CN100519292C - 轨道车行程编码轮测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于是按下列步骤进行：步骤1，设备安装；步骤2，确定机车零点和其他标准停车点；步骤3，粗定轨道车(1)的速度控制程序；步骤4，校正轨道车(1)的速度控制程序；步骤5，精确标定轨道车行程数据库；步骤6，测量轨道车行程。本发明的显著效果是：能够检测轨道车行走位置和行走速度的轨道车行程编码轮测量方法，并能消除行程中的累计误差，具有精度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于车辆行程的测量方法，特别是一种轨道车行程编码轮测量方法。
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中有红外编码位置检测技术、微波检测技术和感应无线技术。
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：只能检测位置信息而不能检测速度信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够检测轨道车行走位置和行走速度的轨道车行程编码轮测量方法。
为达到上述目的，本发明所述的一种轨道车行程编码轮测量方法，其关键在于是按下列步骤进行：
步骤1：设备安装：
在轨道车上安装轮式行程检测器、CPU处理器、人机对话机构、其中所述轮式行程检测器的输出端与所述CPU处理器的输入端连接，所述CPU处理器与人机对话机构双向连接；
所述轮式行程检测器由安装在轨道车上的滚动轮和旋转编码器组成，其中，所述旋转编码器位于滚动轮的中心轴上，从所述旋转编码器引出2根输出信号线与所述CPU处理器的输入端连接，所述CPU处理器读取旋转编码器输出的脉冲信息，识别出滚动轮的旋转方向和旋转速度；
步骤2，确定机车零点和其他标准停车点：
设置一个初始站点作为轨道车零点，并在轨道车沿线设置一个以上标准停车点；
标准停车点和初始站点的设置，是依据工作现场需要预先确定。
步骤3，粗定轨道车的速度控制程：
根据所述各标准停车点之间的距离不同，确定轨道车的运行速度和位置要求，为轨道车设定相应的速度控制程序；
步骤4，校正轨道车的速度控制程序：
启动轨道车在各标准停车点之间运行，结合所述速度控制程序的要求，校正所述轨道车在任意两标准停车点之间行走的动态数据，该动态数据包括所述轨道车的速度数据、时间数据和行程数据，并将该动态数据赋值给所述速度控制程序；
步骤5，精确标定轨道车行程数据库：
将所述动态数据赋值和速度控制程序存入所述CPU处理器的数据库内，并利用所述人机对话机构，编辑所述CPU处理器的数据库，设定允许误差范围；
步骤6，测量轨道车行程：
启动所述轨道车，所述轮式行程检测器开始工作，并输出实时检测数据给所述CPU处理器，所述CPU处理器结合预先标定的轨道车行程数据库，判断出轨道车当前运行状况，以及与预先设定值之间的差异，并传送给所述人机对话机构显示。
所述初始站点的设置方法是：先在轨道车零点的轨道旁设置一个信号发生器，再在轨道车上设置有传感器与所述信号发生器对应，该传感器的信号输出端与所述CPU处理器的输入端连接。
当轨道车回到零点之后，信号发生器发出信号给传感器，传感器输出清零信号给所述CPU处理器，CPU处理器将从所述旋转编码器读取的所有数据清零，消除累计误差。
所述速度控制方法为：
距离较远的，设定为相应的高速行驶、多次减速停车的速度控制程序；
距离较近的，设定为相应的低速行驶、单次减速停车的速度控制程序。
所述行程数据由所述轮式行程检测器输出的脉冲信息累加值确定，所述时间数据为所述CPU处理器为轨道车运行时间的记录数据，所述速度数据为所述轮式行程检测器脉冲信息的当前频率值确定。
轨道车在标准停车点之间运行时，所述滚动轮沿轨道转动，所述旋转编码器做同角速度旋转，旋转编码器内部的两个光敏接收管发出的脉冲频率越快，轨道车的行驶速度越快；
同时，所述CPU处理器根据所述两个光敏接收管发出的信号顺序和相位关系，能准确判断出所述轨道车的行走方向，此为现有技术；
所述CPU处理器依据旋转编码器发出的速度和方向数据信息，结合时间数据和行程数据，生成动态数据，并赋值给所述速度控制程序，
因为在步骤3中粗定轨道车速度控制程序的数据是事先输入的经验数据，需要校正，其真实值是以轨道车实际行走所产生的动态数据为准。
所述误差范围是以行程的距离为主，其误差允许设置在5～10mm之内。
当轨道车行至任一标准停车点时，所述CPU处理器将比较其数据库内的预置数据与所述轮式行程检测器测量出的当前值，当二者差值在所述误差范围以外，CPU处理器将通过所述人机对话机构发出报警提示。
所述轮式行程检测器中的滚动轮为所述轨道车的车轮。
所述轮式行程检测器中的滚动轮与轨道滚动连接，该滚动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铰连接。
本发明的显著效果是：提供一种能够检测轨道车行走位置和行走速度的轨道车行程编码轮测量方法，并能消除行程中的累计误差，具有精度高的特点。
附图说明
附图1为轨道车及轮式行程检测器的结构安装示意图；
附图2为轮式行程检测器2、CPU处理器3、人机对话机构4连接框图；
附图3为本方法的工作步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种轨道车行程编码轮测量方法，其关键在于是按下列步骤进行：
步骤1：设备安装：
如附图1、附图2所示：
在轨道车1上安装轮式行程检测器2、CPU处理器3、人机对话机构4、其中所述轮式行程检测器2的输出端与所述CPU处理器3的输入端连接，所述CPU处理器3与人机对话机构4双向连接；
所述轮式行程检测器2由安装在轨道车1上的滚动轮5和旋转编码器6组成，其中，所述旋转编码器6位于滚动轮5的中心轴上，从所述旋转编码器6引出2根输出信号线与所述CPU处理器3的输入端连接，所述CPU处理器3读取旋转编码器6输出的脉冲信息，识别出滚动轮5的旋转方向和旋转速度；
所述旋转编码器6采用AUTONIC公司的增量式编码器。旋转编码器6与滚动轮5旋转的角速度一致，当滚动轮5旋转一周，旋转编码器6发出固定的脉冲数，滚动轮5的周长对应固定的脉冲数，以旋转编码器6发出的脉冲数多少，就可以测量出滚动轮5的行程。
步骤2，确定机车零点和其他标准停车点：
设置一个初始站点作为轨道车零点，并在轨道车沿线设置一个以上标准停车点；
标准停车点和初始站点的设置，是依据工作现场需要预先确定。
步骤3，粗定轨道车1的速度控制程序：
根据所述各标准停车点之间的距离不同，确定轨道车的运行速度和位置要求，为轨道车设定相应的速度控制程序；
步骤4，校正轨道车1的速度控制程序：
启动轨道车1在各标准停车点之间运行，结合所述速度控制程序的要求，校正所述轨道车1在任意两标准停车点之间行走的动态数据，该动态数据包括所述轨道车1的速度数据、时间数据和行程数据，并将该动态数据赋值给所述速度控制程序；
步骤5，精确标定轨道车行程数据库：
将所述动态数据赋值和速度控制程序存入所述CPU处理器3的数据库内，并利用所述人机对话机构4，编辑所述CPU处理器3的数据库，设定允许误差范围；
步骤6，测量轨道车行程：
启动所述轨道车，所述轮式行程检测器2开始工作，并输出实时检测数据给所述CPU处理器3，所述CPU处理器3结合预先标定的轨道车行程数据库，判断出轨道车1当前运行状况，以及与预先设定值之间的差异，并传送给所述人机对话机构4显示。
所述初始站点的设置方法是：先在轨道车零点的轨道旁设置一个信号发生器，再在轨道车上设置有传感器与所述信号发生器对应，该传感器的信号输出端与所述CPU处理器2的输入端连接。
其中传感器为红外传感器，信号发生器为反光镜，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2，CPU处理器2将从所述旋转编码器6读取的所有数据清零，消除累计误差。
所述速度控制方法为：
距离较远的，设定为相应的高速行驶、多次减速停车的速度控制程序；
距离较近的，设定为相应的低速行驶、单次减速停车的速度控制程序。
所述行程数据由所述轮式行程检测器2输出的脉冲信息累加值确定，所述时间数据为所述CPU处理器3为轨道车1运行时间的记录数据，所述速度数据为所述轮式行程检测器2脉冲信息的当前频率值确定。
轨道车1在标准停车点之间运行时，所述滚动轮5沿轨道转动，所述旋转编码器6做同角速度旋转，旋转编码器6内部的两个光敏接收管发出的脉冲频率越快，轨道车的行驶速度越快；
同时，所述CPU处理器2根据所述两个光敏接收管发出的信号顺序和相位关系，能准确判断出所述轨道车1的行走方向，此为现有技术；
所述CPU处理器2依据旋转编码器6发出的速度和方向数据信息，结合时间数据和行程数据，生成动态数据，并赋值给所述速度控制程序；
因为在步骤3中粗定轨道车1速度控制程序的数据是事先输入的经验数据，需要校正，其真实值是以轨道车实际行走所产生的动态数据为准。
所述误差范围是以行程的距离为主，其误差允许设置在5～10mm之内。
当轨道车行至任一标准停车点时，所述CPU处理器3将比较其数据库内的预置数据与所述轮式行程检测器2测量出的当前值，当二者差值在所述误差范围以外，CPU处理器3将通过所述人机对话机构4发出报警提示。
所述轮式行程检测器2中的滚动轮5为所述轨道车1的车轮。
所述轮式行程检测器2中的滚动轮5与轨道滚动连接，该滚动轮5的中心轴上固接有连接梁，该连接梁与所述轨道车1的底面铰连接。
其工作情况如下：
按照本发明所述的轨道车1行程测量方法，在轨道车一定的行程内，以轮式行程检测器2发出脉冲数的多少为标准，预先确定轨道车的各段行程，在轨道车1运行时，比较脉冲数的多少，判断轨道车1的位移，同时，依据脉冲数的频率，判断轨道车的运动速度，比较预先设置的标定值与运行中读取的当前值，判断轨道车1的运行状态是否正常。
Claims (7)
1、一种轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于是按下列步骤进行：
步骤1：设备安装：
在轨道车(1)上安装轮式行程检测器(2)、CPU处理器(3)、人机对话机构(4)、其中所述轮式行程检测器(2)的输出端与所述CPU处理器(3)的输入端连接，所述CPU处理器(3)与人机对话机构(4)双向连接；
所述轮式行程检测器(2)由安装在轨道车(1)上的滚动轮(5)和旋转编码器(6)组成，其中，所述旋转编码器(6)位于滚动轮(5)的中心轴上，从所述旋转编码器(6)引出2根输出信号线与所述CPU处理器(3)的输入端连接，所述CPU处理器(3)读取旋转编码器(6)输出的脉冲信息，识别出滚动轮(5)的旋转方向和旋转速度；
步骤2，确定机车零点和其他标准停车点：
设置一个初始站点作为轨道车零点，并在轨道车沿线设置一个以上标准停车点；
步骤3，粗定轨道车(1)的速度控制程序：
根据所述各标准停车点之间的距离不同，确定轨道车的运行速度和位置要求，为轨道车设定相应的速度控制程序；
步骤4，校正轨道车(1)的速度控制程序：
启动轨道车(1)在各标准停车点之间运行，结合所述速度控制程序的要求，校正所述轨道车(1)在任意两标准停车点之间行走的动态数据，该动态数据包括所述轨道车(1)的速度数据、时间数据和行程数据，并将该动态数据赋值给所述速度控制程序；
步骤5，精确标定轨道车行程数据库：
将所述动态数据赋值和速度控制程序存入所述CPU处理器(3)的数据库内，并利用所述人机对话机构(4)，编辑所述CPU处理器(3)的数据库，设定允许误差范围；
步骤6，测量轨道车行程：
启动所述轨道车，所述轮式行程检测器(2)开始工作，并输出实时检测数据给所述CPU处理器(3)，所述CPU处理器(3)结合预先标定的轨道车行程数据库，判断出轨道车(1)当前运行状况，以及与预先设定值之间的差异，并传送给所述人机对话机构(4)显示。
2、根据权利要求1所述的轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于：所述初始站点的设置方法是：先在轨道车零点的轨道旁设置一个信号发生器，再在轨道车上设置有传感器与所述信号发生器对应，该传感器的信号输出端与所述CPU处理器(2)的输入端连接。
3、根据权利要求1所述的轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于：所述速度控制方法为：
距离较远的，设定为相应的高速行驶、多次减速停车的速度控制程序；
距离较近的，设定为相应的低速行驶、单次减速停车的速度控制程序。
4、根据权利要求1所述的轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于：所述行程数据由所述轮式行程检测器(2)输出的脉冲信息累加值确定，所述时间数据为所述CPU处理器(3)为轨道车(1)运行时间的记录数据，所述速度数据为所述轮式行程检测器(2)脉冲信息的当前频率值确定。
5、根据权利要求1所述的轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于：所述误差范围是以行程的距离为主，其误差允许设置在5～10mm之内。
6、根据权利要求1所述的轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于：所述轮式行程检测器(2)中的滚动轮(5)为所述轨道车(1)的车轮。
7、根据权利要求1所述的轨道车行程编码轮测量方法，其特征在于：所述轮式行程检测器(2)中的滚动轮(5)与轨道滚动连接，该滚动轮(5)的中心轴上固接有连接梁，该连接梁与所述轨道车(1)的底面铰连接。
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