CN114987579B - 一种轨道车辆及其测速定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆及其测速定位系统，属于轨道车辆领域，用于轨道车辆的测速定位。本申请在目标轨道车辆上设置了交变磁场发生装置，如此一来，随着目标轨道车辆的运行，光纤上间隔设置的振荡装置便能够在交变磁场发生装置产生的交变磁场的感应下产生谐振并对光纤中传输光信号进行反射，而光信号处理模块就可以根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置，由于光信号的传输速度较快，因此本申请中对轨道车辆进行测速定位的实时性以及准确性较高，消除了轨道车辆的安全隐患并降低了能量消耗。

Description

一种轨道车辆及其测速定位系统
技术领域
本发明涉及轨道车辆领域，特别是涉及一种测速定位系统，本发明还涉及一种轨道车辆。
背景技术
在列车控制系统中，测速定位是一个重要的部分，列车控制系统必须能实时且准确的检测出轨道车辆位置以及速度，以便能可靠的对列车的行驶进行控制牵引，测速定位性能直接影响到对于轨道车辆的各种控制动作(例如启动、加速、稳速、减速以及精确停靠)的可靠性，间接地影响到轨道车辆的能量消耗以及运行安全，也就是说，测速定位性能不佳则会存在安全隐患并且导致能量消耗的增加。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种测速定位系统，由于光信号的传输速度较快，因此本申请中对轨道车辆进行测速定位的实时性以及准确性较高，消除了轨道车辆的安全隐患并降低了能量消耗；本发明的另一目的是提供一种包括上述测速定位系统的轨道车辆，由于光信号的传输速度较快，因此本申请中对轨道车辆进行测速定位的实时性以及准确性较高，消除了轨道车辆的安全隐患并降低了能量消耗。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种测速定位系统，包括：
铺设于目标轨道车辆的轨道沿线的光纤，用于传输光信号；
设置于所述目标轨道车辆上的交变磁场发生装置，用于产生交变磁场；
从轨道起点处的光纤开始依次间隔第一预设距离套装于所述光纤的多个振荡装置，用于在感应到所述交变磁场时产生谐振，以便在所述光纤中对传输的光信号进行反射；
与光纤末端连接的光信号处理模块，用于基于所述光纤发射并接收反射的光信号，并在接收到所述光信号时，根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置。
优选地，所述交变磁场发生装置至少两个，且相邻的两个所述交变磁场发生装置间隔第二预设距离；
每个所述交变磁场发生装置分别用于，产生自身独有的预设频率的交变磁场；
每个所述振荡装置中包含与每个所述交变磁场发生装置一一对应的振荡模块，用于在感应到自身对应的预设频率的所述交变磁场时产生谐振，以便在所述光纤中对传输的光信号进行反射；
所述在接收到所述光信号时，根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置具体为：
根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆在轨道上的位置；
根据所述第二预设距离以及连续接收到的两个不同所述预设频率的光信号的频率变化时间计算出所述目标轨道车辆当前的速度；
其中，所述第二预设距离小于所述第一预设距离。
优选地，距离最远的两个所述交变磁场发生装置之间的第三预设距离等于所述第一预设距离；
则所述光信号处理模块还用于根据预设对应关系确定当前接收到的光信号的预设频率对应的位移量，并将最后一次计算出的所述目标轨道车辆在轨道上的位置与当前所述位移量之和作为所述目标轨道车辆的精确位置。
优选地，所述光纤包括均与轨道平行铺设的多条子光纤；
则所述振荡装置依次间隔第四预设距离套装于所述子光纤，且各个所述振荡装置在所述轨道方向上的最小距离为第一预设距离；
其中，所述第一预设距离与所述子光纤数量的乘积等于所述第四预设距离；
所述根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆在轨道上的位置具体为：
根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆在轨道上的预估位置，并根据接收到光信号的所述子光纤的编号对所述预估位置进行细化得到所述目标轨道车辆在轨道上的位置。
优选地，所述第一预设距离为50cm，所述第二预设距离为1cm。
优选地，多个所述交变磁场发生装置的预设频率按照所述交变磁场发生装置的排列顺序呈阶梯变化。
优选地，所述光信号处理模块还用于，在连续接收到的两个所述光信号的频率间隔不为预设数值时，控制提示器提示交变磁场发生装置故障。
优选地，所述光信号处理模块还用于，在持续预设时长未接收到所有所述预设频率中的某一预设频率的光信号时，控制提示器提示交变磁场发生装置故障。
优选地，所述提示器为显示器。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种轨道车辆，包括如上所述的测速定位系统。
本发明提供了一种测速定位系统，本申请在目标轨道车辆上设置了交变磁场发生装置，如此一来，随着目标轨道车辆的运行，光纤上间隔设置的振荡装置便能够在交变磁场发生装置产生的交变磁场的感应下产生谐振并对光纤中传输光信号进行反射，而光信号处理模块就可以根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置，由于光信号的传输速度较快，因此本申请中对轨道车辆进行测速定位的实时性以及准确性较高，消除了轨道车辆的安全隐患并降低了能量消耗。
本发明还提供了一种轨道车辆，具有如上测速定位系统相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种测速定位系统的结构示意图；
图2为本发明提供的另一种测速定位系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种测速定位系统，由于光信号的传输速度较快，因此本申请中对轨道车辆进行测速定位的实时性以及准确性较高，消除了轨道车辆的安全隐患并降低了能量消耗；本发明的另一核心是提供一种包括上述测速定位系统的轨道车辆，由于光信号的传输速度较快，因此本申请中对轨道车辆进行测速定位的实时性以及准确性较高，消除了轨道车辆的安全隐患并降低了能量消耗。
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。
请参考图1，图1为本发明提供的一种测速定位系统的结构示意图，该测速定位系统包括：
铺设于目标轨道车辆的轨道沿线的光纤L，用于传输光信号；
设置于目标轨道车辆上的交变磁场发生装置1，用于产生交变磁场；
从轨道起点处的光纤L开始依次间隔第一预设距离套装于光纤L的多个振荡装置2，用于在感应到交变磁场时产生谐振，以便在光纤L中对传输的光信号进行反射；
与光纤L末端连接的光信号处理模块3，用于基于光纤L发射并接收反射的光信号，并在接收到光信号时，根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置。
具体的，考虑到如上背景技术中的技术问题，本申请欲通过基于磁场的谐振耦合技术使得轨道车辆在行驶过程中，能够在对应光纤L的位置上对光纤L内部的光信号进行反射，光信号处理模块3利用光信号的发射时间点以及接收时间点便可以计算目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置，由于基于磁场的谐振耦合速度以及光信号的传播速度均较快，因此本申请能够快速准确地计算出轨道车辆的实时速度以及在轨道上的位置。
具体的，光纤L理论上应该铺设于轨道车辆所有的轨道沿线，也即存在轨道的地方均需铺设光纤L，以便可以对任何位置的轨道车辆进行测速定位，且光纤L应与轨道平行。
其中，当交变磁场发生装置1在经过某个振荡装置2时，该振荡装置2便会感应到交变磁场时产生谐振，谐振的同时便会在光纤L中对传输的光信号进行反射。
具体的，第一预设距离可以进行自主设定，其数值与测速定位的准确性存在一定的联系。
本发明提供了一种测速定位系统，本申请在目标轨道车辆上设置了交变磁场发生装置，如此一来，随着目标轨道车辆的运行，光纤上间隔设置的振荡装置便能够在交变磁场发生装置产生的交变磁场的感应下产生谐振并对光纤中传输光信号进行反射，而光信号处理模块就可以根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置，由于光信号的传输速度较快，因此本申请中对轨道车辆进行测速定位的实时性以及准确性较高，消除了轨道车辆的安全隐患并降低了能量消耗。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，交变磁场发生装置1至少两个，且相邻的两个交变磁场间发生装置隔第二预设距离；
每个交变磁场发生装置1分别用于，产生自身独有的预设频率的交变磁场；
每个振荡装置2中包含与每个交变磁场发生装置1一一对应的振荡模块，用于在感应到自身对应的预设频率的交变磁场时产生谐振，以便在光纤L中对传输的光信号进行反射；
在接收到光信号时，根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置具体为：
根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆在轨道上的位置；
根据第二预设距离以及连续接收到的两个不同预设频率的光信号的频率变化时间计算出目标轨道车辆当前的速度；
其中，第二预设距离小于第一预设距离。
具体的，考虑到每条光纤L上的振荡装置2的数量越多，那么光信号在光纤L中的衰减也就越严重，因此每条光纤L上的振荡装置2的数量不能太多，也即相邻的两个振荡装置2的间距不能太小，这样一来也就降低了速度测量的准确度，因此本申请中在轨道车辆上设置了多个交变磁场发生装置1，如此一来，对于某一个振荡装置2来说，轨道车辆上的多个交变磁场发生装置1便可以依次使得该振荡装置2产生不同预设频率的振动，也即该振荡装置2能够以不同的频率将光纤L中的光信号反射回光信号处理模块3，光信号处理模块3则可以根据第二预设距离以及连续接收到的两个不同预设频率的光信号的频率变化时间计算出目标轨道车辆当前的速度，由于第二预设距离小于第一预设距离，因此可以提升速度计算的准确性。
作为一种优选的实施例，距离最远的两个交变磁场发生装置1之间的第三预设距离等于第一预设距离；
则光信号处理模块3还用于根据预设对应关系确定当前接收到的光信号的预设频率对应的位移量，并将最后一次计算出的目标轨道车辆在轨道上的位置与当前位移量之和作为目标轨道车辆的精确位置。
具体的，考虑到振荡装置2可以反映出当前对应的交变磁场发生装置1的预设频率，因此通过接收到反射的光信号的预设频率便可以反推出当前对应的交变磁场发生装置1，也即能够将定位精度缩小到第二预设距离，因此本申请中可以根据预设对应关系确定当前接收到的光信号的预设频率对应的位移量，并将最后一次计算出的目标轨道车辆在轨道上的位置与当前位移量之和作为目标轨道车辆的精确位置，从而提高了定位精细度。
作为一种优选的实施例，光纤L包括均与轨道平行铺设的多条子光纤L；
则振荡装置2依次间隔第四预设距离套装于子光纤L，且各个振荡装置2在轨道方向上的最小距离为第一预设距离；
其中，第一预设距离与子光纤L数量的乘积等于第四预设距离；
根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆在轨道上的位置具体为：
根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算目标轨道车辆在轨道上的预估位置，并根据接收到光信号的子光纤L的编号对预估位置进行细化得到目标轨道车辆在轨道上的位置。
具体的，为了进一步减小每条光纤L中振荡装置2对于光信号的衰减，本申请中设置了多条子光纤L，如此一来在保证第一预设距离不变的情况下，可以减少每条光纤L中振荡装置2的间距以及数量，在这种情况下，便可以结合接收到光信号的子光纤L的编号确定目标轨道车辆在轨道上的位置，进而结合位移量确定轨道车辆的精确位置，进一步提升了信号的稳定性以及定位精度。
作为一种优选的实施例，第一预设距离为50cm，第二预设距离为1cm。
具体的，为了平衡信号衰减度、交变磁场发生装置1的成本以及定位精细度，本申请中将第一预设距离设置为50cm，如此一来每一条光纤L中的相邻振荡装置2的间距便为2.5米，第二预设距离可以为1cm(也即定位可以精确到1cm)，在这种情况下交变磁场发生装置1的数量可以设置为50个。
当然，除了该具体设置外，第一预设距离以及第二预设距离具体还可以为其他数值，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，多个交变磁场发生装置1的预设频率按照交变磁场发生装置1的排列顺序呈阶梯变化。
具体的，为了降低布局难度，本申请可以按照交变磁场发生装置1的排列顺序呈阶梯变化地设置各个交变磁场发生装置1的预设频率，使得频率变化具有规律性，减小了设置预设频率以及速度计算的出错概率。
当然，除了该排布方式外，交变磁场发生装置1的预设频率的排布方式还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，光信号处理模块3还用于，在连续接收到的两个光信号的频率间隔不为预设数值时，控制提示器提示交变磁场发生装置1故障。
具体的，考虑到在交变磁场发生装置1的预设频率的排布方式为阶梯变化时，光信号处理模块3连续接收到的两个光信号的频率间隔理应为预设数值，因此本申请中的光信号处理模块3可以在连续接收到的两个光信号的频率间隔不为预设数值时，控制提示器提示交变磁场发生装置1故障，以便工作人员及时对故障进行检修。
作为一种优选的实施例，光信号处理模块3还用于，在持续预设时长未接收到所有预设频率中的某一预设频率的光信号时，控制提示器提示交变磁场发生装置1故障。
具体的，考虑到在经过每个振荡装置2时，交变磁场发生装置1都会使得振荡装置2产生每种预设频率的谐振，也即光信号处理模块3每次都可以接收到各个预设频率的光信号，因此长时间未接收到所有预设频率中的某一预设频率的光信号是不正常的，因此本发明实施例中还可以在持续预设时长未接收到所有预设频率中的某一预设频率的光信号时，控制提示器提示交变磁场发生装置1故障，便于工作人员及时对交变磁场发生装置1或振荡装置2进行检修，提高了维修效率。
作为一种优选的实施例，提示器为显示器。
具体的，显示器具有提示效果好、稳定性强以及寿命长等优点。
当然，除了显示器外，提示器还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。
本发明还提供了一种轨道车辆，包括如前述实施例中的测速定位系统。
对于本发明实施例提供的轨道车辆的介绍请参照前述的测速定位系统的实施例，本发明实施例在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种测速定位系统，其特征在于，包括：
铺设于目标轨道车辆的轨道沿线的光纤，用于传输光信号；
设置于所述目标轨道车辆上的交变磁场发生装置，用于产生交变磁场；
从轨道起点处的光纤开始依次间隔第一预设距离套装于所述光纤的多个振荡装置，用于在感应到所述交变磁场时产生谐振，以便在所述光纤中对传输的光信号进行反射；
与光纤末端连接的光信号处理模块，用于基于所述光纤发射并接收反射的光信号，并在接收到所述光信号时，根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置；
所述交变磁场发生装置至少两个，且相邻的两个所述交变磁场发生装置间隔第二预设距离；
每个所述交变磁场发生装置分别用于，产生自身独有的预设频率的交变磁场；
每个所述振荡装置中包含与每个所述交变磁场发生装置一一对应的振荡模块，用于在感应到自身对应的预设频率的所述交变磁场时产生谐振，以便在所述光纤中对传输的光信号进行反射；
所述在接收到所述光信号时，根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆当前的速度以及在轨道上的位置具体为：
根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆在轨道上的位置；
根据所述第二预设距离以及连续接收到的两个不同所述预设频率的光信号的频率变化时间计算出所述目标轨道车辆当前的速度；
其中，所述第二预设距离小于所述第一预设距离；
多个所述交变磁场发生装置的预设频率按照所述交变磁场发生装置的排列顺序呈阶梯变化；
所述光信号处理模块还用于，在连续接收到的两个所述光信号的频率间隔不为预设数值时，控制提示器提示交变磁场发生装置故障；
距离最远的两个所述交变磁场发生装置之间的第三预设距离等于所述第一预设距离；
则所述光信号处理模块还用于根据预设对应关系确定当前接收到的光信号的预设频率对应的位移量，并将最后一次计算出的所述目标轨道车辆在轨道上的位置与当前所述位移量之和作为所述目标轨道车辆的精确位置；
所述光纤包括均与轨道平行铺设的多条子光纤；
则所述振荡装置依次间隔第四预设距离套装于所述子光纤，且各个所述振荡装置在所述轨道方向上的最小距离为第一预设距离；
其中，所述第一预设距离与所述子光纤数量的乘积等于所述第四预设距离；
所述根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆在轨道上的位置具体为：
根据光信号的发射时间点以及接收时间点计算所述目标轨道车辆在轨道上的预估位置，并根据接收到光信号的所述子光纤的编号对所述预估位置进行细化得到所述目标轨道车辆在轨道上的位置；
所述光信号处理模块还用于，在持续预设时长未接收到所有所述预设频率中的某一预设频率的光信号时，控制提示器提示交变磁场发生装置故障。
2.根据权利要求1所述的测速定位系统，其特征在于，所述第一预设距离为50cm，所述第二预设距离为1cm。
3.根据权利要求1所述的测速定位系统，其特征在于，所述提示器为显示器。
4.一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的测速定位系统。
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