列車進(jìn)側(cè)線判別裝置及列車進(jìn)側(cè)線判別方法
【專利摘要】一種列車進(jìn)側(cè)線判別裝置，它包括位于列車上的慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀，其中，慣性導(dǎo)航儀獲取列車的速度信息和方位信息，陀螺儀獲取列車的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，二者將獲取的信息均發(fā)送至進(jìn)側(cè)線判別處理裝置中；進(jìn)側(cè)線判別處理裝置對(duì)列車的方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息進(jìn)行處理后，繪出列車運(yùn)行矢量軌跡圖；最后，進(jìn)側(cè)線判別處理裝置將繪出的列車運(yùn)行矢量軌跡圖通過通訊接口發(fā)送出去。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）本發(fā)明對(duì)列車進(jìn)側(cè)線的判斷不依賴軌道地面設(shè)備，不受地面設(shè)備故障的影響；（2）本發(fā)明對(duì)列車進(jìn)側(cè)線的判斷不依賴于列車其他設(shè)備，也不受列控設(shè)備故障的影響；（3）本發(fā)明采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算的列車運(yùn)行矢量軌跡，結(jié)合可以自學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)判斷列車是否進(jìn)側(cè)線，判斷準(zhǔn)確。
【專利說明】列車進(jìn)側(cè)線判別裝置及列車進(jìn)側(cè)線判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵路列車運(yùn)行應(yīng)用領(lǐng)域，具體地說是涉及一種列車在運(yùn)行過程中如何判別列車是在側(cè)線運(yùn)行還是在正線運(yùn)行的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]列車在運(yùn)行過程中有很多種情況，如:列車進(jìn)站需要上下乘客，級(jí)別低的列車避讓級(jí)別高的列車通過等等，需要駛離正線，運(yùn)行到側(cè)線，但是如何判別列車是否進(jìn)入側(cè)線，定位列車位置信息對(duì)于研發(fā)保障列車運(yùn)行安全的追蹤預(yù)警系統(tǒng)是非常重要的，基于對(duì)列車進(jìn)入側(cè)線判斷主要是依靠地面軌道信號(hào)的占用和列車收到地面其他設(shè)備的信號(hào)，如應(yīng)答器報(bào)文來判斷列車是否進(jìn)行側(cè)線運(yùn)行，這些對(duì)列車進(jìn)側(cè)線判讀在使用上都具有一定的局限性和不足。利用軌道電路判斷列車進(jìn)側(cè)線，當(dāng)列車進(jìn)入側(cè)線后，軌道電路被占用，地面設(shè)備可以檢測(cè)和判斷有列車進(jìn)側(cè)線，不能獲得列車車號(hào)或車次，只能知道有列車占用側(cè)線。利用地面應(yīng)答器判斷列車進(jìn)側(cè)線，系統(tǒng)不僅不能獨(dú)立于車載設(shè)備，而且如果車載設(shè)備故障或者應(yīng)答器報(bào)文出錯(cuò)，會(huì)導(dǎo)致列車追蹤預(yù)警系統(tǒng)無法正確判斷被追蹤的車輛或者自身車輛是否進(jìn)入側(cè)線，追蹤預(yù)警系統(tǒng)就無法正常工作。
[0003]慣性導(dǎo)航是一種不依賴于外部信息，也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。陀螺儀是一種能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體方位的儀器。由于列車在進(jìn)入側(cè)線前都是先通過道岔，然后在轉(zhuǎn)向進(jìn)入側(cè)線，使用慣性導(dǎo)航裝置在不依賴于其他外部信息，確定列車的運(yùn)行速度和位置信息，通過陀螺儀測(cè)試列車的轉(zhuǎn)向，集合線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)就可以準(zhǔn)確判斷列車是運(yùn)行在正線曲線上還是運(yùn)行在側(cè)線上，為追蹤預(yù)警系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的定位信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種列車進(jìn)側(cè)線的判別方法及其裝置，利用慣性導(dǎo)航可以不用列車車軸脈沖和在GPS不能定位的情況下測(cè)量列車速度和定位信息，利用陀螺儀用來測(cè)量列車運(yùn)行的矢量軌跡，結(jié)合線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)判讀列車是運(yùn)行在正線或正線彎道上，還是運(yùn)行在側(cè)線上，滿足對(duì)列車運(yùn)行位置的準(zhǔn)確判讀，可以用對(duì)列車的定位和對(duì)列車的追蹤等。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種列車進(jìn)側(cè)線判別裝置，它包括位于列車上的慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀，其中，慣性導(dǎo)航儀獲取列車的速度信息和方位信息，陀螺儀獲取列車的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，二者將獲取的信息均發(fā)送至進(jìn)側(cè)線判別處理裝置中；進(jìn)側(cè)線判別處理裝置對(duì)列車的方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息進(jìn)行處理后，繪出列車運(yùn)行矢量軌跡圖；最后，進(jìn)側(cè)線判別處理裝置將繪出的列車運(yùn)行矢量軌跡圖通過通訊接口發(fā)送出去。
[0006]所述的進(jìn)側(cè)線判別處理裝置包括慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口和陀螺儀數(shù)據(jù)接口，由慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口和陀螺儀數(shù)據(jù)接口輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理、解析后送入ARM中，ARM根據(jù)所得的數(shù)據(jù)繪出列車運(yùn)行矢量軌跡圖；所述ARM的輸出端連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)輸出接口。
[0007]—種列車進(jìn)側(cè)線判別方法，它包括以下步驟:
①、在列車上設(shè)置安裝慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀，所述的慣性導(dǎo)航儀獲取列車的速度信息和方位信息；陀螺儀獲取列車運(yùn)行方向的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息；上述列車的速度信息、方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息均發(fā)送至進(jìn)側(cè)線判別處理裝置中，所述的進(jìn)側(cè)線判別處理裝置內(nèi)配置有線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)；
②、所述的進(jìn)側(cè)線判別處理裝置根據(jù)采集的速度信息、方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并結(jié)合線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建矢量軌跡數(shù)學(xué)模型；進(jìn)而根據(jù)得到的矢量軌跡數(shù)學(xué)模型判別列車是正線運(yùn)行還是進(jìn)側(cè)線。
[0008]進(jìn)側(cè)線判別處理裝置以首次檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為樣例庫(kù)，對(duì)下一次檢測(cè)的數(shù)據(jù)與樣例庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；如果連續(xù)多次的檢測(cè)數(shù)據(jù)是一致的，但是與樣例庫(kù)的數(shù)據(jù)不一致，就以連續(xù)多次檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的樣例庫(kù)，修改過的樣例庫(kù)發(fā)送到中心服務(wù)器，與其他運(yùn)行同一線路的車輛的樣例庫(kù)進(jìn)行比較，由中心服務(wù)器自動(dòng)動(dòng)態(tài)的修改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0009]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明對(duì)列車進(jìn)側(cè)線的判斷不依賴軌道地面設(shè)備，不受地面設(shè)備故障的影響；
(2)本發(fā)明對(duì)列車進(jìn)側(cè)線的判斷不依賴于列車其他設(shè)備，也不受列控設(shè)備故障的影
響；
(3)本發(fā)明采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算的列車運(yùn)行矢量軌跡，結(jié)合可以自學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)判斷列車是否進(jìn)側(cè)線，判斷準(zhǔn)確；
(4)本發(fā)明中的慣性導(dǎo)航和陀螺儀裝置都是采用采集加速度原理，對(duì)列車運(yùn)行軌跡的測(cè)試都是非接觸式的采集，便于設(shè)備的安裝和施工；
(5)本發(fā)明可以獨(dú)立成系統(tǒng)，也可以配合其他系統(tǒng)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2為進(jìn)側(cè)線判別處理裝置原理圖 圖3為本發(fā)明列車進(jìn)側(cè)線原理圖。
[0012]圖4為本發(fā)明列車運(yùn)行在正線曲線原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，一種列車進(jìn)側(cè)線判別裝置，它包括位于列車上的慣性導(dǎo)航儀I和陀螺儀2，其中，慣性導(dǎo)航儀I獲取列車的速度信息和方位信息，陀螺儀2獲取列車的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，這里的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息是指:相對(duì)于列車運(yùn)行方向的水平方向和垂直方向上的角運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。之后，慣性導(dǎo)航儀I和陀螺儀2將獲取的信息均發(fā)送至進(jìn)側(cè)線判別處理裝置3 ;進(jìn)側(cè)線判別處理裝置3對(duì)列車的方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息進(jìn)行處理后，繪出列車運(yùn)行矢量軌跡圖；最后，進(jìn)側(cè)線判別處理裝置將繪出的列車運(yùn)行矢量軌跡圖通過通訊接口 4發(fā)送出去。
[0014]上述的慣性導(dǎo)航儀1、陀螺儀2按照列車運(yùn)行的方向安裝在列車可以安裝的任何空間，對(duì)列車的周圍環(huán)境沒有影響。進(jìn)側(cè)線判別處理裝置3安裝列車的內(nèi)部，主要是接收處理慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀的數(shù)據(jù)，描述列車運(yùn)行的矢量軌跡，判讀列車的運(yùn)行狀態(tài)和位置狀態(tài)。需要說明的是，上述的慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀可以結(jié)合在一起與列車進(jìn)側(cè)線判別處理裝置連接，也可以分別獨(dú)立的與列車進(jìn)側(cè)線判別處理裝置連接。
[0015]如圖2所示，進(jìn)側(cè)線判別處理裝置3包括慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口和陀螺儀數(shù)據(jù)接口，由慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口和陀螺儀數(shù)據(jù)接口輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理、解析后送入ARM中，ARM根據(jù)所得的數(shù)據(jù)繪出列車運(yùn)行矢量軌跡圖；上述ARM的輸出端連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)輸出接□。
[0016]一種列車進(jìn)側(cè)線判別方法，它包括以下步驟:
①、在列車上設(shè)置安裝慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀，上述的慣性導(dǎo)航儀獲取列車的速度信息和方位信息；陀螺儀獲取列車運(yùn)行方向的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息；上述列車的速度信息、方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息均發(fā)送至列車進(jìn)側(cè)線判別處理裝置中，且進(jìn)側(cè)線判別處理裝置內(nèi)配置有線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)；
②、所述的進(jìn)側(cè)線判別處理裝置根據(jù)采集的速度信息、方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并結(jié)合線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建矢量軌跡數(shù)學(xué)模型；進(jìn)而根據(jù)得到的矢量軌跡數(shù)學(xué)模型判別列車是正線運(yùn)行還是進(jìn)側(cè)線。上述的矢量軌跡數(shù)學(xué)模型包括列車運(yùn)行矢量軌跡圖和鐵路矢量軌跡數(shù)據(jù)模型，其中，列車運(yùn)行矢量軌跡圖由進(jìn)側(cè)線判別處理裝置根據(jù)慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀獲取的數(shù)據(jù)繪制得出，鐵路矢量軌跡數(shù)據(jù)模型根據(jù)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)得到。需要說明的是，列車運(yùn)行矢量軌跡圖，是慣性導(dǎo)航和陀螺儀在不同的曲線上的輸出的信息不同，繪制慣性導(dǎo)航和陀螺儀的信息矢量軌跡數(shù)學(xué)模型，因此它表征了列車運(yùn)行的矢量曲線軌跡；而鐵路矢量軌跡數(shù)據(jù)模型表征了鐵路線路固有的信息狀態(tài)。將列車運(yùn)行矢量軌跡圖和鐵路矢量軌跡數(shù)據(jù)模型進(jìn)行對(duì)比，可判別列車是正線運(yùn)行還是進(jìn)側(cè)線。
[0017]一般來說，列車在運(yùn)行過程中，由于多種原因要進(jìn)側(cè)線，如何正確判斷列車進(jìn)側(cè)線，正確定位列車的位置對(duì)列車運(yùn)行安全是非常重要的，列車在正線直線上的運(yùn)行矢量軌跡與列車進(jìn)側(cè)線的運(yùn)行矢量軌跡有明顯的區(qū)別，很容易判斷，但是列車在正線彎道上的運(yùn)行矢量軌跡與列車進(jìn)側(cè)線的運(yùn)行矢量軌跡就有很相似的地方，因此如何區(qū)別列車是運(yùn)行在正線彎道還是進(jìn)側(cè)線運(yùn)行是判別列車進(jìn)側(cè)線的關(guān)鍵。
[0018]列車在運(yùn)行過程中，在進(jìn)側(cè)線運(yùn)行時(shí)，都是需要經(jīng)過道岔轉(zhuǎn)換才能從正線運(yùn)行轉(zhuǎn)到側(cè)線運(yùn)行，同時(shí)在側(cè)線運(yùn)行的列車需要進(jìn)入正線運(yùn)行也需要經(jīng)過道岔轉(zhuǎn)換。經(jīng)過對(duì)比可知，列車在正線運(yùn)行時(shí)，列車運(yùn)行矢量軌跡為直線；列車從正線轉(zhuǎn)入側(cè)線時(shí)，列車運(yùn)行矢量軌跡則會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。圖3為列車從正線經(jīng)過道岔轉(zhuǎn)換進(jìn)入側(cè)線，再經(jīng)過道岔轉(zhuǎn)換進(jìn)入正線的矢量軌跡數(shù)學(xué)模型。另外，列車在正線運(yùn)行時(shí)，如果列車進(jìn)入彎道或者從彎道進(jìn)入到正線直線不需要道岔轉(zhuǎn)換，則列車運(yùn)行的矢量軌跡數(shù)學(xué)模型如圖4所示。
[0019]需要說明的是，圖3和圖4所示的列車運(yùn)行矢量軌跡圖，都是通過慣性導(dǎo)航儀、陀螺儀測(cè)試列車的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)側(cè)線處理裝置利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算的曲線，通過對(duì)比列車在進(jìn)入側(cè)線矢量軌跡和列車進(jìn)彎道的矢量軌跡，同時(shí)配合線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以準(zhǔn)確的判斷列車是否進(jìn)側(cè)線運(yùn)行。
[0020]除此之外，本發(fā)明還提供了以下優(yōu)選的技術(shù)方案:側(cè)線判別處理裝置3還具有記憶功能和智能對(duì)比，它通過對(duì)同一線路的不同車次判別對(duì)比，智能動(dòng)態(tài)修改線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。具體地說，中心處理器ARM接收處理慣性導(dǎo)航和陀螺儀的數(shù)據(jù)信息，并把檢測(cè)的線路狀態(tài)進(jìn)行保存，以首次檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為樣例庫(kù)，對(duì)下一次檢測(cè)的數(shù)據(jù)與樣例庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)t匕，如果連續(xù)多次的檢測(cè)數(shù)據(jù)是一直，但是與樣例庫(kù)的數(shù)據(jù)不一致，就以連續(xù)多次檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的樣例庫(kù)，修改過的樣例庫(kù)發(fā)送到中心服務(wù)器，與其他運(yùn)行同一線路的車輛的樣例庫(kù)進(jìn)行比較，與基礎(chǔ)線路數(shù)據(jù)庫(kù)中的不同之處，由中心服務(wù)器自動(dòng)動(dòng)態(tài)的修改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。
【權(quán)利要求】
1.一種列車進(jìn)側(cè)線判別裝置，其特征在于:它包括位于列車上的慣性導(dǎo)航儀(I)和陀螺儀(2)，其中，慣性導(dǎo)航儀(I)獲取列車的速度信息和方位信息，陀螺儀(2)獲取列車的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，二者將獲取的信息均發(fā)送至進(jìn)側(cè)線判別處理裝置(3)中；進(jìn)側(cè)線判別處理裝置(3)對(duì)列車的方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息進(jìn)行處理后，繪出列車運(yùn)行矢量軌跡圖?’最后，進(jìn)側(cè)線判別處理裝置將繪出的列車運(yùn)行矢量軌跡圖通過通訊接口(4)發(fā)送出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車進(jìn)側(cè)線判別裝置，其特征在于:所述的進(jìn)側(cè)線判別處理裝置(3)包括慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口和陀螺儀數(shù)據(jù)接口，由慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口和陀螺儀數(shù)據(jù)接口輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理、解析后送入ARM中，ARM根據(jù)所得的數(shù)據(jù)繪出列車運(yùn)行矢量軌跡圖；所述ARM的輸出端連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)輸出接口。
3.一種列車進(jìn)側(cè)線判別方法，其特征在于，它包括以下步驟: ①、在列車上設(shè)置安裝慣性導(dǎo)航儀和陀螺儀，所述的慣性導(dǎo)航儀獲取列車的速度信息和方位信息；陀螺儀獲取列車運(yùn)行方向的角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息；上述列車的速度信息、方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息均發(fā)送至進(jìn)側(cè)線判別處理裝置(3)中，所述的進(jìn)側(cè)線判別處理裝置(3)內(nèi)配置有線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)； ②、所述的進(jìn)側(cè)線判別處理裝置(3)根據(jù)采集的速度信息、方位信息和角運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并結(jié)合線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建矢量軌跡數(shù)學(xué)模型；進(jìn)而根據(jù)得到的矢量軌跡數(shù)學(xué)模型判別列車是正線運(yùn)行還是進(jìn)側(cè)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的列車進(jìn)側(cè)線判別方法，其特征在于:進(jìn)側(cè)線判別處理裝置以首次檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為樣例庫(kù)，對(duì)下一次檢測(cè)的數(shù)據(jù)與樣例庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；如果連續(xù)多次的檢測(cè)數(shù)據(jù)是一致的，但是與樣例庫(kù)的數(shù)據(jù)不一致，就以連續(xù)多次檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的樣例庫(kù)，修改過的樣例庫(kù)發(fā)送到中心服務(wù)器，與其他運(yùn)行同一線路的車輛的樣例庫(kù)進(jìn)行比較，由中心服務(wù)器自動(dòng)動(dòng)態(tài)的修改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。
【文檔編號(hào)】B61L25/02GK103625509SQ201210304437
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】趙松, 王洪良, 王少華, 郭向輝, 付強(qiáng), 楊曉飛 申請(qǐng)人:河南藍(lán)信科技有限公司