CN110654426A - 一种轨道在轨车辆低成本定位及测速方法 - Google Patents

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Abstract

一种轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，通过在轨道上安装计数感应点，利用车辆经过的计数感应点的数量计算出车辆当前时刻的速度和位置；具体为先在轨道上安装归零感应点和若干计数感应点，在车辆上安装计数传感器和归零传感器，若干计数感应点等间距安装在轨道上，然后利用计数传感器检测车辆经过的计数感应点，并统计计数感应点的数量，再通过得到计数感应点数量计算出车辆当前时刻的速度和位置；车辆经过的计数感应点的数量从归零感应点处开始统计，当车辆再次经过归零感应点时，重新统计。该方法设计合理、成本低、实施方便，可以方便、高效的对在轨车辆进行定位、测速，特别适用于在游乐场轨道车辆和矿井轨道车辆等小型轨道系统中。

Description

一种轨道在轨车辆低成本定位及测速方法
技术领域
本发明涉及车辆定位及测速技术领域，特别是一种轨道在轨车辆低成本定位及测速方法。
背景技术
目前，在轨道交通系统中，为了保障在轨运行车辆的安全、准时、稳定、高效地运行，必须实时采集车辆的准确位置和速度等信息，这些信息在车辆指挥调度系统中进行数据处理，可实现对所有车辆运行的精准管控。
对于大型铁路系统，列车自动控制系统CBTC（Communication Based TrainControl System，CBTC）主要是通过：基于轮轴脉冲速度传感器测速的列车定位、基于多普勒雷达测速的列车定位、基于查询/应答器的列车定位、基于测速（加速度计）的列车定位和基于GPS导航定位等方法实现，但对于一些小型轨道系统，规模小、车辆较轻、体积较小、速度慢，比如游乐场轨道系统和矿井轨道系统等，上述定位方法成本高、复杂程度高、安装难度大、维修难度大，难以应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、安装方便、维护方便的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，该方法通过在轨道上安装计数感应点，利用车辆经过的计数感应点的数量计算出车辆当前时刻的速度和位置；具体过程为先在轨道上安装归零感应点和若干计数感应点，在车辆上安装计数传感器和归零传感器，若干计数感应点等间距安装在轨道上，然后利用计数传感器检测车辆经过的计数感应点，并统计经过的计数感应点的数量，再通过得到计数感应点数量计算出车辆当前时刻的速度和位置；车辆经过的计数感应点的数量从归零感应点处开始统计，当车辆再次经过归零感应点时，车辆经过的计数感应点的数量重新统计。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，该方法具体步骤如下：
（1）在轨道的车辆起始点处安装归零感应点，然后从车辆起始点开始沿轨道铺设方向均匀等距安装计数感应点，相邻计数感应点之间的距离为s，计数感应点的总数量为N；
（2）在车辆上安装与归零感应点配合的归零传感器，在车辆上安装与计数感应点配合的计数传感器；
（3）从车辆开始运行时开始计时，计时时间为T，计数传感器实时检测车辆经过的计数感应点，实时记录计数传感器已经检测到的计数感应点的数量，记录的计数感应点的数量为n，n从归零感应点处开始计数，当车辆再次经过归零感应点时，n重新计数；
则车辆T时刻的速度为v(n)=s÷[T(n)-T(n-1)]，T(n)为车辆经过第n个感应点时的时刻，T(n-1)为车辆经过第n-1个感应点时的时刻；
则车辆T时刻的位置为：S=S 0(n)+ΔS(n)，S 0(n)=n×s，ΔS(n)=v(n)×[T-T(n)]，S 0(n)为车辆T时刻位置的估计值；ΔS(n)为车辆T时刻的修正值。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，该方法中采用安装在车辆上的计数器记录、保存T(n)时刻车辆与车辆起始点的计数感应点数量n，计数器从归零感应点处开始计数，当车辆再次经过归零感应点时，计数器重新计数。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，所述归零感应点和计数感应点均通过安装支架安装在轨道之间或者轨道外侧。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，每个安装支架上至少安装有2个计数感应点。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，所述计数感应点到同侧轨道的距离相等、且都为d 1，归零感应点与计数感应点之间的最短距离为d 2，d 2≠d 1。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，所述计数传感器和归零传感器均为光电式接近开关。
与现有技术相比，本发明先在轨道上安装归零感应点和若干计数感应点，在车辆上安装计数传感器和归零传感器，若干计数感应点等间距安装在轨道上，然后利用计数传感器实现检测车辆经过的计数感应点，并统计车辆已经经过的计数感应点的数量，再通过得到计数感应点数量计算出车辆当前时刻的速度和位置，简单方便、成本低；车辆已经经过的计数感应点的数量从归零感应点处开始统计，当车辆再次经过归零感应点时，车辆已经经过的计数感应点的数量重新统计。该方法设计合理、成本低、安装维护简单、抗干扰能力强，可以方便、高效的对在轨车辆进行定位、测速，特别适用于在游乐场轨道车辆和矿井轨道车辆等小型轨道系统中。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明的一种结构俯视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-2，一种轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，该方法通过在轨道2上安装计数感应点7，利用车辆1经过的计数感应点7的数量计算出车辆1当前时刻的速度和位置；具体过程为先在轨道2上安装归零感应点5和若干计数感应点7，在车辆1上安装计数传感器6和归零传感器4，若干计数感应点7等间距安装在轨道2上，然后利用计数传感器6检测车辆1经过的计数感应点7，并统计经过的计数感应点7的数量，再通过得到计数感应点7数量计算出车辆1当前时刻的速度和位置；车辆1经过的计数感应点7的数量从归零感应点5处开始统计，当车辆1再次经过归零感应点5时，车辆1经过的计数感应点7的数量重新统计。
所述计数传感器6、归零传感器4均为光电式接近开关，计数感应点7和归零感应点5均为长方体状的挡块；计数传感器6、归零传感器4也可以用其他形式接近开关，计数感应点7和归零感应点5的材料和形状应能使对应接近开关产生感应信号即可。
所述计数感应点7与安装在车辆1上的计数传感器6共同完成在轨车辆1的定位功能，计数感应点7通过支架8固定在两轨道2之间或轨道2外侧，支架8通过扣件9和螺栓10安装在轨道2的轨枕3上，每个支架8可以装配一个或多个计数感应点7，优选的，每个支架8上安装有两个计数感应点7；从车辆1起始点开始，计数感应点7沿轨道2铺设方向均匀等距布置，计数感应点7的间距为s，s的大小影响定位精度，s越小精度越高，第一个计数感应点7与车辆1起始点的距离为s；计数感应点7的总数量为N，将计数感应点7从归零感应点5开始进行排序｛1，2，…，N｝；所有计数感应点7到同侧轨道2的最短距离相等为d 1 ；对于只布设一个归零感应点5的轨道2，即单向不封闭轨道2，轨道2总长为Z，Z=N×s；对于封闭（比如环形轨道2）轨道2，轨道2总长为Z，Z=(N+1)×s。
所述归零感应点5与安装在车辆1上的归零传感器4共同完成在轨车辆1间距计数归零功能，归零感应点5通过支架8固定在两轨道2之间或轨道2外侧，支架8通过扣件9和螺栓10安装在轨道2的轨枕3上，设置在车辆1的起始点或者定位（或测距）的起点，起点设置为P0，归零感应点5到与计数感应点7之间的最短距离为d 2，且d 2≠d 1；当车辆1通过归零点后，计数传感器6依次感测计数感应点7，重新开始计数，当通过归零点后的第一个计数感应点7时，计数1，第二个感应点，计数2，…，以此类推。
该方法中通过安装在车辆1上的计数器11来记录、保存T(n)时刻（车辆1经过第n个计数感应点7的时刻）车辆1到起点P0间的感应点数量n（即间距s数量），计数器11可以用现有技术中的电子式计数器11或可编程逻辑控制器（PLC）等装置实现，每当计数感应器（接近开关）感测到计数感应点7而产生信号时，计数器11将计数增加1，并将计数存储在计数器11的存储单元中；当归零传感器4感应到归零感应点5（即车辆1处于起始位置P0），计数器11将存储在存储单元中的计数设置为0（归零）。
该方法主要用于计算车辆1当前时刻T的位置为S和车辆1当前时刻的速度为v(n):
（1）车辆1当前时刻T的位置为S，S由估计值S0(n)和修正值ΔS(n)构成，S0(n)为车辆1沿轨道2方向到起始点P0的距离的估计值，S0(n) =n×s，S0(n)只能粗略估计车辆1的当前位置S，实际上S大于等于S0(n)，需要对S0(n)进行修正；ΔS(n)为当前时刻T位置的修正值，ΔS(n)=v(n)×[T-T(n)]；
因此，S=S0(n)+ΔS(n)；
（2）车辆1当前时刻的速度为v(n)，v(n)=s÷[T(n)-T(n-1)]，T(n)为车辆1经过第n个感应点时的时刻，T(n-1)为车辆1经过第n-1个感应点时的时刻。

Claims (7)

1.一种轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，其特征在于：该方法通过在轨道上安装计数感应点，利用车辆经过的计数感应点的数量计算出车辆当前时刻的速度和位置；具体过程为先在轨道上安装归零感应点和若干计数感应点，在车辆上安装计数传感器和归零传感器，若干计数感应点等间距安装在轨道上，然后利用计数传感器检测车辆经过的计数感应点，并统计经过的计数感应点的数量，再通过得到计数感应点数量计算出车辆当前时刻的速度和位置；车辆经过的计数感应点的数量从归零感应点处开始统计，当车辆再次经过归零感应点时，车辆经过的计数感应点的数量重新统计。
2.根据权利要求1所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
（1）在轨道的车辆起始点处安装归零感应点，然后从车辆起始点开始沿轨道铺设方向均匀等距安装计数感应点，相邻计数感应点之间的距离为s，计数感应点的总数量为N；
（2）在车辆上安装与归零感应点配合的归零传感器，在车辆上安装与计数感应点配合的计数传感器；
（3）从车辆开始运行时开始计时，计时时间为T，计数传感器实时检测车辆经过的计数感应点，实时记录计数传感器已经检测到的计数感应点的数量，记录的计数感应点的数量为n，n从归零感应点处开始计数，当车辆再次经过归零感应点时，n重新计数；
则车辆T时刻的速度为v(n)=s÷[T(n)-T(n-1)]，T(n)为车辆经过第n个感应点时的时刻，T(n-1)为车辆经过第n-1个感应点时的时刻；
则车辆T时刻的位置为：S=S 0(n)+ΔS(n)，S 0(n)=n×s，ΔS(n)=v(n)×[T-T(n)]，S 0(n)为车辆T时刻位置的估计值；ΔS(n)为车辆T时刻的修正值。
3.根据权利要求2所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，其特征在于：该方法中采用安装在车辆上的计数器记录、保存T(n)时刻车辆与车辆起始点的计数感应点数量n，计数器从归零感应点处开始计数，当车辆再次经过归零感应点时，计数器重新计数。
4.根据权利要求1所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，其特征在于：所述归零感应点和计数感应点均通过安装支架安装在轨道之间或者轨道外侧。
5.根据权利要求4所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，其特征在于：每个安装支架上至少安装有2个计数感应点。
6.根据权利要求1所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，其特征在于：所述计数感应点到同侧轨道的距离相等、且都为d 1，归零感应点与计数感应点之间的最短距离为d 2，d 2≠d 1。
7.根据权利要求1所述的轨道在轨车辆低成本定位及测速方法，其特征在于：所述计数传感器和归零传感器均为光电式接近开关。
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