專利名稱：鐵路通信系統的制作方法
背景技術：
本發明涉及沿鐵軌的信息傳送。
常規的沿車站間或火車與車站間的鐵軌的通信包括常規的射頻發射或復雜的衛星通信。這些系統的每一個要求指令中心、中繼站以及其他信號增強裝置提供不中斷的信息。常規的無線電發射具有不僅由環境干擾和信號消失所引起的固有困難，而且還具有由當火車穿過隧道或某些地帶時失去與火車通信所引起的固有困難。
先前嘗試利用鐵軌的特點用來產生信息或用于涉及脈沖或調制形式的電氣應用的區段間的通信，其中，信號的信息被傳送作為每隔一段距離沿鐵路放置的中繼系統(relay system)的功能或是沿需要以短間隔監視的鐵路的恒定信號的中斷的功能。
美國專利No.1,517,549使用一電高頻信號，因為它消除非常靠前并且不被視為一種危險的與火車有關的信息。這種高頻由于高衰減特性限制了該信號。
授予LaForest的美國專利No.3,715,669使用一接收器，用于調頻覆蓋軌道電路，其中元件如繼電電容器以及電阻被連接到軌道并且其依賴火車輪子的操作通過使用阻斷到發射器的信號的分路器通過軌道中斷生成的電信號。
授予Rhoton的美國專利No.3,949,959以及授予Wood等人的美國專利No.3,984,073涉及用于耦合與一個或其他車輛導軌有關的音頻信號的天線裝置。將電壓添加到車輛導軌。該系統涉及聲波檢測。
授予Wilson的美國專利No.4,369,942是一信號通信系統，使用包括絕緣軌道的生成電流來嚙合一鐵路線路交叉信號載波系統。低電壓電流啟動或感應該信號。
提議的其他形式的通信包括利用波導原理，其中參考Myers的美國專利No.4,207,569，鐵道道床和移動火車的底部充當“波導”。
傳送的另外形式包括利用Birken的美國專利No.4,932,614的轉發器系統，其中軌道電流被建立以便通過分路或短路在軌道部分未端完成一回路。
授予Laurent等人的美國專利No.442,998通過鐵路傳遞信息，其通過使用具有諧振電路的傳送區域，該諧振電路調諧到由放在每一段或區域的未端的軌道的兩條鐵路間的導電回路發射的信號的載波頻率。該系統使用連續波傳送以便檢測信息而不是從一位置到另一位置傳送信息。
這些系統的缺點在于它們僅能用于短距離或它們依賴信號的中斷以生成信息或信號本身表示遭到當涉及軌道的真正距離時的與衰減及噪音有關的問題的信息。
本發明的一個目的是允許利用現有的鐵路系統作為傳送和接收媒介用于各種信號包括射頻、聲音以及光波系統的來進行信息的傳送和接收。
本發明通過使用安裝在鐵路枕木上的常規的鐵路鋼軌來實現其目的。這些鐵軌通過導電電纜或結實的焊接電連接到每一個連續長度的軌道。鐵路設備使用在鋼軌上滾動的帶凸緣的鋼輪橫過鐵軌。本發明提供通過適當的調諧感應器或輪子直接在鐵軌中傳送和接收信號。通過車輪、調諧感應器或其他適當的傳導媒介從鐵軌接收的傳送信號返回到該設備。另外，各種電磁感應或傳導設備可被用在軌道的附近。當前聯邦規則禁止除車輪外在靠近鐵路2.5英寸(6.35cm)的地方在火車上安裝該設備的任何部分。
本發明的另一目的是避免不符合FCC(聯邦通信委員會)禁止無線電或其他頻率干擾的規則，同時提供當通過和繞過天然的或人造結構傳送信息時可靠的未被破壞的通信。
本發明的另一目的是提供使用鐵軌的一個系統，該系統將信號傳送給火車或設備操作員或調度員或其他區域性或國家交通控制人員，以及允許用戶確定這種設備的鄰近狀況，包括行進的速度、軌道、位置以及方向。
本發明的另外的有利方面是在它檢測軌道本身的異常、缺陷或間斷性的能力。這是由于通過軌道傳送和接收信號來實現。這種信號或反射的信號必須通過異常、缺陷或不間斷性來被改變以便它們能與由測試得來的異常記錄或從具有已存在的缺陷的軌道區域中取出的采樣的數據庫相比，或與被認為在現有的鐵路系統中是正常的狀況范圍相比或與兩者相比。
本發明的目的由通過鐵軌或其他電傳導的鐵路設備(如鐵路線或懸鏈線(cantenary))傳送信息的方法來實現，該信息傳送包含在軌道或導體上的第一位置處引入包含該信息的信號以及對通過鐵路或其他導體傳送給第二遠距離位置的包含該信息的信號的檢測。接著，從檢測信號提取該信息。
本發明的目的進一步通過一個裝置來實現，該裝置通過鐵軌使用一信號源傳送信息，該信號源將信息編碼信號輸出到鐵軌的一個或兩個中。遠程安裝的接收器檢測通過軌道傳送的編碼信號然后從該信號提取信息。
本發明的另一目的是提供一種傳送信息的方法，其通過在第一位置將包含該信息的射頻信號引入到鐵軌中，以及隨后在第二位置檢測該信號，第二位置是遠離將該信號引入鐵軌的位置。然后該信息被從傳送的射頻信號提取并分析。本發明的另一目的是提供通過將包含該信息的聲頻信號引入到在第一位置的鐵軌來通過鐵軌傳送信息的方法。在遠程位置，通過鐵軌傳送的聲信號被檢測并且從傳送的聲信號提取該信息然后進行處理。
根據本發明的另一方法，作為一種特殊的、普通已知形式的沿鐵軌傳送的信號的特殊信息通過檢測與距特殊音頻信號源的很遠的位置處的許多音頻信號來獲得。隨后，檢測的許多信號被分析并且將該特殊音頻信號分離出來。然后處理該特殊音頻信號以提供該特殊信息。
本發明的其他目的、優點和新特征將從下面參考附圖的對發明的詳細說明中變得清楚。
圖2a是使用單一軌道傳送方法的效果的說明示意圖，其中火車的底盤被用作與對面的地面軌道進行通信的一相對地面；圖3是使用具有火車車廂的一段鐵軌的方法的示意性說明圖；圖4是根據本發明的音頻信號傳送方法的說明圖。
接著，兩個相等長度的約15英尺長度的14個軌距絕緣的絞合銅線21、22的每一個在一未端電連接到兩個鋼的、14英寸的機車輪圈23、24的每一個。銅線的相對未端被連接到194.5Khz AM(L.F.)、500nW發射器的正和負的偶極子端，該發射器利用30Khz FM副載波來傳送被認為是具有在1kHz時100％調制的約200mW的有效的輸出功率的CYBERNET、TM301型(FCC ID# AWQ9SBTM-301)的音頻(立體聲)。這是通過使用為標準的正弦波輸出而設置的用來提供1kHz的音調給Cybemet TM-301的線路電平輸入的Wavetek音頻發生器、112B型來確定的。然后調整TM-301的音頻增益以便調制LED處于穩定的表示100％調制的“ON”狀態。然后測量通過正和負偶極子天線終端的Cybemet TM-301的RF功率輸出。
通過從內表面和接線片孔中去除所有的油漆和腐蝕來準備連接到來自發射器的導線上的鋼汽車輪圈以允許連接線、輪圈以及火車軌道間的最大導電性。輪圈23、24在垂直方向以相對的方式放置在軌道上以便模擬在一軌道的兩個火車輪。
使用音樂節目資料源40來調制Cybemet發射器30以便用匹配的接收器受話器50來確定有效傳送范圍。接收器受話器是Cybemet型HTWL38的具有自動噪聲抑制的便攜式接收器受話器。
接收器50遠離傳送源(在此處車輪被放在軌道上)。在大約50碼處開始，存在通過在由接收器的自動噪聲抑制特征得來的整個固定位置處噪聲抑制所表明的RF信號的可檢測的衰減。然而，該信號在遠離傳送源1英里的、所監視的不近于鐵軌的1.5英尺的地方被清楚地辨別。因為測試發射器的功率輸出基本上小于一半瓦特(200mW)，顯然在相同的條件下通過使用具有更高的輸出功率的發射器可輕易獲得更長的傳輸距離。
為考慮到在包括火車本身的性能的鐵路環境中存在的變化的用電狀況，圖2的系統被用來使用用類似具有模擬火車輪軸的“橫檔”27的導線梯連接的粗徑銅線26執行各種實驗。盡管從源42降低RF信號得來的每一連續分路，由接收器52檢測的原始信號在多次分路后還有剩余。該測試由于現代火車輪軸的特性被實施，其中在相同固體上的每一車輪，電傳導輪軸充當一分路或短路。
關于沿軌道的連續長度運行的長火車的精確狀況，較高的傳輸功率否定這些“分路”的效果是很顯然的。然而，最近通過進一步測試發現引入機車體的RF信號不僅雙向傳送到鐵軌中而且還傳送到機車體和連接到其上的任何車廂。另外，即使最糟糕的情況顯示分路導致不能接受的信號衰減，該信號能從火車的兩端傳輸以克服該問題。這可通過利用列車風管(機車和車廂間標準的直線軟管連接以啟動火車的剎車系統)來實現。列車風管是通過導電的“可松脫”(gladhand)連接到每一車廂的沿火車的整個長度連續移動的電傳導線。這是通過確保軟管的增強的鐵絲網元件及其耦合的連貫性來實現。換句話說，利用適當的耦合裝置(為防止高電壓損壞傳輸設備)，懸鏈線或第三鐵軌也能被用來傳送信號。
除這些次要問題外，通過到達或離開的火車的第一輪軸(檢測點)的兩個軌道的分路是本申請的一個有利方面，因為它提供一閉路“天線”，該閉路天線實際上提高了信號強度同時提供有價值的信號定相信息，當幾輛火車位于相同附近時，這就顯得很重要了。
另外，用于傳輸的單個導線“天線”(或傳輸線)軌道同樣也能很好地工作，如圖2a所示。天線偶極的陰極端61連接到接地桿63以及陽極端65連接到在發射器60的直線中運行并在遠端接地的1000英尺的8個軌距的絕緣絞合銅線68。音樂節目源在遠端通過接收器70很容易檢測。這種狀況可通過將發射器的接地端連接到火車的底盤在一火車上模擬，該火車底盤與它的金屬車輪相連，并且以常規的間隔使每一鐵軌接地。這要求使用與火車底盤隔離的感應器或車輪以感應或接收在相對鐵軌上的信號。
圖3說明先前提到過的另外的測試以及包含由機車、車廂以及守車占用的鐵軌部分的鐵路通信的測試的變化。在非常艱苦的條件下使用跟蹤裝置的測試區被用來突出在低于理想條件下本方法的功能。在圖3中描述的鐵路的長度包括位置格35以及具有10個不同類型和長度的車廂36的守車39。軌道分段地和螺栓及緊固板(未焊接)連接并用典型的礫石層面連接到木制枕木上。用來緊固軌道的多個螺栓丟失以及在這些點上軌道被分離并且達到六英寸的路段出現故障。車廂和車輪以及軌道在外表面和耦合器上顯示出重大生銹。
建立在

圖1結構中所使用的相同的測試設備。在適當的連接點處位置格的前輪通過14個軌距多絞合線被連接到傳送器。靠近徑向軸承鉆的直徑約3/16″的小孔被選擇作為信號注入點。通過用一小的平板螺絲刀敲碎其內部來獲得該孔。因此，14直徑線的裸端被插入該孔中。將小螺絲置在其后以確保正電連接到車輪上。車輪、輪軸以及軌道的幾個區被敲碎并對電阻進行測試。電阻實際上為0ohms。機車的左和右前輪被相同地準備。在該實驗的另一方面中，從發射器引出的天線被連接到在底盤被零碎成裸鋼鐵的區域中遠離車輪的火車體。
經徑向軸承，與在機車的兩個前輪中引入的信號一起，音頻信號可直接在軌道上和遠離機車的耦合器中和兩者之間辨別。在車廂體水平面、兩個鐵軌以及兩個鐵軌間的軌道未端該信號輕微地衰減但可辨別。在實驗中，其中RF信號被引入車輪上的機車體，信號以較高的耦合電平在約第七車廂處衰減但在向守車移動的鐵軌上仍可辨別。用引入一個車輪的信號以及通過進入地面中2.5′的三英尺的銅管接地的天線偶極的另一端，當直接連接到車輪的徑向軸承上時獲得與第一測試相同的結果。然而，該信號看起來有點太強。在第七車廂沒有以前指出的損失。用單一的連接到機車底盤的引線，再次獲得相同的結果。就一切情況而言，當橫向離開火車和鐵軌時該信號被分散。
將LF信號引入鐵軌和/或火車的方法似乎并不關鍵。該設備和軌道的測試狀況表示無操作鐵路將出現更不利的狀況。由電連續車輪和軸引起的電分路似乎不會出現干擾因為很可能該信號沿火車體本身前進并因此在火車未端重新引入軌道。這種方法能被用來在不同的副載波上傳輸火車內通信。另外，如果在每一車廂上所要求的用于氣閘操作的空氣管路是導電的，通過使用如電連續的鐵絲網軟管，將獲得貫穿火車長度的一致的電連接。
為考慮到軌道超過10英里的延展長度，在結合位置處的儀器最可能要求額外的瓦特數。調諧到RF測試頻率的約100瓦特的輸出功率應該足夠了。為了這種一種瓦特數產品，能使用諸如在10KHz到220KHz范圍工作并在最大增益時具有100瓦特CW的最小輸出功率AR的(放大器研究)模型100L的高功率線性放大器。放大器輸出功率的測量是由定向耦合器、HP功率表以及同軸負載來實現的。耦合器可是在10KHz至250KHz頻率范圍工作的Werlatone型C1460。同軸負載可是從DC到1000Mhz工作的Bird型8201。在耦合器端口處的向前和反射功率的測量值決定傳送到負載中的功率。AR放大器可由從100KHz到990KHz工作并能以一種低于范圍模式在低于10KHz工作的HP型8656A發生器驅動。這種8656A發生器在400Hz或1000Hz被調制并且具有能在25Hz到25Khz間被調制的外部調制輸入。這種4000Hz的內部調制能被同時操作或作為包括AM-AM、FM-FM或AM-FM的混合調制。
在接收位置處的匹配裝置包括具有18英寸直徑和用于直接頻帶的可變換的匹配網絡的Fairchild型ALR-25環形天線。該環形天線在10KHz到30MHz范圍操作并在測試位置定向以最大化接收的信號。從該環形天線，輸出將饋入諸如在具有10HZ、100HZ、1KHZ、20KHZ以及50KHZ的頻帶寬度的0-50KHz范圍操作的NM-7A型的Eaton EMI場強計。該儀表具有能從AC功率或從內部可充電電池操作的BNC同軸輸入。
關于輸入端的連接，AR放大器具有不平衡的同軸輸出。理想地，平衡調諧器被連接到放大器的輸出以便該信號可被匹配到鐵軌中。平衡調諧器具有同軸輸入以及平衡輸出。作為一種選擇，在沒有匹配網絡的情況下可使用平衡—不平衡變壓器因為AR放大器被設計成用高的VSWR無損害的操作。在此環境中，要求能在30-300KHz范圍操作并能處理200-500瓦特的平衡-不平衡變壓器。
作為對平衡輸出方法的一種選擇，單鐵軌可被加載具有接地的屏蔽導線的同軸輸出。具有接地引線的環形天線用于接收。這種單軌配置具有較低阻抗以提供沒有平衡-不平衡轉換器的匹配。
通過車輪或安裝到車體或其他軌道設備上的鐵軌中的其他變換器的波的發送和接收可通過鐵路由其他車體或軌道設備或由固定或便攜式接收器或調度中心直接拾取。該信號可用由鐵路員工或其他當事人直接輸入的信息來編碼。這種編碼的信息可由在火車體上或遠程位置的其他設備傳送和拾取。因此，任何移動的或固定的火車可傳送與速度、方向、位置以及距離以及可被編碼到該信號中的其他信息有關的信息給其他車體或接收器。這種編碼信息可是數字或模擬(如音頻)以及可由車體上的另一種設備或在遠離鐵路的位置處的計算機或音頻無線電檢測器轉換。該信息來自或與火車上或軌道上或軌道下的其他設備，諸如數據記錄器、搖測設備、地理/全球定位設備共享。
射頻波的傳輸是本發明的最優方面。有幾種被認為適用于通過鐵路而不與現有的由聯邦通信委員會(FCC)控制的射頻通信產生沖突的傳輸的射頻。另外，這些頻率可在沿鐵路相對長的距離傳送和接收而沒有顯著的信號強度損失和沒有出現對人或野生動植物的環境危害。LF(低頻，30KHz至300KHz)、VLF(較低頻率，3KHz至30KHz)、ELF(極低頻率，3Hz至3KHz)以及ULF(超低頻率，＜3Hz)的信號特別適合這種鐵路通信系統。這些低頻、長波長射頻用于鐵路很理想因為鐵路、懸鏈線或相似的功率傳輸線(有效的無窮大長度的傳輸線)的天線加載特性有助于與長波長一起使用因為由于“天線”不匹配的衰減問題被最小化。另外，結果，可接受駐波比(SWRs)從而最小化點—源輻射能量泄漏。這種鐵路通信系統提供在接近鐵路的安全生活型環境。實際上由于這些低頻的波的傳播特性以及鐵路的水平和平行結構，在遠離鐵路的距離處的RF信號的輻射也被最小化。另外，在該頻率的最低部分射頻具有很小的商業價值。由于較高頻帶諧波不能產生足夠的信號強度來干擾現代接收設備，因而與商業射頻的沖突機會很小。
由于射頻電磁波的特性，在數字或模擬格式中的嵌入信息可與波或其邊頻帶或通過調頻(FM)波傳送。例如，來自位于每一火車上的現有的傳統全球定位系統(GPS)設備的相對準確的位置信息可經RF載波器傳送。另外，來自如工人、事故中的火車、處于“不能通信”的區域中的火車等等參與者的信息可被用來與其他火車聯絡或脫離軌道鐵路設備。該系統可作為傳統通信系統、應急系統、干線級線路交叉信號機、實際火車控制系統、貨運跟蹤系統或作為用于運費的商業服務來實現。
由于對這些低頻系統的傳輸波的鋼軌中的干擾或阻力而產生的波形變化，鐵路本身的物理特性能被檢測。傳輸或反射信號的波形、相位、振幅以及中斷中的差異被用來提供與鐵路的狀態或位于鐵路上的移動發射器的速度有關的內在信息。鐵路的狀態或接近設備的速度的檢測能通過結合RF成分校準的音頻信號的增加來提高。另外，次要的HF或UHF信號能被用作一參考值以及與主低頻鐵路信號一起的多余的信號裝置。只要高和低頻共用一共同時鐘，波相位定時中的小的差異通過使用一比較器能被檢測，因為兩個信號以大約相同的速度(在自由空間3×108M/sec，有點低，但仍是通過鐵軌的可預測的速度)傳播。從傳送的火車直接接收或反射回來的任何信號的相位分析能被用來檢測鐵路的狀態。這種相位分析通過相位分析計算機軟件來實現。
由于射頻的特性，可能同步地從一個位置向另一個位置傳送信息并提供與兩個源間的軌道狀態有關的額外信息。即，射頻可用從第一位置傳送到第二位置的必要信息預先解調。由于它沿鐵路傳送，由于波形或包絡中的變化，可檢測上述物理特性。這些差異可是相位、振幅或中斷。因此，在第二位置，有能力不僅移除從第一位置發送的特殊信息并且有能力確定兩個位置間鐵路的物理特性。在一簡化的例子中，用信息A調制的射頻信號可被發送。通常，在最佳的軌道狀態中，由于兩個位置間的距離，在第二位置處接收的信息具有確定值的振幅或信號電平。另一方面，如果在軌道狀態中有一損耗，信號電平可相當低并具有不同的相位。從第一位置發送的原始信息仍可被確定，但除接收信號中包含的信息外的接收信號的特性將提供包含軌道狀態的另外的信息。
在運行的鐵路系統上的這種通信系統的調度也將提供有關接近火車的有價值的信息，否則這些信息很難使用其他技術來檢測。例如，RF信號可被傳送到鐵路的右側(與每一火車有關)以便確定將到達的火車是否與來自相同軌道上的前面和后面的另一火車接近。可選地，可采用慣例表示從0度到180度行進的移動火車，在一個頻率上發送以及相對于正北或地磁北，從181度到360度行進的火車，在另一頻率發送。由于該系統使用鐵路作為其傳輸媒介，因此只可能是特殊的差異信息。通過比較，兩個火車的全球定位系統(GPS)可預示火車正相互接近，然而，沒有相當高的分辨率，通常很難與商業上使用的GPS系統一起使用，這種方法也不能區別僅隔幾英尺的火車是否是在相同的或相鄰的軌道上。
自動或手動操作發送/接收單元能被安裝在各種鐵路交叉口、橋、以及與鐵路的交叉口處以提供諸如緊急語音通信或可見光或紅外視頻檢測的另外的高級警告或聲音鄰近設備用于潛在障礙物的警告。該系統能被用來充當冗余的安全系統以啟動高速鐵路警告系統，或被用來代替現存的、高維護級線路交叉系統。
除射頻外，鐵軌是很好的聲音發射器。早已發現聲音能從很遠的距離通過鐵路系統被檢測。現有計算機技術能數字化和分析通過鐵路傳送的聲音。因此，使用聲頻信號(即聲波)是用于檢測正接近的火車、沿軌道和/或在給定長度鐵軌上的有結構缺陷的鐵路的固定移動障礙物是一種可行的方法。在沿軌道的聲音傳播可由火車或安裝在該火車上的設備被動或主動發生。
由通過與鐵路連接或靠近鐵路的麥克風或光檢測系統檢測的聲音生成的被動數字化允許由鐵路或與該鐵路相連的其他物體自然地生成聲音的辨別。這些數字化的聲音通過比較由計算機算法、用或不用與存儲在數字采樣中的直接比較來處理的所有檢測聲音的相位關系、頻率、頻率偏移和振幅與在相同軌道上的其他聲音分離開來。用相同的方法可檢測鐵路中的缺陷或鐵路的斷續部分。換句話說，可能對在正常或不正常操作中沿鐵軌發生的各種事件或狀態有關的聲音編制目錄以便提供能被用來確定可能的危險狀況的不同的數據庫。
另一種用于在鐵路通信中聲音的使用的方法包括有效引入到標準化頻率或間隔的連續或脈沖聲音的鐵路，通常并不與正常鐵路聲音有關，充當能在相當大的距離被檢測和分析的類似SONAR信號。由于這種有源信號是標準化的，它的固有特性是公知的，因此在所接收的信號中的任何差異被認為是越過鐵路或鐵路上設備或物體的運動、缺乏運動的結果并且是鐵路本身的特性。
圖4示出了來自通過現存的鐵路83、84的有源源82的聲音的引入。源80可是安裝在或連到車輪82、83或直接放在軌道上的諧振感應器上、能以所有火車速度產生所需的聲波信號的振蕩器/放大器。在當前的常規管理指南下將設備放置在高于軌道2.5英寸或更多是允許的。接收有源聲波信號能通過安裝有麥克風設備91或可使用諸如激光的反射相干光的光學設備的車輪發生。這種檢測在鐵路表面直接發生。用于與開動中的火車有關的固有運動的校正是通過使用裝有光學透明回路、直接放在傳送的控制激光束的路徑上的極靈敏、相位耦合運動檢測設備來實現。來自這種設備的信息和來自從軌道得來的反射激光束的信息一起被饋入到計算機或其他信號處理器94中，然后來自反射激光束的信息被用來提供用于補償與移動火車和源激光有關的寄生運動和/或振動的校正信息。
如上述有關射頻實現所述，引入到鐵路系統的有源聲源能僅被引入到火車的右側鐵軌(相對于火車)以提供在同一軌道上與在相同方向的行進相對的向彼此移動的火車的立即識別。另外，可采用一慣例，該慣例規定從0度到180度行進的移動火車在一個頻率上傳送以及相對于地磁或正北從181度到360度行進的火車在另一頻率傳送。
上述說明僅用于說明本發明，并不是用于限定。由于對本領域的技術人員來說可發生對包含本發明的精神和實質的公開實施例的改變，本發明可解釋為包括在附加的權利要求的范圍及其等效中的所有動作。
權利要求
1.通過鐵軌傳送信息數據的方法，包括步驟在第一位置將包含所述信息數據的射頻信號引入到所述鐵軌中；在所述鐵軌上遠離所述第一位置的第二位置處檢測包含所述信息數據的所述射頻信號，該射頻信號通過在所述第一和第二位置間的所述鐵軌傳送；以及從所述檢測射頻信號提取所述信息數據并分析所述信息數據。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括將所述檢測的射頻信號的特性與預定特性進行比較以便提供在所述第一和第二位置間傳輸期間由所述射頻信號獲得的附加的信息的步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述第二位置相對于第一位置是固定的。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述第一和第二位置中的至少一個相對于所述鐵軌是移動的。
5.如權利要求1所述的方法，其中來自所述檢測的射頻信號的所述信息數據是在所述第一位置的火車速度、所述第一位置的位置以及在所述第一位置從第三位置接收的信息中的至少一個。
6.如權利要求2所述的方法，其中所述附加的信息是所述第一和第二位置間的軌道狀況信息。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述射頻信號是具有低于1/2瓦特的輸出功率的LF信號，以及其中所述第一和第二位置間的距離約為1英里。
8.如權利要求1所述的方法，其中在第一位置將射頻信號引入所述鐵軌的步驟包括將所述射頻信號引入所述鐵軌的每一條鐵軌中的步驟。
9.如權利要求1所述的方法，其中將射頻信號引入所述鐵軌的步驟包括將所述射頻信號引入所述鐵軌的兩條鐵軌中的一條的步驟。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述第一位置包括火車車廂以及其中在第一位置將包含所述信息數據的射頻信號引入所述鐵軌的步驟包括同時將包含所述信息數據的所述射頻信號引入所述火車車廂并且沿所述車廂的長度傳播所述射頻信號的步驟。
11.一種檢測與在一鐵軌上的第一位置和第二位置間的所述鐵軌有關的信息的方法，包括步驟在所述第一位置將傳輸調制射頻信號引入到所述鐵軌中；在所述鐵軌上遠離所述位置的所述接收位置檢測接收調制射頻信號，所述調制射頻信號通過在所述第一位置和第二位置間的所述鐵軌傳送；將所述檢測的接收請求射頻信號的所述特性與所述傳輸調制射頻信號的預定特性進行比較以提供與所述第一和第二位置間的所述鐵軌有關的所述信息。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述第二位置相對于第一位置是固定的。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述第一和第二位置中的至少一個相對于所述鐵軌是移動的。
14.如權利要求11所述的方法，其中引入到所述鐵軌中的所述傳輸調制射頻信號包括信息數據以及其中比較所述檢測接收信號的所述步驟包括從所述檢測的接收射頻信號提取所述信息數據的步驟。
15.一種通過鐵軌傳送信息的方法，包括步驟在第一位置將具有聲音信息的調制射頻信號引入到所述鐵軌中；在所述鐵軌上遠離所述第一位置的第二位置檢測包含所述聲音信息的所述射頻信號，該射頻信號通過在所述第一位置和第二位置間的所述鐵軌傳送；從所述檢測射頻信號提取所述聲音信息并處理所述聲音信息。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述聲音信號是聲頻信號。
17.如權利要求15所述的方法，其中所述第二位置相對于所述第一位置是固定的。
18.如權利要求15所述的方法，其中所述第一和第二位置中的至少一個相對于所述鐵軌是移動的。
19.如權利要求15所述的方法，其中所述射頻信號是LF信號。
20.一種用于通過鐵軌傳送信息的裝置，包括一信號源，輸出具有包含所述信息的調制載波的射頻信號；接口裝置，用于將所述信號源的所述輸出連接到在第一位置的所述鐵軌的至少一個鐵軌上；一接收器，檢測通過所述至少一個鐵軌從所述第一位置發送到遠離所述第一位置的第二位置的所述調制射頻信號，其中所述接收器進一步包括用于從所述檢測射頻信號提取所述信息的裝置。
21.如權利要求20所述的裝置，其中所述第二位置相對于所述第一位置是固定的。
22.如權利要求20所述的裝置，其中所述第一和第二位置中的至少一個相對于所述鐵軌是移動的。
23.如權利要求20所述的裝置，其中所述射頻信號是LF信號。
24.一種檢測沿鐵軌發送的包含特定信息的射頻信號的方法，包括步驟在遠離所述射頻信號源的位置檢測多個信號；分析所述多個檢測的信號并輸出所述射頻信號；處理所述射頻信號以提供所述特定信息。
25.如權利要求24所述的方法，其中所述多個信號包括聲音和外來(extraneous)射頻信號。
26.一種檢驗軌道狀態的方法，包括步驟在第一位置將射頻信號引入所述鐵軌中；檢測反射的射頻信號，其中所述反射的射頻信號包括在所述鐵軌上第二位置反射后的所述第一射頻信號；將所述檢測的射頻信號的特性與所述第一信號的預定特性進行比較以確定所述第一位置和所述第二位置間的軌道狀態信息。
27.如權利要求1所述的方法，其中所述射頻信號是LF信號。
28.如權利要求1所述的方法，其中所述射頻信號是VLF信號。
29.如權利要求15所述的方法，其中所述射頻信號是VLF信號。
30.如權利要求20所述的裝置，其中所述射頻信號是VLF信號。
全文摘要
用于通過鐵軌將攜帶如電磁頻率信號或聲音信號的信號的信息傳送到提取該信息的軌道上遠程位置的方法和裝置。所提取的信息與火車的速度和位置、障礙物的位置和/或軌道狀態有關。使用確定兩個相對鐵軌(12、14)間的電阻的自動測距數字萬用表來評估現場軌道(10)。
文檔編號B61L25/02GK1423605SQ01805612
公開日2003年6月11日 申請日期2001年2月26日 優先權日2000年2月25日
發明者亨利·B·盧因, 艾爾弗雷德·D·格拉尼特 申請人:亨利·B·盧因, 艾爾弗雷德·D·格拉尼特