CN100503333C - 轨道车往返行走多点定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道车往返行走多点定位系统,由轨道车,CPU处理器(10),轨道车传感装置(11),变频调速器(12)和轨道车牵引电机(13)组成,其中,轨道车传感装置(11)设置有信号输出线与CPU处理器(10)连接,CPU处理器(10)的输出端连接所述变频调速器(12),所述变频调速器(12)的输出端连接轨道车牵引电机(13),其特征在于:所述CPU处理器(10)读取轨道车传感装置(11)发出的信号,识别出轨道车的当前位置和运行方向,输出不同的速度控制信号给所述变频调速器(12),实现对轨道车的速度控制。本发明抗干扰能力强,能够及时反映轨道车准确位置,控制轨道车的行走速度,任意增减站点数量,结构简单、使用方便,检测和定位精度高。
Description
技术领域
本发明属于轨道车技术领域,具体地说,尤其涉及一种轨道车往返行走多点定位系统。
背景技术
交通领域的轨道车辆包括铁路、轻轨、地铁等;工业领域的轨道车辆包括各种物料搬运的轨道车辆,如行车、轨道吊车、卷扬绞车等,和在轨道上运行的各种工作车辆,如焦化行业的推焦车、拦焦车、熄焦车和装煤车等。
在现有轨道车定位技术中,大多是操作人员凭借视觉和经验确定轨道车是否到位和是否对中,往往会出现滞后或者超前指定停车位,造成频繁操纵令控制器、减速器频繁起停、液压抱闸频繁开启,使动力设备的安全性降低、使用寿命缩短。
在目前检索到的轨道车定位技术由轨道车,CPU处理器,轨道车传感装置,变频调速器和轨道车牵引电机组成,轨道车传感装置输出两路信号给CPU处理器,CPU处理器控制变频调速器,变频调速器控制牵引电机运行,轨道车传感装置分为红外编码位置检测技术、RFID技术、感应无线技术等光电检测技术。
其中红外编码位置检测技术是采用固定标尺与活动标尺相结合的方式:
固定标尺:固定标尺长度为1米,固定标尺上有10个红外发射窗,每个红外发射窗的间距a为100mm,每个红外发射窗中有一个红外二极管。每30米安装一台电源箱。固定标尺间连接电缆。
活动标尺(移动标尺):长度为100mm,活动标尺上有10个红外接收窗,每个红外接收窗的间距为10mm。
固定标尺的红外二极管不断发出包含自身位置信号的编码调制红外光。活动标尺安装在机车上,在移动过程中活动标尺不断地接收固定标尺发出的红外位置信号,从而获得机车的绝对地址。活动标尺把地址信号上传到CPU处理器。
单位:mm
如移动编码与固定编码换算表所示:红外编码位置检测技术检测精度的理论值为10mm。
红外编码位置检测技术的技术特点及缺点如下:
1、固定标尺是采用串联方式供电,每30个固定标尺需要配备一个电源箱,其供电方式复杂,不可靠。
2、每台固定标尺中有独立的单片机系统,众多的串联方式的接口和焊点,会大大降低系统可靠性。如果每个环节的可靠性为0.999,按1000个环节计算,串联方式的可靠性则只有0.37。
3、红外编码位置检测方法的初始化十分复杂,需要采用强度检测仪对每个固定标尺的每个红外二极管进行强度检测;采用编码检测仪对固定标尺进行编码;采用位置检测仪对活动标尺进行标定,安装。
4、固定标尺中的单片机系统和供电系统容易受电磁,如变频器高频脉冲、电机磁场、三相交流电源电刷打火等干扰。
5、要求每半个月至一个月清洗一次固定标尺的红外发射窗的,工作量巨大。
6、固定标尺及固定标发光二极管等存在安装误差,特别是二极管安装的角度误差影响大,散射误差;红外编码位置检测技术采用红外光传送编码信息,容易受到环境红外光干扰。因此红外编码位置检测的精度很难达到10mm,控制精度就更低。
7、由于红外编码位置检测方法只能检测位置信息而不能检测速度信息,所以它不能做到较好的速度控制,从而在用于自动对中时表现不尽如人意。
微波检测技术是在轨道旁安装多个电子标签,每个分别表示着工艺的物理位置,工艺的位置可以根据电子标签的32b序列号加以分辨,当机车途径所埋设的电子标签时,阅读器读出该标签的地址编码,从而确定机车的位置,主控机依据电子标签的数据控制推轨道车的运行状态到达指定位置。
微波检测技术的检测精度不高,因为微波具有的一定的漫发射性,即使对其进行方向限制,所达到的检测精度也远远大于1cm,难以达到三大机车的定位要求,一般用于机车的粗定位。
感应无线技术是把扁平电缆埋设在轨道旁,通过通讯电缆连到中央控制室,机车上安装感应天线,天线离感应电缆约20cm,用感应方式测量轨道车位置。
但感应无线技术容易受生产现场的各种电磁信号干扰,导致光电检测装置输出发生畸变失真,使系统误动或引发生产事故。
现有的轨道车行走定位技术有以下的不足:
1、发射装置或接受装置因机械震动等原因而引起的移位或偏移,导致接受装置不能可靠的接受到光电信号,而不能产生电信号或产生错误的信号。
2、因光电装置安装在生产现场,受生产现场环境影响导致光电检测装置不能可靠的工作。
3、生产现场的各种电磁干扰源对检测装置产生的干扰大,导致光电检测装置输出发生畸变失真,使系统误动或引发生产事故。
4、在机车运行中因打滑会造成光电检测装置产生误判,不能正确检测轨道车的运行状态。
5、只能检测轨道车位置,无法实时反映轨道车当前运行速度。
6、随着轨道的长度,装置成本相应增加,装置误差也会累计增加。
7、不适合多点定位。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明的目的在于提供一种能够实时反映轨道车准确位置,控制轨道车行走速度的轨道车往返行走多点定位系统。
本发明的技术方案如下:一种轨道车往返行走多点定位系统,由轨道车,CPU处理器,轨道车传感装置,变频调速器和轨道车牵引电机组成,其中,所述轨道车与所述轨道车传感装置连接,该轨道车传感装置设置有两根信号输出线与所述CPU处理器的输入端连接,向所述CPU处理器输出A、B两路时序不同的光电信号;所述CPU处理器的输出端连接所述变频调速器的输入端,所述变频调速器的输出端连接所述轨道车牵引电机的输入端,该轨道车牵引电机牵引所述轨道车运行,其关键在于:
所述CPU处理器内部设置有往返行程识别机构、定位机构和存储机构,其中往返行程识别机构的输出端与所述定位机构的输入端连接,其中所述往返行程识别机构接收所述传感装置的两根信号输出线,识别所述A、B两路光电信号的时差顺序,并输送给所述定位机构,所述定位机构连接所述存储机构;所述定位机构还设置有控制信号输出端连接所述变频调速器;
所述存储机构内预先设置有轨道车在各站点间距离的指令值n;各站点间各减速段的距离值:滑行段距离值δ、刹车段距离值δ0、低速段距离值δ1;
所述定位机构设置有:
用于初始化的机构;
用于校正当前值的机构;直接获取所述存储机构内预先设置的轨道车在各站点间距离的指令值n;
用于扫描指令的机构;获取轨道车启动信息;
用于获取轨道车行走方向的机构;直接读取所述往返行程识别机构发出的轨道车行走方向的数据;
用于控制轨道车行走速度的装置;
用于停车的机构;确定所述轨道车已经停车;
返回所述用于当前值校正的机构;
所述定位机构输出不同的速度控制信号给所述变频调速器,所述变频调速器向所述轨道车牵引电机输出信号,实现对所述轨道车的速度控制,并确定该轨道车停车位置。
所述轨道车传感装置包括主旋转轮和编码器,且所述编码器的定子与所述主旋转轮同轴心线固定连接,所述编码器的转子与所述主旋转轮固定连接;编码器输出所述A、B两路光电信号。
所述往返行程识别机构接收所述A、B两路光电信号的时序差,判断所述编码器的旋转方向,识别出所述轨道车的行走方向,该往返行程识别机构设置有:
用于判断A路信号等于1否的机构;A路信号不等于1,则返回所述用于判断A路信号等于1否的机构继续判断;等于1,则执行:
用于判断B路信号等于1否的机构;B路信号不等于1,则返回所述用于判断B路信号等于1否的机构继续判断;等于1,则执行:
用于判断A路信号等于0否的机构;A路信号不等于0,则返回所述用于判断A路信号等于0否的机构继续判断;等于0,则执行:
用于判断B路信号等于1否的机构;
不等于1,则执行用于轨道车逆行的机构,
等于1,则执行用于轨道车正行的机构。
其中所述用于控制轨道车行走速度的装置包括:
用于获取轨道车剩余行程的机构;获取所述轨道车当前的行程数据,并与所述存储机构内的指令值n比较,二者差值的绝对值m用来判断所述轨道车的具体位置;
用于判断轨道车是否到达滑行段的机构;所述绝对值m与存储机构内的滑行段距离值δ比较,绝对值m大于滑行段距离值δ,则没有到达滑行段,反之则到达滑行段;
没有到达滑行段,则执行用于判断是否到达低速段的机构,未到达低速段则执行用于高速行驶的机构;已到达低速段则执行用于低速行驶的机构;
所述绝对值m与存储机构内的低速段距离值δ1比较,绝对值m大于低速段距离值δ1,则没有到达低速段,反之则到达低速段;
并返回执行所述用于获取轨道车剩余行程的机构;
已经到达滑行段,则执行用于轨道车滑行的机构;
用于判断是否到达刹车段的机构,所述绝对值m与存储机构内的刹车段距离值δ0比较;
未到达刹车段,则返回执行所述用于轨道车滑行的机构;
已到达刹车段,则执行:
用于轨道车刹车的机构。
所述轨道车当前的行程数据由所述编码器输出的脉冲信息累加值确定,所述定位机构统计出所述编码器内光电信号脉冲的累计数,与所述存储机构内预先设置的各站点间各减速段的距离值δ、δ0、δ1比较,识别出所述轨道车与当距离目标站点的距离,
距离较远时,控制轨道车高速行驶;
距离较近时,控制轨道车低速行驶。
所述编码器内固定有两个光敏接收管,两个光敏接收管连接两根输出线,向所述CPU处理器输出A、B两路时序不同的光电信号。
锁述轨道车传感装置中的所述主旋转轮为所述轨道车的车轮。
所述轨道车传感装置中的所述主旋转轮与轨道滚动连接,该主旋转轮的中心轴上固接有连接梁,该连接梁与所述轨道车的底面饺连接。
在轨道车起点的轨道旁设置一个反光镜,再在轨道车上设置有红外传感器与所述反光镜对应,该红外传感器的信号输出端与所述CPU处理器的输入端连接。
当轨道车回到起点之后,红外传感器发出的红外光被反光镜反射回来,红外传感器输出清零信号给所述CPU处理器,CPU处理器将从所述编码器读取的所有数据清零,消除累计误差。
当轨道车行走时,编码器将主旋转轮的行走距离通过记数脉冲信号输入到CPU处理器的记数模块,以确定轨道车当前所处的实际位置,CPU处理器根据轨道车当前位置的不同,依靠变频调速器对轨道车牵引电机的转速进行控制,实现对轨道车的高、低速和刹车控制,实现对轨道车在各停车点的准确停靠。
本发明的有益效果是:
抗干扰能力强,能够及时反映轨道车准确位置,控制轨道车的行走速度:
1、将长距离的直线距离定位转化成一个直径较小的轨道车传感装置来定位,使定位更加精确;点的数量、位置无限制,可任意增减和变化,使用方便、结构简单、可靠
2、应用范围广泛,抗干扰能力强,即使在高温强腐蚀的恶劣环境也不会影响使用效果;
3、检测精度高,可以达到±1mm。
4、定位精度高,可以达到±5mm。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为轨道车传感装置的结构示意图;
图3为轨道车及本发明的安装示意图;
图4为定位机构的流程框图;
图5为往返行程识别机构的流程框图;
图6为用于控制轨道车行走速度的装置流程框图;
图7为编码器内部工作原理图;
图8为7A、7B光敏接收管信号时序图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
实施例1:
如图1、图2、图3和图4所示,
一种轨道车往返行走多点定位系统,由轨道车,CPU处理器10,轨道车传感装置11,变频调速器12和轨道车牵引电机13组成,其中,所述轨道车与所述轨道车传感装置11连接,该轨道车传感装置11设置有两根信号输出线与所述CPU处理器10的输入端连接,向所述CPU处理器10输出A、B两路时序不同的光电信号;所述CPU处理器10的输出端连接所述变频调速器12的输入端,所述变频调速器12的输出端连接所述轨道车牵引电机13的输入端,该轨道车牵引电机13牵引所述轨道车运行,其关键在于:
所述CPU处理器10内部设置有往返行程识别机构10a、定位机构10b和存储机构10c,其中往返行程识别机构10a的输出端与所述定位机构10b的输入端连接,其中所述往返行程识别机构10a接收所述传感装置11的两根信号输出线,识别所述A、B两路光电信号的时差顺序,并输送给所述定位机构10b,所述定位机构10b连接所述存储机构10c;所述定位机构10b还设置有控制信号输出端连接所述变频调速器12;
所述存储机构10c内预先设置有轨道车在各站点间距离的指令值n;各站点间各减速段的距离值:滑行段距离值δ、刹车段距离值δ0、低速段距离值δ1;
所述定位机构10b设置有:
用于初始化的机构;
用于校正当前值的机构;直接获取所述存储机构内预先设置的轨道车在各站点间距离的指令值n;
用于扫描指令的机构;获取轨道车启动信息;
用于获取轨道车行走方向的机构;直接读取所述往返行程识别机构发出的轨道车行走方向的数据,
用于控制轨道车行走速度的装置;
用于停车的机构;确定所述轨道车已经停车;
返回所述用于当前值校正的机构;
所述定位机构10b输出不同的速度控制信号给所述变频调速器12,所述变频调速器12向所述轨道车牵引电机13输出信号,实现对所述轨道车的速度控制,并确定该轨道车停车位置。
所述定位机构10b内部设置有电子计时器,计算所述行程识别机构10a的信号输出频率。
所述CPU处理器10的型号是为A3ACPU,所述编码器7采用AUTONIC增量式编码器;所述变频调速器12是现有技术。
主旋转轮6旋转一周,编码器7发出相应数量的脉冲,所述往返行程识别机构10a识别出正、逆行脉冲,所述定位机构10b依据脉冲累加值和所述主旋转轮6的周长,计算出所述轨道车的行程,同时,电子计时器对脉冲频率的测算,检测出轨道车的当前运行速度。
所述轨道车传感装置11包括主旋转轮6和编码器7,且所述编码器7的定子与所述主旋转轮6同轴心线固定连接,所述编码器7的转子与所述主旋转轮6固定连接;编码器7输出所述A、B两路光电信号。
如图5所示:所述往返行程识别机构10a接收所述A、B两路光电信号的时序差,判断所述编码器7的旋转方向,识别出所述轨道车的行走方向,该往返行程识别机构10a设置有:
用于判断A路信号等于1否的机构;A路信号不等于1,则返回所述用于判断A路信号等于1否的机构继续判断;等于1,则执行:
用于判断B路信号等于1否的机构;B路信号不等于1,则返回所述用于判断B路信号等于1否的机构继续判断;等于1,则执行:
用于判断A路信号等于0否的机构;A路信号不等于0,则返回所述用于判断A路信号等于0否的机构继续判断;等于0,则执行:
用于判断B路信号等于1否的机构;
不等于1,则执行用于轨道车逆行的机构,
等于1,则执行用于轨道车正行的机构。
如图6所示:其中所述用于控制轨道车行走速度的装置包括:
用于获取轨道车剩余行程的机构;获取所述轨道车当前的行程数据,并与所述存储机构内的指令值n比较,二者差值的绝对值m用来判断所述轨道车的具体位置;
用于判断轨道车是否到达滑行段的机构;所述绝对值m与存储机构内的滑行段距离值δ比较,绝对值m大于滑行段距离值δ,则没有到达滑行段,反之则到达滑行段;
没有到达滑行段,则执行用于判断是否到达低速段的机构,未到达低速段则执行用于高速行驶的机构;已到达低速段则执行用于低速行驶的机构;
所述绝对值m与存储机构内的低速段距离值δ1比较,绝对值m大于低速段距离值δ1,则没有到达低速段,反之则到达低速段;
并返回执行所述用于获取轨道车剩余行程的机构;
已经到达滑行段,则执行用于轨道车滑行的机构;
用于判断是否到达刹车段的机构,所述绝对值m与存储机构内的刹车段距离值δ0比较;
所述轨道车当前的行程数据由所述编码器输出的脉冲信息累加值确定,所述定位机构统计出所述编码器内光电信号脉冲的累计数,与所述存储机构内预先设置的各站点间各减速段的距离值δ、δ0、δ1比较,识别出所述轨道车与当距离目标站点的距离,
距离较远时,控制轨道车高速行驶;
距离较近时,控制轨道车低速行驶。
如图7、图8所示:所述编码器7内固定有两个光敏接收管7A、7B,两个光敏接收管7A、7B连接两根输出线,向所述CPU处理器10输出A、B两路时序不同的光电信号。
在轨道车起点的轨道旁设置一个反光镜14,再在轨道车上设置有红外传感器与所述反光镜14对应,该红外传感器的信号输出端与所述CPU处理器10的输入端连接。
当轨道车回到起点之后,红外传感器作为零点定位传感器发出的红外光被反光镜反射回来,红外传感器输出清零信号给所述CPU处理器10,CPU处理器10将从所述编码器7读取的所有数据清零,消除累计误差。零点定位传感器还可以是磁电或光电传感器。
当轨道车行走时,编码器将主旋转轮的行走距离通过记数脉冲信号输入到CPU处理器的记数模块,以确定轨道车当前所处的实际位置,CPU处理器根据轨道车当前位置的不同,依靠变频调速器对轨道车牵引电机的转速进行控制,实现对轨道车的高、低速和刹车控制,实现对轨道车在各停车点的准确停靠。
本实施例工作原理与实施例1一致,其区别在于:
所述轨道车传感装置11中的所述主旋转轮6为所述轨道车的车轮。
实施例2
如图2所示:所述轨道车传感装置11中的所述主旋转轮6与轨道滚动连接,该主旋转轮6的中心轴上固接有连接梁,该连接梁与所述轨道车的底面铰连接。
本发明在使用时,编码器7与CPU处理器10的信号输入端连接,当轨道车行走时,编码器将主旋转轮的行走距离通过记数脉冲信号输入到CPU处理器10的记数模块,以确定轨道车当前所处的实际位置,CPU处理器10根据轨道车当前位置的不同,依靠变频调速器12对轨道车牵引电机13的转速进行控制,对轨道车的高、低速和刹车控制,实现对轨道车在各停车点的准确停靠。当轨道车回到起点之后,CPU处理器10将将从所述编码器7读取的所有数据清零,消除累计误差。
Claims (8)
1、一种轨道车往返行走多点定位系统,由轨道车,CPU处理器(10),轨道车传感装置(11),变频调速器(12)和轨道车牵引电机(13)组成,其中,所述轨道车与所述轨道车传感装置(11)连接,该轨道车传感装置(11)设置有两根信号输出线与所述CPU处理器(10)的输入端连接,向所述CPU处理器(10)输出A、B两路时序不同的光电信号;所述CPU处理器(10)的输出端连接所述变频调速器(12)的输入端,所述变频调速器(12)的输出端连接所述轨道车牵引电机(13)的输入端,该轨道车牵引电机(13)牵引所述轨道车运行,其特征在于:
所述CPU处理器(10)内部设置有往返行程识别机构(10a)、定位机构(10b)和存储机构(10c),其中往返行程识别机构(10a)的输出端与所述定位机构(10b)的输入端连接,其中所述往返行程识别机构(10a)接收所述传感装置(11)的两根信号输出线,识别所述A、B两路光电信号的时差顺序,并输送给所述定位机构(10b),所述定位机构(10b)连接所述存储机构(10c);所述定位机构(10b)还设置有控制信号输出端连接所述变频调速器(12);
所述存储机构(10c)内预先设置有轨道车在各站点间距离的指令值n;各站点间各减速段的距离值:滑行段距离值δ、刹车段距离值δ0、低速段距离值δ1;
所述定位机构(10b)设置有:
用于初始化的机构;
用于校正当前值的机构;
用于扫描指令的机构;
用于获取轨道车行走方向的机构;
用于控制轨道车行走速度的装置;
用于停车的机构;
返回所述用于当前值校正的机构;
所述定位机构(10b)输出不同的速度控制信号给所述变频调速器(12),所述变频调速器(12)向所述轨道车牵引电机(13)输出信号,实现对所述轨道车的速度控制,并确定该轨道车停车位置。
2、根据权利要求1所述的轨道车往返行走多点定位系统,其特征在于:
所述轨道车传感装置(11)包括主旋转轮(6)和编码器(7),且所述编码器(7)的定子与所述主旋转轮(6)同轴心线固定连接,所述编码器(7)的转子与所述主旋转轮(6)固定连接;编码器(7)输出所述A、B两路光电信号。
3、根据权利要求2所述的轨道车往返行走多点定位系统,其特征在于:
所述往返行程识别机构(10a)接收所述A、B两路光电信号的时序差,判断所述编码器(7)的旋转方向,识别出所述轨道车的行走方向,该往返行程识别机构(10a)设置有:
用于判断A路信号等于1否的机构;A路信号不等于1,则返回所述用于判断A路信号等于1否的机构继续判断;等于1,则执行:
用于判断B路信号等于1否的机构;B路信号不等于1,则返回所述用于判断B路信号等于1否的机构继续判断;等于1,则执行:
用于判断A路信号等于0否的机构;A路信号不等于0,则返回所述用于判断A路信号等于0否的机构继续判断;等于0,则执行:
用于判断B路信号等于1否的机构;
不等于1,则执行用于轨道车逆行的机构,
等于1,则执行用于轨道车正行的机构。
4、根据权利要求1所述的轨道车往返行走多点定位系统,其特征在于:
其中所述用于控制轨道车行走速度的装置包括:
用于获取轨道车剩余行程的机构;
用于判断轨道车是否到达滑行段的机构;
没有到达滑行段,则执行用于判断是否到达低速段的机构,未到达低速段则执行用于高速行驶的机构;已到达低速段则执行用于低速行驶的机构;
并返回执行所述用于获取轨道车剩余行程的机构;
已经到达滑行段,则执行用于轨道车滑行的机构;
用于判断是否到达刹车段的机构;
未到达刹车段,则返回执行所述用于轨道车滑行的机构;
已到达刹车段,则执行:
用于轨道车刹车的机构。
5、根据权利要求2所述的轨道车往返行走多点定位系统,其特征在于:
所述编码器(7)内固定有两个光敏接收管(7A、7B),两个光敏接收管(7A、7B)连接两根输出线,向所述CPU处理器(10)输出A、B两路时序不同的光电信号。
6、根据权利要求2所述的轨道车往返行走多点定位系统,其特征在于:
所述轨道车传感装置(11)中的所述主旋转轮(6)为所述轨道车的车轮。
7、根据权利要求2所述的轨道车往返行走多点定位系统,其特征在于:
所述轨道车传感装置(11)中的所述主旋转轮(6)与轨道滚动连接,该主旋转轮(6)的中心轴上固接有连接梁,该连接梁与所述轨道车的底面铰连接。
8、根据权利要求1所述的轨道车往返行走多点定位系统,其特征在于:
在轨道车起点的轨道旁设置一个反光镜(14),再在轨道车上设置有红外传感器与所述反光镜(14)对应,该红外传感器的信号输出端与所述CPU处理器(10)的输入端连接。
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