CN113954920B - 基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，涉及铁路货车定位的技术领域，解决了现有技术中无法对铁路货车上料位置进行分析的技术问题，对实时入站的载运货车进行预测，分析载运货车入站的平稳性，通过平稳性分析判断载运货车能够精准停至预设位置的概率，提高了定位感知的精准性；对进入站点内的实时载运货车进行分析，判断实时载运货车是否处于预设位置内，从而对实时载运货车进行定位，提高了载运货车的上料效率，减少了载运货车在站点内浪费的时间；分析牵引绳的实时状态，从而判断实时载运货车在预设位置内的所处位置进行分析，提高了实时运载货车的定位精准度，同时也增强了对运载货车的定位和感知能力。

Description

基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统

技术领域

本发明涉及铁路货车定位的技术领域，具体为基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统。

背景技术

煤炭运输，是指煤炭经开采出来后依靠铁路、公路、沿海和内河水运等方式将合格煤炭输送至目的地，包括港口、发电厂及锅炉房等。煤炭的运输方式包括铁路、水路和公路，或单方式直达运输，或铁路、公路、水路多式联运；其中，铁路运输作为煤炭的重要运输方式之一，其铁路货车在运行过程中的定位感知能力，则尤其重要。

但是在现有技术中，无法对铁路货车入站进行预测，导致入站平稳性无法保证，从而间接降低了定位的准确性能，同时无法对铁路货车是否在预设位置内和在预设位置是否在最优位置进行分析，从而降低了铁路货车的精准定位性能，导致铁路货车在上料过程中的效率降低，同时影响了煤炭运输的进度。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决的问题，而提出基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，对实时入站的载运货车进行预测，判断载运货车的运行状态，从而分析载运货车入站的平稳性，通过平稳性分析判断载运货车能够精准停至预设位置的概率，提高了定位感知的精准性；对进入站点内的实时载运货车进行分析，判断实时载运货车是否处于预设位置内，从而对实时载运货车进行定位，提高了载运货车的上料效率，减少了载运货车在站点内浪费的时间，为煤炭高效率运输打下良好基础；分析牵引绳的实时状态，从而判断实时载运货车在预设位置内的所处位置进行分析，提高了实时运载货车的定位精准度，同时也增强了对运载货车的定位和感知能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，包括定位感知平台，定位感知平台内设置有服务器，服务器通讯连接有入站预测单元、到站分析单元、上料分析单元、制动分析单元以及注册登录单元；

管理人员通过注册登录单元将载运货车的信息通过手机终端进行注册；当实时入站的载运货车为注册成功的载运货车，则生成入站预测信号并将入站信号发送至入站预测单元；通过入站预测单元对实时入站的载运货车进行预测；若通过预测得到平稳性合格信号后，通过到站分析单元对进入站点内的实时载运货车进行分析，若通过分析判定实时运载货车处于预设位置，则通过制动分析单元对站内实时载运货车的牵引绳进行分析，判断实时运载货车在预设位置内是否合适，若实时运载货车在预设位置内合适则通过上料分析单元对实时载运货车的上料进行分析，判断实时载运货车的上货效率。

作为本发明的一种优选实施方式，入站预测单元的预测分析过程如下：

将实时载运货车标记为i，i为大于1的自然数，采集到实时载运货车入站前的最高时速与实时载运货车的制动距离，并将实时载运货车入站前的最高时速与实时载运货车的制动距离分别标记为SSi和JLi；根据实时载运货车的制动距离获取到实时载运货车的速度降低幅度并将实时载运货车的速度降低幅度标记为FDi；通过公式分析获取到实时载运货车的入站预测系数Xi，将实时载运货车的入站预测系数与入站预测系数阈值进行比较：

若实时载运货车的入站预测系数≥入站预测系数阈值，则判定对应实时载运货车平稳性不合格，生成平稳性不合格信号并将平稳性不合格信号发送至服务器；若实时载运货车的入站预测系数＜入站预测系数阈值，则判定对应实时载运货车平稳性合格，生成平稳性合格信号并将平稳性合格信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，到站分析单元的分析过程如下：

采集到站点内轨道的受力点位置获取到实时运载货车的实时位置，同时将预设位置的始末两端位置分别标记为起始位置和末尾位置，并将实时运载货车的实时位置与预设位置进行比较：

若实时运载货车的前轮受力点位置未达到起始位置，且后轮受力点位置超过末尾位置，则判定实时运载货车处于预设位置，生成进站合格信号并将进站合格信号发送至服务器；

若实时运载货车的前轮受力点位置未达到起始位置，且后轮受力点位置未达到末尾位置，则判定实时运载货车未处于预设位置，生成未及预设信号并将未及预设信号发送至服务器，服务器接收到未及预设信号后根据车轮受力点与预设位置进行比较获取到改动前进距离，生成前移信号并将前移信号和改动前进距离发送至实时载运货车司机的手机终端；

若实时运载货车的前轮受力点位置超过起始位置，且后轮受力点位置超过末尾位置，则判定实时运载货车未处于预设位置，生成超过预设信号并将超过预测信号发送至服务器，服务器接收到超过预设信号后根据车轮受力点与预设位置进行比较获取到改动后退距离，生成后退信号并将后退信号和改动后退距离发送至实时运载货车司机的手机终端。

作为本发明的一种优选实施方式，制动分析单元的制动分析过程如下：

采集到实时载运货车的牵引绳并将其标记为分析对象，采集到分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频率，并将分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频率分别与实时水平度阈值范围和实时抖动频率阈值范围进行比较：

若分析对象的实时水平度大于实时水平度阈值范围，且分析对象的实时抖动频率大于实时抖动频率阈值范围，则判定对应分析对象制动强度过载，并生成预设位置内前进信号并将预设位置内前进信号发送至服务器，服务器接收到预设位置内前进信号后，将实时运载货车在预设位置内进行前移；

若分析对象的实时水平度小于实时水平度阈值范围，且分析对象的实时抖动频率小于实时抖动频率阈值范围，则判定对应分析对象制动强度低下，并生成预设位置内后退信号并将预设位置内后退信号发送至服务器，服务器接收到预设位置内后退信号后，将实时运载货车在预设位置内进行后移；

若分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频均在对应阈值范围，则判定对应分析对象制动强度正常，生成制动合格信号并将制动合格信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，上料分析单元的分析过程如下：

对站内实时载运货车对应的平煤板，并将对应平煤板设置标号o，o为大于1的自然数，采集到实时载运货车对应平煤板的运行次数、运行高度以及实时去煤量，并将实时载运货车对应平煤板的运行次数、运行高度以及实时去煤量分别标记为CSo、GDo以及MLo；通过分析获取到实时载运货车的分析系数Go；

将实时载运货车的分析系数与分析系数阈值进行比较：

若实时载运货车的分析系数≥分析系数阈值，则判定对应实时载运货车的上料合格，生成高效率上料信号并将高效率上料信号发送至服务器；若实时载运货车的分析系数＜分析系数阈值，则判定对应实时载运货车的上料不合格，生成低效率上料信号并将低效率上料信号发送至服务器；服务器接收到低效率上料信号后将对应实时载运货车的对应平煤板和平煤板的运行进行整顿。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，对实时入站的载运货车进行预测，判断载运货车的运行状态，从而分析载运货车入站的平稳性，通过平稳性分析判断载运货车能够精准停至预设位置的概率，提高了定位感知的精准性；对进入站点内的实时载运货车进行分析，判断实时载运货车是否处于预设位置内，从而对实时载运货车进行定位，提高了载运货车的上料效率，减少了载运货车在站点内浪费的时间，为煤炭高效率运输打下良好基础；分析牵引绳的实时状态，从而判断实时载运货车在预设位置内的所处位置进行分析，提高了实时运载货车的定位精准度，同时也增强了对运载货车的定位和感知能力；判断实时载运货车的上货效率，同时也能够验证实时载运货车在站内的定位效率，提高了实时载运货车的运行效率，促进煤炭运输的进度。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作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。

请参阅图1所示，基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，包括定位感知平台，定位感知平台内设置有服务器，服务器通讯连接有入站预测单元、到站分析单元、上料分析单元、制动分析单元以及注册登录单元；

注册登录单元用于管理人员将载运货车的信息通过手机终端进行注册，并将注册成功的载运货车的信息进行储存，载运货车的信息包括载运货车的车长、车宽以及对应车辆编号；将注册成功的载运货车信息实时发送至服务器，服务器接收后对载运货车进行实时分析，并根据载运货车信息设置预设位置；当实时入站的载运货车为注册成功的载运货车，则生成入站预测信号并将入站信号发送至入站预测单元；

入站预测单元用于对实时入站的载运货车进行预测，判断载运货车的运行状态，从而分析载运货车入站的平稳性，通过平稳性分析判断载运货车能够精准停至预设位置的概率，提高了定位感知的精准性，具体预测分析过程如下：

将实时载运货车标记为i，i为大于1的自然数，采集到实时载运货车入站前的最高时速与实时载运货车的制动距离，并将实时载运货车入站前的最高时速与实时载运货车的制动距离分别标记为SSi和JLi；根据实时载运货车的制动距离获取到实时载运货车的速度降低幅度并将实时载运货车的速度降低幅度标记为FDi；本申请中实时载运货车的制动距离表示为实时载运货车进行减速制动时刻所属位置与站点的间隔距离；

通过公式

获取到实时载运货车的入站预测系数Xi，其中，a1、a2以及a3均为预测比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，α为误差修正因子，取值为1.32；实时载运货车的入站预测系数是将实时载运货车的参数进行归一化处理得到一个用于判定实时载运货车入站平稳性的数值；通过公式可得最高时速与速度降低幅度越大，制动距离越小，则实时载运货车的入站预测系数越大，表示实时载运货车入站平稳性越差；

将实时载运货车的入站预测系数与入站预测系数阈值进行比较：

若实时载运货车的入站预测系数≥入站预测系数阈值，则判定对应实时载运货车平稳性不合格，生成平稳性不合格信号并将平稳性不合格信号发送至服务器；若实时载运货车的入站预测系数＜入站预测系数阈值，则判定对应实时载运货车平稳性合格，生成平稳性合格信号并将平稳性合格信号发送至服务器；

服务器接收到平稳性不合格信号后将对应实时载运货车进行记录，若在设定时间内实时载运货车平稳性不合格次数超过对应次数阈值，则将对应实时载运货车进行预设位置更换，服务器接收到平稳性合格信号后，生成到站分析信号并将到站分析信号发送至到站分析单元；

到站分析单元用于对进入站点内的实时载运货车进行分析，判断实时载运货车是否处于预设位置内，从而对实时载运货车进行定位，提高了载运货车的上料效率，减少了载运货车在站点内浪费的时间，为煤炭高效率运输打下良好基础，具体分析过程如下：

采集到站点内轨道的受力点位置获取到实时运载货车的实时位置，同时将预设位置的始末两端位置分别标记为起始位置和末尾位置，并将实时运载货车的实时位置与预设位置进行比较：

若实时运载货车的前轮受力点位置未达到起始位置，且后轮受力点位置超过末尾位置，则判定实时运载货车处于预设位置，生成进站合格信号并将进站合格信号发送至服务器；

若实时运载货车的前轮受力点位置未达到起始位置，且后轮受力点位置未达到末尾位置，则判定实时运载货车未处于预设位置，生成未及预设信号并将未及预设信号发送至服务器，服务器接收到未及预设信号后根据车轮受力点与预设位置进行比较获取到改动前进距离，生成前移信号并将前移信号和改动前进距离发送至实时载运货车司机的手机终端；

若实时运载货车的前轮受力点位置超过起始位置，且后轮受力点位置超过末尾位置，则判定实时运载货车未处于预设位置，生成超过预设信号并将超过预测信号发送至服务器，服务器接收到超过预设信号后根据车轮受力点与预设位置进行比较获取到改动后退距离，生成后退信号并将后退信号和改动后退距离发送至实时运载货车司机的手机终端；

服务器接收到进站合格信号后生成制动分析信号并将制动分析信号发送至制动分析单元，制动分析单元用于对站内实时载运货车的牵引绳进行分析，分析牵引绳的实时状态，从而判断实时载运货车在预设位置内的所处位置进行分析，提高了实时运载货车的定位精准度，同时也增强了对运载货车的定位和感知能力，具体制动分析过程如下：

采集到实时载运货车的牵引绳并将其标记为分析对象，采集到分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频率，并将分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频率分别与实时水平度阈值范围和实时抖动频率阈值范围进行比较：

若分析对象的实时水平度大于实时水平度阈值范围，且分析对象的实时抖动频率大于实时抖动频率阈值范围，则判定对应分析对象制动强度过载，并生成预设位置内前进信号并将预设位置内前进信号发送至服务器，服务器接收到预设位置内前进信号后，将实时运载货车在预设位置内进行前移；

若分析对象的实时水平度小于实时水平度阈值范围，且分析对象的实时抖动频率小于实时抖动频率阈值范围，则判定对应分析对象制动强度低下，并生成预设位置内后退信号并将预设位置内后退信号发送至服务器，服务器接收到预设位置内后退信号后，将实时运载货车在预设位置内进行后移；

若分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频均在对应阈值范围，则判定对应分析对象制动强度正常，生成制动合格信号并将制动合格信号发送至服务器；

服务器接收到制动合格信号后生成上料分析信号并将上料分析信号发送至上料分析单元，上料分析单元用于对实时载运货车的上料进行分析，判断实时载运货车的上货效率，同时也能够验证实时载运货车在站内的定位效率，提高了实时载运货车的运行效率，促进煤炭运输的进度，具体分析过程如下：

对站内实时载运货车对应的平煤板，并将对应平煤板设置标号o，o为大于1的自然数，采集到实时载运货车对应平煤板的运行次数、运行高度以及实时去煤量，并将实时载运货车对应平煤板的运行次数、运行高度以及实时去煤量分别标记为CSo、GDo以及MLo；通过公式

获取到实时载运货车的分析系数Go，其中，s1、s2以及s3均为预设比例系数，且s1＞s2＞s3＞0；实时载运货车的分析系数是将实时载运货车的参数进行归一化处理得到一个用于判定实时载运货车上料效率的数值；通过公式可得平煤板的运行次数、运行高度越大，实时去煤量越小，则实时载运货车的分析系数越大，表示实时载运货车上料效果越好；本申请中通过运行次数和运行高度可以得出平煤板的运行状态，运行次数越多则表示煤炭装载效率越高，运行高度越大也能够确保平煤量，均能表示上料的高效率；实时去煤量越少则表示货车以外的煤量越少，则煤量清理的时间越短，间接增加了装载效率；

将实时载运货车的分析系数与分析系数阈值进行比较：

若实时载运货车的分析系数≥分析系数阈值，则判定对应实时载运货车的上料合格，生成高效率上料信号并将高效率上料信号发送至服务器；若实时载运货车的分析系数＜分析系数阈值，则判定对应实时载运货车的上料不合格，生成低效率上料信号并将低效率上料信号发送至服务器；服务器接收到低效率上料信号后将对应实时载运货车的对应平煤板和平煤板的运行进行整顿。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，管理人员通过注册登录单元将载运货车的信息通过手机终端进行注册；当实时入站的载运货车为注册成功的载运货车，则生成入站预测信号并将入站信号发送至入站预测单元；通过入站预测单元对实时入站的载运货车进行预测；若通过预测得到平稳性合格信号后，通过到站分析单元对进入站点内的实时载运货车进行分析，若通过分析判定实时运载货车处于预设位置，则通过制动分析单元对站内实时载运货车的牵引绳进行分析，判断实时运载货车在预设位置内是否合适，若实时运载货车在预设位置内合适则通过上料分析单元对实时载运货车的上料进行分析，判断实时载运货车的上货效率。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，其特征在于，包括定位感知平台，定位感知平台内设置有服务器，服务器通讯连接有入站预测单元、到站分析单元、上料分析单元、制动分析单元以及注册登录单元；

管理人员通过注册登录单元将载运货车的信息通过手机终端进行注册；当实时入站的载运货车为注册成功的载运货车，则生成入站预测信号并将入站信号发送至入站预测单元；通过入站预测单元对实时入站的载运货车进行预测；若通过预测得到平稳性合格信号后，通过到站分析单元对进入站点内的实时载运货车进行分析，若通过分析判定实时运载货车处于预设位置，则通过制动分析单元对站内实时载运货车的牵引绳进行分析，判断实时运载货车在预设位置内是否合适，若实时运载货车在预设位置内合适则通过上料分析单元对实时载运货车的上料进行分析，判断实时载运货车的上货效率；

到站分析单元的分析过程如下：

采集到站点内轨道的受力点位置获取到实时运载货车的实时位置，同时将预设位置的始末两端位置分别标记为起始位置和末尾位置，并将实时运载货车的实时位置与预设位置进行比较：

若实时运载货车的前轮受力点位置未达到起始位置，且后轮受力点位置超过末尾位置，则判定实时运载货车处于预设位置，生成进站合格信号并将进站合格信号发送至服务器；

若实时运载货车的前轮受力点位置未达到起始位置，且后轮受力点位置未达到末尾位置，则判定实时运载货车未处于预设位置，生成未及预设信号并将未及预设信号发送至服务器，服务器接收到未及预设信号后根据车轮受力点与预设位置进行比较获取到改动前进距离，生成前移信号并将前移信号和改动前进距离发送至实时载运货车司机的手机终端；

若实时运载货车的前轮受力点位置超过起始位置，且后轮受力点位置超过末尾位置，则判定实时运载货车未处于预设位置，生成超过预设信号并将超过预测信号发送至服务器，服务器接收到超过预设信号后根据车轮受力点与预设位置进行比较获取到改动后退距离，生成后退信号并将后退信号和改动后退距离发送至实时运载货车司机的手机终端。

2.根据权利要求1所述的基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，其特征在于，入站预测单元的预测分析过程如下：

将实时载运货车标记为i，i为大于1的自然数，采集到实时载运货车入站前的最高时速与实时载运货车的制动距离，并将实时载运货车入站前的最高时速与实时载运货车的制动距离分别标记为SSi和JLi；根据实时载运货车的制动距离获取到实时载运货车的速度降低幅度并将实时载运货车的速度降低幅度标记为FDi；通过公式分析获取到实时载运货车的入站预测系数Xi，将实时载运货车的入站预测系数与入站预测系数阈值进行比较：

若实时载运货车的入站预测系数≥入站预测系数阈值，则判定对应实时载运货车平稳性不合格，生成平稳性不合格信号并将平稳性不合格信号发送至服务器；若实时载运货车的入站预测系数＜入站预测系数阈值，则判定对应实时载运货车平稳性合格，生成平稳性合格信号并将平稳性合格信号发送至服务器。

3.根据权利要求1所述的基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，其特征在于，制动分析单元的制动分析过程如下：

采集到实时载运货车的牵引绳并将其标记为分析对象，采集到分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频率，并将分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频率分别与实时水平度阈值范围和实时抖动频率阈值范围进行比较：

若分析对象的实时水平度大于实时水平度阈值范围，且分析对象的实时抖动频率大于实时抖动频率阈值范围，则判定对应分析对象制动强度过载，并生成预设位置内前进信号并将预设位置内前进信号发送至服务器，服务器接收到预设位置内前进信号后，将实时运载货车在预设位置内进行前移；

若分析对象的实时水平度小于实时水平度阈值范围，且分析对象的实时抖动频率小于实时抖动频率阈值范围，则判定对应分析对象制动强度低下，并生成预设位置内后退信号并将预设位置内后退信号发送至服务器，服务器接收到预设位置内后退信号后，将实时运载货车在预设位置内进行后移；

若分析对象的实时水平度与分析对象的实时抖动频均在对应阈值范围，则判定对应分析对象制动强度正常，生成制动合格信号并将制动合格信号发送至服务器。

4.根据权利要求1所述的基于煤炭装车系统的铁路货车精准定位与感知系统，其特征在于，上料分析单元的分析过程如下：

对站内实时载运货车对应的平煤板，并将对应平煤板设置标号o，o为大于1的自然数，采集到实时载运货车对应平煤板的运行次数、运行高度以及实时去煤量，并将实时载运货车对应平煤板的运行次数、运行高度以及实时去煤量分别标记为CSo、GDo以及MLo；通过分析获取到实时载运货车的分析系数Go；

将实时载运货车的分析系数与分析系数阈值进行比较：

若实时载运货车的分析系数≥分析系数阈值，则判定对应实时载运货车的上料合格，生成高效率上料信号并将高效率上料信号发送至服务器；若实时载运货车的分析系数＜分析系数阈值，则判定对应实时载运货车的上料不合格，生成低效率上料信号并将低效率上料信号发送至服务器；服务器接收到低效率上料信号后将对应实时载运货车的对应平煤板和平煤板的运行进行整顿。

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