CN110641522A - 高速磁浮轨道交通的列车定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速磁浮轨道交通的列车定位系统，包括设置于线路上的固定数据图像标志牌，还包括设置于磁浮列车上的超高速图像采集装置、图像分析装置、信号车载装置以及测速装置；固定数据图像标志牌用于显示该标志牌处的绝对里程信息经过编码形成的识别图形；测速装置用于采集列车的实时速度；超高速图像采集装置用于对固定数据图像标志牌进行图像采集；图像分析装置用于对采集图像中的识别图形进行解码分析出该标志牌处的绝对里程信息，分析采集时刻位置信息再对当前时刻位置补偿，向信号车载装置发送当前时刻列车的位置信息；信号车载装置用于矫正当前列车位置信息。本发明不会受到磁浮电磁辐射的干扰，安全性和可靠性高，容错率极高。

Description

高速磁浮轨道交通的列车定位系统

技术领域

本发明涉及高速磁浮轨道交通列车定位技术领域，尤其涉及一种高速磁浮轨道交通的列车定位系统。

背景技术

目前，公共交通运输系统中磁浮轨道交通形式主要包括中低速磁浮系统以及高速磁浮系统。由于磁浮列车在正常运营过程中，若车地无线通信系统出现故障或干扰的情况，那么就会影响列车的正常运行。由于磁浮列车在运行的过程中，随着计算误差的累计，以及外界环境因素的不断变化，导致车载信号系统对于列车当前位置信息的计算误差不断增大，故而实际工程中，每隔一段距离，磁浮列车就需要通过一定的技术手段对列车的精确位置信息进行一次数据矫正。

在中低速磁浮系统中，磁浮列车的运行速度较低（一般不超过200km/h），列车定位系统一般采用传统钢轮钢轨轨道交通中的“应答器”定位方式，即将“应答器”固定在轨道梁上，并在应答器芯片中写入该位置的绝对里程值；与此同时，磁浮车辆上安装“应答器接受天线”，当“应答器接受天线”越过“应答器”上方时，即可读取“应答器”中存储的当前绝对里程值，则磁浮列车即可知道自身所处的位置。然而“应答器”定位方式受到最高运行速度和电磁环境的限制，《应答器传输系统技术条件》（TB/B 3485-2017）中明确，“应答器”定位方式适应的最高列车速度为500km/h，且在现有的低速磁浮项目中，“应答器”采用了特殊的抗电磁干扰措施。

在高速磁浮系统中，采用“定位标志板”的方式来实现磁浮列车的定位，其工作原理与“应答器”方式类似，即在轨道梁下方安装“绝对定位标志板”，“定位标志板”内设置特殊线圈，当列车定位传感器越过“绝对定位标志板”时，通过感应到的定位线圈磁场变化，从而实现列车位置的定位。然而根据《铁道学报》2013年8月刊的《高速磁浮列车绝对定位传感器的工程化设计与实现》一文可知，“定位标志板”定位方式仅可适应400～510km/h的速度目标值，且需要工程设计中对电磁干扰问题进行特殊处理设计，处理方式较为复杂，对工艺精度要求极高，以保障该方式的可靠性。

综上所述，无论是“应答器”定位方案，还是“定位标志板”定位方案，均难以满足速度目标值600km/h及以上的高速磁浮系统的定位需求，在工程实施过程中，也存在电磁干扰、工艺难度较大等技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速磁浮轨道交通的列车定位系统，旨在用于解决现有的“应答器”以及“定位标志板”定位方案均难以满足600km/h及以上的高速磁浮系统的定位需求，以及存在电磁干扰、工艺难度大的技术问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种高速磁浮轨道交通的列车定位系统，包括设置于线路上的固定数据图像标志牌，还包括设置于磁浮列车上的超高速图像采集装置、图像分析装置、信号车载装置以及测速装置；

所述固定数据图像标志牌用于显示该标志牌处的绝对里程信息经过编码形成的识别图形；

所述测速装置用于采集列车的实时速度；

所述超高速图像采集装置用于对固定数据图像标志牌进行图像采集；

所述图像分析装置用于根据超高速图像采集装置采集的固定数据图像标志牌图像信息，对其中的识别图形进行解码分析出该标志牌处的绝对里程信息，并结合所述图像分析装置在磁浮列车上安装的相对位置信息，分析出磁浮列车在图像采集时刻所处的精确位置，然后再根据测速装置采集的列车的实时速度，对当前时刻的列车位置信息进行列车移动距离位置补偿，并向信号车载装置发送当前时刻列车的位置信息；

所述的信号车载装置用于根据图像分析装置传递过来的当前时刻列车的位置信息，矫正信号车载装置中的当前列车位置信息。

进一步地，所述图像分析装置还根据超高速图像采集装置的图像采集时间、图像分析装置的数据处理时间，对当前时刻的列车位置信息进行列车移动距离位置补偿，得到更精确的当前时刻列车的位置信息。

进一步地，所述的信号车载装置还用于根据不断累加的里程位置信息，在特定里程点控制超高速图像采集装置开始或停止工作。

进一步地，所述信号车载装置还用于接收测速装置发送的列车的实时速度信息，并转发给图像分析装置。

进一步地，所述超高速图像采集装置具备超短曝光时间和超高帧率图像采集性能，并具备夜视功能。

进一步地，所述固定数据图像标志牌还加装有清洁装置。

进一步地，还包括设置于线路上的轨旁控制设备以及可变数据图像标志牌；

所述轨旁控制设备用于根据磁浮列车前方的线路条件和运营条件，将需要发送给磁浮列车的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息进行编码，形成识别图形并传递给可变数据图像标志牌；

所述可变数据图像标志牌用于显示轨旁控制设备传递过来的与“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息对应的识别图形；

所述超高速图像采集装置还用于对可变数据图像标志牌进行图像采集；

所述图像分析装置还用于根据超高速图像采集装置采集的可变数据图像标志牌的图像信息，对其中的识别图形进行解码分析出轨旁控制设备向磁浮列车发送的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息，并发送给信号车载装置；

所述信号车载装置还用于根据图像分析装置传递过来的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息，结合当前列车位置信息，完成一系列与控车相关的操作指令，控制磁浮列车安全运行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种高速磁浮轨道交通的列车定位系统，可以满足600km/h及以上的高速磁浮系统的定位需求，在线路上的磁浮轨道上或磁浮轨道旁的合适位置设置图像标志牌，图像标志牌上将对应的数据信息通过识别图形显示出来，图像标志牌内部不含任何电子线圈等电子设备，不会受到磁浮电磁辐射的干扰；超高速图像采集装置可以在任何光线条件下，完成600km/h及以上速度目标值下的超高速图像采集工作，该方式受电磁辐射影响较小，产品成熟可靠；图像分析装置通过图像识别的方式获得对应的数据信息，该方式安全性和可靠性高，容错率极高，满足磁浮列车运行需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种高速磁浮轨道交通的列车定位系统的示意图。

附图标记说明：1-轨旁控制设备、2-固定数据图像标志牌、3-可变数据图像标志牌、4-超高速图像采集装置、5-图像分析装置、6-信号车载装置、7-测速装置、8-磁浮列车、9-磁浮轨道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种高速磁浮轨道交通的列车定位系统，包括设置于线路上的固定数据图像标志牌2，其中固定数据图像标志牌2安装于磁浮轨道9上或磁浮轨道9旁的合适位置，还包括设置于磁浮列车8上的超高速图像采集装置4、图像分析装置5、信号车载装置6以及测速装置7；

所述固定数据图像标志牌2用于显示该标志牌处的绝对里程信息对应的识别图形；具体是将该标志牌处的绝对里程信息通过特定的算法方式进行编码，形成特殊的识别图形，供磁浮列车8上的超高速图像采集装置4进行图像采集；固定数据图像标志牌2上的图像信息为静态不变的；

所述测速装置7用于采集列车的实时速度，便于计算列车的实时位置；

所述超高速图像采集装置4用于对固定数据图像标志牌2进行图像采集；本实施例的超高速图像采集装置4具备超短曝光时间和超高帧率图像采集性能，并具备夜视功能，可以在任何光线条件下，完成600km/h及以上速度目标值下的超高速图像采集工作，且该方式受电磁辐射影响较小，目前该技术已比较成熟，且性能较稳定；

所述图像分析装置5用于根据超高速图像采集装置4采集的固定数据图像标志牌2图像信息，对其中的识别图形进行解码分析出该标志牌处的绝对里程信息，并结合所述图像分析装置5在磁浮列车8上安装的相对位置信息，分析出磁浮列车8在图像采集时刻所处的精确位置，然后再根据测速装置7采集的列车的实时速度，对当前时刻的列车位置信息进行列车移动距离位置补偿，并向信号车载装置6发送当前时刻列车的位置信息；

所述的信号车载装置6还用于根据图像分析装置5传递过来的当前时刻列车的位置信息，矫正信号车载装置6中的当前列车位置信息，得出精确的实时定位信息。

本发明实施例提供的这种高速磁浮轨道交通的列车定位系统，可以满足600km/h及以上速度目标值下的列车位置矫正，在线路上的磁浮轨道9上或磁浮轨道9旁的合适位置设置图像标志牌，图像标志牌上将对应的数据信息通过识别图形显示出来，图像标志牌内部不含任何电子线圈等电子设备，不会受到磁浮电磁辐射的干扰；超高速图像采集装置4可以在任何光线条件下，完成600km/h及以上速度目标值下的超高速图像采集工作，该方式受电磁辐射影响较小，产品成熟可靠；图像分析装置5通过图像识别的方式获得对应的数据信息，该方式安全性和可靠性高，容错率极高，满足磁浮列车8运行需求。

由于超高速图像采集装置4采集图像过程以及图像分析装置5进行数据处理的过程都需要一定的时间，这部分的时间虽然很短，但由于磁浮列车8运行速度较快，该时间内列车位置已发生变化，需要对这部分时间列车运行的距离予以考虑。本优选实施例中，所述图像分析装置5还根据超高速图像采集装置4的图像采集时间、图像分析装置5的数据处理时间，对当前时刻的列车位置信息进行列车移动距离位置补偿，得到更精确的当前时刻列车的位置信息。

作为优选地，所述的信号车载装置6还用于根据不断累加的里程位置信息，在特定里程点控制超高速图像采集装置4开始或停止工作，超高速图像采集装置4在信号车载装置6的控制指令下工作或休眠，可提高超高速图像采集装置4的使用寿命，减少设备的故障率，可保障磁浮列车8运行的安全和效率。所述信号车载装置6还用于接收测速装置7发送的列车的实时速度信息，并转发给图像分析装置5，作为速度信息传输的媒介。

作为上述实施例的优选，还包括设置于线路上的轨旁控制设备1以及可变数据图像标志牌3，其中可变数据图像标志牌3同样安装于磁浮轨道9上或磁浮轨道9旁的合适位置，轨旁控制设备1设置在磁浮轨道9旁必要的设备用房内；

所述轨旁控制设备1用于根据磁浮列车8前方的线路条件和运营条件，将需要发送给磁浮列车8的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息，例如当前里程数据、前方坡度信息、前方道岔梁开向信息及道岔梁限速信息、移动授权信息、临时限速信息等等，通过特定的算法方式进行编码，形成特殊的识别图形并传递给可变数据图像标志牌3，供可变数据图像标志牌3将图形化的“点式”控车信息显示出来；

所述可变数据图像标志牌3用于显示轨旁控制设备1传递过来的与“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息对应的识别图形，供磁浮列车8上的超高速图像采集装置4采集；可变数据图像标志牌3上的图像信息可根据实时控车数据信息进行变化；

所述超高速图像采集装置4还用于对可变数据图像标志牌3进行图像采集；

所述图像分析装置5还用于根据超高速图像采集装置4采集的可变数据图像标志牌3的图像信息，对其中的识别图形进行解码分析出轨旁控制设备1向磁浮列车8发送的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息，并发送给信号车载装置6；

所述信号车载装置6还用于根据图像分析装置5传递过来的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息，结合当前列车位置信息，经过处理分析得出合理的控车方案，并完成一系列与控车相关的操作指令，控制磁浮列车8在“点式”降级及后备运行模式下安全运行。

基于相同的原理，上述的点式信息传输方式也可以满足600km/h及以上速度目标值下的点式信息传输。

作为优选地，所述可变数据图像标志牌3以及固定数据图像标志牌2还加装有清洁装置，用于起到融雪、去冰、除尘等作用，以保证图像标志牌的可视性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高速磁浮轨道交通的列车定位系统，其特征在于：包括设置于线路上的固定数据图像标志牌，还包括设置于磁浮列车上的超高速图像采集装置、图像分析装置、信号车载装置以及测速装置；

所述固定数据图像标志牌用于显示该标志牌处的绝对里程信息经过编码形成的识别图形；

所述测速装置用于采集列车的实时速度；

所述超高速图像采集装置用于对固定数据图像标志牌进行图像采集；

所述图像分析装置用于根据超高速图像采集装置采集的固定数据图像标志牌图像信息，对其中的识别图形进行解码分析出该标志牌处的绝对里程信息，并结合所述图像分析装置在磁浮列车上安装的相对位置信息，分析出磁浮列车在图像采集时刻所处的精确位置，然后再根据测速装置采集的列车的实时速度，对当前时刻的列车位置信息进行列车移动距离位置补偿，并向信号车载装置发送当前时刻列车的位置信息；

所述的信号车载装置用于根据图像分析装置传递过来的当前时刻列车的位置信息，矫正信号车载装置中的当前列车位置信息。

2.如权利要求1所述的高速磁浮轨道交通的列车定位系统，其特征在于：所述图像分析装置还根据超高速图像采集装置的图像采集时间、图像分析装置的数据处理时间，对当前时刻的列车位置信息进行列车移动距离位置补偿，得到更精确的当前时刻列车的位置信息。

3.如权利要求1所述的高速磁浮轨道交通的列车定位系统，其特征在于：所述的信号车载装置还用于根据不断累加的里程位置信息，在特定里程点控制超高速图像采集装置开始或停止工作。

4.如权利要求1所述的高速磁浮轨道交通的列车定位系统，其特征在于：所述信号车载装置还用于接收测速装置发送的列车的实时速度信息，并转发给图像分析装置。

5.如权利要求1所述的高速磁浮轨道交通的列车定位系统，其特征在于：所述超高速图像采集装置具备超短曝光时间和超高帧率图像采集性能，并具备夜视功能。

6.如权利要求1所述的高速磁浮轨道交通的列车定位系统，其特征在于：所述固定数据图像标志牌还加装有清洁装置。

7.如权利要求1所述的高速磁浮轨道交通的列车定位系统，其特征在于：还包括设置于线路上的轨旁控制设备以及可变数据图像标志牌；

所述轨旁控制设备用于根据磁浮列车前方的线路条件和运营条件，将需要发送给磁浮列车的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息进行编码，形成识别图形并传递给可变数据图像标志牌；

所述可变数据图像标志牌用于显示轨旁控制设备传递过来的与“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息对应的识别图形；

所述超高速图像采集装置还用于对可变数据图像标志牌进行图像采集；

所述图像分析装置还用于根据超高速图像采集装置采集的可变数据图像标志牌的图像信息，对其中的识别图形进行解码分析出轨旁控制设备向磁浮列车发送的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息，并发送给信号车载装置；

所述信号车载装置还用于根据图像分析装置传递过来的“点式”降级及后备运行模式的实时控车数据信息，结合当前列车位置信息，完成一系列与控车相关的操作指令，控制磁浮列车安全运行。

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