CN109211263A - 一种轨道交通测距系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通测距系统及其方法，该系统包括安装在轨道车上的测距模块，安装在轨道旁的RFID控制器和多个RFID标签，多个RFID标签以一定的间距安装在轨道旁，多个RFID标签与RFID控制器电气连接，测距模块与RFID标签无线通讯。本发明在使用的过程中，RFID控制器能根据轨道车的位置实时更新轨道旁RFID标签中的测距信息，后面的轨道车也能根据RFID标签中的测距信息实时计算与前车的距离，RFID标签与RFID控制器之间是有线通讯，RFID标签与测距模块之间是近距离的无线通讯，都具有很高的可靠性。这样测得的距离用来控制轨道车的速度，能有效降低轨道车相撞的风险，提高安全性，便于推广使用。

Description

一种轨道交通测距系统及其方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道交通测距系统及其方法。

背景技术

传统的轨道交通系统，如火车、高铁、地铁、轻轨、磁悬浮等，特点都是列车单车运量大、列车流量小。这些轨道交通系统一般通过定位技术(如：编码里程仪、轨道电路、信标、缝隙波导、交叉电缆、无线扩频通信)获取位置，控制中心通过有线或无线通讯的方式获得列车的绝对位置，并计算列车与前后车的距离，依此来自动控制列车行驶。这些测距方式实时性差、精度低、抗干扰能力弱，所以一般情况下列车的运行时间间隔普遍在2分钟以上。在单车小运量、车流量大的全自动驾驶个人轨道交通系统中，轨道车运行时间间隔小、间距短，如果采用传统的方式控制轨道车行驶，就会有很大的撞车风险，非常不安全。可见，实时的高精度、强抗干扰能力的轨道车测距系统在个人轨道交通领域中有很大的应用前景。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种轨道交通测距系统及其方法，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种轨道交通测距系统，包括安装在轨道车上的测距模块，安装在轨道旁的RFID控制器和多个RFID标签，所述多个RFID标签以一定的间距安装在轨道旁，所述多个RFID标签与RFID控制器电气连接，RFID控制器用于更新RFID标签中的测距信息；所述测距模块与RFID标签无线通讯，测距模块用于读取RFID标签中的测距信息，并根据该测距信息计算轨道上两车之间的距离。

上述的一种轨道交通测距系统，所述轨道旁安装的RFID标签之间的间距相等。

上述的一种轨道交通测距系统，所述轨道旁安装的RFID标签相互之间间距为d，所述测距模块与RFID标签的通讯距离为D，D小于d。

本发明同时提供了一种轨道交通测距方法，包括以下步骤：

当轨道车在直道上经过RFID标签时，测距模块读取该RFID标签中的测距信息n；

该RFID标签向RFID控制器发出更新请求；

RFID控制器接收该RFID标签发出的更新请求，并依次更新该RFID标签及该轨道车之前经过的N个RFID标签中的测距信息为N、N-1、N-2、…2、1、0；测距模块根据读取到的测距信息n，计算该轨道车与前车的距离S，若n≠0，则S＝(N-n)*d，若n＝0，则S＞(N-1)*d；N为正整数，n为N、N-1、…2、1、0中的一个。

在更优化的方案中，RFID控制器在接收到RFID标签发出的更新请求时，记录发出更新请求的RIFD标签的编号；

RFID控制器在更新该RFID标签及该轨道车之前经过的N个RFID标签中的测距信息时，将该RIFD标签的编号与将要被更新的RFID标签在上一次被更新时发出更新请求的RFID标签的编号做比较，若该RFID标签的编号在轨道车前进方向的反方向，则RFID控制器执行更新操作，否则RFID控制器忽略此次更新请求。

在更优化的方案中，当轨道车进入并道口，从进入并道口前的距离L₁＝n₁*d到并道口之后的距离N*d之间，轨道车经过该区域内的RFID标签，RFID控制器在更新该RFID标签及该轨道车之前经过的N个RFID标签中的测距信息时，将同时更新两条岔路上等效位置的RFID标签中的测距信息，使得两条岔路上等效位置的RFID标签中的测距信息保持一致，n₁大于N。进一步的，若两条岔路上的轨道车在距离并道口距离都为S₁＝Δ₁*d处刚好相撞，则将所述L₁＝n₁*d变更为L₁’＝n₁*d+S₁，并道口之后的距离N*d变更为N*d-S₁。通过上述操作，可以进一步避免两车相撞，提高本方法的可靠性。

在更优化的方案中，在进入距离岔路口N*d处至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间，每个RFID标签具有两个测距信息，分别为n_L与n_R，n_L表示左侧岔道距离信息，n_R表示右侧岔道距离信息；

若轨道车向左侧岔路行驶，对于轨道车进入距离岔路口N*d处至岔路口之间的直道上的RFID标签，RFID控制器只更新n_L，对于岔路口至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间的左侧岔路上的RFID标签，RFID控制器同时更新n_L及n_R为一致；

若轨道车向右侧岔路行驶，对于轨道车进入距离岔路口N*d处至岔路口之间的直道上的RFID标签，RFID控制器只更新n_R，对于岔路口至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间的右侧岔路上的RFID标签，RFID控制器同时更新n_L及n_R为一致；当后车进入岔道口前N*d距离的范围内时，若后车将向左行驶，则根据接收到的n_R的值判断往右行驶的前车是否已经进入岔路，若往右行驶的前车没有进入岔路，则取n_L与n_R中较大的值来计算与前车的距离，若往右行驶的前车已经进入岔路,则使用n_L来计算与前车的距离；若后车将向右行驶，则根据接收到的n_L的值判断往左行驶的前车是否已经进入岔路，若往左行驶的前车没有进入岔路，则取n_L与n_R中较大的值来计算与前车的距离，若往左行驶的前车已经进入岔路,则使用n_R来计算与前车的距离。

进一步地，若两条岔路上的轨道车在距离岔道口距离都为S₂＝Δ₂*d处刚好相撞，则将岔道口前所述N*d变更为N*d-S₂，并道口之后的距离所述L₂＝n₂*d变更为L₂’＝n₂*d+S₂。

本发明的有益效果是：

本发明系统及方法中，RFID控制器能根据轨道车的位置实时更新轨道旁RFID标签中的测距信息，后面的轨道车也能根据RFID标签中的测距信息实时计算与前车的距离，RFID标签与RFID控制器之间是有线通讯，RFID标签与测距模块之间是近距离的无线通讯，都具有很高的可靠性，这样测得的距离用来控制轨道车的速度，能有效降低轨道车相撞的风险，提高安全性，便于推广使用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明实施例中轨道交通测距系统的结构示意图。

图2是本发明实施例中轨道交通测距方法的流程图。

图3是两车距离较近时的系统场景示意图。

图4是轨道车并道行驶时的系统场景示意图。

图5是优化后的轨道车并道行驶时的系统场景示意图。

图6是轨道车分岔道行驶时车辆在直道时的系统场景示意图。

图7是轨道车分岔道行驶时车辆在直道时更新测距信息后的系统场景示意图。

图8是轨道车分岔道行驶时在岔路上时的系统场景示意图。

图9是优化后的轨道车分岔道行驶时的系统场景示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种轨道交通测距系统，包括安装在轨道车上的测距模块，安装在轨道旁的RFID控制器和多个RFID标签，所述多个RFID标签以一定的间距安装在轨道旁，所述多个RFID标签与RFID控制器电气连接，所述测距模块与RFID标签无线通讯。所述轨道旁安装的RFID标签之间的间距相等。所述轨道旁安装的RFID标签相互之间间距为d，所述测距模块与RFID标签的通讯距离为D，D小于d，以确保只能接收到最近的一个RFID标签的测距信息，避免受其他RFID标签的干扰。

测距模块包括RFID读写器和距离计算单元。RFID读写器与RFID标签进行无线通讯。距离计算单元通过RFID读写器通讯获得的测距信息计算与前车距离。RFID控制器为微控制器，用以更新RFID标签中的测距信息。RFID控制器数量与轨道上RFID标签的数量和单个RIFD控制器控制RFID标签数量的能力有关，数量没有具体限定，只要满足每个RFID标签能被与其有线连接的RIFD控制器更新测距信息即可。

所述轨道车经过RFID标签时，测距模块能读取到RFID标签中的测距信息，所述测距信息指的是RFID读写器与RFID标签通讯时，RFID读写器获得的用来计算距离的信息(后文中的n)；同时该RFID标签向RFID控制器发出更新请求，以更新该RFID标签和该轨道车之前经过的N个RFID标签中的测距信息。RFID控制器将该RFID标签和该轨道车之前经过的N(N为正整数，根据轨道车的最快速度和刹车性能、RFID标签间距d确定，例如，若轨道车以最快速度行驶时，从刹车到停止行驶的最短距离为L_min,则N*d应大于L_min)个RFID标签中的测距信息按顺序设置为N、N-1、…2，1、0(也就是将测距信息按顺序进行编号，每个RFID标签中的测距信息的编号随轨道车的位置变化而动态变化)。若轨道车接收到的测距信息为n(n为N、N-1、…2、1、0中的一个)，则该轨道车与前车的距离为S。当n≠0，S＝(N-n)*d，误差为±d；当n＝0，S＞(N-1)*d。测距模块可以测量的最大距离范围是N*d。

作为本发明的进一步优化方案，RFID控制器在更新RFID标签的同时记录更新请求RFID标签的编号(RFID标签的编号为固定值，沿轨道设置的若干个RFID标签的编号的数值，按顺序依次增大，RFID标签的编号反应了该RFID标签在轨道上的位置)；RFID控制器在接收到某个RFID标签发出更新请求时，首先会比较当前发出更新请求的RFID标签的编号与将要被更新的RFID标签在上一次被更新时发出更新请求的RFID标签的编号，若当前发出更新请求的RFID标签的编号在轨道车前进方向的反方向，则RFID控制器将会执行更新，否则RFID控制器将忽略此次更新请求。如图3所示，这样就可以防止当两辆车距离较近(小于N*d)时，前车经过某个RFID标签，错误地将后车后方的部分RFID标签更新。

例如，图3中前车和后车所在位置的RFID标签都会向RFID控制器发出更新请求，来更新各自位置及之后的共N+1个RFID标签中的测距信息；如后车后方的第一个RFID标签，后车所在位置的RFID标签向RFID控制器发出更新请求后，这个RFID标签中的测距信息将会被更新为N-1，然而前车所在位置RFID标签向RFID控制器发出更新请求后，这个RFID标签中的测距信息将会被更新为N-5，这是错误的更新；即当前车与后车的距离小于N*d时，前车经过某个RFID标签时，就会错误更新后车后方(包括后车所在位置的RFID标签)的若干个RFID标签；通过比较发出更新请求的RFID标签的编号与将要被更新的RFID标签上一次更新请求的RFID标签编号，来防止前车经过某个RFID标签，错误地将后车后方的若干个RFID标签更新。

如图4所示，作为本发明的进一步优化方案，对于并道口，从进入并道口前的距离L₁＝n₁*d(n₁应大于N，理论上n1越大效果越好，但成本越高)到并道口之后的距离N*d之间，轨道车经过该区域内的RFID标签时，RFID控制器将同时更新两条岔路上等效位置RFID标签中的测距信息，即两条岔路上与并道口同等距离的RFID标签中的测距信息保持一致。这样就相当于将两条岔路以并道口为参考点假想合并为一条轨道，以此来计算在两条不同岔路上的轨道车与前车(不一定在同一岔路上)的相对距离。轨道车通过自身的速度控制，调整与前车的距离，防止在并道口相撞。

如图5所示，考虑到实际中轨道车具有一定的碰撞体积，因此，实际上两轨道车还未到实际并道口处就已经发生碰撞。因此，作为更优选的实施方式，假设两条岔路上的轨道车在距离并道口距离都为S₁＝Δ₁*d处刚好相撞，应将距离实际并道口S₁处的位置作为假定的并道口的位置进行计算，也就是并道口向前移距离S₁，即进入并道口前的距离L₁＝n₁*d将变更为L₁’＝n₁*d+S₁，并道口之后的距离N*d将变更为N*d-S₁。即是说，在从进入并道口前的距离L₁’＝n₁*d+S₁到并道口之后的距离N*d-S₁之间，轨道车经过该区域内的RFID标签时，RFID控制器将同时更新两条岔路上等效位置RFID标签中的测距信息。

作为本发明的进一步优化方案，在进入距离岔路口N*d处至岔路口之后的L₂＝n₂*d(n₂的取值没有要求)之间，每个RFID标签具有两个测距信息，分别为n_L与n_R，n_L表示左侧岔道距离信息，n_R表示右侧岔道距离信息。

如图6-7所示，若轨道车向左侧岔路行驶，对于轨道车进入距离岔路口N*d处至岔路口之间的直道上的RFID标签，RFID控制器只更新n_L，对于岔路口至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间的左侧岔路上的RFID标签，RFID控制器同时更新n_L及n_R为一致；若轨道车向右侧岔路行驶，对于轨道车进入距离岔路口N*d处至岔路口之间的直道上的RFID标签，RFID控制器只更新n_R，对于岔路口至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间的右侧岔路上的RFID标签，RFID控制器同时更新n_L及n_R为一致。

如图8所示，当后车进入岔道口前N*d距离的范围内时，若后车将向左行驶，则根据接收到的n_R的值判断往右行驶的前车是否已经进入岔路，若往右行驶的前车没有进入岔路，则取n_L与n_R中较大的值来计算与前车的距离，若往右行驶的前车已经进入岔路,则使用n_L来计算与前车的距离；若后车将向右行驶，则根据接收到的n_L的值判断往左行驶的前车是否已经进入岔路，若往左行驶的前车没有进入岔路，则取n_L与n_R中较大的值来计算与前车的距离，若往左行驶的前车已经进入岔路,则使用n_R来计算与前车的距离。

如图9所示，考虑到实际中轨道具有一定的碰撞体积，若两条岔路上的轨道车在距离岔道口距离都为S₂＝Δ₂*d处刚好相撞，则实际使用该方法时，应将实际岔道口的位置向岔道口后延距离S₂，即假定的岔道口延后至距离实际岔道口距离S₂处，也就是将岔道口前所述N*d变更为N*d-S₂，岔道口之后的距离所述L₂＝n₂*d变更为L₂’＝n₂*d+S₂。

本发明在使用的过程中，RFID控制器能根据轨道车的位置实时更新轨道旁RFID标签中的测距信息，后面的轨道车也能根据RFID标签中的测距信息实时计算与前车的距离，测得距离的精度为d。RFID标签与RFID控制器之间是有线通讯，RFID标签与测距模块之间是近距离的无线通讯，都具有很高的可靠性。这样测得的距离用来控制轨道车的速度，能有效降低轨道车相撞的风险，提高安全性，便于推广使用。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种轨道交通测距系统，其特征在于：包括安装在轨道车上的测距模块，安装在轨道旁的RFID控制器和多个RFID标签，所述多个RFID标签以一定的间距安装在轨道旁，所述多个RFID标签与RFID控制器电气连接，RFID控制器用于更新RFID标签中的测距信息；所述测距模块与RFID标签无线通讯，测距模块用于读取RFID标签中的测距信息，并根据该测距信息计算轨道上两车之间的距离。

2.如权利要求1所述的一种轨道交通测距系统，其特征在于：所述轨道旁安装的RFID标签之间的间距相等。

3.如权利要求2所述的一种轨道交通测距系统，其特征在于：所述轨道旁安装的RFID标签相互之间间距为d，所述测距模块与RFID标签的通讯距离为D，D小于d。

4.一种轨道交通测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

当轨道车在直道上经过RFID标签时，测距模块读取该RFID标签中的测距信息n；

该RFID标签向RFID控制器发出更新请求；

RFID控制器接收该RFID标签发出的更新请求，并依次更新该RFID标签及该轨道车之前经过的N个RFID标签中的测距信息为N、N-1、N-2、…2、1、0；

测距模块根据读取到的测距信息n，计算该轨道车与前车的距离S，若n≠0，则S＝(N-n)*d，若n＝0，则S＞(N-1)*d；N为正整数，n为N、N-1、…2、1、0中的一个。

5.如权利要求4所述的一种轨道交通测距方法，其特征在于：

RFID控制器在接收到RFID标签发出的更新请求时，记录发出更新请求的RIFD标签的编号；

RFID控制器在更新该RFID标签及该轨道车之前经过的N个RFID标签中的测距信息时，将该RIFD标签的编号与将要被更新的RFID标签在上一次被更新时发出更新请求的RFID标签的编号做比较，若该RFID标签的编号在轨道车前进方向的反方向，则RFID控制器执行更新操作，否则RFID控制器忽略此次更新请求。

6.如权利要求5所述的一种轨道交通测距方法，其特征在于：

当轨道车进入并道口，从进入并道口前的距离L₁＝n₁*d到并道口之后的距离N*d之间，轨道车经过该区域内的RFID标签，RFID控制器在更新该RFID标签及该轨道车之前经过的N个RFID标签中的测距信息时，将同时更新两条岔路上等效位置的RFID标签中的测距信息，使得两条岔路上等效位置的RFID标签中的测距信息保持一致，n₁大于N。

7.如权利要求6所述的一种轨道交通测距方法，其特征在于：若两条岔路上的轨道车在距离并道口距离都为S₁＝Δ₁*d处刚好相撞，则将所述L₁＝n₁*d变更为L₁’＝n₁*d+S₁，并道口之后的距离N*d变更为N*d-S₁。

8.如权利要求5所述的一种轨道交通测距方法，其特征在于：

在进入距离岔路口N*d处至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间，每个RFID标签具有两个测距信息，分别为n_L与n_R，n_L表示左侧岔道距离信息，n_R表示右侧岔道距离信息；

若轨道车向左侧岔路行驶，对于轨道车进入距离岔路口N*d处至岔路口之间的直道上的RFID标签，RFID控制器只更新n_L，对于岔路口至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间的左侧岔路上的RFID标签，RFID控制器同时更新n_L及n_R为一致；

若轨道车向右侧岔路行驶，对于轨道车进入距离岔路口N*d处至岔路口之间的直道上的RFID标签，RFID控制器只更新n_R，对于岔路口至岔路口之后的L₂＝n₂*d之间的右侧岔路上的RFID标签，RFID控制器同时更新n_L及n_R为一致；

当后车进入岔道口前N*d距离的范围内时，若后车将向左行驶，则根据接收到的n_R的值判断往右行驶的前车是否已经进入岔路，若往右行驶的前车没有进入岔路，则取n_L与n_R中较大的值来计算与前车的距离，若往右行驶的前车已经进入岔路，则使用n_L来计算与前车的距离；若后车将向右行驶，则根据接收到的n_L的值判断往左行驶的前车是否已经进入岔路，若往左行驶的前车没有进入岔路，则取n_L与n_R中较大的值来计算与前车的距离，若往左行驶的前车已经进入岔路，则使用n_R来计算与前车的距离。

9.如权利要求8所述的一种轨道交通测距方法，其特征在于：若两条岔路上的轨道车在距离岔道口距离都为S₂＝Δ₂*d处刚好相撞，则将岔道口前所述N*d变更为N*d-S₂，岔道口之后的距离所述L₂＝n₂*d变更为L₂’＝n₂*d+S₂。