列车速度、里程、站点和运动状态测量方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及列车速度测量技术领域，具体涉及一种列车速度、里程、站点和运动状态测量方法、装置及系统。


背景技术：

2.在电气化轨道中，测量车辆的位移和速度是行业中较为重要的基础测量项目。目前的测量方式分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量，采用的方法是测量轮对信息，根据轮对转动测量列车运动信息，所以接触时测量可靠性高，几乎是主要的测量手段。但是这种测量方式有很大的缺陷，当列车与钢轨之间有相对滑动时，测量就不可靠。非接触式测量，使用加速度计测量会收到轨道坡度的影响，雷达测量方法对道床要求较高。由于上述两种方法都有一定的缺陷，因此，亟需一种列车速度、里程、站点和运动状态测量方法、装置及系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种列车速度、里程、站点和运动状态测量方法、装置及系统，以解决目前非接触式测量使用加速度计测量会受到轨道坡度的影响，雷达测量方法对道床要求较高而无法得到较高精度的列车速度、里程、站点和运动状态的问题。
4.第一方面，本发明提供一种列车速度、里程、站点和运动状态测量方法，包括：
5.获取接触线拉出导高值、高精度加速度传感器采集数据，其中所述接触线拉出导高值由位于列车顶部的拉出导高模块采集，所述接触线拉出导高值用于对列车停靠站点的判断辅助，所述高精度加速度传感器采集数据由位于列车车厢内部的加速度采集模块采集，所述高精度加速度传感器居中水平安装；
6.根据所述接触线拉出导高值的拉出值判断出所有定位点，并根据定位点确认站点信息；
7.根据所述高精度加速度传感器采集数据内的x轴加速度和倾角计算列车速度和里程、判断列车运动状态；
8.对所述计算出的列车速度和里程进行修正；
9.对得到的列车速度、里程、站点信息、运动状态进行保存。
10.进一步地，根据所述接触线拉出导高值的拉出值判断出所有定位点，并根据定位点确认站点信息，包括：如果当前采集点的拉出值为l1，上一采集点拉出值为l0，下一采集点拉出值为l2，而且，(l1-l0)
×
(l2-l1)《0，l1-l0》δl，l2-l1》δl，则当前采集点为定位点，记录所有定位点的时间戳数值，并根据记录的定位点数据确认站点信息。
11.进一步地，所述δl指预设定的拉出值最小变化。
12.进一步地，所述高精度加速度传感器采集数据包括x、y、z三个轴方向的加速度以及倾角。
13.进一步地，根据所述高精度加速度传感器采集数据内的x轴加速度和倾角计算列
车速度和里程、判断列车运动状态，包括：
14.根据x轴加速度和倾角计算列车速度，具体为：
15.列车的运动视为匀变速运动和匀速运动，则列车的瞬时速度计算公式为式1： v(t)＝v(t-1)+aδt，其中a为高精度传感器测出的x轴加速度，δt为前后采样点的时间戳差值；
16.计算里程，匀加速段公式为式2：δs＝v(t)δt+1/2a*δt^2；匀速运动段公式为式3：δs＝v(t)δt，δt为前后采样点的时间戳差值；
17.判断列车运动状态，当x轴速度绝对值小于等于vthres时为列车静止状态，当x轴速度绝对值大于vthres时则为列车处于运动状态；在正常运行情况下，列车在到达站点时处于静止状态，在站点之间处于运动状态；同时，依据接触线导高值h，判断当前位置处于高架路段，或隧道段，具体为：如果h》hthres，且h-hthres》0，则认为当前位置处于高架段，反之处于隧道段。
18.进一步地，对所述计算出的列车速度和里程进行修正，包括：
19.对速度进行修正，具体为：结合定位点数据和基础信息数据库，判断前后两个定位点之间的行驶距离δs，并依据定位点对应的时间戳差值δt，计算得到两个定位点之间的平均速度，v＝δs/δt，以该速度值对计算得到的速度进行修正，速度依据加速度进行推算得到，在定位点处，依据前后定位点间距和前后定位点对应的时间戳差值，计算得到在这两个定位点间的平均速度，以此平均速度，替代前述的推算值作为当前实时计算的速度；
20.对里程计算值进行修正，方法之一为：结合定位点数据和基础信息数据库，判断前后两个定位点之间的行驶距离δs，并以此对计算得到的里程δs进行修正；方法之二为，在列车处于静止状态，到达站点时，结合基础信息数据库中对应站点的里程值，对当前里程计算值进行修正。
21.第二方面，本发明还提供一种列车速度、里程、站点和运动状态测量装置，包括：
22.获取单元，用于获取接触线拉出导高值、高精度加速度传感器采集数据，其中所述接触线拉出导高值由位于列车顶部的拉出导高模块采集，所述接触线拉出导高值用于对列车停靠站点的判断辅助，所述高精度加速度传感器采集数据由位于列车车厢内部的加速度采集模块采集，所述高精度加速度传感器居中水平安装；
23.判断单元，用于根据所述接触线拉出导高值的拉出值判断出所有定位点，并根据定位点确认站点信息；
24.计算单元，用于根据所述高精度加速度传感器采集数据内的x轴加速度和倾角计算列车速度和里程、判断列车运动状态；
25.修正单元，用于对所述计算出的列车速度和里程进行修正；
26.存储单元，用于对得到的列车速度、里程、站点信息、运动状态进行保存。
27.第三方面，本发明还提供一种列车速度、里程、站点和运动状态测量系统，包括：监测系统和计算处理系统；
28.所述监测系统包括：拉出导高模块和加速度采集模块；所述拉出导高模块位于列车顶部，主要用于采集测量接触线的拉出值和导高值；所述加速度采集模块位于列车车厢内部，高精度加速度传感器居中水平安装，安装后在列车静止时，水平方向的倾角不得大于一个特定值；
29.所述计算处理系统包括：工控机模块和无线传输模块；所述工控机模块是一台高功能工控机；所述无线传输模块是一块4g路由器和天线；所述高功能工控机与4g路由器通过以太网连接；
30.所述拉出导高模块，用于采集测量接触线的拉出值和导高值，采集到的图片通过以太网传输至计算处理系统，通过计算的出实时接触线的拉出、导高值，用于对列车停靠站点的判断辅助；
31.所述加速度采集模块，用于采集x、y、z三个轴方向的加速度以及倾角，通过rs485 总线传输至计算处理系统，用于对列车速度、里程、运动状态的判断；
32.所述工控机模块，用于获取接触线拉出导高值、高精度加速度传感器采集数据，根据所述接触线拉出导高值的拉出值判断出所有定位点，并根据定位点确认站点信息；根据所述高精度加速度传感器采集数据内的x轴加速度和倾角计算列车速度和里程、判断列车运动状态；对所述计算出的列车速度和里程进行修正；对得到的列车速度、里程、站点信息、运动状态进行保存；
33.所述无线传输模块，用于将列车速度、里程、站点信息、运动状态数据上传云端。
34.本发明的有益效果如下：本发明提供的一种列车速度、里程、站点信息和运动状态测量方法与系统，采用非接触动态检测列车速度、里程、站点信息和运动状态，可以在运营过程中对列车运行状态进行在线非接触式监测，得到的列车信息可以用于其他弓网关系的监测对有问题点进行定位，从而减少人工高成本高工作量的进行逐一排查，为其他测量项目提供重要的基础信息。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例提供的列车速度、里程、站点和运动状态测量方法的流程示意图；
37.图2为本发明实施例提供的列车速度、里程、站点和运动状态测量装置示意图；
38.图3为本发明实施例提供的列车速度、里程、站点和运动状态测量系统示意图；
39.图4为本发明实施例提供的列车速度、里程、站点和运动状态测量系统分布示意图；
40.图5为本发明实施例提供的列车速度、里程、站点和运动状态测量系统的计算处理系统示意图。
41.图示说明：1-rs485总线；2-高精度加速度传感器；3-以太网网线；4-接触线；5-工控机；6-4g模块；7-天线。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
43.请参阅图1，本发明实施例提供一种列车速度、里程、站点和运动状态测量方法，包括：
44.s101获取接触线拉出导高值、高精度加速度传感器采集数据。
45.在本实施例中，所述接触线拉出导高值由位于列车顶部的拉出导高模块采集，所述接触线拉出导高值用于对列车停靠站点的判断辅助，所述高精度加速度传感器采集数据由位于列车车厢内部的加速度采集模块采集，所述高精度加速度传感器2居中水平安装；所述高精度加速度传感器采集数据包括x、y、z三个轴方向的加速度以及倾角。
46.s102根据所述接触线拉出导高值的拉出值判断出所有定位点，并根据定位点确认站点信息。
47.在本实施例中，如果当前采集点的拉出值为l1，上一采集点拉出值为l0，下一采集点拉出值为l2，而且，(l1-l0)
×
(l2-l1)《0，l1-l0》δl，l2-l1》δl(δl指预设定的拉出值最小变化，避免由于干扰因素影响判断),则当前采集点为定位点，记录所有定位点的时间戳数值，并根据记录的定位点数据确认站点信息。
48.s103根据所述高精度加速度传感器采集数据内的x轴加速度和倾角计算列车速度和里程、判断列车运动状态。
49.在本实施例中，根据x轴加速度和倾角计算列车速度，具体为：
50.列车的运动视为匀变速运动和匀速运动，则列车的瞬时速度计算公式为式1： v(t)＝v(t-1)+aδt，其中a为高精度传感器测出的x轴加速度，δt为前后采样点的时间戳差值；
51.在本实施例中，计算里程，匀加速段公式为式2：δs＝v(t)δt+1/2a*δt^2；匀速运动段公式为式3：δs＝v(t)δt，δt为前后采样点的时间戳差值；
52.在本实施例中，判断列车运动状态，当x轴速度绝对值小于等于vthres时为列车静止状态，当x轴速度绝对值大于vthres时则为列车处于运动状态；在正常运行情况下，列车在到达站点时处于静止状态，在站点之间处于运动状态；同时，依据接触线导高值h，判断当前位置处于高架路段，或隧道段，具体为：如果h》hthres，且h-hthres》0，则认为当前位置处于高架段，反之处于隧道段。
53.s104对所述计算出的列车速度和里程进行修正。
54.在本实施例中，对速度进行修正，具体为：结合定位点数据和基础信息数据库，可以判断前后两个定位点之间的行驶距离δs，并依据定位点对应的时间戳差值δt，计算得到两个定位点之间的平均速度，v＝δs/δt，以该速度值对计算得到的速度进行修正，速度是依据加速度进行推算得到，不过在定位点处，会依据前后定位点间距和前后定位点对应的时间戳差值，可计算得到在这两个定位点间的平均速度，以此平均速度，替代前述的推算值作为当前实时计算的速度。
55.在本实施例中，对里程计算值进行修正，方法之一为：结合定位点数据和基础信息数据库，可以判断前后两个定位点之间的行驶距离δs，并以此对计算得到的里程δs进行修正。依据前述，δs是依据速度进行推算得到。当到达定位点后，由于定位点的序号已知
(比如xx站后第10个定位点)，依据基础信息数据库，该定位点距离站点的实际行程为数据库中的固定值。則以此固定值替换前述经过推算得到的里程δs。
56.方法之二为，在列车处于静止状态，也即是列车到达站点时，结合基础信息数据库中对应站点的里程值，对当前里程计算值进行修正。到达某站点后，依据基础信息数据库，某站点对应初始发车点的行程为数据库中的给定值。則以此给定值替换推算得到的里程δs。
57.s105对得到的列车速度、里程、站点信息、运动状态进行保存。
58.请参阅图2，本发明实施例提供一种列车速度、里程、站点和运动状态测量装置，包括：
59.获取单元201，用于获取接触线拉出导高值、高精度加速度传感器采集数据，其中所述接触线拉出导高值由位于列车顶部的拉出导高模块采集，所述接触线拉出导高值用于对列车停靠站点的判断辅助，所述高精度加速度传感器采集数据由位于列车车厢内部的加速度采集模块采集，所述高精度加速度传感器2居中水平安装；
60.判断单元202，用于根据所述接触线拉出导高值的拉出值判断出所有定位点，并根据定位点确认站点信息；
61.计算单元203，用于根据所述高精度加速度传感器采集数据内的x轴加速度和倾角计算列车速度和里程、判断列车运动状态；
62.修正单元204，用于对所述计算出的列车速度和里程进行修正；
63.存储单元205，用于对得到的列车速度、里程、站点信息、运动状态进行保存。
64.请参阅图3至图5，本发明实施例提供一种列车速度、里程、站点和运动状态测量系统，其特征在于，包括：监测系统301和计算处理系统302。
65.所述监测系统301包括：拉出导高模块3011和加速度采集模块3012；所述拉出导高模块3011位于列车顶部，主要用于采集测量接触线4的拉出值和导高值；所述加速度采集模块3012位于列车车厢内部，高精度加速度传感器2居中水平安装，安装后在列车静止时，水平方向的倾角不得大于一个特定值。
66.所述计算处理系统302包括：工控机模块3021和无线传输模块3022；所述工控机模块3021是一台高功能工控机5；所述无线传输模块3022是一块4g路由器6和天线7；所述高功能工控机5与4g路由器6通过以太网网线3连接。
67.在本实施例中，所述监测系统301，用于列车运动信息的采集与传输；所述计算处理系统302，用于对监测系统301所采集的图片和数据进行处理分析计算并保存数值上传云端；
68.所述拉出导高模块3011，用于采集测量接触线4的拉出值和导高值，采集到的图片通过以太网网线3传输至计算处理系统302，通过计算的出实时接触线4的拉出、导高值，用于对列车停靠站点的判断辅助；
69.所述加速度采集模块3012，用于采集x、y、z三个轴方向的加速度以及倾角，通过rs485总线1传输至计算处理系统301，用于对列车速度、里程、运动状态的判断；
70.所述工控机模块3021，用于获取接触线拉出导高值、高精度加速度传感器采集数据，根据所述接触线拉出导高值的拉出值判断出所有定位点，并根据定位点确认站点信息；根据所述高精度加速度传感器采集数据内的x轴加速度和倾角计算列车速度和里程、判断
列车运动状态；对所述计算出的列车速度和里程进行修正；对得到的列车速度、里程、站点信息、运动状态进行保存。
71.所述无线传输模块3022，用于将得到的列车速度、里程、站点信息、运动状态数据上传云端。
72.本发明提供的一种列车速度、里程、站点和运动状态测量系统的工作原理如下：拉出导高模块3011得到接触线拉出导高值、高精度加速度传感器采集数据；通过以太网网线3、rs485总线1将拉出导高模块3011得到的接触线拉出导高值和加速度传感器采集数据传输至计算处理系统302中的工控机模块3021；工控机模块3021通过工控机5接触线拉出导高值辅助高精度加速度传感器2得到的数据计算列车速度、里程并判断站点信息和列车状态；无线传输模块3022通过4g路由器6将工控机5使用以太网传输来的数据上传云端。
73.本发明实施例还提供一种存储介质，本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明提供的一种列车速度、里程、站点和运动状态测量方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。
74.本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
75.本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于一种列车速度、里程、站点和运动状态测量装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
76.以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。