基于f軌的磁浮列車定位與測速裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及到磁浮列車的控制領域，特指一種基于F軌的磁浮列車定位與測 速方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 列車的牽引控制系統(tǒng)和運行控制系統(tǒng)都需要準確實時地獲取列車運行的位置和 速度信息，這是列車安全、可靠和穩(wěn)定運行的保障。在列車安全和自動控制系統(tǒng)中，準確、及 時地獲取列車位置和速度信息，將列車運行情況實時傳輸給地面控制中心并接收來自控制 中心的命令，這是列車安全、可靠運行的基礎和保障。在軌道交通行車安全和指揮調(diào)度系統(tǒng) 中，列車定位測速系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。列車運行控制系統(tǒng)要實現(xiàn)列車的自動防護、自動運 行和自動監(jiān)控等功能，依賴于列車定位測速系統(tǒng)提供的實時、準確和可靠的列車位置和速 度信息。
[0003] 目前，國內(nèi)外主要的磁浮列車定位測速方法有：（1)基于交叉感應環(huán)線的定位測 速方法；（2)基于感應軌枕的定位測速方法；（3)基于光電的定位測速方法等。
[0004] 基于交叉感應環(huán)線的定位測速方法主要是利用電磁感應原理來檢測列車的速度 與位置。通過將交變電信號送到沿磁浮線路鋪設并且每隔一定距離交叉一次的感應環(huán)線 上，從而使得感應環(huán)線周圍產(chǎn)生交變電磁場。列車運行時，利用安裝在車底部的接收線圈產(chǎn) 生感應電壓，并根據(jù)感應電壓幅值或者相位的變化檢測實現(xiàn)列車位置和速度的檢測。該種 方法由于需要在軌道額外鋪設感應電纜，造成結構十分復雜，施工比較麻煩。日本名古屋 I. 5km的HSST磁浮列車試驗線和18. 4km的超導高速磁浮鐵路山梨試驗線就是采用基于軌 間電纜的方法實現(xiàn)了列車的定位測速。
[0005] 基于感應軌枕的定位測速方法是通過計數(shù)軌枕的數(shù)目來測量列車的位移和速度， 其采用的是等距離速度更新的方式，因此其精度指標與傳感器排布間隔有關。該種定位測 速方法都對軌枕的排布有一定的要求，并且獲取的相對位置存在累積誤差。
[0006] 基于光電的定位測速方法，利用安裝在車上的光發(fā)射器依次通過一系列有規(guī)則不 透明擋板，光接收器以是否接收到光信號來計數(shù)列車通過的距離并進行測速，此種方法容 易受到雨雪及塵土的影響，因此不適合在戶外使用，使用范圍受到限制。
[0007] 綜上所述，以上各種方式都只具有測速、相對定位功能，并沒有將絕對定位功能包 含在內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術問題就在于：針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一 種結構簡單緊湊、成本低廉、使用方便的基于F軌的磁浮列車定位與測速裝置及方法。
[0009] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0010] 一種基于F軌的磁浮列車定位與測速裝置，包括安裝在列車轉向架上的相對位置 傳感器和絕對位置傳感器、位于F軌軌把表面的絕對定位孔和相對定位孔、以及信號處理 裝置，絕對定位孔和相對定位孔分別安裝于F軌軌把表面的一側上，呈相對狀布置；所述絕 對位置傳感器用來檢測F軌軌把上的絕對定位孔，所述相對位置傳感器用來檢測檢測F軌 軌把上的相對定位孔，產(chǎn)生與脈沖寬度和孔徑相關的絕對位置和相對位置脈沖信號，并將 該信號發(fā)送至信號處理裝置；所述信號處理裝置通過接收到的傳感器信號計算列車運行的 絕對位置、相對位置和列車的實時速度。
[0011] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述絕對定位孔包括絕對定位實孔和絕對定位虛孔， 所述絕對定位實孔為實際存在的孔，所述絕對定位虛孔為虛擬孔，所述絕對位置傳感器在 經(jīng)過絕對定位實孔和絕對定位虛孔會產(chǎn)生不同的邏輯信號并以此作為絕對位置編碼。
[0012] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述絕對定位孔與相對定位孔為單一對應關系，每個 所述絕對定位孔與一個所述相對定位孔相對應，每兩個對應孔的圓心連接線平行。
[0013] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述絕對定位孔與相對定位孔為單一對應關系，每個 所述絕對定位孔與一個所述相對定位孔相對應，所述絕對定位孔與相對定位孔錯開半個孔 徑的距離。
[0014] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述絕對定位實孔和絕對定位虛孔排列形成一組絕對 定位孔，每組絕對定位孔的始端孔和末端孔均為絕對定位實孔。
[0015] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述相對位置傳感器和絕對位置傳感器為電磁式傳感 器或電渦流傳感器。
[0016] 本發(fā)明進一步提供一種基于上述裝置的磁浮列車定位與測速方法，信號處理裝 置利用接收到的傳感器信號計算列車運行的絕對位置、相對位置和列車的實時速度；具體 為：
[0017] 所述絕對位置檢測是利用絕對定位與相對定位脈沖的對應關系，通過解碼規(guī)則來 獲取；
[0018] 所述相對位置檢測是通過計數(shù)相對位置脈沖實現(xiàn)；
[0019] 所述列車的實時速度是利用相對定位孔的中心距與通過相鄰兩定位孔時間差之 比來獲取。
[0020] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述相對位置檢測的具體過程為：
[0021] 列車運行時，相對位置傳感器不間斷的經(jīng)過相對定位孔，并將檢測信號發(fā)送給信 號處理裝置；當相對位置傳感器位于孔間隙上方時，輸出邏輯信號"0" ；當逐漸靠近相對定 位孔，且相對定位孔位于相對位置傳感器上檢測探頭檢測投影范圍內(nèi)時，相對位置傳感器 輸出邏輯信號" 1";相對位置傳感器將檢測信號發(fā)送到信號處理裝置，并由信號處理裝置進 行計數(shù)；計數(shù)器在列車接收到絕對位置編碼時清零，在一個絕對位置區(qū)間內(nèi)，當S 1*信號每 出現(xiàn)一個下降沿時，計數(shù)器動作一次，即計數(shù)器讀數(shù)從η變化為n+1，已知一個定位周期中 檢測長度為L，此時列車運行的相對位置s為：
[0022] s = L · (n+1)。
[0023] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述列車的實時速度檢測是利用相對定位孔的孔距和 相鄰兩個定位脈沖的