第二方向(例如從左至右)移動時，第二天線單元可以操作。

根據替代性實施方案，檢測單元包括至少一個通信設備和電子跟蹤單元。電子跟蹤單元可以設置在軌道車輛上或軌道車輛中。通信設備可以包括至少一個通信單元。通信單元可以是收發器、接收器或發射器。通信設備可以與電子跟蹤單元通信。

根據一個實施方案，電子跟蹤單元包括至少一個無線射頻識別標籤，rfid標籤。例如，火車頭可以具有至少一個rfid標籤。此外，多個rfid標籤可以分布在多個車廂上。

根據一個實施方案，rfid標籤用於檢測和識別進入分配區域之前的軌道車輛。rfid標籤還可以用於檢測軌道車輛何時離開分配區域。然而根據另一個實施方案，rfid標籤用於確定軌道車輛參數。為了確定軌道車輛參數(例如軌道車輛的速度或速度值)，rfid標籤之間的距離優選是已知的。

在一個示例中，通過至少兩個rfid標籤來確定軌道車輛的速度。例如，時間戳可以與關於這些至少兩個標籤之間的距離的知識一起使用。在該示例中，需要至少一個天線來確定速度。對於具有固定列車組的軌道車輛，如上所述，軌道車輛的任一端需要一個rfid標籤。明顯地，可以在軌道車輛上設置額外的rfid標籤。這些額外的rfid標籤可以提供額外的位置指標、速度指標、加速度指標和減速度指標。例如，可以通過時間戳提供這些指標。此外，這些指標可以用於維修目的。例如，rfid標籤可以提供與軌道車輛的特定部分(例如獨立轉向架或側部)的特定內容相關的資料庫。所述特定內容可以包括關於之前分配操作的歷史數據等。

根據本發明的一個方面，通過傳感器單元確定軌道車輛速度。在另一個示例中，通過至少一個rfid標籤確定軌道車輛的速度。例如，時間戳連同關於這些至少兩個天線之間的距離的知識是已知的。在該示例中，需要至少兩個天線來確定速度。

注意到當使用多個可更換的列車組時，這些列車組的長度可以改變。優選地，在每個可更換的軌道車輛上設置至少一個rfid標籤。通過考慮改變列車組類型及改變列車組距離，這些額外的rfid標籤可以提供更一致的分配操作。例如，可以在尖峰時間和非尖峰時間之間改變列車組。

rfid標籤可以是無源rfid標籤。無源rfid標籤可以被設置成由包括在天線單元中的至少一個天線通電。

rfid標籤可以是有源rfid標籤。因此，有源rfid標籤可以包括本地能量源，例如電池。

rfid標籤可以是半無源rfid標籤。

根據第一個示例，rfid標籤設置在軌道車輛的旨在分配養護劑的區域中。

根據第二個示例，rfid標籤與軌道車輛的旨在分配養護劑的區域分離設置。

rfid標籤可以是只讀標籤。在該情況下，標籤只能讀取而不能在標籤中寫入新數據。

替代性地，rfid標籤可以是讀/寫標籤。在該情況下，標籤可以讀取和/或在標籤中寫入新數據。

rfid可以被鎖定從而不能改寫。

天線單元可以被設置成讀取至少一個rfid標籤。

天線單元可以被設置成寫入一個或多個新rfid標籤，前提是標籤未被鎖定。例如，當軌道車輛經過分配設備時可以進行寫入。

當使用多個rfid標籤時，上述時間戳可以在時間上定期、連續或離散地提供軌道車輛參數，例如軌道車輛的速度值。因此，可以確定軌道車輛的加速度，即軌道車輛是否具有恆定的速度、增大的速度還是減小的速度。因此還可以確定軌道車輛上的位置，並且當軌道車輛經過離天線單元以特定距離設置的各個分配臂或分配噴嘴時，可以確定可靠的分配點。

根據一個實施方案，至少一個檢測信號和控制信號是無線信號。因此，分配設備的安裝可以變得更靈活，這是因為不需要安裝電線或至少安裝更少的電線。

根據一個實施方案，控制信號還被構造成根據軌道車輛參數控制分配持續時間、分配單元的泵速和分配單元的分配覆蓋範圍中的至少一者。該實施方案的優點是可以使用控制信號而以改進的方式調整分配操作。例如，可以控制從分配單元分配的養護劑的量，可以控制從分配單元分配的養護劑的壓力，可以控制從分配單元分配的養護劑的速度，可以控制從分配單元分配的養護劑的分配模式等。可以通過調節分配養護劑的分配噴嘴從而控制分配覆蓋範圍。

根據一個實施方案，通過傳感器單元確定軌道車輛的位置和速度。通過確定的位置和速度，控制單元可以估算或預測軌道車輛何時到達分配單元，即軌道車輛的到達時間。更具體地，控制單元可以估算或預測軌道車輛的特定部分何時與包括在分配單元中的各個分配噴嘴對齊或位於其前方。

明顯地，控制單元或分配單元必須補償分配噴嘴與軌道車輛的將被分配的部分之間的距離。例如，如果待分配的養護劑的平均速度由vdisp表示，並且噴嘴與軌道車輛的將被分配的部分之間的距離由δd表示，則分配操作必須在估算軌道車輛到達噴嘴前方的時間δt＝δd/vdisp時開始。

根據一個實施方案，通過作為位置和速度傳感器單元的傳感器單元來確定速度。根據一個實施方案，通過使用電子時間戳，基於信號和數據的接收或都卜勒頻移來確定速度。根據一個實施方案，傳感器單元包括至少一個傳感器。傳感器可以是磁性傳感器、光學傳感器、雷射傳感器或運動傳感器，但是也可以設想本領域技術人員已知的其它選擇。磁性傳感器可以設置在鐵軌上或者鄰近鐵軌設置。當軌道車輛的車輪經過磁性傳感器時，磁性傳感器可以適配成產生信號並且將信號傳送至控制單元。更具體地，當輪緣與磁性傳感器磁性通信時可以啟動磁性傳感器。替代性地，可以通過軌道車輛的輪軸靠近磁性傳感器從而啟動磁性傳感器。

例如，傳感器單元可以包括兩個傳感器，例如兩個磁性傳感器。根據第一個非限制性實施方案，傳感器單元包括兩個磁性傳感器，其中磁性傳感器之間的距離δdm1已知。傳感器單元被設置成當軌道車輛的第一輪緣經過第一磁性傳感器時提供第一時間戳t1，並且當第一輪緣經過第二磁性傳感器時提供第二時間戳t2。傳感器單元被設置成通過公式vm1＝δdm1/(t1-t2)·vm1計算軌道車輛的速度。如果通過檢測信號來計算速度，則通過傳感器單元計算的速度可以與通過檢測信號計算的速度vdet對比。

根據第二個非限制性的實施方案，傳感器單元包括一個磁性傳感器。傳感器單元則被設置成當軌道車輛的第一輪緣經過磁性傳感器時提供第一時間戳t1，並且當軌道車輛的第二輪緣經過磁性傳感器時提供第二時間戳t2。例如通過檢測單元識別軌道車輛而知曉第一輪緣與第二輪緣之間的距離δdm2。在該情況下，傳感器單元被設置成通過公式vm2＝δdm2/(t1-t2)·vm2計算軌道車輛的速度。

也可以設想計算速度vm的其它方式。

軌道車輛參數(例如軌道車輛的速度值)的精確測量可以考慮多個輪緣或輪軸的讀數。因此，傳感器單元可以等間隔或連續地產生軌道車輛參數，例如速度。因此，可以等間隔或連續地調節、更新和對比軌道車輛參數，例如速度。

替代性地或額外地，傳感器單元可以被構造成確定軌道車輛的位置，或軌道車輛的特定部分，例如輪緣、車門等。

傳感器單元可以用於確定或確認軌道車輛的速度。例如，傳感器單元可以用於確認速度值落入到可接受的誤差範圍內。此外，傳感器單元可以用於確定或確認軌道車輛的加速度，即速度是否增大、減小和恆定。

根據一個實施方案，檢測單元和控制單元的至少一者還被構造成產生至少一個識別信號和確認信號，其中檢測單元和控制單元的至少一者被構造成接收至少一個識別信號和確認信號，並且基於識別信號和確認信號中的至少一者確定是否發送控制信號。通過該實施方案，在已經建立軌道車輛的正確識別和/或已經建立與軌道車輛相關的確認的條件下，分配設備可以開始進行分配操作。可以通過外部計劃(例如通過從資料庫中檢索確認數據)提供確認，可以由與軌道車輛相關的人員(例如駕駛員等)手動提供確認。資料庫中的確認數據可以包括與軌道車輛的之前分配操作相關的歷史數據。

分配設備可以包括泵和連接至養護劑的儲存器的連接布置，例如包括管、軟管和閥的連接導管。所述泵通過連接布置連接至分配單元。控制單元連接至泵的控制操作從而控制分配操作。控制單元可以被構造成當從檢測單元接收到檢測信號時並且在將控制信號傳送至分配單元之前啟動連接至分配單元的泵。因此，在開始分配操作之前(例如開始分配操作之前數秒)啟動泵，其中當軌道車輛到達分配單元時，分配設備已經準備好在快速行駛的軌道車輛上進行立即分配操作。分配設備可以包括連接至控制單元和泵的循環線路和循環閥，其中可以通過泵而在循環線路中泵送養護劑而不開始分配操作。控制單元可以被構造成在接收到檢測信號時打開循環閥從而通過泵循環養護劑。控制單元還可以被構造成在將控制信號傳送至分配單元之前關閉循環閥。因此，在開始分配操作之前可以在連接布置和分配單元中建立極高壓力，這使得能夠在以極高速度移動的軌道車輛上進行分配操作。分配單元可以包括單向閥，例如在每個分配構件或每個噴嘴處的單向閥，從而保持連接布置和分配單元中的養護劑和壓力用於立即分配。

分配單元可以直接設置在具有被枕木支撐的鐵軌的鐵路軌道(例如普通鐵路軌道或幹線鐵路軌道)處。分配單元可以通過緊固設備安裝至枕木或鄰近枕木從而實現容易和低成本的安裝。分配單元可以包括一個或多個分配構件。分配構件可以包括橫向延伸部分和分配臂，分配臂連接至橫向延伸部分，其中橫向延伸部分沿著鐵路枕木在鐵路軌道的下方延伸並且通過緊固設備緊固至鐵路枕木，並且其中分配臂在基本上垂直於橫向延伸部分向上的方向上延伸。因此，橫向延伸部分可以插在鐵軌下方並且沿著枕木設置直至其在兩個鐵軌下方延伸，其中分配臂可以附接至橫向延伸部分。因此，實現容易和低成本的安裝。根據本發明的設施無需任何用於收集使用過的養護劑的設備或設施，這使得分配設備容易安裝並且成本較低。

根據本發明的第二方面，提供在軌道車輛的特定部分(例如在鐵路軌道上行駛的火車頭或車廂)上自動分配養護劑(例如防凍劑或除冰劑)的方法。所述方法包括：在所述軌道車輛到達用於分配養護劑的分配單元之前產生檢測信號；通過傳感器單元確定軌道車輛的位置和速度，將檢測信號發送至控制單元並且基於所述軌道車輛速度確定分配計劃，所述分配計劃包括時間計劃，所述時間計劃具有關於何時從分配單元分配養護劑的數據和關於從分配單元分配養護劑的持續時間的信息；以及基於所述分配計劃分配所述養護劑。

本發明的第二方面的細節和優點與本發明的第一方面基本上相同，參見上文。

注意到所述方法的步驟無需以上文公開的精確順序來實施。

通常地，除非本文另有限定，權利要求書中使用的所有術語根據其在所屬技術領域中的通常含義進行解釋。除非另有聲明，所有表述「一/一個/所述[元件、設備、部件、裝置、步驟等]」被解釋為開放性的，表示所述元件、設備、部件、裝置、步驟等的至少一個情況。

附圖說明

通過本發明的優選實施方案的如下說明性且非限制性的詳細說明並且參考附圖將更好地理解本發明的上述以及其它主題、特徵和優點，在附圖中相同的附圖標記用於相似的元件，其中：

圖1為實施本發明的分配設備的實施方案的鐵路環境的示意性立體圖/側視圖。

圖2為圖1的鐵路環境的俯視圖，其中顯示了分配單元、天線單元和傳感器單元。

圖3為示意性顯示圖1的實施方案中包括的一對分配臂的立體圖。圖4為示意性顯示根據圖1-3的分配設備中實施的本發明的方法的實施方案的方框圖。

圖4為根據本發明理念的方法的實施方案的方框圖。

圖5為圖1和2中的火車的俯視圖，其中顯示了火車兩側的rfid標籤的設置。

圖6為根據本發明理念的方法的替代性實施方案的方框圖。

具體實施方式

下文將參考圖1-3來描述本發明的分配設備的實施方案。

圖1示意性顯示了實施本發明的以立體圖顯示的分配設備200的實施方案的鐵路環境100的側視圖。鐵路環境100包括鐵路軌道102和分配區域104。分配區域104包括鐵路軌道部分，火車110或火車頭110形式的軌道車輛適配成在通過分配設備200經受分配操作之前在該鐵路軌道部分上移動。此外，分配區域包括鐵路軌道部分，火車在通過分配設備200經受分配操作之後適合在該鐵路軌道部分上移動。

火車110在鐵路軌道102上在箭頭顯示的方向上以速度v移動。應理解任何數量的額外列車組(例如火車貨車)可以連接至火車110。在圖1中，火車110正在接近分配設備200。火車110移動的環境非常冷，例如在-5℃至-30℃之間，並且火車110上存在大量冰雪，正如火車110上的星星圖案所顯示的。通過分配設備200使用防凍養護劑避免冰雪的積累。此外，在火車110經過設置有分配設備200的分配區域104之後，所述分配設備200可以向火車110供應養護劑從而抵抗冰雪的形成。正如下文詳細闡述的，旨在通過分配設備200使用養護劑對火車110的特定部分進行噴射或分配。

通過防凍劑或除冰劑或兩種試劑的組合以液體形式提供養護劑。例如，養護劑可以包含甘油或乙二醇。養護劑還可以包含水。例如，水可以與防凍劑混合。然而，可以想到其它養護劑。例如可以使用乙二醇。如果使用乙二醇，則優選使用用於收集和再利用或回收乙二醇的收集單元(未顯示)。

分配設備200包括通過虛線顯示的檢測單元210、控制單元220以及也是通過虛線顯示的分配單元230。在檢測單元210與控制單元220之間存在無線雙向通信。此外，在檢測單元210與分配單元230之間存在無線雙向通信。

在所顯示的實施方案中，檢測單元210包括天線單元212和兩個無源rfid標籤214、216。清楚的是選擇兩個無源rfid標籤214、216僅用於說明的目的，並且可以使用任何數目和任何類型的rfid標籤。天線單元212包括四個天線213和電源(未顯示)。在天線單元212與每個rfid標籤214、216之間存在無線雙向通信。無線雙向通信以雙向箭頭顯示。

控制單元220包括電器單元222，所述電器單元222包括電子元件從而與天線單元212進行無線雙向通信並且從rfid標籤214、216接收無線檢測信號。控制單元220還包括計算機單元224。計算機單元224通過電纜223而連接至電器單元222。計算機單元224包括處理器、包括存儲器的資料庫、通信模塊和本領域技術人員已知的其它元件。處理器適配成例如基於從rfid標籤214、216接收的檢測信號進行計算、對比、估算等。資料庫中的存儲器可以儲存與分配設備200相關的歷史數據。例如，歷史數據可以是關於之前分配操作的數據。這些分配操作可以通過分配設備200進行，或者通過設置在其它分配區域中的其它分配設備進行。歷史數據可以包括與如下相關的數據：分配頻率、分配持續時間、歷史分配計劃、分配壓力、分配速度、地理分配位置、分配區域、火車上的分配區域、歷史火車速度、歷史火車位置、歷史火車加速度等。

此外，向分配單元230供應養護劑的儲存器226通過連接軟管228而被連接至控制單元220。加熱設備227緊靠著儲存器226設置從而例如通過考慮外部溫度將養護劑加熱至可接受溫度。在非限制性實施方案中，將養護劑加熱至20℃至30℃之間的溫度。在另一個非限制性實施方案中，將養護劑加熱至-20℃至20℃之間的溫度。當設置有分配設備200的鐵路環境100具有例如低於-10℃的低溫時，連接軟管228可以包括加熱電纜從而抵抗養護劑的溫度下降。

清楚的是檢測單元210和控制單元220可以設置在分配區域104的內部或外部。在本實施方案中，檢測單元210設置在分配區域104的外部而控制單元220設置在分配區域104的內部。分配單元230設置在分配區域104的內部。

控制單元220還包括泵(未顯示)從而將養護劑從儲存器226供應至分配單元230。控制單元220可以控制泵。

分配單元230通過連接布置231連接至控制單元220。連接布置231包括一個或多個軟管(未顯示)從而將養護劑供應至分配單元230。在分配單元230處，連接布置231分成四個連接軟管239。

當設置有分配設備200的鐵路環境100具有例如低於-10℃的低溫時，連接布置231可以包括加熱電纜從而抵抗養護劑的溫度下降。

連接布置231還包括至少一個電線從而將控制單元220與分配單元230連接。然而替代性地，控制單元220可以通過無線連接而連接至分配單元230。

任選地，連接布置231可以包括回流軟管從而用於循環未使用或可回收的一定量的養護劑。

分配單元230包括四對分配臂232，其中每對包括設置在軌道的相對的側部上的兩個分配臂232。分配單元230在軌道的每一側上包括四個分配臂232，參見圖2。因此，分配單元230包括八個分配臂232。明顯的是該實施方案是非限制性的並且可以使用任何數目的分配臂232。為了說明的目的，圖3中僅顯示這些分配臂232中的一者。

四個連接軟管239各自連接至四對分配臂232中的每一個。

在圖2中應注意到，僅顯示了分配設備200的天線單元212、分配單元230和傳感器單元320。特別地，既沒有顯示包括rfid標籤214、216的完整的檢測單元210也沒有顯示控制單元220。此外，圖2中沒有顯示火車110。

四個分配臂232具有不同高度。然而根據一個替代性實施方案，一些或全部的臂232可以具有相同高度。

在本實施方案中並且在下文中，圖1中從右至左顯示第一、第二、第三和第四分配臂232。換言之，火車110首先到達第一臂232，最後到達第四臂232。然而根據另一個實施方案，圖1中從左到右顯示第一、第二、第三和第四分配臂232。

第一和第二分配臂232被設置成在與火車110的車門116相關的入口臺階的至少一部分上分配養護劑。第三分配臂232被設置成在火車110的至少側面部分上分配養護劑。第四分配臂232被設置成在火車110底側的至少一部分上分配養護劑。還可以通過一個或多個臂232對轉向架或其它選定部段進行分配。

參考圖3，包括在一對分配臂232中的兩個分配臂232通過包括在分配單元230中的橫向延伸部分233而彼此連接。至少一個分配臂232可以例如通過常規的緊固裝置(例如凸緣和螺釘等)而連接至橫向延伸部分233。因此，橫向延伸部分233可以被引入到一對鐵軌108下方並且連接至分配臂232從而使得安裝簡單。橫向延伸部分233與在其上設置有一對鐵軌108的枕木106的側部鄰接設置。例如，橫向延伸部分233通過例如包括螺釘等的緊固設備(未顯示)而連接至枕木106。

每個分配臂232包括兩個分配噴嘴234、235。上方分配噴嘴234具有細長豎直開口。下方分配噴嘴235具有細長水平開口。因此，兩個分配噴嘴234、235造成不同的分配模式或噴射模式。注意到圖3中的兩個分配臂232都包括分配噴嘴234、235，但是圖3的左側臂232上的上方分配噴嘴234和下方分配噴嘴235不可見。然而，左側臂232也包括基本上朝向鐵路軌道102的中部定向的噴嘴234、235。例如，每個分配臂232例如在每個噴嘴234、235處包括單向閥。

分配噴嘴234、235可以至少在火車110的側部或底側(例如轉向架的部分、入口臺階或側部等)上分配養護劑。

橫向延伸部分233包括三個分配噴嘴236。分配噴嘴236具有以橫向方向設置的細長開口。

三個分配噴嘴236可以在火車110底側的至少一部分上分配養護劑。

分配噴嘴234、235、236可以旋轉和/或傾斜。因此，可以提供定向更有針對性的分配模式。分配噴嘴234、235、236的旋轉操作和傾斜操作可以手動進行。然而更優選地，分配噴嘴234、235、236的旋轉操作和傾斜操作通過噴嘴調節單元(未顯示)自動進行，所述噴嘴調節單元關於每個噴嘴設置並且連接至控制單元230。

分配單元230包括閥(未顯示)，所述閥可以打開或關閉每個分配噴嘴234、235、236從而分配養護劑。閥構造成通過接收控制信號而打開或關閉。控制信號接收自控制設備220。閥可以逐步打開。替代性地，閥設置在控制單元220處，其中多個連接軟管設置在閥與分配單元230之間。

分配單元230還可以包括回流閥(未顯示)，所述回流閥連接至連接布置231中的回流軟管。

根據本實施方案，分配設備200還包括傳感器單元300，所述傳感器單元300通過電纜310電連接至控制單元220，參見圖1。清楚地，根據替代性實施方案，該連接可以以無線方式進行。傳感器單元300設置成提供軌道車輛的位置和速度。例如，傳感器單元300包括第一和第二傳感器，例如設置在鐵軌108上的第一磁性傳感器302和第二磁性傳感器304。第二磁性傳感器304被設置成比第一磁性傳感器302更接近分配單元230。當軌道車輛的預定部分經過傳感器時，每個傳感器適配成產生信號。更具體地，當火車110的車輪的輪緣112、114與磁性傳感器302、304磁性通信時，每個磁性傳感器302、304適配成產生信號。可以通過非常接近、經過或鄰接磁性傳感器302、304的輪緣112、114來建立磁性通信。替代性地，當火車110的輪軸與磁性傳感器302、304磁性通信時，每個磁性傳感器302、304適配成產生信號。傳感器302、304之間的距離預先確定，其中例如通過傳感器單元300或控制單元220中的計算裝置來計算火車的速度。

此外，分配設備可以包括比較單元330用於對比由傳感器單元300提供的速度和由檢測單元210提供的速度。在本實施方案中，比較單元330設置在控制單元220中。然而應理解，比較單元330可以設置在其它位置，例如設置在傳感器單元320中。

分配設備200連接至計算機設備400。更具體地，控制單元220中的計算機單元224適配成與計算機設備400進行無線雙向通信。計算機設備400和計算機單元224連接至無線計算機網絡。然而替代性地，計算機設備400可以被構造成與包括在計算機單元224中的通信模塊(未顯示)通信。通信模塊可以例如使用通用分組無線業務(gprs)或本領域技術人員公知的相似技術進行控制單元220與計算機設備400之間的移動通信。

計算機設備400可以是固定式計算機或可攜式計算機設備，例如筆記本電腦、智慧型電話或平板電腦。

此外，計算機設備400連接至伺服器410。在本實施方案中，伺服器遠離分配單元230。

因此，計算機設備400可以從包括在伺服器410中的資料庫來檢索火車110的歷史數據。歷史數據的示例已經在上文解釋。與分配操作相關的操作者可以通過計算機400來控制與運行相關的功能和設置。計算機400可以被設置成從分配設備200接收電子郵件或sms信息從而通知相關操作者設備200的例如與設備的運行或服務或養護劑的供應相關的狀態。

接下來，將參考圖1-5來描述用於自動分配養護劑的本發明的方法的實施方案。首先，火車110在鐵路環境100中在鐵路軌道102上移動並且接近分配區域104。火車110具有速度v。例如火車110在幹線鐵路軌道上任選以計劃中的用於運輸貨物或乘客的運輸速度移動而沒有任何分配操作。

當火車110進入分配區域104或經過鐵路軌道102上的位於分配區域之前的特定的參考點時，檢測單元210開啟並且產生信號。例如，無源rfid標籤214通過天線單元212而通電。例如，參考點是rfid標籤214可以充分通電從而產生信號的點。任選地，參考點可以是鐵路軌道102上的預定點，例如距離分配單元230的50至100m處。

檢測單元210產生檢測信號和識別信號。例如，在通電之後，rfid標籤214產生檢測信號和識別信號。檢測信號和識別信號被發送至控制單元220。檢測信號和識別信號被電器單元222接收並且通信至計算機單元224。控制單元220通過識別信號和被識別的火車110的所儲存的歷史信息來確定是否批准對火車110進行分配操作。此外，檢測信號啟動泵用以從儲存器泵送養護劑以將分配設備設定成立即分配操作的模式。例如，控制單元220適配成在接收到檢測信號時啟動泵並且打開循環線路的循環閥從而將養護劑泵入所述循環線路中。例如，從儲存器226泵送養護劑使其處在循環線路中並且返回儲存器226。

然後，火車110經過傳感器單元300從而確定火車110的速度和位置。傳感器單元300產生位置信號以及任選的速度信號並且將其發送至控制單元220。替代性地，控制單元220基於來自傳感器單元300的位置信號來確定火車110的速度。例如，通過單參考點(例如火車的車輪或輪軸)確定速度。例如，確定每個單參考點(例如火車的每個車輪或每個輪軸)經過傳感器單元300的速度。然後控制單元220基於火車110的速度及其位置確定火車110的分配計劃。例如，分配計劃基於火車110的車輪或輪軸的速度和檢測的位置。例如，分配計劃還基於由檢測單元210提供的火車110的標識，例如從而識別用於分配養護劑的特定位置，例如入口臺階。例如，資料庫包括關於火車110(例如火車類型、尺寸等)的信息。

當已經設定到達位於分配噴嘴234、235、236前方的所有分配區域610、620的估算時間時，控制單元220例如經由連接布置231中的電線或通過無線連接將控制信號發送至分配單元230。控制信號如上所述的控制閥的操作。所述閥可以打開或關閉用於控制分配噴嘴234、235、236，從而控制養護劑的分配。例如，在打開通到分配噴嘴的閥之前的不久關閉循環閥，在分配單元中建立高壓用於立即和迅速的分配操作。根據由火車110的位置和速度所確定的估算到達時間，可以確定分配計劃。因此，分配設備200包括定時設備。例如，定時設備包括在控制單元220中。分配計劃任選考慮其它的參數，例如火車110的加速度或減速度、預定的分配操作時間長度、歷史數據等。控制單元220通過計算機設備400從計算機單元224的存儲器或從伺服器410中檢索歷史數據。可以從存儲器中檢索與靜態數據、診斷數據和管理數據相關的數據。因此，可以查閱數據並且產生基於數據的報告。

正如上文發明內容中所述，必須補償分配噴嘴234、235、236與分配區域610、620之間的距離，這是因為養護劑的分配速度有限，養護劑需要一定時間才能到達火車110上的分配區域610、620。還必須補償有線電信號或無線電信號的有限的速度。之後，基於分配計劃而在火車110上分配養護劑。分配計劃基於火車110的速度和位置以及時間(因為分配設備200的不同元件之間的距離已知)和任選的火車110的標識。

接下來，將參考圖1-5來描述用於自動分配養護劑的本發明的方法的替代性實施方案。圖4中以方框圖示意性顯示了本發明方法(框500)的實施方案。所述方法在根據圖1-3和圖5的分配設備200中實施。

首先，火車110在鐵路環境100中在鐵路軌道102上移動並且接近分配區域104。火車110具有速度v。

當火車110進入分配區域104時，通過經過鐵路軌道102上的一定參考點，無源rfid標籤214由電線單元212通電。之後，無源rfid標籤216由天線單元212通電。

參考點是rfid標籤214或216可以充分通電從而產生信號的點。任選地，參考點可以是鐵路軌道102上的預定點。

在通電之後，rfid標籤214產生檢測信號(框510)。檢測信號被發送至控制單元220。檢測信號被電器單元222接收並且通信至計算機單元224。

在通電之後，rfid標籤216產生檢測信號(框510)。檢測信號被發送至控制單元220。檢測信號被電器單元222接收並且通信至計算機單元224。

通過計算機單元224建立與每個檢測信號相關的時間戳。從第一rfid標籤214發送來的檢測信號與第一時間戳τ1相關，而從第二rfid標籤216發送來的檢測信號與第二時間戳τ2相關。

設置在火車110中的兩個rfid標籤214、216之間的距離通過δd表示，參見圖5。

之後，基於檢測信號確定火車110的速度vdet(框520)。更具體地，包括在計算機單元224中的處理器進行所述計算。首先，形成時間差δτ＝τ2-τ1。之後，通過公式vdet＝δd/δτ確定速度。實際上，這是火車110在時間δτ的平均速度估值。

應理解這只是確定速度vdet的一種方式。確定速度vdet的其它方式也是可能的。

之後，當火車110經過傳感器單元300時，可以以第二種獨立方式確定火車110的速度v。正如上文所述，可以確定火車110的速度vm。確定vm的過程已經在上文發明內容中在兩個非限制性實施方案中描述。

通過比較單元330，將基於檢測信號確定的速度vdet與通過傳感器單元確定的速度vm進行對比。

在第一個非限制性的實施方案中，形成差值δv＝vdet-vm。如果δv小於預定閾值δvt，則估算的速度vdet被視為是可接受的。

在第二個非限制性的實施方案中，形成差值δ＝(vdet-vm)/vdet。如果δ小於預定閾值δt，則估算的速度vdet被視為是可接受的。

例如，可以從計算機單元224的存儲器或從伺服器410中檢索閾值δvt和δt。可以通過考慮歷史數據來確定閾值。

在第三個非限制性的實施方案中，通過平均值v＝(vdet+vm)/2形成火車110的估算速度。

此外，磁性傳感器302、304可以用於確定火車110的位置和加速度或減速度，並且充當特定分配區域104的觸發器。

速度vdet是真實速度v的估值。

rfid標籤214和216與火車110上的待分配養護劑的區域之間的全部距離假設是已知的，參見圖5。例如，第一rfid標籤214與第一分配區域610之間的距離為d1，並且第二rfid標籤216與第二分配區域620之間的距離為d2。可以存在額外的分配區域(未顯示)。火車110的前端到第一分配區域610的距離為d3。火車110的後端到第二分配區域620的距離為d4。

基於速度vdet和至少一個距離d1、d2、d3、d4和δd，可以確定到達位於分配噴嘴234、235、236前方的所有分配區域610、620的估算時間。

當已經確定到達位於分配噴嘴234、235、236前方的所有分配區域610、620的估算時間時，控制單元220經由連接布置231中的電線將控制信號發送至分配單元230。控制信號如上所述控制閥的操作。閥可以打開或關閉用於控制分配噴嘴234、235、236，從而控制養護劑的分配。

通過估算到達時間可以確定分配計劃(框530)。分配計劃考慮其它參數，例如火車110的速度、火車110的加速度或減速度、分配操作預定時間長度、歷史數據等。控制單元220通過計算機設備400從計算機單元224的存儲器或從伺服器410中檢索歷史數據。

可以從存儲器中檢索與靜態數據、診斷數據和管理數據相關的數據。因此，可以查閱數據並且產生基於數據的報告。

正如上文發明內容中所述，必須補償分配噴嘴234、235、236與分配區域610、620之間的距離，這是因為養護劑的分配速度有限，養護劑需要一定時間才能到達火車110上的分配區域610、620。還必須補償有線電信號或無線電信號的有限的速度。

最後，基於分配計劃在火車110上分配養護劑(框540)。該操作已經在上文詳細描述。

接下來，將將參考圖2和圖5來描述本發明理念的補充實施方案。

由於存在設置在鐵路軌道102的每側上的四個分配臂232，參考圖2，因此火車110可以在火車110的兩側上分配養護劑。

由於存在設置在鐵路軌道102的每側上的四個分配臂232，並且在火車110的兩側上設置rfid標籤214、216、714、716，參見圖5，因此當火車110從任一方向(即從圖1和2的右側或左側)靠近分配單元時可以對火車110進行分配。在火車110的運動方向上，天線單元212設置在軌道102的左手側，如箭頭所示。通常但非窮盡地，天線單元212可以僅與設置在火車110上的與天線單元212相同側(即在火車110的運動方向上的左手側)的rfid標籤214、216通信。因此，根據替代性實施方案，在火車110的另一側(即在火車110的運動方向上的軌道102的右手側)設置額外的天線單元912。因此，天線單元912適配成與設置在火車110的運動方向上的右手側的rfid標籤714和716通信。與天線單元912和rfid標籤714、716相關的其它細節與上文關於天線單元212和標籤214、216描述的相同。

根據一個實施方案，分配設備200包括沿著鐵路軌道設置在分配單元230的不同側上的至少兩個檢測單元210和至少兩個傳感器單元300，使得火車110可以從任一方向接近分配設備200。例如，分配設備200包括四個傳感器單元300，每個傳感器單元300設置在鐵路軌道的一個鐵軌上，其中在分配單元230的每一側上設置兩個傳感器單元300。

任選地，分配設備200還可以包括攝像單元(未顯示)。攝像單元可以在火車110經過分配單元230之前和/或之後監控分配操作。攝像單元適配成記錄火車110和/或分配區域104的一部分的圖像、視頻或紅外圖像中的至少一者。攝像單元記錄的數據可以儲存在存儲器中並且隨後作為歷史數據被檢索。

圖6為根據本發明理念的方法的替代性實施方案的方框圖。

首先，當分配區域104附近沒有火車110時，分配設備200處於空閒模式(框910)。當通過檢測單元210檢測火車110時，將識別信號發送至控制單元220。識別信號包括關於火車110的標識的數據。任選地，識別信號可以包括關於火車110的額外的運行數據，例如歷史數據。替代性地，可以從存儲器檢索運行數據。控制單元220處理信息信號和運行數據並且確定是否批准對火車110進行噴射(框920)。

如果不批准噴射火車110，則分配設備200恢復空閒模式。

如果批准噴射火車110，則控制單元220將確認信號發送至檢測單元210，命令檢測單元210將輸入信號發送至控制單元220，所述輸入信號被控制單元220收集(框930)。輸入信號可以是檢測信號。

之後，基於輸入信號確定火車110的速度(框940)，然後基於確定的速度確定分配計劃(框950)。這些步驟已經在上文另一個實施方案中詳細描述。

然後控制單元220確定何時噴射(框960)。如果時間過早，則可以收集更多的輸入信號，從而返回框930。因此可以提供關於速度的連續更新。如果到了進行噴射的時候，則控制單元220將控制信號發送至分配單元960，所述分配單元960基於如上所述的分配計劃開始噴射(框970)。清楚地是，如果需要的話，可以在噴射操作的過程中收集額外輸入信號。在噴射之後，分配設備恢復空閒模式。

上文主要參考若干實施方案來對本發明進行描述。然而，正如本領域技術人員容易理解的，在本發明的由所附權利要求書限定的範圍內，除了上文公開以外的其它實施方案同樣是可能的。例如，本發明的分配設備可以用於包括多個列車組的軌道車輛。此外，可以關於分配單元設置收集託盤從而收集分配的試劑和由冰雪熔化的水。收集的液體可以例如通過純化循環或被丟棄。