CN1483623A - 移动体探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供更廉价、可靠和易于维护的移动体探测系统。根据本发明的移动体探测系统包括以预定的排列方式排列的多个磁器件，由此可以识别安装位置，和具有能探测磁器件的外磁场的磁传感器并通过安装有磁器件的位置上方的移动体。当移动体通过安装有磁器件的位置时，该位置根据通过磁传感器探测的磁器件的外磁场得到的排列方式来识别。此外，在移动体通过安装有磁器件的位置时，根据本发明的移动体探测系统可以确定移动体的通过速度和通过时间并识别该移动体。

Description

移动体探测系统

技术背景

技术领域

本发明涉及用于在安装有磁传感器的移动体在其上通过时，识别安装有磁器件的位置的移动体探测系统。本发明尤其涉及在移动体通过安装有磁器件的位置时，用于根据通过磁探测器探测的磁器件的外磁场得到的排列方式来识别安装有磁器件的位置的移动体探测系统。

相关技术说明

作为常规列车探测系统的实例，已知一系统，其中铁轨以200到1000米为间隔分开并绝缘，允许信号电流流过分开的铁轨以便于探测列车是否存在。该列车探测系统也被称为轨道电路。其原理如下：当没有列车时，信号电流在分开的铁轨两端之间流动；而当有列车时，由于铁轨之间由列车的车轮和车轴产生的短路，在分开的铁轨两端之间信号电流被阻止流动。换句话说，系统通过监控信号电流来探测在轨道电路上是否有列车。

作为列车探测系统的另一个实例，已知一系统，其中沿车站和铁轨安装了多个无线电装置，每个列车上安装了一装置，并且在无线电装置发送的信号能被发送和接收的范围内，通过监控安装于列车上的装置响应无线电装置发送的信号而发送的响应信号来探测列车的存在。该列车探测系统还能测量无线电信号在无线电装置和安装于列车的装置之间进行发送和接收所需的时间，以此根据无线电信号的传播速度确定具有该装置的列车和无线电装置之间的距离。

上述使用轨道电路的列车探测系统能探知允许信号电流流动的轨道电路上是否有列车，但不能识别轨道电路上列车的位置。此外，由于不能识别在轨道电路上的列车的数量，列车行进的间隔很短而且上述列车探测系统不能应用于可能在轨道电路上同时出现多个列车的部分。还必须考虑天气变化(如降雨或下雪)对流过铁轨的信号电流的影响。此外，必须对用于给轨道电路提供信号电流的装置和用于探测轨道电路上的信号电流的装置进行维护。还有一个问题就是这种维护的工作必须在夜晚没有列车通过的时候进行。

另一方面，在使用无线电装置和安装于列车上的该装置的列车探测系统中，必须沿车站和铁轨安装多个昂贵的无线电装置。此外，为了使用安装于列车上的装置发送和接收无线电信号，就必须对安装的无线电装置供电。这造成一个问题，即安装和维护这种无线电装置花费甚巨。

发明内容

根据本发明的移动体探测系统解决了上述问题，并提供更廉价、可靠和易于维护的移动体探测系统。

本发明的移动探测系统包括以预定排列方式排列的多个磁器件，由此可以识别安装位置，和通过安装有磁器件的位置并且具有能探测磁器件外磁场的磁传感器的移动体，其中当移动体通过该位置时，根据从通过磁传感器探测到的磁器件外磁场得到的排列方式来识别该位置。

例如，用于根据本发明的移动体探测系统的磁器件是永磁体。因此，磁器件很廉价且易于安装。此外，不必提供它们能量。而且，一旦安装了永磁体的磁器件，其维护也因此变得不必要了。磁器件和磁传感器的性能还不会受天气影响，如降雨或下雪。

在根据本发明的移动体探测系统中，磁器件的排列方式包括所安装的两个磁器件在移动体行进的方向上彼此空开一预定距离，当移动体通过安装有磁器件的位置时，移动体通过两个磁器件之间时的通过速度是根据磁传感器探测两个磁器件的外磁场的时间间隔来确定的。

由于磁器件的排列方式包括在移动体行进的方向彼此空开一预定距离来安装的两个磁器件，因此能识别安装有磁器件的移动体的通过位置，并能确定移动体在通过该位置时的通过速度。

在根据本发明的移动体探测系统中，移动体还包括时钟单元和存储单元，该存储单元用于存储能识别移动体的信息。当移动体通过安装有磁器件的位置时的移动体的通过时间是根据时钟单元提供的时间信息来确定的，而通过该位置的移动体是根据存储于存储单元的信息来识别的。

当移动体通过安装有磁器件的位置时的通过时间可以根据时钟单元提供的时间信息来确定。移动体可以根据存储于存储单元的信息来识别。因此，能识别安装有磁器件的移动体的通过位置、确定当移动体通过该位置时移动体的通过时间以及识别该移动体。

在根据本发明的移动探测系统中，每个磁器件包括排列成一直线的多个磁体，安装这些磁体以使预定的相同极性在预定的方向上，通常垂直于直线方向，磁体在该直线方向上排列并彼此相邻。

通过使用磁体如此形成的磁器件，诸如常规霍耳器件的磁传感器能探测磁器件的外磁场的距离可以延长。例如，通过使用这样的磁器件，磁器件的外磁场的能被探测的距离可以延长到约60到90厘米。例如，能用在列车底部安装磁传感器的结构来对这样的安装于枕木的磁器件的外磁场进行探测。

以下，将参考附图描述本发明的实施例。

附图说明

图1所示是根据本发明的移动体探测系统的实施例。

图2所示是包括根据本发明的移动体探测系统和中央控制单元的移动体控制系统的实例图。

图3所示是由磁传感器探测的磁场探测信号的实例图。

图4所示是确定列车的通过速度和识别通过位置的方法的图。

图5所示是磁器件的磁体结构的实例图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的移动体探测系统的实施例。

在图1中，显示了两条铁轨1，列车4在铁轨1上行进。铁轨1装在枕木2上。磁器件3安装于枕木2上。在图1所示的实例中，磁器件3根据预定的排列方式安装在两个铁轨1的两侧的枕木2上。用于探测磁器件3的外磁场的两个磁传感器5和6装在列车4上。磁传感器5和6安装于列车4的底部，在这样的位置上，当列车4从上方通过安装有磁器件3的枕木2时，磁传感器5和6在上方通过磁器件3。

现在来描述磁器件安装所依据的预定排列方式。

在图1所示的实例中，多个磁器件3根据预定的排列方式安装在两个铁轨1的两侧的枕木2上。根据磁器件3是否存在于排列方式中的特定位置，表示出两种信息。在如图1所示的实例中，一个枕木2可以有两个磁器件3的安装位置，因此通过使用一个枕木可以表示出四(＝2×2)种信息。这种枕木2以预定的距离间隔在列车4行进的方向上根据排列方式来安装。

如图1所示的实例中，磁器件的排列方式包括用于识别排列方式的探测的起始、确定通过时间、识别列车4和探测列车4的通过速度的区域31，和用于识别沿由箭头T表示的列车4的行进方向通过位置的区域32。

如果安装有磁器件3的枕木2以同样的间距排列并且列车4以恒定的通过速度通过安装有这种磁器件3的枕木2，则随后列车4通过枕木2的间距所需的时间间隔是相同的。根据磁传感器5和6在被测时间间隔内是否产生磁场探测信号，如果根据磁场的探测来安装磁器件3，则可以探测磁器件3的排列方式。

然而，考虑到在列车4通过安装有这种磁器件3的位置时，列车4的速度不总是很恒定的，而是变化的。因此，必须在用于识别通过位置的区域32之前提供用于识别排列方式的探测开始、确定通过时间、识别列车4和探测列车4的通过速度的区域31，并确定时间间隔，在该时间间隔列车4探测安装于两个枕木2上的磁器件3的外磁场，即在列车4通过安装有磁器件3的位置时的通过速度。

假定所识别的列车4通过位置的数量为，例如，二十万个。由于4⁹＝262,144，因此可能通过使用九个枕木2来识别这样的位置。换句话说，如果磁器件3安装于一个枕木2上的两个位置并且使用以2乘9的矩阵形式表示的磁器件3的排列方式，随后可以识别二十万个安装位置。此外，为了确定列车的通过速度，就有必要再加另外两个枕木2，因此需要总共十一个枕木2。作为实例，如果枕木2的间隔约为50厘米，则十一个枕木2产生的距离约为5米。因此通过以相对较短的距离范围安装磁器件3，可能识别列车4通过的二十万个位置并确定列车4的通过速度。

如以下的详细描述，磁器件3包括按直线排列的多个磁体。

该磁器件是廉价的，并且它易于安装于枕木上。不用提供能量磁体也能持久地运行，并且不需要维护。此外，磁体很少受天气和温度的影响。

磁传感器5和6都可以是使用常规霍耳元件的传感器。

图2示出移动体控制系统，其包括根据本发明的移动探测系统和中央控制单元。

列车4包括磁传感器5和6、处理单元7、存储单元8、时钟单元9和无线电发送/接收单元10。

磁传感器5和6连接到处理单元7。每个磁传感器5和6探测磁场并发送磁场探测信号。处理单元7还连接到存储单元8、时钟单元9和无线电发送/接收单元10。

在存储单元8中存储了关于每个安装有磁器件3的位置和分别对应安装位置的磁器件3的排列方式的数据。此外，存储单元8能存储可以识别列车4的ID信息。此外，存储单元8可以存储列车的历史信息，如维护纪录和事故纪录、关于驾驶员的信息和在货运情况中关于运输的货物的信息。特别在列车4为货运列车的情况下，存储单元8可以存储途中在车站卸载的货物的信息和仍在运输的货物的信息，并通过无线电发送/接收单元10发送这类信息到中央控制单元11。

处理单元7能根据从磁传感器5和6输出的磁场探测信号来确定列车4在通过安装有磁器件3的位置时的通过速度，并参考储存于存储单元8的磁器件3的排列方式识别列车4通过的安装有磁器件3的位置。

处理单元7还连接到时钟单元9。处理单元7能根据时钟单元内的时间信息确定列车4通过安装有磁器件3的位置时的时间。

处理单元7还连接到用于向外界发送无线电信号并从外界接收信号的无线电发送/接收单元10。无线电发送/接收单元10能通过无线电网络和中央控制单元11内的无线电发送/接收单元12通信。

中央控制单元11包括无线电发送/接收单元12、中央处理单元13和存储单元14。中央控制单元11根据从多个列车4发送的列车的特定信息、通过位置、通过速度和通过时间控制列车4的行进。中央控制单元11内的中央处理单元13能存储这些从列车4发送的信息、执行预定的处理，如有必要，还通过无线电发送/接收单元12和10发送停止、减速或加速命令到列车4内的处理单元7。

将参考图3和4描述用于确定列车4的通过速度和识别通过位置的方法。

图3示出通过安装于列车4的磁传感器探测的磁场探测信号的实例。

图4示出用于通过利用图3所示的磁传感器探测的磁场探测信号确定列车的通过速度和识别通过位置的方法。

首先，列车4在铁轨1上行进，并接近安装有磁器件3的区域。

随后，在步骤S1中，确定磁场探测信号是否以预定范围的时间间隔A被探测了两次。实施该确定步骤是为了确定列车4通过安装有磁器件3的位置的速度是否在一个正常的范围内。换句话说，当列车4以很低的速度行进时，例如在即将停车前的低速时在以预定的时间间隔探测磁器件3的外磁场时，可能产生错误。实施上述的确定步骤是为了避免这样的错误。

如果得到的磁场探测信号两次超过预定范围的时间间隔A，则不进行后面的流程。如果两次收到的磁场探测信号在预定范围的时间间隔A内，则进行到下一个流程步骤S2，并得到列车的通过速度。

在步骤S1中，识别排列方式探测的起始，而在列车4进入用于探测列车的通过速度的区域31后，安装于列车4的两个磁探测器5和6在时间Ts和T0探测到最初的两个磁器件3的外磁场，从而确定Ts和T0的差，即T0-Ts是否等于或小于预定值A。

在步骤S2中，进行两次磁场探测之间的时间间隔(T0-Ts)存储于存储单元8，并得到列车的通过速度。

如果磁器件3之间的间隔，即枕木2之间的间隔，由D表示，则通过计算D/(T0-Ts)可以得到列车4的通过速度。

随后，列车4从用于探测列车的通过速度的区域31进入用于识别列车的通过位置的区域32。

在步骤S3中，得到安装于用于识别列车的通过位置的区域32上的磁器件3的排列方式。换句话说，通过检查磁传感器5和6探测磁场的时间T1、T2、...、T9是否等于从T0开始探测的时间间隔(T0-Ts)的整数倍来得到磁器件3的排列方式。

随后，在步骤S4中，通过位置通过参考存储于存储单元8的对应安装位置的排列方式，根据步骤S3中得到的排列方式来识别通过位置。

随后，在步骤S5中，列车4通过安装有磁器件3的位置时的通过时间根据时钟单元9提供的时间信息来确定。此外，通过安装有磁器件的位置的列车根据存储于存储单元8的能识别列车4的ID信息来识别。此外，在诸如货运或客运列车的车辆的信息存储于存储单元8的情况中，通过安装有磁器件3的位置的车辆被识别。

随后，在步骤S6中，分别在步骤S2、S4和S5中确定的关于列车4的通过位置、通过速度和通过时间的信息存储于存储单元8中。此外，这些信息和列车识别信息通过无线电发送/接收单元10被发送到中央控制单元11。

最后，在步骤S7中，通过使用合适的装置确定列车4是否在行进中。如果列车4停止了，则流程终止。如果列车4仍在行进则流程重回步骤S1然后重复。

图5示出根据本发明的移动体探测系统中的磁器件的磁体结构的实例，该磁器件可以被用作磁器件3。

在如图5所示的实例中，多个磁体20以图5中L表示的方向排列成一直线。安装磁体20以便使预定的相同磁极(S极)朝向预定的方向，通常是垂直于直线方向L并且以便彼此相邻。通过这样排列的磁体，变得特别能将磁通从相邻的同样的电极之间的边界周围延伸到远处。例如，安装于每个枕木2上的每个磁器件3和安装于列车4上的磁传感器5和6之间的距离可以是大约60到90厘米。

可以使用诸如钕磁体的磁体20。这种磁体20可以排列于由诸如铁制成的基座部件21上，并且每个磁体20的整个区域可以由橡胶制成的覆盖物(未显示)覆盖。整个磁器件3的尺寸可以是几个平方毫米到几个平方厘米。

在上述的实施例中，磁传感器5和6安装在列车4上，而磁器件3安装在枕木2上。但是，该实施例不限制本发明的范围。只要能通过安装在列车4上的磁传感器5和6能探测到外磁场，则磁器件3可以安装于任何位置。此外，对于磁器件3的排列来说，替代相对列车行进的方向横向两两排列磁器件3，磁器件3可以任意排列。此外，移动体不限于列车，而可以使用任何移动体。例如，还可以改动，将磁传感器置于作为移动体的巴士上，而磁器件安装于诸如巴士车站的预定位置上。

根据本发明的移动体探测系统包括多个以预定排列方式排列的磁器件，由此可以识别安装位置，和具有能探测磁器件外磁场的磁传感器并通过安装有磁器件的位置的移动体。当移动体通过安装有磁器件的位置时，该安装有磁器件的位置根据通过磁传感器探测的磁器件外磁场的排列方式来识别。结果，提供了更廉价、高可靠性并且易于维护的移动体探测系统。此外，当移动体通过安装有磁器件的位置时，根据本发明的移动探测系统可以进行通过速度、移动体的通过时间和移动体的识别的确定操作。

可以构建许多本发明的不同的实施例而不背离本发明的精神和范围。应该理解，除了如所附权利要求所定义的，本发明不限于说明书中描述的特殊实施例。

Claims (4)

1.移动体探测系统，其特征在于，包括以预定的排列方式排列的多个磁器件，由此可以识别安装位置，和具有能探测磁器件的外磁场的磁传感器并在安装有磁器件的位置上方通过的移动体，

其中，当移动体通过安装有磁器件的位置时，该位置根据由磁传感器探测的磁器件的外磁场得到的排列方式来识别。

2.如权利要求1所述的移动体探测系统，其特征在于，

磁器件的排列方式包括所安装的两个磁器件，在移动体行进的方向上彼此空开一预定距离，以及

当移动体通过安装有磁器件的位置时，移动体通过两个磁器件之间时的通过速度根据磁传感器探测两个磁器件的外磁场的时间间隔来确定。

3.如权利要求1或2所述的移动体探测系统，其特征在于，

移动体还包括时钟单元和用于存储能识别移动体的信息的存储单元，

当移动体通过安装有磁器件的位置时的移动体的通过时间根据时钟单元提供的信息确定，并且通过安装有磁器件的位置的移动体根据存储于存储单元的信息来识别。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的移动体探测系统，其特征在于，每个磁器件包括多个沿一直线排列的磁体，并且安装这些磁体以使预定的相同极性朝向预定的方向，通常垂直于磁体沿其排列以彼此相邻的直线方向。

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