CN107963097B - 列车位置占用检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种列车位置占用检测方法和装置，包括：检测模块、无线通信模块、地磁扰动传感器，检测模块安装在预设监测点的轨道道床上；其中：无线通信模块，用于将检测到的无线信号强度数据发送给监测站；检测模块用于检测周围环境的无线信号强度；地磁扰动传感器用于检测周围环境的地磁场变化；当有列车经过预设监测点时，该预设监测点周围环境的无线信号强度、地磁信号会发生变化，监测站根据接收到的信号强度数据的变化情况，以及预设监测点所对应的唯一编号来确定列车的位置。本发明可以直接从铁路上对移动体位置进行占用判断，从而可以得出列车所在位置信息，在不需要对车辆进行任何改动的情况下实现列车定位。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体地，涉及列车位置占用检测方法和装置。
背景技术
随着轨道交通技术的发展，轨道上投入运行的列车数量也越来越多，且列车的行驶速度有了大幅度提高。为了确保行车和调车作业安全，需要对列车占用位置进行实时监测。铁路列车的位置及轨道占用情况主要是通过轨道电路来确定的，此方式是以铁路的两根钢轨为导体，用引接线连接信号电源和接收设备，组成一个复杂的系统。利用列车的轮对轨道电路进行分路，使得轨道继电器失磁，从而判断列车在线路不同区段的列车占用情况。
但是上述方法，需要用信号系统对列车进行定位，系统复杂、建设和运营成本较高，而且该方法只能对列车进行初步定位，无法实现列车的精确定位。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种列车位置占用检测方法和装置。
第一方面，本发明提供一种列车位置占用检测装置，包括：无线信号强度检测模块、无线通信模块，所述无线信号强度检测模块安装在预设监测点的轨道道床上；其中：
所述无线通信模块，用于将所述无线信号强度检测模块检测到的无线信号强度数据发送给监测站；
所述无线信号强度检测模块用于检测当地环境中的无线信号强度；当有列车经过预设监测点时，位于该预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度会发生变化；
所述监测站根据接收到的无线信号强度数据的变化情况，以及所述预设监测点所在无线信号强度检测模块对应的唯一编号来确定列车的位置。
可选地，还包括：全球定位系统GPS模块，所述GPS模块安装在预设监测点的轨道道床上，用于通过卫星定位来辅助确定所述无线信号强度检测模块的位置。
可选地，所述当地环境中的无线信号强度包括以下任一或者任多：
卫星信号强度、运营商无线基站信号强度、广播电视信号强度。
可选地，还包括：
电源模块，用于给无线信号强度检测模块、无线通信模块提供电能；其中：
所述电源模块包括：太阳能充电电池和一次性电池，所述太阳能充电电池与光伏板电连接，所述一次性电池作为备用电源。
可选地，还包括：光敏传感器，所述光敏传感器安装在预设监测点的轨道道床上，用于检测所述预设监测点的环境亮度，当位于该预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度会发生变化，且光敏传感器检测到的环境亮度变暗时，确定该预设监测点有列车经过，将该预设监测点的位置作为列车的当前位置。
可选地，还包括：三轴磁阻传感器，所述三轴磁阻传感器安装在预设监测点的轨道道床上，用于检测所述预设监测点的地磁扰动，当位于该预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度会发生变化，且三轴磁阻传感器检测到地磁信号瞬时变化时，确定该预设监测点有列车经过，将该预设监测点的位置作为列车的当前位置。
可选地，在预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度比前一时间点监测的无线信号强度低于预设阈值时，确定该预设监测点有列车经过，将该预设监测点的位置作为列车的当前位置。
可选地，所述预设阈值的取值范围为：5dB～10dB。
可选地，还包括：时钟模块，所述时钟模块与GPS模块进行同步时钟校对，用于记录所述无线信号强度检测模块检测到的无线信号强度发生变化的起始时刻和终止时刻；
在确定列车长度之后，根据无线信号强度发生变化的时间，得到列车经过和离开预设监测点的速度。
第二方面，本发明提供一种列车位置占用检测方法，应用第一方面中任一项所述的列车位置占用检测装置，以确定列车在轨道上的位置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的列车位置占用检测方法和装置，结构简单，可以直接从铁路或道路上对移动体位置进行占用判断，从而可以得出列车所在位置信息，不需要对车辆进行任何改动的情况实现列车定位，无需设置轨道电路，减少了现场设备的数量，减轻维护工作量，降低铁路信号系统的建设和运营维护成本，尤其适用于运营量较低及区域性的铁路线路。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的应用场景示意图；
图2为本发明一实施例提供的列车位置占用检测装置的原理示意图。
图中：
1-无线信号强度检测模块；
2-卫星；
3-列车；
4-基站。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
无线电波在遇到金属材料，其信号衰减影响较大，列车车体是金属结构，对无线电信号的影响较大，金属车底地下一般损耗为5～10dB。列车本身含有铁磁物质会对存在区域产生的地磁信号产生干扰，使列车所在区域的地磁磁力线发生弯曲，传感器可以根据磁场扰动得到信号变化。当列车经过无线信号强度检测装置，会遮挡其光线，使接收的光线强度发生变化。本发明提供的列车位置占用检测方法正是应用上述原理来实现。
如图1所示，在铁路道床上的预设监测点安装无线信号强度检测模块1，并设置唯一编号。无线信号强度检测模块1接收GPS卫星2信号和/或基站4发出的无线信号，并将采集到的无线信号的强度数据通过无线通信模块不断地发送至监测站。监测站将采集到的无线信号强度与前一时刻采集的无线信号强度的进行比对，当信号强度发生5～10dB的衰减，或者变化值达到一定比例时，说明该预设监测点的位置有列车3的经过，从而实现高效定位。
本实施例中的装置，结构简单，可以直接从铁路或道路上对移动体位置进行占用判断，从而可以得出列车所在位置信息，不需要对车辆进行任何改动的情况实现列车定位，无需设置轨道电路，减少了现场设备的数量，减轻维护工作量，降低铁路信号系统的建设和运营维护成本，尤其适用于运营量较低及区域性的铁路线路。
如图2所示，在铁路道床上安装无线信号强度检测模块1、GPS模块、电源模块、无线信号采集模块、无线通信模块，地磁检测装置模块、以及光敏传感器。无线通信模块与监测站(也可以是地面预警中心)进行数据传输。所述GPS模块实时接收位置信号，GPS模块所接收的位置信息误差较大，为得到准确位置信息，结合无线信号强度检测模块1的唯一编号进行辅助定位，有效提高了列车的定位精度。无线信号采集模块用于采集实时无线信号，将采集的无线信号传输给无线信号强度检测模块1，得到无线信号强度数据。由无线信号强度检测模块1将采集到的信号强度数据通过无线通信模块不断地发送至到监测站。监测站将采集到的无线信号强度与前一时刻采集的无线信号强度的进行比对，当信号强度发生5～10dB的衰减，或者变化值达到一定比例时，说明该预设监测点的位置有列车3的经过，从而实现了高效定位。
可选地，还可以同时结合三轴磁阻传感器来采集当预设监测点位置的地磁信号，当列车经过时，会对装置周围地磁信号造成干扰，产生瞬间变化的地磁信号。利用三轴磁阻传感器可辅助判定对所述装置附近是否有列车行驶，避免列车由于无线信号不稳定时引起的误判。
可选地，列车对无线信号强度检测装置的遮挡，会造成光线强度的变化，通过光敏传感器来辅助判断列车的位置，也可以进一步提高列车位置的识别准确度。
进一步地，根据基站4或者GPS模块的同步时钟校准无线信号强度检测模块1内部时间数据，利用基站4或者GPS模块同步时钟获得列车通过时间差，从而可以根据列车的长度，获得列车经过和离开当前装置时的速度。
可选地，监测站记录每次列车停靠、通过时的相关数据，并将数据文件导入保存，以实现对轨道交通情况的总体记录。
本实施例中的装置，结合了地磁检测装置模块和/或光敏传感器来辅助确定列车的位置，有效提高了列车位置的判断精度，避免由于无线信号不稳定时引起的误判。
需要说明的是，本发明提供的所述列车位置占用检测方法中的步骤，可以利用所述列车位置占用检测装置中对应的模块、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照所述装置的技术方案实现所述方法的步骤流程，即，所述装置中的实施例可理解为实现所述方法的优选例，在此不予赘述。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的各项模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (7)
1.一种列车位置占用检测装置，其特征在于，包括：无线信号强度检测模块、无线通信模块，所述无线信号强度检测模块安装在预设监测点的轨道道床上；其中：
所述无线通信模块，用于将所述无线信号强度检测模块检测到的无线信号强度数据发送给监测站；
所述无线信号强度检测模块用于检测当地环境中的无线信号强度；当有列车经过预设监测点时，位于该预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度会发生变化；其中，在预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度比前一时间点监测的无线信号强度低于预设阈值时，确定该预设监测点有列车经过，将该预设监测点的位置作为列车的当前位置；
所述监测站根据接收到的无线信号强度数据的变化情况，以及所述预设监测点所在无线信号强度检测模块对应的唯一编号来确定列车的位置；
全球定位系统GPS模块，所述GPS模块安装在预设监测点的轨道道床上，用于通过卫星定位来辅助确定所述无线信号强度检测模块的位置；
时钟模块，所述时钟模块与GPS模块进行同步时钟校对，用于记录所述无线信号强度检测模块检测到的无线信号强度发生变化的起始时刻和终止时刻；
在确定列车长度之后，根据无线信号强度发生变化的时间，得到列车经过和离开预设监测点的速度。
2.根据权利要求1所述的列车位置占用检测装置，其特征在于，所述当地环境中的无线信号强度包括以下任一或者任多：
卫星信号强度、运营商无线基站信号强度、广播电视信号强度。
3.根据权利要求1所述的列车位置占用检测装置，其特征在于，还包括：
电源模块，用于给无线信号强度检测模块和无线通信模块提供电能；其中：
所述电源模块包括：太阳能充电电池和一次性电池，所述太阳能充电电池与光伏板电连接，所述一次性电池作为备用电源。
4.根据权利要求1-3任一项所述的列车位置占用检测装置，其特征在于，还包括：光敏传感器，所述光敏传感器安装在预设监测点的轨道道床上，用于检测所述预设监测点的环境亮度，当位于该预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度会发生变化，且光敏传感器检测到的环境亮度变暗时，确定该预设监测点有列车经过，将该预设监测点的位置作为列车的当前位置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的列车位置占用检测装置，其特征在于，还包括：三轴磁阻传感器，所述三轴磁阻传感器安装在预设监测点的轨道道床上，用于检测所述预设监测点的地磁扰动，当位于该预设监测点的无线信号强度检测模块监测到的当地环境中的无线信号强度会发生变化，且三轴磁阻传感器检测到地磁信号瞬时变化时，确定该预设监测点有列车经过，将该预设监测点的位置作为列车的当前位置。
6.根据权利要求1所述的列车位置占用检测装置，其特征在于，所述预设阈值的取值范围为：5dB～10dB。
7.一种列车位置占用检测方法，其特征在于，应用权利要求1-6中任一项所述的列车位置占用检测装置，以确定列车在轨道上的位置。
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