阅读说明：本技术 采用rfid设备的积极火车控制系统和装置 (Using the positive train control system and device of RFID device ) 是由 钟广泰 钟汉平 黄育琳 于 2018-02-01 设计创作，主要内容包括：积极火车控制系统和方法包括：嵌入轨道(60)中并且具有表示存储在其中的位置的数据的多个RFID设备(500),以及安装在火车(50)上以用于从嵌入式RFID设备(500)读取位置数据的RFID读取器/检测器(124)。在火车(50)上和/或在中央设施(70)处处理位置数据,以确定火车位置和/或时间是否与火车路线次序一致。可以例如经由火车控制系统(220)为警报设备(210)和/或为自动化响应生成消息、警报和/或警告。(Positive train control system and method include: to be embedded in track (60) and have the multiple RFID devices (500) for the data for indicating the position being stored therein, and be mounted on train (50) for RFID reader/detector (124) from embedded RFID equipment (500) reading position data.Position data is handled, on train (50) and/or at central facilities (70) to determine whether train location and/or time are consistent with train route order.It can be for example alert device (210) via train control system (220) and/or be that automation response generates message, alarm and/or warning.)

采用RFID设备的积极火车控制系统和装置

本申请要求2017年12月7日提交的题为“POSITIVE TRAIN CONTROL SYSTEM ANDAPPARATUS EMPLOYING RFID DEVICES”的美国专利申请号15/835,085的优先权，其要求保护2017年2月6日提交的题为“Design of an Electronic Train Control System forParts of the Rail Network（e.g., Tanzania）”的美国临时申请号62/499,863的权益，其中的每一个由此通过引用整体地结合于本文。

技术领域

本发明涉及火车控制，并且特别地涉及在轨道（track way）中采用RFID设备的火车控制装置或单元以及系统和方法。

背景技术

火车已经是并且将继续是用于运输货物和乘客的大量、可行且经济的装置，尤其是在航空行程过于昂贵或者不方便的中短距离内，例如，由于往返于城市外部的机场的行程和由于安全程序所致的延误。每天有数十万或数百万人搭乘通勤火车、区域铁路线、地铁和地铁列车，因此安全是非常重要的。

在世界的某些部分，由于其相对便宜的运行成本和已经存在的基础设施，对火车的依赖性更大。这样的基础设施可能已经过时并且没有得到很好的修复，通常是由于长期使用和缺乏做出技术改进，并且有时是由于在破坏者、小偷和/或***意图将这样的基础设施的部分重新用于他们的个人使用或除了铁路以外的其他使用时难以维持状况良好的固定基础设施。

与轨（track）上的物体发生碰撞和脱轨似乎是两种最常见的火车事故，并且在许多情况下一起发生。轨和路权（right of way）异常（例如，由于不正确的道岔（switch）方位和/或不完整的道岔转接）和轨变形和/或缺陷，以及路权中的物体通常导致这样的事故，这通常引起人身伤害和死亡、泄漏和释放对健康和/或环境有危险的材料，以及沿着轨和路权以及距离轨一定距离两者的财产损坏。

通常有数十或数百人受伤或被杀或处于危险之下，危害和/或危险化学品已被释放，并且甚至整个社区和城镇也已被损坏或不得不被疏散。即使可能似乎是相对“轻微”的事故，经济损失也能容易地上升到数百万美元。

火车移动的控制可以通过具有轨的地理上“固定的区块”的系统，其中在允许另一火车进入固定区块之前，轨的每个区块或长度将必须没有火车。信令和切换首先被手动控制，例如，由路旁塔中的调度员手动控制，并且之后随着技术进步（例如，利用电信令）在一定程度上被自动化到某个程度。通常，地理区块可能较大，并且因此轨利用率较低，但是如果火车的行进方向和速度相似、轨处于良好状况，并且火车运行员和调度员的部分没有人为错误，则其运转得相对良好。

因为火车基于前方的轨情况应该是什么而在固定的区块系统中运行，所以实际状况经常偏离应该是的情况，并且事故频繁且经常是灾难性的。固定的区块控制仍然在广泛使用，以用于轻度使用的铁路系统以及在其中现代的高科技基础设施可能尚不可获得和/或负担不起的世界部分中。

降低这样的事故风险的一种方法是强制执行（mandate）所谓的“积极火车控制（positive train control）”，如根据在美国颁布的“2008年铁路安全改进法案”所要求的。预期的安全益处当中的是维持火车分离、避免碰撞、强制线速度、实现临时速度限制以及改进铁路工人的路旁安全性。一个结果是已在基于计算机的火车控制方面的增加，其被理解成依赖于采用无线电通信来监控火车移动和轨状况的集中式计算机。

用以进行积极火车控制的常规方法被理解成依赖于向中央计算机或设施报告各个火车的方位和运行，对与运行在铁路系统上的火车相关的数据、来自常规来源的轨和路旁数据等等的累积和监控，以及该数据和运行次序与全部火车的通信。该复杂的系统必然依赖于复杂的通信系统，该复杂的通信系统必须互连全部的火车和全部的各种路旁和轨传感器，以用于将数据和状态信息从全部系统元件连续传输至中央计算机，并且以将协调数据、运行指令、警报和控制指令传送至全部的火车和全部的系统元件和传感器。

这种系统不仅必然使通信系统要求复杂化（例如，为了实现合适的可靠性、准确性和冗余），而且其还必然需要大量可靠和冗余的中央计算资源，全部的这些都是昂贵的。如在美国使用的这样的系统可能过于复杂且过于昂贵而无法在其中融资和/或基础设施有限的世界部分中实现。

因为这样的系统（例如，集中控制的系统）必须是“故障安全的”，因为必须通过将整个铁路和其上的全部火车置于安全运行状况中来快速响应装备和/或通信的任何故障。这通常通过恢复到绝对区块运行来被实现，在绝对区块运行中火车速度大幅度地降低，例如，在不存在路旁信号或路旁信号不运行的情况下降低到25 mph，以及在存在路旁信号并且路旁信号正在运行的情况下降低到50 mph以下，在世界的某些部分中（例如，在发展中国家中）并不是这种情况，并且火车分离的情况大幅度地增加，从而大幅度地降低了整个受影响的铁路系统的容量和效率。

此外，在某些场所中，存在故意破坏和/或偷窃所安装的基础设施和装置的问题，并且因此提供可以降低表观基础设施和/或隐藏其基础设施的火车控制系统将似乎是合期望的，以便降低对这样的基础设施的损坏和/或损失，以及避免由此其要被损坏或移除所提供的安全水平的降低。典型的美国风格的积极火车控制系统采用广泛的信令，并且需要大量的轨道基础设施，全部的这些对于将有的破坏者、小偷和***都是暴露和显而易见的。

申请人相信，还可能存在针对一种火车控制装置的需要，该火车控制装置可以提供对依赖于对复杂的轨上基础设施有依赖的集中化监控和控制的常规昂贵系统而言不太复杂且不太昂贵的替换方案。申请人还详细可能存在对于相对简单且成本较低、相对较小和/或相对容易安装的轨相关基础设施的需要，使得其的存在不明显，例如，在视觉上不是显而易见的。

因此，积极火车控制系统可以包括：嵌入在轨道中的坡道（grade）下方的多个RFID设备，并且每个嵌入式RFID设备具有存储在其中的数据，该数据包括唯一标识符、其被嵌入的地理位置的位置数据，或两者，其中唯一标识符与地理位置相关联；安装在火车上的积极火车控制单元，其中每个火车具有唯一火车标识符并且被批准以根据火车路线次序（trainrouting order）运行，其包括：安装在火车上的RFID读取器/检测器，其包括安装在位置中的天线，从而在火车接近于其时，检测和读取存储在一些RFID设备中的唯一标识符和位置数据；处理器，以用于根据唯一标识符和/或根据位置数据来确定火车是否处于与火车路线次序相一致的地理位置处，或者以用于使得唯一标识符和/或位置数据要被通信设备传输，或两者；操作员警报设备，以用于以人类可感知的形式提供消息、警报和警告；以及中央设施，其包括：中央设施通信系统，以用于接收来自在轨道上运行的一个或多个火车的传输，并且以用于传输至在轨道上运行的一个或多个火车；一个或多个服务器，以用于接收由中央设施通信系统接收到的唯一标识符、位置数据和唯一火车标识符，并且以用于确定一个或多个火车中的每一个是否在与其火车路线次序相一致的位置和时间处运行；其中，当针对特定火车的位置和/或时间与火车路线次序不一致时，一个或多个服务器生成消息、警报和/或警告，并且中央设施通信系统传输该消息、警报和/或警告；其中，特定火车上的通信设备接收由中央设施通信系统传输的消息、警报和/或警告，并且通过经由操作员警报设备以人类可感知的形式提供消息、警报和/或警告来对其进行响应。

此外，用于积极火车控制的方法可以包括：在坡道下方、在轨道中嵌入多个RFID设备或使多个RFID设备嵌入在轨道中，并且每个嵌入式RFID设备具有存储在其中的数据，该数据包括唯一标识符、包括嵌入式RFID设备在那里嵌入的地理位置的位置数据，或两者，其中唯一标识符与嵌入式RFID设备在那里嵌入的地理位置相关联；提供或获得用于安装在火车上的积极火车控制单元，其中每个火车具有唯一火车标识符并且被批准以根据火车路线次序运行，该积极火车控制单元实行以下步骤：当火车接近嵌入式RFID设备中的每个特定一个时，检测/读取被存储在RFID设备之一中的唯一标识符和/或位置数据；传输从嵌入式RFID设备和唯一火车标识符接收到的唯一标识符和/或位置数据，和/或根据位置数据和/或根据唯一标识符来确定火车是否处于与火车路线次序相一致的地理位置处，或两者；以及提供或获得实行以下步骤的中央设施：从一个或多个火车接收包括位置数据和唯一火车标识符的传输，并且传输至一个或多个火车；处理接收到的数据以确定一个或多个火车中的每一个是否在与相应的火车路线次序相一致的位置处和时间处运行；当特定火车的位置和/或时间与其火车路线次序不一致时，生成针对特定火车的消息、警报和/或警告，并且将该消息、警报和/或警告传输至特定火车；该特定火车接收针对特定火车的消息、警报和/或警告，并且通过经由操作员警报设备以人类可感知的形式提供该消息、警报和/或警告来响应于针对特定火车的消息、警报和/或警告。

在总结本文中描述和/或要求保护的布置中，可以做出或简化在本文中的详细描述中描述的概念和/或元件和/或步骤的选集。任何总结不意图标识与所要求保护的主题相关的关键特征、元件和/或步骤，或必要特征、元件和/或步骤，并且因此不意图限制并且不应被解释成是对所要求保护的主题的范围和宽度的限制或限定。

具体实施方式

图1是图示了积极火车控制系统10的示例实施例的示意图，该积极火车控制系统10包括安装在车辆50前部的积极火车控制单元100，该车辆50处于包括多个轨道RFID设备500的轨道60上；图1A是沿着轨道60的示例部分的横截面视图；图2是图示了采用图1的实施例以用于将车辆50分离开安全距离的示例固定区块轨道60系统的示意图，并且图2A是与其示例中央控制设施70相关的示意性框图。车辆50（例如，火车50）可以包括一个或多个发动机或火车头（locomotive）52（或机动火车车厢或其他自推进单元），并且还可以包括一个或多个火车车厢54，例如客车厢、货车厢、贡多拉（gondola）车厢、料斗车厢、平板车厢、背负式车厢、集装箱车厢、守车等等。虽然如典型的那样图示了铁路火车和铁路轨，但是可以与在任何类型和种类的指引路径60或任何类型或种类的其他路权上和/或沿着其运行的任何其他类型或种类的车辆50一起采用本布置。

积极火车控制系统10包括：中央控制设施70，其与在轨道60的系统上运行的火车50主动地相互运行，以经由通信系统90从安装在每个火车60上的积极火车控制单元100接收数据并且将数据传输至积极火车控制单元100，该通信系统90链接轨道60的全部或大体上全部的位置并且沿着轨道60。各种监控和/或报告站310、310、330、340还经由通信系统90从中央控制设施70和/或安装在每个火车60上的积极火车控制单元100接收数据并且将数据传输至中央控制设施70和/或积极火车控制单元100。

积极火车控制单元100优选地安装在火车50的前部，以便在火车50行进的方向上具有其前面的清楚视野。积极火车控制单元100包括：安装在火车50上的RFID读取器/检测器124，优选地在火车头或它的其他第一车厢52上，或者接近于火车头或它的其他第一车厢52，以用于读取优选地嵌入轨道60中的RFID控制设备500。在优选布置中，RFID读取器124可以包括：安装到火车50的下侧的外部天线124A以及被包括在积极火车控制单元100内或与其接近的RFID读取器控件124。

在一个优选实施例中，无源RFID设备和兼容的RFID读取器/检测器在UHF频带中运行，例如，以约900-1100 MHz运行。RFID设备优选地被封闭在防水容器中，该防水容器诸如是对UFIF带信号是透明的“具有金属水能力（metal water-capable）”的容器，其可以嵌入在道床（track bed）表面下方的铁路之间，例如，在至少两英寸（约5 cm）的深度处，例如，靠近轨枕或枕木。

RFID设备500优选地位于去往每个轨的每个区块的入口处和来自每个轨的每个区块的出口处（单个轨的区块在长度上可以是约一公里，其中没有道岔、站或其他特征）、在去往每个旁轨（siding）的入口处和来自每个旁轨的出口处、在去往每个站的入口处和来自每个站的出口处、以及支线等等从轨分出来的地方等等。在区块较长的情况下，可以在区块内提供RFID设备500，例如，隔开约0.6英里（约1km）。

积极火车控制单元100还可以包括：不同类型的各种传感器，例如，可见、红外、雷达、声学等等，其监控前方道路以检测和识别可能影响火车50的安全的物体、异常和/或其他状况；以及车载处理器，用以处理来自那些传感器和来自其他来源的数据，以便向火车乘务组（例如，包括火车操作员）、向其他火车以及向中央控制设施70提供前方状况的指示。在其中指示是警告或警报的情况中，如果火车乘务组没有以及时的方式适当地响应于该警告或警报，则采取适当的动作来控制火车50。

积极火车控件100可以经由处理器120和/或经由中央设施70及其服务器将控制信号传送到火车50上的火车控件220，以在生成消息、警报和/或警告时至少调整火车的速度，和/或可以响应于控制信号使得火车控件220根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车50的速度和/或停止火车50。替换地和/或附加地，中央设施70（例如，其服务器）可以修改火车路线次序，并且经由积极火车控件100根据经修改的火车路线次序将火车引导到旁轨或引导到不同的轨，从而将火车50移动到可以避免由消息、警报和/或警告所表示的危害或危险的轨和/或位置。

替换地和/或附加地，火车50上的操作员可以与中央设施70（例如，服务器和/或其人员）合作，和/或与其他系统资源和人员（例如，站主或场地（yard）主）合作；可以经由通过操作员警报设备210的手动输入手动地修改火车路线次序。通常，仅在不寻常的情况下会需要对火车路线次序进行这样的手动改变，该不寻常的情况例如通常通信的故障，并且通常将不允许在没有与中央设施70直接或间接协调的情况下完成。此后，火车50将经由积极火车控件100运行以根据经修改的火车路线次序将火车例如引导到旁轨或到不同的轨。

火车控制的一个重要方面是知道火车50在轨道上的真实位置，该真实位置是绝对的和相对于针对该火车所批准的路线二者。积极火车控制单元100包括多个定位设备之一，例如，GPS或类似的定位设备，通常是采用卫星的系统，以用于确定火车50在地球上的绝对位置，并且与由积极火车控制单元100和/或在中央控制设施70处被数字存储的轨地图协作来确定火车50在轨道60上（例如，在特定轨60上）的位置及其位置。然而，由于阻挡、反射和/或畸变由在这样的定位系统中利用的卫星所传输的信号的障碍物，和/或由于卫星信号或视野中的卫星不可用，GPS定位可能是不可靠和/或不精确的。

为了绝对地和相对于轨60地提供绝对位置参考，在沿着轨道60的每个轨的预定的已知位置处提供RFID控制设备。通常，RFID控制设备500安装在轨道60的每个和每连接点之前和之后，例如，在每个道岔之前和之后（在每个入口处和从那里的出口处）、在轨的交叉口处、在轨的跨接处、在道路坡道交叉口处等等。特别地，优选的是，在每个这样的位置处提供多个RFID控制设备500，通常是至少三个间隔开的RFID控制设备500。RFID控制设备500优选地埋在轨60的轨枕60T之间的岩石道碴60B中的坡道下方，并且可以贴到轨枕。

每个RFID控制设备500被预编程有表示其在地球上的确切位置的数据（例如，如由已知的可靠且准确的精确GPS***和/或通过调查而确定的）。每个RFID控制设备500还被预编程有标识数据，该标识数据表示针对安装了RFID控制设备500的精确位置的轨和其上的位置，例如绝对位置参考。此外，每个RFID控制设备500包含：针对其物理硬件的唯一标识符，该物理硬件在其中被预编程并且不可改变，并且还可以包含校验和、散列、加密和/或其他检错、纠错和/或安全性增强数据。

因此，当火车50经过所安装的RFID设备500时，安装到火车50的下侧的其RFID读取器124直接地或经由天线124A地询问和读取存储在RFID控制设备500中的位置数据、轨标识数据、唯一标识符。因为在每个位置处提供多个（例如，三个）RFID控制设备500，所以RFID读取器124应该接收来自每个RFID控制设备500的相同的位置数据和轨标识数据，并且车载处理器针对一致性来比较那些多个（例如，三个）接收到的数据。如果三个接收到的数据中的至少两个是一致的，则可以有该数据是正确的之合理置信度。此外，根据存储在车载处理器中的轨数据，还可以比较多个RFID控制设备500的唯一标识符，以验证预期的RFID控制设备处于预期的位置。

如果接收到的数据和/或其安全验证指示异常，例如，火车在错误的轨上或在意外的方向上前进，或者RFID控制设备不是被指示为安装在当前位置处的那些，那么如果乘务组未能采取适当和及时的动作，则其指示可以向运行乘务组提供实质性的事先警告并且采取适当的动作来减慢和/或停止火车。此外，这样的数据和指示被传送到中央控制设施70，并且可以被直接传送到通信范围内的其他火车。

当积极火车控制单元100中包括前视传感器时，注意的是，来自不同类型的前视传感器的数据的组合相互补充，以比任何感测单独可以地来提供对在积极火车控制单元100的前面的内容的更完整和详细的评估，该不同类型的前视传感器例如在白天更有用的可见传感器、在白天和在黑暗期间有用的IR传感器、可以通过雾和降水进行感测的雷达、以及“听到”其他传感器可能看不到的内容的声学传感器，该在积极火车控制单元100的前面的内容包括任何物体、障碍物或其他危险。此外，自动且连续地实行这样的状况的感测和检测，以便向运行乘务组提供实质性的事先警告，并且如果乘务组未能采取适当和及时的动作，则采取适当的动作来减慢和/或停止火车。此外，这样的数据和指示被传送到中央控制设施70，并且可以被直接或间接传送到通信范围内的其他火车以及被传送到中央控制设施70。

在所采用的其他来源和/或传感器当中的可以是安装在火车50上的预定位置处的一个或多个火车监控器230。火车监控器230和RFID读取器124优选并且通常被提供在火车50的最后一个车厢上，以检测最后一个车厢经过轨60中的RFID控制单元500（例如，多个RFID控制单元500）的时间，并且向在第一车厢或火车头52上的积极火车控制单元100无线传输从其接收到的数据，该积极火车控制单元100然后以与其验证经由火车头52上的RFID读取器124接收到的数据相同的方式来验证来自那些RFID控制单元500的数据。火车监控器230（如果火车的最后一个车厢上提供）可以可选地将例如其位置传送（优选地无线传送）到积极火车控制单元100，以便可以确定和监控火车50的长度，由此可以检测到完整性的损失，例如车厢的解耦。此外，可以比较如由RFID读取器/检测器124和230读取的位置数据来确定：火车50是否完全在给定区块（例如，轨区块和/或旁轨和/或站）内，和/或它正进入和退出这样的区块和/或旁轨和/或站的时间。这样的火车监控器230可以包括：一个或多个成像器，用以在火车50后面的方向上沿着轨60提供可见性。

可选地，并且此外，一个或多个火车监控器230可以沿着火车50被放置在一个或多个车厢上，例如，因为这样的车厢可能由于例如其内容物、危害物质、高价值货物、分类货物、安全需要和/或任何其他特定需要而需要特殊监控。

可选地，并且此外，沿着轨60定位的可以是一个或多个监控单元310-330，其被定位成以便监控和检测异常状况和/或与标称状况的偏差。例如，在轨配置由于其性质而被认为需要监控的情况下，例如，可以提供路旁监控器310，轨道配置的性质例如是限制了可以查看轨（例如，被火车50上的积极火车控制单元100监控）的距离的曲率和/或高度曲线，如下所述。还可以采用路旁监控器310来监控不寻常的不稳定区，例如，已知经历频繁自然改变的区，该自然改变诸如岩石滑坡和/或洪水等等。下面描述了路旁监控器310的一个或多个示例实施例。

道岔监控器320可以放置在道岔上以监控运行，并且特别地是监控在切换铁路的正前方位或改道方位中的道岔闭合的完成。道岔监控器320优选地直接感测可移动道岔铁路在它们应该与固定铁路（例如，基本轨（stock rail））紧密相邻的位置处的方位，以直接确认道岔铁路已被充分移动，并且独立于任何常规的道岔控件来这样做。下面描述道岔监控器320的一个或多个示例实施例。

轨监控器330可以沿着轨放置以监控铁路的间隔和变形，其诸如可能由高和/或低铁路温度，和/或由轨道床中的不稳定性导致，诸如可能由地面下沉或使地球移位或故意破坏所导致。下面描述了轨监控器330的一个或多个示例实施例。

虽然路旁监控器310、道岔监控器320和轨监控器330将它们感测的数据传送到中央计算机和/或控制设施70，但是本文中描述的监控器310-330优选地包括本地通信设备，并且优选地包括用于冗余的多个本地通信设备，其将感测到的数据直接传送到火车50上的积极火车控制单元100，该火车50在本地通信范围内，例如，通常在2-5千米内，如图1中的锯齿线所指示的。

包括各种通信设备92（例如，发射器92和/或接收器92和/或中继92）的通信系统90通常设置在处于合适位置中的结构（例如，建筑物和/或塔）上，该通信系统90提供在火车50、监控器300、310、320、330与一个或多个中央控制设施70之间以及在它们当中的各种类型和种类的通信链路。这样的通信设备通常可以采用抗堵塞和干扰的传输协议，和/或可以在不同的波段上运行，并且可以具有附加的转发器（transponder）92和/或与其相关联的中继92，该转发器92和/或与其相关联的中继92可以紧密地和/或远程地定位，例如，在给定与其地理位置相关联的地理和地形状况的情况下，全部都以便增加通信的可靠性和准确性。

与中央控制系统70和/或积极火车控制单元100和/或与路旁监控器310的通信优选地经由无线蜂窝网络（例如，GSM蜂窝网络），该通信可以被增大和/或备份一个或多个冗余的通信链路和/或路径，其包括：例如无线电网络，该无线电网络例如在UHF频带中以约800或868 MHz运行，其具有适合于至附近通信装备的距离的功率水平，该距离可以是几公里或者可以超过40 km；一个或多个中继器（repeater）和/或中继（relay）；一个或多个陆线和/或光纤；卫星链路；互联网连接；LAN网络等等，如在特定实现方式中可能是必需的或合期望的。替换地，通信可以例如在443 MHz和/或915 MHz频带或任何其他合适的波段中。

通信系统90可以包括：远程WiFi网络，其可以在约6-18英里（约10-30 km）的范围内提供宽带通信（例如，包括视频成像和音频信道），除了其他的例如间接的通信路径之外，这可以在火车之间以及在火车与站之间提供直接通信。优选地，通信系统90的各种元件具有至少约6英里（约10 km）的范围，例如以提供附加的直接且可靠的通信链路，以用于降低如果发生系统中断或通信故障而发生碰撞或其他事故的可能性。

还优选地，经由通信系统90的通信根据预定协议进行，该预订协议包括安全性和准确性验证特征，例如诸如扩频、安全加密、双向“握手”协议等等；以及利用传输系统（例如，火车上通信设备或中央设施通信设备）的唯一标识符和/或传输的位置、日期和时间来标记消息，例如，加地理标记和加日期时间戳。

本文中的示例火车50通常在图2中图示的静态或固定区块系统中运行，尽管可以利用动态或移动区块系统，其在火车50前面设置安全分离距离并且与火车50前方的任何火车间隔开。在积极火车控制单元100感测火车50前方的轨状况和火车50的运行状况并且处理火车50上的数据，以及例如经由通信系统90、92将数据传输至中央控制设施70的情况下，如可以通过与中央火车控制计算机或设施70的通信来促进的那样，可以“实时”修改针对区块的分离距离。

典型的轨道60系统包括：不间断长度的轨60、道岔到分支轨、用于进入和离开旁轨的道岔、火车经常在那里停止移动的轨的长度，例如，站340和/或其他装载或卸载设施340。那些中的每一个都被容纳在具有固定区块的系统内，该固定区块即下述轨道的长度，在该轨的长度内火车可以在区块内的任何地方自由移动，但是在没有来自中央控制设施70的要进入的区块没有障碍物的批准的情况下不可以离开该区块或移动到另一区块中。固定区块80和相邻固定区块之间的边界82的典型示例在图2中图示，其中多个RFID控制设备500位于去往每个固定区块80的入口处和来自每个固定区块80的出口处。通常，每个旁轨和每个站340可以是固定区块80。

中央控制设施70通常包括：通信装备，以用于经由通信系统90来与以下各项建立通信：如可以被包括在轨道系统60中的各种火车50、监控器310-330和站340，以及各种计算机、服务器、处理器、存储器设备、存储设备、显示器和监控器，全部项70S和70P等等，以用于接收由火车50、监控器310-330和站340传输的数据。还提供和采用各种加密、验证、防火墙和其他保护设备，例如，在诸如宽带链路70B之类的通信链路90、GSM或GPRS或者其他无线和/或蜂窝链路70G以及其他链路和/或网络70N中。无线电通信系统70R优选地在中央设施70与各种火车50、监控器310-330和站340之间或者经由一个或多个无线电中继和/或中继器92来提供针对语音、文本消息和数据的直接无线电通信。通信系统90可以经由光纤网络90FN将各种发射器、中继器和/或中继92彼此链接和/或与中央设施70链接，该光纤网络90FN可以包括一个或多个光纤接入点90FA。

优选地，中央设施70包括：例如被包括在项70PS中的备份和冗余计算机、处理器、服务器、存储装置等等，以及例如被包括在项70G、70N、70R、90、90B中的备份和/或冗余通信和其他设备，可选地包括出于冗余和增加的可靠性而提供的处于不同物理位置处的一些或全部这样的各项。虽然公用电力、AC线路电力和/或太阳能电力或另一电力源70PS可以被用作中央设施70的主要电力源，但是蓄电池、发电机或其他备用电力源70PS可以随其一起被提供，使得如果主要电力源的主要来源变得不可用，电力实际上是不可中断的。此外，可以在中央控制设施70内提供经由语音和/或文本消息的通信，例如，经由互联网、经由有线或光纤设备和/或网络和/或经由蜂窝设备70C的通信。

图3是积极火车控制单元100的示例实施例的示意性框图，该积极火车控制单元100包括：适合于安装到火车的RFID读取器/检测器124；并且图4是图示了运行图3的积极火车控制单元100的示例实施例的示意性流程图。积极火车控制单元100包括：积极火车控制处理器120，其包括一个或多个微处理器、微控制器、微计算机、便携式计算机等等，以提供一个或多个计算引擎；存储器（例如，包括随机存取和/或其他易失性和/或非易失性存储器）；输入/输出（I/O）端口，以及数据存储装置（例如，包括磁和/或光驱动器，和/或大规模固态半导体存储器）。处理器120接收来自积极火车控制单元100的其他元件的数据输入，该元件包括但不限于各种类型和配置的一个或多个前视传感器110、一个或多个RFID读取器/检测器124、一个或多个定位设备130、一个或多个数据输入设备140以及一个或多个通信设备160。优选地，唯一标识符存储在每个积极火车控制单元100和/或RFID读取器/检测器124的存储器（例如，处理器120的存储器）中，以便唯一地标识出该积极火车控制单元100，并且将该积极火车控制单元100与其在之上安装的火车50相关联。

积极火车控制单元100可以被配置为组装单元，该组装单元可以临时地或者永久地安装或附接到可移动车辆（例如，火车），或者可以在被安装到火车的装备的一个或多个模块或单元中，并且在任一种情况下与其互相连接。

优选地，与积极火车控制单元100相关联的RFID读取器/检测器124被安装到火车的底盘或下侧，通常在其最前端，在那里它将具有朝向轨60和被嵌入其中的RFID设备500的向下的合适的清楚视野，并且因此能够实时检测、询问和/或读取RFID设备500，即，在火车50经过每个RFID设备500时。在优选的布置中，每个RFID读取器/检测器124可以是并且优选地使其发射/接收天线124 A安装到火车50的下侧，例如在其火车头、发动机或引导车厢上，其中其控制电子器件124连同或作为积极火车控制单元100的部分被安装在较少暴露的位置中，例如，在火车50的驾驶室或控制位置中。

每个RFID读取器/检测器124可以是并且优选地直接地或例如经由处理器120间接地连接或耦合到一个或多个火车系统200、210、火车控件220和/或火车装备230，其通常经由预定义接口，例如，通过使用一个或多个电连接器，以用于从火车接收电力并且提供用于在其间传送数据的互连。

每个RFID设备500被预编程有所存储的数据，该所存储的数据唯一地标识RFID设备、标识其被部署在那里的地理位置，并且标识它部署在其中的特定轨。当由RFID读取器124读取时，来自RFID设备500的这种数据提供火车50、52以及火车50、52正在之上运行的轨60的地理位置的独立、明确和积极的标识。

在区块的每个末端处以及在每个轨接合处，火车50的一个或多个RFID读取器124经过一个或多个嵌入式RFID设备500，针对存储在其中的地理和轨数据来询问和读取这些嵌入式RFID设备500。优选地，在每个区块改变和每个轨接合处将多个RFID设备500嵌入轨60中，并且火车50在其引导车厢52上携带多个RFID读取器/检测器124，从而提供每个RFID设备500的多个冗余读数。例如，如果火车50具有两个RFID读取器/检测器124，并且在每个区块边界和轨接合处存在三个RFID设备，则积极火车控制单元100将接收六个独立的数据读数，其应该表示关于地理位置和轨标识的相同信息，并且每一个读数将与从其读取该读数的RFID设备500的唯一标识符相关联。

接收到的数据的这种冗余允许进行各种各样的检错测试，以验证接收到的数据的正确性和准确性，并且因此验证火车50在特定地理位置处的特定轨上的位置。在这些测试当中的是：验证由接收到的位置数据所表示的地理位置彼此之间的一致性、验证由接收到的轨数据所表示的轨标识彼此之间的一致性、例如利用轨地图来验证接收到的地理位置数据针对接收到的轨数据的一致性，和/或针对来自独立来源（例如，GPS***132和/或惯性导航单元134）的位置数据来验证接收到的位置数据。

此外，每一个RFID设备500的唯一标识符可以针对位置数据和轨数据中的任一个或两者和/或针对从中央设施70接收到的或被存储在火车上的轨地图来被验证，例如，在处理器120的存储器中以数字形式，例如通过表查找和比较过程来测试其中之一或两者。作为这些检查和交叉检查的结果，可以在具有高度准确性和置信度的情况下来验证火车的位置和轨。

前述内容不仅用来至高度准确性和置信度来验证火车50的位置和轨，而且还用作轨60和嵌入其中的RFID设备500的完整性的验证，例如，RFID设备500正在运行并且确实处于它们最初安装的位置中，并且如果不是，则运行和管理人员可以然后被警报该差异，使得可以在指示的地方从事调查和纠正动作。

例如，如果犯罪分子将来自位置A的RFID设备500与来自位置B的那些进行交换，则火车的积极火车控制单元100将在每个位置处识别一致的位置数据和来自其的轨数据，然而，与每个RFID设备500相关联的唯一标识符将与部署这样的设备500的位置不匹配，并且因此将检测到该交换，根据其可以发起适当的响应，例如，就地停止或以警告命令进行。因为从RFID设备500读取的数据优选地由火车50的积极火车控制单元100的处理器120处理，并且被传输至中央火车控制设施70并且在中央火车控制设施70处进行处理，所以从RFID设备500读取的数据中的任何不一致都可在火车50上以及在中央控制设施70处检测到，并且因此这样的适当的响应动作可以通过车载的火车50或通过来自中央控制设施70的命令或通过两者来发起。

鉴于必要的和/或需要的火车至轨间隙，RFID读取器/检测器124（或至少其天线124A）应该被定位成如实际的那样靠近轨60，从而减少RFID读取器/检测器124与RFID设备500之间的RF传输路径长度。在轨（例如，轨枕）水平上方约1-2英尺（约0.3-0.6米）的间隙被认为是足够的，同时提供对嵌入轨道碴中的RFID设备500的足够准确的读取，例如，对于具有约3-6英尺（约0.9-1.8米）的读取距离、在UHF RF频带中运行的RFID读取器124，在约2英寸或更大（约5cm或更大）的深度处。

通常，RFID设备500的询问和读取周期仅需要约0.9至1.0毫秒。作为示例，以每小时60英里（约100 km/小时）运行的火车以约每秒88英尺（约26.8米每秒）行进，并且因此在其天线的前方和后方具有至少约1.0英尺（约0.3米）的读取范围的RFID读取器将具有约2/88秒或22.7毫秒（或近似22-23次读取RFID设备的机会），其中在每个嵌入式RFID设备500从火车底部经过时读取该每个嵌入式RFID设备500。这对于以在正常运行速度运行的火车准确且可靠地读取RFID设备500而言不只是足够快。

为了适应更高的预期速度，RFID设备500可以沿轨道60进一步间隔开和/或RFID读取器/检测器124的询问和读取周期可以被缩短和/或可以使之更频繁。例如，以约300 mph（约482.8 Km/小时）运行的火车50将在一秒钟内移动约440英尺（约134米）（或者2/440或4.5次读取嵌入式RFID设备的机会），因此通常存在足够的周期来读取单个RFID设备500。

为了冗余，多个RFID设备可以被合适地间隔开，例如，相隔约3.3英尺（约1.0米），其中询问和读取周期为约1.0毫秒。即，对于诸如三个RFID设备500之类的多个设备，读取至少一个设备的机会将增加到三倍，或者通常将是至少13.5次机会来读取至少一个RFID设备500。当然，在火车以更适度的速度运行的世界部分中，如果合期望和/或如果需要更少的冗余，则RFID设备500可以被更靠近一起地间隔。

即使一个RFID设备对于当今的几乎全部火车速度都是足够的，但是一般而言，相隔1.0至10.0米的多个（例如，两个或更多个间隔的）嵌入式RFID设备将足以提供针对火车轨的每个区块（例如，公里）而言足够的冗余和可靠性。出于同样的原因，如果在火车上彼此相邻地安装诸如2至3个单元的多个读取器，则以任何速度读取每个RFID设备500的机会将也增加到同样的2至3倍。

安装在火车下方的RFID读取器/检测器124的至少部分优选地封闭在稳健且耐气候的容器中，通过该容器询问信号被传输至RFID设备500，并且来自那里的返回信号可以通过，并且还可以通过底盘上的稳健屏障或其他结构针对可能在轨上或在火车通过时向上弹射出的物体来进行物理地保护。

除了其成熟的技术、可靠性和合理的成本之外，RFID读取器/检测器124的另一个优点在于：其发射和/或接收天线124A可以与电子电路124分离和远程定位，该电子电路124控制询问并且处理返回的（读取）信号，使得仅有RFID天线124 A需要位于火车车厢52的下侧上，并且控制和处理电路可以位于更良性的环境中，例如在火车内部，如积极火车控制单元100和/或火车控件220的其他元件那样。

优选地，积极火车控制单元100在火车最前端处或至少靠近火车最前端而被安装到火车，在那里，其将具有火车前方适合的清楚视野，并且因此能够观察和/或感测（如果有什么的话）在前面的东西。包括RFID读取器/检测器124的积极火车控制单元100通常经由预定义接口（例如，通过使用一个或多个电连接器）连接到一个或多个火车系统200和/或装备200，以用于从火车接收电力并且提供用于在其间传送数据的互连。

积极火车控制单元100的前视传感器110优选地定位在积极火车控制单元100中和/或安装到火车50、52，以便具有来自安装积极火车控制单元100的火车50、52的大体上正前方的合适视野，如例如图5中图示的，图5是图示了与图1-3的积极火车控制单元100的示例实施例相关的各种前视视野（在其中被示为长短划线、短划线和点线）的示意图。在实践意义上，在被选择以对每个传感器和可用于安装传感器的火车头52上的位置进行最佳利用的配置中，具有较长前方范围的传感器可以是并且优选地被安装得距离轨道60更高，并且具有较短范围的传感器可以被安装得更靠近轨60。类似地，传感器110的视野也可以是选择传感器110安装配置时的考虑因素。RFID读取器124的视野和范围是向下多达几英尺并且是相对直接的。

一些传感器110可以被定位成具有视野，该视野延伸并且感测火车50远的前方（例如，前方2-5公里），而其他传感器110可以被引导以感测火车50更近的（例如，100米至500米）前方，而仍其他的可以被引导以在其中间和/或与其重叠的一定距离范围内进行感测。通常选择竖直视野的宽度以提供期望范围的前视距离，其考虑到例如由于丘陵、立交桥、地下通道等所致的轨60的高度和/或倾斜中的典型预期改变，并且选择水平视野的宽度以提供期望范围的前视距离，其包括例如由于路权宽度、弯道、平行轨、道岔轨等等所致的轨60的方位角中的改变。可以采用可以在整个100米至5千米范围内进行感测的一些传感器110，以针对该范围的全部或部分来感测火车50的前方。

传感器110可以包括：产生连续静止图像或视频图像的一个或多个可见波段成像器112、产生连续静止IR图像或视频IR图像的一个或多个红外（IR）波段成像器114、包括多普勒雷达和其他类型的雷达的一个或多个雷达成像器、一个或多个激光测距设备118和/或一个或多个声学测距和/或声纳测距设备122。值得注意的是，包括多个和/或冗余传感器110具有可能在发展中国家无法负担的经济成本。在适合于发展中国家中的有限可用资源的低成本实施例中，可见波段成像器112可以是积极火车控制单元100中、连同RFID读取器/检测器124所采用的优选的并且可能是仅有的传感器110。

由传感器110感测的数据通过线缆（例如，电缆和/或光纤线缆）被传送到积极火车控制单元处理器120，并且处理器120对传感器数据进行处理以确定轨状况，以及然后确定是否存在任何危险或危害状况，并且基于此来发起适当的动作以发信号通知火车乘务组。

各种传感器110优选地进行感测的距离的范围可以从相对靠近的范围（例如，10-50米）到一、二或五公里，从而涵盖了在至少超过火车在其运行的预期前进速度的范围内的中断距离的轨长度，以及用以计及处理时间和可能的不准确性、不确定性等等的保护带内进行感测。相应的传感器视野优选地在足以感测传感器前方的轨的高度（竖直角度）范围和宽度或方位角（水平角度）范围内延伸，该范围包括对于轨已知要被允许的坡道和/或曲率中的变化。在一些情况中，一个传感器可以在距离、高度和方位角的整个范围内进行感测，并且在其他情况中，可能需要多于一个传感器来在距离、高度和方位角的整个范围内进行感测，例如，以考虑到各种传感器的感应范围以及环境（例如，光、雨、雾、雪、黑暗）对这些范围的影响。

虽然可以采用任何或全部的传感器100，但是在典型情况中，尤其是在资金和/或其他资源可能受限的情况下，可能提供仅可见成像器112、通常是用于可见光波长的前视成像器112。至少采用可见成像器112是优选的，并且足以在轨道60上积极地监控和控制火车50，该轨道60包括如本文中所述的嵌入式RFID定位设备500，并且在某些情况中，即使是优选的，甚至可以省略可见成像器112。

积极火车控制单元100和其安装到的火车部分（例如，通常是火车头或发动机或在火车50前面处的控制驾驶室或第一车厢52）的地理位置或地理方位由定位系统130来确定，优选地至少达到使得能够确定火车在其上的轨道的轨60或具有多个轨60的铁路的准确性。情况并非总是如此，特别是在GPS信号被阻挡、反射和/或畸变的位置中，如在发展中国家中可能更为普遍的那样。

定位系统130优选地包括：可与来自GPS卫星的信号一起运行的一个或多个全球定位系统（GPS）单元132，以准确地确定GPS单元132在地球上的地理方位。使用多个定位单元132降低了由于车载GPS设备的不可运行性所致的丢失位置数据的可能性，但是也增加了成本，这在发展中国家可能是个问题。优选地但是可选地，用于两个或更多个不同且独立的全球定位系统的全球方位确定单元132（例如，美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧洲伽利略系统、印度IRNSS系统和/或中国BDS系统）可以被采用，使得即使在一个GPS系统超出范围或停止服务的情况下也可获得地理位置数据，然而，这样的冗余具有在发展中国家中可能不可负担的经济成本。

此外并且还优选地，但是可选地，可以提供独立于GPS单元132运行的一个或多个附加位置确定单元134（例如，陀螺仪和/或惯性导航设备134），以便甚至在火车处于隧道中、在地下或以其他方式与GPS卫星停止通信的情况下也运行。使用多个不同类型的定位设备132、134降低了由于车载定位设备132、134的不可运行性以及来自定位系统卫星和/或信标的信号中断所致的丢失位置数据的可能性。

在任何情况中，由RFID读取器124从嵌入轨60中的RFID设备500读取的地理位置数据和轨数据是可靠的，并且即使在GPS单元132不准确或不起作用的情况下也是可用的。然而，用于定位设备132、234的冗余提供在发展中国家中可能是不可行或不可负担的，这是本布置采用嵌入轨60中的RFID设备500来提供预定和已知的准确地理位置数据以及预定已知的准确轨道数据的原因，由于轨60上的每个位置处的多个冗余RFID设备500和每个火车50上的多个冗余RFID读取器/检测器124，以上提供的数据可容易地验证。

因此，即使一个类型的全部位置确定单元130发生故障都将不会完全剥夺具有准确的地理位置数据和轨数据的积极火车控制单元100，可以根据这些数据安全地运行火车50。此外，使由多个位置确定单元130、500-124提供的位置信息相关或以其他方式组合可以提供与可以仅有一个位置确定单元或一个类型的位置确定单元相比，达到更大的准确性和/或具有更大的可靠性和确定性的位置信息。

由传感器110、124产生的全部数据优选地与由位置确定130提供、或者在获取数据时来自RFID设备500的积极火车控制单元100的位置相关联，并且还例如通过处理器120被时间标记，使得全部传感器数据优选地都被地理标记和时间标记，以便于其与其他数据（例如，类似数据和不类似数据二者）进行交叉参考，以用于在积极火车控制单元100内存储和处理这样数据，并且通过其可以被传输到的另一火车的积极火车控制单元100，以及在这样的数据被传输162、162到的中心位置或中央控制设施70处。

注意的是，因为所获取的数据被地理标记，使得传感器110、124的位置相对于轨道60是精确已知的，并且被时间标记以与其他时间标记的数据相关联，所以运行火车60的完整表示可以在每个火车上以及在与其通信的其他火车上二者、以及在中央火车控制位置70处、在任何给定时间处和/或针对任何给定时间而被确定，从而积极地确定火车50的位置（包括轨）、速度和方向，并且积极地控制其运行，以及在计划和执行火车运行方面进行帮助。

用于积极火车控制单元100的外部数据输入300可以经由数据输入设备140、来自远程设施的无线通信90、92以及其他来源来提供，该数据输入设备140可以包括任何数量的数据输入设备，该数据输入设备例如是键盘、触摸屏、USB驱动器读取器、存储器读卡器、CD或DVD读取器、磁条读取器、RFID读取器；该远程设施例如是中央控制设施70等等。数据输入可以包括例如以下各项中的一个或多个：轨地图和速度限制、与嵌入式RFID设备500相关的数据、来自与路旁监控器310相关联的传感器312的数据、来自与道岔监控器320相关联的传感器322的数据、和/或来自与轨监控器330相关联的传感器332的数据，全部这些都可以被无线地传送。因而，数据输入设备140通常包括：一个或多个无线通信设备140，例如，蜂窝通信设备，其经由一个或多个天线142运行，该天线142例如安装到火车50，通常并且优选地安装到其火车头52或另一第一车厢52。

经由通信系统90提供运行的通信，该通信系统90采用各种通信路径和类型，例如用于冗余、用于在火车、车载控制系统、中央控制系统70、中央控制设施70以及固定位置控制系统/站（例如，在站340处）、装载设施340、场地340等等之间和它们当中的通信。无线通信可以经由蜂窝通信系统90，利用该蜂窝通信系统90以用于公共蜂窝通信和/或用于火车50和轨道60当中以及与火车50和轨道60相关的通信；220 MHz通信设备92，其如被利用用于与铁路火车以及在铁路火车之间的通信，和/或经由WiFi网络、自组织网络、蜂窝通信、蓝牙、RFID设备和类似的相对本地通信设备，由于它们彼此独立以及它们建立和维护通信网络和结构的能力，因此可以提供固有的稳健和可靠的数据通信链路。通信范围可以在1-5公里范围中，以用于由附近的火车、以及在附近的火车与附近的站、路旁、道岔和轨监控器340、310、320、330之间的通信，并且可以是在大得多的距离上（例如，高达20公里或更多），例如以用于与中央火车控制设施70的通信。

还在被优选利用的通信类型和路径当中的是一个或多个类型的通信链路90、92，其包括例如以900 MHz或另一蜂窝频率运行的例如蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统。注意的是，包括用以形成与类似装备的通信链路和网络的能力的蜂窝类型的通信系统90、92可以特别稳健且可靠。

一般而言，除了在相对本地周围区域内传送所感测的数据之外，这样的监控设备310-330（其包括在其通信范围内的任何火车（和积极火车控制单元））优选地还将所感测的数据传送到中央控制设施70处的中央计算机或监控器。中央控制设施70可以并且通常确实将这样的数据传送到火车，例如，传送到其上的积极火车控制单元100，从而在这样的监控器310-330和每个积极火车控制单元100与中央控制设施70之间提供通信路径或链路。

积极火车控制单元100通常还包括：一个或多个通信设备160，该一个或多个通信设备160主要用于将数据从积极火车控制单元100传送到中央控制设施70处的中央计算机（实线箭头），并且用于将数据从中央控制设施70处的中央或控制计算机传送到积极火车控制单元100（虚线箭头）。可以采用多个通信设备160来改进可靠性和/或冗余，并且每个可以经由一个或多个天线142、162运行，该天线142、162例如位于火车50上，并且优选地在其火车头52上。

处理器120处理从RFID读取器/检测器124、传感器110、定位系统130和数据输入300、140接收到的数据，以确定火车（积极火车控制单元100）在轨地图上的地理位置，并且根据该数据可以估计（如果不是确定的话）其速度和方向，以将该位置、速度和方位与如下各项进行比较：例如由一个或多个监控器310-330直接地或经由中央控制设施70报告的可适用的火车命令、速度限制和已知的轨状况。处理器120将所确定的数据叠覆到轨地图上，以提供对火车乘务组可用的地理信息系统（GIS）地图，并且可以将其传送160到中央控制设施70处的中央或控制计算机。如果确定超出限制条件，则处理器120产生其指示并且确定适当的响应，例如，请求修订的火车命令、指示有可能或不可能发生碰撞、降低速度、应用制动和/或应用制动以用于紧急停止。

中央控制设施70处的处理器和/或计算机还将所确定的数据叠覆到系统轨地图上，以提供涉及系统中的全部火车和全部轨道的地理信息系统（GIS）地图，该地图可对中央控制设施70处的中央或控制计算机、以及对在那里的火车控件和/或管理人员是可用的，并且可以将其传送160到各个积极火车控制单元100以及传送到火车乘务组。如果确定超出限制条件，则中央处理器和/或计算机产生其指示并且确定适当的响应，例如，请求修订的火车命令、指示有可能或不可能发生碰撞、降低速度、应用制动和/或应用制动以用于紧急停止。中央控制设施70处的处理器和/或计算机可以将指示和/或响应传送到火车乘务组、到火车上的积极火车控制单元100、或到两者，以便积极火车控制单元100和/或乘务组作为响应而发起动作或直接发起响应动作。

处理器120还处理从RFID读取器/检测器124和传感器110接收到的数据，以根据其分析位置数据、轨数据、图像、测距数据和其他数据，例如，通过将这样的数据与以下各项进行比较：已知轨配置、物体和障碍物的模板，例如，存储在其存储器中的轨、道岔、旁轨、人、动物、车辆、火车等等的模板。处理器120根据其连同位置、轨方位、速度、方向和测距数据来确定：包括危险物体的轨异常是否处于火车的路径中，并且如果是，则提供这样的异常和/或物体的指示以及相关指示，例如，有可能或不可能发生脱轨和/或碰撞、降低速度、应用制动和/或应用制动以用于紧急停止，并且将前述内容传送到中央控制设施70。

来自处理器120的数据和指示可以被传送到操作员警报设备210，该操作员警报设备210可以包括：一个或多个显示监控器、听觉警告设备、视觉警告设备、触觉警告设备或它们的组合。因此，火车乘务组被建议和/或警告状况，并且被建议要采取的动作，然后可以通过采取适当的动作进行响应，全部这些都由处理器120监控并且被传送到中央控制设施70。此外，并且在一些情况中优选地，操作员警报设备210可以包括输入设备，该输入设备用于接受操作员手动输入的响应，其例如通过键盘和/或通过按下显示器上的物理按钮或图标按钮来指示该警报或警告已被接收到和/或已被接收到并且对其采取了动作。缺乏操作员的这样的响应可以向中央监控设施70指示：进一步的动作（例如，经由文本消息和/或语音信道联系操作员或者经由通信链路90采取直接动作）对于解决任何已出现的无论什么情况可能是必要的或谨慎的。

作为对操作员的进一步验证和/或监控，可选地，可以在驾驶室或其他操作员站内部提供成像器128，以捕获并且向中央控制设施传输驾驶室或操作员站内部的图像，从而允许对其中（包括操作员）的状态进行监控。这样的成像器128可以在例如每秒1-3帧的低成像速率下运行，并且可以是相对简单且廉价的设备（例如，网络相机或具有成像器的简单手机），并且可以经由处理器120和通信设备160传输图像，或者可以例如经由蜂窝连接直接传输图像。

在典型的实现方式中，操作员显示设备210可以是平板计算机或具有视觉显示器的等效设备，在该视觉显示器上显示运行的数据（例如，位置、速度和方向），以及消息、警报和/或警告。另外，还可以显示来自火车路线次序的信息以及与指定火车的起点、轨、路线和目的地的火车路线次序的偏差。优选地，操作员显示设备210具有例如视频成像器之类的成像器、传声器和扬声器，从而使得能够实现火车上的操作员与其他火车上的操作员和/或中央设施70处的人员之间的双向音频和视频通信。

通常使用例如按所述的安全且稳健的通信路径的通信系统90从中央设施70向每个火车50传送火车路线次序（或授权令），并且该火车路线次序可以用于整个路线或用于其一部分，并且该火车路线次序可以由中央设施70以相同的方式整个地或部分地更新和/或修改。车载积极火车控制设备100和中央设施70二者监控火车50与火车路线次序的符合性，例如，关于位置、速度、方向、轨和报告时间的符合性，并且符合火车路线次序地跟踪其前进。为此，在中央设施70处接收由每个火车50传输的全部的数据，并且将其存记到其服务器的存储器中，例如，作为其监控功能的部分。优选地，缺乏来自火车50的及时报告被认为是要至少被调查和/或纠正的异常。

如果火车乘务组或操作员没有正确或及时地响应于建议、警报和/或警告，则处理器120将要采取的必要动作传送到火车的火车控制系统220以及传送到中央控制设施70，其中任一个自动发起或采取必要和/或适当的动作，例如，以降低速度、应用制动和/或应用制动以用于紧急停止。

具体地，积极火车控件100可以将控制信号传送到火车50上的火车控件220，以在生成消息、警报和/或警告时至少调整火车的速度，和/或可以使得火车控件220响应于控制信号，根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车50的速度和/或停止火车50。替换地和/或附加地，中央设施70（例如，在那里的服务器）可以修改火车路线次序，并且根据经修改的火车路线次序将火车引导到旁轨或引导到不同的轨，从而将火车50移动到可以避免由消息、警报和/或警告所表示的危害或危险的轨和/或位置。

因为处理器120和火车系统200（例如，包括火车控件220）处于直接通信中，所以处理器120从火车控件220接收火车运行数据，该火车运行数据被处理以确定例如火车速度和方向（前进或后退）、制动和制动状态、发动机状态、火车完整性、火车无人保护（deadman）设备状态等等，从而从火车控件产生数据，该数据可以针对一致性和准确性与从RFID读取器124、从传感器110、从定位系统130、以及从数据输入和监控器300所确定的数据进行比较，缺乏一致性和准确性将提供设备或其他失灵或故障的指示，针对该指示，可能需要给出警报或警告和/或可能需要采取动作，和/或通知被传输至中央控制设施70。

注意的是，由处理器120实行的处理和/或控制功能可以由一个或多个处理器120、P来实行，并且那些处理器120、P中的一个或多个可以被包括在传感器112、114、116、118和/或122和/或RFID读取器124中的任何一个或多个中和/或与它们相关联，如由其中的字母“P”所指示和图示的那样。在积极火车控制单元100的任何给定布置中，任何或全部的传感器112、114、116、118、122和/或124可以包括、并且在一些布置中可以优选地包括：被配置成高效地处理数据的处理器P，该数据由其传感器接收和/或感测。在这样的情况中，传感器112、114、116、118、122和/或124提供输出数据，该输出数据包括表示任何检测到的异常的数据，该异常包括与轨道相关的物体和/或状况。该输出数据然后由PTC处理器120进一步处理，该PTC处理器120用作火车50上的中央或公共资源，以提供表示轨道和其他状况的组合和/或整合数据，以用于实现任何必要的操作员警报210和/或火车控件220动作，以及将该数据传输到中央控制设施70。积极火车控制单元100的总体控制（包括传感器112、114、116、118和/或122的接通、断开和其他控制）优选地处于PTC处理器120和中央控制设施70的控制下。

类似地，RFID设备500、路旁、道岔和轨监控器310、320、330还可以包括：处理器120、P（如由其中的字母“P”所指示和图示的），其处理接收到的和/或所感测的数据以向PTC处理器120提供输出数据，以供与相关于轨道状况的其他数据进行组合和/或整合。来自RFID设备500、路旁、道岔和轨监控器310、320、330的数据优选地包括：例如通过预定位置数据来表示其相应位置的位置数据，该预定位置数据被存储在路旁的GPS***的存储器、道岔和轨道监控器310、320、330中，和/或由路旁的GPS***、道岔和轨监控器310、320、330存储。

此外，可以用任何方便的次序实行对数据的处理、组合和/或整合，例如，以用于高效使用处理器120和与任何的传感器112、114、116、118、122、124、310、320和/或330相关联的任何处理器。类似地，对传感器数据做时间标记和/或做地理标记可以通过以下方式来实行：PTC处理器120将来自GPS设备132和/或惯性导航设备134的时间和/或位置数据与来自传感器112、114、116、118和/或122的数据相关联；或者这样的时间和/或位置数据被提供给传感器112、114、116、118和/或122并且与由此产生的数据相关联；或者包括时间和/或定位设备的任何或全部的传感器112、114、116、118和/或122。被传输至中央控制设施70的数据和其他通信包括：地理标记和时间标记。在多个设备均包括时间参考的情况下，优选的是，全部设备的时间参考与具有已知准确性的时间标准相同步，例如，与GPS设备132的时间标准和/或与中央火车控制设施70相同步。

图4是图示了运行400图3的积极火车控制系统100的示例实施例的示意性流程图。过程400以初始化405开始，使得积极火车控制单元100的全部元件和与其相关联的全部元件处于预定的已知运行状态，例如，全部的传感器110都被打开并且转向预定的感测范围和/或模式，并且处理器120同样被初始化，使得其控制计算机程序在已知状态下开始运行。RFID数据采集410和传感器数据采集420优选地被并行实行，并且对于RFID设备124中的每一个以及对于多个传感器110中的每一个，在流程图400中被优选独立地标识为传感器＃1至传感器N。

在一些实施例中，RFID读取器/检测器124和多个传感器110的感测和数据输出循环可以在时间上大体上同时发生，以便大体上同时地获得来自不同来源的多个数据集，从而具有大体上（即便不是确切地）相同的被地理标记的位置和时间戳。在其他实施例中，RFID读取器/检测器124和多个传感器110的感测和数据输出循环可以在时间上彼此偏移，以便在特定实施例中减少对由处理器120处理的数据的峰值需求，意识到的是，在来自多个传感器的数据的定时中的差异将大约为仅几秒，使得在被地理标记的位置和时间戳中的微小差异不表示所感测的数据中的实质差异，和/或差异不能与来自其他的RFID读取器/检测器124和多个传感器110的数据相关。

RFID数据采集410以读取412一个或多个RFID设备500开始，该一个或多个RFID设备500在沿着轨道60的单个位置处被嵌入为紧密接近于彼此的集合。通常，RFID读取器/检测器124以规则的间隔重复传输询问信号，该间隔在时间上相对紧密地间隔开，例如，每秒约1,000至1,100次或更多次。读取412该RFID设备500包括：由RFID读取器/检测器124传输询问信号，该询问信号冲击到RFID设备500上，并且RFID设备500通过传输在其中存储和/或预编程的位置数据、轨数据和唯一标识符来响应于该询问信号。

为了完整性和一致性，验证414从每个RFID设备接收到412的数据，并且还针对完整性和一致性与已经被存储在积极火车控制单元100中的轨地图数据进行验证416，全部如上所述。因为从RFID设备500接收到的RFID数据包括：精确表示沿着轨道60嵌入RFID设备500的位置的位置数据，所以RFID设备数据实际上是自我地理标记的，并且因此数据加地理标记没有被示为过程400中的单独步骤，尽管其可以被示为单独步骤。在进行将来自RFID设备500的位置数据与从积极火车控制单元100的另一位置传感器130（例如，GPS传感器132和/或惯性传感器134）获得的位置数据相关联的情况下，来自两个来源的位置数据可以被包括在被地理标记的数据中。在验证步骤414、416之后，经由通信系统90将数据及其结果报告418（例如，传输418）至中央控制设施70。

对于多个传感器＃1至N中的每一个，相应的运行序列420-1至420-N大体上类似，尽管由于各种多个传感器110的特定配置和能力，在细节中可能存在差异，如在涉及这样的传感器110的领域中普通技术人员已知的。首先，传感器获取数据422-1至422-N，并且优选地在每次感测时将位置数据和时间数据与所感测的数据相关联，从而对传感器数据进行地理标记和时间标记。替换地，将位置数据和时间数据与所感测的数据相关联可以在每次感测的时间之后进行，其条件是中间时间段是已知的或无关紧要地小，使得可以计算针对感测时间的适当的位置数据和时间数据，从而适当地对传感器数据做地理标记和时间标记。

对于传感器＃1至N中的每一个，然后可以分析424-1至424-N由此产生的所感测的数据，以识别该数据的某些特征，例如，以识别将突出的轨或轨道60，因为它在连续的感测之间变化不大，例如，轨60通常保持在火车前面，并且因此在所感测的数据中将处于大体上相同的位置中，并且在连续的感测之间将变化不大，而在火车50移动时周围环境将在更大程度上改变。此外，火车移动得越快，周围环境将越大幅度地改变，从而使得将轨与其环境区分开更容易，这与期望的感测一致，因为例如由于视线缩短和制动距离增加所致的风险随着火车的速度而增加。

替换地并且可选地，处理器120可以根据火车50的速度、例如根据计划速度曲线来调整多个传感器110运行以感测和分析420数据的速率，该计划速度曲线如由下述各项限定：火车路线次序，或如由轨地图和当前位置数据所限定的速度限制，或所测量的火车实际速度，或它们的组合。多个传感器110中的一个或多个的运行速率可以随着（按计划、限定和/或测量的）速度的增加而增加，并且可以随着速度的降低而降低。

一旦传感器＃1至N根据其所感测的数据识别了424其视野中的轨，则其分析该数据以检测426-1至426-N在轨上或在轨附近是否存在物体或其他异常，或者可选地，在一系列所感测的数据上进行分析以检测426-1至426-N是否存在朝向轨移动的物体。然后，每个传感器＃1至N输出其所感测和分析的数据440，并且返回以重复408其数据采集和分析运行序列420，从而感测和分析在下一个位置和时间处所感测到的数据。因此，多个传感器110中的每一个感测并且提供一系列数据集，这些数据集被加地理标记和时间戳，以用于与火车50行进的位置和路径相关。

与彼此、与从RFID设备500接收到410的数据，以及与例如如被接收300以限定火车50沿其意图路线的预定的预期位置和定时的轨地图、速度限制、位置数据和/或火车路线次序来组合和整合440每个加地理标记和时间戳的数据集和由多个传感器110输出的、与由此检测到的任何物体或其他异常相关的数据。该组合的整合数据440被报告（例如，传输442）到中央控制设施70，在那里它也被如下所述进行处理。

将组合的整合440数据与轨数据（例如，轨地图）以及与例如从火车50的控制系统220和/或监控器230接收到452的火车运行数据进行组合450，这通常将包括与节气门设置和速度以及制动应用相关的数据，如由火车50的系统220、230感测和确定的。组合的整合440数据还与从外部监控器（例如，路旁监控器310、道岔监控器320和轨监控器330及其相应的传感器312、322、332）接收到454的异常数据进行组合450。

如果配置和可呈现以便是人类可读的话，组合的整合数据440和/或450将对于任何给定时间，与在其上具有火车位置、速度和方向的轨道的带注释地图可比较，或者对于一段时间，将与具有在其上移动的火车的轨道的视频地图显示可比较，该视频地图显示被注释有火车的位置、速度和方向。火车50的操作员警报设备210可选地包含和/或包括可视监控器，例如计算机或视频显示器，在其上这样的组合数据450作为多个可用的可显示数据显示之一和/或连同其他数据显示而被显示456。

识别并且处理由组合的整合数据440和/或组合的整合数据450所表示的例如在轨上的物体或另一轨异常的危害，以关联数据、以识别和量化460该危害，例如，关于危害发生的严重性和可能性，这有助于确定要采取的动作以及是否它是关键的（例如，与安全相关的）动作。

虽然运行过程400的前述描述包括许多不同的步骤，其中一些以按一定次序描述的阶段或顺序（例如，410、420）来示出，但是不必需或不需要遵循该次序。到目前为止描述的各个步骤和阶段408-460可以并且可能以任何合适的次序实行，该次序例如是产生了从各种传感器和监控器124、410、420、310、320、330、220、230生成的组合且整合的数据集450的最终结果的任何次序，其在图示中出现在步骤450的输出处并且在将数据关联、识别和量化危害的步骤460之前。

例如，对异常426进行检测可以通过处理在任何或全部的传感器＃1至N中的所感测的数据，或者通过处理来自处理器120中的任何或全部的传感器＃1至N的所感测的数据来实行。类似地，可以在步骤440中、步骤450中、步骤460中或者等效地在单个或不同的步骤中组合和整合来自各种传感器和监控器310、320、330、220、230的外部数据和异常数据，如例如由被圈起来的字母A所指定的路径中的虚线箭头所指示的。

然后，在火车50上的积极火车控制单元100中利用组合的整合的相关数据和任何所识别的危害440-460以用于其运行，以及将其传输和报告462至中央控制和/或运行位置70（例如，中央控制设施70），其对轨道系统60和其上的火车50运用整体运行和管理。重要的是要注意到，由火车50上的积极火车控制单元100部分地实行积极控制系统100的运行，并且通过来自中央控件或运行位置70的数据、或者与中央控件或运行位置70的通信来控制、监督和/或取代积极控制系统100的运行。

与外部路旁监控器310、道岔监控器320和轨监控器330的短程通信（如果可用的话）是火车50上的积极火车控制单元100外部的仅有通信，而不是与在其运行中利用的中央火车控制设施70的通信，并且甚至对于火车50上的积极火车控制单元100的基本运行不是必需的。来自这样的监控器310-330的数据实际上允许维持前视距离，该前视距离在一些位置中可以大于积极火车控制单元100的传感器110的正前视视距范围，例如，因为物理障碍物（例如，树木、弯道和丘陵）的影响可以被有效地消除。

因此，损失与外部监控器310-330的通信（如果采取行动）可能仅导致火车50的按比例减速，并且仅有在需要在积极火车控制协议下维持与在利用这样的通信的情况下相同的安全程度时才这样做。经由通信系统90与中央控制设施70的主要通信包括：提供可靠、冗余和替换的通信路径和链路的冗余通信元件92。提供替换的通信路径和通信链路的这种冗余大体上消除了通信的完全损失，从而增加系统的运行时间和效率，该通信的完全损失将使得全部铁路或铁路的一部分被关闭，例如，其中全部火车为了安全而停止或者以极慢的安全速度行进。

将相关的460数据和所识别的危害数据传输462和/或以其他方式报告462至中央控制或运行位置70，以用于控制、监控和管理在轨道60上运行的火车50。虽然将在火车50上获取的数据传输到中央控制设施70被示为作为过程400的若干个不同步骤（例如如优选的作为步骤418、442、462、484）而发生，但是可以作为过程400的附加或较少步骤来传输该数据，如考虑到特定轨道系统60或期望的运行协议的细节可能是必需和适当的那样。优选地，中央控制设施70对向其传输418、442、462、484的数据进行处理，以通过将火车控制和/或路线命令传输至各种火车来分析和控制轨道系统60上的火车50的运行。

在本文中的描述中，对被描述为由积极火车控制单元100实行的数据的任何运行可以并且通常也由中央火车控制设施70实行，反之亦然。在某些实施例中，例如，特别是意图用于发展中国家的实施例，在发展中国家中可用于积极火车控制的资源是受限的，积极火车控制单元100的车载装备可以被最小化，并且由积极火车控制单元100获取的全部数据被报告/传输至中央控制设施70，在那里相对于过程400、如本文中描述的那样来处理该数据，例如，以组合和/或整合数据、识别轨状况、异常、火车运行状况、危害、需要采取动作的状况等等。

然后在火车50上的积极火车控制单元100中和/或在中央火车控制设施70中利用组合的整合的相关数据440、450、460和任何所识别的危害440-460。为此，对整合的相关数据440-460进行测试470、480，例如，与预定限制进行比较470、480，该预定限制被建立以确定整合的相关数据是在这些限制之内还是在这些限制之外。在第一情况中，将整合的相关数据与第一预定限制（通常是指示相对较低风险的限制）进行比较470，以确定是否应该采取警告动作472，并且如果是470-Y，则向火车操作员（例如，火车乘务组）提供472警报和警告。这样的警告可以是通过在火车乘务组工作站处的一个或多个视觉和/或听觉信号，例如，在火车工程师和助理的火车控制驾驶室中和/或在固定控制和/或报告站340或塔340处。如果数据在预定的第一限制内，则路径470-N返回运行400以重复408过程400。

在第二情况中，将整合的相关数据440、450、460与第二预定限制（通常是指示相对较高风险的限制）进行比较480，以确定是否应该采取积极火车控制动作482，并且如果是480-Y，则激活482用于速度和/或制动的火车控件以减小火车节气门设置、应用制动、或两者，其可能地包括在例如物体在轨上，或者道岔处于错误方位或未被正确关闭，或者道岔方位与火车路线次序不一致，或者铁路被损坏或变形的情况下来紧急应用制动。此外，向火车操作员和/或乘务组提供472或继续472警报和警告。如果数据在预定的第二限制内，则路径480-N返回运行400以重复408过程400。

中央控制设施70在过程400中若干次地接收从该过程400传输418、442、462、484的数据，例如，在步骤416、440、460、482之后，并且其被配置成处理这样的接收到的数据以评估火车50在轨道系统60上的运行的运行情况和安全性，以针对一个或多个预定限制来测试这样的数据，并且生成如可以由此被指示的警报和警告。

此外，中央控制设施70可以向积极火车控制单元100的设备220发出通知、警报、警告和/或命令464，以直接指导或命令472火车乘务组采取某些动作，例如，调整速度或应用制动，和/或使在火车50上的火车控制装备220独立于火车乘务组自动发起这样的动作。

注意的是，不仅传感器＃1至N是可选的，而且当存在时，由此感测的数据可以由处理器120分析，并且可以作为所感测的数据或者作为所感测和分析的数据而被传输至中央控制设施70。替换地和/或附加地，所感测的数据可以被中央控制设施70中的中央处理器分析424、426、440、450、460，并且可以被采用来生成控制命令并且向火车50传输该控制命令，该控制命令包括警报和建议，以及用以控制发动机和/或激活制动的对车载火车控件220的输入。

在所描述的系统的基本实现方式中，分析和控制可以被集中在控制设施70处，然而，这使得每个火车50与中央设施70之间的通信对于安全运行而言非常重要。因此，优选的是，由在火车50上的处理器120来实行某些基本分析和控制步骤（例如，确定轨道60上的位置，速度监控和控制，以及至少基本的异常检测），使得即使有时在中央设施70与火车50之间的通信可能较微弱、容易出错和/或不可靠或者甚至不存在时，也可以维持积极火车控制。

过程400通常迅速地运行，每秒或每几秒重复一次，使得对可能危害的运行和检测基本上是连续的，例如，与火车50的移动以及与其中任何改变都可能受影响的速率相比，在时间上相对较短。在典型的实施例中，过程400在约一秒内实行并且约每秒重复一次。通过传感器110、312中的各个传感器进行的检测可以是并且优选地，在约相同的时间帧内，例如对于图像传感器花费仅仅约15帧或一秒，这取决于要被检测的物体的大小和清晰度（distinctness）——车辆将比人或适度大小的动物更容易检测。如果期望的话，过程400及其检测过程的重复率可以随着火车速度而变化，例如，火车移动得越快，过程400的运行周期的重复率就越迅速，而火车移动得越慢，过程400的运行周期的重复率就可能被减慢得越多。

图6A和6B分别是沿着轨道60定位的积极火车控制路旁监控器310和RFID设备500的示例实施例的示意图及其示意性平面图；并且图7是适合于例如沿着轨道60安装的积极火车控制路旁监控器单元310的示例实施例的示意性框图。路旁监控单元310在许多方面类似于积极火车控制单元100，并且可以被认为是其复杂度降低的版本。考虑到火车安装的积极火车控制单元100需要将火车前方的轨的不断变化的几何形状以及火车发动机和制动系统的运行状况和状态考虑在内，这些都不是被安装在接近轨道60的固定位置中的路旁监控器310所关心的，该轨道60本身处于固定配置中。

图6中图示的示例轨道60是示例地形，其中轨道60具有若干个弯道和/或丘陵和/或被地形特征（例如，丘陵、山脉和/或隧道）遮蔽，使得大幅度地减小了火车10的前向距离，该前向距离在火车上的积极火车控制单元100的传感器110的视野内。某些传感器110具有直线感测和范围视图，并且不能“看到”或感测障碍物周围。为了减少由此导致的盲点，可以沿着轨道60在其传感器110、312的视野可以得到良好和有效使用的位置中提供一个或多个路旁监控器单元310。

例如，在弯道上，路旁监控器310可以位于弯曲轨道60的径向外面，以便具有与例如通过积极火车控制单元100从轨道60上的位置获得的相比更长的传感器110、312范围。在丘陵上，路旁监控器310可以位于例如山顶附近或者在至同一端的山谷的低点附近。可以对与轨道60的距离和安装路旁监控器310的高度两者进行选择，以获得经改进的传感器110、312视野和范围。在这样的位置处的路旁监控器310可以包括：传感器110、312，其在很大程度上不同的方向上具有相应的视野，以便从路旁监控器310的位置在两个方向上提供对轨道的覆盖，如在图6B中由虚线箭头指示的。

在图示的示例中，一个或多个路旁监控器310位于轨道60的每一个反向弯曲的部分附近，该部分限定了轨道60的“S”形弯道，以便在一个或多个方向上、在例如100米至2000或5000米的期望的传感器范围上提供其大体上完整的传感器110、312覆盖，特别是在火车安装的积极火车控制单元100不能提供完整图片的情况下。

在图示的示例中，路旁监控器310在其传感器312的感测范围和视野内被定位得接近交叉口（例如，坡道交叉口62或轨道交叉口62），以用于监控交叉口62，主要用于检测可能在轨道60上或横过轨60的任何物体或障碍物，例如横过的车辆64或火车50。路旁监控器310的这样的定位在以下位置处是最常见和重要的，在该位置处由于轨道曲率和/或对与火车50、52相关联的人员和传感器110的视野的障碍物，交叉口62对于逼近的火车50、52不可见，并且还可以在其他位置处有益地采用这样的定位，以减少由于黑暗、雨、雾等等所致的可见度降低而出现的危险。

例如，车辆64可以在坡道交叉口62处穿过轨道60的铁路66上运行，该坡道交叉口62可能具有或可能不具有电交叉信号和/或门67。路旁监控器310的一个或多个传感器110、312检测车辆64，并且在车辆64例如在轨道60的路权内的时间段期间中继表示了在轨道60上的物体的数据。表示存在车辆64的数据由通信设备3160中继和/或传输至例如接近路旁监控器310（例如，逼近交叉口62）的积极火车控制单元100，和/或优选地中继和/或传输至中央监控设施70。

示例路旁监控器310传感器110、312可以包括：产生连续静止图像或者视频图像的一个或多个可见波段成像器3112、产生连续静止IR图像或者视频IR图像的一个或多个红外（IR）波段成像器3114、包括多普勒雷达和其他类型的雷达116、3116的一个或多个雷达成像器3116、一个或多个激光测距设备3118和/或一个或多个声学测距和/或声纳测距设备3122。传感器3112、3114、3116、3188和/或3122优选地但不需要对应于积极火车控制单元100的相同传感器112、114、116、118和122。

包括多个和/或冗余传感器110、312具有可能在发展中国家中不可负担的经济成本。在适合于发展中国家中的有限可用资源的路旁监控器310的低成本实施例中，可见波段成像器3112可能是路旁监控器310中连同至少通信元件3160一起采用的优选的，并且可能是仅有的传感器110、312。

由传感器110、312感测的数据通过线缆（例如，电缆和/或光纤线缆）传送到处理器3120（其通常对应于积极火车控制单元100的处理器120），该处理器3120处理传感器数据以确定其视野内的轨状况。然后，通过路旁监控器处理器3120或者在中央控制设施70处、根据从路旁监控器310传输至其的传感器110、312数据来实行在轨道60上是否存在任何危险或危害状况的确定。基于此，从路旁监控器310或者从中央设施70传输至积极火车控制单元100的数据可以由其处理器120直接应用，或者可以与火车50上的积极火车控制单元100传感器110数据进行组合，以例如发起适当的动作来向火车乘务组发信号和/或对火车50运用控制。

各种传感器110、312优选地感测的距离的范围可以从例如前方10-50米的相对靠近的范围直到前方一、二或五公里，从而涵盖了在该路旁监控器310的查看范围和视野内的轨的长度内进行感测。相应的传感器视野优选地在足以在其视野内感测轨的高度（竖直角度）范围和宽度或方位角（水平角度）范围内延伸，其包括已知要被允许通过这样的传感器312进行感测的坡道和/或曲率中的变化。在一些情况中，一个传感器312可以在距离、高度和方位角的整个范围内进行感测，而在其他情况中，可能需要多于一个传感器312来在距离、高度和方位角的整个范围内进行感测。

如可能合期望的，路旁监控器310的地理位置可以通过其一个或多个GPS传感器3132获得，或者可以被提供为从外部来源（例如，手动数据输入）接收到的数据输入3140、3142之一。在典型的实现方式中，准确的位置数据存储在来自编程设备的路旁监控器310中，该编程设备可以是存储卡、USB驱动器、SIM卡或其他存储设备。在任何情况中，这样的数据可供处理器120、3120如上面的那样使用。

由传感器110、312产生的全部数据与通过位置确定130、3132，或者通过在获取数据时存储的位置数据而提供的路旁监控器310的位置相关联，并且还例如通过处理器3120被时间标记，使得全部传感器数据都被地理标记和时间标记，以便于其与其他数据（类似数据和不类似数据两者）进行交叉参考，以用于在路旁监控器310内存储和处理这样的数据，以及通过其可以被传输到的任何积极火车控制单元100，以及在这样的数据可以被传输160、162到的中心位置处。

可选地，可以（例如，在通信范围内）位于路旁单元310附近的道岔监控器320和/或轨监控器330（如果有的话（虚线示出））可以将它们的数据传送到数据输入3140、3142和/或路旁单元310的通信设备3160并且经由数据输入3140、3142和/或经由路旁单元310的通信设备3160，以用于与路旁单元310产生的数据相结合和/或以用于通过路旁单元310传输至例如火车50和/或传输至中央设施70。

路旁单元310的全部元件可以是并且优选地类似于如本文中描述的积极火车控制单元100的对应元件，并且可以起作用，并且优选地以与其类似的方式起作用。路旁单元310的类似元件可以具有与前面是数字3的积极火车控制单元100中的其对应部分相同的项目编号，例如，处理器3120类似于处理器120，并且可以包括如在上面关于处理器120所描述的一个或多个处理器3120、P。在成本是重要考虑因素的情况下，由积极火车控制单元100以及由路旁监控器310所采用的配置和设备的共性可以导致较低的采购成本，并且可以便于安装和维护效率以及简化人员培训。

图8是图示了图7的积极火车控制路旁单元310的示例实施例的示例过程或运行800的示意性流程图。过程800的运行在许多方面中大体上类似于上面关于积极火车控制单元100和RFID读取器/检测器124所描述的过程400及其变型。特别地，项810至860和864的运行800大体上类似于运行过程400的项405-460和472、484的运行，其中等效步骤的项目编号的初始数字是“8”而不是“4”。

初始化810包括：例如在路旁监控器310中存储针对其所安装的位置的地理位置数据，其具有足以标识其相邻轨道60的位置的精确度，通常沿着其路权60或在其内。位置数据可以通过以下各项获得：GPS或其他技术装置，例如，如果被包括在路旁监控器310或其外部的GPS装置中的话是GPS 130、3132；或者通过读取紧密相邻的RFID设备或设备500（如果有的话），或者通过任何其它合适的部件，例如，通过使用调查和地图。位置数据可以从外部存储设备（例如，校准装备或拇指驱动器或其他数字存储设备）上传到路旁监控器310，该外部存储设备要么在中央设施（例如，设施70）中，要么在现场（例如，在安装路旁监控器310那里）。初始化810还可以包括瞄准和/或对准路旁监控器310的任何传感器312（例如，可见成像器3112）并且验证建立了路旁监控器310与中央设施70之间的通信90、92，并且该通信在预定的参数规范（例如，信号强度和带宽）和/或其他技术参数限制内运行。

由固定在预定位置处的路旁单元310的一个或多个传感器312的运行820所产生的所感测的和/或经处理的数据可能是并且通常不如用于过程400的该数据复杂，因为路旁单元310的一个或多个传感器312的视野和范围是固定的，并且因为路旁单元310及其多个传感器312的位置和取向是已知的并且是固定的而可以被预先确定。例如，一旦标识824了轨道60，则如果之后不被固定以用于传感器数据的分析，则至少可以预设，并且因此在物体和/或其他异常检测826可能需要最多的处理工作时，该工作大幅度地小于积极火车控制单元100所需要的，其中由其传感器100查看的场景随着火车50的移动而变化。

此外，因为路旁监控器310的位置是已知的并且是固定的，所以可以针对在传感器312的视野和范围中的相对较短的轨的长度来限定轨地图，或者该轨地图可以仅仅是位置数据，例如，被监控的坡道交叉口62的位置数据。此外，RFID控制设备500（如果有的话）接近于路旁监控器310，可以是针对其的位置数据的来源，并且处于轨道60的相邻区块80之间的边界82处，因此可以采用路旁监控器310的传感器312（例如，其视觉成像器3112）来将表示其视野内的任何一列或多列火车50的传感器数据提供给中央设施70，由此该传感器数据可以相关或被以其他方式利用以在火车50的RFID读取器/检测器124感测或检测到嵌入在轨道60中的RFID设备500并且将该数据传输至中央设施70时确认从火车50传输的位置数据。

组合的整合840数据和检测到的物体数据与异常数据进行组合850，该异常数据可以是从如果有的话外部监控器（例如，其他路旁监控器310）或附近的道岔监控器320和轨监控器330及其相应的传感器312、322、332接收854的。项854被示为虚线，因为可能存在或可能不存在接近于实行过程800的路旁监控器310和/或与其相关联的任何外部监控器310、320、330。

虽然运行过程800的前述描述包括：按一定次序描述的多个不同的步骤或阶段，但是不必需或不需要遵循该次序。各种步骤和阶段815-860能够并且可以用任何合适的次序实行，例如，产生从各种传感器和监控器820、310、320、330生成的组合且整合的数据集的最终结果的任何次序，其在图示的示例中出现在关联数据、识别和量化危害的步骤860的输出处。

例如，对物体826进行检测可以通过处理在可能存在的任何或全部的传感器＃1至N中的所感测的数据，或者通过处理来自处理器3120中的任何或全部的传感器＃1至N的所感测数据来实行。类似地，可以在步骤840中、步骤850中、步骤860中或者等效地在单个或不同的步骤中组合和整合来自各种传感器和监控器310、320、330的外部数据和异常数据，如例如通过步骤850中的陈述以及通过被圈起来的字母A所指定的路径中的虚线箭头所指示的。

传感器数据和/或组合的整合的相关数据以及任何经识别的危害840-860被传输并且报告862例如至中央控制和/或运行位置70。注意的是，例如在处理步骤824、826、840、850和860中的处理传感器312数据可以由路旁监控器310的处理器实行，或者该传感器数据可以被传输至中央设施70，在那里处理器例如在其处理步骤824、826、840、850和860中实行该处理。

此外，优选地使用本地通信链路来传输组合的整合的相关数据和任何经识别的危害840-860，该本地通信链路对于与路旁单元310的距离而言足以向逼近的火车50的积极火车控制单元100提供864危害数据警报和警告，其指示是否存在危害，例如，轨上的物体或者道岔或轨异常。

在Kevin K-T Chung等人的题为“Positive Train Control System andApparatus Therefor”的美国专利9,434,397中描述了典型的示例性道岔监控器320和典型的示例性轨监控器330的示例实施例，该美国专利由此通过引用整体地结合于本文。道岔监控器320和/或轨监控器330可以提供道岔和轨的物理状况和状态的定量表示，和/或可以提供关于道岔和/或轨是否适合用于运行的使用的简单“去/不去”指示，例如，道岔监控器320可以具有当闭合铁路毗邻基本轨时会关闭的简单的物理电接触或者任何等同物，例如，磁体和簧片开关。

总之，示例道岔监控器320感测道岔铁路的方位，并且提供单独的独立的积极指示，该指示为该道岔已经完全转接以补充常规的道岔互锁信令，并且可选但优选地，与电气互锁信令电子设备通信以改进其提供的指示的完整性。其中转接轨道的道岔铁路的物理间隔和/或对准和/或完整性不在规定的配置内和/或公差内的任何条件被包括在本文中被称为轨道的异常的内容中。

如本文中提到的，道岔监控器320包括：一个或多个通信发射器，该发射器将道岔数据传送到附接至火车50、至路旁监控器310和/或至中央监控位置70的积极火车控制单元100，从而使得所感测的数据直接或间接地可用于火车50，以用于评估对于要采取的安全动作的需要。

总之，示例轨监控器330感测并且提供单独的独立积极指示，该指示为轨道60的铁路的物理间隔和对准在规定的公差内。其中轨道和/或轨道的铁路的物理间隔和/或对准不在规定的配置内和/或公差内的任何状况被包括在本文中被称为轨道的异常的内容中。

如本文中提到的，轨监控器330包括：一个或多个通信发射器，其将轨数据传送到附接至火车50、至路旁监控器310和/或至中央监控位置70的积极火车控制单元100，从而使得所感测的数据直接或间接地可用于火车50，以用于评估对于要采取的安全动作的需要。

在典型的实施例中，优选的是，至少采用从合适的可见和红外成像系统、激光测距系统、声学测距系统和/或多普勒雷达和测距系统当中选择的多个传感器的组合，以用于检测传感器的视野和范围内的物体和其他异常的存在，该视野和范围优选地包括约100米直到5000米（5 Km）的范围（如图5中图示的），以允许无论是由操作员还是通过自动化动作来检测、处理以及发起警告、制动、停止、紧急停止和其他适当的校正和动作的足够时间。然而意识到的是，优选的组合在某些情况下可能不是实用或可负担的，并且因此在这样的情况下，包括至少RFID读取器/检测器124和可见波段成像器112的传感器的组合将是优选的。

合适的RFID设备500的示例包括：由深圳市RICH RFID科技有限责任公司（www.rc-RFID.com，www.passive-RFID-tags.com）制成的UHF金属标签（型号：RCO 8009）；由深圳市Vanch智能科技有限责任公司制成的VT-98型号的耐高温抗金属标签；可从amazon.com得到的抗金属RFID UHF标签（耐高温型号G2XM）；由位于中国广州的D＆H SMARTID CO有限责任公司制成的汽车用高温RFID抗金属UHF标签以及许多其他的。

优选地，RFID设备500被包含在密封的容器或外壳中，例如具有高温能力的“具有金属水能力”UHF RFID标签或单元，其即使在完全或部分浸没和/或经受极端的热和冷的室外温度时也可以正确地运行。不同的RFID标签构造和工程将在嵌入式地下RFID设备500上方的相同读取器距离处的横向扩展中提供不同的结果，在该横向扩展中可以高效地读取该设备。在地面上方的2-3英尺处具有最宽范围的那些是优选的。

合适的RFID读取器/检测器124的示例包括：一个或多个UHF天线（例如，UHF贴片天线），其被安装到第一火车车厢（通常是火车头或发动机）的下侧，其中具有被安装在该火车车厢内部的感测和检测电子器件，例如，安装在其控制驾驶室中，其中所感测的数据（例如，位置数据、轨数据和区块数据）可以例如显示在监控器或平板计算机上，以用于告知操作员。合适的读取器/检测器包括：由位于中国深圳的Fenxing实业发展有限公司制成的UHF远程读取器（型号：FX-0703）；由位于中国的深圳Chafon科技有限责任公司（www.chafon.com）制成的CF-RU5112型的UHF 15米远程无源RFID车辆标识RFID读取器；由FEIG ElectronicGmbH（www.feig-electronics.com）制成的LRU1002型的UHF远程读取器；以及许多其他的。

虽然RFID天线有时被集成到读取器中，但是单独的读取器和天线也是适用的。由深圳YongKaiDa科技有限责任公司（www.szykdcard.com）制成的YongKaiDa RFID天线UHF读取器15m 12dbi远程无源RFID读取器；由深圳Invelion科技有限责任公司制成的UHF户外RFID读取器集成的12dbi线性极化天线/15m UHF epc gen2 RFID读取器天线远程rs232，Wiegand 26/34，型号YR 8001；以及可从许多其他来源得到的类似设备。

合适的操作员警报设备210包括：例如稳健工业计算机，其具有可运行以与全部的火车传感器（例如，燃料、振动、接近道岔等）和积极火车控制设备（例如，多普勒光学IR成像相机；RFID读取器设备等）对接的闪速存储器硬盘驱动器、彩色监控触摸屏、频闪灯以及发声蜂鸣器和扬声器，并且该设备210已经被结合，以便该应用与特别为该应用开发的适用软件一起运行。PTC-3000是由新泽西州Princeton Junction的AVANTE 国际科技有限责任公司为这种操作员警报设备210开发和制造的模型，以提供光学（频闪灯和闪烁彩色屏幕）和音频（发声蜂鸣器和扬声器）警报和警告。替换地，可以通过合适的应用软件来配置商业上可用的膝上型计算机或平板计算机（例如，基于安卓、Windows 8或10、iOS的膝上型计算机或平板计算机，诸如Microsoft Surface Pro、Samsung Galaxy、Dell Canvas或AppleiPad）以用作操作员警报设备210。

合适的可见成像器或传感器112的示例包括：例如可从位于中国云南的NorthNight Vision科技集团公司获得的NORIRHJK-2C CCD和热监视系统，或者由位于中国江苏常州的成渝智能科技有限责任公司制成的5.5KM&3.8KM热成像相机。

合适的红外成像器或传感器114的示例包括：例如型号JIR-3031和JIR-3031A的数码相机，其可从位于中国湖北的JIR公司获得，也可通过Alibaba.com获得。这些数字IR相机具有约37°×28°的视野，可以穿过雾和降水并且在没有可见照明的情况下进行感测，并且可以根据（如可在车辆中获得的）12-24 VDC电源来运行。

另一示例包括类型IP-ELR320、IP-ELR775和IP-ELR775X的夜视IR相机系统，其可以在以下各项的相应范围处检测汽车大小的物体：该相应范围为2500米（白天）和1500米（夜晚）、5000米（白天）和2500米（夜晚）以及8000米（白天）和2500米（夜晚）；可以在以下各项的相应范围处检测人类大小的物体：1500米（白天）和900米（夜晚）、2000米（白天）和1200米（夜晚）以及4000米（白天）和1500米（夜晚），并且可以采用808 nm IR照明器，并且可从位于纽约Ossining的Kintronics股份有限公司获得。

另外的示例包括：可从加拿大不列颠哥伦比亚省Cranbrook的Ascendent科技集团获得的Sigma系列PTZ激光二极管IR照明和成像装备，以及可从位于日本东京的KayaOptics股份有限公司获得的Lynceus^TM ISN和ISA系列视觉和IR激光照明夜视相机系统。

合适的多普勒雷达传感器116的示例包括：例如可从中国长庆的Bochi获得的类型KR-1338C和KR-1668C的航海雷达，以及可通过Alibaba.com获得的型号S66的雷达。

合适的激光测距传感器118的示例包括：例如AIGERZYT-LLS-81-X，其可从位于中国北京的北京中原通科技有限责任公司获得。

合适的声学测距传感器122的示例包括例如声学测距器5000，其可从位于英国沃灵顿的Phoenix Inspection Systems有限公司获得。

对本文中的各种控制和监控单元进行处理和传送的数据传感器可以采用与以下各项的组件和配置相类似的组件和配置：例如ZONER^TM RFID设备和/或RELAYER^TM RFID读取器和通信中继、以及如在2005年8月5日提交的并且题为“Object Monitoring, Locatingand Tracking Device Employing Active RFID Devices”、作为美国专利7,319,397发布的美国专利申请No.11/198,711中描述的类似设备，并且可以与在2007年5月5日提交的并且题为“System and Method for Operating a Synchronized Wireless Network”、作为美国专利8,174,383发布的美国专利申请No.11/749,996中描述的设备相类似地运行，出于任何和全部目的，其中每一个专利申请由此通过引用整体地结合于本文。

用于对在轨道60上可移动的火车50进行积极火车控制的方法可以包括：在轨道60中嵌入多个RFID设备500或使多个RFID设备500嵌入在轨道60中，RFID设备500至少在轨道的区块之间的边界处被嵌入在轨道中的坡道下方，并且每个嵌入式RFID设备具有存储在其中的数据，该数据包括：唯一标识符、包括嵌入式RFID设备在那里嵌入的轨道上的地理位置的位置数据，或者唯一标识符和位置数据两者，其中唯一标识符与嵌入式RFID设备在那里嵌入的沿着轨道的地理位置相关联；提供或获得用于安装在运行轨道上的火车上的积极火车控制单元100，其中每个火车具有唯一火车标识符并且被批准以根据火车路线次序运行，积极火车控制单元100实行以下步骤：当火车接近嵌入式RFID设备500中的每个特定一个时，检测和读取被存储在嵌入轨道中的RFID设备500之一中的唯一标识符和/或位置数据；传输从嵌入式RFID设备500和唯一火车标识符接收到的唯一标识符和/或位置数据，并且/或者根据位置数据和/或根据从嵌入式RFID设备500接收到的唯一标识符来确定火车是否出于与该火车的火车路线次序一致的地理位置处，或两者；以及提供或获得实行以下步骤的中央设施70：从运行在轨道上的一个或多个火车接收包括位置数据和唯一火车标识符的传输，并且传输至运行在轨道上的一个或多个火车；处理接收到的数据以确定一个或多个火车中的每一个是否在与该火车的相应火车路线次序相一致的位置和时间处运行；当特定火车的位置和/或时间与该特定火车的火车路线次序不一致时，生成针对特定火车的消息、警报和/或警告，并且将该消息、警报和/或警告传输至特定火车；特定火车接收由中央设施70传输的消息、警报和/或警告，并且通过经由操作员警报设备210以人类可感知的形式提供消息、警报和/或警告来响应于针对特定火车的消息、警报和/或警告。检测和读取被存储在嵌入在轨道中的一些RFID设备500中的唯一标识符和/或位置数据可以包括：检测和读取被存储在嵌入在轨道中的多个独立RFID设备500中的唯一标识符和/或位置数据，该多个独立RFID设备500在特定位置处彼此接近，该多个独立RFID设备500中的每一个具有存储在其中的与特定位置相关联的唯一标识符，并且在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个具有被存储在其中的特定位置的相同位置数据，由此处于或经过特定位置的火车检测和读取被存储在嵌入特定位置处的多个独立RFID设备500中的至少一个中的唯一标识符和/或位置数据。该积极火车控制方法可以进一步包括：针对一致性，至少比较被存储在嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个中的位置数据和/或与如读取的其唯一标识符相关联的位置数据，并且当位置数据不一致时，则生成消息、警报和/或警告，以及：使得操作员警报设备以人类可感知的形式提供消息、警报和/或警告；或者使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70；或者使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告，并且使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70。该积极火车控制方法可以进一步包括：将控制信号传送到火车上的火车控件，以在生成消息、警报和/或警告时至少调整火车的速度。该积极火车控制方法可以进一步包括：响应于控制信号，使得火车控件根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。在以下情况下，位置数据不一致：如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的位置数据彼此不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的位置数据与火车路线次序不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的位置数据彼此不一致并且与火车路线次序不一致。在以下情况下，位置数据不一致：如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据彼此不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据与火车路线次序不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据彼此不一致并且与火车路线次序不一致。该积极火车控制方法可以进一步包括：将至少如读取的被存储在嵌入特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个中的位置数据传输至中央设施70，该中央设施70针对一致性来比较如读取的位置数据，并且当比较的位置数据不一致时，则中央设施70生成消息、警报和/或警告并且将消息、警报和/或警告传输至火车。权利要求8的积极火车控制方法可以包括：火车接收由中央设施70传输的消息、警报和/或警告，并且火车使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告。该积极火车控制方法可以进一步包括：在生成消息、警报和/或警告时，将控制信号传送到火车控件以至少调整火车的速度。该积极火车控制方法可以进一步包括：响应于控制信号，使得火车控件根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。该积极火车控制方法可以进一步包括：修改火车路线次序并且根据修改的火车路线次序将火车引导到旁轨或引导到不同的轨。检测和读取被存储在于特定位置处被嵌入轨道中的一些RFID设备500中的唯一标识符和位置数据可以包括：通过多个独立RFID读取器/检测器124来检测和读取唯一标识符和位置数据，由此获得被存储在于特定位置处嵌入的RFID设备500之一中的唯一标识符和位置数据的独立读数。该积极火车控制方法可以进一步包括：针对一致性来比较至少位置数据和/或在多个独立读数中获得的与唯一标识符相关联的位置数据，并且当位置数据不一致时，则生成消息、警报和/或警告，以及：使得操作员警报设备以人类可感知的形式提供消息、警报和/或警告；或者，使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70；或者，使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告，并且使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70。该积极火车控制方法可以进一步包括：将控制信号传送到火车上的火车控件，以在生成消息、警报和/或警告时至少调整火车的速度。该积极火车控制方法可以进一步包括：响应于控制信号，使得火车控件根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。该积极火车控制方法可以进一步包括：修改火车路线次序并且根据修改的火车路线次序将火车引导到旁轨或引导到不同的轨。在以下情况下，位置数据不一致：如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的位置数据彼此不一致；或者，如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的位置数据与火车路线次序不一致；或者，如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据彼此不一致；或者，如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据与火车路线次序不一致；或者，前述各项的任何组合。该积极火车控制方法可以进一步包括：将至少在多个独立读数中获得的位置数据传输至中央设施70，针对一致性来比较在多个独立读数中获得的位置数据，以及当多个独立读数的位置数据不一致时，则生成消息、警报和/或警告并且将消息、警报和/或警告传输至火车。该积极火车控制方法可以进一步包括：接收在火车上传输的所传输的消息、警报和/或警告，并且使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告。该积极火车控制方法可以进一步包括：将控制信号传送到火车上的火车控件，以响应于接收到的消息、警报和/或警告来至少调整火车的速度。该积极火车控制方法可以进一步包括：响应于控制信号，使得火车控件根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。该积极火车控制方法可以进一步包括：修改火车路线次序并且根据修改的火车路线次序将火车引导到旁轨或引导到不同的轨。该积极火车控制方法可以进一步包括：从成像器和/或视觉成像器接收图像数据，该成像器和/或视觉成像器具有沿着火车前方轨道的视野，以提供表示其的图像数据，以及：处理来自成像器和/或视觉成像器的图像数据；或者，传输来自成像器和/或视觉成像器的图像数据；或者，处理来自成像器和/或视觉成像器的图像数据，并且传输来自成像器和/或视觉成像器的图像数据。该积极火车控制方法可以进一步包括：处理来自成像器和/或视觉成像器的图像数据，以确定轨道中是否存在异常，并且在轨道中存在异常时，生成消息、警报和/或警告，使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告，并且传输消息、警报和/或警告；和/或处理来自处于中心设施70处的成像器和/或视觉成像器的图像数据，以确定轨道中是否存在异常，并且在轨道中存在异常时，在中央设施70处生成消息、警报和/或警告，并且传输来自中央设施70的消息、警报和/或警告。该积极火车控制方法可以进一步包括：将控制信号传送到火车上的火车控件，以响应于消息、警报和/或警告来至少调整火车的速度。该积极火车控制方法可以进一步包括：响应于控制信号，使得火车控制根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。该积极火车控制方法可以进一步包括：修改火车路线次序并且根据修改的火车路线次序将火车引导到旁轨或引导到不同的轨。该积极火车控制方法可以进一步包括：接收由中央设施70传输的消息、警报和/或警告，以及使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告。该积极火车控制方法可以进一步包括：将控制信号传送到火车上的火车控件，以响应于消息、警报和/或警告来至少调整火车的速度。该积极火车控制方法可以进一步包括：响应于控制信号，使得火车控制根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。该积极火车控制方法可以进一步包括：利用接收到图像数据的位置的位置数据对来自成像器和/或视觉成像器的图像数据进行地理标记；或者，利用接收到图像数据的日期和时间的时间数据和日期数据对来自成像器和/或视觉成像器的图像数据加日期时间戳；或者，利用接收到图像数据的位置、日期和时间的位置数据、时间数据和日期数据对来自成像器和/或视觉成像器的图像数据进行地理标记和加日期时间戳。通信可以经由以下各项中的任何一个或多个：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、互联网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、220 MHz通信设备、868MHz无线电系统、900 MHz通信设备、WiFi网络、自组织网络、蓝牙、RFID设备、无线电网络、一个或多个中继器和/或中继、一个或多个陆线和/或光纤、卫星链路、互联网连接、LAN网络、WAN网络或前述内容的任何或全部内容的组合。

用于在轨道60上可移动的火车50的积极火车控制系统可以包括：在坡道下方嵌入在轨道中的多个RFID设备500；RFID设备500被至少嵌入在轨道的区块之间的边界处，并且每个嵌入式RFID设备具有存储在其中的数据，该数据包括：唯一标识符、包括嵌入式RFID设备在那里嵌入的轨道上的地理位置的位置数据、或者唯一标识符和位置数据两者，其中唯一标识符与嵌入式RFID设备在那里嵌入的轨道上的地理位置相关联；积极火车控制单元，其安装在运行在轨道上的火车上，其中每个火车具有唯一火车标识符并且被批准以根据火车路线次序运行，该积极火车控制单元可以包括：安装在火车上的RFID读取器/检测器，该RFID读取器/检测器可以包括安装在火车上的位置中的天线，以用于在火车接近嵌入式RFID设备500的每个特定一个时检测和读取存储在被嵌入轨道中的RFID设备500之一中的唯一标识符和位置数据；通信设备，以用于传输和/或接收数据；火车上的处理器，以用于根据唯一标识符和/或根据从嵌入式RFID设备500接收到的位置数据来确定火车是否处于与该火车的火车路线次序相一致的地理位置处，或者用于使得由通信设备来传输从嵌入式RFID设备500接收到的唯一标识符和/或位置数据，或两者；操作员警报设备210，其耦合到处理器120，以用于以人类可感知的形式提供消息、警报和警告；以及中央设施70，其可以包括：中央设施通信系统，以用于接收来自运行在轨道上的一个或多个火车的传输，并且以用于传输至运行在轨道上的一个或多个火车；一个或多个服务器，以用于接收由中央设施通信系统在来自运行在轨道上的一个或多个火车的传输中接收到的唯一标识符、位置数据和唯一火车标识符，并且以用于处理接收到的数据以确定一个或多个火车中的每一个是否在与该火车的相应火车路线次序相一致的位置和时间处运行；其中当特定火车的位置和/或时间与该特定火车的火车路线次序不一致时，一个或多个服务器生成特定火车的消息、警报和/或警告，并且其中中央设施通信系统将信息、警报和/或警告传输至特定火车；其中特定火车上的通信设备接收由中央设施通信系统传输的特定火车的消息、警报和/或警告，并且特定火车上的处理器通过经由操作员警报设备以人类可感知的形式提供消息、警报和/或警告来响应于针对特定火车的消息、警报和/或警告。该积极火车控制系统，其中嵌入在轨道中的多个RFID设备500中的一个或多个可以包括：嵌入在轨道中的多个独立RFID设备500，该多个独立RFID设备500在特定位置处彼此接近，该多个独立RFID设备500中的每一个具有存储在其中的唯一标识符，并且在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个具有被存储在其中的特定位置的相同位置数据，由此处于或经过特定位置的火车上的RFID读取器/检测器检测和读取被存储在嵌入特定位置处的多个独立RFID设备500中的至少一个中的唯一标识符和位置数据。火车上的处理器可以针对一致性来至少比较被存储在嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个中的位置数据和/或与如RFID读取器/检测器读取的其唯一标识符相关联的位置数据，并且当位置数据不一致时，则火车上的处理器生成消息、警报和/或警告，以及：使得操作员警报设备以人类可感知的形式提供消息、警报和/或警告；或者，使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70；或者，使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告，并且使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70。该积极火车控制系统，其中火车50可以包括火车控件220，并且其中火车上的处理器耦合到火车控件，其中火车上的处理器将控制信号传送到火车控件，以在处理器生成消息、警报和/或警告时至少调整在其上安装积极火车控制单元的火车的速度。控制信号可以使得火车控件220根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。在以下情况下，位置数据不一致：如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的位置数据彼此不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的位置数据与火车路线次序不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的位置数据彼此不一致并且与火车路线次序不一致。在以下情况下，位置数据不一致：如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据彼此不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据与火车路线次序不一致；或者，如从嵌入在特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据彼此不一致并且与火车路线次序不一致。火车上的通信设备可以至少将如由RFID读取器/检测器读取的被存储在嵌入特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个中的位置数据传输至中央设施70，其中中央设施70的一个或多个服务器可以针对一致性来比较如由RFID读取器/检测器读取的位置数据，并且当比较的位置数据不一致时，则一个或多个服务器处理器生成消息、警报和/或警告，并且中央设施通信系统将消息、警报和/或警告传输至火车。火车上的通信设备接收由中央设施通信系统传输的消息、警报和/或警告，并且火车上的处理器使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告。火车可以包括火车控件220，并且其中火车上的处理器耦合到火车控件，其中火车上的处理器将控制信号传送到火车控件，以在处理器生成消息、警报和/或警告时至少调整在其上安装积极火车控制单元的火车的速度。控制信号可以使得火车控件220根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。RFID读取器/检测器124可以包括多个独立RFID读取器/检测器124，该多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个可以包括在位置中安装在火车上的天线，以用于检测和读取被存储在嵌入式RFID设备500中的唯一标识符和位置数据，从而在处于或经过特定位置的火车上的多个独立RFID读取器/检测器124检测和读取被存储在嵌入在特定位置处的多个RFID设备500之一中的唯一标识符和位置数据。火车上的处理器可以针对一致性来至少比较如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的被存储在嵌入特定位置处的多个独立RFID设备中的每一个中的数据和/或如由多个独立RFID读取器/检测器中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据，并且当位置数据不一致时，则火车上的处理器生成消息、警报和/或警告，以及：使得操作员警报设备以人类可感知的形式提供消息、警报和/或警告；或者，使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70；或者，使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告，并且使得通信设备将消息、警报和/或警告传输至中央设施70。火车可以包括火车控件220，并且其中火车上的处理器120耦合到火车控件，其中火车上的处理器将控制信号传送到火车控件，以在处理器生成消息、警报和/或警告时至少调整在其上安装积极火车控制单元的火车的速度。控制信号可以使得火车控件220根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。在以下情况下，位置数据不一致：如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的位置数据彼此不一致；或者，如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的位置数据与火车路线次序不一致；或者，如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据彼此不一致；或者，如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取的与唯一标识符相关联的位置数据与火车路线次序不一致；或者，前述内容的任何组合。火车上的通信设备可以至少将被存储在嵌入特定位置处的多个独立RFID设备500中的每一个中的位置数据传输至中央设施70，其中该位置数据如由多个独立RFID读取器/检测器124中的每一个读取，其中，中央设施70的一个或多个服务器可以针对一致性来比较如由多个独立RFID读取器/检测器124读取的位置数据，并且当比较的位置数据不一致时，则一个或多个服务器处理器生成消息、警报和/或警告，并且中央设施通信系统将消息、警报和/或警告传输至火车。火车上的通信设备接收由中央设施通信系统传输的消息、警报和/或警告，并且火车上的处理器使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告。火车可以包括火车控件220，并且火车上的处理器耦合到火车控件，其中火车上的处理器将控制信号传送到火车控件，以在处理器生成消息、警报和/或警告时至少调整在其上安装积极火车控制单元的火车的速度。控制信号可以使得火车控件220根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。积极火车控制单元可以进一步包括成像器和/或视觉成像器，其具有沿着火车前方轨道的视野，以提供表示其的图像数据，其中：处理器处理来自成像器和/或视觉成像器的图像数据；或者通信设备传输来自成像器和/或视觉成像器的图像数据；或者处理器处理来自成像器和/或视觉成像器的图像数据，并且通信设备传输来自成像器和/或视觉成像器的图像数据。积极火车控制系统，其中：处理器处理来自成像器和/或视觉成像器的图像数据，以确定轨道中是否存在异常，并且在轨道中存在异常时，处理器生成消息、警报和/或警告，并且使得所述操作员警报设备提供消息、警报和/或警告，并且使得通信设备传输通信设备以传输消息、警报和/或警告；和/或中央设施通信系统接收所传输的消息、警报和/或警告，并且一个或多个服务器处理从视觉成像器接收到的图像数据，以确定轨道中是否存在异常，并且在轨道中存在异常时，一个或多个服务器生成消息、警报和/或警告，并且使得中央设施通信系统传输消息、警报和/或警告。火车可以包括火车控件220，并且火车上的处理器可以耦合到火车控件，其中火车上的处理器将控制信号传送到火车控件，以在处理器生成消息、警报和/或警告时至少调整在其上安装积极火车控制单元的火车的速度。控制信号可以使得火车控件根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。火车上的通信设备接收由中央设施通信系统传输的消息、警报和/或警告，并且火车上的处理器使得操作员警报设备提供消息、警报和/或警告。火车可以包括火车控件220，并且火车上的处理器可以耦合到火车控件，其中火车上的处理器将控制信号传送到火车控件，以在处理器生成消息、警报和/或警告时至少调整在其上安装积极火车控制单元的火车的速度。控制信号可以使得火车控件根据预定的减速曲线或根据预定的安全紧急减速曲线或两者来降低火车速度和/或停止火车。通信设备、中央设施通信系统或通信设备和中央设施通信系统经由以下各项中的任何一个或多个进行通信：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、互联网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、220 MHz通信设备、868 MHz无线电系统、900 MHz通信设备、WiFi网络、自组织网络、蓝牙、RFID设备、无线电网络、一个或多个中继器和/或中继、一个或多个陆线和/或光纤、卫星链路、互联网连接、LAN网络、WAN网络或前述内容的任何或全部内容的组合。

如本文中使用的，术语“约”意指尺寸、大小、配方、参数、形状和其他量和特性不是并且不需要是确切的，但是可以按照期望是近似和/或更大或更小的，从而反映公差、转换因子、四舍五入、测量误差等等以及本领域技术人员已知的其他因子。一般而言，尺寸、大小、配方、参数、形状和其他量和特性是“约”或“近似的”，无论是否明确陈述是这样的。注意的是，具有非常不同的大小、形状和尺寸的实施例可以采用所描述的布置。

如本文中使用的，“火车”意图包括可在“轨”或“轨道”上或沿着“轨”或“轨道路”移动的任何一个或多个车辆，而不管“轨道”的长度，其包括但不限于，一个或多个火车车厢和/或一个或多个火车头单元的铁路火车，无论是与一个或多个火车车厢成一体还是与其分离，并且不管与从事于是长途、区域、本地和/或通勤的服务、乘客和/或货物等等。火车还包括有轨和无轨电车、单轨车辆、轻轨车辆、磁悬浮车辆、机动车辆、汽车、货车、自动驾驶车辆以及任何其他类似车辆，而不管其单元或车厢的数量如何，并且不管单元可以是自推进的还是需要火车头或发动机。火车可以在具有或没有人工备份的情况下自动运行，或者由工程师或其他车载操作员，或者由位于远离火车的操作员或其他控制器，或者通过其任何组合来运行。

如本文中使用的，“轨”或“轨道”意图包括指导或以其他方式限制其上的“火车”的行进自由度的任何方法或结构，包括但不限于，轨道、铁路（无论是一个还是两个或者更多条铁路）、标准铁路、窄的或任何其他轨距、导轨（guide）和/或导轨（guideway）、电控导轨、磁悬浮导轨和/或导轨、道路和/或车行道、电控道路和/或车行道、单轨铁路、运河、通道、路权及其针对的路权等等。通常，“轨”或“轨道”限制或意图将火车的移动大体上限制到一个维度（例如，向前和向后），尽管在另一维度中可能存在有限的准许运动，例如，左右和/或上下。“轨道”通常在本文中被简称为“轨”，并且这些术语被认为是大体上等同和可互换的。

如本文中使用的，“积极火车控制单元”指代一个或多个物理单元或模块，其包含以下各项中的任何一个或多个：如本文中描述的各种传感器、RFID读取器、RFID检测器和其的其他装备，或者指代在被连接以便可操作为如本文中描述的积极火车控制单元时在本文中描述的各种传感器、RFID读取器、RFID检测器和其他装备。整合到火车中（例如，整合到发动机或用于其的火车头中）或者由火车携带的一批连接的传感器和其他装备在被连接以便可操作为如本文中描述的积极火车控制单元时被认为是积极火车控制单元。

如本文中使用的，铁路和/或轨道的“异常”包括：轨道不在适当运行条件内的任何状况，其包括但不限于转接轨道的道岔铁路的物理间隔和/或对准和/或完整性不在规定的配置和/或公差范围内，和/或轨道和/或轨道铁路的物理间隔和/或对准不在规定的配置和/或对准和/或公差范围内，和/或在轨道中和/或轨道附近存在任何障碍物或物体的情况。

GPS在本文中被用来指代用于确定地理位置的任何系统，其包括但不限于美国的全球定位系统及其卫星星座，以及不限于基于任何其他无线电通信的地理方位或位置确定和/或导航系统和辅助设备，其包括但不限于俄罗斯Glonass、Galileo、IRNSS和/或BEIDOU-2系统。

RFID读取器/检测器通常检测RFID设备500的存在，并且读取（获取）存储在其中的数据，例如，通过用信号通知RFID设备传输被存储在其中的数据并且接收、获取和/或捕获该数据。术语读取器、检测器和读取器/检测器在本文中可互换使用。RFID设备可以是无源的，例如，它在传输其存储的数据之前等待来自读取器/检测器的刺激或询问信号，或者它可以是有源的，例如，它在没有被刺激或询问的情况下周期性地传输被存储在其中的数据。RFID设备的刺激和/或询问可以通过由RFID读取器/检测器传输的信号来提供。

尽管诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“侧面”、“末端”、“顶部”、“底部”、“前方”、“朝后”、“在……下方”和/或“在……之上”、“竖直的”、“水平的”等等的术语在本文中可以被用作方便描述本布置的一个或多个实施例和/或用途，可以在任何期望的取向上定位所描述的物品，和/或可以在任何期望的方位和/或取向上利用所描述的物品。这样的方位和/或取向的术语应该被理解为仅为了方便，而不是被理解为对如要求保护的本发明的限制。

此外，所谓的“最佳”或“视为最佳”可能是或可能不是真正的最佳条件，但是由于其根据决策规则和/或准则所选择的条件而被认为是是合期望的或可接受的“最佳”的条件，该决策规则和/或准则由设计者和/或适用的控制功能所定义，例如，移动区块限制可以取决于以下各项而被动态调整：可能影响可见性的天气和其他条件、可能影响制动能力和/或停止距离的降水和其他湿度，以及可能影响运行的任何其他一个或多个条件，以便在这样的一个或多个条件下合期望地进行对移动区块的动态调整。

术语蓄电池在本文中被用来指代包括一个或多个电化学电池和/或燃料电池的电化学设备，并且因此蓄电池可以包括单个电池或多个电池，无论是作为单独的单元还是作为封装的单元。蓄电池是适合于便携式设备的一种电源的一个示例。其他设备可以包括燃料电池、超级电容器、太阳能电池等等。任何前述内容可以意图针对单次使用或针对是可再充电的或针对两者。

虽然已经根据前述示例实施例描述了本发明，但是由所附权利要求限定的本发明的范围和精神内的变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如，虽然在所描述的示例中，三个是在区块边界82处或其附近所采用的RFID控制设备500的优选数量，但是可以采用更大或更少数量的设备500，包括单个设备500。类似地，虽然在所描述的示例中，两个是与积极火车控制单元100一起携带的RFID读取器/检测器124的优选数量，但是可以采用更大或更少数量的RFID读取器/检测器124，包括单个RFID读取器/检测器124。

积极火车控制单元100和/或路旁单元310的传感器110、312的数量和/或类型可以在其中存在对于附加传感器的需要的应用中被增大，和/或可以在其中不存在对于特定传感器的需要的应用中被减少。在本布置中，在积极火车控制单元100中提供一个或多个RFID读取器和/或检测器是足够的。

此外，虽然RFID设备500被描述为位于区块80之间的边界82处，但是在其中期望更紧密地监控区块80内的火车50的位置的情况下，可以在区块80内提供附加的RFID设备500，例如，在区块80比典型的区块80相对更长的情况下，或者在穿过特定区块移动的货物具有期望更紧密监控的性质的情况下。

类似地，可以提供的通信装备140、160、3140、3160的类型和种类可以与适用于特定应用的需求和期望相一致地进行增大和/或减少。例如，如果路旁监控器310或道岔监控器320或轨监控器330要位于远程位置中，例如，远离其他电子装备，则仅需要提供更远程的通信设备。

可以在计算机显示器、膝上型计算机、平板计算机、智能电话或任何其他合适的设备上显示对火车50的操作员的指令、消息、警报和警告，并且其可以提供视觉和/或听觉指令、警报和警告，例如闪烁、脉冲或频闪灯或显示，和/或文本、图标或其他指示，和/或嗡嗡声、警笛般的或其他听觉信号。可选地，可能需要操作员通过遵循握手程序来确认接收和/或响应于该指令、警告或警告，例如，按下任何前述设备的按钮（物理按钮或在显示器屏幕上显示的图标按钮）。

优选地，在从嵌入式RFID设备500读取位置数据和/或与位置数据相关联的唯一标识符时，火车50的当前位置（例如，其区块和轨位置）基本上“实时”地显示在操作员警报设备210上，并且可以由处理器120检测与火车路线次序的任何偏差，以生成也被显示和/或听觉地用信号通知的警报和/或警告。

本文中标识的美国临时申请、美国专利申请和/或美国专利中的每一个由此通过引用整体地结合于本文，出于任何目的以及出于全部目的而不管其在本文中被如何引用或描述。

最后，所陈述的数值是典型值或示例值，而非限制值，并且不排除大幅度地更大和/或大幅度地更小的值。任何给定实施例中的值可以大幅度地大于和/或可以大幅度地小于所陈述的示例或典型值。