CN108515987A - 一种城市轨道交通激光定位精确停车方法 - Google Patents

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曹从咏
胡芳芳
盛楚倩
周梦笛
夏熙童
束俊杰
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    • B61L2027/204Trackside control of safe travel of vehicle or vehicle train, e.g. braking curve calculation using Communication-based Train Control [CBTC]

Abstract

本发明是一种基于激光检测,对进站的轨道交通列车进行精确定位的方法,包括以下步骤:激光发射器的发射装置发射主波激光,到达待测目标列车后漫反射回来;接收装置接收回波激光,经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元计算完毕后得到目标列车的速度、加速度以及列车距离停车点的距离;车载控制器(车载控制器)通过轨旁无线单元接收数据,结合从区域控制器(区域控制器)发出的移动授权信息等数据来实现对列车的精确停车;同时测量的数据被上传到ATS系统数据库中,ATS系统数据库与其他子系统相互作用,共同完成列车运行监督控制功能。

Description

一种城市轨道交通激光定位精确停车方法
技术领域
[0001] 本发明属于自动控制系统领域,主要体现为城市轨道交通列车激光定位精确停车 技术。
背景技术
[0002] 随着CBTC (Communication Based Train Control System),基于无线通信的列车 自动控制系统)技术广泛运用于城市轨道交通系统中,很多城市的城轨列车都以ΑΤΟ (Automatic Train Operation,列车自动驾驶)模式运行,以降低司机的工作强度,保证列 车高效运行。然而在实际的运行过程中,由于列车以ATO模式运行,司机并不参与进站停车 的操作,所以ATO系统需要自动控制列车在进站时准确地停靠在站台旁,使乘客能够顺利上 下车。对于建有屏蔽门的车站,列车进站停车位置不精确,会导致列车车门与车站屏蔽门不 能精确对位,无法保证列车正常进站及乘客顺利上下车。在大密度发车量的情况下,直接影 响到列车的准点运行,从而降低列车准点率,影响城市轨道交通服务水平的提高。
[0003] 为了解决上述问题,本文发明了一种城市轨道交通激光定位精确停车方法。
发明内容
[0004] 本发明目的在于提供一种城市轨道交通列车定位的方法,可实现精确度更高、效 率更高、时延更小的精确停车。
[0005] 为达成上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
[0006] 步骤1、列车在即将进站时,激光测距传感器发出的激光束连续照射在列车头部进 行直线距离的测量,并通过角度计算得出列车距离,同时对测得的距离与时间值进行微分 运算得到列车运行速度值,通过连续的测量计算得到列车的加速度;
[0007] 步骤2、激光测距传感器将距离、速度和加速度数据连续传输给轨旁连接盒;
[0008] 步骤3、轨旁连接盒将数据分别传送给区域控制器和轨旁无线传输单元;
[0009] 步骤4、区域控制器中的联锁单元接收到的距离、速度和加速度数据进行处理后发 送至移动授权单元和ATS控制中心,轨旁无线传输单元将接收到的列车距离、速度和加速度 数据通过无线传输发送给车载控制器;
[0010] 步骤5、移动授权单元获得控区内进站列车的准确位置、速度和加速度,确定移动 授权的延伸,反馈信号旁路、进路请求、进路防护等命令给联锁单元,发送移动授权控制、预 留、防护区段等请求至相临区间的移动授权单元;
[0011] 步骤6、ATS控制中心接收到联锁单元发送的距离、速度和加速度数据,存储在中央 数据库中,为中央控制器所调用;
[0012] 步骤7、车载控制器通过移动电台接收到轨旁无线传输单元发送的距离、速度和加 速度数据后,结合列车移动授权或临时限速等信息,生成速度一距离防护曲线,实现列车在 安全停车点前的精确停车。
[0013] 设备可通过机械支架固定安装在轨旁地面上,避免了对轨道的改造影响正常运营 规划。由于列车通过时,钢轨振动会通过轨道下方的支柱部分传递至地面,为避免检测误 差,在支架部分与系统用于传感器安装的基座部分之间增加减振层,从而最大程度地减少 了环境振动对检测系统的影响。设备底部有3个M4螺孔,可与安装基座相联接。在测量光路 上应避免各种反射体和遮挡物,且由于激光会对人眼造成伤害,应确保激光瞄准时位于眼 睛水平线上方或下方。可根据实际测量的数据,对激光测距仪的自动模式参数进行合理设 置。激光测距仪可以使用自动开始命令中的参数设置自动触发,或者通过选择距离跟踪方 式连续触发。
[0014] 本发明有益效果为:测距精度高,测量效率高且成本低易于设备的维护。
附图说明
[0015] 图1为本发明一种城市轨道交通激光定位精确停车方法激光测距模块流程图。
[0016] 图2为本发明一种城市轨道交通激光定位精确停车方法CBTC联锁设备通信模块流 程图。
[0017] 图3为本发明一种城市轨道交通激光定位精确停车方法激光测距数据信息流向 图。
具体实施方式
[0018] 结合图1、图2,根据本发明的较优实施例,一种城市轨道交通激光定位精确停车方 法,其实现包括以下步骤:
[0019] 如图1所示,城市轨道交通激光定位精确停车技术,激光测距模块包括以下步骤:
[0020] 步骤1、列车在即将进站时,激光测距传感器发出的激光束连续照射在列车头部进 行直线距离的测量,并通过角度计算得出列车距离,同时对测得的距离与时间值进行微分 运算得到列车运行速度值,通过连续的测量计算得到列车的加速度;
[0021] 步骤2、激光测距传感器将距离、速度和加速度数据连续传输给轨旁连接盒;
[0022] 步骤3、轨旁连接盒将数据分别传送给区域控制器和轨旁无线传输单元;
[0023] 步骤4、区域控制器中的联锁单元接收到的距离、速度和加速度数据进行处理后发 送至移动授权单元和ATS控制中心,轨旁无线传输单元将接收到的列车距离、速度和加速度 数据通过无线传输发送给车载控制器;
[0024] 如图2所示,区域控制器是模块化结构,具有可再配置、可再编程和可扩展性并包 含互为冗余的多个处理器,由联锁单元和移动授权单元组成,移动授权单元具有3个处理 器,为冗余的三取二配置;联锁单元为2*2取2的配置。所有区域控制器设备和DCS骨干网的 连接都是冗余(双)连接。城市轨道交通激光定位精确停车技术,在CBTC数据通信模块中包 括以下步骤:
[0025] 步骤1、移动授权单元获得控区内进站列车的准确位置、速度和加速度,确定移动 授权的延伸,反馈信号旁路、进路请求、进路防护等命令给联锁单元;
[0026] 步骤2、移动授权单元获得控区内进站列车的准确位置、速度和加速度,发送移动 授权控制、预留、防护区段等请求至相临区间的移动授权单元;
[0027] 步骤3、ATS控制中心,包括中央数据库和中央控制器,ATS控制中心接收到联锁单 元发送的距离、速度和加速度数据,存储在中央数据库中,为中央控制器所调用;
[0028] 步骤4、车载控制器为三取二表决形式,车载控制器通过移动电台(移动电台)接收 到轨旁无线传输单元发送的距离、速度和加速度数据后,结合列车移动授权或临时限速等 信息,生成速度一距离防护曲线,实现列车在安全停车点前的精确停车。
[0029] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因 此,本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (2)

1. 一种城市轨道交通激光定位精确停车方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、列车在即将进站时,激光测距传感器发出的激光束连续照射在列车头部进行直 线距离的测量,并通过角度计算得出列车距离,同时对测得的距离与时间值进行微分运算 得到列车运行速度值,通过连续的测量计算得到列车的加速度; 步骤2、激光测距传感器将距离、速度和加速度数据连续传输给轨旁连接盒; 步骤3、轨旁连接盒将数据分别传送给区域控制器和轨旁无线传输单元; 步骤4、区域控制器中的联锁单元接收到的距离、速度和加速度数据进行处理后发送至 移动授权单元和ATS控制中心,轨旁无线传输单元将接收到的列车距离、速度和加速度数据 通过无线传输发送给车载控制器; 步骤5、移动授权单元获得控区内进站列车的准确位置、速度和加速度,确定移动授权 的延伸,反馈信号旁路、进路请求、进路防护等命令给联锁单元,发送移动授权控制、预留、 防护区段等请求至相临区间的移动授权单元; 步骤6、ATS控制中心接收到联锁单元发送的距离、速度和加速度数据,存储在中央数据 库中,为中央控制器所调用; 步骤7、车载控制器通过移动电台接收到轨旁无线传输单元发送的距离、速度和加速度 数据后,结合列车移动授权或临时限速等信息,生成速度一距离防护曲线,实现列车在安全 停车点前的精确停车。
2. 根据权利要求1所述一种城市轨道交通激光定位精确停车方法,其特征在于,步骤1 中激光测距传感器测量数据的步骤为: 步骤1:激光测距传感器同时记录激光往返的时间t,激光在大气中的传播速度c和激光 在待测距离上的往返时间t的乘积的一半,得出激光测距传感器和被测量物体之间的距离 D: D = c X t/2 步骤2:激光测距传感器装置固定在距停车线距离为d的位置,激光束的方向与水平面 的夹角为与列车行进的方向的水平夹角为β,可得列车相对于列车停车点的距离R: R=D^cosa^cos0_d 步骤3:对测得的距离与时间值进行微分运算得到列车运行速度值V:
Figure CN108515987AC00021
步骤4:通过连续的测量,对列车运行速度值V与时间值进行微分运算得到列车运行速 度值a:
Figure CN108515987AC00022
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