專利名稱：軌道交通車輛的定位裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通的列車運(yùn)行控制和基礎(chǔ)設(shè)施動(dòng)態(tài)檢測，尤其涉及一種軌道交通車輛的定位裝置和方法。
背景技術(shù)：
列車定位技術(shù)是軌道交通列車運(yùn)行控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，是確保行車安全、縮短 列車之間運(yùn)行間隔的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的列車定位技術(shù)主要采用基于輪軸計(jì)數(shù)的里程計(jì)，配以其 它輔助手段，如查詢應(yīng)答器、多普勒雷達(dá)、軌道電路、軌間感應(yīng)環(huán)線、無線擴(kuò)頻定位、衛(wèi)星定 位系統(tǒng)、線路地圖匹配、線路圖像匹配、道岔位置匹配、接觸網(wǎng)限位器位置匹配等技術(shù)，自動(dòng) 修正由于車輪空轉(zhuǎn)、打滑、蛇形、磨耗等因素造成的里程計(jì)累積誤差?；谶@些現(xiàn)有技術(shù)，目 前列車實(shí)時(shí)定位精度在理論上已經(jīng)可以達(dá)到米級(jí)，能夠滿足目前列車運(yùn)行控制的需求。另一方面，由于受到列車沖擊、地質(zhì)變形、環(huán)境作用等因素影響，線路、橋梁、隧道、 邊坡、接觸網(wǎng)、通信信號(hào)等軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施在服役過程中的狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化，威脅行車 安全。因此，必須經(jīng)常對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)進(jìn)行檢測，并與歷史檢測數(shù)據(jù)對(duì)比，分析檢測參數(shù) 的變化趨勢，科學(xué)評(píng)估基礎(chǔ)設(shè)施的安全狀態(tài)。目前，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)的檢測通常采用車載 式動(dòng)態(tài)檢測和人工地面巡檢兩種方式。不論采取何種移動(dòng)檢測方式，由于需要對(duì)比移動(dòng)檢 測方式獲取的歷史數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)必須能夠基于線路公里標(biāo)進(jìn)行精確的絕對(duì)定位，或者能 夠?qū)⒉煌螠y量數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的相對(duì)對(duì)位。對(duì)于這類應(yīng)用，例如隧道洞體變形分析、邊坡變 形分析、軌旁設(shè)備變形分析等，米級(jí)的定位精度將無法滿足需求。

發(fā)明內(nèi)容
為滿足定位精度的需求，本發(fā)明提供了一種軌道交通車輛的定位裝置和方法。一方面，本發(fā)明公開了一種軌道交通車輛的定位裝置，包括激光位移傳感器、軌 道車輛走行距離檢測單元和同步采集與數(shù)據(jù)處理單元；所述激光位移傳感器和所述軌道車 輛走行距離檢測單元分別與所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元相連接；其中，所述激光位移傳 感器用于檢測該激光位移傳感器的安裝位置與軌道表面特征點(diǎn)之間的距離；所述軌道表面 特征點(diǎn)位于鋼軌內(nèi)側(cè)，并且與軌道中心線的距離為鋼軌扣件到軌道中心線的距離；所述軌 道車輛走行距離檢測單元用于檢測軌道車輛沿線路方向上的位置變化量；所述同步采集與 數(shù)據(jù)處理單元用于同步采集所述激光位移傳感器和所述軌道車輛走行距離檢測單元的輸 出，以確定所述激光位移傳感器輸出的相鄰位移采樣點(diǎn)之間的實(shí)際距離，進(jìn)而獲得軌道車 輛經(jīng)過線路的軌道特征曲線，并通過特征曲線匹配進(jìn)行定位。上述定位裝置，優(yōu)選所述軌道車輛走行距離檢測單元包括輪軸脈沖傳感器。上述定位裝置，優(yōu)選所述述軌道車輛走行距離檢測單元包括第二激光位移傳感 器，所述第二激光位移傳感器設(shè)置于軌道車輛上；并且，與所述激光位移傳感器在軌道車輛 的行進(jìn)方向上保留有預(yù)定間距。上述定位裝置，優(yōu)選所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)還包括用于存儲(chǔ)事先標(biāo)定的軌道特征曲線的第一存儲(chǔ)器，所述事先標(biāo)定的軌道特征曲線用于定位。
上述定位裝置，優(yōu)選所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)還包括用于存儲(chǔ)記錄歷史 檢測數(shù)據(jù)的軌道特征曲線的第二存儲(chǔ)器，所述歷史數(shù)據(jù)用于將新采集的檢測數(shù)據(jù)與歷史檢 測數(shù)據(jù)作對(duì)比并進(jìn)行趨勢分析。另一方面，本發(fā)明還公開了一種軌道交通車輛的定位方所述方法基于軌道交通車 輛的定位裝置，所述裝置包括激光位移傳感器、軌道車輛走行距離檢測單元和同步采集與 數(shù)據(jù)處理單元；所述激光位移傳感器和所述軌道車輛走行距離檢測單元分別與所述同步采 集與數(shù)據(jù)處理單元相連接；所述方法包括如下步驟在工作狀態(tài)下，將所述激光位移傳感 器相應(yīng)于軌道內(nèi)側(cè)的扣件設(shè)置；檢測該激光位移傳感器的安裝位置與軌道表面特征點(diǎn)之間 的距離；所述軌道表面特征點(diǎn)位于鋼軌內(nèi)側(cè)，并且與軌道中心線的距離為鋼軌扣件到軌道 中心線的距離；同時(shí)，基于軌道車輛走行距離檢測單元檢測軌道車輛沿線路方向上的位置 變化量；所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元同步采集所述激光位移傳感器和所述軌道車輛走 行距離檢測單元的輸出，以確定所述激光位移傳感器輸出的相鄰位移采樣點(diǎn)之間的實(shí)際距 離，進(jìn)而獲得軌道車輛經(jīng)過線路的軌道特征曲線，并通過特征曲線匹配進(jìn)行定位。上述定位方法，優(yōu)選所述基于軌道車輛走行距離檢測單元檢測軌道車輛沿線路方 向上的位置變化量為基于輪軸脈沖傳感器，輪軸脈沖傳感器在車輪每旋轉(zhuǎn)一周輸出多個(gè) 脈沖，基于車輪直徑已知條件下，計(jì)算脈沖數(shù)獲得走行距離。上述定位方法，優(yōu)選所述基于軌道車輛走行距離檢測單元檢測軌道車輛沿線路方 向上的位置變化量為在所述軌道車輛走行距離檢測單元中設(shè)置一個(gè)第二激光位移傳感 器，所述激光位移傳感器和所述第二激光位移傳感器在軌道車輛行進(jìn)方向上以預(yù)定間距安 裝在軌道車輛上，通過匹配這兩個(gè)傳感器輸出的波形，獲得兩者通過同一位置的時(shí)間差，進(jìn) 而獲得車輛行進(jìn)速度和走行距離。上述定位方法，優(yōu)選所述定位裝置還包括在所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元還包括 用于存儲(chǔ)事先標(biāo)定的軌道特征曲線的第一存儲(chǔ)器，在所述激光位移傳感器和所述同步采集 與數(shù)據(jù)處理單元工作前，還包括存儲(chǔ)事先標(biāo)定的軌道特征曲線的步驟。上述定位方法，優(yōu)選所述定位裝置還包括用于存儲(chǔ)記錄歷史檢測數(shù)據(jù)的軌道特征 曲線的第二存儲(chǔ)器，所述方法還包括將采集的檢測數(shù)據(jù)與歷史檢測數(shù)據(jù)作對(duì)比并進(jìn)行趨勢 分析的步驟；并且，所述進(jìn)行趨勢分析的檢測數(shù)據(jù)，與所述軌道特征數(shù)據(jù)同步采集。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明通過車載激光位移傳感器檢測車輛與軌道之間的距 離，借助輪軸脈沖傳感器或兩個(gè)車載激光位移傳感器的輸出獲得車輛走行距離，最終由車 載數(shù)據(jù)采集處理模塊獲得軌道特征數(shù)據(jù)。將采集到的軌道特征數(shù)據(jù)與軌道特征的歷史數(shù)據(jù) 進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)或相對(duì)定位。進(jìn)一步說，本發(fā)明采用車載激光位移傳感器，將鋼軌內(nèi)側(cè)扣件附近作為特征提取 點(diǎn)，最主要的優(yōu)勢在于(1)軌道表面特征曲線在鋼軌扣件附件可以產(chǎn)生更多的變化，有利 于提高曲線匹配時(shí)的定位精度。(2)軌道特征提取點(diǎn)選取在鋼軌內(nèi)側(cè)，可以保證能夠獲取道 岔信息，有利于匹配定位。(3)激光位移傳感器的采樣頻率高，采樣點(diǎn)之間不相關(guān)，軌道特征 細(xì)節(jié)得以保留，是實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)或相對(duì)定位的關(guān)鍵因素。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的一些技術(shù)， 如線路地圖匹配、線路圖像匹配、道岔位置匹配、接觸網(wǎng)限位器位置匹配等技術(shù)以及基于渦 流傳感器、微波傳感器等非接觸式傳感器的定位精度和本發(fā)明的定位精度是無法相比的。采用本發(fā)明的定位 方法，即使在車速400公里/小時(shí)條件下也可以達(dá)到厘米級(jí)的定位精度。


圖1為本發(fā)明軌道交通車輛的定位裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明軌道交通車輛的定位裝置在處于工作狀態(tài)時(shí)，激光位移傳感器的安 裝位置示意圖；圖3為激光位移傳感器在軌道上的檢測帶示意圖，此檢測帶即為激光位移傳感器 提取的軌道表面特征點(diǎn)集合；圖4為帶有道岔的線路示意圖；圖5為兩次通過圖4線路時(shí)采集的典型無砟軌道線路軌道特征曲線示意圖，兩條 曲線分別用實(shí)線和虛線表示；圖6為本發(fā)明軌道交通車輛的定位裝置實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明中，通過車載激光位移傳感器檢測車輛與軌道之間的距離，借助輪軸脈沖 傳感器或兩個(gè)車載激光位移傳感器的輸出獲得車輛走行距離，最終由車載數(shù)據(jù)采集處理模 塊獲得軌道特征數(shù)據(jù)。將采集到的軌道特征數(shù)據(jù)與軌道特征的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)高 精度絕對(duì)或相對(duì)定位。定位裝置實(shí)施例實(shí)施例一參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明軌道交通車輛的定位裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括激 光位移傳感器1、軌道車輛走行距離檢測單元2和同步采集與數(shù)據(jù)處理單元3。其中，參照?qǐng)D2和圖3所示，激光位移傳感器1對(duì)準(zhǔn)軌道內(nèi)側(cè)扣件附近，激光位移 傳感器的輸出為其安裝位置到軌道表面之間的距離。列車走行距離檢測單元2輸出軌道車輛沿線路方向上的位置變化量。列車走行 距離檢測單元2可由輪軸脈沖傳感器構(gòu)成，輪軸脈沖傳感器在車輪每旋轉(zhuǎn)一周輸出若干脈 沖，在車輪直徑已知的條件下，可以通過計(jì)算脈沖數(shù)獲得走行距離。列車走行距離檢測單元 還可由兩個(gè)激光位移傳感器構(gòu)成(即再增加一個(gè)第二激光位移傳感器)，這兩個(gè)傳感器在 軌道車輛行進(jìn)方向上以一定間距安裝在軌道車輛上，通過匹配這兩個(gè)傳感器輸出的波形， 即可獲得兩者通過同一位置的時(shí)間差，進(jìn)而獲得車輛行進(jìn)速度和走行距離。同步采集與數(shù)據(jù)處理單元3可以同步采集激光位移傳感器1、列車走行距離檢測 單元2 (以及其它檢測設(shè)備，如隧道輪廓檢測設(shè)備)的輸出，因此可以確定激光位移傳感器1 輸出的相鄰位移采樣點(diǎn)之間的實(shí)際距離，進(jìn)而獲得軌道車輛經(jīng)過的軌道特征曲線。激光位 移傳感器1輸出的相鄰位移采樣點(diǎn)之間的實(shí)際距離在不同車輛速度下是不同的，因此需要 檢測實(shí)時(shí)的走行距離。如果需要獲得軌道車輛的絕對(duì)位置，即線路公里標(biāo)，同步采集與數(shù)據(jù)處理單元3 需要有這樣的存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)有事先標(biāo)定好的軌道特征曲線，即存儲(chǔ)的軌道特征曲線上的每一個(gè)點(diǎn)的公里標(biāo)已知。通過相關(guān)匹配實(shí)時(shí)采集的軌道特征曲線數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的 軌道特征曲線，計(jì)算出軌道車輛的當(dāng)前位置。如果需要對(duì)比當(dāng)前其它檢測設(shè)備(如隧道斷面檢測設(shè)備)采集的數(shù)據(jù)與其歷史 采集的數(shù)據(jù)，則可直接匹配當(dāng)前的軌道特征曲線和歷史采集數(shù)據(jù)的軌道特征曲線，兩者的 距離或采樣點(diǎn)偏差就是采 集數(shù)據(jù)的偏差。參照?qǐng)D4和圖5。圖4為帶有道岔的線路示意 圖。如圖5所示，其中經(jīng)過匹配的兩條曲線代表兩次不同測量過程采集到的軌道特征曲線， 分別用實(shí)線和虛線表示。注意，兩條曲線的起點(diǎn)不同，這是因?yàn)閮纱螠y量的起點(diǎn)不同，通過 相關(guān)匹配可以計(jì)算出起點(diǎn)間的位置偏差，實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位。圖5中，軌道特征曲線具有600mm 的周期性變化是由600mm等間距安裝的鋼軌扣件造成的，另外，軌道車輛經(jīng)過道岔時(shí)，激光 位移傳感器將在道岔尖軌的表面上方通過，因此軌道特征曲線產(chǎn)生一個(gè)高出鋼軌扣件的脈 沖。這些由鋼軌扣件和道岔產(chǎn)生的軌道特征曲線變化，是基于相關(guān)匹配的高精度定位的基 礎(chǔ)。在隧道洞體變形趨勢分析的應(yīng)用中，需要對(duì)比分析一定時(shí)期內(nèi)的多次隧道斷面測量數(shù) 據(jù)，由于每次測量時(shí)軌道車輛的起點(diǎn)、速度等情況不同，同一地點(diǎn)的隧道斷面數(shù)據(jù)在采集數(shù) 據(jù)文件中的位置也不相同。因此需要計(jì)算任意兩次測量的起點(diǎn)偏差，如果隧道斷面數(shù)據(jù)的 采集周期是定時(shí)的、非定距離的，則還需計(jì)算由于實(shí)時(shí)速度不同造成的累積偏差。注意，在 此類應(yīng)用中，一個(gè)事先標(biāo)定好公里標(biāo)的軌道特征曲線不是必須的。影響本實(shí)施例定位精度的主要由如下幾個(gè)因素，(1)激光位移傳感器的輸出頻率， 此頻率越高，定位精度越高。例如，當(dāng)選取目前成熟的200KHz基于光傳播時(shí)間原理的點(diǎn)式 激光測距儀，在車輛行駛速度為400公里/小時(shí)條件下，激光測距傳感器兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的 距離約為0. 56毫米，在有利條件下理論上甚至可以達(dá)到毫米級(jí)的定位精度。激光位移傳感 器還可以根據(jù)需要選用基于結(jié)構(gòu)光學(xué)原理的非接觸式位移傳感器。(2)同步數(shù)據(jù)采集模塊 采集時(shí)的同步精度。(3)軌道車輛在運(yùn)行過程中的晃動(dòng)情況。因?yàn)殡S機(jī)的晃動(dòng)將使不同次 測量的軌道特征數(shù)據(jù)產(chǎn)生微小變化。當(dāng)然，波形匹配算法可以消除其大部分的影響。(4)軌 道上細(xì)小特征的變化，如石子等其他異物的累積變化，這也可通過適當(dāng)設(shè)置匹配算法的參 數(shù)來消除其大部分的影響。(5)軌道的結(jié)構(gòu)形式。由于無砟軌道具有形變小、道床清潔等特 點(diǎn)，其軌道特征細(xì)節(jié)變化小，對(duì)于達(dá)到厘米、甚至毫米級(jí)的定位精度特別有利。有砟軌道相 比較而言較為不利。因此，本發(fā)明特別適合高速鐵路和城市軌道交通等采用無砟軌道的場 景。(6)雨雪的影響。小雨雪由于軌道車輛通過時(shí)的風(fēng)洞效應(yīng)，在軌道上特別是扣件附近的 累積很小，對(duì)定位精度影響可以忽略。但當(dāng)有大的連續(xù)雨雪，而且軌道排水不暢或長時(shí)間無 列車通過，則此時(shí)對(duì)定位精度的影響較大。由此可見，地下線路較多的地鐵是本發(fā)明的最佳 應(yīng)用場景。實(shí)施例二參照?qǐng)D6，本實(shí)施例為應(yīng)用本發(fā)明所描述的定位裝置進(jìn)行隧道洞體變形檢測系統(tǒng)。 此系統(tǒng)包括激光位移傳感器、輪軸脈沖傳感器、數(shù)據(jù)同步采集電路、數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù) 處理軟件。還包括其他一些檢測設(shè)備，比如其他的傳感器，包括GPS接收機(jī)、隧道斷面測量 傳感器、車體姿態(tài)測量傳感器和攝像機(jī)。系統(tǒng)安裝在軌道車輛或人工推行的軌道小車上， 通過GPS信號(hào)獲得系統(tǒng)的初始定位。在檢測過程中，數(shù)據(jù)同步采集電路同步采集各傳感器 的輸出，然后傳送給數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。隧道洞體變形的判斷可以實(shí)時(shí)或離線進(jìn) 行。(1)首先，數(shù)據(jù)處理模塊將不同時(shí)期采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)位由每次采集到的激光位移傳感器輸出和輪軸轉(zhuǎn)速傳感器輸出計(jì)算出軌道特征數(shù)據(jù)曲線，用匹配算法計(jì)算出不同次測量 數(shù)據(jù)間的位置偏差，GPS定位數(shù)據(jù)可以大大加快匹配的過程。( 然后，數(shù)據(jù)處理模塊分析 某一相同位置的隧道洞體變形情況用車體姿態(tài)測量傳感器的輸出對(duì)隧道斷面測量傳感器 的輸出進(jìn)行補(bǔ)償，消除測量時(shí)車體振動(dòng)的影響，將經(jīng)過補(bǔ)償?shù)?、不同次測量的隧道斷面數(shù)據(jù) 放在一個(gè)坐標(biāo)系下進(jìn)行比較。線路的視頻圖像可以幫助操作人員進(jìn)行最終確認(rèn)。定位方法實(shí)施例另一方面，本發(fā)明還公開了一種軌道交通車輛的定位方法的實(shí)施例。該方法基于 軌道交通車輛的定位裝置，裝置包括激光位移傳感器、軌道車輛走行距離檢測單元和同步 采集與數(shù)據(jù)處理單元；所述激光位移傳感器和所述軌道車輛走行距離檢測單元分別與所述 同步采集與數(shù)據(jù)處理單元相連接；該方法得實(shí)施包括如下步驟

在工作狀態(tài)下，將激光位移傳感器相應(yīng)于軌道內(nèi)側(cè)的扣件設(shè)置；檢測該激光位移 傳感器的安裝位置與軌道表面之間的距離；同時(shí)，基于列車走行距離檢測單元檢測軌道車 輛沿線路方向上的位置變化量；同步采集與數(shù)據(jù)處理單元同步采集激光位移傳感器和列車 走行距離檢測單元的輸出，確定激光位移傳感器輸出的相鄰位移采樣點(diǎn)之間的實(shí)際距離， 進(jìn)而獲得軌道車輛經(jīng)過的軌道特征曲線以進(jìn)行定位。需要說明的是，上述軌道交通車輛的定位方法的與定位裝置時(shí)基于類似的原理。 相互之間互相參照即可。在方法實(shí)施例部分，不再贅述。綜上，在本發(fā)明中，采用激光位移傳感器，將鋼軌內(nèi)側(cè)扣件附近作為特征提取點(diǎn)， 采樣密度大大提高，定位精度是線路地圖匹配、線路圖像匹配、道岔位置匹配、接觸網(wǎng)限位 器位置匹配等技術(shù)以及基于渦流傳感器、微波傳感器等非接觸式傳感器無法相比的。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種軌道交通車輛的定位裝置和方法進(jìn)行詳細(xì)介紹，本文 中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于 幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種軌道交通車輛的定位裝置，其特征在于，包括激光位移傳感器、軌道車輛走行距離檢測單元和同步采集與數(shù)據(jù)處理單元；所述激光 位移傳感器和所述軌道車輛走行距離檢測單元分別與所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元相連 接；其中，所述激光位移傳感器用于檢測該激光位移傳感器的安裝位置與軌道表面特征點(diǎn)之間 的距離；所述軌道表面特征點(diǎn)位于鋼軌內(nèi)側(cè)，并且與軌道中心線的距離為鋼軌扣件到軌道 中心線的距離；所述軌道車輛走行距離檢測單元用于檢測軌道車輛沿線路方向上的位置變化量；所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元用于同步采集所述激光位移傳感器和所述軌道車輛走 行距離檢測單元的輸出，以確定所述激光位移傳感器輸出的相鄰位移采樣點(diǎn)之間的實(shí)際距 離，進(jìn)而獲得軌道車輛經(jīng)過線路的軌道特征曲線，并通過特征曲線匹配進(jìn)行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述定位裝置，其特征在于，所述軌道車輛走行距離檢測單元包括 輪軸脈沖傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述定位裝置，其特征在于，所述述軌道車輛走行距離檢測單元包括第二激光位移傳感器，所述第二激光位移傳感 器設(shè)置于軌道車輛上；并且，與所述激光位移傳感器在軌道車輛的行進(jìn)方向上保留有預(yù)定 間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述定位裝置，其特征在于，所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)還包括用于存儲(chǔ)事先標(biāo)定的軌道特征曲線的第一存 儲(chǔ)器，所述事先標(biāo)定的軌道特征曲線用于定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述定位裝置，其特征在于，所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)還包括用于存儲(chǔ)記錄歷史檢測數(shù)據(jù)的軌道特征曲線 的第二存儲(chǔ)器，所述歷史數(shù)據(jù)用于將新采集的檢測數(shù)據(jù)與歷史檢測數(shù)據(jù)作對(duì)比并進(jìn)行趨勢 分析。
6.一種軌道交通車輛的定位方法，其特征在于，所述方法基于軌道交通車輛的定位裝 置，所述裝置包括激光位移傳感器、軌道車輛走行距離檢測單元和同步采集與數(shù)據(jù)處理單元；所述激光 位移傳感器和所述軌道車輛走行距離檢測單元分別與所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元相連 接；所述方法包括如下步驟在工作狀態(tài)下，將所述激光位移傳感器相應(yīng)于軌道內(nèi)側(cè)的扣件設(shè)置；檢測該激光位移 傳感器的安裝位置與軌道表面特征點(diǎn)之間的距離；所述軌道表面特征點(diǎn)位于鋼軌內(nèi)側(cè)，并 且與軌道中心線的距離為鋼軌扣件到軌道中心線的距離；同時(shí)，基于軌道車輛走行距離檢測單元檢測軌道車輛沿線路方向上的位置變化量；所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元同步采集所述激光位移傳感器和所述軌道車輛走行距 離檢測單元的輸出，以確定所述激光位移傳感器輸出的相鄰位移采樣點(diǎn)之間的實(shí)際距離， 進(jìn)而獲得軌道車輛經(jīng)過線路的軌道特征曲線，并通過特征曲線匹配進(jìn)行定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述基于軌道車輛走行距離檢測單 元檢測軌道車輛沿線路方向上的位置變化量為基于輪軸脈沖傳感器，輪軸脈沖傳感器在軌道車輛車輪每旋轉(zhuǎn)一周輸出多個(gè)脈沖，基 于車輪直徑已知條件下，計(jì)算脈沖數(shù)獲得走行距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述基于軌道車輛走行距離檢測單 元檢測軌道車輛沿線路方向上的位置變化量為在所述軌道車輛走行距離檢測單元中設(shè)置一個(gè)第二激光位移傳感器，所述激光位移傳 感器和所述第二激光位移傳感器在軌道車輛行進(jìn)方向上以預(yù)定間距安裝在軌道車輛上，通 過匹配這兩個(gè)傳感器輸出的波形，獲得兩者通過同一位置的時(shí)間差，進(jìn)而獲得車輛行進(jìn)速 度和走行距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述定位方法，其特征在于，所述定位裝置還包括在所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元還包括用于存儲(chǔ)事先標(biāo)定的軌 道特征曲線的第一存儲(chǔ)器，在所述激光位移傳感器和所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元工作 前，還包括存儲(chǔ)事先標(biāo)定的軌道特征曲線的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述定位方法，其特征在于，所述定位裝置還包括用于存儲(chǔ)記錄歷史檢測數(shù)據(jù)的軌道特征曲線的第二存儲(chǔ)器，所述 方法還包括將采集的檢測數(shù)據(jù)與歷史檢測數(shù)據(jù)作對(duì)比并進(jìn)行趨勢分析的步驟；并且所述進(jìn)行趨勢分析的檢測數(shù)據(jù)，與所述軌道特征數(shù)據(jù)同步采集。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軌道交通車輛的定位裝置和方法。其中，所述定位裝置包括激光位移傳感器、軌道車輛走行距離檢測單元和同步采集與數(shù)據(jù)處理單元；所述激光位移傳感器和所述軌道車輛走行距離檢測單元分別與所述同步采集與數(shù)據(jù)處理單元相連接。本發(fā)明通過車載激光位移傳感器檢測車輛與軌道之間的距離，借助輪軸脈沖傳感器或兩個(gè)車載激光位移傳感器的輸出獲得車輛走行距離，最終由車載數(shù)據(jù)采集處理模塊獲得軌道特征數(shù)據(jù)。將采集到的軌道特征數(shù)據(jù)與軌道特征的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)或相對(duì)定位。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102069824SQ20101061636
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者余祖俊, 史紅梅, 朱力強(qiáng), 許西寧, 郭保青 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)