CN217521183U - 一种中低速测速定位装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于轨道交通车辆的测速领域，具体是涉及到一种中低速测速定位装置及系统，包括设置在车体上的控制器、测速传感器和惯导传感器，所述测速传感器和惯导传感器均与控制器电连接，所述测速传感器沿车体行进方向间隔排布设置有两个以上，两个以上所述测速传感器采用轨道上平行分布的轨枕作为被检测物，每两个测速传感器之间的间距小于每两个轨枕之间的间距，本实用新型通过设置惯导传感器，将惯导传感器与测速传感器进行组合，在低速运行或加速度变化较大时由二种传感器的组合输出速度值，可以对两个测速传感器触发之间的时间段的加速度进行监控，并组合输出更加精准的速度值。满足列车低速运行或者加速度比较大时高精度速度测试。

Description

一种中低速测速定位装置及系统

技术领域

本实用新型属于轨道交通车辆的测速领域，具体是涉及到一种中低速测速定位装置及系统。

背景技术

常规的列车测速装置，一般是传感器配合等距间隔分布的轨枕进行测试，以间隔分布的轨枕的间距，结合传感器检测经过每两个轨枕的时间算出列车运行的速度，以轨枕的间距为d，传感器检测到经过两个轨枕的时间为t，则当前列车速度V＝d/t。但是由于线路施工难以将轨枕间距控制在标准值上(尤其在两段F轨接头两侧的轨枕间距误差更大)，因此导致传统的测速装置误差较大，针对传统“传感器感应轨枕”测速方式这一难以克服的缺陷，有人提出对该测速方法进行反向设计，采用多个传感器，以传感器间距d作为基准，测得相邻两个传感器依次经过同一根轨枕的时间t，测算当前列车速度V＝d/t，该方法不要求等间距铺设轨枕，可降低施工难度。与感应环线比，利用了既有钢轨枕，不需要轨面铺设额外设备，在节约了投资同时，也减少了维护工作。同时有效弥补了传统测速方法不精准的问题，但是，改进后的测速定位方法，该方法速度计算的位置分辨率为两个传感器的间距(目前距离为240mm)，在列车低速运行或者加速度比较大的时候会出现速度测量误差增大或启动时响应慢等问题，因此，对于中低速列车该测速方式在列车低速运行或者加速度比较大的时候测试进度存在问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单且对于车低速运行或者加速度大时保持测速精准的中低速测速定位装置及系统。

本实用新型提供一种中低速测速定位装置，包括设置在车体上的控制器、测速传感器和惯导传感器，所述测速传感器和惯导传感器均与控制器电连接，所述测速传感器沿车体行进方向间隔排布设置有两个以上，两个以上所述测速传感器采用轨道上平行分布的轨枕作为被检测物，每两个测速传感器之间的间距小于每两个轨枕之间的间距。

更进一步地，所述惯导传感器采用BW-IMU300捷联式惯性测量单元。

更进一步地，所述测速传感器设置有三个以上，三个以上测速传感器等距设置。

更进一步地，所述测速传感器设置有五个，每两个测速传感器间隔0.3m。

本实用新型还包括设置在车体底部的传感器安装板，所述测速传感器和惯导传感器均固定设置在传感器安装板上。

更进一步地，所述测速传感器呈直线间隔设置在传感器安装板靠近轨枕一侧。

更进一步地，所述传感器安装板固定设置在车体的悬浮架上。

更进一步地，所述测速传感器为电感式接近开关。

更进一步地，所述测速传感器和惯导传感器在车体两侧各设置有一组。

本实用新型还提供一种中低速测速定位系统，包括车体、轨道以及中低速测速定位装置，所述轨道上设置有沿轨道长度平行分布的若干个轨枕，所述中低速测速定位装置设置在车体上，其测速传感器采用轨枕作为被检测物。

本实用新型的有益效果是，本实用新型通过设置惯导传感器，将惯导传感器与测速传感器进行组合，在低速运行或加速度变化较大时由二种传感器的组合输出速度值，具体可以对两个测速传感器触发之间的时间段的加速度进行监控，并组合输出更加精准的速度值，同时惯导传感器可以利用角速度监控检测列车转弯状态，辅助确认列车的加速度情况。该测速定位装置的测速传感器只需对轨枕进行主动检测即可，不需要地面发送信号,不需要地面铺设专用检测环线，降低了系统的复杂程度。整套系统由两个以上的测速传感器、一个惯导传感器和一个控制器即可构成一套满足列车低速运行或者加速度比较大时高精度速度测试，且结构简单，成本低。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

附图2为本实用新型的正剖视图。

附图3为本实用新型的示意图。

附图4为本实用新型中传感器安装板部分的主视图。

附图5为本实用新型中传感器安装板部分的俯视图。

附图6为本实用新型中传感器安装板部分的结构示意图。

在图中，1-控制器；2-测速传感器；3-惯导传感器；4-传感器安装板；5-车体；51-悬浮架；6-轨道；7-轨枕；8-接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如附图1-6所示，本实用新型提供一种中低速测速定位装置，包括设置在车体5上的控制器1、测速传感器2和惯导传感器3，所述测速传感器2和惯导传感器3均与控制器1电连接，所述测速传感器2沿车体5行进方向间隔排布设置有两个以上，两个以上所述测速传感器2采用轨道6上平行分布的轨枕7作为被检测物，每两个测速传感器2之间的间距小于每两个轨枕7之间的间距。

本实用新型在车体5上安装两个以上测速传感器2，该测速传感器2沿车体5呈直线排列，在使用时，按照顺序对测速传感器2进行标定，并测量记录每两个相邻测速传感器2之间的距离d；以轨道上平行铺设的轨枕7为被检测物，当测速传感器2经过轨枕7时，测速传感器2被触发产生电脉冲；记录下被触发测速传感器2的顺序以及每个测速传感器2引起电脉冲的上升沿和下降沿的时刻；根据被触发测速传感器2的顺序，对车辆行驶方向进行判定；每两个相邻测速传感器2构成一个测速序列对，根据每两个相邻测速传感器2之间的距离d以及该相邻测速传感器2所引起电脉冲上升沿和下降沿的时间差，得到此时车辆的行驶速度；每计算出一个速度，就输出占空比为1:1的速度脉冲信号，该脉冲信号频率正比于车辆的运行速度，测得速度脉冲信号的频率即可换算出车辆的实际运行速度，对速度脉冲信号进行计数，可得到车辆的相对运行距离，即可实现车辆的相对定位，将每两个测速传感器2之间的间距小于每两个轨枕7之间的间距，保证在一组测速传感器2经过时，仅能检测同一个轨枕7，保证测试精准。

该测速方式主要是对列车运行速度进行测量，位置信号需要用户根据速度脉冲进行计算，因此在长时间使用时会存在累计误差；另外该方法速度计算的位置分辨率为两个传感器的间距(目前距离为240mm)，在列车低速运行或者加速度比较大的时候会出现速度测量误差增大或启动时响应慢等问题。本实用新型通过新增惯导传感器3，将惯导传感器3与测速传感器2进行组合，在低速运行或加速度变化较大时由二种传感器的组合输出速度值，具体而言，在列车低速运行时，只靠测试传感器2进行速度测试会出现速度更新慢的问题，本实用新型通过加入惯导传感器3，并通过惯性传感器3对于加速度的感应，在尚未触发下一个测试传感器2信号时，通过加速度、时间样机上一次的速度，依据公式V＝V₀+at更新速度值，其中V₀为初始速度，a为加速度，t为时间。加速度变化较大时同理，以此可以对两个测速传感器2触发之间的时间段的加速度进行监控，并组合输出更加精准的速度值，同时惯导传感器可以依据角速度感应检测列车转弯状态，辅助确认列车的加速度情况。

所述惯导传感器3采用BW-IMU300捷联式惯性测量单元，BW-IMU300是一款高精度的捷联式惯性测量单元，可以测量车体5的角速度、加速度参数。原始数据通过具有适当增益的6态卡尔曼滤波得到相应估计，适用于运动或振动状态下的惯性测量。BW-IMU300采用高可靠性的MEMS加速度计和陀螺仪，并通过算法保证测量精度，同时密封设计以及严格的生产工艺保证产品在恶劣的环境下仍能精密地测量载体的角速度和加速度等运动参数。通过非线性补偿、正交补偿、温度补偿和漂移补偿等多种补偿，可以大大消除BW-IMU300的误差源，提高测速精度水平。

所述测速传感器2设置有三个以上，三个以上测速传感器2等距设置，本实施例中，可以通过三个以上测速传感器2测得列车行驶的加速度，进而对惯导传感器3所测得数据进行相互的故障判断，具体而言，如图3所示，车辆由左至右行驶，当测速传感器A1与测速传感器A2测得经过轨枕B1的用时t1在短于测速传感器A2与测速传感器A3测得经过轨枕B1的用时t2时，则反映此时列车降速，当测速传感器A3与测速传感器A4测得经过轨枕B1的用时t3在长于测速传感器A4与测速传感器A5测得经过轨枕B1的用时t4时，则反映此时列车提速，最终可以以该数据证明惯导传感器3检测到的加速度是否准确，提高装置的容错能力，当测速传感器2测得列车行驶的加速度与惯导传感器3测得的加速度值相反时，系统诊断出测速传感器2和/或惯导传感器3故障，而后可进行降级测速，保证列车的安全可靠运行。

优选的，如图1和图3所示，所述测速传感器2设置有五个，本实施例中，适配于常规的6个测速传感器2的组合，如图1所示，此时，可以将原本用于安装测速传感器2的卡位替换为惯导传感器3，降低结构复杂性，本实施例中，测速传感器2设置五个，进一步提高了装置的容错能力，即使有其中一个测速传感器2出现故障，或者出现漏数轨枕7，仍有3个同级别的测速组合可以给出速度，系统诊断出传感器故障后可进行降级测速，保证列车的安全可靠运行。另外，每两个测速传感器2间隔0.3m，五个测速传感器2共1.2m，接近于常规轨枕7的间隔距离。当然，也可以如图4-图6，依旧保留测速传感器2设置有六个一组，将惯导传感器3设置在传感器安装板4另一侧即可。

本实用新型还包括设置在车体5底部的传感器安装板4，通过设置传感器安装板4，便于将测速传感器2和惯导传感器3加装于已运营的车辆上，降低装置安装难度，所述测速传感器2和惯导传感器3均固定设置在传感器安装板4上，保证惯导传感器3所测数据与多个测速传感器2所测数据的测距环境一致，保证测试的精准度。本实施例中，如图3-图6所示，惯性传感器3还可以设置在传感器安装板4靠近车体5的一侧，提高装置的紧凑度。本实施例中，传感器安装板4优选采用直板，且位于中间部位还设置有与惯导传感器3和多个测速传感器2连接的接口8，简化传感器与控制器1进行连接的难度。

所述测速传感器2呈直线间隔设置在传感器安装板4靠近轨枕7一侧，便于测速传感器2感应轨枕7。

所述传感器安装板4固定设置在车体5的悬浮架51上，进而可以保证测速传感器2与轨枕7的相对距离稳定，提高测试精度。

所述测速传感器2为电感式接近开关，优选采用图尔克电感式接近开关，具有响应速度快、工作温度范围宽、环境适应性好、电磁兼容性能好、有效检测距离大、对金属轨枕敏感度高等特点的成熟产品。其有效工作距离80mm，实际使用传感器距轨面60mm。

如图2所示，所述测速传感器2和惯导传感器3在车体5两侧各设置有一组，本实施例中，可以在每一个列车位置形成两套独立的测速装置，进而提高测速的精准度，同时保持列车左右两侧的对称。

本实用新型还提供一种中低速测速定位系统，包括车体5、轨道6以及中低速测速定位装置，所述轨道6上设置有沿轨道6长度平行分布的若干个轨枕7，所述中低速测速定位装置设置在车体5上，其测速传感器2采用轨枕7作为被检测物。

该测速定位系统检测用的测速传感器2只需对轨枕7进行主动检测即可，不需要地面发送信号,不需要地面铺设专用检测环线，降低了系统的复杂程度，且轨枕7是否均匀分布均可。整套系统由两个以上的测速传感器2、一个惯导传感器3和一块电路板(控制器1)即可构成一套满足列车低速运行或者加速度比较大时高精度速度测试，且结构简单，成本低。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种中低速测速定位装置，其特征是，包括设置在车体(5)上的控制器(1)、测速传感器(2)和惯导传感器(3)，所述测速传感器(2)和惯导传感器(3)均与控制器(1)电连接，所述测速传感器(2)沿车体(5)行进方向间隔排布设置有两个以上，两个以上所述测速传感器(2)采用轨道(6)上平行分布的轨枕(7)作为被检测物，每两个测速传感器(2)之间的间距小于每两个轨枕(7)之间的间距。

2.如权利要求1所述的中低速测速定位装置，其特征是，所述惯导传感器(3)采用BW-IMU300捷联式惯性测量单元。

3.如权利要求1所述的中低速测速定位装置，其特征是，所述测速传感器(2)设置有三个以上，三个以上测速传感器(2)等距设置。

4.如权利要求3所述的中低速测速定位装置，其特征是，所述测速传感器(2)设置有五个，每两个测速传感器(2)间隔0.3m。

5.如权利要求1-4任一项所述的中低速测速定位装置，其特征是，还包括设置在车体(5)底部的传感器安装板(4)，所述测速传感器(2)和惯导传感器(3)均固定设置在传感器安装板(4)上。

6.如权利要求5所述的中低速测速定位装置，其特征是，所述测速传感器(2)呈直线间隔设置在传感器安装板(4)靠近轨枕(7)一侧。

7.如权利要求5所述的中低速测速定位装置，其特征是，所述传感器安装板(4)固定设置在车体(5)的悬浮架(51)上。

8.如权利要求1所述的中低速测速定位装置，其特征是，所述测速传感器(2)为电感式接近开关。

9.如权利要求1所述的中低速测速定位装置，其特征是，所述测速传感器(2)和惯导传感器(3)在车体(5)两侧各设置有一组。

10.一种中低速测速定位系统，其特征是，包括车体(5)、轨道(6)以及如权利要求1-9任一项所述的中低速测速定位装置，所述轨道(6)上设置有沿轨道(6)长度平行分布的若干个轨枕(7)，所述中低速测速定位装置设置在车体(5)上，其测速传感器(2)采用轨枕(7)作为被检测物。

Images