一種基于軌旁檢測(cè)的機(jī)車測(cè)速裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)車控制領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種基于軌旁檢測(cè)的機(jī)車測(cè)速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鐵路交通領(lǐng)域在機(jī)車測(cè)速、定位方面有多種技術(shù)應(yīng)用:
[0003]I)基于輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)的測(cè)速技術(shù):這是目前最傳統(tǒng)的、使用最廣泛的測(cè)速方法，其采用多個(gè)傳感器測(cè)量車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，基于輪徑及轉(zhuǎn)動(dòng)角速度計(jì)算得出機(jī)車運(yùn)行速度。
[0004]2) GPS/北斗定位技術(shù)、慣性導(dǎo)航(INS)定位技術(shù)、多普勒雷達(dá)測(cè)速技術(shù):GPS/北斗定位技術(shù)接收來(lái)自空間的多個(gè)衛(wèi)星所廣播的高頻無(wú)線信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位和測(cè)速，因信號(hào)頻率較高，需要測(cè)量設(shè)備的天線對(duì)天空觀測(cè)環(huán)境良好；慣性導(dǎo)航(INS)定位技術(shù)采用加速度傳感器測(cè)量位移加速度和陀螺儀測(cè)量角速度，需要三組傳感器分別測(cè)量三維空間運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；多普勒雷達(dá)測(cè)速技術(shù)采用多普勒原理，檢測(cè)微波被被測(cè)物體反射形成的頻率偏移量獲得相對(duì)的移動(dòng)速度。
[0005]然而，在上述技術(shù)中，基于輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)的測(cè)速技術(shù)無(wú)法克服輪對(duì)磨損造成的測(cè)量基準(zhǔn)誤差，甚至在發(fā)生輪滑或空轉(zhuǎn)等特殊情況下會(huì)輸出失控的無(wú)效信號(hào)?；贕PS/北斗定位技術(shù)的機(jī)車測(cè)速方法在隧道內(nèi)或空間遮擋較多的地方由于衛(wèi)星信號(hào)弱甚至沒(méi)有信號(hào)會(huì)造成測(cè)量誤差大而無(wú)法使用。慣性導(dǎo)航(INS)定位技術(shù)目前測(cè)量精度較低(溫漂、頻率誤差、積累誤差等影響，綜合測(cè)量精度大于5% )、且設(shè)備價(jià)格高昂，安裝要求高。多普勒雷達(dá)測(cè)速技術(shù)在機(jī)車低速運(yùn)行時(shí)誤差較大(20公里/小時(shí)以下時(shí)，誤差約10% )，還有空氣中霧霾、粉塵等都會(huì)影響測(cè)量精度，且設(shè)備價(jià)格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是需要提供一種提高機(jī)車測(cè)速的精確度，解決異常狀況下速度測(cè)量失效問(wèn)題的基于軌旁檢測(cè)的機(jī)車測(cè)速裝置。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)的實(shí)施例首先提供了一種基于軌旁檢測(cè)的機(jī)車測(cè)速裝置，該裝置包括:第一傳感器組，包括至少兩個(gè)傳感器，它們以設(shè)定間隔配置在所述機(jī)車底部的同一側(cè)邊，測(cè)量自身與當(dāng)前所經(jīng)地面的垂直距離；定時(shí)器，其實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)每個(gè)傳感器經(jīng)過(guò)軌道旁的軌邊物的時(shí)間；信號(hào)處理器，其根據(jù)所述傳感器測(cè)量得到的垂直距離確定該傳感器是否經(jīng)過(guò)所述軌邊物，并利用定時(shí)器計(jì)時(shí)得到的時(shí)間和所述設(shè)定間隔獲得不同工況下的機(jī)車速度。
[0008]優(yōu)選地，該裝置還包括:第二傳感器組，包括至少兩個(gè)傳感器，它們以所述設(shè)定間隔配置在所述所述機(jī)車底部的另一側(cè)邊，測(cè)量自身與當(dāng)前所經(jīng)地面的垂直距離，其中，所述第二傳感器組的一個(gè)傳感器與所述第一傳感器組的一個(gè)傳感器對(duì)立設(shè)置。
[0009]優(yōu)選地，所述信號(hào)處理器通過(guò)如下步驟來(lái)判斷列車當(dāng)前所處的工況，比較機(jī)車前一次測(cè)得的速度和預(yù)先設(shè)定的速度，若所述機(jī)車前一次測(cè)得的速度超過(guò)所述預(yù)先設(shè)定的速度，則判斷出列車當(dāng)前處于第一工況；若所述機(jī)車前一次測(cè)得的速度低于所述預(yù)先設(shè)定的速度，則判斷出列車當(dāng)前處于第二工況；若所述列車位于設(shè)定的特殊位置，則判斷出列車當(dāng)前處于第三工況。
[0010]優(yōu)選地，在第一工況下，所述信號(hào)處理器利用單位時(shí)間段內(nèi)的同組傳感器組的不同傳感器經(jīng)過(guò)軌道旁的同一軌邊物的時(shí)間和所述設(shè)定間隔獲取多個(gè)瞬時(shí)速度值，并從所述多個(gè)瞬時(shí)速度值中剔除誤差速度值得到該工況下的機(jī)車速度。
[0011]優(yōu)選地，所述信號(hào)處理器對(duì)多個(gè)瞬時(shí)速度值取平均值，將超過(guò)平均值門限的瞬時(shí)速度值作為誤差速度值。
[0012]優(yōu)選地，所述單位時(shí)間段為傳感器產(chǎn)生固定脈沖數(shù)量所需的時(shí)間。
[0013]優(yōu)選地，在第二工況下，所述信號(hào)處理器利用之前兩次計(jì)算得到的瞬時(shí)速度值和所述設(shè)定間隔獲取加速度值，并利用所述加速度值和之前一次計(jì)算得到的瞬時(shí)速度值得到當(dāng)前的機(jī)車速度。
[0014]優(yōu)選地，在第三工況下，所述信號(hào)處理器將與設(shè)定的特殊位置對(duì)應(yīng)的速度記錄值校正為當(dāng)前的機(jī)車速度。
[0015]優(yōu)選地，所述設(shè)定間隔小于等于機(jī)車當(dāng)前運(yùn)行軌道中軌道板之間的最大間距的二分之一。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果O
[0017]本發(fā)明的基于軌旁檢測(cè)的機(jī)車測(cè)速裝置，由于軌道兩側(cè)存在密集的扣件或軌枕固定件及其他凸起物，一般情況下，這些物體的位置是不會(huì)變動(dòng)的，利用安裝在機(jī)車底部上由兩個(gè)間距(D)固定的傳感器組成的傳感器組，以及測(cè)量傳感器組中不同傳感器通過(guò)同一凸起物的時(shí)間間隔T，即可獲得當(dāng)前機(jī)車的實(shí)時(shí)速度V = D/To在機(jī)車發(fā)生輪滑等狀況時(shí)，因其檢測(cè)的是機(jī)車與地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以測(cè)量不會(huì)受到影響。由于采用了兩組傳感器同時(shí)測(cè)速的方式，解決了單一傳感器容易受錯(cuò)誤脈沖干擾影響的問(wèn)題，并提高了機(jī)車低速運(yùn)行時(shí)的測(cè)量精度，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。
[0018]另外，本發(fā)明的裝置安裝于機(jī)車底部的車輪外側(cè)區(qū)域，無(wú)需與機(jī)車輪對(duì)配套，對(duì)安裝位置要求低，適應(yīng)范圍廣，可適用于鐵路、城軌、地鐵等各種有軌線路的速度測(cè)量。
[0019]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)和/或流程來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0020]附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案或現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分。其中，表達(dá)本申請(qǐng)實(shí)施例的附圖與本申請(qǐng)的實(shí)施例一起用于解釋本申請(qǐng)的技術(shù)方案，但并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限制。
[0021]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例的基于軌旁檢測(cè)的機(jī)車測(cè)速裝置的構(gòu)造示意圖。
[0022]圖2為將圖1所示的機(jī)車測(cè)速裝置安裝在軌道旁邊的狀態(tài)示意圖。
[0023]圖3為圖1所示裝置的一側(cè)傳感器組經(jīng)過(guò)軌邊物體(凸起物)的狀態(tài)示意圖。
[0024]圖4為存在道岔的軌道示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]針對(duì)既有測(cè)速方式存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了安裝簡(jiǎn)單、測(cè)速精確、適應(yīng)范圍廣泛的基于軌邊檢測(cè)的非接觸式機(jī)車測(cè)速裝置。
[0027]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例的基于軌旁檢測(cè)的機(jī)車測(cè)速裝置的構(gòu)造示意圖。下面參考圖1來(lái)說(shuō)明本裝置的組成和功能。
[0028]如圖1所示，本裝置主要包括兩組傳感器組(第一傳感器組10和第二傳感器組20)，每組傳感器組包括兩個(gè)傳感器，共計(jì)四個(gè)傳感器，分別標(biāo)記為Al、A2、B1、B2);實(shí)時(shí)時(shí)鐘(也可稱計(jì)時(shí)器)30;以及信號(hào)處理器40。
[0029]在本例中，傳感器Al、A2、B1、B2優(yōu)選為光電傳感器，主要用來(lái)負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)車的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其工作原理是是通過(guò)發(fā)射光脈沖并測(cè)量此光脈沖從發(fā)射到被物體反射回來(lái)的時(shí)間，利用時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算其自身與物體之間的距離。具體地，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，如圖2所示，傳感器Al和傳感器A2以設(shè)定間隔配置在機(jī)車底部的同一側(cè)邊(圖面方向的下方)，主要測(cè)量自身與當(dāng)前所經(jīng)地面的垂直距離。另一方面，傳感器BI和傳感器B2也以設(shè)定間隔配置在機(jī)車底部的另一側(cè)邊(圖面方向的上方)，主要測(cè)量自身與當(dāng)前所經(jīng)地面的垂直距離。而且，第二傳感器組20的一個(gè)傳感器與第一傳感器組10的一個(gè)傳感器對(duì)立設(shè)置，即如圖2中的傳感器BI和傳感器A2對(duì)立設(shè)置，這樣設(shè)置是考慮到特殊情況下，軌道兩邊的被檢測(cè)物可能不同(如經(jīng)過(guò)道岔時(shí))，將兩組傳感器錯(cuò)位安裝，可以減少錯(cuò)過(guò)地面被檢測(cè)物的情況。
[0030]另外，優(yōu)選地，設(shè)定間隔小于等于機(jī)車當(dāng)前運(yùn)行軌道中軌道板之間的最大間距的二分之一，本例中為375mm。這樣設(shè)置是考慮到:根據(jù)奈奎斯特采樣定理，檢測(cè)頻率應(yīng)大于被檢測(cè)信號(hào)的兩倍，因此，設(shè)置傳感器間距為常用軌道隔板間距的一半，相當(dāng)于通過(guò)一個(gè)間距可以產(chǎn)生兩倍檢測(cè)時(shí)間。如果間距更小檢測(cè)精度會(huì)更高，但是，太小的間距會(huì)造成傳感器之間的檢測(cè)信號(hào)相互干擾。
[0031]另外，需要說(shuō)明的是，作為一個(gè)涉及行車安全的設(shè)備，采用兩組4個(gè)傳感器是為了冗余設(shè)計(jì)而考慮的，在一組出現(xiàn)故障時(shí)，可采用另外一組的數(shù)據(jù)，以保證輸出數(shù)據(jù)的連續(xù)性。容易理解，設(shè)置兩組傳感器組僅是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選例子，然而，基于本發(fā)明的思想，設(shè)置一組傳感器組(共兩個(gè)傳感器)也是沒(méi)有問(wèn)題的，也能夠基本完成本申請(qǐng)的目的。當(dāng)然，為了更加精確也可以設(shè)置多于兩組的傳感器組，本發(fā)明在此不作限定。
[0032]定時(shí)器30，其實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)每個(gè)傳感器經(jīng)過(guò)軌道旁的軌邊物的時(shí)間。需要說(shuō)明的是，軌邊物為軌道兩側(cè)存在的密集的扣件或軌枕固定件及其他凸起物，一般情況下，這些物體的位置是不會(huì)變動(dòng)的。
[0033]信號(hào)處理器40，其根據(jù)傳感器測(cè)量得到的垂直距離確定傳感器是否經(jīng)過(guò)軌邊物，并利用定時(shí)器30計(jì)時(shí)得到的時(shí)間和設(shè)定間隔獲得不同工況下的機(jī)車速度。
[0034]具體地，如圖1所示，信號(hào)處理器40包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器401、處理單元(DSP處理單元)402和數(shù)據(jù)輸出單元403。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器401存儲(chǔ)傳感器Al、A2、B1、B2實(shí)時(shí)測(cè)量得到的垂直距離以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘30實(shí)時(shí)測(cè)量得到的傳感器Al、A2、B1、B2經(jīng)過(guò)軌邊物體的時(shí)間。處理單元402利用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器401中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)獲取不同工況下的機(jī)車速度。數(shù)據(jù)輸出單元403根據(jù)實(shí)際需要將獲得的不同時(shí)間的機(jī)車速度值以數(shù)字或模擬形式通過(guò)RS232/485接口或脈沖/電流模擬輸出端口向外部輸出。
[0035]另外，信號(hào)處理器40還包括未圖示的整形器和濾波器，它們?cè)谔幚韱卧?02計(jì)算機(jī)車速度之前，還對(duì)第一傳感器組10、第二傳感器組20采集到的信號(hào)進(jìn)行整形、濾波等預(yù)處理，進(jìn)而消除采集到的干擾信號(hào)，提高后面計(jì)算速度的測(cè)速精度。
[0036]而且，如圖1所示，本裝置還包括電氣隔離接口，其將通過(guò)傳感器獲