(57)【要約】  直列連結列車通信システムは、鉄道車両の各端に互いに対向して取り付けられる一対の超音波送受信機を用いる。各超音波送受信機は、コントローラ及び独立した電源に接続される。コントローラはさらに、鉄道車両に設置されている種々の装置に接続され、それらの動作を制御することが可能である。機関車の運転室から送信されるコマンド信号が鉄道車両間を伝わり、これら鉄道車両の種々の装置の制御を可能にし、これらの装置からの状況信号が鉄道車両又は任意のこれらの装置に所有され得る。別の実施形態では、１つの超音波送受信機が空気ブレーキ管内に設置されて、混合鉄道車両構成内での通信を可能にする。
2007536883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道列車用直列連結列車通信システムであって、
前記直列連結列車通信システムは、
（ａ）電源と、
（ｂ）前記電源に接続されるコントローラと、
（ｃ）少なくとも一つの機関車から供給される、コマンド信号に関連する音波を送信するための第１手段であって、
前記音波は、所定の周波数を有しており、
前記第一手段は、
前記少なくとも１つの機関車、鉄道車両及びその組合せのうちの一つの一端と、
係合可能であるとともに、
前記電源及び前記コントローラに接続され、
前記コントローラは、前記第１手段が前記音波を第１の方向に送信するのを可能にする、第１手段と、
（ｄ）前記電源及び前記コントローラに接続され、
前記音波を受信するとともに
前記音波を受信したとき、前記出力信号を、前記コントローラに供給するための第２手段であって、
前記第２手段は、前記少なくとも１つの機関車、前記鉄道車両及び前記その組合せのうちの１つの対向する一端に、係合可能であるとともに前記第１手段に整列する、第２手段と
を備えた、鉄道列車用直列連結列車通信システム。
【請求項２】
前記所定の周波数は、人間の聴力の上限よりも高い請求項１に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項３】
前記電源は、電池である請求項１に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項４】
前記コントローラは、所定のソフトウェアアルゴリズムを実行する請求項１に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項５】
前記第１手段は、第１の端のポケットの、第１の所定の位置に取り付け固定され、
前記第２手段は、対向する第２の端のポケットの、第２の所定の位置に取り付け固定される請求項１に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項６】
前記直列連結列車通信システムは、輪軸セット内に配置されるブレーキシステムを制御し、
前記ブレーキシステムは、前記コントローラに接続される、前記ブレーキシステムの少なくとも一つの制御手段を有し、
それによって、前記受信手段を介して、前記コントローラによって受信されるコマンド信号が、前記制御手段を作動させ、
前記ブレーキシステムを前記輪軸セットに係合させる、請求項１に記載の直列連結列車の通信システム。
【請求項７】
前記直列連結列車通信システムは、
輪軸セットの内部に配置されたブレーキシステムとチェーン接続され、
前記コントローラに接続される、少なくとも１つのブレーキ作用弁を有する、
自動設定・解除ハンドブレーキを含み、
それによって、前記第２手段を介して、前記コントローラによって受信されるコマンド信号が、前記作用弁の動作を可能にし、前記チェーンを巻き上げ、前記ブレーキシステムを前記輪軸のセットにさせる、請求項１に記載の直列連結列車通信システム
【請求項８】
前記直列連結列車通信システムは更に、
前記コントローラに接続される開放弁であって、
前記チェーンを開放するとともに、前記ブレーキシステムを、前記輪軸からはずすための開放弁を
含む請求項１に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項９】
少なくとも１つの機関車と、
前記少なくとも１つの機関車に直列に連結される所定の複数の鉄道車両とを有する直列連結列車通信システムであって、
前記直列連結列車通信システムは、複数の通信アセンブリを含み、
前記複数の通信アセンブリのそれぞれが、前記少なくとも１つの機関車と、各鉄道車両とに取り付けられ、
前記通信アセンブリは、
（ａ）電源と、
（ｂ）前記電源に接続されるコントローラと、
（ｃ）所定の周波数を有する音波に関連する第１音響伝送手段であって、
前記鉄道車両及び前記機関車の、一端に取付けられ、前記電源及び前記コントローラに接続される、第１音響伝送手段と、
（ｄ）前記音波に関連する、第２音響伝送手段であって、  前記鉄道車両及び前記機関車の、対向する一端に、前記第１音響伝送手段と整列して取付けられ、
前記電源及び前記コントローラに接続される、第２音響伝送手段と
を備えた、鉄道列車のための直列連結列車通信システム
【請求項１０】
前記第１音響伝送手段は、送信機である請求項９に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項１１】
前記第２音響伝送手段は、受信機である請求項９に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項１２】
前記第１音響伝送手段及び前記第２音響伝送手段のそれぞれは、
送信機及び受信機の組み合わせを含む送受信機であり、
前記少なくとも１つの機関車から、前記複数の鉄道車両のそれぞれへ、第１の方向への前記音波の送信を可能にし、
前記複数の前記鉄道車両のそれぞれから、前記少なくとも１つの機関車へ、第２の方向への前記音波の送信を可能にし、
前記第１の方向は、少なくとも１つの前記機関車から伝達されるコマンド信号に関連し、
前記第２の方向は、状況のフィードバック信号に関連する、
請求項９に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項１３】
前記直列連結列車通信システムは更に、
前記第１音響伝送手段及び前記第２音響伝送手段を収納するためのハウジングを含み、
前記ハウジングは、取り付け手段を有する
請求項９に記載の直列連結列車通信システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの機関車と、
前記少なくとも１つの機関車に直列に連結される所定の複数の鉄道車両とを有する直列連結列車通信システムであって、
前記鉄道直列連結列車通信システムは、
（ａ）所定の周波数を有する音波に関連する、第１音響伝送手段であって、
前記少なくとも１つの機関車の、第１ブレーキ管及び第１ブレーキホースの１つの内部に設置される、第１音響伝送手段と、
（ｂ）前記機関車の内部に配置され、前記第１音響伝送手段に接続される第１電源と、
（ｃ）前記第１の電源と、前記第１音響伝送手段と、前記機関車の運転室に配置される制御手段とに接続される、第１コントローラと、
（ｄ）前記音波に関連する、少なくとも１つの第２音響伝送手段であって、
前記所定の複数の鉄道車両の少なくとも１つの、第２ブレーキ管及び第２ブレーキホースの１つの内部に設置される、第２音響伝送手段と、
（ｅ）前記少なくとも１つの第２音響伝送手段に接続される、少なくとも１つの第２電源と、
（ｆ）前記少なくとも１つの第２電源と、前記少なくとも１つの第２音響伝送手段とに接続される、少なくとも１つの第２コントローラであって、
前記制御手段によって、開始され、前記第１コントローラによって受信されるコマンド信号は、前記第１音響伝送手段が、前記音波を、第１の方向に送信するのを可能にし、
前記音波が、前記少なくとも１つの第２音響伝送手段に受信され、
少なくとも１つの出力信号を、前記少なくとも１つの第２コントローラへ供給可能にする、少なくとも１つの第２コントローラと
を備えた鉄道直列連結列車通信システム
【請求項１５】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの第２音響伝送手段が前記音波を第２の方向へ送信可能とし、
前記第２の方向は、前記第１の方向と反対向きである請求項１４に記載の直列連結列車通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[発明の分野]
本発明は、包括的には、列車通信システムに関し、より詳細には、少なくとも１つの機関車及びそれに連結された所定の複数の鉄道車両から成る鉄道列車のための直列連結列車通信システムに関し、さらにより詳細には、本発明は、音響伝送を利用する直列連結列車通信システムに関し、さらにより詳細には、本発明は、鉄道車両のブレーキを制御するために音響伝送を利用する直列連結列車通信システムに関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、２００３年１２月５日に出願された米国仮特許出願第６０／５２７，５０５号に関連し、その優先権を主張する。
【０００３】
［発明の背景］
以下の背景情報は、本発明が通常用いられる環境を読者が理解するのを助けるために提供される。本明細書で用いられる用語は、本明細書中で特に別段の定めがない限り、いかなる特定の狭い解釈に限定されることも意図されない。
鉄道車両の運転を改善するために、種々の鉄道会社はこのような鉄道車両に一般的に設置されている種々の機器を制御する新たなシステム及び方法、特に鉄道車両の主空気圧ブレーキシステムを制御する新たなシステム及び方法を採用し試験してきた。最も注目を集めている２つのシステムは、電気制御空気圧（ＥＰ）ブレーキシステム及び電子制御空気圧（ＥＣＰ）ブレーキシステムである。
【０００４】
ＥＰブレーキシステムは、いくつかの列車線(train wire)を用いてブレーキを制御する個々の弁を操作する。直接的なブレーキ解除（release）及び改善された空気圧消費をもたらす一方で、これらのシステムのほとんどは、メインリザーバ(main reservoir)の空気供給用の第２の列車線を用い、双方向通信機能が組み込まれていない。さらに、ＥＰブレーキシステムは、電気牽引及び多ユニット制御と組み合わせて高速都市運転及び長距離旅客列車で主に用いられる。
【０００５】
ＥＣＰブレーキシステムは、長い貨物列車における空気ブレーキシステムの欠点を克服するために導入された。ＥＣＰブレーキシステムは、高度に統合されたブレーキ制御システムであり、列車搭載の通信ネットワークに沿ってブレーキ作用（applications）及びブレーキ解除を開始させる電子信号を用いる。ＥＣＰブレーキシステムは、ブレーキシステムの部品と、このような部品の状況及び状態に関する情報を列車の機関士に提供するオンボードコンピュータとの間での双方向通信も可能にする。
【０００６】
ブレーキを作用させるには、機関士は、機関士のコンソール付近に配置された先頭制御ユニット(lead control unit)を利用して、所望のブレーキシリンダ圧力の量（又はブレーキ力の割合）を選択する。先頭制御ユニットは、選択された圧力を符号化して、データ形式のブレーキコマンドを全鉄道車両の各ＥＣＰブレーキシステムに配置されている制御ユニットに伝える。このブレーキコマンドは、所望のシリンダ圧力が得られるまで、リザーバから各ブレーキＥＣＰブレーキシステムのブレーキシリンダへの圧縮空気の供給を可能にする。制御ユニットは、ブレーキシリンダ圧力が漏れないように監視し続け、所望の圧力を維持する。
【０００７】
部分的なブレーキ解除又は完全なブレーキ解除を行うには、機関士は新たな所望のブレーキ圧力レベルを選択する。この場合も、ブレーキコマンドが伝えられると、結果として各ＥＣＰブレーキシステム内のブレーキシリンダ圧力が低下する。機関士は、ブレーキ力の部分的な低下しか必要としない場合、最初に完全なブレーキ解除を行わうことなしに、必要に応じてブレーキ圧力を再び上げることができる。各車両の制御ユニットはさらに、ブレーキ管、リザーバータンク、及びブレーキシリンダ圧力を常時監視する。
【０００８】
ブレーキコマンドが伝送されていない場合、列車編成の先頭車両と最後尾車両との間で運転状況情報が伝えられており、このような列車編成内の各鉄道車両制御ユニットによって監視されている。
【０００９】
ＥＣＰブレーキシステムの主な期待される利点は、制動距離の短縮であり、これはさらに、列車の高速化、燃料効率の改善、及び鉄道網スループットの改善を可能にする。これに続いて改善される列車操作により、スラック動作、離脱、及び脱線が減るため、列車運転がより安全且つ簡単になり、緩衝器等の主要部品の保守が減り、乗務員規模を小さくできる可能性がある。
【００１０】
現在のＥＣＰブレーキシステムには、鉄道内での適用を限定するいくつかの欠点もある。
第１の態様では、貨物列車編成の全車両にわたって著しい圧力降下がある。最後尾車両で少なくとも１２ボルトを得るためには、最初の車両が少なくとも２２０ボルトを有さなければならず、そこから約２００ボルトの圧力降下がある。さらなる欠点は、過渡電流及び他の雑音を含む要因から遮蔽され得る太い６〜８ゲージワイヤを用いることである。
【００１１】
第２の態様では、ブレーキの使用頻度が多くなることにより、ブレーキシューの摩耗がより激しくなると報告されている。
【００１２】
第３の態様では、鉄道列車内のドラフト（draft）／バフ（buff）状態に関する問題を最小にするために、同時ブレーキ操作が必要である。
【００１３】
第４の態様では、ＥＣＰブレーキシステムは、実施コストが高いため大きな資本支出を必要とする。このシステムは１９９３年に初めて導入されたが、投資利益率（ＲＯＩ）はまだ十分に実現されていない。
【００１４】
いくつかの他の通信システムは、それぞれ固有の欠点を有する。例えば、ＲＦ通信の使用は、それ自体の列車編成内外の不適切な車両と通信するという問題のために妨げられる。赤外線及び光ベースの通信システムは、赤外線及び光センサ部品それぞれの動作能力を低下させる汚れた埃っぽい環境に晒される。
【００１５】
電気ベースの通信及び制御システムに関するさらなる欠点は、機関車を起点にして新たな電線を引き回す必要があることや、空気ブレーキホースの極めて近くにこれらの線を引き回す必要があることに関連する。このような空気ブレーキホースは、既知のように、適切に調節されないと低く垂れて地面に着き、踏切で物体に衝突し、そのために空気接続及び電気接続を切断してしまう。
【００１６】
上記の説明から分かるように、必要な資本支出がより少なく、且つより信頼性の高い運転を提供する、貨物鉄道列車のための改善された通信システムが必要である。
【００１７】
［発明の概要］
本発明の列車通信システムは、所定の周波数の音波であって、少なくとも１つのコマンド信号に関連する音波を送受信する超音波伝送手段を用いることによって、他のタイプの列車通信システムに関連する困難を克服する。超音波伝送手段は種々の利点を有する。超音波伝送手段は、長い運転距離にわたって小さな物体を検出することが可能である。さらに、超音波伝送手段は、標的材料、表面、及び色の影響を受けることがなく、かかる超音波伝送手段は、振動、赤外線放射、周囲の雑音、及びＥＭＩ放射等の外部擾乱に強い。さらに、超音波伝送手段は、塵埃、汚れ、又は高湿度の環境による影響を受けることがなく、事実上無期限に保守が不要な寿命を有する。
【００１８】
直列連結列車通信システムは、電源及びかかる電源に接続されるコントローラを備える。電源は、所要電力が少ないため単純な電池である。コントローラは、所定のソフトウェアアルゴリズムを実行することが可能である。コントローラ及び電源は、鉄道車両の任意の場所又は任意の装置に取り付けることができる。
【００１９】
超音波伝送手段は、鉄道車両又は機関車の一端に取り付けられる送信機と、送信機と整列して鉄道車両又は機関車の反対端に取り付けられる受信機とを含む。受信機及び送信機はいずれも、コントローラ及び電源に接続される。
【００２０】
機関車の運転室からのコマンド信号により、機関車に設置されているコントローラはその送信機に人間の聴力範囲を超える所定の周波数の音波を第１の方向に送信させることができる。この音波が鉄道車両の受信機によって受信されて、そのコントローラへの出力信号を生成する。次に、このコントローラは、鉄道車両の反対端に取り付けられている送信機が、次の車両に向けて第１の方向に音波を送信させることを可能にし、ができ、したがって直列連結列車通信が行われる。
【００２１】
コントローラは、ブレーキ又はハンドブレーキ等、鉄道車両に配置される種々の装置に接続されることで、受信機からの出力信号を受信するとこれら装置の動作を可能にすることもできる。
【００２２】
さらに、超音波伝送手段は、送信機及び受信機を組み合わせた送受信機を含み、これは、機関車の運転室に運転状況フィードバック信号を供給するために、機関車に向けて第２の方向への音波の送信を可能にする。
【００２３】
送受信機は、鉄道車両又は機関車の輪軸内に配置されるブレーキシステムの操作のために鉄道列車全体に沿って延びる複数の空気ブレーキ管及び空気ブレーキホースを有する空気ブレーキライン内に取り付けられる。
【００２４】
列車通信システムは電池式であり、非接触超音波送受信機を通信用に用いるため、各システムは、既存の鉄道車両への後付けを容易にすることができるとともに、他のタイプの通信システムに関連する資本支出を減らすことができる、スタンドアロンシステムである。
【００２５】
［発明の目的］
音響伝送手段を利用する直列連結列車通信システムを提供することが、本発明の主な目的である。
環境に起因する影響を受けない音響伝送手段を利用する直列連結列車通信システムを提供することが、本発明の別の目的である。
鉄道車両に局所的に取り付けられる装置の動作制御を可能にする音響伝送手段を利用する直列連結列車通信システムを提供することが、本発明のさらに別の目的である。
機関車の運転室にある制御機器及びイベントレコーダと一体化できる音響伝送手段を利用する直列連結列車通信システムを提供することが、本発明のさらなる目的である。
ＥＰブレーキシステム及びＥＣＰブレーキシステムと、将来的にインタフェースする能力を有する音響伝送手段を利用する直列連結列車通信システムを提供することが、本発明のさらなる目的である。
必要な資本投資及び資本支出が少ない音響伝送手段を利用する直列連結列車通信システムを提供することが、本発明のさらなる目的である。
本発明のいくつかの目的及び利点をある程度詳細に上述してきたが、本発明の直列連結列車通信システムの種々のさらなる目的及び利点は、以下の本発明のより詳細な説明から、特にこの発明の詳細な説明を添付図面及び添付の特許請求の範囲の両方とともに読めば、当業者にはより容易に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［本発明の種々の好ましい代替的な実施形態の詳細な説明］
本発明のより詳細な説明に移る前に、本発明の明確化及び理解のために、同一の機能を有する同一の部品は、別記されない限り添付図面に示すいくつかの図にわたって同一の参照符号で示されていることに留意されたい。
【００２７】
図１は、運転室１３を有する少なくとも１つの機関車１２と、この少なくとも１つの機関車１２に直列に連結された所定の複数の鉄道車両１４〜１８とを有する、全体的に１０で示される鉄道列車を示す。理解されるように、鉄道列車、特に鉄道貨物列車は、図示されているよりも多くの車両を操作することができ、通常、１００〜２５０の鉄道貨物車両から成る列車は珍しくない。図１は３つの鉄道車両１４〜１８及び１つの機関車１２しか示していないが、任意の長さの複数の鉄道車両を本発明の実施に用いることができることを理解されたい。
【００２８】
少なくとも１つの機関車１２及び各鉄道貨物車両１４〜１８には、各端に配置される一対のポケット２０が設けられる。各端のポケット２０は、上記の少なくとも１つの機関車１２と所定の複数の貨物鉄道車両１４〜１８とを相互接続して鉄道列車１０にするための連結手段２２を収容する。連結手段２２は、任意の既知の連結器、関節継手、又は車両連結用索引棒(drawbar)から成り得る。
【００２９】
当該技術分野で既知の輪軸２９内に配置される複数のブレーキシステム３０に供給空気及びブレーキ信号を供給するために、剛性の管部分２６及び可撓性のホース部分２８から成る空気ブレーキライン２４が、少なくとも１つの機関車１２から始まって鉄道列車１０の全長に延びる。
【００３０】
各貨物鉄道車両１４〜１８には概して、チェーン３４を介してブレーキシステム３０と接続されたハンドブレーキ３２が設けられ、これは、鉄道列車１０が停車状態にあって複数のブレーキシステム３０に空気供給が不可能なときに、かかるブレーキシステム３０を手動で作用させるためのものである。
【００３１】
一実施形態の全体的に５０で示される直列連結列車通信ユニットは、図２及び図３に最もわかりやすく示されており、電源５２と、少なくとも１つの電気接続部５５を介して電源５２に電気的に接続されるコントローラ５４と、第１の端のポケット２０に取り付け固定される第１の音響伝送手段６４と、対向する第２の端のポケット２０に取り付け固定される第２の音響伝送手段６６とを備え、この第２の音響伝送手段６６は、上記第１音響伝送手段６４と整列している。第１の音響伝送手段６４及び第２の音響伝送手段６６はいずれも、それぞれが、一対の制御線５６を介してコントローラ５４に電気的に接続され、且つ一対の電線５８を介して電源に接続される。この実施形態では、第１の音響伝送手段６４は、人間の聴力の上限を超える所定の周波数の音波６８を送信することが可能な超音波送信機６４であることが好ましく、第２の音響伝送手段６６は、このような音波６８を受信することが可能な超音波受信機６６である。
【００３２】
コントローラ５４は、所定のソフトウェアロジックアルゴリズムを実行することが可能なマイクロプロセッサ５４であることが好ましい。電源５２は、マイクロプロセッサ５４並びに超音波送信機６４及び超音波受信機６６それぞれの所要電力が少ないことから、単純な電池であることが好ましい。既知のように、コントローラ５４と超音波送信機６４及び超音波受信機６６それぞれとの間の電気通信中には著しい電力降下が生じないため、制御線５６は所定のサイズ、好ましくは１４〜１６ＧＡの範囲である。
【００３３】
一対の隣接する鉄道車両１４及び１６を少なくとも部分的に示している図２を参照すると、超音波送信機６４は、各鉄道車両１４、１６の第１の端のポケット２０に取り付け固定され、超音波受信機６６は、各鉄道車両１４、１６の第２の端のポケット２０に取り付け固定される。既知のように、対向する端のポケット２０間の距離がほぼ固定されていることで、超音波送信機６４と超音波受信機６６との間に所定の距離が確立することができる。
【００３４】
動作の際には、第１の鉄道車両１４の第２の端のポケットに取り付けられている超音波送信機６６は、上記のような所定の周波数を有する音波６８を少なくとも１つの機関車１２から受信する。次に、超音波受信機６６は、制御線５６を介して第１の鉄道車両１４のコントローラ５４に出力信号を供給し、ここで出力信号は所定のソフトウェアロジックアルゴリズムに従って処理される。第１の鉄道車両１４のコントローラ５４は、その第１の端のポケットに取り付けられている超音波送信機６４に、第２の鉄道車両１６の第２の端のポケットに取り付けられている超音波受信機６６に向かう方向７０に音波６８を送信させることができる。次に、超音波受信機６６は、制御線５６を介して第２の鉄道車両１６のコントローラ５４に出力信号を供給し、ここで出力信号は所定のソフトウェアロジックアルゴリズムに従って処理される。第２の鉄道車両１６のコントローラ５４は、その反対端に取り付けられている自らの超音波送信機６４（図示せず）に、次の鉄道車両１８に向かう方向７０に音波６８を送信させることができるため、性質上直列である鉄道列車１０内での通信を可能にする。
【００３５】
少なくとも１つの機関車１２内に配置されている直列連結列車通信ユニット５０は、一般に先頭ユニットと呼ばれ、限定はされないが、機関車の運転室１３にある図示されていないが当該技術分野では既知であるブレーキ制御レバー及びイベントレコーダを含む制御機器に接続される。
【００３６】
有利には、超音波送信機６４及び超音波受信機６６の動作は、振動、赤外線放射、周囲の雑音、及びＥＭＩ放射等の外部擾乱に強く、塵埃、汚れ、又は高湿度の環境による影響を受けることがない。したがって、制御線５６は遮蔽を必要としない。
【００３７】
超音波送信機６４及び超音波受信機６６は、互いに整列して第１の鉄道車両１４及び第２の鉄道車両１６それぞれの壁構造に直接取り付けることができることが理解されるであろう。
【００３８】
専用の電源５２を用いることで、ＥＰ及びＥＣＰブレーキシステムに関連する電線を引き回す必要がなくなるため、設置作業が単純になり、資本支出が減り、且つより信頼性の高い運転がもたらされる。
【００３９】
図４及び図５は、第１の音響伝送手段６０が、各鉄道車両１４、１６の第１の端のポケット２０に取り付け固定される第１の超音波送受信機であり、第２の音響伝送手段６１が、この第１の音響伝送手段６０と整列しそこから所定の距離に配置されて各鉄道車両１４、１６の第２の端のポケット２０に取り付け固定される第２の超音波送受信機である、本発明の別の実施形態を示す。
【００４０】
各超音波送受信機６０、６１は、送信機部材６４及び受信機部材６６を備え、取り付け手段(図示せず)を有するハウジング６２を含み得る。
【００４１】
動作の際には、鉄道車両１４の第１の端のポケットに取り付けられている第１の超音波送受信機６０の送信機部材６４は、第２の鉄道車両１６の第２の端のポケットに取り付けられている第２の超音波送受信機６１の受信機部材６６に向かう第１の方向７０に、人間の聴力の上限を超える所定の周波数を有する音波６８を送信する。次に、第１の超音波送受信機６０は、受信機部材６６によって第２の方向７２に生成される戻り音響エコーを受け取って処理する。次に、第１の超音波送受信機６０は、制御線５６を介して第１の鉄道車両１４のコントローラ５４に出力信号を供給し、ここで出力信号は所定のソフトウェアロジックアルゴリズムに従って処理される。戻り音響エコーは、上記の受信機部材６６の存在に関連し、より詳細には、鉄道車両１６の存在に関連することが理解されるであろう。したがって、第２の超音波送受信機６１は、第１の超音波送受信機６０に向けて第２の方向７２に自らの音波を送信し、第１の方向７０でフィードバックエコー音を受信し、第２の鉄道車両１６に取り付けられているコントローラ５４に出力信号を供給する。音響エコーが戻る時間増分を測定して音速を知ることにより、各コントローラ５４は、超音波送受信機６０及び６１の対の間の距離を判定してそれらの間の通信を有効にする、より詳細には、一対の隣接する鉄道貨物車両１４と１６との間の通信を有効にすることができる。
【００４２】
同様にして、第１の鉄道車両１４のコントローラ５４は、その反対端に取り付けられている第２の送受信機６１に少なくとも１つの機関車１２に向かう第２の方向７２に音波６８を送信させることができる。第２の鉄道車両１６のコントローラ５４は、その反対端に取り付けられている第１の超音波送受信機６０に次の鉄道車両１８に向かう第１の方向７０に音波６８を送信させることができるため、性質上直列である鉄道列車１０内での通信を可能にする。第１の方向７０への通信は、少なくとも１つの機関車１２から各鉄道車両１４〜１８にコマンド信号を供給し、第２の方向７２への通信は、少なくとも１つの機関車１２に運転状況フィードバック信号を供給することが理解されるであろう。
【００４３】
送信機部材６４及び受信機部材６６の両方を有する超音波送受信機６０、６１を含む直列連結列車通信ユニット５０は、少なくとも１つの機関車１２と所定の複数の鉄道車両１４〜１８との間の双方向通信を可能にすることが理解されるであろう。このような双方向通信は、鉄道車両１４〜１８が異なる列車１０間で頻繁に交換される場合、又は機関車の運転室１３からシステム性能を監視するために状況フィードバック信号が必要である場合に有利である。
【００４４】
図４を参照すると、コントローラ５４及び電源５２は、鉄道車両１４の各端の中間でその下面に取り付けられることで、その付近に配置される種々の装置との接続を容易にする。
【００４５】
図４及び図５はさらに、いずれも本発明の譲受人が所有する「Automatic Set and Release Hand Brake Pneumatic Circuit Design II/Automatic Application Function」と題する米国特許第６，７０９，０６８号及び「Control Apparatus for the Application and Release of a Hand Brake」と題する米国特許第６，３９４，５５９号において教示されている自動設定・解除（ＡＳＲ）ハンドブレーキアセンブリ１００と組み合わせた、本発明の直列連結列車通信ユニット５０の応用例を示す。米国特許第６，７０９，０６８号及び米国特許第６，３９４，５５９号の教示は、参照により本明細書に援用される。
【００４６】
ＡＳＲハンドブレーキ１００は、チェーン３４を介してブレーキシステム３０に接続される。ＡＳＲハンドブレーキ１００は、制御回路内に配置されるとともに複数の補助制御線５９でコントローラ５４に電気的に接続される作用弁（apply valve）１１０及び解除弁（release valve）１３０を有する。ＡＳＲハンドブレーキ１００を作用させるために、機関士は機関車の運転室１３から作用信号を発し、作用信号は、上記のような方法で複数の超音波送受信機６０を介して各鉄道車両１４〜１８に伝えられる。各コントローラ５４は、この作用信号を受信すると、電気的に接続されている作用弁１１０の作動を開始し、チェーン３４を巻き上げてブレーキシステム３０を輪軸２９と係合させる。したがって、機関車の運転室１３から送信された解除信号がコントローラ５４によって受信されると、チェーン３４を解放してからブレーキシステム３０を輪軸２９からはずすために解除弁１３０が作動される。
【００４７】
チェーン３４の巻き上げを確認するために、ＡＳＲハンドブレーキ１００に取り付けられるとともにコントローラ５４に電気的に接続される作用センサ１２０を含むことができる。したがって、チェーン３４の解放を確認するために、解除センサ１４０を含むことができる。このような状況情報は、直列連結列車通信ユニット５０を介して、機関車の運転室１３にあるイベントレコーダ（図示せず）に通信することができる。
【００４８】
コントローラ５４によって実行される所定のソフトウェアアルゴリズムは、ＡＳＲハンドブレーキ３２とのインタフェースを可能にするように変更されることが理解されるであろう。したがって、このような所定のソフトウェアアルゴリズムは、ＥＰ及びＥＣＰブレーキシステムを含む、鉄道車両に設置されている他の種々の機器とのインタフェースを可能にするようにさらに変更することができる。
【００４９】
図５を参照すると、コントローラ５４及び電源５２は、ＡＳＲハンドブレーキ１００に取り付け固定することができるため、鉄道車両１４をこのような部品の取り付けに適したものにすることに関連する設置コスト及び資本支出がさらに減る。
【００５０】
図６は、ブレーキ管２６の一部内に配置されたハウジング７６内に超音波送受信機６０が設置される、本発明のさらに別の実施形態を示し、これは、一般的に既知のように、これらのサイズが比較的小さいことによって可能になる。このような実施形態は、各鉄道車両１４〜１８内で１つの超音波送受信機６０を用いる際に特に有利となり、一部の鉄道車両のみに本発明の直列連結列車通信ユニット５０が設けられているような、鉄道列車１０の鉄道車両の混合構成内で通信する際にさらに有利となる。
【００５１】
上述の直列連結列車通信システムは、ブレーキシステム３０の制御手段に接続すること、及び通常の鉄道車両に見られる他の装置をＡＳＲハンドブレーキ１００の用途に関して上述したような方法で制御及び監視することによって、ブレーキシステム３０の制御及び監視動作を行うことが可能であることが、当業者には容易に理解されるであろう。運転室のイベントレコーダ（図示せず）に収集及び通信されるさらなる状況情報としては、ブレーキシリンダピストン移動量測定、ｐ／ｍ摩耗ブレーキシュー検出、台車脱線検出、ブレーキ管圧力、ブレーキシリンダ圧力、高温軸受検出／確認、ｐ／ｍ台車／輪軸保守ニーズ、及び他の動作パラメータが挙げられ得る。
【００５２】
超音波送受信機６０、コントローラ５４、及び電源５２は、特定の用途に最も適するように任意のこのような装置に取り付けることができることがさらに理解されるであろう。
したがって、本発明は、本発明が関連する当該技術分野において技術を有する者（当業者）が本発明を作製及び使用することができるほど詳細、明確、簡潔、且つ正確に記載されている。添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、具体的に記載されている本発明の実施形態の部品に対する変形、変更、均等物、及び代替物を当業者が作製できることが理解されるであろう。
【００５３】
例えば、超音波送受信機６０をエアホースアセンブリ２８内に設置することで、既存の鉄道車両１４〜１８の後付けコストをさらに減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
図面の簡単な説明
【図１】機関車及び複数の鉄道貨物車両から成る従来技術の鉄道列車の線図である。
【図２】鉄道車両の各端での超音波センサの設置を示す、本発明の一実施形態の直列連結列車通信システムの線図である。
【図３】部品インタフェースを示す、図２の直列連結列車通信システムの概略図である。
【図４】鉄道車両の各端での超音波送受信機の取り付けを示し、且つコントローラ及び電源の取り付けを示す、本発明の別の実施形態の直列連結列車通信システムの線図である。
【図５】部品インタフェース及び自動設定・解除ハンドブレーキとのインタフェースを示す、図４の直列連結列車通信システムの概略図である。
【図６】空気ブレーキ管内の超音波送受信機の設置を示す、本発明のさらに別の実施形態の直列連結列車通信システムの線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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