CN115195813A - 一种激光计轴方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种激光计轴方法及系统，正向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号时，累计计轴点数；反向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号后，又收到第二感应头发出的第二信号时，累计计轴点数。本发明实施例优化硬件结构，改变传感器检测装置，采用激光头代替磁头，同时使得传感器检测波由波状变为脉冲；正向计数分界与反向计数分界相同，实现了正向计数和反向计数的一致性，保证了计轴点数累计的准确性；检测结果更加符合实际情况，判断的准确率更高；解决了目前铁路运营缺少地面设备速度测量手段，当车地无线通信中断时，无法获取车载测速设备计算的列车速度和加速度的问题。

Description

一种激光计轴方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及列车计轴技术领域，具体涉及一种激光计轴方法及系统。

背景技术

FAdC型计轴设备分为室内和室外设备两部分，在轨道区段的各个端口处分别设置车轮传感器，它和评估板一起用于对列车轮对信息的检测。每个车轮传感器包含2个子系统，用于判别行车方向。每个车轮传感器用四芯信号电缆同一个评估板AEB相连接，该电缆为车轮传感器供电并将车轴数据传送给评估板。RSR180车轮传感器是采用电磁感应原理来检测其周围铁磁物质有无的有源传感器，其突出的特点是和周围其他的媒介无关且具有较好的大气适应性，RSR180型车轮传感器为轮缘型传感器，可通过检测车轮的轮缘来精确的判定车轮信息，具有较强的抗干扰能力。车轮传感器的运作基于磁力线偏转的原理。当有金属物体接近时，无论在发射线圈的上面还是下面，磁力线都会因为磁场的偏转而发生磁感应强度的改变。该原理可用以检测列车车轮的轮缘。同时，也可监测车轮传感器的正确安装位置(如车轮传感器是否松脱)。判断原则：当列车完全驶离区段时，经计轴主机评估板判断比较，确认数据信息无误及区段无车则给出区段空闲指示。若列车进入区段或未驶离区段时，则给出区间占用指示。逻辑计算：当所监视区段的进入区段数和驶离区段轴数相等，且激光计轴设备无故障时，输出区段空闲，否则输出区段占用。例如，当轴数J1＝轴数J2时，轨道区段输出空闲；轴数J1≠轴数J2时，轨道区段输出占用。

目前计轴设备采用有源传感器，其基于电磁感应原理来检测其周围铁磁物质有无，在复杂电磁环境的磁浮线路可用性较差。

另外，现有计轴方法中的分界线不准确：当一车轮通过两个磁头时，两个车轮感应器均送出一个轮脉冲，如果两个轮脉冲重叠就计一个轴。计轴是区段占用检查的基础设备，区段物理分界划分十分重要，目前使用计轴设备中线作为两区段划分的物理分界线。如图9所示，此种方式导致列车实际已经越过物理分界线1，磁头2才送出脉冲，计轴点1(RSR1)计一轴后，区段判断为占用状态。因此，现有计轴技术方案是如果两个脉冲重叠则计一个轴，列车运行正方向和反方向计轴方案相同，轴数根据计轴的方向存入加/减计数器中，导致了列车实际占用/空闲状态与分界划分的区段占用/空闲不相符，存在一定模糊段，带来安全风险。为了规避列车实际占用与计算区段占用存在偏差带来的风险，现有技术中增加了管理手段，例如不允许列车停在警冲标内方等等，一定程度上也影响了运行效率。还有，计轴设备应满足列车正向运行、反向运行和折返运行的要求，现有计轴计算方法中，列车正线运行和反向运行经过同一个计轴的计轴点位置不同，且现有方案正向计数分界与反向计数分界不同，无法实现正向计数和反向计数的一致性。

另外，目前铁路运营缺少地面设备速度测量手段，当车地无线通信中断时，无法获取车载测速设备计算的列车速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种激光计轴方法，优化了激光计轴计算算法和计轴计算区段空闲/占用的条件，使列车无论正向运行/反向运行，均能够实现列车运行轨道区段物理分界与计算占用分界相同，同时增加测速功能，实现地面设备的列车测速，此方法无需依靠新设备和车载设备实现。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种激光计轴方法，包括步骤：

正向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号时，累计计轴点数；

反向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号后，又收到第二感应头发出的第二信号时，累计计轴点数。

优选地，根据区段内首尾两个计轴点的计轴点数的关系，以及第二感应头发出的第一信号和第二信号，判断所述区段的状态。

优选地，正向运行时，列车由第一计轴点驶向第二计轴点：

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数不相等时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第二计轴点内的第二感应头发出的第一信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第二计轴点内的第二感应头发出的第二信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为空闲状态。

优选地，反向运行时，列车由第二计轴点驶向第一计轴点；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数不相等时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第一信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第二信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为空闲状态。

优选地，所述第一信号为由未遮断转为遮断时发出的信号，所述第二信号为由遮断转为未遮断时发出的信号。

优选地，通过感应板对第一感应头和第二感应头的遮断与未遮断来形成第一信号和第二信号，其中，感应板的长度大于第一感应头与第二感应头的间距。

优选地，列车运行的最高速度满足：

v_max<l_计轴间距/t_s；

其中，V_max表示列车运行的最高速度，l_计轴间距表示第一感应头和第二感应头之间的间距，t_S表示处理第一信号和第二信号及运行计算的反应时间。

优选地，根据感应板的长度和第一感应头与第二感应头之间的间距计算列车通过速度：

v_车＝(l_臂+l_计轴间距)/t₃；

其中，V_车表示列车通过速度，l_臂表示感应板的长度，l_计轴间距表示第一感应头与第二感应头之间的间距，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间。

优选地，根据感应板经过第一感应头的速度与感应板经过第二感应头的速度计算列车的加速度：

其中，a_车表示列车的加速度，l_臂表示感应板的长度，Δt表示感应板的中线经过第二激光头与第一激光头的时间差，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间，t₁表示列车经过第一激光头的时间，t₂表示列车经过第二激光头的时间。

本发明还公开了一种激光计轴系统，包括室内设备和室外设备，所述室内设备包括计轴点，计轴点包括第一感应头和第二感应头，所述室外设备包括：

接收板，用于接收第一感应头和第二感应头发出的第一信号和第二信号，并将所述第一信号和第二信号传输至计算板；

计算板，用于在正向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号时，累计计轴点数；

还用于，在反向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号后，又收到第二感应头发出的第二信号时，累计计轴点数。

优选地，所述室外设备还包括：

输出板，用于判断区段内首尾两个计轴点的计轴点数是否相等；

评估板，用于根据区段内首尾两个计轴点的计轴点数的关系，以及第二感应头发出的第一信号和第二信号，判断所述区段的状态。

优选地，所述第一信号为由未遮断转为遮断时发出的信号，所述第二信号为由遮断转为未遮断时发出的信号；

优选地，所述室外设备还包括感应板，感应板安装在列车底部，用于随着列车的移动，对第一感应头或第二感应头进行遮挡，所述感应板的长度大于第一感应头与第二感应头的间距。

优选地，所述列车运行的最高速度满足：

v_max<l_计轴间距/t_s；

其中，V_max表示列车运行的最高速度，l_计轴间距表示第一感应头和第二感应头之间的间距，t_S表示处理第一信号和第二信号及运行计算的反应时间。

优选地，根据感应板的长度和第一感应头与第二感应头之间的间距计算列车通过速度：

v_车＝(l_臂+l_计轴间距)/t₃；

其中，V_车表示列车通过速度，l_臂表示感应板的长度，l_计轴间距表示第一感应头与第二感应头之间的间距，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间。

优选地，根据感应板经过第一感应头的速度与感应板经过第二感应头的速度计算列车的加速度：

其中，a_车表示列车的加速度，l_臂表示感应板的长度，Δt表示感应板的中线经过第二激光头与第一激光头的时间差，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间，t₁表示列车经过第一激光头的时间，t₂表示列车经过第二激光头的时间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明优化硬件结构，改变传感器检测装置，采用激光头代替磁头，同时使得传感器检测波由波状变为脉冲，解决了目前计轴设备采用有源传感器基于电磁感应原理来检测其周围铁磁物质有无，在复杂电磁环境的磁浮线路可用性较差的问题。

2、本发明针对列车正向运行和反向运行采用了两种不同的计轴方法，使得正向计数分界与反向计数分界相同，实现了正向计数和反向计数的一致性，避免了列车实际占用/空闲状态与分界划分的区段占用/空闲不相符，存在一定模糊段，带来安全风险的问题，保证了计轴点数累计的准确性。

3、本发明根据两个计轴点的计轴点数是否相同，以及第二计轴点内的第二感应头发出的不同信号来综合判断区段是否占用，避免了列车还未完全离开区段，就判断该区段为空闲状态的问题，因而使得检测结果更加符合实际情况，判断的准确率更高。

4、本发明采用计轴作为后备模式下的区段占用检查，可以将现有计轴设备做算法改造，实现通过列车速度测量，不仅无需新增设备，还实现地面设备的通过列车速度测量，可应用于车地无线中断时列车校准，调度员预估操作等，解决了目前铁路运营缺少地面设备速度测量手段，当车地无线通信中断时，无法获取车载测速设备计算的列车速度和加速度的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是本发明一种激光计轴系统的结构示意图；

图2是本发明一种激光计轴方法中列车正向运行时的其中一个示意图；

图3是本发明一种激光计轴方法中列车正向运行时的另一个示意图；

图4是本发明一种激光计轴方法中的区段示意图；

图5是本发明一种激光计轴方法中列车反向运行时的其中一个示意图；

图6是本发明一种激光计轴方法中列车反向运行时的另一个示意图；

图7是本发明一种激光计轴方法中时间表示示意图；

图8是本发明一种激光计轴方法的流程图；

图9是现有技术中计轴系统的结构示意图。

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、完整地说明，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。

本发明实施例提供了一种激光计轴系统，该系统包括室内设备和室外设备，室内设备包括若干个计轴点，每个计轴点由两个感应头构成，室外设备包括若干激光计轴点处理模块，激光计轴点处理模块的数量与计轴点的数量一致，即每个计轴点对应一套激光计轴点处理模块，激光计轴点处理模块包括两个接收板、两个计算板以及一个激光计轴点输出板，接收板与感应头的数量一致，计算板用于对应的的计轴点的轴数计算和判别。两块计算板采用2取2的方式，每个计算板独立实时处理经评估板评估后的轴信息及激光脉冲信号突变点的信息，并将两块计算板的计算结果进行对比，一致就输出结果，不一致则认定为错误，采用2取2的方式提高了计算结果的准确性，避免输出错误计算结果的问题。

示例性地，如图1所示，室内设备包括三个计轴点，分别是激光计轴点a、激光计轴点b以及激光计轴点c，每个计轴点中包括两个感应头，本实施例中，采用激光头作为感应头，即激光计轴点a包括第一激光头和第二激光头,激光计轴点b包括第一激光头和第二激光头，激光计轴点c包括第一激光头和第二激光头；本实施例中，优化硬件结构，改变传感器检测装置，采用激光头代替磁头，同时使得传感器检测波由波状变为脉冲，解决了目前计轴设备采用有源传感器基于电磁感应原理来检测其周围铁磁物质有无，在复杂电磁环境的磁浮线路可用性较差的问题。

室外设备为占用检测主机，包括三个激光计轴点处理模块、两个评估板AEB、电源板PSC和通信板COM，其中，三个激光计轴点处理模块分别是激光计轴点处理模块a、激光计轴点处理模块b和激光计轴点处理模块c,每个激光计轴点处理模块包括两个接收板，分别为第一接收板和第二接收板，还包括两个计算板，分别为第一计算板和第二计算板，还包括一个激光计轴点输出板；两个评估板AEB分别是第一评估板AEB和第二评估板AEB；激光计轴点处理模块a内的第一接收板接收第一激光头发出的第一信号和第二信号，激光计轴点处理模块a内的第二接收板接收第二激光头发出的第一信号和第二信号，第一接收板将所接收的信号分别传输至第一计算板和第二计算板，第二接收板将所接收的信号分别传输至第一计算板和第二计算板，第一计算板根据第一接收板和第二接收板反馈的信号以及计轴方法计算出激光计轴点a的计轴点数JZ1，第二计算板根据第一接收板和第二接收板反馈的信号以及计轴方法计算出激光计轴点a的计轴点数JZ2，通过激光计轴点输出板判断第一计算板计算出的计轴点数JZ1与第二计算板计算出的计轴点数JZ2是否相等，即第一计算板和第二计算板同时计算，并将计算结果反馈至激光计轴点输出板，激光计轴点输出板将第一计算板和第二计算板的计算结果进行对比，一致就输出结果，不一致则认定为错误，即JZ1＝JZ2时，则输出JZ1或JZ2，JZ1≠JZ2时，进行错误提示。激光计轴点处理模块a和激光计轴点处理模块b中的激光计轴点输出板均将检测结果输出至第一评估板AEB，第一评估板AEB轮询激光计轴点a和激光计轴点b并取得计轴数据；接收激光脉冲信号突变点信息；与相邻的评估板AEB交换计轴数据及激光脉冲信号突变点信息；对来自激光计轴点的数据进行计算，确定计轴区段的状态；将区段状态输出至通信板COM；若发生与安全有关的故障，作出安全的反映。同样的，激光计轴点处理模块b以及激光计轴点处理模块c也以同样的2取2的方式进行计算，此处不再赘述。

本实施例中，激光计轴点a和激光计轴点b为A区段的首尾两个计轴点，激光计轴点b和激光计轴点c为B区段的首尾两个计轴点，换言之，相邻的两个激光计轴点a和激光计轴点b之间的区段为A区段，相邻的两个激光计轴点b和激光计轴点c之间的区段为B区段。

本实施例中，电源板PSC用于给激光计轴点处理模块、评估板AEB和通信板COM供电。

如图8所示，本发明提供了一种激光计轴方法，包括步骤：

正向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号时，累计计轴点数；

值得说明的是，本实施例中，采用激光头作为感应头，即第一感应头为第一激光头，第二感应头为第二激光头；另外，以列车惯行方向为顺向安装第一激光头和第二激光头，其中，将第二激光头作为主用激光头，将第一激光头作为次用激光头，列车正向和反向运行时的计数分界线一致，均为主用激光头的右侧边缘。第一信号是激光头从未被遮断的状态转变为被遮断状态时发出的脉冲信号，第二信号是激光头由当前被遮断状态转为未被遮断状态时发出的脉冲信号，也即波段结束信号。

通过感应板实现对激光头的遮挡，从而形成第一信号以及第二信号，其中，感应板为悬挂式列车的悬臂或者模拟车轮设计的长条板。

值得说明的是，感应板的长度应大于第一感应头与第二感应头的间距，具体地：l_臂>l_计轴间距，其中l_臂为感应板的长度，l_计轴间距为第一感应头与第二感应头之间的间距，这样，能够保证感应板同时对两个感应头进行遮断，避免无法进行累计计轴点数的问题。

车速要求：由于计轴系统处理脉冲及运行计算存在一定反应时间t_s，因此会限制列车运行最高运行速度v_max，列车运行的最高速度应当满足：v_max<l_计轴间距/t_s；其中，Vmax表示列车运行的最高速度，l_计轴间距表示第一感应头和第二感应头之间的间距，t_S表示处理第一信号和第二信号及运行计算的反应时间。如此，能够避免系统还未计算出计轴点数，列车就通过了两个激光头的问题。

具体地，如图2所示，箭头所指方向为列车运行方向，当列车按照箭头所指方向运行，也就是正向运行时，感应板先遮挡第一激光头，此时为状态a，感应板还未到达计数分界，第一激光头发出第一信号，即从未被遮断的状态转变为被遮断状态的时发出的信号，此时，感应板还未随列车移动至第二激光头处，也就是还没有遮挡住第二激光头，此时第二激光头不发出信号，而且计轴点数不累计；

随着列车的运行，感应板移动至第二激光头处，如图2中状态b所示,这个时候，感应板的头部遮挡第二激光头，第二激光头发出第一信号，即从未被遮断的状态转变为被遮断状态的时发出的信号，由于感应板的长度大于第一激光头与第二激光头之间的距离，第一激光头仍然被感应板遮挡，所以此时第一接收板接收到第一激光头的第一信号，第二接收板接收到第二激光头的第一信号；此时，符合正向运行，累计计轴点数的条件，因此，计数器开始累计，本实施例中，优选地，正向运行时，计轴点数预+1；例如，计轴点数历史数据为10，此时现有计轴点数变为11；

随着列车的继续运行，感应板的头部完全遮挡住第二激光头，感应板的尾部完全遮挡住第一激光头，此时，如图2中的状态c所示，第一激光头虽然已经越过计数分界,但是，由于激光头的遮挡状态与状态b中激光头的遮挡状态一致，因此激光头所发出的信号与处于状态b时的信号一致，此时计轴点数没有变化，例如，此时现有计轴点数还维持为11；

如图3所示，当随着列车的继续运行，感应板的尾部越过第一激光头，然后感应板的尾部越过第二激光头的右侧边缘，即正向计数分界线，如图3中的状态d,在此期间，第一激光头发出第二信号，即激光头由被遮断状态转至未被遮断的状态，当感应板的尾部越过第二激光头的右侧边缘时，发出第二信号，即激光头由被遮断状态转至未被遮断的状态，列车继续以箭头所指方向运行，来到状态e,此时感应板远离第一激光头和第二激光头，也就是说，感应板没有再对第一激光头和第二激光头进行遮挡，因此，第一激光头和第二激光头的信号仍然是第二信号。由于此时发出的是第二信号，与正向运行时的计数条件不符合，因此，计轴点数不变，例如，此时现有计轴点数还维持为11；至此，本轮计数完成。

第一接收板将所接收到的信息反馈至第一计算板和第二计算板，第二接收板将所接收到的信息也反馈至第一计算板和第二计算板，两块计算板对所接收到的信息进行对比，如果两块计算板接收到的信息一致时，两块计算板将信息均反馈至激光计轴点输出板，经激光计轴点输出板对比两块计算板反馈的计轴点数是否一致，一致时，输出该一致的计轴点数至评估板AEB，评估板AEB轮询所有激光计轴点并取得计轴数据，接收激光脉冲信号突变点信息；与相邻评估板交换计轴数据及激光脉冲信号突变点信息；对来自激光计轴点的数据进行计算，确定计轴区段的状态；区段状态输出至通信板；若发生与安全有关的故障，将作出安全的反映。

总结性的说，采用2取2的方式，当两个接收板共同接收到第一信号且该第一信号经对比无误时，计数器的计轴点数由预+1变为+1。

然后，根据区段内首尾两个计轴点的计轴点数关系，以及第二感应头发出的第一信号和第二信号，判断所述区段的状态。

具体地，正向运行时，列车由第一计轴点驶向第二计轴点：

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数不相等时，说明此时列车还在第一计轴点和第二计轴点之间的区段内，因此，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第二计轴点内的第二感应头发出的第一信号时，说明此时感应板的尾部仍然未越过正向计数分界，因此判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；与传统的计轴方法中，单一的根据第一计轴点数和第二计轴点数是否相等这一条件来判断区段是否占用不同的是，本实施例不仅根据两个计轴点的计轴点数是否相同，还根据第二计轴点内的第二感应头发出的不同信号来综合判断区段是否占用，避免了列车还未完全离开区段，就判断该区段为空闲状态的问题，因而使得检测结果更加符合实际情况，判断的准确率更高。

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第二计轴点内的第二感应头发出的第二信号时，当第二计轴点内的第二感应头即主感应头发出第二信号时，说明第二感应头由遮断状态转变为未遮断状态，进一步说明了列车上的感应板已经完全越过了正向计数分界，表明列车已经驶离该区段，因此，此时判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为空闲状态。

示例性地，结合图2-4，第一计轴点为图4中的计轴点A，第二计轴点为图3中的计轴点B。列车在正向运行时，即从计轴点A驶向计轴点B时，当计轴点A和计轴点B的计轴点数不相等时，则说明，列车上的感应板还未越过计轴点B中的第二激光头(B-2)右侧边缘，即未越过正向计数分界，也就是说，列车还在计轴点A和计轴点B限定的Ⅰ区段内，此时，判断Ⅰ区段为占用状态；

当计轴点A和计轴点B的计轴数相等时，且当接收到计轴点B内的激光头B-2发出的第一信号，即B-2由未遮挡状态转变为遮挡状态时，说明此时处于图2和图3中的状态b和状态c,这两种状态中，列车仍然处于图4中的Ⅰ区段内，因此，判断该Ⅰ区段为占用状态；

当计轴点A和计轴点B的计轴数相等，且当接收到计轴点B内的激光头B-2发出的第二信号，即激光头B-2由遮断状态转变为未遮断状态时，如图3中的状态d和状态e所示，表明列车已经驶离Ⅰ区段，因此判断该Ⅰ区段为空闲状态。

如图8所示，反向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号后，又收到第二感应头发出的第二信号时，累计计轴点数。

本实施例反向运行的计轴方式与正向运行的计轴方式不同，正向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号时，计轴点数+1，而反向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号后，并不累计计轴点数，直到收到第二感应头发出的第二信号时，才开始累计计轴点，即计轴点数-1。

具体地，如图5所示，第一感应头为图5中的第一激光头，第二感应头为图5中的第二激光头，箭头所指方向为列车运行方向，与正向运行方向相反，反向计数分界与正向计数分界相同，均为第二激光头的右侧边缘，第二激光头为主用激光头。

列车反向运行时，列车由第二激光头向第一激光头的移动，首先，如图5中状态f所示，感应板还未遮挡第二激光头，也就是感应板的头部还未越过反向计数分界时，由于列车是由第二激光头向第一激光头移动的，在感应板还未越过第二激光头时，也不会越过第一激光头，因此，处于状态f时，第一激光头和第二激光头的信号没有变化，此时，由于不符合反向运行累计计轴点数的情况，因此，计轴点数没有变化，仍为历史计轴点数，示例性地，历史计轴点数为-10。

随着列车的运行，如图5中的状态g所示，感应板的头部刚刚越过第二激光头，即刚刚越过反向计数分界，此时，感应板还未移动至第一激光头处，因此，第一激光头的信号仍然没有变化，而第二激光头由于从未被感应板遮挡突变为被感应板遮挡因此第二激光头发出突变的第一信号，即由未遮断状态转变为遮断状态的信号，此时仍然不符合反向运行累计计轴点数的情况，因此，计轴点数没有变化，仍为历史计轴点数-10。

随着列车的继续运行，如图5中的状态h所示，感应板的头部移动至第一激光头处，对第一激光头进行遮挡，第一激光头的信号发生突变，发出第一信号，即第一激光头由未遮断状态转变为遮断状态的信号，此时，由于感应板的长度大于第一激光头与第二激光头的间距，因此，此时感应板仍然遮挡住第二激光头，因此，第二激光头的信号未发生突变，所以此时仍然不符合反向运行累计计轴点数的情况，计轴点数仍然没有变化，还为历史计轴点数-10。

随着列车的运行，如图6中的状态i所示，感应板又往第一激光头的方向移动了一定距离，此时，感应板仍然遮断第一激光头，第一激光头的信号没有变化，而感应板的尾部越过第二激光头的右侧边缘，即反向计数分界，也就是说，第二激光头由遮断状态突变为未遮断状态，此时第二激光头发出第二信号，即激光头由遮断状态突变为未遮断状态的信号，此种状态符合反向运行累计计轴点数的情况，计轴点数发生变化，计轴点数-1，示例性地，计轴点数由历史计轴点数-10变为-11。

综上，本实施例与传统的计轴方法不同的是，本实施例在列车反向运行时，第一激光头和第二激光头均被遮挡时，计轴点数不累计，只有当收到第一激光头和第二激光头被遮挡，且又收到第二激光头由遮挡变为未被遮挡的的信号时才累计计轴点数，避免了列车还未完全越过计数分界就计数，存在计算的计轴点数与实际的计轴点数不符合的问题，因此，本实施例的计轴方法更加精确。

进一步地，根据区段内首尾两个计轴点的计轴点数的关系，以及第二感应头发出的第一信号和第二信号，判断所述区段的状态。

具体地，反向运行时，列车由第二计轴点驶向第一计轴点；

结合图4-6，本实施例中，第二计轴点为图4中的计轴点C，第一计轴点为图4中的计轴点B，列车由计轴点C向计轴点B移动；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数不相等时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

具体地，根据上述列车反向运行累计计轴点数的方法，计算出反向运行时的第一计轴点和第二计轴点的计轴点数，即计算出计轴点C和计轴点B的计轴点数，当计轴点C与计轴点B的计轴点数不相等时，说明，列车已经越过计轴点C，但是还未越过计轴点B，列车的头部已经处于计轴点C与计轴点B限定的II区段内，所以此时判断图4中计轴点C和计轴点B限定的II区段为占用状态，即判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态。

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第一信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

具体地，如图4所示，当计轴点C与计轴点B的计轴点数相等时，此时列车的状态有两种，一是，列车仍然处于II区段内，二是列车已经驶出计轴点B，来到I区段，此时如果收到计轴点C中的激光头C-1发出的第一信号时，即激光头C-1仍然为遮挡状态时，则说明列车仍然在II区段内，因此，判断II区段为占用状态，即当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第一信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态，与传统的计轴方法不同的是，本实施例不仅将第一计轴点数与第二计轴点数是否相等的条件作为判断区段状态的条件，还将第一计轴点内的第一感应头的遮挡状态作为判断区段状态的条件，使得区段状态的判定更加准确，避免出现列车还未真正离开所在区段，就判定该区段为空闲的问题。

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第二信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为空闲状态。

具体地，如图4所示，当计轴点C与计轴点B的计轴点数相等时，此时列车的状态有两种，一是，列车仍然处于II区段内，二是列车已经驶出计轴点B，来到I区段，此时如果收到计轴点C中的激光头C-1发出的第二信号时，即激光头C-1由遮挡状态转变为未遮挡状态时，则说明列车已经驶离II区段内，此时，判断II区段为空闲状态，即当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第二信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为空闲状态，与传统的计轴方法不同的是，本实施例不仅将第一计轴点数与第二计轴点数是否相等的条件作为判断区段状态的条件，还将第一计轴点内的第一感应头的遮挡状态作为判断区段状态的条件，使得区段状态的判定更加准确，避免出现列车还未真正离开所在区段，就判定该区段为空闲的问题。

值得说明的是，本发明中的计轴点数不仅仅限定为-1，也可以是-2、-3、-3......-n,本实施例并不对计轴点数每次的累计点数进行限定，也不对累计点数的正负进行限定，为保证计轴方法能够实施以及计轴系统能够成功运行，每次累计的计轴点数都是固定的，为区分正向运行和反向运行，将正向运行与反向运行用相反的计数方式进行计数，优选地，正向运行符合计轴条件时，计轴点数+1，反向运行符合计轴条件时，计轴点数-1。

综上，本实施例的计数器计算逻辑为：以列车惯行方向为顺向安装激光计轴。激光计轴的第二激光头为主用激光头，第一激光头为次用激光头。主用激光头当脉冲由遮断转为非遮断时，负责发送波段结束信号。

每个激光计轴点由2个激光感应头构成，两激光感应头用于辨别列车方向，且当一个车轮通过两个激光感应头时，两个激光头均送出一个遮断脉冲。

现有计轴技术方案是如果两个脉冲重叠则计一个轴，列车运行正方向和反方向计轴方案相同。轴数根据计轴的方向存入加/减计数器中。本实施例改变计算轴数逻辑，区间占用/清空逻辑，使得区间占用/清空情况更接近于列车实际占用/清空状态。且为确保列车运行正向和反向计数分界相同，设计两套计轴计数和区间占用判断逻辑。不以计轴数量作为判断区间占用/空闲的单一判断条件。

具体地，如图2所示的列车正向运行场景1：激光头1先收到遮断脉冲，后共同遮断，则计数器加1。如图2所示，列车正向运行，当悬臂遮断第一激光头后，再同时遮断第二激光头，即计加一个轴(+1)，此时分界点为第二激光头右侧边缘。此种状态时，悬臂同时占用计数分界左侧和右侧。

具体地，如图3所示的列车正向运行场景2：激光头1先恢复脉冲，后激光头2恢复脉冲并发出波段结束信号。如图3所示，列车正向运行，当悬臂经过第一激光头和第二激光头后，第二激光头恢复脉冲，发出波段结束信号。此时悬臂已经完全走过正向计数分界，前一区段无悬臂占用，具备前一区段占用出清至空闲的条件。

具体地，如图5所示的列车反向运行场景3：第二激光头先遮断脉冲，后共同遮断，计数器不变。如图5所示，列车反向运行，悬臂未完全越过反向计数分界时，不减轴。

具体地，如图6所示的列车反向运行场景4：第二激光头先收到遮断脉冲，后共同遮断，第二激光头恢复脉冲并发出波段结束信号，计数器减1。如图6所示，列车反向运行，当悬臂遮断第二激光头后，再遮断第一激光头，恢复第二激光头通路时，即计减一个轴(-1)。场景4：先共同遮断，激光头1先收到恢复脉冲，则计数器不变。

区间占用/空闲计算逻辑中，判断原则：当列车完全驶离区段时，经计轴主机评估板判断比较，确认数据信息无误及区段无车则给出区段空闲指示。若列车进入区段或未驶离区段时，则给出区间占用指示。逻辑计算：当所监视区段的进入区段轴数和驶离区段轴数相等，且激光计轴设备无故障时，所在区段计数分界内激光头均无遮挡时，输出本区段空闲。当区段的列车占用情况判断为区段两端计轴数不相等或所在区段分界内任一激光头为占用状态时，输出本区段占用。

正向运行时：

当A计轴点数不等于B计轴点数，则区段Ⅰ为占用状态。(当第一区段I的首尾两个计轴点的计轴点数相等时，则所述第一区段I为占用状态)；

当列车驶入激光计轴点B，即满足“列车正向运行场景1”时，计轴点B点数加1。(当计轴点中的所有感应头被共同遮断时，计轴点数+1)；

A计轴点数等于B计轴点数，且激光头B-2处于遮断状态，则区段Ⅰ为占用状态。

当列车悬臂驶过计轴点B的计数分界，即满足“列车正向运行场景2”时，激光头B-2发出波段结束信号。

当A计轴点等于B计轴点数，且收到激光头B-2发出的波段结束信号，则区段Ⅰ为空闲状态。

反向运行时：

当B计轴点数不等于C计轴点数，则区段Ⅱ为占用状态。

当A计轴点数等于B计轴点数，激光头B-2处于遮断状态，则区段Ⅰ为占用状态。

当列车驶入激光计轴点B，即满足“列车反向运行场景4”时，收到激光头B-2发出的波段结束信号，计轴点B点数减1。

当C计轴点等于B计轴点数，且激光头C-2处于非遮断状态，则区段Ⅱ为空闲状态。

进一步地，如图7所示，本实施例根据感应板的长度和第一感应头与第二感应头之间的间距计算列车通过速度：

v_车＝(l_臂+l_计轴间距)/t₃；

其中，V_车表示列车通过速度，l_臂表示感应板的长度，l_计轴间距表示第一感应头与第二感应头之间的间距，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间。

还根据感应板经过第一感应头的速度与感应板经过第二感应头的速度计算列车的加速度：

其中，a_车表示列车的加速度，l_臂表示感应板的长度，Δt表示感应板的中线经过第二激光头与第一激光头的时间差，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间，t₁表示列车经过第一激光头的时间，t₂表示列车经过第二激光头的时间。

本实施例采用计轴作为后备模式下的区段占用检查，可以将现有计轴设备做算法改造，实现通过列车速度测量，不仅无需新增设备，还实现地面设备的通过列车速度测量。可应用于车地无线中断时列车校准，调度员预估操作等。解决了目前铁路运营缺少地面设备速度测量手段，当车地无线通信中断时，无法获取车载测速设备计算的列车速度和加速度的问题。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种激光计轴方法，其特征在于，包括步骤：

正向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号时，累计计轴点数；

反向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号后，又收到第二感应头发出的第二信号时，累计计轴点数。

2.根据权利要求1所述的一种激光计轴方法，其特征在于，根据区段内首尾两个计轴点的计轴点数的关系，以及第二感应头发出的第一信号和第二信号，判断所述区段的状态。

3.根据权利要求2所述的一种激光计轴方法，其特征在于，正向运行时，列车由第一计轴点驶向第二计轴点：

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数不相等时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第二计轴点内的第二感应头发出的第一信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第二计轴点内的第二感应头发出的第二信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为空闲状态。

4.根据权利要求2所述的一种激光计轴方法，其特征在于，反向运行时，列车由第二计轴点驶向第一计轴点；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数不相等时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第一信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为占用状态；

当第一计轴点和第二计轴点的计轴点数相等，且当接收到第一计轴点内的第一感应头发出的第二信号时，判断第一计轴点和第二计轴点所限定的区段为空闲状态。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种激光计轴方法，其特征在于，所述第一信号为由未遮断转为遮断时发出的信号，所述第二信号为由遮断转为未遮断时发出的信号。

6.根据权利要求1所述的一种激光计轴方法，其特征在于，通过感应板对第一感应头和第二感应头的遮断与未遮断来形成第一信号和第二信号，其中，感应板的长度大于第一感应头与第二感应头的间距。

7.根据权利要求6所述的一种激光计轴方法，其特征在于，列车运行的最高速度满足：

v_max<l_计轴间距/t_s；

其中，V_max表示列车运行的最高速度，l_计轴间距表示第一感应头和第二感应头之间的间距，t_S表示处理第一信号和第二信号及运行计算的反应时间。

8.根据权利要求6或7所述的一种激光计轴方法，其特征在于，根据感应板的长度和第一感应头与第二感应头之间的间距计算列车通过速度：

v_车＝(l_臂+l_计轴间距)/t₃；

其中，V_车表示列车通过速度，l_臂表示感应板的长度，l_计轴间距表示第一感应头与第二感应头之间的间距，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间。

9.根据权利要求8所述的一种激光计轴方法，其特征在于，根据感应板经过第一感应头的速度与感应板经过第二感应头的速度计算列车的加速度：

其中，a_车表示列车的加速度，l_臂表示感应板的长度，Δt表示感应板的中线经过第二激光头与第一激光头的时间差，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间，t₁表示列车经过第一激光头的时间，t₂表示列车经过第二激光头的时间。

10.一种激光计轴系统，其特征在于，包括室内设备和室外设备，所述室内设备包括计轴点，计轴点包括第一感应头和第二感应头，所述室外设备包括：

接收板，用于接收第一感应头和第二感应头发出的第一信号和第二信号，并将所述第一信号和第二信号传输至计算板；

计算板，用于在正向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号时，累计计轴点数；

还用于，在反向运行时，当收到计轴点内第一感应头和第二感应头发出的第一信号后，又收到第二感应头发出的第二信号时，累计计轴点数。

11.根据权利要求10所述的一种激光计轴系统，其特征在于，所述室外设备还包括：

输出板，用于判断区段内首尾两个计轴点的计轴点数是否相等；

评估板，用于根据区段内首尾两个计轴点的计轴点数的关系，以及第二感应头发出的第一信号和第二信号，判断所述区段的状态。

12.根据权利要求10或11所述的一种激光计轴系统，其特征在于，所述第一信号为由未遮断转为遮断时发出的信号，所述第二信号为由遮断转为未遮断时发出的信号。

13.根据权利要求10所述的一种激光计轴系统，其特征在于，所述室外设备还包括感应板，感应板安装在列车底部，用于随着列车的移动，对第一感应头或第二感应头进行遮挡，所述感应板的长度大于第一感应头与第二感应头的间距。

14.根据权利要求13所述的一种激光计轴系统，其特征在于，所述列车运行的最高速度满足：

v_max<l_计轴间距/t_s；

其中，V_max表示列车运行的最高速度，l_计轴间距表示第一感应头和第二感应头之间的间距，t_S表示处理第一信号和第二信号及运行计算的反应时间。

15.根据权利要求14所述的一种激光计轴系统，其特征在于，根据感应板的长度和第一感应头与第二感应头之间的间距计算列车通过速度：

v_车＝(l_臂+l_计轴间距)/t₃；

其中，V_车表示列车通过速度，l_臂表示感应板的长度，l_计轴间距表示第一感应头与第二感应头之间的间距，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间。

16.根据权利要求15所述的一种激光计轴系统，其特征在于，根据感应板经过第一感应头的速度与感应板经过第二感应头的速度计算列车的加速度：

其中，a_车表示列车的加速度，l_臂表示感应板的长度，Δt表示感应板的中线经过第二激光头与第一激光头的时间差，t₃表示表示列车经第一感应头时起至离开第二感应头时止的时间，t₁表示列车经过第一激光头的时间，t₂表示列车经过第二激光头的时间。

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