CN201016738Y - 列车gps里程自动修正系统 - Google Patents
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Abstract
一种列车GPS里程自动修正系统，其中，包括一处理计算机，该处理计算机用串行口连接一GPS接收机，该处理计算机通过网络以串行口连接一轨检车检测系统，其中，GPS接收机将接收到的GPS定位数据以串行口传输给所述的处理计算机，所述的轨检车检测系统也以串行口传输轨检车的数据。本实用新型的列车GPS里程自动修正系统法解决了GPS接收机输出数据时的延迟性，大大提高了GPS接收机动态测量的准确度；满足提速的需要，在列车速度高时里程校准不受速度较大影响；本实用新型精确度高，使工务人员查找轨道病害快速而准确，操作简单，用户只需要几个按键即可使系统自动运行，工作过程无需干预，提高了工作效率，减轻工作人员负担。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种车辆电子定位修正系统，特别是一种用于铁路的列车GPS里程自动修正系统。
背景技术
在铁路运营系统中，要使用许多铁路特种车辆，例如轨道检查车、钢轨探伤车、地质雷达车，这些特种车辆是检查轨道病害，消除事故隐患、指导线路维修、提高线路平顺性、保障行车安全的大型动态检测设备。而特种车辆的里程修正，也就是列车运行于铁路线路上的位置测定是一个基本的工程数据。在现有技术中，是通过线路上的公里牌数来表示所处位置，而里程的累加是依靠车轮旋转的周长和旋转的次数累加而得到里程数，但是由于车轮原因，如车轮自身磨损造成圆周变小，或列车制动打滑；或者线路原因，如线路设置的公里牌，由于施工改线，造成长链或短链；甚至在线路的连接线，会出现里程跳变。这些原因都可以造成里程的不精确性，当特种车辆检测出线路某一地点有问题时，而不精确的定位将影响线路工作人员查找线路病害的速度和效率。
在现有技术中是靠人工在轨检车运行到特定里程处进行里程的修正，修正病害公里数位置的重要手段是对轨道的公里牌的标识，现有的对检测系统的公里数的修正是依靠人工修正，操作人员在运行的火车上通过瞭望窗口观察轨道两旁的公里碑，在公里碑与操作人员平行时按下公里置入键，这就要求操作人员事先输入下一个公里碑的公里数，而且公里置入时需要及时和准确，现有的技术手段既影响测量轨道病害位置的精确度又加重了操作人员的工作负担。人工修正里程存在的问题在于：
1)列车速度过快造成操作人员无法看清公里牌或对里程修正过早或过迟；
2)天气原因对操作人员的视线的影响，例如雾、雨、雪、风等天气；
3)人工修正使得操作人员工作负担繁重。
目前，随着GPS技术的发展，可以采用车上GPS定位，输出轨道病害的经度纬度，再根据经纬度去查找病害，但由于不知道病害的确切公里，因此不能自动校对里程。另外，在本领域中广泛应用于轨道检查车上的里程校对的方式还有人工键盘输入，这样使得轨道检测系统的里程精确度受到了很大的影响，并且操作人员的工作负担过重，并在夜间行车过程中列车速度快以及视线受干扰的情况下无法识别铁路里程牌。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种列车GPS里程自动修正系统，通过一台GPS处理计算机接收GPS接收机的信号，并进行实时处理，从而克服了现有技术中的缺陷，实现对轨检车检测系统提供精度较高、且输出速率较快的电子定位数据。
为此，本实用新型的列车GPS里程自动修正系统，其特征在于：包括一处理计算机，该处理计算机用串行口连接一GPS接收机，该处理计算机通过网络以串行口连接一轨检车检测系统，其中，GPS接收机将接收到的GPS定位数据以串行口传输给所述的处理计算机，所述的轨检车检测系统也以串行口传输轨检车的数据。
如上所述的列车GPS里程自动修正系统，其中，在所述的处理计算机中，进行里程自动匹配和延迟处理和方向判断处理，处理后的数据传输给所述的轨检车检测系统。
如上所述的列车GPS里程自动修正系统，其中，该处理计算机的串行口连接一控制键盘，还可以网络以串行口连接一铁路地理信息系统RailsGIS系统，传输GPS信息和路程信息。
如上所述的列车GPS里程自动修正系统，其中，所述GPS接收机为海洋用的GPS接收机。
如上所述的列车GPS里程自动修正系统，其中，所述GPS接收机具有一天线，所述天线设置在轨检车车顶，一根连接线连接所述天线和所述GPS接收机。
如上所述的列车GPS里程自动修正系统，其中，所述GPS接收机设置在主机台上，并设有单独的供应电源。
如上所述的列车GPS里程自动修正系统，其中，设置在轨检车车顶上的天线周围是开阔的。
如上所述的列车GPS里程自动修正系统，其中，该处理计算机将GPS数据通过延迟处理和实时性处理和里程数据库进行匹配，得到实时的火车所在位置里程数，在传输到所述轨检车检测系统和/或铁路地理信息系统。
本实用新型与现有技术相比具备的优点和特点是：
1、本实用新型的列车GPS里程自动修正系统法解决了GPS接收机输出数据时的延迟性，大大提高了GPS接收机动态测量的准确度，并且使用成本较低的GPS接收机，经过算法处理能使其性能达到甚至超过价格昂贵的实时GPS接收机。
2、本实用新型的列车GPS里程自动修正系统利用GPS接收机的经度、纬度、方向角等相关参数，与已经建立的线路上的公里牌的经度纬度及方向角的数据库，进行匹配比较和延迟输出处理，而得到正在运行的火车的确切公里数，并将实时计算出来的公里数每间隔一段距离实时输出到检测系统中，达到修正检测系统的里程标示。而GPS里程修正系统满足提速的需要，在列车速度高时里程校准不受速度较大影响。
3、本实用新型的列车GPS里程自动修正系统精确度高，使工务人员查找轨道病害快速而准确。操作简单，用户只需要几个按键即可使系统自动运行，工作过程无需干预，因此大大提高工作效率，减轻工作人员负担。
4、本实用新型的列车GPS里程自动修正系统能根据GPS输出的方向角正确的判断列车的运行方向，并由此判断出铁路线的上下行线。
附图说明
图1为本实用新型的列车GPS里程自动修正系统的示意图；
图2为本实用新型的列车GPS里程自动修正方法中的里程自动匹配和延迟处理步骤示意图；
图3为本实用新型的列车GPS里程自动修正方法中的GPS方向角判断步骤示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的列车GPS里程自动修正系统及其修正方法要解决的技术问题、技术特征和所取得的技术效果更加明了和准确的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施例。
图1为本实用新型的列车GPS里程自动修正系统的示意图，由图可见，本实用新型的列车GPS里程自动修正系统包括一处理计算机4，该处理计算机4通过串行口连接一GPS接收机2，该处理计算机4通过网络以串行口连接一轨检车检测系统5，所述GPS接收机2具有一天线1，该天线1设置在轨检车(图中未示出)车顶，一连接线3连接该天线1和GPS接收机2，所述GPS接收机2设置在主机台(图中未示出)上，并设有单独的供应电源6，其中，GPS接收机2将接收到的GPS定位数据以串行口传输给所述的处理计算机4，所述的轨检车检测系统5也以串行口传输轨检车的数据，在所述的处理计算机中，进行定位延迟、里程判断和方向判断处理，处理后的数据传输给所述的轨检车检测系统。该处理计算机的串行口连接一控制键盘7，还可以网络以串行口连接一铁路地理信息系统RailsGIS系统8，传输GPS信息和路程信息。
设置在轨检车车顶上的天线1周围是开阔的，即周围尽量没有遮挡，使天线工作环境良好。其中铁路地理信息系统RailsGIS系统可以是公知技术中的成熟系统。
图1中的GPS接收机2精度和输出速率要能保证处理计算机对GPS数据处理的及时性和可预见性。在本实用新型中最好选用海洋用的GPS接收机，并经过GPS处理计算机的处理，从而能满足速度、精度和实时性的要求。在该系统中，为避免成本过高，使用的是非实时GPS接收机，因此，必须进行定位延迟处理，否则在行进的列车上就不可能获得准确的数据。
轨道检查车作为对轨道行车安全和养护维修的重要大型机械设备，主要通过检测仪器检测出轨道的病害位置，检测系统内通过轴编码器，也就是利用车轮的周长和车轮旋转的圈数累加计算公里数来确定病害位置；而机车制动或本身轨道公里碑不是实际的整公里都造成系统内公里的误差。处理后的数据传输给所述的轨检车检测系统后，对检测系统的公里数进行修正。
本实用新型的列车GPS里程自动修正系统工作原理是利用GPS接收机的经度、纬度、方向角等相关参数，与已经建立的线路上的公里牌的经度纬度及方向角的数据库，进行匹配比较和延迟输出处理，而得到正在运行的火车的确切公里数，并将实时计算出来的公里数每间隔一段距离实时输出到检测系统中，达到修正检测系统的里程标示。
列车GPS里程自动修正方法包括里程自动匹配和延迟处理、GPS方向判断处理和里程数据库的建立。里程自动匹配和延迟处理是在里程数据库的基础上进行里程自动判别，自动修正是以不断地从GPS接收机中获取数据，不断地进行与里程数据库匹配和延迟处理，得到当前的里程并向检测系统输出。
图2为本实用新型的列车GPS里程自动修正方法中的里程自动匹配和延迟处理步骤示意图。在这一过程中首先将GPS接收机的GPS数据通过串口传输到GPS处理计算机中，GPS处理计算机将GPS数据通过延迟处理和实时性处理与里程数据库进行匹配，得到实时的火车所在位置里程数。
具体为步骤1为接收GPS数据；步骤2为判断在里程数据库中是否有与当前轨检车位置相匹配的里程，如果无相匹配的里程则返回步骤1，如果有相匹配的里程则进行步骤3；步骤3为基于延迟时间Tdelay的距离修正；步骤4为计算当前里程；步骤5为里程增减判断；步骤6为里程增减处理，包括减里程处理和增里程处理，即根据里程数据库中相匹配的里程与距离修正后的数据，进行里程增减处理，在减里程处理中，当前里程Kcurrent＝匹配的里程数K+当前轨检车和里程数据库中匹配里程的距离D-速度V×(延迟时间Tdelay+传输时间Ttransfer)，在增里程处理过程中，当前里程Kcurrent＝匹配的里程数K-当前轨检车和里程数据库中匹配里程的距离D+速度V×(延迟时间Tdelay+传输时间Ttransfer)；步骤7为输出当前里程Kcurrent，当前里程Kcurrent是一非整公里数据；步骤8为非整公里截断，输出整公里K1current，计算从非整公里到达整公里的时间t＝(K1current-Kcurren)/V；步骤9为经过延迟时间T；步骤10为向检测系统输出修正里程K1current。
在步骤3中，如果处于当前轨道车和里程数据库中最近的距离D位于延迟距离Ddelay(延迟时间Tdelay×速度V)和两个GPS周期距离Dfrequence＝Tfrequece×V的区域内，即：Ddelay≤D≤2×Dfrequence，则直接进入修正区域，即采用所接收的GPS数据给出的路程数据，进入步骤4的处理；如果当前轨道车和里程数据库中最近的距离D处于两个GPS周期距离Dfrequence和距离Ddf(一个GPS周期Tfrequece+延迟时间Tdelay+GPS传输时间Ttransfer×速度V)的区域内，距离Ddf是可能的最大误差，即：2×Dfrequence＜D≤Ddf则采用下一个GPS数据给出的路程数据，进入步骤4的处理，把步骤2所接收的GPS数据作为处于预修正区域的指令。
其中延迟时间Tdelay是指GPS接收机自身延迟时间；传输时间Ttransfer指从GPS接收机的一段GPS数据传输到GPS处理计算机的时间，等于接收到GPS数据的开始时间减接收到GPS数据的结束时间。
图3为本实用新型的列车GPS里程自动修正方法中的GPS方向判断处理步骤示意图。具体为步骤1为接收GPS数据；步骤2为判断在里程数据库中是否有与当前轨检车位置相匹配的里程，如果无相匹配的里程则返回步骤1，如果有相匹配的里程则进行步骤3和4；步骤3为判断此时轨检车运行于数据库记录相符合的复线的上行线还是下行线，要求GPS实时数据的方向角和里程数据库数据复线的方向角相减的绝对值小于常数0.5，且速度要达到5公里/小时；步骤4为判断此时轨检车运行于数据库记录相符合的单线，要求GPS实时数据的方向角和里程数据库数据的单线方向角相减的绝对值在常数180.5和179.5之间或者小于常数0.5，且速度要达到5公里/小时。
GPS处理计算机同时也是一个动态的地理信息系统，显示铁路线路电子地图和列车动态运行轨迹，使用户了解列车的具体位置和GPS相关信息。
GPS处理计算机每隔一定距离传输里程数到列车上的检测系统，达到实时修正检测系统的里程标记。
里程数据库的建立可以采用固有的、人工建立或通过GPS在线建立，在本实施例中可以采用上述公知的方式建立。
通过利用GPS系统全球、全天候工作，能为用户提供连续、实时的三维位置，三维速度和精密时间，不受天气的影响，定位精度高，单机定位精度优于10米，功能多的优点。在多辆轨道检查车上的检测系统中测试本发明的列车GPS里程自动修正系统及其修正方法试验证明，效果良好完全可以代替人工操作以及修正里程精确。也成功的用于雷达地质车上，满足了雷达地质车对里程精度的更高要求。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
Claims (5)
1.一种列车GPS里程自动修正系统，其特征在于：包括一处理计算机，该处理计算机用串行口连接一GPS接收机，该处理计算机通过网络以串行口连接一轨检车检测系统，其中，GPS接收机将接收到的GPS定位数据以串行口传输给所述的处理计算机，所述的轨检车检测系统也以串行口传输轨检车的数据。
2.如权利要求1所述的列车GPS里程自动修正系统，其特征在于：该处理计算机的串行口连接一控制键盘，还可以网络以串行口连接一铁路地理信息系统RailsGIS系统，传输GPS信息和路程信息。
3.如权利要求1或2所述的列车GPS里程自动修正系统，其特征在于：所述GPS接收机为海洋用的GPS接收机。
4.如权利要求1所述的列车GPS里程自动修正系统，其特征在于：所述GPS接收机具有一天线，所述天线设置在轨检车车顶，一根连接线连接所述天线和所述GPS接收机。
5.如权利要求1或4所述的列车GPS里程自动修正系统，其特征在于：所述GPS接收机设置在主机台上，并设有单独的供应电源。
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