CN201594092U - 新型多传感器车载测速测距设备 - Google Patents

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microprocessor
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novel
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CN2010200469702U
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Inventor
易海旺
郑一祥
王菲
吕书丽
徐效宁
刘文博
李辉
李一楠
汪洋
Original Assignee
中国铁道科学研究院通信信号研究所
北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司
北京市华铁信息技术开发总公司
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Abstract

本实用新型公开了一种新型多传感器车载测速测距设备,包括速度采集单元、2×2取2结构的微处理器,速度采集单元将采集的数据输入给微处理器,微处理器进行数据计算,并将处理后的结果进行表决,结果一致后输出给外部控制系统,如不一致将结果记录到存贮器中,并导向故障安全处理;速度采集单元包括多条互为冗余结构的信号采集通道,微处理器包括速度计算单元、距离计算单元、加速度计算单元等,还包括车轮滑行和空转误差修正单元、轮径磨损误差修正单元、方向计算单元等。结构紧凑、扩展性好、适用性强、可靠性高、价格低、功能全、实用性强,可广泛应用于各种型号的列控车载系统。

Description

新型多传感器车载测速测距设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种城市轨道交通列车测速、测距设备,尤其涉及一种新型多传感器车载测速测距设备。
背景技术
[0002] ATP (城市轨道交通列车超速防护)系统是列控车载设备的核心设备和关键技术, 测速测距系统是列车在线路上运行的关键设备之一,测速测距设备负责测量列车在运行中 的各项关键参数,通过测速测距设备,ATP可以实时地得到有关列车在线路上的相关信息, 并对危险的动作及时地做出响应,系统要求具有高可靠性、高实时性。
[0003] 现有技术中的测速测距设备由车轮传感器、雷达传感器、电磁传感器等提供信号, 测速测距模块接收该信号,并同该信号对交通列车进行测速、测距等。
[0004] 随着铁路的高速发展,传统的测速设备结构复杂、安全性低,已不能满足铁路安全 至上的要求。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种结构简单、安全性高的新型多传感器车载测速测距 设备。
[0006] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007] 本实用新型的新型多传感器车载测速测距设备,包括速度采集单元、2X2取2结 构的微处理器,所述速度采集单元将采集的数据输入给微处理器,所述微处理器将处理后 的结果输出给外部控制系统;
[0008] 所述微处理器包括速度计算单元、距离计算单元、加速度计算单元;
[0009] 所述速度采集单元包括多条互为冗余结构的信号采集通道,所述信号采集通道连 接有以下一种或多种传感器:
[0010] 雷达测速传感器、转数传感器、磁电测速传感器。
[0011 ] 由上述本实用新型提供的技术方案可以看出,本实用新型所述的新型多传感器车 载测速测距设备,由于速度采集单元包括多条互为冗余结构的信号采集通道,速度采集单 元将采集的数据输入给微处理器,微处理器将处理后的速度、距离、加速度等结果输出给外 部控制系统。结构简单、安全性高。
附图说明
[0012] 图1为本实用新型新型多传感器车载测速测距设备的结构框图。 具体实施方式
[0013] 本实用新型的新型多传感器车载测速测距设备,其较佳的具体实施方式如图1所 示:[0014] 包括速度采集单元、微处理器,速度采集单元将采集的数据输入给2X2取2结构的微处理器,微处理器将处理后的结果输出给外部控制系统。
[0015] 具体微处理器可以进行数据计算,并将处理后的结果进行表决,结果一致后输出 给外部控制系统,如不一致将结果记录到存贮器中;
[0016] 速度采集单元包括多条互为冗余结构的信号采集通道,信号采集通道可以连接有 以下一种或多种传感器:
[0017] 雷达测速传感器、转数传感器、磁电测速传感器。转数传感器可以为脉冲传感器。
[0018] 微处理器包括速度计算单元、距离计算单元、加速度计算单元等,还可以包括车轮 滑行和空转误差修正单元、轮径磨损误差修正单元等。
[0019] 微处理器可以为ARM系列微控制器,也可以是其它的微处理器。
[0020] 微处理器还可以包括方向计算单元,有两条信号采集通道分别连接脉冲传感器, 两条信号通道采集的相位角相差90度的两路脉冲信号输入给方向计算单元,方向计算单 元据此计算车轮转向。
[0021] 本实用新型的具体实施例中,可以采用ARM系列微控制器,软件开用ADS进行开 发,采用多级引导、高效容错算法,轮径自动修正算法、防滑防空转算法、通信加密算法、模 块化的程序设计,实现了一个高效、可靠的基础数据测量设备设备。
[0022] 主要功能可简述为:测速、测距、方向鉴别、防滑、误差修正、安全冗余等六项基本 功能。
[0023] 使传感器具有自检测功能;具有自动修正列车运行中滑行和空转对测速系统的影 响功能;具有轮径磨损后的误差修正功能;为保证可靠性和安全性,速度传感器采用冗余 配置,运算单元是安全的;与速度传感器配合工作的速度采集电路,按照高位速度级优先的 原则处理来自速度传感器的信号;具有多种接口及多通道信号采集,能够实现与多种传感 器连接。
具体实施方式:
[0024] 速度计算:
[0025] 根据传感器提供的200脉冲/转速度信号,设机车轮径为D (mm),单位采样周期为 T (s),T周期所采集的脉冲数为X,则速度S为:
[0026] S = (Ji XDXXX3600)/(200XTX 1000000) (km/h)
[0027] 首先设置定时器T为IS。
[0028] 将在定时器T内发生的传感器脉冲信号进行计数。
[0029] 根据计数的频率利用公式将信号转化为列车速度。
[0030] 距离计算:
[0031] 同样根据传感器提供的200脉冲/转速度信号,设机车轮径为D (mm),将列车运行 以来的传感器脉冲信号进行累加,得到最终的脉冲计数,将脉冲计数除以200即为总圈数, 根据总圈数* Π即为总周长,也就是运行的距离,但要注意的是当车轮反向运行时,应减去 相应的脉冲计数。
[0032] 加速度计算:
[0033] 速度的变化量是速度改变的大小,是比值,是速度的变化率,即单位时间里速度的改变量,它只是一个量度式,不是决定式,其大小反映速度改变的快慢,与△ V、V都没有必 然的联系。即末速度减去初速度:末速度用Vt表示,初速度用VO表示。则加速度的公式 为:a = Δ ν/ Δ t = Vt-V0/t
[0034] 首先应得到列车的运行速度。
[0035] 将运行速度的km/h转化为m/s。
[0036] 将本次计算的速度m/s减去上次记录的m/s,即可得到加速度。
[0037] 方向计算:
[0038] 通过采集如图所示的两路输入信号,根据A,B两相是两组脉冲输出,其相差相位 角90度。一组脉冲每两个脉冲上升沿之间为一个脉冲周期,也就是相位角360度,90度相 位角是1/4个脉冲周期。通过判断A相提前于B相1/4脉冲周期或落后于B相1/4周期, 可以判断列车的运动方向,在计数中可以判断增量加,还是减,就可以得到相应的速度和距罔。
[0039] 安全表决:
[0040] 在安全表决上采用了基于通讯的2oo2算法,将两机划分为I系和II系,I系为主 II系为从,主系在每个通讯周期内(可设定),向从系发送表决数据,从系在收到表决数据 后将自已的信息反馈给主系,主系根据从系反馈的信息与本身计算的数据进行比较,得到 结果,而从系则根据主系发送的数据与本身计算进行比较得到结果,当结果在一个允许的 范围(根据特定算法计算)内时,则表决通过;如果表决发现超出允许的范围时,则表决失 败。
[0041] 信号采集:
[0042] 本设备设计了多通道冗余结构的信号采集路径,信号通道主要负责采集传感器脉 冲信号,信号通过动态匹配电路进行分压处理,进入到滤波器进行干扰处理,然经过比较电 路进行AD转换,最后进入主控单元进行相关数据处理。另外,信号采集仍预留了多种数字 通讯接口直接跟传感器进行连接,接收数字信号。
[0043] 本实用新型是在铁路信号领域内的一种基于微处理器和多级引导方式下,具有基 础数据测量,高效容错,多速度传感器接口、安全冗余的车载实用新型测速测距和鉴相装 置。由于车轮长期正常运行,造成允许范围内的合理误差,本测速测距模块具备测量和误差 修正功能,保证列车运行的可靠安全运行。
[0044] 具有结构紧凑、扩展性好、适用性强、可靠性高、价格低、功能全、实用性强,对列车 的安全运行具有极高的价值,可广泛应用于各种型号的列控车载系统。
[0045] 以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不 局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到 的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

  1. 一种新型多传感器车载测速测距设备,其特征在于,包括速度采集单元、2×2取2结构的微处理器,所述速度采集单元将采集的数据输入给微处理器,所述微处理器将处理后的结果输出给外部控制系统;所述微处理器包括速度计算单元、距离计算单元、加速度计算单元;所述速度采集单元包括多条互为冗余结构的信号采集通道,所述信号采集通道连接有以下一种或多种传感器:雷达测速传感器、转数传感器、磁电测速传感器。
  2. 2.根据权利要求1所述的新型多传感器车载测速测距设备,其特征在于,所述转数传 感器为脉冲传感器。
  3. 3.根据权利要求2所述的新型多传感器车载测速测距设备,其特征在于,所述微处理 器还包括方向计算单元,有两条所述信号采集通道分别连接脉冲传感器,两条信号通道采 集的相位角相差为90度的两路脉冲信号输入给所述方向计算单元。
  4. 4.根据权利要求3所述的新型多传感器车载测速测距设备,其特征在于,所述微处理 器还包括车轮滑行和空转误差修正单元。
  5. 5.根据权利要求4所述的新型多传感器车载测速测距设备,其特征在于,所述微处理 器还包括轮径磨损误差修正单元。
  6. 6.根据权利要求1至5任一项所述的新型多传感器车载测速测距设备,其特征在于,所 述微处理器为ARM系列微控制器。
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