基于轨枕检测的非接触式轨道交通测速定位方法及其装置制造方法及图纸

一种基于轨枕检测的非接触式轨道交通测速定位方法及其装置，在车体底部安装传感器，以轨道上平行铺设的轨枕为检测物，当车辆经过检测物时，传感器被触发产生电脉冲，依据被触发传感器的顺序以及每个传感器引起电脉冲的上升沿和下降沿的时刻，完成车辆测速和相对定位。该装置包括安装于车体底部的两个以上传感器及测量控制单元。本发明专利技术是一种结构简单紧凑、成本低廉、便于维护、可靠性高、适用范围广的基于轨枕检测的非接触式轨道交通测速定位方法及其装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到轨道交通车辆的测速领域，特指一种非接触式轨道交通测速定 位方法及测速定位设备。
技术介绍
中低速磁浮列车作为新一代交通工具，具有速度快、对地形适应性强、选线较灵 活、安全、环保等诸多优点。在磁浮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。在磁浮列车行车安全和指挥调度系统中，列车测速定位 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，依赖于列车测速定位系统提供的准确、可靠的列车速度和位置信息。考虑到磁浮列车 运行时与轨道无接触，传统铁路测速方法已经不能实现磁浮列车的测速定位，目前，国内外 中低速磁浮列车采用的测速与相对定位方式主要有如下几种(1)基于交叉感应回线的测速定位方法交叉感应回线测速定位方式，由轨道上铺设的长度均勻的环线，当在环线中通上 激励信号时相邻环线会产生方向相反磁场。利用车载天线装置可以读取地面环线距离刻度 标识，通过对刻度增加量的计算可以求出列车移动距离和速度，定位测速精度较高。然而， 由于这种测速方式必须沿轨道全线铺设环线，且必须保证回线内的激励信号满足车载线圈 检测需要，在长距离轨道线路中，由于激励信号驱动功率及可靠性的需要，感应回线一股需 要分区段控制，地面环线驱动系统较为复杂，一旦某一段出现故障，则全线列车运行就会受 到影响。(2)基于多普勒雷达的测速定位方法根据微波传输的多普勒效应原理，可以测定移动物体相对地面(路基)的运动速 度。在列车上安装雷达，雷达天线向轨面发射电磁波，经过轨面反射回天线。列车相对轨面 的运动会使得发射波和接收波之间存在一定的频率差，即多普勒频率，其值正比于列车速 度和天线波束方向与水平地面夹角的余弦值。根据这个原理可以测得列车运行速度。该 方法要求作为检测面的地面(轨道)须保证雷达有足够的回波，由于雨雪天气易造成检测 面折射雷达波，尤其是在检测面结冰时，会造成误测量，因此使用时需考虑天气情况的适用 性。同时，低速时多普勒频率比较小，易受到外界干扰，会导致测量精度下降。(3)基于轨枕计数的测速定位方法“轨枕计数法”测速定位方法原理比较简单。中低速磁浮列车一股采用金属轨枕， 且轨枕间距排列均勻，在列车低速运行时，利用电感式接近开关传感器测量通过两枕木之 间(间距为L)的时间T，则V = L/T (米/秒)；列车高速时，采集列车单位时间t内通过的 轨枕数目n，再结合轨枕间距已知的信息，即可测出列车已经过的里程S = nXL，也就可以 算出列车的运行速度V = S/t。这种方法设备简单，轨道上不需要增加额外设备，且利用电感式传感器检测轨枕，抗干扰性较强，但如果轨枕间距不规则，或者轨枕宽度不等，这种测速方法无法则使用。工 程应用中，轨枕要做到按照规定间距铺设是很困难的，在较长线路施工中基本不可实现。
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问题，本专利技术提供一种结 构简单紧凑、成本低廉、便于维护、可靠性高、适用范围广的基于轨枕检测的非接触式轨道 交通测速定位方法及其装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。一种基于轨枕检测的非接触式轨道交通测速定位方法，其特征在于，实现步骤 为①.安装在车体底部安装两个以上传感器，所述传感器沿车体呈直线排列，按照 顺序对传感器进行标定，并测量记录每两个相邻传感器之间的距离D ；②.记录车辆的行驶信息以轨道上平行铺设的轨枕为检测物，当传感器经过检 测物时，传感器被触发产生电脉冲；记录下被触发传感器的顺序以及每个传感器引起电脉 冲的上升沿和下降沿的时刻；③.测速根据被触发传感器的顺序，对车辆行驶方向进行判定；每两个相邻传感 器构成一个测速序列对，根据每两个相邻传感器之间的距离D以及该相邻传感器所引起电 脉冲上升沿和下降沿的时间差，得到此时车辆的行驶速度；④.相对定位每计算出一个速度，就输出占空比为1 1的速度脉冲信号，该脉 冲信号频率正比于车辆的运行速度，测得速度脉冲信号的频率即可换算出车辆的实际运行 速度，对速度脉冲信号进行计数，可得到车辆的相对运行距离，即可实现车辆的相对定位。作为本专利技术的进一步改进，本专利技术进一步提供一种基于轨枕检测的非接触式轨道 交通测速定位装置，其特征在于包括安装于车体底部的两个以上传感器、测量控制单元以 及检测物，所述检测物为在轨道上平行分布的轨枕，所述传感器沿车体呈直线排列并按顺 序标定传感器，所述传感器被检测物触发会产生电脉冲，所述测量控制单元中分别记录所 有传感器所引起电脉冲上升沿和下降沿的时刻，根据被触发传感器的顺序、每两个相邻传 感器之间的距离D以及该相邻传感器引起电脉冲上升沿和下降沿的时刻得到车辆的方向、 速度、位置信息。所述测量控制单元包括主中断管理器、从中断管理器、微控制器、脉冲输出模块、 光电隔离模块以及反向器，所述传感器传来的信号经光电隔离模块后分成两路，一路直接 进入主中断管理器，另一路经反向器进入从中断管理器，所述从中断管理器用来捕获信号 的上升沿，所述主中断管理器用来捕获信号的下降沿并向微控制器发起中断请求；所述微 控制器接受请求进入中断，获取传感器序号和边沿时刻信息并进行配对，根据配对结果得 到测速序列对的时间宽度，根据相邻传感器的间距D可计算出速度值，并将速度值转化为 频率值发往脉冲输出模块产生速度脉冲信号输出。与现有技术相比，本专利技术的优点就在于1、本专利技术采用了传感器间距作为测速的基准，传感器的间距可以通过控制机械加 工工艺以保证其安装精度，本专利技术可以允许轨枕间距在一定范围内任意铺设，降低了施工 要求。本专利技术的信号输出方式完全由系统控制，相邻传感器的间距D越小，则测速和定位精度越高；车辆运行速度、相对位置信息全部包含在脉冲信号中，精度高，可靠性好。2、本专利技术完全基于现有的轨枕，利用传感器对其进行检测即可完成非接触测量， 系统结构十分简单、可靠性较高，且生产成本低廉，维护工作量较小。3、本专利技术针对采用金属轨枕的轨道交通，可采用电涡流传感器检测轨枕进行非接 触测速与相对定位，在下雨、下雪、线路结冰等复杂天气情况下仍能稳定可靠的输出信号， 环境适应能力强、适用范围广。4、本专利技术针对非金属轨枕的轨道交通，可采用光电、超声、电容等接近开关传感器 对轨枕进行检测。随着传感器技术的发展，上述传感器抗干扰能力得到提高后，可广泛推广 到目前常规铁路车辆的测速定位使用，可彻底消除目前因火车轮子打滑而造成测速不准确 的现象。附图说明图1是本专利技术装置在应用实例中的结构示意图；图2是本专利技术装置检测物与传感器位置关系的示意图；图3是本专利技术具体实施例中控制单元的框架结构示意图；图4是本专利技术方法在具体实施例中的程序流程示意图。图例说明1、车体；2、检测物；3、测量控制单元；31、微控制器；321、主中断管理器；322、从中 断管理器；33、显示设备；34、脉冲输出模块；35、总线网络；36、光电隔离模块；37、反向器； 4、传感器；5、支架；6、轨道。具体实施例方式以下将结合具体实施例和说明书附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1、图2、图4所示，本专利技术基于轨枕检测的非接触式轨道交通测速定位方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轨枕检测的非接触式轨道交通测速定位方法，其特征在于，实现步骤为：①．安装：在车体（１）底部安装两个以上传感器（４），所述传感器（４）沿车体（１）呈直线排列，按照顺序对传感器（４）进行标定，并测量记录每两个相邻传感器（４）之间的距离Ｄ；②．记录车辆的行驶信息：以轨道（６）上平行铺设的轨枕为检测物（２），当传感器（４）经过检测物（２）时，传感器（４）被触发产生电脉冲；记录下被触发传感器（４）的顺序以及每个传感器（４）引起电脉冲的上升沿和下降沿的时刻；③．测速：根据被触发传感器（４）的顺序，对车辆行驶方向进行判定；每两个相邻传感器（４）构成一个测速序列对，根据每两个相邻传感器（４）之间的距离Ｄ以及该相邻传感器（４）所引起电脉冲上升沿和下降沿的时间差，计算出此时车辆的行驶速度；④．相对定位：每计算出一个速度，就输出占空比为１∶１的速度脉冲信号，该脉冲信号频率正比于车辆的运行速度，测得速度脉冲信号的频率即可换算出车辆的实际运行速度，对速度脉冲信号进行计数，可得到车辆的相对运行距离，实现车辆的相对定位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙志强，窦峰山，戴春辉，陈海洋，薛松，吴峻，李杰，骆力，
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：43[中国|湖南]