[發明專利]一種軌道列車速度和位移的檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 201410355253.0
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN105277735B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 袁浩;李文波;胡云卿;唐愛斌;彭輝水;劉布麒
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68;G01C22/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

本發明公開一種軌道列車速度和位移的檢測方法及裝置，該方法步驟為：1)實時采集列車運行時地面的運動圖像，并計算相鄰兩幀圖像之間的位移；2)根據位移以及采集相鄰兩幀圖像之間的間隔時間計算當前地面圖像的移動速度，并由列車速度與地面圖像的移動速度的函數關系計算得到當前列車速度；將當前時刻之前各次計算得到的位移數據進行累加得到當前列車位移；該裝置包括用于實時采集地面運動圖像并計算相鄰兩幀圖像之間的位移的圖像采集及處理模塊，以及用于根據位移以及采集相鄰兩幀圖像之間的間隔時間計算當前列車速度以及位移的數據處理模塊。本發明具有原理及操作簡單、檢測速度快、檢測精度高且應用范圍廣的優點。

技術領域

本發明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種軌道列車速度和位移的檢測方法和裝置。

背景技術

軌道列車的安全運行離不開對列車運行狀態的實時監控，而列車速度和位移則是實時監控中的兩項重要參數。目前，軌道列車速度的檢測及定位方法通常有以下幾種：

(1)通過檢測列車車輪轉速，再將轉速結合車輪直徑參數進行換算，從而間接地獲取列車速度的方法。一方面此類方法中的測速裝置普遍存在運動機械結構，測速裝置的結構復雜、可靠性低、低速范圍精度差且需要經常更新車輪直徑參數；另一方面，此類通過車輪轉速間接檢測列車車速的方法不能使用在磁懸浮這類沒有車輪的列車上。

(2)通過GPS全球衛星定位系統獲取列車速度的方法。此類方法需要在列車上安裝車載衛星信號接收系統與定位衛星進行通信以獲取自身位置信息，才能進一步計算獲得列車速度。一方面，民用GPS設備精度較低，另一方面，若列車進入隧道或無法正常接收定位衛星信號的地理環境時，列車便無法獲取自身位置信息而無法獲取列車速度。

(3)多普勒雷達測速的方法。該類方法利用無線電波的多普勒效應進行測速，由于無線電波傳播會受多條路徑傳播干擾，因此云霧雨雪等惡劣天氣會使傳播特性變化，而且高大建筑物或山體會阻擋高頻電磁波的傳播，對復雜地形的適應性也不強。另外，多普勒雷達測速的裝置價格昂貴、設備復雜、維護成本高，不利于降本增效，也不利于大批量安裝。

現有技術中，對于車輛運動狀態的獲取還包括基于圖像處理技術的方法，采用圖像處理算法對地面圖像進行計算，從而獲得車輛的運行狀態估計，其不需要依賴于運動機械結構或無線電波等定位信號，檢測精度高且適用性強。目前基于圖像處理的檢測方法通常利用微處理器編程實現復雜的圖像處理算法，效率非常低且精度低，通常也僅能適用于地面環境變化不大時的檢測，對于沿線運行環境和地理環境復雜、光照強度和地面紋理變化很大的軌道列車的檢測并不適用，另外為了提高圖像處理效率，通常還需要對圖像做出特別標示，進一步增加了獲取車輛運行狀態的復雜性和難度。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理及操作簡單、易于實現、檢測速度快且精度高、應用范圍廣的軌道列車速度和位移的檢測方法和裝置。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種軌道列車速度和位移的檢測方法，具體實施步驟為：

1)實時采集列車運行時地面的運動圖像，并計算相鄰兩幀圖像之間的位移；

2)根據所述步驟1)計算得到的相鄰兩幀圖像之間的位移以及采集相鄰兩幀圖像之間的間隔時間計算當前地面圖像的移動速度，并由列車速度與地面圖像的移動速度的函數關系得到當前列車速度；將當前時刻之前所述步驟1)各次計算得到的相鄰兩幀圖像之間的位移進行累加，得到當前列車位移。

作為本發明方法的進一步改進：所述步驟2)的具體實施方法為：

2.1)接收所述步驟1)計算得到的相鄰兩幀圖像之間的位移S，并根據相鄰兩幀圖像之間的位移S以及采集相鄰兩幀圖像之間的間隔時間T按照式計算得到當前地面圖像的移動速度V_p；