用于测量轨道车辆的速度的装置和方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 107957501 A(43)申请公布日 2018.04.24

(21)申请号 201610903483.5(22)申请日 2016.10.18

(71)申请人 株洲中车时代电气股份有限公司

地址 412001 湖南省株洲市石峰区时代路

169号(72)发明人 卢学云　陈高华　许义景　杨文昭　(74)专利代理机构 北京聿宏知识产权代理有限

公司 11372

代理人 吴大建(51)Int.Cl.

G01P 3/(2006.01)G01P 13/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

()发明名称

用于测量轨道车辆的速度的装置和方法(57)摘要

本发明提供了一种用于测量轨道车辆的速度的装置和方法。该装置包括至少两个测试器件和处理器，测试器件沿车辆的行进方向间隔式固定设置在车辆上，并在经过轨枕时发出脉冲信号，处理器根据至少两个测试器件发出脉冲信号的时间差和相应测试器件之间的间隔距离而得出车辆的速度。此装置结构简单，精度高，可维护性好。

CN 107957501 ACN 107957501 A

权　利　要　求　书

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1.一种用于测量轨道车辆的速度的装置，包括：至少两个测试器件，所述测试器件沿所述车辆的行进方向间隔式固定设置在所述车辆上，并在经过轨枕时发出脉冲信号，

处理器，其根据至少两个所述测试器件发出的脉冲信号的时间差和相应的所述测试器件之间的间隔距离而得出所述车辆的速度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试器件为传感器。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相邻测试器件之间的间隔距离相等。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试器件设置于车辆的底部处。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测试器件通过安装板设置在车辆上，所述安装板上设置有用于安装所述测试器件的调节孔。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，所述测试器件的数量为4到6个。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的装置测量所述车辆的速度方法，包括：步骤一：向所述处理器中预先输入任意两个所述测试器件i、j之间的距离Lij；步骤二：所述处理器接收所述测试器件经过轨枕时所发出的脉冲信号，并且得到所述两个脉冲信号之间的时间差tij；

步骤三：所述车辆的速度v＝Lij/tij。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，得到n个时间差tij；在步骤三中，首先得到n个速度Vn＝Lij/tij，其中Lij与tij彼此对应，所述车辆的速度为

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述n个时间差tij来自于彼此相邻的测试器件发出的脉冲信号之间的时间差。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，通过所述测试器件被触发的先后顺序以判断所述车辆的速度方向。

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CN 107957501 A

说　明　书

用于测量轨道车辆的速度的装置和方法

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技术领域[0001]本发明涉及轨道交通车辆测速领域，具体涉及一种用于测量轨道车辆的速度的装置和方法，尤其是用于测量中低速磁悬浮车辆的速度的装置和方法。背景技术[0002]中低速磁悬浮车辆作为新一代交通工具，具有速度快、对地形适应性强、选线较为灵活、安全、环保等诸多优点。在磁浮车辆安全和自动控制系统中，准确、及时地获取车辆位置和速度新型，将车辆运行情况实时传输给地面控制中心接受来自控制中心的命令，这是车辆安全、可靠运行的基本保证。在磁浮车辆安全和指挥调度系统中，车辆测速定位系统发挥着重要作用。车辆运行控制系统要实现车辆的自动防护、自动运行和自动监控等功能，依赖于车辆测速定位系统提供的准确、可靠的车辆速度和位置信息。考虑到磁浮车辆运行时与轨道无接触，传统铁路测速方法已经不能实现磁浮车辆的测速定位。[0003]目前，常采用多普勒雷达的测速定位方法对车辆进行测速和定位。根据微波传输的多普勒效应原理，可以测定移动物体相对地面(路基〉的运动速度。在车辆上安装雷达，雷达天线向轨面发射电磁波，经过轨面反射回天线。车辆相对轨面的运动会使得发射波和接收波之间存在一定的频率差，即多普勒频率，其值正比于车辆速度和天线波束方向与水平地面夹角的余弦值。根据这个原理可以测得车辆运行速度。该方法要求作为检测面的地面(轨道〉须保证雷达有足够的回波，由于雨雪天气易造成检测面折射雷达波，尤其是在检测面结冰时，会造成误测量，同时，低速时多普勒频率比较小，易受到外界干扰，会导致测量精度下降。

发明内容[0004]针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提出了用于测量轨道车辆的速度的装置和方法。该装置结构简单，成本很低，精度高，操作简单，且有很好的维护性。[0005]根据本发明用于测量轨道车辆的速度的装置，包括：[0006]至少两个测试器件，，测试器件沿车辆的行进方向间隔式固定设置在车辆上，并在经过轨枕时发出脉冲信号，[0007]处理器，其根据至少两个测试器件发出的脉冲信号的时间差和相应的测试器件之间的间隔距离而得出车辆的速度。[0008]在一个实施例中，测试器件为传感器。[0009]在一个实施例中，相邻测试器件之间的间隔距离相等。[0010]在一个实施例中，测试器件设置于车辆的底部处。[0011]在一个实施例中，测试器件通过安装板设置在车辆上，安装板上设置有用于安装测试器件的调节孔。[0012]在一个实施例中，测试器件的数量为4到6个。[0013]根据本发明的第二方面，提供一种用于测量轨道车辆的速度的方法，其包括：

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步骤一：向处理器中预先输入任意两个测试器件i、j之间的距离Lij；

[0015]步骤二：处理器接收测试器件经过轨枕时所发出的脉冲信号，并且得到两个脉冲信号之间的时间差tij；[0016]步骤三：车辆的速度v＝Lij/tij。[0017]在一个实施例中，在的步骤二中，得到n个时间差tij；在步骤三中，首先得到n个速度Vn＝Lij/tij，其中Lij与tij彼此对应，车辆的速度为

[0018]

优选地，n个时间差tij来自于彼此相邻的测试器件发出的脉冲信号之间的时间差。[0020]在一个实施例中，通过测试器件被触发的先后顺序以判断车辆的速度方向。[0021]与现有技术相比，本发明的优点在于，装置简单，在轨道上不需要增加额外的设备，利用传感器检测轨枕即可完成测量。本发明以可通过修改处理器的软件就可实现精度要求，操作简单。传感器采用非接触测速，在下雨、下雪等复杂天气情况下仍能稳定输出信号，环境适应能力强，适用范围广。在车底并利用安装板安装传感器，方便维护和后期维修。附图说明[0022]下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：[0023]图1显示了根据本发明的用于测量轨道车辆的速度的装置。[0024]图2显示了传感器产生的脉冲图。[0025]图3显示了根据本发明的安装板。[0026]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式[0027]下面将结合附图对本发明做进一步说明。[0028]图1示意性地显示了用于测量轨道车辆的速度的装置10。如图1所示，装置10包括至少两个测试器件2。测试器件2沿车辆1的行进方向间隔式设置在车辆1上，并且测试器件2呈直线排列。当车辆1运行时，至少两个测试器件2会依次跨过轨枕3，则多个测试器件2经过同一轨枕3时会产生相位依次滞后的脉冲信号(如图2所示)。装置10还包括处理器(图中未示出)，其根据测试器件2发出脉冲信号的时间差和相应的测试器件2之间的间隔距离而得出车辆1的速度大小。[0029]由此，本发明以测试器件2之间的间距作为测速的基准，其并不依赖轨枕之间的距离而得到速度，避免了轨枕之间距离具有一定误差所带来的不精确的问题，从而测速精度高，可靠性好。本发明只通过设置测试器件2和处理器便可以得到车辆的速度，测试器件2安装方便，结构简单，且生产成本低，维护工作量小。即便是在雨雪等复杂天气情况下，只要能检测到个别轨枕，传感器便能输出脉冲信号，便能计算得到车辆1的速度，从而该装置10的适应力强，适应范围广。[0030]根据本发明，测试器件2为传感器，并且相邻的传感器之间的距离可以相等也可以不相等。但是为了后续处理简单，同时提高计算测量精确度，优选地，传感器之间的距离相

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[0019]

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等。

为了使得传感器能更精确地扫描到轨枕，传感器安装在车辆1的底部处。为了简化

安装，可先将传感器安装在安装板4上，然后在将安装板4固定在车辆1上，安装板4的结构如图3所示。安装板4包括设置在其两端的第一连接孔41，此连接孔41用于将安装板4与车辆1的底部连接。为方便起见，可通过螺栓连接，并由此简化了安装板4的安装和拆卸，同时方便了传感器的安装、更换和拆卸。在安装板4上还设置有用于安装传感器的调节孔42。调节孔42在车辆1的行进方向上成排布置。传感器可通过栓接连接到安装板4上，并由此方便了传感器的拆装和更换。为了方便调解传感器之间的距离，调节孔42构造为沿车辆1的行进方向的长孔。另外，为了避免个别传感器损坏，而影响测量精度，在车辆1的底部还可以设置多排多个传感器。因此，安装板4的调节孔42也可以为多排。需要说明的是，安装板4上的调节孔42的数量、位置和形状可根据实际工作的不同需要而具有不同的设置。例如，调节孔42在车辆1的行进方向上还可以为通长的孔，以使得传感器能在车辆1的行进方向上变化位置。当然，安装板4的形状和尺寸也可以根据实际工作的不同需要而具有不同的设置。例如，安装板4可以构造为方形，还可以构造为圆形。[0032]下面根据图1到2来详细说明用于测量轨道车辆1的速度的方法。[0033]假设在车辆1的底部设置有多个(至少两个)传感器，在车辆行进方向上，传感器用自然数依次标注，任意两个传感器i、j之间的距离为Lij(其中i、j与S1～S5中的数字相匹配，且i不等于j，例如L12为S1与S2之间的距离)，当任意两个传感器i、j经过同一轨枕3时，发出脉冲信号，并得到两个脉冲信号之间的时间差tij(例如，图2所示，S1和S2经过轨枕时，S1产生的脉冲的上升沿所对应的时刻为t1，而S2经过同一轨枕时，产生的脉冲的上升沿所对应的时刻为t2，则两个脉冲信号之间的时间差t12＝t2-t1)。则可以通过v＝Lij/tij得出车辆1的速度。其中，i、j两个传感器可以为彼此相邻的传感器也可以为彼此不相邻的传感器，只要是i、j两个传感器之间具有一定的间距，并且在通过同一轨枕时产生的脉冲信号具有时间差，均可通过v＝Lij/tij得出车辆1的速度。[0034]为了提高精度，在多个不同的传感器中，可得到n个时间差tij(例如t12、t23或者t13等，其中i、j不相等，但是两个传感器也不一定相邻，也就是i和j的差不一定为1)，相应地得到n个速度Vn＝Lij/tij(其中Lij与tij彼此对应，也就是，Lij中的i和j与tij中的i和j对应)。则可得车辆的速度为：

[0035][0031]

例如，图1所示的，在车辆1的底部安装5个传感器S1-S5。比如，5个传感器之间的距

离都相等，即均设置为L。在图2中显示了在车辆1行驶过程中，5个传感器所产生的脉冲信号。通过处理器得知S1、S2通过相同轨枕3的时间差为t12。从而可通过v1＝L/t12得到车辆1的速度。同理，通过图2还看得到S2、S3通过同一轨枕3的时间差为t23，即可得到速度v2＝L/t23。依次，还可以得到v3＝L/t34，v4＝L/t45。为了使得速度结构更精确，通过处理器可计算平均速度v＝(v1+v2+v3+v4)/4以作为车辆1的速度。[0037]传感器之间的距离越小，其测速精度越高。优选地，相邻传感器之间的间隔距离为20～50cm。例如，相邻传感器之间可设置为等间距30cm。这种间隔距离保证了测速和定位的

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说　明　书

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精确度。[0038]根据被触发的传感器的顺序，可以对车辆行驶方向进行判定。如图1所述，如果传感器被触发的顺序为：S1-S2-S3-S4-S5，或者传感器被触发的顺序与S1到S5的方向相同的，例如，S3-S4-S5，则车辆1向右行驶。相反地，传感器被触发的顺序与S1到S5的方向相反的，例如，S3-S2-S1，则车辆向左行驶。[0039]以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

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CN 107957501 A

说　明　书　附　图

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图1

图2

图3

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