一种基于F轨的磁浮列车定位与测速装置及方法，该装置包括安装在列车转向架上的相对位置传感器和绝对位置传感器、位于F轨轨把表面的绝对定位孔和相对定位孔、以及信号处理装置，绝对定位孔和相对定位孔分别安装于F轨轨把表面的一侧上，呈相对状布置；绝对位置传感器用来检测F轨轨把上的绝对定位孔，相对位置传感器用来检测F轨轨把上的相对定位孔，产生与脉冲宽度和孔径相关的绝对位置和相对位置脉冲信号，并将该信号发送至信号处理装置；信号处理装置通过接收到的传感器信号计算列车运行的绝对位置、相对位置和列车的实时速度。该方法基于上述装置来实现。本发明专利技术具有结构简单紧凑、成本低廉、使用方便等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到磁浮列车的控制领域，特指一种基于F轨的磁浮列车定位与测 速方法及装置。
技术介绍
列车的牵引控制系统和运行控制系统都需要准确实时地获取列车运行的位置和 速度信息，这是列车安全、可靠和稳定运行的保障。在列车安全和自动控制系统中，准确、及 时地获取列车位置和速度信息，将列车运行情况实时传输给地面控制中心并接收来自控制 中心的命令，这是列车安全、可靠运行的基础和保障。在轨道交通行车安全和指挥调度系统 中，列车定位测速系统发挥着重要作用。列车运行控制系统要实现列车的自动防护、自动运 行和自动监控等功能，依赖于列车定位测速系统提供的实时、准确和可靠的列车位置和速 度信息。 目前，国内外主要的磁浮列车定位测速方法有：（1)基于交叉感应环线的定位测 速方法；（2)基于感应轨枕的定位测速方法；（3)基于光电的定位测速方法等。 基于交叉感应环线的定位测速方法主要是利用电磁感应原理来检测列车的速度 与位置。通过将交变电信号送到沿磁浮线路铺设并且每隔一定距离交叉一次的感应环线 上，从而使得感应环线周围产生交变电磁场。列车运行时，利用安装在车底部的接收线圈产 生感应电压，并根据感应电压幅值或者相位的变化检测实现列车位置和速度的检测。该种 方法由于需要在轨道额外铺设感应电缆，造成结构十分复杂，施工比较麻烦。日本名古屋 I. 5km的HSST磁浮列车试验线和18. 4km的超导高速磁浮铁路山梨试验线就是采用基于轨 间电缆的方法实现了列车的定位测速。 基于感应轨枕的定位测速方法是通过计数轨枕的数目来测量列车的位移和速度， 其采用的是等距离速度更新的方式，因此其精度指标与传感器排布间隔有关。该种定位测 速方法都对轨枕的排布有一定的要求，并且获取的相对位置存在累积误差。 基于光电的定位测速方法，利用安装在车上的光发射器依次通过一系列有规则不 透明挡板，光接收器以是否接收到光信号来计数列车通过的距离并进行测速，此种方法容 易受到雨雪及尘土的影响，因此不适合在户外使用，使用范围受到限制。 综上所述，以上各种方式都只具有测速、相对定位功能，并没有将绝对定位功能包 含在内。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一 种结构简单紧凑、成本低廉、使用方便的基于F轨的磁浮列车定位与测速装置及方法。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案： 一种基于F轨的磁浮列车定位与测速装置，包括安装在列车转向架上的相对位置 传感器和绝对位置传感器、位于F轨轨把表面的绝对定位孔和相对定位孔、以及信号处理 装置，绝对定位孔和相对定位孔分别安装于F轨轨把表面的一侧上，呈相对状布置；所述绝 对位置传感器用来检测F轨轨把上的绝对定位孔，所述相对位置传感器用来检测检测F轨 轨把上的相对定位孔，产生与脉冲宽度和孔径相关的绝对位置和相对位置脉冲信号，并将 该信号发送至信号处理装置；所述信号处理装置通过接收到的传感器信号计算列车运行的 绝对位置、相对位置和列车的实时速度。 作为本专利技术的进一步改进：所述绝对定位孔包括绝对定位实孔和绝对定位虚孔， 所述绝对定位实孔为实际存在的孔，所述绝对定位虚孔为虚拟孔，所述绝对位置传感器在 经过绝对定位实孔和绝对定位虚孔会产生不同的逻辑信号并以此作为绝对位置编码。 作为本专利技术的进一步改进：所述绝对定位孔与相对定位孔为单一对应关系，每个 所述绝对定位孔与一个所述相对定位孔相对应，每两个对应孔的圆心连接线平行。 作为本专利技术的进一步改进：所述绝对定位孔与相对定位孔为单一对应关系，每个 所述绝对定位孔与一个所述相对定位孔相对应，所述绝对定位孔与相对定位孔错开半个孔 径的距离。 作为本专利技术的进一步改进：所述绝对定位实孔和绝对定位虚孔排列形成一组绝对 定位孔，每组绝对定位孔的始端孔和末端孔均为绝对定位实孔。 作为本专利技术的进一步改进：所述相对位置传感器和绝对位置传感器为电磁式传感 器或电涡流传感器。 本专利技术进一步提供一种基于上述装置的磁浮列车定位与测速方法，信号处理装 置利用接收到的传感器信号计算列车运行的绝对位置、相对位置和列车的实时速度；具体 为： 所述绝对位置检测是利用绝对定位与相对定位脉冲的对应关系，通过解码规则来 获取； 所述相对位置检测是通过计数相对位置脉冲实现； 所述列车的实时速度是利用相对定位孔的中心距与通过相邻两定位孔时间差之 比来获取。 作为本专利技术的进一步改进：所述相对位置检测的具体过程为： 列车运行时，相对位置传感器不间断的经过相对定位孔，并将检测信号发送给信 号处理装置；当相对位置传感器位于孔间隙上方时，输出逻辑信号"0" ；当逐渐靠近相对定 位孔，且相对定位孔位于相对位置传感器上检测探头检测投影范围内时，相对位置传感器 输出逻辑信号" 1";相对位置传感器将检测信号发送到信号处理装置，并由信号处理装置进 行计数；计数器在列车接收到绝对位置编码时清零，在一个绝对位置区间内，当S 1*信号每 出现一个下降沿时，计数器动作一次，即计数器读数从η变化为n+1，已知一个定位周期中 检测长度为L，此时列车运行的相对位置s为： s = L · (n+1)。 作为本专利技术的进一步改进：所述列车的实时速度检测是利用相对定位孔的孔距和 相邻两个定位脉冲的当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于F轨的磁浮列车定位与测速装置，其特征在于，包括安装在列车转向架上的相对位置传感器和绝对位置传感器、位于F轨轨把(2)表面的绝对定位孔和相对定位孔(3)、以及信号处理装置，绝对定位孔和相对定位孔(3)分别安装于F轨轨把(2)表面的一侧上，呈相对状布置；所述绝对位置传感器用来检测F轨轨把(2)上的绝对定位孔，所述相对位置传感器用来检测检测F轨轨把(2)上的相对定位孔(3)，产生与脉冲宽度和孔径相关的绝对位置和相对位置脉冲信号，并将该信号发送至信号处理装置；所述信号处理装置通过接收到的传感器信号计算列车运行的绝对位置、相对位置和列车的实时速度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：戴春辉，窦峰山，龙志强，曾欣欣，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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