CN106405535A - 列车速度检测装置及列车速度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种列车速度检测装置以及一种列车速度检测方法，用以提高利用多普勒雷达型传感器检测出列车速度的列车速度检测装置的精度。列车(1)为于底面(2)具备多普勒雷达型传感器(20)。多普勒雷达型传感器(20)被设置为，对道床(90)呈指定的倾斜角θ。列车(1)具备速度计算部(10)，其依据多普勒雷达型传感器(20)所检测出的速度分量，估计出列车(1)在水平方向的速度、也就是行进速度。速度计算部(10)依据相对于斜前方照射的送出波的反射波，计算距离信息RHPk及速度信息VPk，根据设置多普勒雷达型传感器(20)时的设置高度信息h，估计列车速度RV1(主估计速度)。

Description

列车速度检测装置及列车速度检测方法
技术领域
本发明涉及一种列车速度检测装置及列车速度检测方法，尤其涉及一种利用多普勒雷达型传感器，检测列车速度的列车速度检测装置及列车速度检测方法。
背景技术
作为列车的速度检测方法，已知有检测车轮回转而加以计算的方法。在过去的手法中，由根据速度与经过时间求出列车的移动距离，再以累积计算方式确定列车位置。但是，会因车轮的空转、滑走的发生而造成在计测速度上产生误差。另外，由于列车行驶而造成车轮磨耗，因而使得车轮直径产生变化，故而在计测速度上产生误差。近年来，要求通过由搭载于列车的车上装置辨识自车位置、并与所赋予的列车控制讯号进行比较的作业，从而确定自车的停止目标位置等的技术。在此情况下，利用车上装置来正确地辨识自车位置，便显得相当的重要。因此，需要有搭载于列车上的新速率计测装置。
作为此种技术，例如提案有利用多普勒雷达型传感器检测列车速度的列车速度检测装置，例如，参照非专利文献1。具体而言，将具备毫米波的收发天线的装置设置在车辆底部的状态下，朝轨道照射毫米波、获得反射波。利用多普勒效应计算车辆的速度。
先前技术文献
非专利文献
非专利文献1笠井贵之等[使用毫米波的非接触式速率计的开发]，铁路自动控制研讨会论文集通号49、2012年11月。
发明内容
发明要解决的课题
然而，在使用相对于传感器的道床的倾斜角，校正自传感器所得的斜向速度分量的方法中，当传感器偏移而造成倾斜角不正确的情况、或是例如光束并非像是如雷射般的传感器检测区域过广的情况下，将会有速度估计误差过大的问题。
图1揭示在检测区域使用非线传感器，例如，多普勒雷达传感器而估计速度分量的情况下的雷达波的扫描扩大范围。如图所示，其估计速度分量中具有扩大范围份量的误差。实线表示的箭头为雷达传感器的中心，其周围以虚线所示的箭头表示扩大范围。在维持这样的状态下，由于不清楚检测在图中范围内的哪个位置所反射的反射波，而有可能发产生误差。
特别是关于列车的速度检测，由于也使用于列车的位置检测上，因此当误差累积的情况下，将有损列车运行顺畅的虞，而必须要有解决该状况的对策技术。尤其在列车运行间隔短的情况下，由安全性的观点来看，必须要有相当高精度的速度检测，这也造成在导入利用多普勒雷达型传感器来检测列车速度的列车速度检测装置时，相当重要的课题。
在非专利文献1公开的技术中，并未充分考虑关于传感器的倾斜角的偏差，因此需要其他的技术。
本发明鉴于以上所述状况，提供解决上述课题的技术。
解决课题的手段
本发明的列车速度检测装置具备：多普勒雷达型传感器，将对道床呈指定的倾斜角作为送出波的照射方向，而设置于列车底部；实际倾斜角计算部，根据所述传感器所计算出的至反射位置为止距离、被设置的所述传感器的高度，计算所述送出波的所述反射位置方向的实际角度；列车速度计算部，根据通过所述实际倾斜角计算部所计算出的所述角度与所述传感器检测出的速度信息，计算所述列车的速度。
本发明的列车速度检测方法具备：实际倾斜角计算步骤，根据通过多普勒雷达型传感器所计算出的至反射位置为止距离、以及被设置的所述传感器的高度，计算所述送出波的所述反射位置的方向的实际角度，其中，所述多普勒雷达型传感器为对道床呈指定的倾斜角作为送出波的照射方向，设置于列车底部；列车速度计算步骤，根据通过以所述实际倾斜角计算部所计算出的所述角度与所述传感器检测出的速度信息，计算所述列车的速度。
发明效果
依据本发明，将可提供一种提高利用多普勒雷达型传感器检测列车速度的列车速度检测装置的精度。
附图说明
图1是背景技术所涉及的、使用检测区域非线传感器，在估计速度分量的情况下，模式性地显示雷达波的扩大范围状况的图。
图2是本实施方式所涉及的、表示列车1结构的功能块图。
图3是本实施方式所涉及的、用以说明在列车底面设置对道床呈倾斜角的多普勒雷达型传感器，计测列车速度即主估计速度的原理的图。
图4是本实施方式所涉及的、用以说明在列车底面设置对道床呈倾斜角的多普勒雷达型传感器，计测列车速度即比较估计速度的原理的图。
图5是本实施方式所涉及的、揭示主估计速度、比较估计速度、以及GPS速度的实地操作试验结果的图表。
具体实施方式
接着参照图面，具体说明用以实施本发明的形态，以下，单称为[实施方式]。
图2是表示本实施方式所涉及的列车1结构的功能块图，在此，着眼于速度计算功能。
列车1是于底面2具备多普勒雷达型传感器20。多普勒雷达型传感器20被设置为对道床90呈指定的倾斜角θ。从而，多普勒雷达型传感器20检测倾斜方向的速度分量。换言的，送出波的送出方向为指定倾斜角θ的方向。
还有，列车1具备速度计算部10，依据多普勒雷达型传感器20所检测出的速度分量，估计出列车1在水平方向的速度、也就是行进速度。另外，过去，依据在轨道91转动车轮的回转数而计算了速度。
速度计算部10，以后述计算手法，依据相对于斜前方照射送出波的反射波，计算距离信息RHPk及速度信息VPk，由设置多普勒雷达型传感器20时的设置高度信息h，估计列车速度RV1即主估计速度。换言的，利用多普勒雷达型传感器20及速度计算部10而得以实现与习知的速率计相同的功能。
具体而言，速度计算部10具备实际倾斜角计算部11及列车速度计算部12。实际倾斜角计算部11由自多普勒雷达型传感器20所得的距离信息RHPk与设置时的多普勒雷达型传感器20的高度即设置高度h，计算相对于道床90的实际送出波及反射波的倾斜角即倾角θPk。
列车速度计算部12的作用在于，根据实际倾斜角计算部11计算的倾角θPk与雷达的速度信息VPk，估计各个速度信息的水平分量VHPk，再将这些的算术平均估计作为列车速度RV1。所估计的列车速度RV1为例如显示于速率计等的上。
参照图3，具体说明在本实施方式中基本的速度检测方法即主估计速度。在此，照射的送出波作为反射波而返回多普勒雷达型传感器20，该送出波为由多普勒雷达型传感器20的天线中心C、以指定倾角θPk照射至作为反射面的道床90。
如式(1)所示，使用检测抽样中各个距离信息RHPk、估计各个倾角θPk。在此，将下标Pk作为其抽样编号。设置高度信息h为由道床90至多普勒雷达型传感器20的天线中心C为止的高度。
…式(1)
h：天线中心的设置高度
Pk：抽样编号，0≦Pk≦TN
接着，如式(2)所示，根据式(1)所求出的倾角θPk与多普勒雷达型传感器20的速度信息VPk，分别估计其速度信息VPk的水平分量VHPk。
…式(2)
如式(3)所示，获得以式(2)所求的水平分量VHPk在指定期间内的算术平均，将该算术平均设为列车速度RV1。
…式(3)
接着参照图4，利用在图1所示的背景技术所采用的计算手法，说明比较估计速度的估计方法。
在此，根据以多普勒雷达型传感器20所估计的速度信息VPk、以及将多普勒雷达型传感器20设置在底面2时所设定作为送出波送出方向的倾角信息θ，固定値；例如，45°，估计列车速度RV2。
如式(4)所示，根据速度信息VPk与倾角信息θ，估计各个检测抽样的速度信息VPk的水平分量VHPk。且将下标Pk设为其抽样编号。与上述式(2)的不同点在于cosθ为固定値。
…式(4)
其次，如式(5)所示，获得以式(4)所求出的水平分量VHPk的指定期间的算术平均，将其算术平均设为列车速度RV2。
…式(5)
在图5中揭示运转试验的比较结果，其比较了使用本实施方式提案的校正方法所估计的列车速度即主估计速度、以以往手法计算的比较估计速度、以及使用GPS计算的速度(GPS速度)。图5(a)为显示约360秒的计测结果，图5(b)为扩大显示图5(a)的区域A1，图5(c)为扩大显示图5(b)的区域A2。在运转试验中，使用24GHz的微波作为送出波。
如图所示，比较估计速度方面，相对于GPS速度产生4～5％的误差。另一方面，在主估计速度方面，形成略与GPS相同，而实质上的解除上述误差。从而，当将多普勒雷达型传感器20适用于速率计的情况下，将可实现精度较高的速率计。
以上，利用本实施方式将可达到：
(1)即使多普勒雷达型传感器20的倾斜角因为行驶等而偏移的情况下，由于估计有形成实际送出波(反射波)方向的倾斜角，因此可进行适当的校正。其结果，将可提高计测列车速率的精度。
(2)即使多普勒雷达型传感器20的检测范围、也就是照射方向扩大，由于可以估计相对于实际反射而回的检测波速度分量的倾斜角，因此可提高估计速度的精度。
以上，依据实施方式说明本发明。该实施方式仅为示例，同业者应当可理解的是，可将这些各个构成要素进行组合，以构成各式各样的变形例，此外，该等变形例应该在本发明的范围的中。
符号说明
1 列车
2 底面
10 速度计算部
11 实际倾斜角计算部
12 列车速度计算部
20 多普勒雷达型传感器
90 道床
91 轨道

Claims (2)

1.一种列车速度检测装置，其特征在于，具备：
多普勒雷达型传感器，其将对道床呈指定的倾斜角作为送出波的照射方向，而设置于列车底部；
实际倾斜角计算部，其根据所述传感器所计算出的至反射位置为止距离、被设置的所述传感器的高度，计算所述送出波的所述反射位置方向的实际角度；
列车速度计算部，其根据通过所述实际倾斜角计算部所计算出的所述角度与所述传感器检测出的速度信息，计算所述列车的速度。
2.一种列车速度检测方法，其特征在于，具备：
实际倾斜角计算步骤，其根据通过多普勒雷达型传感器所计算出的至反射位置为止距离、以及被设置的所述传感器的高度，计算所述送出波的所述反射位置的方向的实际角度，其中，所述多普勒雷达型传感器将对道床呈指定的倾斜角作为送出波的照射方向，而设置于列车底部；
列车速度计算步骤，其根据通过所述实际倾斜角计算部所计算出的所述角度与所述传感器检测出的速度信息，计算所述列车的速度。
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