一种采用振动信号的车地信息交互方法及系统与流程

本发明属于列车控制领域，特别涉及一种采用振动信号的车地信息交互方法及系统。

背景技术：

1、目前我国轨道交通系统对于列车的位置检查主要通过轨道电路、应答器、计轴或者2g/3g/4g/5g无线通信系统，以电信号的方式进行列车定位、车地单向/双向信息交互，但是由于轨道交通现场电磁环境复杂特别是列车使用25kv高压接触网，极易受到接触网拉弧、钢轨回流等带来的强电磁干扰。此外，面向中西部铁路的长大距离区无人间，现场设备供电、维护等都难度比较大，成本比较高。目前也研究通过光纤检测技术对列车进行定位，虽然这种光学方式解决了电磁干扰问题，但是需要沿线完整敷设光缆，只解决列车定位，信息传递也是单向的，不支持双向交互，并且光缆敷设距离轨道越远或者深埋效果差，固定在钢轨上又会对钢轨产生物理损伤且环境紫外光易引起光缆老化。

2、面对复杂的电磁环境干扰、稀疏铁路长大无人区间维护困难等问题，突破现有电信号易受干扰、光信号额外增加通道等的不足，本发明提供一种采用振动信号的车地信息交互方法及系统。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种采用振动信号的车地信息交互方法，所述方法包括：

2、激励装置将已检测到的列车运行振动频率设定激励信号的频率值，并将所述设定激励信号频率值发送给接收装置；

3、接收装置分离、识别所述激励信号频率值，并将所述激励信号频率值转化为数据流，发送给处理主机进行解码；

4、处理主机对接收装置发送的数据流进行解码，发送给外部处理系统；

5、其中，激励装置与接收装置和处理主机分别位于地面端/车载端两侧。

6、进一步的，激励装置根据列车运动振动频率、运动振动阈值和运动振动常量设定激励信号的频率值。

7、进一步的，激励装置将已检测到的列车运行振动频率设定激励信号的频率值包括：

8、在列车运动振动频率小于运动振动阈值时，激励信号的高位传输频率根据倍的确定，激励信号的低位传输频率根据倍的确定，其中，，；

9、在列车运动振动频率大于运动振动阈值，且列车运动振动频率小于运动振动阈值和运动振动常量之和时，激励信号的高位传输频率和激励信号的低位传输频率与检测到的列车运行振动频率一致；

10、在列车运动振动频率大于运动振动阈值，且列车运动振动频率大于运动振动阈值和运动振动常量之和时，激励信号的高位传输频率根据倍的确定，激励信号的低位传输频率根据倍的确定，其中，，。

11、进一步的，列车运动振动频率根据已检测到的列车运行振动频率中变化率最小的频率值确定。

12、进一步的，接收装置分离、识别所述激励信号频率值包括：

13、持续采样振动传感器振动数据，并将采样振动数据的非列车振动过滤；

14、对接收装置接收的多种频率叠加数据进行分离；

15、定时读取频率信号，分段依次对所述频率信号的匹配度、振幅依次进行校验；

16、将校验通过的频率信号保存，并从保存的数据中识别出列车运动振动频率、激励信号的高位传输频率和激励信号的低位传输频率。

17、进一步的，识别列车运动振动频率还包括通过列车加减速对所述列车运动振动频率的修正；

18、识别激励信号的高位传输频率和激励信号的低位传输频率还包括通过列车运动振动频率对其的修正。

19、本发明还提供一种采用振动信号的车地信息交互系统，所述系统包括激励装置、接收装置和处理主机，

20、激励装置，用于将已检测到的列车运行振动频率设定激励信号的频率值，并将所述设定激励信号频率值发送给接收装置；

21、接收装置，用于分离、识别所述激励信号频率值，并将所述激励信号频率值转化为数据流，发送给处理主机进行解码；

22、处理主机，用于对接收装置发送的数据流进行解码，发送给外部处理系统；

23、其中，激励装置与接收装置和处理主机分别位于地面端/车载端两侧。

24、进一步的，激励装置用于根据列车运动振动频率、运动振动阈值和运动振动常量设定激励信号的频率值。

25、进一步的，激励装置被配置为：

26、在列车运动振动频率小于运动振动阈值时，激励信号的高位传输频率根据倍的确定，激励信号的低位传输频率根据倍的确定，其中，，；

27、在列车运动振动频率大于运动振动阈值，且列车运动振动频率小于运动振动阈值和运动振动常量之和时，激励信号的高位传输频率和激励信号的低位传输频率与检测到的列车运行振动频率一致；

28、在列车运动振动频率大于运动振动阈值，且列车运动振动频率大于运动振动阈值和运动振动常量之和时，激励信号的高位传输频率根据倍的确定，激励信号的低位传输频率根据倍的确定，其中，，。

29、进一步的，列车运动振动频率根据已检测到的列车运行振动频率中变化率最小的频率值确定。

30、进一步的，接收装置被配置为：

31、持续采样振动传感器振动数据，并将采样振动数据的非列车振动过滤；

32、对接收装置接收的多种频率叠加数据进行分离；

33、定时读取频率信号，分段依次对所述频率信号的匹配度、振幅依次进行校验；

34、将校验通过的频率信号保存，并从保存的数据中识别出列车运动振动频率、激励信号的高位传输频率和激励信号的低位传输频率。

35、进一步的，识别列车运动振动频率还包括通过列车加减速对所述列车运动振动频率的修正；

36、识别激励信号的高位传输频率和激励信号的低位传输频率还包括通过列车运动振动频率对其的修正。

37、本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器与所述处理器数据连接，其中，

38、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的方法。

39、本发明的采用振动信号的车地信息交互方法及系统，采用了机械振动方式，避免了既有轨道电路电气特性受铁路沿线强电磁干扰问题特别是高压牵引接触网、钢轨回流等带来的影响，抗电磁干扰能力强；通过本发明提出的振动叠加与分解方法，可以双向交互更多的信息，进一步保障列车在线路上的安全运行；本发明利用列车运行所必须的车轮、钢轨作为传输媒介，不用额外敷设全线路电缆/光缆，只需要在振动检测点增加感知接收装置，建造成本低、后期维护难度小，更适合中西部铁路这种人烟稀少、环境苛刻的情况。

40、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种采用振动信号的车地信息交互方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的采用振动信号的车地信息交互方法，其特征在于，激励装置根据列车运动振动频率、运动振动阈值和运动振动常量设定激励信号的频率值。

3.根据权利要求2所述的采用振动信号的车地信息交互方法，其特征在于，激励装置将已检测到的列车运行振动频率设定激励信号的频率值包括：

4.根据权利要求2或3所述的采用振动信号的车地信息交互方法，其特征在于，列车运动振动频率根据已检测到的列车运行振动频率中变化率最小的频率值确定。

5.根据权利要求1所述的采用振动信号的车地信息交互方法，其特征在于，接收装置分离、识别所述激励信号频率值包括：

6.根据权利要求5所述的采用振动信号的车地信息交互方法，其特征在于，

7.一种采用振动信号的车地信息交互系统，其特征在于，所述系统包括激励装置、接收装置和处理主机，

8.根据权利要求7所述的采用振动信号的车地信息交互系统，其特征在于，激励装置用于根据列车运动振动频率、运动振动阈值和运动振动常量设定激励信号的频率值。

9.根据权利要求8所述的采用振动信号的车地信息交互系统，其特征在于，激励装置被配置为：

10.根据权利要求8或9所述的采用振动信号的车地信息交互系统，其特征在于，列车运动振动频率根据已检测到的列车运行振动频率中变化率最小的频率值确定。

11.根据权利要求7所述的采用振动信号的车地信息交互系统，其特征在于，接收装置被配置为：

12.根据权利要求11所述的采用振动信号的车地信息交互系统，其特征在于，

13.一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器与所述处理器数据连接，其中，

技术总结
本发明提出一种采用振动信号的车地信息交互方法及系统所述方法包括：激励装置将已检测到的列车运行振动频率设定激励信号的频率值，并将所述设定激励信号频率值发送给接收装置；接收装置分离、识别所述激励信号频率值，并将所述激励信号频率值转化为数据流，发送给处理主机进行解码；处理主机对接收装置发送的数据流进行解码，发送给外部处理系统；其中，激励装置与接收装置和处理主机分别位于地面端/车载端两侧。采用机械振动，避免既有轨道电路电气特性受铁路沿线强电磁干扰问题特别是高压牵引接触网、钢轨回流等带来的影响，抗电磁干扰能力强；双向交互，进一步保障列车在线路上的安全运行，只需在振动检测点增加感知接收装置，建造成本低。

技术研发人员：张波,王琦,刘岭,刘军,李擎,刘葛辉,张杰,张晚秋,王雨
受保护的技术使用者：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29