[發明專利]一種軌交列車運動狀態高精度感知設備及感知方法

有效

• 申請號: 202110918662.7
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113511236B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 王海濤;陳潛;張金強;何靜;魏維偉;袁偉;柯文雄;陳斌;段存高;劉士川;付朝偉;周明宇
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: B61L25/02
• 分類號: B61L25/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 林楊;徐雯瓊

本發明涉及一種軌交列車運動狀態高精度感知設備，包括：殼體、面板、運動狀態監測傳感器和中央數據處理器，通過中央數據處理器將各運動狀態監測傳感器的多源數據融合處理，在不依賴軌交地面測量系統和車載信號系統的情況下，可以自主獲取列車運行方向、實時速度、位移信息、實時位置和加速度等信息。本發明還涉及一種實現軌交列車高精度位移測量的方法，采用雷達測速和激光測距聯合測量的方法實現列車位移信息的獲取，可以實現各類軌交條件下的高精度位移測量。本發明還涉及一種實現軌交列車實時自主定位的方法，通過融合處理列車位移信息和運行方向信息，結合軌交地圖即能實現列車實時位置感知，且精度高、實時性好。

技術領域

本發明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種軌交列車運動狀態高精度感知設備及列車運動狀態測量方法。

背景技術

安全和高效是軌道交通系統追求的兩大目標，用于控制列車運行速度的列車運行控制系統是確保列車運行安全、提高列車運行效率的核心子系統，而實時、高精度地獲取列車速度和位置信息是其中的關鍵性技術。

目前，軌交列車測速傳感器主要采用軸端轉動測速和雷達測速兩種方式，其中，軸端轉動測速通過測量列車輪軸的轉動獲得列車的速度值，其受車輪空轉、打滑等因素影響，測速誤差相對較大，且進一步提升空間不大；雷達測速通過測量列車和地面之間因相對運動引起的多普勒效應實現速度測量，由于雷達為非接觸式測量，不受車輪空轉、打滑等因素影響，環境適應性好，測速精度較高，因此雷達測速方式更具技術優勢。

高精度位置信息對軌交列車運行至關重要，目前列車定位方式主要有GPS衛星定位、軌道電路定位和軌道標簽定位等方法。其中，GPS衛星定位方式在隧道或地下等封閉環境下受無線電波傳播特性的影響會形成定位盲區，因此其只能作為輔助定位方法；軌道電路定位以兩根鐵軌作為導體，發射信號并接收回波，根據回波特征進行列車位置定位，其定位精度在百米量級，定位誤差較大；軌道標簽定位精度受制于標簽間隔，通常在軌交站等位置標簽排布較多，其余位置標簽排布較少，因此遠離軌交站的位置精度較差。目前，實際應用中主要采用的是，在標簽定位基礎上結合速度積分實現實時定位，存在以下問題：一是軌道標簽定位需要軌道施工，建設投入大、時間長、改造難；二是采用速度積分方式計算列車位移量，會造成微小速度誤差因積累時間增大而造成位移誤差持續加大的問題，長距離測量精度較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種軌交列車運動狀態高精度感知設備及一種軌交列車高精度位移測量和實時自主定位的方法，在不依賴軌交地面測量系統和車載信號系統的情況下，可以自主獲取列車運行方向、實時速度、位移信息、實時位置和加速度等信息。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種軌交列車運動狀態高精度感知設備，包括：

殼體，內部中空，殼體的頂面與列車車體外部底面固定；

面板，固定在殼體的一側側壁外部，用于顯示系統數據和設置設備參數；

運動狀態監測傳感器，固定在殼體的內部或外部，用于監測列車運行狀態；

中央數據處理器，固定在殼體內部，與運動狀態監測傳感器、面板電連接或無線通信信號連接，用于將運動狀態監測傳感器的數據進行處理并輸出處理結果，以及與面板進行輸入輸出通信。

優選地，所述運動狀態監測傳感器包括：

多普勒雷達，安裝在殼體(2)的內部，其電磁波發射方向在列車速度方向的縱軸面上，并與地面成一定夾角，其電磁波發射方向正前方的殼體(2)鏤空且鑲嵌雷達透波罩(3)，雷達透波罩(3)采用電磁波可穿透的材質，使電磁波能夠穿透所述雷達透波罩(3)對地面進行探測，用于測量列車的運行速度；

激光測距儀(6)，固定在殼體(2)的外部下方，激光發射角度垂直于地面，通過多普勒雷達測速和激光測距儀(6)測距聯合測量列車位移信息；