CN115913267A - 一种车地高速通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于车地通信技术领域，尤其是涉及一种车地高速通信装置，包括列车、红外检测机构和多个等距分布设置的地面通信端，所述列车内安设有车载通信端，所述地面通信端包括安装板，所述安装板的上端中间位置安设有旋转方位自调节机构，所述旋转方位自调节机构的上端输出端固定连接有托接板，所述托接板的上端固定安设有仰俯角度调节机构。本发明使得光学天线能够在车地通信中始终朝向车载通信端设置，且能够根据列车行进速度的快慢对光学天线的旋转速度进行自适应的调节，进而使得通信双方的激光信号达到最优值，有效提升了车地通信的数据传输质量。

Description

一种车地高速通信装置

技术领域

本发明属于车地通信技术领域，尤其是涉及一种车地高速通信装置。

背景技术

车地通信，顾名思义，就是列车在行驶中与地面车站等属地进行信息数据的双向传输，将列车上的车载数据进行及时的反馈，车地通信装置由车载无线通信终端和地面无线通信终端组成，其中车载无线通信终端和地面无线通信终端均由光端机和光学天线组成。

在车地通信中，最优的方式为地面无线通信终端内的光学天线始终朝向车载无线通信终端内的光学天线，进而使得通信双方的接收透镜接收到的激光信号和发射透镜发射的激光信号均达到最优值，但在实际使用中，地面无线通信终端位置固定，导致地面无线通信终端内的光学天线并不能始终朝向车载无线通信终端内的光学天线进行车地通信，进而对车地通信的传输质量造成了影响。

目前有通过增加万向调节底座对地面无线通信终端的俯仰角度和方位角度进行快速调节，以此使得地面无线通信终端的光学天线向内朝向车内的车载无线通信终端所处方向；进而使得通信双方的接收透镜接收到的激光信号和发射透镜发射的激光信号均达到最优值，但列车行进的车速不同，车速快时，列车行驶过地面无线通信终端的时间短，车速慢时，列车行驶过地面无线通信终端的时间长，而始终匀速进行调节的万向调节底座不能适用于不同行进速度的列车进行使用，进而造成地面通信无线终端不能准确的朝向车载无线通信终端进行数据传输，对于车地通信数据传输的改进效果不够好。

为此，我们提出一种车地高速通信装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种车地高速通信装置。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种车地高速通信装置，包括列车、红外检测机构和多个等距分布设置的地面通信端，所述列车内安设有车载通信端，所述地面通信端包括安装板，所述安装板的上端中间位置安设有旋转方位自调节机构，所述旋转方位自调节机构的上端输出端固定连接有托接板，所述托接板的上端固定安设有仰俯角度调节机构，所述仰俯角度调节机构的上端输出端固定连接有光学天线，所述安装板的上端后侧还固定安设有光端机，所述安装板的上端还固定安设有罩套在光学天线和光端机外侧的遮挡防护机构，所述安装板的下端固定安设有自驱动供电阻值接入调节机构。

在上述的一种车地高速通信装置中，所述红外检测机构包括两个对称设置的L形固定板，所述L形固定板水平部的下端固定连接有卡接座，两个所述卡接座内分别固定插套有红外发射传感器和红外接收传感器。

在上述的一种车地高速通信装置中，所述旋转方位自调节机构包括转动连接在安装板上端的传动轴，所述传动轴的上端固定连接在托接板的下侧，所述传动轴的轴壁固定套接有传动齿轮，所述安装板的上端对称固定连接有两个导向框，两个所述导向框内滑动连接有同一个与传动齿轮啮合的传动齿条，所述安装板的上端一侧固定连接有与传动齿条位置对应的侧板，所述传动齿条的一端与侧板之间固定连接有同一个回拉弹簧，所述安装板的上端另一侧固定安设有用于牵拉传动齿条移动的转动牵拉机构。

在上述的一种车地高速通信装置中，所述仰俯角度调节机构包括两个对称固定连接在托接板上端的支撑板，两个所述支撑板之间通过转轴转动连接有同一个偏转圆块，所述偏转圆块的上端固定连接在光学天线的下端，所述托接板的上端固定连接有双轴电机，所述双轴电机的两端输出端与转轴的两端均通过链轮组件传动连接，所述支撑板与偏转圆块之间安设有卡固机构。

在上述的一种车地高速通信装置中，所述遮挡防护机构包括两个对称设置的防护罩，所述安装板的上端对称固定连接四个电动滑轨，所述电动滑轨内的滑块一端固定连接在防护罩的下端外侧。

在上述的一种车地高速通信装置中，所述自驱动供电阻值接入调节机构包括固定连接在安装板下侧的安装壳，所述安装壳的内壁顶部固定连接有绝缘壳，所述绝缘壳的内壁顶部固定连接有电阻条，所述绝缘壳的下端相对一侧内壁固定连接有多根导向滑杆，多根所述导向滑杆外滑动套接有同一个移动座，所述移动座的上端固定连接有与电阻条接触的导电接片，所述移动座和绝缘壳的内壁固定连接有多个分别套设在多根导向滑杆外的复位弹簧，所述移动座的下端通过绝缘壳下端开设的条形开口贯穿绝缘壳的下端，且固定连接有推拉板，所述推拉板的侧壁与安装壳的内壁固定连接有同一个弹性压缩气囊，所述安装壳的内壁顶部固定安设有泵机，所述泵机的出气口通过送气管与弹性压缩气囊的后端连通，所述弹性压缩气囊的下端固定连接有贯穿至安装壳下端的泄气筒。

在上述的一种车地高速通信装置中，所述转动牵拉机构包括固定连接在安装板上端的直流电机，所述直流电机的上端输出端固定连接有第一连接座，所述安装板的上端固定连接有L形立板，所述L形立板的水平部转动套接有连接轴，所述连接轴的下端固定连接有收卷轮，所述收卷轮的下端固定连接有第二连接座，所述第一连接座的上端固定嵌设有定位电磁块，所述第二连接座的下端固定嵌设有定位永磁块，所述收卷轮上卷绕有牵拉绳，所述牵拉绳的一端与传动齿条的一端固定连接。

在上述的一种车地高速通信装置中，所述卡固机构包括多根活动插设在支撑板侧壁的卡固杆，多根所述卡固杆呈环形分布设置，所述偏转圆块的侧壁开设有多个与卡固杆匹配插接的卡固槽，多根所述卡固杆的外端固定连接有同一个环形防脱板，所述环形防脱板和支撑板之间固定连接有多个分别套设在多根卡固杆外的卡固弹簧，所述环形防脱板的侧壁固定嵌设有环形永磁块，所述支撑板的外侧固定嵌设有与环形永磁块位置对应的环形电磁块。

与现有的技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过设置的地面通信端、车载通信端、安装板、仰俯角度调节机构、卡固机构、光学天线、光端机，能够根据列车的具体型号信息，对地面通信端内光学天线的仰俯角度进行快速调节，使得光学天线能够更准确的朝向车载通信端进行数据传输操作，保证车地通信的质量，适应性更好。

2、通过设置的列车、红外检测机构、旋转方位自调节机构、自驱动供电阻值接入调节机构、转动牵拉机构，能够根据列车行进速度的快慢对光学天线的旋转速度进行自适应的调节，进而使得光学天线能够在车地通信中始终朝向车载通信端设置，进而使得通信双方的激光信号达到最优值，有效提升了车地通信的数据传输质量。

3、通过设置的遮挡防护机构，能够在没有列车经过时，对光端机和光学天线进行有效的保护，避免外部环境的长时间侵蚀容易对光端机和光学天线造成损坏的问题。

综上所述：本发明使得光学天线能够在车地通信中始终朝向车载通信端设置，且能够根据列车行进速度的快慢对光学天线的旋转速度进行自适应的调节，进而使得通信双方的激光信号达到最优值，有效提升了车地通信的数据传输质量。

附图说明

图1是本发明提供的一种车地高速通信装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种车地高速通信装置的红外检测机构的结构示意图；

图3是本发明提供的一种车地高速通信装置的地面通信端的结构示意图；

图4是本发明提供的一种车地高速通信装置的旋转方位自调节机构的结构示意图；

图5是本发明提供的一种车地高速通信装置的仰俯角度调节机构的结构示意图；

图6是本发明提供的一种车地高速通信装置的自驱动供电阻值接入调节机构的结构示意图；

图7是本发明提供的一种车地高速通信装置的转动牵拉机构的结构示意图。

图中：1、列车；2、红外检测机构；21、L形固定板；22、卡接座；23、红外发射传感器；24、红外接收传感器；3、地面通信端；4、车载通信端；5、安装板；6、旋转方位自调节机构；61、传动轴；62、传动齿轮；63、导向框；64、传动齿条；65、侧板；66、回拉弹簧；7、托接板；8、仰俯角度调节机构；81、支撑板；82、转轴；83、偏转圆块；84、双轴电机；85、链轮组件；9、光学天线；10、光端机；11、遮挡防护机构；111、防护罩；112、电动滑轨；12、自驱动供电阻值接入调节机构；121、安装壳；122、绝缘壳；123、电阻条；124、导向滑杆；125、移动座；126、导电接片；127、复位弹簧；128、条形开口；129、推拉板；1210、弹性压缩气囊；1211、泵机；1212、泄气筒；13、转动牵拉机构；131、直流电机；132、第一连接座；133、L形立板；134、连接轴；135、收卷轮；136、第二连接座；137、定位电磁块；138、定位永磁块；139、牵拉绳；14、卡固机构；141、卡固杆；142、卡固槽；143、环形防脱板；144、卡固弹簧；145、环形永磁块；146、环形电磁块。

具体实施方式

以下实施例仅出于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

如图1-7所示，一种车地高速通信装置，包括列车1、红外检测机构2和多个等距分布设置的地面通信端3，红外检测机构2包括两个对称设置的L形固定板21，L形固定板21水平部的下端固定连接有卡接座22，两个卡接座22内分别固定插套有红外发射传感器23和红外接收传感器24。

列车1内安设有车载通信端4，地面通信端3包括安装板5，安装板5的上端中间位置安设有旋转方位自调节机构6，旋转方位自调节机构6包括转动连接在安装板5上端的传动轴61，传动轴61的上端固定连接在托接板7的下侧，传动轴61的轴壁固定套接有传动齿轮62，安装板5的上端对称固定连接有两个导向框63，两个导向框63内滑动连接有同一个与传动齿轮62啮合的传动齿条64，安装板5的上端一侧固定连接有与传动齿条64位置对应的侧板65，传动齿条64的一端与侧板65之间固定连接有同一个回拉弹簧66，安装板5的上端另一侧固定安设有用于牵拉传动齿条64移动的转动牵拉机构13；

转动牵拉机构13包括固定连接在安装板5上端的直流电机131，直流电机131的上端输出端固定连接有第一连接座132，安装板5的上端固定连接有L形立板133，L形立板133的水平部转动套接有连接轴134，连接轴134的下端固定连接有收卷轮135，收卷轮135的下端固定连接有第二连接座136，第一连接座132的上端固定嵌设有定位电磁块137，第二连接座136的下端固定嵌设有定位永磁块138，收卷轮135上卷绕有牵拉绳139，牵拉绳139的一端与传动齿条64的一端固定连接。

旋转方位自调节机构6的上端输出端固定连接有托接板7，托接板7的上端固定安设有仰俯角度调节机构8，仰俯角度调节机构8包括两个对称固定连接在托接板7上端的支撑板81，两个支撑板81之间通过转轴82转动连接有同一个偏转圆块83，偏转圆块83的上端固定连接在光学天线9的下端，托接板7的上端固定连接有双轴电机84，双轴电机84的两端输出端与转轴82的两端均通过链轮组件85传动连接。

支撑板81与偏转圆块83之间安设有卡固机构14，卡固机构14包括多根活动插设在支撑板81侧壁的卡固杆141，多根卡固杆141呈环形分布设置，偏转圆块83的侧壁开设有多个与卡固杆141匹配插接的卡固槽142，多根卡固杆141的外端固定连接有同一个环形防脱板143，环形防脱板143和支撑板81之间固定连接有多个分别套设在多根卡固杆141外的卡固弹簧144，环形防脱板143的侧壁固定嵌设有环形永磁块145，支撑板81的外侧固定嵌设有与环形永磁块145位置对应的环形电磁块146。

仰俯角度调节机构8的上端输出端固定连接有光学天线9，安装板5的上端后侧还固定安设有光端机10，安装板5的上端还固定安设有罩套在光学天线9和光端机10外侧的遮挡防护机构11，遮挡防护机构11包括两个对称设置的防护罩111，安装板5的上端对称固定连接四个电动滑轨112，电动滑轨112内的滑块一端固定连接在防护罩111的下端外侧。

安装板5的下端固定安设有自驱动供电阻值接入调节机构12，自驱动供电阻值接入调节机构12包括固定连接在安装板5下侧的安装壳121，安装壳121的内壁顶部固定连接有绝缘壳122，绝缘壳122的内壁顶部固定连接有电阻条123，绝缘壳122的下端相对一侧内壁固定连接有多根导向滑杆124，多根导向滑杆124外滑动套接有同一个移动座125，移动座125的上端固定连接有与电阻条123接触的导电接片126，移动座125和绝缘壳122的内壁固定连接有多个分别套设在多根导向滑杆124外的复位弹簧127，移动座125的下端通过绝缘壳122下端开设的条形开口128贯穿绝缘壳122的下端，且固定连接有推拉板129，推拉板129的侧壁与安装壳121的内壁固定连接有同一个弹性压缩气囊1210，安装壳121的内壁顶部固定安设有泵机1211，泵机1211的出气口通过送气管与弹性压缩气囊1210的后端连通，弹性压缩气囊1210的下端固定连接有贯穿至安装壳121下端的泄气筒1212。

现对本发明的操作原理做如下描述：通过设置的地面通信端3、车载通信端4、安装板5、仰俯角度调节机构8、卡固机构14、光学天线9、光端机10，基于即将过站列车1的型号信息启动双轴电机84，双轴电机84通过链轮组件85带动转轴82转动，转轴82带动偏转圆块83转动，进而对光学天线9的相对仰俯角度进行快速调节，调节的过程中向环形电磁块146供电，使得环形电磁块146产生与环形永磁块145相反的磁性，进而推动环形防脱板143外移，使得环形防脱板143带动多根卡固杆141外移，避免卡固杆141阻挡偏转圆块83的转动调节，调节完成后断去对环形电磁块146的供电，卡固弹簧144回拉环形防脱板143，环形防脱板143将卡固杆141推进卡固槽142内，实现支撑板81和偏转圆块83之间的稳固连接，能够根据列车1的具体型号信息，对地面通信端3内光学天线9的仰俯角度进行快速调节，使得光学天线9能够更准确的朝向车载通信端4进行数据传输操作，保证车地通信的质量，适应性更好；

通过设置的列车1、红外检测机构2、旋转方位自调节机构6、自驱动供电阻值接入调节机构12、转动牵拉机构13，列车1行驶中，先经过红外发射传感器23和红外接收传感器24之间，断开红外发射传感器23和红外接收传感器24的信号连接，此时启动泵机1211向弹性压缩气囊1210内充气，随着持续的充气操作，弹性压缩气囊1210推动推拉板129带动移动座125移动，进而配合导向滑杆124的稳定移动带动导电接片126在电阻条123上移动，当列车1的末端也离开红外发射传感器23和红外接收传感器24之间后，断去对泵机1211的供电，并以此时电阻条123接入的电阻阻值为基础同步启动对直流电机131和定位电磁块137的供电，且配合时间继电器完成对直流电机131和定位电磁块137的定时供电，电阻条123与直流电机131电性串联连接，定位电磁块137通电产生磁性，进而稳定吸附定位永磁块138，使得第一连接座132和第二连接座136稳固连接在一起，直流电机131带动收卷轮135转动，收卷轮135配合牵拉绳139带动传动齿条64克服回拉弹簧66的弹力在导向框63内移动，再通过传动齿条64和传动齿轮62的啮合作用驱动传动轴61带动光学天线9转动；

一开始光学天线9是相对列车1的前进方向偏转设置的，随着列车1的前进，使得光学天线9相对车载通信端4进行自旋转，使得光学天线9始终朝向车载通信端4进行数据传输，且列车1速度越快，泵机1211的充气时间越短，导电接片126在电阻条123上移动的距离越短，使得电阻条123接入直流电机131供电电路上的阻值越小，由于串联电路中的电流处处相等，当电阻条123的接入电阻相对较小时，在整个对直流电机131的供电电路上的总电阻较小，根据欧姆定律 I=U/R即电流=电压/电阻，因此电路的总电流相对较大，直流电机131的电阻固定，因此直流电机131的供电电压变大，直流电机131能够通过调节电压来直接改变电机的转速，因此直流电机131的旋转速度快，能够跟上列车1的行进速度进行快速旋转对位，反之，当列车1速度慢时，泵机1211的充气时间长，导电接片126在电阻条123上移动的距离变长，使得电阻条123接入电路的阻值相对较大，因此直流电机131的供电电压变小，直流电机131的旋转速度变慢，能够根据列车1行进速度的快慢对光学天线9的旋转速度进行自适应的调节，进而使得光学天线9能够在车地通信中始终朝向车载通信端4设置，进而使得通信双方的激光信号达到最优值，有效提升了车地通信的数据传输质量；

通过设置的遮挡防护机构11，当列车1经过红外检测机构2内时，触发信号启动电动滑轨112，电动滑轨112带动两个防护罩111外移，使得光学天线9露出进行数据传输工作，没有列车1时两个防护罩111在电动滑轨112的驱动下相互靠近，组成一整个保护罩对光端机10和光学天线9进行有效的保护，避免外部环境的长时间侵蚀容易对光端机10和光学天线9造成损坏的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)

1.一种车地高速通信装置，包括列车（1）、红外检测机构（2）和多个等距分布设置的地面通信端（3），其特征在于，所述列车（1）内安设有车载通信端（4），所述地面通信端（3）包括安装板（5），所述安装板（5）的上端中间位置安设有旋转方位自调节机构（6），所述旋转方位自调节机构（6）的上端输出端固定连接有托接板（7），所述托接板（7）的上端固定安设有仰俯角度调节机构（8），所述仰俯角度调节机构（8）的上端输出端固定连接有光学天线（9），所述安装板（5）的上端后侧还固定安设有光端机（10），所述安装板（5）的上端还固定安设有罩套在光学天线（9）和光端机（10）外侧的遮挡防护机构（11），所述安装板（5）的下端固定安设有自驱动供电阻值接入调节机构（12）。

2.根据权利要求1所述的一种车地高速通信装置，其特征在于，所述红外检测机构（2）包括两个对称设置的L形固定板（21），所述L形固定板（21）水平部的下端固定连接有卡接座（22），两个所述卡接座（22）内分别固定插套有红外发射传感器（23）和红外接收传感器（24）。

3.根据权利要求1所述的一种车地高速通信装置，其特征在于，所述旋转方位自调节机构（6）包括转动连接在安装板（5）上端的传动轴（61），所述传动轴（61）的上端固定连接在托接板（7）的下侧，所述传动轴（61）的轴壁固定套接有传动齿轮（62），所述安装板（5）的上端对称固定连接有两个导向框（63），两个所述导向框（63）内滑动连接有同一个与传动齿轮（62）啮合的传动齿条（64），所述安装板（5）的上端一侧固定连接有与传动齿条（64）位置对应的侧板（65），所述传动齿条（64）的一端与侧板（65）之间固定连接有同一个回拉弹簧（66），所述安装板（5）的上端另一侧固定安设有用于牵拉传动齿条（64）移动的转动牵拉机构（13）。

4.根据权利要求1所述的一种车地高速通信装置，其特征在于，所述仰俯角度调节机构（8）包括两个对称固定连接在托接板（7）上端的支撑板（81），两个所述支撑板（81）之间通过转轴（82）转动连接有同一个偏转圆块（83），所述偏转圆块（83）的上端固定连接在光学天线（9）的下端，所述托接板（7）的上端固定连接有双轴电机（84），所述双轴电机（84）的两端输出端与转轴（82）的两端均通过链轮组件（85）传动连接，所述支撑板（81）与偏转圆块（83）之间安设有卡固机构（14）。

5.根据权利要求1所述的一种车地高速通信装置，其特征在于，所述遮挡防护机构（11）包括两个对称设置的防护罩（111），所述安装板（5）的上端对称固定连接四个电动滑轨（112），所述电动滑轨（112）内的滑块一端固定连接在防护罩（111）的下端外侧。

6.根据权利要求1所述的一种车地高速通信装置，其特征在于，所述自驱动供电阻值接入调节机构（12）包括固定连接在安装板（5）下侧的安装壳（121），所述安装壳（121）的内壁顶部固定连接有绝缘壳（122），所述绝缘壳（122）的内壁顶部固定连接有电阻条（123），所述绝缘壳（122）的下端相对一侧内壁固定连接有多根导向滑杆（124），多根所述导向滑杆（124）外滑动套接有同一个移动座（125），所述移动座（125）的上端固定连接有与电阻条（123）接触的导电接片（126），所述移动座（125）和绝缘壳（122）的内壁固定连接有多个分别套设在多根导向滑杆（124）外的复位弹簧（127），所述移动座（125）的下端通过绝缘壳（122）下端开设的条形开口（128）贯穿绝缘壳（122）的下端，且固定连接有推拉板（129），所述推拉板（129）的侧壁与安装壳（121）的内壁固定连接有同一个弹性压缩气囊（1210），所述安装壳（121）的内壁顶部固定安设有泵机（1211），所述泵机（1211）的出气口通过送气管与弹性压缩气囊（1210）的后端连通，所述弹性压缩气囊（1210）的下端固定连接有贯穿至安装壳（121）下端的泄气筒（1212）。

7.根据权利要求3所述的一种车地高速通信装置，其特征在于，所述转动牵拉机构（13）包括固定连接在安装板（5）上端的直流电机（131），所述直流电机（131）的上端输出端固定连接有第一连接座（132），所述安装板（5）的上端固定连接有L形立板（133），所述L形立板（133）的水平部转动套接有连接轴（134），所述连接轴（134）的下端固定连接有收卷轮（135），所述收卷轮（135）的下端固定连接有第二连接座（136），所述第一连接座（132）的上端固定嵌设有定位电磁块（137），所述第二连接座（136）的下端固定嵌设有定位永磁块（138），所述收卷轮（135）上卷绕有牵拉绳（139），所述牵拉绳（139）的一端与传动齿条（64）的一端固定连接。

8.根据权利要求4所述的一种车地高速通信装置，其特征在于，所述卡固机构（14）包括多根活动插设在支撑板（81）侧壁的卡固杆（141），多根所述卡固杆（141）呈环形分布设置，所述偏转圆块（83）的侧壁开设有多个与卡固杆（141）匹配插接的卡固槽（142），多根所述卡固杆（141）的外端固定连接有同一个环形防脱板（143），所述环形防脱板（143）和支撑板（81）之间固定连接有多个分别套设在多根卡固杆（141）外的卡固弹簧（144），所述环形防脱板（143）的侧壁固定嵌设有环形永磁块（145），所述支撑板（81）的外侧固定嵌设有与环形永磁块（145）位置对应的环形电磁块（146）。

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