CN117096584B - 一种用于磁性停车系统的车载天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种用于磁性停车系统的车载天线。本发明包括：若干铁芯，铁芯中间形成气隙，铁芯底面平整，铁芯从底面到气隙通过渐进方式缩小导磁截面的异形结构设计，逐步缩小导磁截面，在两铁芯接触的气隙处，其导磁截面达到最小，起到增大磁通密度的作用；气隙中设置有霍尔传感器，霍尔传感器用于检测铁芯传递的磁信号；霍尔传感器，连接有检测电路，检测电路用于处理霍尔传感器的信号；检测电路通过输出接口将信号传递至计算机。本发明实现了地面磁场信号的检测，利用特殊设计的异形结构铁芯，实现磁场信号的放大，扩大了磁场检测范围，利用双路霍尔传感器对称互补检测，提高了磁场检测的可靠性。

Description

一种用于磁性停车系统的车载天线

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种用于磁性停车系统的车载天线。

背景技术

近年来，轨道交通行业飞速发展，为了保证在轨列车的安全行驶，通常由地面设备提供控制信号，包括发车与停车指令、轨道的清空与占用信号等。磁性停车系统是列车驾驶安全系统及自动控制系统的一部分。其主要功能是在自动列车交通信号和控制系统限制的区域让列车停止运行。

磁性停车系统是地铁驾驶安全系统及自动控制系统的一部分，其主要功能是在列控信号的控制下让列车在控制系统限制的区域停车，车载天线的主要功能是检测地面磁场信号，当检测到地面发送的停车信号时，产生相应的控制信号给列控系统，提示停车。目前的磁性停车系统车载天线是基于铁磁继电器原理，主要存在以下问题：

磁场检测范围小，地面磁场强度较小时，磁场能量不足以驱动铁磁继电器触点动作；车感天线基于继电器操作，不利于与计算机控制系统接口。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于磁性停车系统的车载天线，用于解决目前地铁磁性停车系统车载天线磁场检测范围小，灵敏度低等问题。

一种用于磁性停车系统的车载天线，包括：

若干铁芯，铁芯中间形成气隙，铁芯底面平整，铁芯从底面到气隙通过渐进方式缩小导磁截面的异形结构设计，逐步缩小导磁截面，在两铁芯接触的气隙处，其导磁截面达到最小，起到增大磁通密度的作用；

气隙中设置有霍尔传感器，霍尔传感器用于检测铁芯传递的磁信号；

霍尔传感器，连接有检测电路，检测电路用于处理霍尔传感器的信号；

检测电路通过输出接口将信号传递至计算机。

进一步的，铁芯数量为两个，两个铁芯相对放置，中间形成气隙。

进一步的，铁芯采用高导磁性能的硅钢片压制而成。

进一步的，铁芯，包括：依次连接的第一长方体、第一梯形体、第二长方体和第二梯形体；

第一长方体截面积大，用于接收地面磁场；

第一长方体通过第一梯形体过渡与第二长方体连接，截面积逐步减小；

第二长方体与第二梯形体连接；

第一长方体接收的磁感线过渡到第二长方体内，再通过第二梯形体渐进式减小截面积缩小，用以增大磁通密度。

进一步的，霍尔传感器为双向线性霍尔传感器，线性霍尔传感器的输出电压与磁场方向和磁场大小呈线性关系。

进一步的，霍尔传感器采用两路，且霍尔传感器安装方向相反，对磁场进行互补的检测。

进一步的，铁芯上绕有自检线圈，自检线圈与检测电路连接；

铁芯上绕有自检线圈，自检线圈与检测电路连接；

自检线圈通过漆包线绕制在线圈骨架并套在铁芯上，用于系统上电后的自检；

系统上电后，为自检线圈通直流电流，通过电磁感应在铁芯上产生磁场，两铁芯气隙间的霍尔传感器检测自检磁场，根据输出信号对天线进行自检判断。

本发明至少具备以下有益效果：

本发明实现了地面磁场信号的检测，利用特殊设计的异形结构铁芯，实现磁场信号的放大，扩大了磁场检测范围，利用双路霍尔传感器对称互补检测，提高了磁场检测的可靠性。

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以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明天线原理示意图；

图2为检测信号原理示意图；

图3为本发明铁芯结构示意图；

图4为线性霍尔传感器信号与磁场关系示意图。

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。

现有技术中，磁性停车系统车载天线是基于铁磁继电器原理，主要存在以下问题：

磁场检测范围小，地面磁场强度较小时，磁场能量不足以驱动铁磁继电器触点动作；车感天线基于继电器操作，不利于与计算机控制系统接口。

本发明用于地面磁场信号的检测，通过特殊设计的异形结构铁芯，实现磁场信号的放大，扩大了磁场检测范围，利用双路霍尔传感器对称互补检测，提高了磁场检测的可靠性。

如图1所示，本发明提供了一种用于磁性停车系统的车载天线，包括：

若干铁芯，铁芯中间形成气隙，铁芯底面平整，铁芯从底面到气隙通过渐进方式缩小导磁截面的异形结构设计，逐步缩小导磁截面，在两铁芯接触的气隙处，其导磁截面达到最小，起到增大磁通密度的作用；

气隙中设置有霍尔传感器，霍尔传感器用于检测铁芯传递的磁信号；

霍尔传感器，连接有检测电路，检测电路用于处理霍尔传感器的信号；

检测电路通过输出接口将信号传递至计算机。

具体实施时，如图2所示，轨道中间布设地面磁场设备，由永磁铁和电磁铁构成，永磁铁和电磁铁产生的磁场方向相反，不妨假设永磁铁产生的磁场是由左向右的，电磁铁产生的磁场是由右向左的。当地面控制中心控制信号允许列车通过时，给地面电磁铁通电，产生磁场抵消掉永磁铁产生的磁场，并产生由右向左的磁场，当车载天线检测到该方向的磁场时，车辆可以通过。当地面控制中心控制信号不允许列车通过时，地面电磁铁失电，由永磁铁产生由左向右的磁场，当车载天线检测到该方向的磁场时，车辆制动停车。

一实施例中，铁芯数量为两个，两个铁芯相对放置，中间形成气隙。

具体实施时，铁芯底面为地面磁场磁感线的主要接收面，为了提高磁场的检测接收性能，铁芯底面尽可能放大，同时与两块铁芯底面接触天线外壳采用导磁性能好的电工纯铁制造。为了进一步放大霍尔传感器处的磁场强度，铁芯通过渐进方式缩小导磁截面的异形结构设计，逐步缩小导磁截面，在两铁芯接触的气隙处，其导磁截面达到最小，起到增大磁通密度的作用，通过该设计，可以有效放大地面磁场，扩展磁场信号检测范围。

一实施例中，铁芯采用高导磁性能的硅钢片压制而成。

一实施例中，铁芯，包括：依次连接的第一长方体、第一梯形体、第二长方体和第二梯形体；

第一长方体截面积大，用于接收地面磁场；

第一长方体通过第一梯形体过渡与第二长方体连接，截面积逐步减小；

第二长方体与第二梯形体连接；

第一长方体接收的磁感线过渡到第二长方体内，再通过第二梯形体渐进式减小截面积缩小，用以增大磁通密度。

一实施例中，霍尔传感器为双向线性霍尔传感器，线性霍尔传感器的输出电压与磁场方向和磁场大小呈线性关系。

具体实施时，在一定的磁场范围内，线性霍尔传感器的输出电压与磁场方向和磁场大小呈线性关系，根据传感器的这个特点实现对地面磁场方向的检测。

一实施例中，霍尔传感器采用两路，且霍尔传感器安装方向相反，对磁场进行互补的检测。

具体实施时，利用两路霍尔传感器，且传感器安装方向相反，对磁场进行检测，当检测从左向右的磁场时，第一路霍尔传感器电压增大，第二路霍尔传感器电压减小；当检测从右向左的磁场时，第一路霍尔传感器电压减小，第二路霍尔传感器电压增大，通过这种对称互补的检测，提高了磁场检测的可靠性。

一实施例中，铁芯上绕有自检线圈，自检线圈与检测电路连接；

铁芯上绕有自检线圈，自检线圈与检测电路连接；

自检线圈通过漆包线绕制在线圈骨架并套在铁芯上，用于系统上电后的自检；

系统上电后，为自检线圈通直流电流，通过电磁感应在铁芯上产生磁场，两铁芯气隙间的霍尔传感器检测自检磁场，根据输出信号对天线进行自检判断。

为使本领域的技术人员能更好的理解本发明，结合附图对本发明的原理阐述如下：

本发明的车载天线总体结构如图1所示。主要包括两个铁芯、两个自检线圈、两个霍尔传感器以及一块车载天线处理板。

霍尔传感器放置于两铁芯之间的气隙内，铁芯用于磁场聚集，采用导磁性能高的硅钢片压制而成，通过硅钢片铁芯的低磁阻特性，提高霍尔传感器检测位置的磁感应强度。

两个自检线圈为漆包线绕制在线圈骨架上，自检线圈套在铁芯上，用于系统上电后的自检，自检逻辑为：系统上电后，为自检线圈通直流电流，通过电磁感应在铁芯上产生磁场，两铁芯气隙间的霍尔传感器检测该自检磁场，根据输出信号对天线进行自检判断。

铁芯为专门设计的异形结构，其三维结构示意图3所示。铁芯底面为地面磁场磁感线的主要接收面，为了提高磁场的检测接收性能，铁芯底面尽可能放大，同时与两块铁芯底面接触天线外壳采用导磁性能好的电工纯铁制造。为了进一步放大霍尔传感器处的磁场强度，铁芯通过渐进方式缩小导磁截面的异形结构设计，从立体结构上看，铁芯由两个长方体和两个梯形体构成，大长方体截面积大，用于接收地面磁场，两个长方体之间通过梯形体过渡，截面积逐步减小，大立方体接收的磁感线过渡到小长方体内，由于小长方体截面积小，导致其截面内磁通密度增大，小长方体后端连接一个梯形体，截面积渐进式缩小，进一步增大磁通密度。铁芯从外界磁场接收面到气隙磁场输出面，逐步缩小导磁截面，在两铁芯接触的气隙处，其导磁截面达到最小，起到增大磁通密度的作用，通过该设计，可以有效放大地面磁场，扩展磁场信号检测范围。

霍尔传感器为双向线性霍尔传感器，其输出信号与穿过其检测截面的磁场之间的关系如图4所示。

在一定的磁场范围内，线性霍尔传感器的输出电压与磁场方向和磁场大小呈线性关系，根据传感器的这个特点实现对地面磁场方向的检测。

利用两路霍尔传感器，且传感器安装方向相反，对磁场进行检测，当检测从左向右的磁场时，第一路霍尔传感器电压增大，第二路霍尔传感器电压减小；当检测从右向左的磁场时，第一路霍尔传感器电压减小，第二路霍尔传感器电压增大，通过这种对称互补的检测，提高了磁场检测的可靠性。

本发明利用异型结构铁芯放大检测磁场，扩展磁场检测范围。利用线性霍尔传感器检测地面磁场，利用双路霍尔传感器对称互补检测提高磁场检测可靠性。利用霍尔传感器检测磁场，输出信号为模拟电压，通过模数转换后便于与计算机控制系统接口。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于磁性停车系统的车载天线，其特征在于，包括：

若干铁芯，铁芯中间形成气隙，铁芯底面平整，铁芯从底面到气隙通过渐进方式缩小导磁截面的异形结构设计，逐步缩小导磁截面，在两铁芯接触的气隙处，其导磁截面达到最小，起到增大磁通密度的作用；

气隙中设置有霍尔传感器，霍尔传感器用于检测铁芯传递的磁信号；

霍尔传感器，连接有检测电路，检测电路用于处理霍尔传感器的信号；

检测电路通过输出接口将信号传递至计算机

铁芯，包括：依次连接的第一长方体、第一梯形体、第二长方体和第二梯形体；

第一长方体截面积大，用于接收地面磁场；

第一长方体通过第一梯形体过渡与第二长方体连接，截面积逐步减小；

第二长方体与第二梯形体连接；

第一长方体接收的磁感线过渡到第二长方体内，再通过第二梯形体渐进式减小截面积，用以增大磁通密度。

2.根据权利要求1所述的用于磁性停车系统的车载天线，其特征在于，

铁芯数量为两个，两个铁芯相对放置，中间形成气隙。

3.根据权利要求1所述的用于磁性停车系统的车载天线，其特征在于，

铁芯采用高导磁性能的硅钢片压制而成。

4.根据权利要求1所述的用于磁性停车系统的车载天线，其特征在于，

霍尔传感器为双向线性霍尔传感器，线性霍尔传感器的输出电压与磁场方向和磁场大小呈线性关系。

5.根据权利要求1所述的用于磁性停车系统的车载天线，其特征在于，

霍尔传感器采用两路，且霍尔传感器安装方向相反，对磁场进行互补的检测。

6.根据权利要求1所述的用于磁性停车系统的车载天线，其特征在于，

铁芯上绕有自检线圈，自检线圈与检测电路连接；

自检线圈通过漆包线绕制在线圈骨架并套在铁芯上，用于系统上电后的自检；

系统上电后，为自检线圈通直流电流，通过电磁感应在铁芯上产生磁场，两铁芯气隙间的霍尔传感器检测自检磁场，根据输出信号对天线进行自检判断。