TR202101176U5 - Train Positioning System - Google Patents

Train Positioning System

Info

Publication number
TR202101176U5
TR202101176U5 TR2021/01176U TR202101176U TR202101176U5 TR 202101176 U5 TR202101176 U5 TR 202101176U5 TR 2021/01176 U TR2021/01176 U TR 2021/01176U TR 202101176 U TR202101176 U TR 202101176U TR 202101176 U5 TR202101176 U5 TR 202101176U5
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
train
data
tachometer
positioning system
tachometers
Prior art date
Application number
TR2021/01176U
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
Zubaroğlu Tahsi̇n
Original Assignee
Aselsan Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇
Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aselsan Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇, Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret As filed Critical Aselsan Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇
Priority to TR2021/01176U priority Critical patent/TR202101176U5/en
Publication of TR202101176U5 publication Critical patent/TR202101176U5/en

Links

Abstract

Buluş, her türlü raylı sistemlerde kullanılan, gerçek zamanlı tren hız ve konum verisini, araç üstü sensörler ve yer işaretleri kullanarak düşük hata ve yüksek çözünürlükle sağlayan tren konumlama sistemi ile ilgilidir.The invention relates to a train positioning system used in all kinds of rail systems, providing real-time train speed and location data with low error and high resolution using on-board sensors and landmarks.

Description

TARIFNAME Tren Konumlama Sistemi Teknik Alan Bulus, düsük hatali, yüksek çözünürlüklü ve gerçek zamanli bir tren konumlama sistemi ile ilgilidir. Bulus özellikle, her türlü rayli sistemlerde kullanilan, gerçek zamanli tren hiz ve konum verisini, araç üstü sensörler ve yer isaretleri kullanarak düsük hata ve yüksek çözünürlükle saglayan tren konumlama sistemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde sehir içi ve sehirlerarasi ulasimda rayli sistemlerin payi artmaktadir. Olusan ihtiyaci karsilamak için trenlerin sürücüsüz, tamamen otonom olarak çalismasi saglanarak, hizlari ve sefer sikligi arttirilmaktadir. Güvenlik amaciyla peronlara yerlestirilen Peron Ayirici Kapi Sistemleri (PAKS) sebebiyle trenlerin peron duruslarindaki hata paylarinin ±25 cm5den az olmasi istenmektedir. Trenlerin bu hassas durusu saglayabilmeleri ve sinyalizasyon sistemlerinin bu kosullarda emniyetli bir kontrol olusturabilmeleri için tren konumlarini yüksek dogrulukta ve gecikmesiz bilmeleri gerekmektedir. SIL (Safety Integrity Level-Emniyet Bütünlük Seviyesi), herhangi bir islem sirasinda olusabilecek tehlikeli bir durumun algilanmasi ve bu durumun engellenmesi fonksiyonudur. Bir sistemdeki gerekli SIL seviyesi, istenmeyen bir olay gerçeklestiginde söz konusu riskin büyüklügü ve sistemin hangi seviyede koruma tedbirine ihtiyaç duymasina göre belirlenmektedir. Toplu ulasim gibi bir kaza durumunda birden fazla kisinin olabilecegi uygulamalar için SIL-4 emniyet bütünlük seviyesinin saglanmasi gerekmektedir. SIL-4 bir sistem için bir saatte ariza olma ihtimali 10'9'dan küçük olmalidir. (Probability of Failure per Hour- PFH<1O'9) rastlanilmistir. Basvuru, tren hiz ölçüm sistemi ile ilgilidir. Sistem, treyler vagonunun bir tekerlek dbnüsüne göre bir darbe sinyali çikarmasi için en az bir birinci takometre, bir motorlu arabanin bir aksina yerlestirilmis ve motorlu arabanin bir tekerlek dönüsüne göre bir darbe sinyali vermek için en az bir ikinci takometre, en az bir birinci takometreden ve en az bir ikinci takometreden çikan darbe sinyalleri temelinde hiz degerlerini ölçmek için en az bir hiz ölçüm birimi ve ölçülen hiz degerleri temelinde trenin hizini hesaplamak için bir hiz hesaplama birimi içermektedir. Mevcut teknikte kullanilan takometreler hiz sensörü olarak kullanilmaktadir ve sensörlerin senkronizasyonu için herhangi bir yapi olusturulmamistir. Bu durum mevcut teknikteki sistemlerde konum hatalarinin olusmasina sebep olmaktadir. Senkronizasyon yapisi olmamasi nedeniyle yüksek hizlarda hata miktari da yüksek olmaktadir. Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli görülmüstü r. Bulusun Amaci Bulus, mevcut teknikte kullanilan yapilanmalardan farkli olarak bu alanda yeni bir açilim getiren farkli teknik özelliklere sahip bir yapinin ortaya koyulmasini amaçlamaktadir. Bulusun amaci, düsük hatali ve yüksek çözünürlüklü mesafe hesaplama ile yüksek çözünürlükte ve kayipsiz yer degisiminin hesaplanmasini saglamaktir. Bulusun bir diger amaci, hatanin alinan yola bagli olan etkisinin azaltilmasini saglamaktir. Bulusun diger bir amaci, konum hatasinin azaltilmasini saglamaktir. Yukaridaki amaçlar yerine getirmek üzere bulus, rayli sistemlerde kullanilan çok sayida tekerlege sahip tren konumlama sistemi olup, 0 tekerlek üzerinde konumlandirilan ve tekerlegin dönüsüne bagli olarak darbe üreten en az iki çok kanalli takometre, o tren dahiline yerlestirilen ve trenin hizini tespit edilmesini saglayan en az bir hiz sensörü, 0 hat üzerinde bulunan yer isaretlerini okuyarak zaman etiketi verilerini ileten o takometrenin farkli kanallarindan gelen darbelere iliskin sinyalleri alarak kanallardan gelen sinyallerin birbirleriyle eslesme durumunu göre herhangi bir ariza durumunu tespit eden, o takometrenin tekerin dbnüsüne göre ürettigi darbe sayisindan trenin aldigi yolu hesaplayan ve 0 yer isareti okuyucudan aldigi verilerle 'önceden kaydedilmis olan hat haritasi verisini kullanarak, trenin hat üzerindeki ilk konumunu, hareket yönünü belirleyen ve konumunu güncelleyen islemci içermesi ile ilgilidir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz Önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Sekillerin Açiklamasi Sekil 1, bulus konusuna ait tren konumlama sistemine ait mimarinin genel görünümüdür. Sekil 2, islemciye ait veri akis semasinin görünümüdür. Parça Referanslarinin Açiklamasi Takometre Hiz sensörü Yer isareti okuyucu Kontrol birimi 4.1. Kontrol birimi-1 4.2. Kontrol birimi-2 4.3. Kontrol birimi-3 . Kalibrasyon birimi 6. Islemci Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusun tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Sekil 1'de sistem mimarisi görünen bulus konusuna ait tren konumlama sistemi, genel olarak, çok sayida tekerlege sahip olan bir tren, tekerlek üzerinde konumlandirilan ve tekerlegin dönüsüne bagli olarak darbe üreten en az iki çok kanalli takometre (1), tren dahiline yerlestirilen ve trenin hizini tespit edilmesini saglayan en az bir hiz sensörü (2), hat üzerinde bulunan yer isaretlerini okuyarak zaman etiketi verilerini ileten yer isareti okuyucu (3) ve takometrenin (1) farkli kanallarindan gelen darbelere iliskin sinyalleri alarak kanallardan gelen sinyallerin birbirleriyle eslesme durumunu tespit edilmesini saglayan, takometrenin (1) tekerin dönüsüne göre ürettigi darbe sayisindan trenin aldigi yolu hesaplayan ve yer isareti okuyucudan (3) aldigi verilerle önceden kaydedilmis olan hat haritasi verisini kullanarak, trenin hat üzerindeki ilk konumunu, hareket yönünü belirleyen ve konumunu güncelleyen en az bir islemci (6) içermektedir. Islemci (6), kontrol birimi (4) ve kalibrasyon birimine (5) sahiptir. Kontrol birimi (4), hata ve veri geçerliligi kontrolünün yapildigi kontrol birimi-1 (4.1) ve kanal tutarlilik kontrolünün yapildigi kontrol birimi-2 (4.2), sensör tutarlilik kontrolünün yapildigi kontrol birimi-3 (4.3) içermektedir. Kalibrasyon birimi (5), iki yer isareti arasinda takometrelerin (1) ürettigi toplam darbe sayisi ve hiz sensöründen (2) alinan mesafe bilgisiyle düzeltme katsayisi hesaplayarak kalibrasyon gerçeklestirmektedir. Bulus konusu ile ilgili veri akis semasi Sekil 2'de yer almaktadir. Takometrelerden (1) ve hiz sensöründen (2) alinan veriler, 3 katmanli bir kontrol birimine (4) iletilmektedir. iletilen veriler, kontrol biriminde (4) hata ve tutarlilik kontrollerinden geçirilmekte tutarli sensör (2) ve takometre (1) verileri konum hesaplamalarinda kullanilmakta ve kalibrasyon biriminde (5) periyodik olarak kalibre edilmektedir. Bulus konusu tren konumlama sistemine ait islemler anlasilirligi artirmak adina alt basliklara bölünerek detaylandirilmistir. SlL-4 Sistem Tren konumlama sistemi için SlL-4 bir sistem kullanilmaktadir. Ancak sistem içerisinde kullanilan takometrelerin (1) ve hiz sensörünün (2) herhangi bir emniyet bütünlük seviyeleri yoktur. Bunun için 3 katmanli kontrol biriminde (4), hata ve tutarlilik kontrolleri gerçeklestirilmektedir. 3 katmanli kontrol biriminde (4); 0 Kontrol birimi-1 (4.1), takometreler (1) ve hiz sensörüne (2) ait voltaj seviyesi ve akim kontrollerini gerçeklestirmektedir. Kontrol birimi-1'de (4.1), takometreler (1) ve hiz sensörünün (2) güç beslemesi ve veri hatlari gözlenmekte ve herhangi bir ariza durumunda tespit edilmesi saglanmaktadir. - Kontrol birimi-2ide (4.2) takometrelerin (1) 4 kanali birbiri ile karsilastirilmakta ve tutarsiz (diger kanallardan farkli veri üreten) bir kanal var ise hesaplamada kullanilmamaktadir. En az 2 tutarli kanal olmamasi durumunda o takometreye (1) ait veriler kullanilmamaktadir. Hiz sensörüne (2) ait durum çiktilari degerlendirilmekte ve geçersiz veriler kullanilmamaktadir. 0 Kontrol birimi-3'te (4.3) takometrelere (1) ve hiz sensörüne (2) ait veriler karsilastirilmakta ve tutarsiz (diger sensörlerden farkli) bir veri var ise kullanilmamaktadir. tutarlilik kontrollerinde tespit edilen hatalar ile birlikte, hatanin büyüklügü ve süresi gibi degiskenler de kontrol edilerek, hatanin kisa süreli bir hata mi yoksa kalici bir ariza mi oldugu da tespit edilmekte ve hata durumu üst sisteme bildirilmektedir. Trenin farkli iki aksina takilan 2 adet takometre (1) ve hiz sensörü (2) sayesinde tekerlerdeki kayma kizaklama durumunun saptanabilmesi saglanmaktadir. Böylece, takometrelerin (1) bos (çekis ve tren tertibati olmayan) akslara takilma ihtiyaci da ortadan kaldirilmaktadir. Takometre (1), aralarinda 90 derece faz kayikligi bulunan kare dalgalar üreten 4 kanalli yapiya sahiptir. Kanallar arasindaki 90 derecelik faz kayikligi takometrenin (1) dönüs yönünün belirlenmesini saglamaktadir. Böylece, aracin hangi yöne gittigi ve hat üzerindeki yönü belirlenmekte ve peron tarafinda olmayan kapilarin açilmasi engellenebilmektedir. Takometre (1) kanallari kullanilarak her takometreden (1) 4 farkli yön bilgisi elde edilmektedir. Böylece, herhangi bir kanalda ariza olmasi durumunda diger yön bilgilerinin kullanilmasina olanak saglanmistir. Ilk Konum Tespiti Tren konumlama sistemi, yer isareti okuyucu (3) vasitasiyla hat üzerine konan yer isaretlerini okumakta ve islemci (6) aldigi verilerle önceden kaydedilmis olan hat haritasi verisini kullanarak, hat üzerindeki ilk konumunu ve hareket yönünü belirlemektedir. Hat üzerindeki ilk yer isareti okundugunda hat üzerindeki konum belirlenmekte ancak hattin hangi yönünde gidildigi ikinci bir yer isareti de okundugunda tespit edilmektedir. Takometre (1) ve hiz sensörü (2) kullanilarak, her döngüde alinan yol hesaplanmakta ve bir önceki konuma eklenerek hat üzerindeki konum sürekli güncellenmektedir. Yeni bir yer isareti okundugunda konum yeni yer isaretine göre güncellenerek olusacak hata sifirlanmaktadir. Her döngüde konum bir önceki konuma eklenerek hesaplandigindan, her döngüde alinan yol hesaplamasinda yapilan en ufak bir hata sürekli toplanacagindan kisa sürede yüksek konum hatalarina sebep olmaktadir. Düsük Hatali ve Yüksek Çözünürlüklü Mesafe Hesaplama Takometrelerden (1) elde edilen darbelerin frekansi trenin hizi ile orantilidir. Darbelerin frekansindan hiz bilgisi ve hiz bilgisinden de o döngüde trenin aldigi yol hesaplanabilir. Ancak bu durumda, döngü zamanina sigmayan son darbe küsurati sebebiyle hiz hesaplamasinda küçük hatalar olusmakta ve bu hatalar toplanarak birikmektedir. Bulus konusu sistemde ise, asagidaki formül-1 kullanilarak, darbe sayisindan trenin aldigi yol hesaplanmaktadir. Bu durumda, bir döngü zamanina sigmayan bir darbe sonraki döngüde alinmakta ve alinan yola eklenmektedir. Böylece kayipsiz bir mesafe hesabi yapilmistir. Her döngüde hesaplanan yer degistirme döngü zamanina bölünerek tren hizi da hesaplanmakta ve disari verilmektedir. Alinan Yol : _Es-:OM (1) R: Takometrenin takili oldugu teker çap Tpulse: Döngü içerisinde takometreden gelen darbe sayisi Tppr: Tekerin bir dönüsünde takometrenin ürettigi darbe sayisi Kullanilan takometrelerin (1), tekerin bir dönüsünde ürettikleri darbe sayisi (Tppr) degeri, konumlama sisteminde ayarlanabilir yapidadir. Böylece farkli özellikteki takometreler (1) kullanilabilmektedir. Ayni zamanda, kanallari arasinda 90 derecelik faz kayikligi bulunan 4 kanalli takometreler (1) kullanilmasiyla, 4 kanalda üretilen darbe sayilarinin ortalamasi alinarak çözünürlügün 4 katina çikarilmasi saglanmaktadir. Böylece, hassas konumlama yapilabilmekte ve kayma kizaklama durumu erken tespit edilebilmektedir. Bir kanalda sorun olmasi durumunda üç katmanli kontrol biriminde (4) tespit edilmekte ve hesaplamadan çikarilmaktadir. Bu durumda 3 kanalin ortalamasi alinmakta ve sadece o takometrenin (1) konum çözünürlügü azalmaktadir ancak konumlama sisteminde hatanin artmasina sebep olmamaktadir. Bulusun tercih edilen bir yapilanmasinda hiz sensörü (2), Doppler Radar veya ivmeölçer sensörü olabilmektedir. Doppler radar sensörü anlik hiz, ivmeölçer sensörü ise anlik ivme kontrolü yapmaktadir. Alinan yol hesabi için Doppler Radar'in ürettigi anlik hiz verisi ortalama hiz olarak kabul edilip döngü zamaniyla çarpilmaktadir. Ivmeölçerde ise önce ivme zamanla çarpilarak hiz, hiz tekrar zamanla çarpilarak alinan yol hesaplanmaktadir. Doppler radar ve ivme-ölçer sensöründe de anlik hiz ve ivme bilgisinin ortalama deger olarak kullanilmasi hatalara sebep olmaktadir. Bahsedilen iki sensörde niceleme hatalari (quantization error) da bulunmaktadir. Hesaplanan alinan yol degeri de sürekli toplandigindan hata artmaktadir. Bulus konusu sistemde ise, hiz sensörü (2), sadece takometre (1) verilerindeki hatalarin ve kayma/kizaklama durumunun tespitinde kullanilmaktadir. Takometrelerin (1) saglikli oldugu durumlarda alinan yol sadece takometrelerden (1) hesaplanmaktadir. Hiz sensörünün (2) verisi sadece takometrelerden (1) birinin saglikli veri üretemedigi durumlarda konum hesaplamasina katilmaktadir. Tren konumlama sistemi, yer isareti okuyucu (3) vasitasiyla konumunu güncellemekte ve yeni yer isaretini referans alarak konum hesaplamaya baslamaktadir, böylece biriken hata her yer isaretinde sifirlanmis olmaktadir. Otomatik Teker Çapi ve Sensör Kalibrasyonu Takometrelerden (1) üretilen verinin yüksek dogrulukta olmasi için teker çapinin hatasiz olarak bilinmesi gerekmektedir. Ancak teker çapi zamanla ve yapilan ani frenlemelerle degisebilmektedir. Bu nedenle, kalibrasyon birimi (5) vasitasiyla teker çapinin sürekli otomatik olarak hesaplanip kaydedildigi bir kalibrasyon islemi gerçeklestirilmektedir. Ayni zamanda, hiz sensöründen (2) elde edilen hiz verileri de kalibre edilmektedir. Kalibrasyon biriminde (5) gerçeklesen kalibrasyon isleminde, aralarindaki mesafe çok düsük bir hatayla bilinen iki yer isareti arasinda takometrelerin (1) ürettigi toplam darbe sayisi ve hiz sensöründen (2) alinan mesafe hesaplanmaktadir. Gerçek mesafe, hiz sensörünün (2) ürettigi mesafeye bölünerek bir düzeltme katsayisi hesaplanmaktadir. Teker çapi, asagida belirtilen Formül-2 ile hesaplanmaktadir. R_ TT'ETpiii:: (2) Kalibrasyon bölgeleri hat üzerinde ihtiyaç duyulan sayida bulunabilmektedir. Sistem kalibrasyon bölgesine geldigini otomatik olarak algilayacak ve kalibrasyon hesaplamalarini yapacak sekilde olusturulmustur. Hesaplanan teker çapi ve düzeltme katsayisi islemci (6) hafizasina kaydedilmekte ve sistem kapatilip açildiginda islemci (6) vasitasiyla son kaydedilmis olan deger kullanilmaktadir. Senkronize Sensör Okuma Kontrol biriminde (4) gerçeklestirilen üç katmanli hata ve tutarlilik kontrollerinde, takometre (1) ve hiz sensörü (2) verileri birbiri ile karsilastirilmaktadir. Bu karsilastirmanin dogru yapilabilmesi için sensörlerden alinan verilerin ayni zamana ait olmalari gerekmektedir. Konum hesaplamalari yer isaretlerine olan uzakligin hesaplanmasiyla yapildigindan, yer isaretinin okunma ani ile es zamanli olarak takometre (1) ve hiz sensörü (2) verilerinin hesaplamaya katilmasi gerekmektedir. Arada olusan zaman kayiplari dogrudan konum hatasi olarak eklenecektir. Tren hizlari arttikça bu zaman kayiplarindan olusan konum hatalari daha da yüksek olmaktadir. Bulus konusu sistemde, takometreler (1) ve hiz sensöründen (2) ayni zamana ait verilerin okunabilmesi için sensörleri okuyan kartlar arasinda senkronizyon hatti bulunmaktadir. Bu senkronizasyon hatti ile bütün takometre (1) ve hiz sensörlerinden (2) ayni zamana ait veriler okunmakta ve okunduklari zamana ait zaman etiketleri ile birlikte islemciye (6) iletilmektedir. Yer isareti okuyucu (3) vasitasiyla yer isaretlerinin okundugu zaman etiketi de islemciye (6) iletilmektedir. Yer isaretinin okundugu zamandan sonraki takometre (1) ve hiz sensörü (2) verileri yeni konum hesaplamalari için kullanilmaktadir. Arada kalan küçük zaman farki için de kestirim yapilarak hesaplamalara katilmistir. Bu kestirim 120 kmi'h hizda giden bir tren için en yüksek ivmeyle hizlanma/yavaslama esnasinda bile 1 cm'nin altinda hata eklemektedir. TR TR TR TR DESCRIPTION Train Positioning System Technical Field The invention relates to a low error, high resolution and real time train positioning system. The invention is particularly related to the train positioning system, which is used in all kinds of rail systems and provides real-time train speed and position data with low error and high resolution using on-board sensors and landmarks. Known Status of the Technology Today, the share of rail systems in urban and intercity transportation is increasing. In order to meet the emerging need, the speed and frequency of trains are increased by enabling them to operate driverless and completely autonomously. Due to the Platform Separator Door Systems (PAKS) placed on the platforms for security purposes, the margin of error in the platform stops of the trains is required to be less than ±25 cm5. In order for trains to maintain this precise stance and for signaling systems to create safe control under these conditions, they need to know train positions with high accuracy and without delay. SIL (Safety Integrity Level) is the function of detecting and preventing a dangerous situation that may occur during any process. The required SIL level in a system is determined by the magnitude of the risk in case of an undesirable event and what level of protection measures the system requires. For applications where more than one person may be present in the event of an accident, such as public transportation, SIL-4 safety integrity level must be ensured. For a SIL-4 system, the probability of failure in one hour must be less than 10'9. (Probability of Failure per Hour - PFH<1O'9) was found. The application relates to the train speed measurement system. The system consists of at least a first tachometer located on an axle of a motor car for outputting a pulse signal relative to a wheel rotation of the trailer wagon, at least a second tachometer for outputting a pulse signal relative to a wheel rotation of the motor car, at least a first tachometer and at least at least one speed measurement unit for measuring speed values based on pulse signals output from at least a second tachometer, and a speed calculation unit for calculating the speed of the train based on the measured speed values. Tachometers used in the current technique are used as speed sensors and no structure has been created for the synchronization of the sensors. This situation causes position errors in current technical systems. Due to the lack of synchronization structure, the amount of error is high at high speeds. As a result, due to the negativities explained above and the inadequacy of existing solutions on the subject, it has been deemed necessary to make an improvement in the relevant technical field. Purpose of the Invention: The invention aims to introduce a structure with different technical features that brings a new initiative in this field, unlike the structures used in the current technique. The purpose of the invention is to provide high resolution and lossless displacement calculation with low error and high resolution distance calculation. Another aim of the invention is to reduce the effect of the error depending on the path taken. Another purpose of the invention is to reduce the position error. In order to fulfill the above purposes, the invention is a train positioning system with many wheels used in rail systems, at least two multi-channel tachometers positioned on 0 wheels and producing pulses depending on the rotation of the wheel, at least one placed within that train and allowing the speed of the train to be determined. The speed sensor is a speed sensor that transmits time tag data by reading the landmarks on the line, detects any malfunction by receiving signals regarding the pulses coming from different channels of that tachometer, detects any malfunction according to the matching of the signals coming from the channels, calculates the distance taken by the train from the number of pulses produced by that tachometer according to the rotation of the wheel, and It is about the processor that determines the initial position of the train on the line, the direction of movement and updates its position, using the data received from the 0 landmark reader and the previously recorded track map data. The structural and characteristic features and all the advantages of the invention will be more clearly understood thanks to the figures given below and the detailed explanation written by making references to these figures, and therefore the evaluation should be made taking these figures and detailed explanation into consideration. Description of the Drawings Figure 1 is the general view of the architecture of the train positioning system belonging to the subject of the invention. Figure 2 is the view of the data flow diagram of the processor. Description of Part References Tachometer Speed sensor Landmark reader Control unit 4.1. Control unit-1 4.2. Control unit-2 4.3. Control unit-3 . Calibration unit 6. Processor Detailed Description of the Invention In this detailed description, the preferred embodiments of the invention are explained only for a better understanding of the subject and in a way that does not create any limiting effect. The train positioning system of the subject of the invention, whose system architecture is shown in Figure 1, generally consists of a train with many wheels, at least two multi-channel tachometers (1) positioned on the wheels and producing pulses depending on the rotation of the wheel, placed inside the train and At least one speed sensor (2) that allows the speed to be detected, a landmark reader (3) that transmits time tag data by reading the landmarks on the line, and a device that receives the signals related to the pulses coming from different channels of the tachometer (1) and detects whether the signals coming from the channels match each other. At least one processor (6) calculates the path taken by the train from the number of pulses produced by the tachometer (1) according to the rotation of the wheel, and determines the initial position of the train on the line, its direction of movement, and updates its position, using the data received from the landmark reader (3) and the previously recorded track map data. ) contains. It has the processor (6), control unit (4) and calibration unit (5). The control unit (4) includes control unit-1 (4.1), where error and data validity control is performed, control unit-2 (4.2), where channel consistency control is performed, and control unit-3 (4.3), where sensor consistency control is performed. The calibration unit (5) performs calibration by calculating the correction coefficient with the total number of pulses produced by the tachometers (1) between two landmarks and the distance information received from the speed sensor (2). The data flow diagram related to the subject of the invention is shown in Figure 2. The data received from the tachometers (1) and speed sensor (2) are transmitted to a 3-layer control unit (4). The transmitted data is subjected to error and consistency checks in the control unit (4), consistent sensor (2) and tachometer (1) data are used in position calculations and are periodically calibrated in the calibration unit (5). The operations of the train positioning system, which is the subject of the invention, have been divided into subheadings and detailed in order to increase understandability. SlL-4 System An SlL-4 system is used for the train positioning system. However, the tachometers (1) and speed sensor (2) used in the system do not have any safety integrity levels. For this purpose, error and consistency checks are carried out in the 3-layer control unit (4). In the 3-layer control unit (4); 0 Control unit-1 (4.1) performs the voltage level and current controls of the tachometers (1) and speed sensor (2). In control unit-1 (4.1), the power supply and data lines of the tachometers (1) and speed sensor (2) are monitored and any malfunction is detected. - In the control unit-2 (4.2), the 4 channels of the tachometers (1) are compared with each other and if there is a channel that is inconsistent (producing data different from other channels), it is not used in the calculation. If there are not at least 2 consistent channels, the data of that tachometer (1) is not used. The status outputs of the speed sensor (2) are evaluated and invalid data are not used. 0 In control unit-3 (4.3), the data of the tachometers (1) and the speed sensor (2) are compared and if there is inconsistent data (different from other sensors), it is not used. Along with the errors detected in the consistency checks, variables such as the size and duration of the error are also checked, and it is determined whether the error is a short-term error or a permanent malfunction, and the error status is reported to the upper system. Thanks to 2 tachometers (1) and speed sensors (2) installed on two different axes of the train, the slipping condition of the wheels can be detected. Thus, the need to install tachometers (1) on empty axles (without traction and train equipment) is eliminated. The tachometer (1) has a 4-channel structure that produces square waves with a 90 degree phase offset between them. The 90 degree phase offset between the channels enables the rotation direction of the tachometer (1) to be determined. Thus, the direction in which the vehicle is going and its direction on the line are determined, and doors that are not on the platform side can be prevented from opening. By using the tachometer (1) channels, 4 different direction information is obtained from each tachometer (1). Thus, in case of a malfunction in any channel, other direction information is enabled to be used. Initial Position Detection The train positioning system reads the landmarks placed on the line via the landmark reader (3) and the processor (6) determines its initial position on the line and direction of movement by using the data it receives and the previously recorded track map data. When the first landmark on the line is read, the position on the line is determined, but the direction in which the line is taken is determined when a second landmark is read. Using the tachometer (1) and speed sensor (2), the distance traveled in each cycle is calculated and the position on the line is constantly updated by adding it to the previous position. When a new bookmark is read, the location is updated according to the new bookmark and the error that will occur is reset. Since the position is calculated by adding the previous position in each cycle, the slightest error in the distance calculation in each cycle will be constantly added up, causing high position errors in a short time. Low Error and High Resolution Distance Calculation The frequency of the pulses obtained from the tachometers (1) is proportional to the speed of the train. Speed information can be calculated from the frequency of the pulses, and the distance traveled by the train in that cycle can be calculated from the speed information. However, in this case, small errors occur in the speed calculation due to the fraction of the last pulse not fitting into the cycle time, and these errors accumulate. In the system subject to the invention, the distance traveled by the train is calculated from the number of pulses by using the formula-1 below. In this case, a pulse that does not fit into one cycle time is received in the next cycle and added to the path taken. Thus, a lossless distance calculation was made. By dividing the displacement calculated in each cycle by the cycle time, the train speed is also calculated and output. Distance Traveled: _Es-:OM (1) R: Diameter of the wheel on which the tachometer is mounted Tpulse: Number of pulses coming from the tachometer in the cycle Tppr: Number of pulses produced by the tachometer in one revolution of the wheel. Number of pulses produced by the tachometers (1) used in one revolution of the wheel (Tppr) value It has an adjustable structure in the positioning system. Thus, tachometers (1) with different features can be used. At the same time, by using 4-channel tachometers (1) with a 90-degree phase shift between the channels, the resolution is quadrupled by averaging the pulse numbers produced in the 4 channels. Thus, precise positioning can be achieved and slippage can be detected early. In case of a problem in a channel, it is detected in the three-layer control unit (4) and removed from the calculation. In this case, the average of the 3 channels is taken and the position resolution of only that tachometer (1) decreases, but it does not cause an increase in the error in the positioning system. In a preferred embodiment of the invention, the speed sensor (2) can be a Doppler Radar or accelerometer sensor. The Doppler radar sensor controls instantaneous speed and the accelerometer sensor controls instantaneous acceleration. To calculate the distance traveled, the instantaneous speed data produced by Doppler Radar is accepted as the average speed and multiplied by the cycle time. In the accelerometer, the speed is calculated by first multiplying the acceleration by time, and the distance traveled is calculated by multiplying the speed again by time. Using instantaneous speed and acceleration information as average values in Doppler radar and accelerometer sensors causes errors. There are also quantization errors in the two sensors mentioned. Since the calculated distance traveled value is constantly added up, the error increases. In the system subject to the invention, the speed sensor (2) is used only to detect errors in the tachometer (1) data and skidding. In cases where the tachometers (1) are healthy, the distance traveled is calculated only from the tachometers (1). The data of the speed sensor (2) is included in the position calculation only in cases where one of the tachometers (1) cannot produce accurate data. The train positioning system updates its position via the landmark reader (3) and starts calculating the position by taking the new landmark as reference, thus the accumulated error is reset in each landmark. Automatic Wheel Diameter and Sensor Calibration In order for the data produced from the tachometers (1) to be highly accurate, the wheel diameter must be known accurately. However, the wheel diameter may change over time and with sudden braking. For this reason, a calibration process is carried out in which the wheel diameter is constantly automatically calculated and recorded by the calibration unit (5). At the same time, the speed data obtained from the speed sensor (2) is also calibrated. In the calibration process carried out in the calibration unit (5), the total number of pulses produced by the tachometers (1) and the distance taken from the speed sensor (2) between two landmarks, the distance between which is known with a very low error, are calculated. A correction coefficient is calculated by dividing the actual distance by the distance produced by the speed sensor (2). Wheel diameter is calculated with Formula-2 stated below. R_ TT'ETpiii:: (2) Calibration zones can be found in the required number on the line. The system has been created to automatically detect when it arrives in the calibration area and make calibration calculations. The calculated wheel diameter and correction coefficient are recorded in the processor (6) memory, and when the system is turned off and on, the last recorded value is used by the processor (6). In the three-layer error and consistency checks performed in the Synchronized Sensor Reading Control unit (4), tachometer (1) and speed sensor (2) data are compared with each other. In order for this comparison to be made correctly, the data received from the sensors must be from the same time. Since location calculations are made by calculating the distance to landmarks, tachometer (1) and speed sensor (2) data must be included in the calculation simultaneously with the moment of reading the landmark. Any time losses that occur in between will be added directly as position errors. As train speeds increase, position errors resulting from these time losses become higher. In the system subject to the invention, there is a synchronization line between the cards that read the sensors so that the data of the same time can be read from the tachometers (1) and the speed sensor (2). With this synchronization line, data of the same time is read from all tachometer (1) and speed sensors (2) and transmitted to the processor (6) together with the time tags of the time they were read. The time tag when the bookmarks are read is also transmitted to the processor (6) via the bookmark reader (3). The tachometer (1) and speed sensor (2) data after the time the landmark was read are used for new position calculations. An estimate was made for the small time difference and was included in the calculations. This estimation adds an error below 1 cm even during acceleration/deceleration at highest acceleration for a train traveling at 120 km/h.TR TR TR TR

Claims (2)

ISTEMLER 1. Rayli sistemlerde kullanilan çok sayida tekerlege sahip; tekerlek üzerinde konumlandirilan ve tekerlegin dönüsüne bagli olarak darbe üreten en az iki takometre (1), 5 o tren dahiline yerlestirilen ve trenin hizini tespit edilmesini saglayan en az bir hiz sensörü (2), 0 hat üzerinde bulunan yer isaretlerini okuyarak zaman etiketi verilerini ileten en az bir yer isareti okuyucu (3) içeren tren konumlama sistemi olup, özelligi; o takometrelerin (1) çok kanalli yapiya sahip olmasi ve 10 o takometrenin (1) farkli kanallarindan gelen darbelere iliskin sinyalleri alarak kanallardan gelen sinyallerin birbirleriyle eslesme durumunu göre herhangi bir ariza durumunu tespit eden, o takometrenin (1) tekerin dönüsüne göre ürettigi darbe sayisindan trenin aldigi yolu hesaplayan ve 15 0 yer isareti okuyucudan (3) aldigi verilerle önceden kaydedilmis olan hat haritasi verisini kullanarak, trenin hat üzerindeki ilk konumunu, hareket yönünü belirleyen ve konumunu güncelleyen islemci (6) içermesidir.1. It has a large number of wheels used in rail systems; At least two tachometers (1) positioned on the wheel and producing pulses depending on the rotation of the wheel, at least one speed sensor (2) placed inside the train and allowing the speed of the train to be detected, 0 (2) the speedometer that transmits time tag data by reading the landmarks on the line. It is a train positioning system that includes at least one landmark reader (3), and its feature is; o tachometers (1) have a multi-channel structure and 10 o detects any malfunction by receiving the signals related to the pulses coming from different channels of the tachometer (1) according to the matching of the signals coming from the channels, from the number of pulses produced by that tachometer (1) according to the rotation of the wheel, It contains a processor (6) that calculates the route taken and determines the initial position of the train on the line, its direction of movement, and updates its position by using the data received from the 15 0 landmark reader (3) and the previously recorded track map data. 2. Istem 1,e göre tren konumlama sistemi olup, özelligi; 20 0 güvenlik kontrollerini gerçeklestirmek üzere, 0 takometreler (1) ve hiz sensörüne (2) ait voltaj seviyesi ve akim kontrollerini gerçeklestirerek, güç beslemesi ve veri hatlarini kontrol eden kontrol birimi-1 (4.1), 0 takometreye (1) ait kanallari birbirleri ile karsilastirarak, herhangi bir 25 kanalda ariza olmasi durumunda diger kanal bilgilerinin kullanilmasini saglayan kontrol birimi-2 (4.2), o takometrelere (1) ve hiz sensörüne (2) ait verileri karsilastiran, karsilastirma sonucuna göre kullanilmasi gereken verileri belirleyen kontrol birimi-3 (4.3) içeren kontrol birimi (4) içermesidir. Istem 1,e göre tren konumlama sistemi olup, özelligi; herhangi iki yer isareti okuyucudan (3) aldigi verilerle hattin gidis yönünü belirleyen islemci (6) içermesidir. Istem 1,e göre tren konumlama sistemi olup, özelligi; 90 derecelik faz kayikligi bulunan 4 kanalli takometre (1) içermesidir. Istem 1,e göre tren konumlama sistemi olup, özelligi; iki yer isareti arasinda takometrelerin (1) ürettigi toplam darbe sayisi ve hiz sensöründen (2) alinan mesafe bilgisiyle düzeltme katsayisi hesaplayarak kalibrasyon islemini gerçeklestiren kalibrasyon birimi (5) içermesidir. Istem 1,e göre tren konumlama sistemi olup, özelligi; takometre (1) ve hiz sensöründen (2) alinan verilerin eszamanli olarak okunmasini saglamak üzere takometre (1) ve hiz sensörü (2) arasinda bulunan senkronizyon hatti içermesidir.2. It is a train positioning system according to claim 1, and its feature is; 20 0 In order to perform the safety checks, the control unit-1 (4.1), which controls the power supply and data lines by performing the voltage level and current controls of the tachometers (1) and the speed sensor (2), connects the channels of the tachometer (1) with each other. By comparison, control unit-2 (4.2), which enables the use of other channel information in case of a malfunction in any of the 25 channels, and control unit-3 (4.3), which compares the data of the tachometers (1) and speed sensor (2) and determines the data that should be used according to the comparison result. ) It contains a control unit (4). It is a train positioning system according to claim 1, and its feature is; It contains a processor (6) that determines the direction of the line with the data it receives from any two landmark readers (3). It is a train positioning system according to claim 1, and its feature is; It contains a 4-channel tachometer (1) with a 90-degree phase shift. It is a train positioning system according to claim 1, and its feature is; It contains a calibration unit (5) that performs the calibration process by calculating the correction coefficient with the total number of pulses produced by the tachometers (1) between two landmarks and the distance information received from the speed sensor (2). It is a train positioning system according to claim 1, and its feature is; It contains a synchronization line between the tachometer (1) and the speed sensor (2) to ensure that the data received from the tachometer (1) and the speed sensor (2) are read simultaneously.
TR2021/01176U 2021-01-26 2021-01-26 Train Positioning System TR202101176U5 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2021/01176U TR202101176U5 (en) 2021-01-26 2021-01-26 Train Positioning System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2021/01176U TR202101176U5 (en) 2021-01-26 2021-01-26 Train Positioning System

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR202101176U5 true TR202101176U5 (en) 2022-08-22

Family

ID=84100844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2021/01176U TR202101176U5 (en) 2021-01-26 2021-01-26 Train Positioning System

Country Status (1)

Country Link
TR (1) TR202101176U5 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101157752B1 (en) Device for measuring the movement of a self-guided vehicle
US8571741B2 (en) Device for measuring the movement of a self-guided vehicle
US9102239B2 (en) Train speed measuring device and method
CN105460008A (en) Driving control apparatus for vehicle
CN110871827A (en) Speed and distance measuring method for rail train
RU2725332C1 (en) System for decentralized interval control of train movements
CN106560371A (en) Vehicle-mounted ATP system based on vehicle-mounted positioning and acceleration sensor
CN111114551B (en) Vehicle ramp gradient identification method and device
CN104655872A (en) Automobile speed measurement and control method and system
TR202101176U5 (en) Train Positioning System
AU2016273951B2 (en) Vehicle sensor system
CN111856064A (en) Intelligent speed sensing device
US20220185348A1 (en) Method for detecting systematic deviations during determination of a movement variable of a ground-based, more particularly rail-based, vehicle
CN111380708A (en) Train axle locking fault diagnosis method and train axle locking fault diagnosis system
CN104764897A (en) Automobile speed measuring device and automobile speed measuring and control method
CN114454726B (en) Parking positioning method, system and storage medium for maglev train
CN104535076A (en) Antiskid device mileage accumulation method
DE102008033821B4 (en) Method and device arrangement for improving information for at least one vehicle system
KR20220159401A (en) A method for estimating the longitudinal acceleration of at least one rolling stock
CN111063210A (en) Vehicle monitoring method and device based on high-precision positioning
KR101019127B1 (en) Measuring apparatus of vehicle velocity and method thereof
CN114735046B (en) Train wheel diameter measurement system
CN114620096B (en) Processing method after wheel diameter calibration failure, vehicle-mounted controller, train and medium
KR20150078318A (en) running resistance measuring method with GPS
CN105518468B (en) Erroneous transmissions in two-stage speed probe