RU2786255C1 - Rail vehicle positioning device - Google Patents
Rail vehicle positioning device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786255C1 RU2786255C1 RU2022123064A RU2022123064A RU2786255C1 RU 2786255 C1 RU2786255 C1 RU 2786255C1 RU 2022123064 A RU2022123064 A RU 2022123064A RU 2022123064 A RU2022123064 A RU 2022123064A RU 2786255 C1 RU2786255 C1 RU 2786255C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail transport
- output
- railway rail
- unit
- input
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 2
- 229920002574 CR-39 Polymers 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002940 Newton-Raphson method Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для определения местоположения подвижных единиц железнодорожного рельсового транспорта.The invention relates to the field of railway automation and can be used to determine the location of mobile units of railway rail transport.
Известно устройство для определения местоположения рельсового транспортного средства, содержащее подключенный к рельсам на одном конце рельсовой линии блок измерения временного интервала и информационный блок, а на другом конце рельсовой линии к рельсам подключен калибровочный шунт, блок определения занятости участка, соединенный с рельсами на одном конце рельсовой линии, ключевые элементы, подключенные первыми входами к выходу блока измерения временного интервала, блок памяти и блок вычисления координаты транспортного средства, связанный выходом с информационным блоком, одним входом - с выходом одного ключевого элемента, соединенного вторым входом с одним выходом блока определения занятости участка, другой вход которого подключен к второму входу другого ключевого элемента, связанного выходом с входом блока памяти, соединенного выходом с другим входом блока вычисления координаты транспортного средства (SU1162653, B61L 25/02, 23.06.1985).A device for determining the location of a rail vehicle is known, comprising a time interval measurement unit and an information unit connected to the rails at one end of the rail line, and a calibration shunt is connected to the rails at the other end of the rail line, a section occupancy determination unit connected to the rails at one end of the rail lines, key elements connected by the first inputs to the output of the block for measuring the time interval, a memory block and a block for calculating the coordinates of the vehicle, connected with the output to the information block, one input - with the output of one key element connected by the second input to one output of the section occupancy determination block, the other input of which is connected to the second input of another key element connected by the output to the input of the memory block connected by the output to another input of the vehicle coordinate calculation unit (SU1162653, B61L 25/02, 06/23/1985).
Недостатками данного устройства являются необходимость формирования и передачи в рельсовую линию дополнительных сигналов и непосредственное подключение аппаратуры к рельсовой линии.The disadvantages of this device are the need for the formation and transmission of additional signals to the rail line and the direct connection of the equipment to the rail line.
Известно устройство для контроля местоположения подвижного состава, содержащее установленный на локомотиве генератор с передающей антенной, индуктивно связанной с расположенным на пути шлейфом, подключенным через резонансный усилитель к входам амплитудного дискриминатора и формирователя когерентного сигнала, выход которого подключен к одному входу фазового демодулятора, выходом подключенного к индикатору, ключевой элемент, одним входом подключенным к выходу амплитудного дискриминатора, другим - к выходу резонансного усилителя, а выходом - к другому входу фазового демодулятора (SU1219441, B61L 25/02, 23.03.1986).A device for monitoring the location of rolling stock is known, containing a generator installed on a locomotive with a transmitting antenna inductively coupled to a loop located on the way, connected through a resonant amplifier to the inputs of an amplitude discriminator and a coherent signal shaper, the output of which is connected to one input of a phase demodulator, the output of which is connected to indicator, a key element, with one input connected to the output of the amplitude discriminator, the other - to the output of the resonant amplifier, and the output - to another input of the phase demodulator (SU1219441, B61L 25/02, 03/23/1986).
Недостатками данного устройства являются необходимость формирования и передачи сигналов в дополнительно укладываемый вдоль пути шлейф, а также определение местоположения подвижного состава с точностью до зоны укладки шлейфа.The disadvantages of this device are the need for the formation and transmission of signals to additionally stacked along the path of the loop, as well as determining the location of the rolling stock with an accuracy of the laying area of the loop.
Известно устройство для определения координаты подвижного объекта, содержащее установленный на подвижном объекте передатчик с индуктивным элементом связи, а на пути - взаимодействующую с упомянутым индуктивным элементом связи трехпроводную индуктивную линию, два провода которой уложены со скрещением и подсоединены к выводу одной из обмоток линейного трансформатора, к среднему выводу которой подключен третий провод через одну из обмоток токового трансформатора, другой конец которой соединен с концами первого и второго проводов, и фазовый приемник, к входам которого подключены другие обмотки линейного и токового трансформаторов, дополнительно устройство снабжено реверсивным счетчиком, элементами И, ИЛИ, НЕ и задержки, D- и JK-триггерами и дополнительными токовым и линейным трансформаторами, фазовым приемником и трехпроводной индуктивной линией, два провода которой уложены с удвоенным шагом скрещения по отношению к первой и подключены к выводам первичной обмотки второго линейного трансформатора, к среднему выводу которой через одну из обмоток второго токового трансформатора подключен третий провод второй индуктивной линии, другой конец которого соединен с концами первого и второго ее проводов, а другие обмотки вторых линейного и токового трансформаторов подключены к входам второго фазового приемника, причем выход первого фазового приемника подключен к счетным входам D-и JК-триггеров и к входу элемента задержки, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам JK-триггера, выходы - соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика, а выход второго фазового приемника подключен к установочному входу D-триггера, к входу элемента НЕ и первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу D-триггера, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выходы третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочным входам JК-триггера (SU 1252223, B61L 3/20, 23.08.1986).A device for determining the coordinates of a movable object is known, containing a transmitter installed on a movable object with an inductive coupling element, and on the way - a three-wire inductive line interacting with the said inductive coupling element, the two wires of which are laid with a cross and connected to the output of one of the windings of a linear transformer, to the middle output of which is connected to the third wire through one of the windings of the current transformer, the other end of which is connected to the ends of the first and second wires, and the phase receiver, to the inputs of which other windings of the linear and current transformers are connected, the device is additionally equipped with a reversible counter, elements AND, OR, HE and delays, D- and JK-flip-flops and additional current and linear transformers, a phase receiver and a three-wire inductive line, two wires of which are laid with a double crossing pitch with respect to the first one and connected to the outputs of the primary winding of the second linear transformer mator, to the middle output of which, through one of the windings of the second current transformer, the third wire of the second inductive line is connected, the other end of which is connected to the ends of its first and second wires, and the other windings of the second linear and current transformers are connected to the inputs of the second phase receiver, and the output of the first of the phase receiver is connected to the counting inputs of the D- and JK-flip-flops and to the input of the delay element, the output of which is connected to the first inputs of the first and second AND elements, the second inputs of which are connected to the outputs of the JK-trigger, the outputs - respectively, to the inputs of the direct and reverse counting of the reverse counter, and the output of the second phase receiver is connected to the setting input of the D-trigger, to the input of the NOT element and the first input of the third AND element, the second input of which is connected to the first output of the D-trigger, the second output of which is connected to the first input of the fourth AND element, the second input which is connected to the output of the NOT element, and the outputs of the third and fourth elements And connected respectively to the inputs of the OR element, the output of which is connected to the installation inputs of the JK flip-flop (SU 1252223,
Недостатками данного устройства являются необходимость формирования и передачи сигналов в дополнительно укладываемую вдоль пути индуктивную линию, а также определение местоположения подвижного состава с точностью до зоны укладки индуктивной линии.The disadvantages of this device are the need for the formation and transmission of signals to additional laid along the path of the inductive line, as well as determining the location of the rolling stock accurate to the area of laying the inductive line.
В качестве прототипа принято устройство для позиционирования рельсового транспорта, содержащее установленные на подвижной единице железнодорожного рельсового транспорта приемник, соединенный с вычислительным блоком, к которому подключен модуль памяти с записанной в нем электронной картой маршрута, на оси колесной пары подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта жестко закреплены бесконтактный измеритель тока с подключенным к нему передатчиком, который по радиоканалу соединен со входом приемника, выход вычислительного блока является выходом устройства (RU2768805, B61L 25/00, 24.03.2022).As a prototype, a device for positioning a rail transport was adopted, containing a receiver installed on a rolling unit of a railway rail transport, connected to a computing unit, to which a memory module with an electronic route map recorded in it is connected, a contactless contactless a current meter with a transmitter connected to it, which is connected via a radio channel to the input of the receiver, the output of the computing unit is the output of the device (RU2768805, B61L 25/00, 03/24/2022).
Недостатком данного устройства является необходимость установки на оси колесной пары подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта бесконтактного измерителя тока с подключенным к нему передатчиком, что при вибрации оси колесной пары в процессе движения приводит к погрешностям измерения бесконтактного измерителя тока, вплоть до его отказа.The disadvantage of this device is the need to install a non-contact current meter with a transmitter connected to it on the axle of the wheelset of the rolling unit of the railway rail transport, which, when the axle of the wheelset vibrates during movement, leads to measurement errors of the non-contact current meter, up to its failure.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности и помехоустойчивости позиционирования подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта на протяжении всего участка пути железной дороги (колеи).The technical result of the invention is to improve the accuracy and noise immunity of the positioning of the mobile unit of the railway rail transport throughout the entire section of the railway track (gauge).
Технический результат достигается тем, что в устройство для позиционирования рельсового транспорта, содержащее установленные на подвижной единице железнодорожного рельсового транспорта вычислительный блок, к которому подключен модуль памяти с записанной в нем электронной картой маршрута, при этом выход вычислительного блока является выходом устройства, согласно изобретению введены и жестко закреплены на корпусе подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта последовательно соединенные интегратор, узкополосный фильтр, детектор и аналого-цифровой преобразователь, ко входу интегратора подключены выводы катушки индуктивности, индуктивно связанной с осью колесной пары подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта, а выход аналого-цифрового преобразователя подключен ко входу вычислительного блока.The technical result is achieved by the fact that in a device for positioning a rail vehicle, containing a computing unit installed on a rolling unit of a railway rail transport, to which a memory module with an electronic route map recorded in it is connected, while the output of the computing unit is the output of the device, according to the invention, and an integrator, a narrow-band filter, a detector and an analog-to-digital converter are rigidly fixed on the body of the rolling unit of a railway rail transport, the outputs of an inductance coil inductively connected to the axis of the wheel pair of a rolling unit of a railway rail transport are connected to the input of the integrator, and the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the computing unit.
На чертеже приведена функциональная схема устройства для позиционирования рельсового транспорта.The drawing shows a functional diagram of the device for positioning rail transport.
Устройство для позиционирования рельсового транспорта содержит установленные на подвижной единице железнодорожного рельсового транспорта вычислительный блок 1, к которому подключен модуль 2 памяти с записанной в нем электронной картой маршрута, при этом выход вычислительного блока 1 является выходом устройства, на корпусе 3 подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта жестко закреплены последовательно соединенные интегратор 4, узкополосный фильтр 5, детектор 6 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, ко входу интегратора 4 подключены выводы катушки 8 индуктивности, индуктивно связанной с осью 9 колесной пары 10 подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта, а выход аналого-цифрового преобразователя 7 подключен ко входу вычислительного блока 1.The device for positioning rail transport contains a computing unit 1 installed on a rolling unit of a railway rail transport, to which a memory module 2 is connected with an electronic route map recorded in it, while the output of the computing unit 1 is the output of the device, on the
Устройство для позиционирования рельсового транспорта работает следующим образом.Device for positioning rail transport operates as follows.
Устройство для позиционирования рельсового транспорта на основе анализа измеренных параметров тока, протекающего по рельсам и колесной паре подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта, позволяет производить вычисление текущей координаты (местоположения) подвижной единицы в пределах участка железной дороги известной длины.A device for positioning rail transport based on the analysis of the measured parameters of the current flowing along the rails and wheelset of the rolling unit of the railway rail transport, allows the calculation of the current coordinate (location) of the rolling unit within the railway section of known length.
Как показано в описании выбранного в качестве прототипа технического решения по патенту RU2768805, амплитуда тока, протекающего по оси колесной пары, равна: As shown in the description of the technical solution chosen as a prototype according to patent RU2768805, the amplitude of the current flowing along the axis of the wheelset is equal to:
илиor
где U – известное выходное напряжение источника тока; where U is the known output voltage of the current source;
Переменный ток, протекающий по оси 9 колесной пары 10, создает переменное магнитное поле с индукцией
с использованием известных итеративных методов (например, после предварительного умножения Y I на знаменатель выражения (1) с последующим возведением в квадрат и использованием метода Ньютона-Рафсона: using well-known iterative methods (for example, after preliminarily multiplying Y I by the denominator of expression (1) followed by squaring and using the Newton-Raphson method:
Так как начальное значение х известно точно – х=l, то данный алгоритм сходится за 2-4 шага, что обеспечивает определение координаты х практически в реальном времени). Информация о пути (длина рельсовой линии (блок-участка), координаты ее конца X К , Y К и азимутальный угол А наклона рельсового пути, размещенная в виде электронной карты в модуле 2 памяти, перед началом движения считывается из приборов безопасности рельсового транспорта по беспроводному каналу связи, либо скачивается через съемный носитель. Вычислительный блок 1 обращается к модулю 2 памяти для получения необходимых данных об азимутальном угле А , длине рельсовой линии и координатах X К , Y К ее конца. После определения значения х в вычислительном блоке 1 рассчитываются текущие проекции расстояния колесной пары от конца рельсовой линии на оси двумерной декартовой системы координат:Since the initial value of x is known exactly - x=l, then this algorithm converges in 2-4 steps, which ensures the determination of the x coordinate in almost real time). Information about the path (the length of the rail line (block section), the coordinates of its end X K , Y K and the azimuth angle A of the inclination of the rail track, placed in the form of an electronic map in the memory module 2, is read from the safety devices of the rail transport wirelessly before starting the movement communication channel, or downloaded via removable media.Computing unit 1 refers to the memory module 2 to obtain the necessary data on the azimuthal angle A , the length of the rail line and the coordinates X K , Y K of its end.After determining the value of x in the computing unit 1, the current projections are calculated distances of the wheelset from the end of the rail line on the axis of the two-dimensional Cartesian coordinate system:
х t =x
и окончательно – текущие координаты колесной пары подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта в двумерной декартовой системе координат:and finally - the current coordinates of the wheel pair of the rolling unit of the railway rail transport in a two-dimensional Cartesian coordinate system:
Х t = X К - x
поступающие далее с выхода вычислительного блока 1 на выход устройства. coming further from the output of the computing unit 1 to the output of the device.
При прохождении колесной парой 10 конца рельсовой линии, определяемого по измеренному значению известной амплитуды тока, текущие координаты полагаются равными Х t = X К , Y t = Y К , что обнуляет возможные ошибки определения текущих координат колесной пары в конце каждой рельсовой линии и наряду с приведенным выше определением ее текущих координат обеспечивает высокоточное позиционирование подвижной единицы железнодорожного рельсового транспорта.When the
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786255C1 true RU2786255C1 (en) | 2022-12-19 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2290335C1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Желдорконсалтинг" | Train position linear coordinate corrector |
CN101797927A (en) * | 2010-04-20 | 2010-08-11 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Non-contact rail traffic speed-measurement and positioning method based on sleeper detection and device thereof |
CN110834654A (en) * | 2019-11-20 | 2020-02-25 | 北交智慧科技有限公司 | Train operation track judgment system and method |
RU2768805C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-24 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Device for positioning rail transport |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2290335C1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Желдорконсалтинг" | Train position linear coordinate corrector |
CN101797927A (en) * | 2010-04-20 | 2010-08-11 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Non-contact rail traffic speed-measurement and positioning method based on sleeper detection and device thereof |
CN110834654A (en) * | 2019-11-20 | 2020-02-25 | 北交智慧科技有限公司 | Train operation track judgment system and method |
RU2768805C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-24 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Device for positioning rail transport |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
B. Kroper, M. Lauer and M. Spindler, "Using the Ferromagnetic Fingerprint of Rails for Velocity Estimation and absolute Localization of Railway Vehicles," 2020 European Navigation Conference (ENC), 2020, pp. 1-10, doi: 10.23919/ENC48637.2020.9317512. S. Hensel, C. Hasberg and C. Stiller, "Probabilistic Rail Vehicle Localization With Eddy Current Sensors in Topological Maps," in IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 12, no. 4, pp. 1525-1536, Dec. 2011, doi: 10.1109/TITS.2011.2161291. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102069824B (en) | Positioning device and method for rail traffic vehicle | |
KR101041255B1 (en) | Apparatus for measuring position and velocity of magnetic levitation train and Method thereof | |
CN102724635A (en) | Method for locating underground staff | |
CN112172535B (en) | Method for positioning, measuring speed and measuring height of magnetic-levitation train | |
AU2021252448A1 (en) | Device, system and method for detecting leakage current for traction power system | |
RU2786255C1 (en) | Rail vehicle positioning device | |
RU2564553C2 (en) | Method to record travel of rolling stock wheelsets and device for its realisation | |
KR100684465B1 (en) | Method for measuring the speed of a rail vehicle and installation therfor | |
Spindler et al. | Low power and low cost sensor for train velocity estimation | |
RU2409492C1 (en) | System to control rail vehicle and determine its position on track | |
Geistler et al. | Robust velocity measurement for railway applications by fusing eddy current sensor signals | |
RU2768805C1 (en) | Device for positioning rail transport | |
CN110068871B (en) | Vehicle-mounted time domain electromagnetic induction-polarization effect miniature measuring system and method | |
KR20170110988A (en) | System and method for measuring position of trail | |
Zhao et al. | Induction coupling between jointless track circuits and track-circuit-reader antenna | |
CN105783685A (en) | High-speed railway switch point closure state testing method and system | |
RU2510500C1 (en) | Method and device for diagnostics of buried pipeline | |
US11820409B2 (en) | Method for producing movement information | |
CN107621629B (en) | Underground accurate positioning system and underground positioning method | |
Nai et al. | A comprehensive review on train positioning technique in industries with maglev included based on cross coding inductive loop wire | |
RU2317561C1 (en) | Arrangement for registering magnetic fields in rails | |
Aliev | Analysis of point track sensors of axle counting systems for track sections | |
CN111121757B (en) | Railway locomotive positioning and speed measuring system and method | |
CN115123348B (en) | PRT accurate positioning system and method based on induction loop | |
RU2620898C1 (en) | Method for estimating vehicle weight with dc drive |