一种基于可见光波识别的轨道交通列车测速及定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于可见光波识别的轨道交通列车测速及定位系统。精确测量轨道车辆的速度与绝对位置，于轨道交通有重要意义。列车底部设置颜色传感器，当识别到枕木上的色块时，数据处理模块通过相邻传感器的距离及识别相邻色块的时间差，获得列车实时速度；当识别到枕木上色板时，数据处理模块将色板的编码序列与位置信息库匹配，获得列车实时位置信息；通过列车在枕木间的预测速度和列车实时运行时刻的乘积获得列车相对色板的位移，与色板处的实时位置相加，获取两色板之间的实时位置。本实用新型专利技术采用可见光颜色传感器识别枕木上的颜色识别区域和色板，获取列车实时速度和位置，地面无电子元器件，免维护且成本低。免维护且成本低。免维护且成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光波识别的轨道交通列车测速及定位系统


[0001]本技术属于轨道交通列车控制
，具体涉及一种基于可见光波识别的轨道交通列车测速及定位系统。

技术介绍

[0002]在轨道交通列车控制
，精确测量轨道交通车辆的速度与对车辆的绝对位置进行定位，对于轨道交通具有重要的意义。
[0003]目前轨道交通中的测速定位方式主要包括基于轮轴传感器的测速定位、基于卫星导航的测速定位、基于轨旁设备(如信标)的位置确认+雷达测速以及其他组合的测速定位方式。
[0004]轮轴传感器存在测速轮对空转和滑行的问题；卫星导航系统很难解决隧道、山地等特殊环境条件的限制；信标加雷达速度传感器方式速度较低时，多普勒效应不明显，测速的精度较低，信标也容易受到外界电磁环境干扰。

技术实现思路

[0005]为了弥补现有技术的不足，本技术提供一种基于可见光波识别的轨道交通列车测速及定位系统，可获得列车的实时速度和绝对位置信息，测试精度高，易于维护且成本低。
[0006]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
[0007]一种基于可见光波识别的轨道交通列车测速及定位系统，其特征在于：
[0008]列车底部设置有n个颜色传感器，用于对识别到的颜色编码，并记录识别到颜色的时间点；所述颜色传感器沿钢轨宽度方向布置，相邻两个颜色传感器沿车辆行进方向设定一定距离；
[0009]不同枕木上分别设置有颜色识别区域和色板；
[0010]所述颜色识别区域包括n个色块，所述每个色块在沿车辆行进方向的两个边界线均重合，在沿钢轨宽度方向上与颜色传感器位置一一相对应，颜色传感器可顺序识别到每个色块；
[0011]所述色板包括n个色卡，所述色卡沿钢轨宽度方向及车辆行进方向均与颜色传感器位置相对应，保证每个色卡被颜色传感器同时识别到；
[0012]数据处理模块中预先存储有相邻两个颜色传感器的距离，并将采集到的相邻两个色块的时间点作差，可获得列车的实时速度；
[0013]数据处理模块中预先存储有位置信息库，位置信息库包括多个位置编码序列，每个位置编码序列对应一个列车位于色板处的绝对位置信息；数据处理模块采集色板上每个色卡的颜色所对应的编码，并将所有颜色编码按照位置信息库中设定的顺序进行排序，形成所述色板的编码序列，随后在预先存储的位置信息库中检索相匹配的位置编码序列，可获得列车的实时位置信息。
[0014]进一步，所述色块和色卡采用光学色板或光学色漆。
[0015]进一步，相邻两个颜色传感器的距离总和∑(d1+d2+
…
+d
n
‑2+d
n
‑1)大于等于L2且小于等于L1+L2，L1为枕木宽度，L2为枕木内侧距离。
[0016]进一步，数据处理模块依据获得的多个列车实时速度，可输出列车在两个枕木之间的预测速度，所述预测速度与列车实时运行时刻的乘积即为列车相对色板的相对位移；将相对位移与色板处的实时位置相加，即可获取两个色板之间的列车实时位置信息。
[0017]本技术的有益效果：
[0018]1)本技术通过在不同枕木上设置颜色识别区域和色板，利用可见光波颜色传感器对识别到的颜色进行编码以及记录识别到颜色的时间点，可获得列车的实时速度和实时位置；
[0019]2)本技术中采用的可见光波颜色传感器响应速度快，终端设备采集响应速度可达200μs；可见光波颜色传感器终端可直接编码，直接输出2进制或16进制编码，减少传输和解析处理时间，同时也降低了转换误码率；可见光波颜色传感器工作不受地形条件影响，不受轨旁空间限制；
[0020]3)本技术除车载配置可见光波颜色传感器外，轨旁仅配置少量光学色板或刷光学色漆，地面没有电子元器件，整个系统免维护且投资成本低；
[0021]4)本技术为纯光系统，不受外界电磁场干扰，测试结果可靠、精度高。
附图说明
[0022]图1为本技术整体示意图；
[0023]图2为本技术正视图；
[0024]图中，1
‑
枕木，2
‑
钢轨，3
‑
色卡，4
‑
颜色传感器，5
‑
颜色识别区域，6
‑
色板，7
‑
色块。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。
[0026]如图1所示，列车底部设置有n个颜色传感器4，用于对识别到的颜色编码，并记录识别到颜色的时间点；颜色传感器C1…
C
n
沿钢轨2宽度方向布置，相邻两个颜色传感器4沿车辆行进方向设定一定距离，依次为d1，d2…
d
n
‑2，d
n
‑1，其取值可以相等，也可以不相等；∑(d1+d2+
…
+d
n
‑2+d
n
‑1)宜大于等于L2且小于等于L1+L2，L1为枕木宽度，L2为枕木内侧距离；
[0027]不同枕木1上分别设置有颜色识别区域5和色板6；
[0028]颜色识别区域5包括n个色块7，色块k1，k2，k3…
k
n
‑2，k
n
‑1，k
n
在沿车辆行进方向的两个边界线均重合，在沿钢轨2宽度方向上与颜色传感器C1…
C
n
位置相对应；车辆行进过程中，颜色传感器C1…
C
n
可顺序识别到色块k1，k2，k3…
k
n
‑2，k
n
‑1，k
n
；色块7可采用光学色板或刷光学色漆完成；
[0029]如图2所示，色板6包括n个色卡3，色卡3沿钢轨2宽度方向及车辆行进方向均与颜色传感器4位置相对应，相邻两个色卡3沿车辆行进方向的距离依次为d1，d2…
d
n
‑2，d
n
‑1，保证色卡e1～e
n
被颜色传感器C1…
C
n
分别同时识别到；色卡3可采用光学色板或刷光学色漆完成；
[0030]数据处理模块中预先存储有相邻两个颜色传感器4的距离，并将采集到的相邻两
个色块7的时间点作差，可获得列车的实时速度；
[0031]数据处理模块中预先存储有位置信息库，位置信息库包括多个位置编码序列，每个位置编码序列对应一个列车绝对位置信息；数据处理模块采集色板6上每个色卡3的颜色编码，并将所有颜色编码按照设定的顺序进行排序，形成色板6的编码序列，随后在预先存储的位置信息库中检索相匹配的位置编码序列，可获得列车的实时位置信息。
[0032]本技术工作原理如下：
[0033]1)实时速度的获取
[0034]列车行进在钢轨2上，当行至设置有颜色识别区域5的枕木1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光波识别的轨道交通列车测速及定位系统，其特征在于：列车底部设置有n个颜色传感器(4)，用于对识别到的颜色编码，并记录识别到颜色的时间点；所述颜色传感器(4)沿钢轨(2)宽度方向布置，相邻两个颜色传感器(4)沿车辆行进方向设定一定距离；不同枕木(1)上分别设置有颜色识别区域(5)和色板(6)；所述颜色识别区域(5)包括n个色块(7)，所述每个色块(7)在沿车辆行进方向的两个边界线均重合，在沿钢轨(2)宽度方向上与颜色传感器(4)位置一一相对应，颜色传感器(4)可顺序识别到每个色块(7)；所述色板(6)包括n个色卡(3)，所述色卡(3)沿钢轨(2)宽度方向及车辆行进方向均与颜色传感器(4)位置相对应，保证每个色卡(3)被颜色传感器(4)同时识别到；数据处理模块中预先存储有相邻两个颜色传感器(4)的距离，并将采集到的相邻两个色块(7)的时间点作差，可获得列车的实时速度；数据处理模块中预先存储有位置信息库，位置信息库包括多个位置编码序列，每个位置编码序列对应一个列车位于色板(6)处的绝对位置信息；数据处理模块采集色板(6)上每个色卡(3)的颜...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯艳明，朱丽璇，王维奇，赵岩，张程，陈礼云，文璐，任雅萍，常中伟，郑涛，刘皓凡，胡萍，梅荣川，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：