CN103183043A - 一种列车定位系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种列车定位系统，包括：无源地址信标、车载阅码器和信号处理系统，其中所述无源地址信标包括：绝对定位无源地址信标，用于标定列车的绝对位置信息；连续定位无源地址信标，用于标定列车的连续位置信息和行驶方向信息；所述车载阅码器包括传感器，用于读取无源地址信标中的信息，并将信息发送至信号处理系统；所述信号处理系统用于接收车载阅码器发送的信息，并对所述信息进行解码、有效性判断及编码传输处理。

Description

一种列车定位系统

技术领域

本申请涉及定位技术领域，特别是涉及一种列车定位系统。

背景技术

列车定位系统是列车运行控制系统中的重要的组成部分，可靠的列车定位系统是轨道交通特别是CBTC新型轨道交通高安全、高效率行车作业的重要保障。

列车定位技术包括绝对定位和相对定位两种方式。目前列车运行控制系统中绝对定位主要采用无源应答器方式实现的，相对位置则通过车载轴端转速传感器采集的速度信息计算得到的。

无源应答器是一种极短程的无线电设施，在一般应用中地面道床上设置地面应答器，列车上安装应答器信号接收天线和信息处理单元，没有列车经过时，地面应答器不会向外发送信息，当有列车经过该应答器且安装在车上的天线对准地面应答器时，地面应答器接受车载天线辐射的能量开始向列车以电磁波的形式发射自身存储的信息，特别是列车定位信息。由无源应答器工作原理看出，用于列车绝对定位的无源应答器易受电磁干扰。像磁浮和直线电动机牵引等新兴技术轨道交通列车，无源应答器的应用就有着明显的局限性。同时，应答器的制造成本较高。

目前列车相对定位信息则是通过计算间接得到的，它通过安装在列车车轴端得转速传感器测得列车速度信息，通过积分运算得到的。在较大爬坡、较大转弯和需要制动(例如列车进站)的地方，列车车轮在钢轨上往往会出现滑动现象，这样通过计算每秒车轮的转数得到的列车速度和在此基础上的计算得到的列车位置信息往往会有较大的偏差。城轨列车控制系统ATC一般和屏蔽门进行联动，列车对不准屏蔽门时列车则无法开启车门，这就是为什么有些城市轨道交通会出现列车进站停车后再启动列车运行一小距离的原因。造成这一问题的原因是因为列车进站时需要对列车进行连续制动，靠轴端速度传感器得到列车位置已经失去了意义，只能靠驾驶员目测来驾驶车辆。随着科学技术的发展，列车运行控制技术也得到很大的提高，靠全自动列车控制系统操纵的无人驾驶车辆已经出现，这也对列车定位系统的可靠性提出了更高的要求。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种用于绝对位置和连续位置列车定位的系统，能够提高系统的抗干扰能力及检测精度，降低系统成本。

为了解决上述问题，本申请公开了一种列车定位系统，包括：无源地址信标、车载阅码器和信号处理系统，

其中所述无源地址信标包括：

绝对定位无源地址信标，用于标定列车的绝对位置信息；

连续定位无源地址信标，用于标定列车的连续位置信息和行驶方向信息；

所述车载阅码器包括传感器，用于读取无源地址信标中的信息，并将信息发送至信号处理系统；

所述信号处理系统用于接收车载阅码器发送的信息，并对所述信息进行解码、有效性判断及编码传输处理。

优选的，所述无源地址信标包括上行码道和下行码道，下行码道的开槽区大于或等于非开槽区。

优选的，所述绝对定位无源地址信标的上行码道全部开槽，下行码道的开槽区的大小是非开槽区的两倍。

优选的，所述连续定位无源地址信标的上行码道的开槽区与非开槽区相等；

所述连续定位无源地址信标的下行码道的开槽区与非开槽区相等。

优选的，所述绝对定位无源地址信标的上行码道安装码孔块，所述码孔块的大小与下行码道的开槽区的大小相等。

优选的，所述连续定位无源地址信标的上行码道的开槽区与下行码道的开槽区交错半个开槽区的大小。

优选的，所述传感器包括：

第一传感器，用于读取上行码道的信息；

第二传感器，用于读取下行码道的信息。

优选的，所述传感器安装于两个支架上，所述支架用于调整两个传感器之间的距离。

优选的，所述无源地址信标的两端分别包括一个卡槽，用于连接两个无源地址信标。

优选的，所述车载阅码器的下端开口处安装毛刷。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

本申请通过绝对定位无源地址信标标定列车的绝对位置信息，通过连续定位无源地址信标标定列车的连续位置信息和行驶方向信息，利用车载阅码器读取无源地址信标中的信息，并将该信息发送至信号处理系统处理，从而得到列车的绝对位置和连续位置信息。

车载阅码器采用激光传感器或其它接近式传感器，具有不易受电磁干扰，性能稳定优点，用来读取无源地址信标中的信息，提高了系统的抗干扰能力及检测精度，从而更加准确地测定列车的绝对位置和连续位置信息。

附图说明

图1是本申请一种列车定位系统的结构图；

图2是本申请一种列车定位系统的车载阅码器的外壳示意图；

图3是本申请一种列车定位系统的车载阅码器的传感器及支架示意图；

图4是本申请一种列车定位系统的绝对定位无源地址信标的结构图；

图5是本申请一种列车定位系统的绝对定位无源地址信标的编码示意图；

图6是本申请一种列车定位系统的连续定位无源地址信标的结构图；

图7是本申请一种列车定位系统的连续定位无源地址信标的连接示意图；

图8是本申请一种列车定位系统的车载阅码器读取的绝对定位无源地址信标的信息示意图；

图9是本申请一种列车定位系统的车载阅码器读取的连续定位无源地址信标的信息示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本申请一种列车定位系统的结构图，包括：无源地址信标、车载阅码器、信号处理系统，其中，

所述无源地址信标包括：

绝对定位无源地址信标，用于标定列车的绝对位置信息；

连续定位无源地址信标，用于标定列车的连续位置信息和行驶方向信息；

所述车载阅码器包括传感器，用于读取无源地址信标中的信息，并将信息发送至信号处理系统；

所述信号处理系统用于接收车载阅码器发送的信息，并对所述信息进行解码、有效性判断及编码传输处理，然后将编码后的位置信息通过总线的形式发送到现场总线上，通过现场总线网与列车控制系统相连，从而可实现列车控制系统对多辆车位置的监控控制。

本申请中车载阅码器上的传感器采用激光光电开关传感器或其他接近式传感器，使得无源地址信标的材料不局限于金属材料，从而降低了成本；并且所采用的传感器不易受电磁干扰，性能稳定，检测精度高，保证了信息的准确性。

参照图2和图3，示出了本申请一种列车定位系统的车载阅码器的外壳以及车载阅码器的传感器及支架示意图。

本申请中的车载阅码器包括：外壳(1)、两个传感器和两个传感器固定支架，其中两个传感器包括第一传感器(5)和第二传感器(8)，两个传感器固定支架包括第一传感器固定支架(3)和第二传感器固定支架(6)。

其中，在外壳(1)的顶部开有信号引出槽(2)，与第一传感器固定支架(3)上的信号引出槽(4)相匹配，用于将传感器测得的信号传递至信号处理系统。

在第二传感器固定支架(6)上开有三个调整滑槽(7)，分别通过螺钉与第一传感器固定支架(3)连接，第二传感器固定支架(6)可沿调整滑槽(7)的延伸方向滑动。根据不同的要求，通过调整第一传感器固定支架(3)与第二传感器固定支架(6)之间的距离可以调整第一传感器(5)与第二传感器(8)之间的距离。

第一传感器(5)与第一传感器固定支架(3)以及第二传感器(8)与第二传感器固定支架(6)分别通过螺钉固定连接，传感器和传感器固定支架组合后通过螺钉与外壳(1)固定连接，图中的圆孔处即为螺钉的布置位置。在车载阅码器的下端开口处安装毛刷，用以减少外界干扰因素对传感器的干扰。

将车载阅码器安装于列车的底部，实时读取无源地址信标中的信息，并将信息发送至信号处理系统。

本申请所述的无源地址信标包括绝对定位无源地址信标和连续定位无源地址信标。所述无源地址信标包括上行码道和下行码道，并且下行码道的开槽区大于或等于非开槽区。

其中，绝对定位无源地址信标的上行码道用于标定列车的绝对位置信息(为了降低加工成本，上行码道设计成通用码孔，编码后把码孔块焊接到相应的编码位置)，下行码道作读取上行码道的地址信息时的触发信号源。连续定位无源地址信标的上行码道用于标定列车的连续位置信息和行驶方向信息，下行码道用作读取列车连续位置信息和列车行驶方向信息的触发信号源。

通过调整传感器之间的间距，可以保证当位于下行码道的传感器有时钟触发信号时，位于上行码道的传感器处于编码位的区域内，这样可以防止因加工误差带来的误读。无源地址信标的两端是卡槽，两端卡槽上各有两个螺钉孔，用于实现无源地址信标的连接，以实现可变长度的连续定位或可变长度的绝对定位编码。

参照图4，示出了本申请一种列车定位系统的绝对定位无源地址信标的结构图。

绝对定位无源地址信标(9)包括上行码道(10)、下行码道、卡槽(13)和卡槽(14)，其中，下行码道包括开槽区(11)和非开槽区(12)。上行码道(10)全部开槽，下行码道按照规律开槽，开槽区(11)的大小是非开槽区(12)的两倍。

卡槽(13)和卡槽(14)位于绝对定位无源地址信标(9)的两端，两端卡槽上各有两个螺钉孔，用于实现绝对定位无源地址信标(9)的连接，以实现可变长度的绝对定位编码。

参照图5，示出了本申请一种列车定位系统的绝对定位无源地址信标的编码示意图，在绝对定位无源地址信标(9)的上行码道中安装码孔块(18)，所述码孔块(18)的大小与绝对定位无源地址信标(9)的下行码道中开槽区(11)的大小相等。

参照图6，示出了本申请一种列车定位系统的连续定位无源地址信标的结构图。

连续定位无源地址信标(15)包括上行码道、下行码道、卡槽(13)和卡槽(14)，其中，上行码道和下行码道均包括开槽区(16)和非开槽区(17)。上行码道和下行码道均按照规律开槽，开槽区(16)的大小与非开槽区(16)相等。并且连续定位无源地址信标(15)的上行码道的开槽区与下行码道的开槽区交错半个开槽区的大小。

卡槽(13)和卡槽(14)位于连续定位无源地址信标(15)的两端，两端卡槽上各有两个螺钉孔，用于实现连续定位无源地址信标(15)的连接。

参照图7，示出了本申请一种列车定位系统的连续定位无源地址信标的连接示意图，第一个连续定位无源地址信标(15)的卡槽(14)与第二个连续定位无源地址信标(15)的卡槽(13)通过螺钉固定在一起，将连续定位无源地址信标(15)连接成所需要的长度。

同时，在连接的连续定位无源地址信标(15)的两端，分别连接一块绝对定位无源地址信标(9)，作为连续定位开始和结束的标志板。

下面，具体介绍本申请所提出的列车定位系统的工作过程：

参照图8，示出了本申请一种列车定位系统的车载阅码器读取的绝对定位无源地址信标的信息示意图，包括以下步骤：

S1，将码孔块(18)按照预先编好的二进制码安装在绝对位置无源地址信标(9)上；

S2，第二传感器(8)读取下行码道的信息，当位于非开槽区(12)时，产生触发信号的上升沿；

S3，第一传感器(5)当检测到触发信号的上升沿时，读取上行码道的编码信息。

通过调整第一传感器(5)和第二传感器(8)的安装间距，保证当第二传感器(8)有上升沿信号时，第一传感器(5)正好处于所编码区域的中心，保证所读取信号的准确性。

列车正向运动时，信号(b)是第二传感器(8)所读取的时钟触发信号，在每个脉冲的上升沿读取第一传感器(5)的信号。信号(a)是第一传感器(5)所读取的无源地址信标上行码道的编码信息。

列车反向运动时，信号(d)是第二传感器(8)所读取的时钟触发信号，在每个脉冲的上升沿读取第一传感器(5)的信号。信号(c)是传感器5所读取的无源地址信标上行码道的编码信息。

可见，在沿途各个位置不同方向上读到的二进制编码信息具有唯一性。将所述的二进制编码信息作为地址与查找表中的坐标值相对应，则可实现沿码道方向的绝对定位。

参照图9，示出了本申请一种列车定位系统的车载阅码器读取的连续定位无源地址信标的信息示意图，包括以下步骤：

S1，将连续定位无源地址信标(15)连接成需要的长度，并在两端分别连接一个绝对定位无源地址信标(9)；

S2，第二传感器(8)读取下行码道的信息，当位于下行码道的非开槽区(17)时，产生触发信号的上升沿；

S3，第一传感器(5)当检测到触发信号的上升沿时，读取上行码道的信息，包括：

当第一传感器(5)位于上行码道的开槽区(16)时，输出高电平；

当第一传感器(5)位于上行码道的非开槽区(17)时，输出低电平。

在连续定位区域，每次检测到位于下行码道的用于时钟触发的第二传感器(8)产生时钟触发信号的上升沿时，检测位于上行码道的第一传感器(5)的电平来辨别车辆行驶方向，从而来决定对位置信号进行累加还是累减操作，以此达到连续定位的目的。

列车正向运动时，信号(f)是第二传感器(8)所读取的时钟触发信号，在每个脉冲的上升沿读取第一传感器(5)的信号。信号(e)是第一传感器(5)所读取的无源地址信标上行码道的信息。

列车反向运动时，信号(h)是第二传感器(8)所读取的时钟触发信号，在每个脉冲的上升沿读取第一传感器(5)的信号。信号(g)是传感器5所读取的无源地址信标上行码道的信息。

可以看出，当列车正向运动时，第一传感器(5)所读取的信息均为高电平，代表列车的行驶方向为正向，此时对地址信息进行累加操作，得到列车的连续位置信息。

当列车反向运动时，第一传感器(5)所读取的信息均为低电平，代表列车的行驶方向为反向，此时对地址信息进行累减操作，得到列车的连续位置信息。

本申请所提出的列车定位系统是测定轨道车的绝对位置和连续位置，具有定位准确、可靠性高、成本低廉和安装方便等特征，且这种无源地址信标制作简单，安装方便，基本不需要维护，对于大量使用成本很低，而且车载阅码器抗干扰能力强，读数准确，是绝对、连续定位的一种理想方式。在具体应用中，绝对定位器与相对定位系统一起组成列车的定位系统。将得到各车的位置信息通过总线的形式发送到现场总线上，列车控制系统通过现场总线网与之相连，由此可实现列车控制系统对多辆车位置的监控控制。该系统已经在基于直线电机牵引的无人驾驶列车上得到反复的验证，性能可靠。系统的信息处理子系统具有CAN总线和以太网传输功能，本申请也用于港口码头、自动化立体仓储等联网定位系统中。

以上对本申请所提供的一种列车定位系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种列车定位系统，其特征在于，包括：无源地址信标、车载阅码器和信号处理系统，其中所述无源地址信标包括：

绝对定位无源地址信标，用于标定列车的绝对位置信息；

连续定位无源地址信标，用于标定列车的连续位置信息和行驶方向信息；

所述车载阅码器包括传感器，用于读取无源地址信标中的信息，并将信息发送至信号处理系统；

所述信号处理系统用于接收车载阅码器发送的信息，并对所述信息进行解码、有效性判断及编码传输处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无源地址信标包括上行码道和下行码道，下行码道的开槽区大于或等于非开槽区。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述绝对定位无源地址信标的上行码道全部开槽，下行码道的开槽区的大小是非开槽区的两倍。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述连续定位无源地址信标的上行码道的开槽区与非开槽区相等；

所述连续定位无源地址信标的下行码道的开槽区与非开槽区相等。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述绝对定位无源地址信标的上行码道安装码孔块，所述码孔块的大小与下行码道的开槽区的大小相等。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述连续定位无源地址信标的上行码道的开槽区与下行码道的开槽区交错半个开槽区的大小。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器包括：

第一传感器，用于读取上行码道的信息；

第二传感器，用于读取下行码道的信息。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器安装于两个支架上，所述支架用于调整两个传感器之间的距离。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无源地址信标的两端分别包括一个卡槽，用于连接两个无源地址信标。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载阅码器的下端开口处安装毛刷。

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