一种铁路调机定位方法及系统与流程

1.本发明属于轨道交通技术领域，特别涉及一种铁路调机定位方法及系统。


背景技术：

2.fad系统，即货运站场自动驾驶系统，能够根据车站作业计划和目标进路自动计算目标速度、目标距离、防护速度、防护距离，并控制调机实现调车作业的自动驾驶、自动折返。
3.调机定位跟踪系统应用较为广泛的为stp系统（radio locomotive signal or shunting and monitoring，无线调车机车信号和监控系统），以机车定位技术为核心，可以实现机车和地面间站场信息、调车机车状态、调车作业计划等信息的实时传输和显示，同时能够有效防止调车作业中由于车列越过阻挡信号、重撞土档、超速防护等造成的“挤”、“冲”、“脱”等事故。
4.stp系统集成在fad系统中，其包括地面和车载两部分，原则上一个联锁场站配置一套地面设备、一台机车配置一套车载设备。每套地面设备包括地面主机、车务终端、电务维护终端、站调终端、无线通信设备、地面无缘应答器等。每套车载设备包括车载主机、无线通信设备、应答器查询主机及查询天线等。在站场各个出入口处安装无源应答器。stp系统机车在站场出入口扫描应答器。
5.目前轨道交通领域中，cbtc（communication based train control system，基于通信技术的列车控制系统）城轨控制系统、ctcs-2列控系统（ctcs即china train control system，中国列车控制系统）、ctcs-3列控系统及stp系统普遍采用点式应答器对机车、车列进行定位。这种方法虽定位较为方便准确，但在编组站、货运站、钢厂、矿场等实际应用中存在明显缺陷。第一，综合成本较高，应答器价格昂贵且安装和拆卸困难，需在铁轨中铺设大量应答器设备并且需要专门人员进行定期维护；第二，定位呈非连续性，在stp系统中应答器一般设置在站界、场连线和尽头线处，机车不能实现实时定位及校准，当机车在场内定位丢失时，只能通过人工放置定位且需要轧入出清一个区段才能实现精确定位。第三，读写数据不便，点式应答器需要通过连接串口进行数据读写，当应答器数量较多时，耗时费力。第四，当应答器安装位置不对、应答器损坏或机车速度传感器失准等状况发生时对机车的定位影响较大。


技术实现要素：

6.为解决上述问题至少之一，本发明提供一种铁路调机定位方法，包括：获取标签位置信息，所述标签位置信息用于描述站场中地面标签的位置；判断是否存在调机定位数据，如果存在，则根据标签位置信息对调机定位数据进行定位校正，如果不存在，则根据标签位置信息进行初始定位；其中，获取标签位置信息包括获取站场中非出入口处的标签位置信息。
7.进一步地，方法还包括：
根据调机的进路数据生成调机进路标签列表，所述进路标签列表用于描述调机将要经过的一系列标签。
8.进一步地，根据调机的进路数据生成调机进路标签列表包括：根据调机的定位数据、当前进路数据和标签数据表生成当前调机进路标签列表。
9.进一步地，方法包括：根据进路标签列表判断标签丢失情况。
10.进一步地，方法包括：调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，判断调机位移达到所述距离后，是否获取到下一个标签，如果未获取到，则认为该标签丢失；其中，达到该距离包括在指定容限范围内达到所述距离。
11.进一步地，调机当前位置根据获取到的标签位置信息确定，或者根据标签位置信息和调机位移确定。
12.进一步地，判断到标签丢失时，根据调机当前位置和进路标签列表计算调机距离下一个标签的距离，用于标签丢失识别。
13.进一步地，连续多次判断标签丢失时，调机停止运行，并初步判断调机中的标签读取单元故障。
14.进一步地，调机更换运行方向或者当前进路改变时，按更新进路标签列表，并以调机识别到的新的进路标签列表中的第一个标签为基准，计算调机与该标签的距离，用于标签丢失识别。
15.进一步地，方法还包括：根据进路标签列表进行标签位置信息校验、轮径数据检测或测速测距误差检查。
16.进一步地，调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，当调机位移在距离的指定容限范围之外，调机识别到所述下一个标签，则认为调机存在测速测距误差或者数据库中标签位置信息错误或者车载程序设定的轮径与实际轮径不一致。
17.进一步地，方法还包括：根据轨道电路数据进行精确定位。
18.本发明还提供给一种铁路调机定位系统，包括：标签读取单元，用于获取标签位置信息，所述标签位置信息用于描述站场中地面标签的位置；定位单元，用于判断是否存在调机定位数据，如果存在，则根据标签位置信息对调机定位数据进行定位校正，如果不存在，则根据标签位置信息进行初始定位；其中，获取标签位置信息包括获取站场中非出入口处的标签位置信息。
19.进一步地，系统还包括：标签列表生成单元，用于根据调机的进路数据生成调机进路标签列表，所述进路标签列表用于描述调机将要经过的一系列标签。
20.进一步地，根据调机的进路数据生成调机进路标签列表包括：根据调机的定位数据、当前进路数据和标签数据表生成当前调机进路标签列表。
21.进一步地，系统还包括判断单元，用于根据进路标签列表判断标签丢失情况，包括：调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，判断调机位移达到所述距离后，是否获取到下一个标签，如果未获取到，则认为该标签丢失；
其中，达到该距离包括在指定容限范围内达到所述距离。
22.进一步地，判断单元判断到标签丢失时，根据调机当前位置和进路标签列表计算调机距离下一个标签的距离，用于标签丢失识别。
23.进一步地，判断单元连续多次判断标签丢失时，调机停止运行，并初步判断调机中的标签读取单元故障。
24.进一步地，所述判断单元还用于：根据进路标签列表进行标签位置信息校验、轮径数据检测或测速测距误差检查。
25.本发明的铁路调机定位方法及系统，通过将标签增设在站场中非出入口处，实现调车的在站场区域中的实时定位与校准，在自动驾驶状态时若定位丢失，压到标签后可立即再次定位，定位连续性好、准确性高，能够更好地适用于fad自动驾驶系统；将相比于应答器系统成本更低的rfid标签作为独立模块集成于fad系统中，同时优化定位算法，综合成本降低，且数据写入更加简便；基于该定位方案，能够进一步实现动态验证rfid标签实际位置与数据库数据是否一致、实时检测机车速度传感器是否正常以及实时检测标签及标签读取机是否正常工作。
26.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。
附图说明
27.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，下面将对实施例或现有技术描述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。
28.图1示出了根据本发明实施例的fad系统定位逻辑流程图；图2示出了根据本发明实施例的铁路调机定位流程图；图3示出了根据本发明实施例的铁路调机定位系统结构示意图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
30.本发明实施例提供一种铁路调机定位方法，能够实现铁路货运站场中调机（包括机车或车列）的高效定位。不失一般性地，本发明实施例的铁路调机定位方法能够通过及铁路调机定位系统来实现，示例性地，实现为fad系统中，提高调机自动驾驶的性能。
31.fad系统由地面设备和车载设备两部分构成。地面设备包括地面服务器、工作站终端、摄像头、标签和各类光纤、电缆、串口线等，车载设备包括车载服务器、标签读取单元、控车下位机和各类传感器等。系统定位逻辑流程如图1所示，调机在机车库启机后，标签读取机上电工作，读取当前所在轨道的标签，通过与数据库数据进行匹配，可对调机进行初步的
定位。
32.下面以货运站场中的铁路调机定位场景为例，对本发明实施例的铁路调机定位方法进行详细说明。但并非限定本发明的铁路调机定位方法及系统的应用场景。
33.本发明实施例中，在货运站场中设置密集的标签（简称标签），即将多个标签设置除了出入口以外的站场内线路中。具体地，股道中按照指定间隔设置多个标签，尽头线处从车挡开始按照距离递增的间隔一次设置多个标签，其中多个标签中最大间隔不大于所述指定间隔。具体地，股道内部每隔200米设置一个标签，尽头线处从车挡开始10米/30米/50米/100米依次设置标签。另外，还在绝缘节处设置标签，并在道口、桥洞入口、一度停车点均设置标签。
34.当调机经过标签时，能够通过电信号读取标签位置信息。示例性地，本发明实施例中的标签为rfid标签，调机经过标签时，通过射频信号获取标签位置信息id。标签位置信息根据标签id在数据库进行匹配取出标签位置信息。
35.铁路调机定位方法包括调机定位步骤包括：获取标签位置信息，标签位置信息用于描述站场中地面标签的位置；判断是否存在调机定位数据，如果存在，则根据标签位置信息对调机定位数据进行定位校正，如果不存在，则根据标签位置信息进行初始定位；其中，获取标签位置信息包括获取站场中非出入口（出口或入口）处的标签位置信息。
36.进一步地，调机还根据轨道电路数据进行精确定位。具体地，调机进行一次完整的轨道电路轧入出清后，根据轨道电路数据确定调机的精确位置，作为调机定位数据。
37.本发明实施例中，轨道电路定位通过stp系统实现。stp系统集成在fad系统中。stp系统主要用作防护系统，即防止调机和车列冒号、超速，其定位主要依靠轨道电路。fad系统在stp系统的防护下又实现了自动驾驶的功能，能够根据调车计划计算目标距离，自动走行和停车，同时采用标签读取机实现定位跟踪和矫正，对调机定位提供了双重保障。
38.示例性地，当前调机不存在调机定位数据时，调机扫到任意标签，即获取标签位置信息后，能够进行初始定位，无需手动定位或在站场出入口来定位，简化了定位流程。之后当调机进行一次完整的轨道电路轧入出清后，确定调机的精确位置。获取标签位置信息后，当存在调机定位数据时，若调机扫到的标签的位置与调机当前定位不符，则会清除调机定位数据并以扫到的标签位置信息为依据重新进行定位校正。
39.本发明实施例的铁路调机定位方法还根据调机的进路数据生成进路标签列表，根据进路标签列表执行标签识别判断步骤，对调机运行过程中经过标签的情况进行预判，并能够用于检测标签丢失和标签读取器故障，提高定位的安全性。
40.当前调机有新的进路产生时，根据定位数据（代表调机当前位置）、当前进路数据和标签数据表生成当前调机进路标签列表，即调机将要扫过的标签列表。进路标签列表包含多组有序的标签数据，每组包括标签标识（即标签id）、标签名称（可选）和标签位置等信息。
41.根据标签列表，计算各相邻标签之间的距离，用于判断调机行驶多远距离会扫描到下一个标签。从而在调机运行过程中判断识别标签丢失。
42.调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，判断调机位移达到该距离后，是否获取到下一个标签，如果未获取到，则认为该标签丢失。判断到标签丢失时，根据调机当前位置和进路标签列表计算调机距离下一个标签的距离，用于标签丢失
识别。如果连续多次判断标签丢失，则调机停止运行，并初步判断调机中的标签读取机故障。其中，达到该距离包括在指定容限范围内达到该距离。
43.调机当前位置根据获取到第一个标签的标签位置信息确定，或者根据标签位置信息和调机位移确定。例如，调机获取到当前标签的标签位置信息时，根据该信息确定列车位置。调机根据标签之间的距离运行一定位移后，没有获取到第二个标签，则认为第二个标签丢失，此时，根据第一个标签的标签位置信息和位移确定。并基于确定的当前位置，计算距离第三个标签的距离，用于判断第三个标签是否丢失。
44.其中，第一个标签用来表示当前识别到的标签，不限定为进路标签列表中的第一个出现的标签。第二个标签是进路标签列表中第一个标签之后的标签。第三个标签是进路标签列表中第二个标签之后的标签。
45.调机更换运行方向或者当前进路改变时，按更新进路标签列表，并以调机识别到的新的进路标签列表中的第一个标签为基准，计算调机与该标签的距离，用于标签丢失识别。
46.示例性地，当调机前端（或后端）压到某个标签时，调机的相关程序自动计算当前标签距第二个标签（以当前标签为第一个标签，运行方向的下一个标签为第二标签）的距离l，当调机位移x达到距离l时（允许正负5米的误差l），若压到第二个标签，则以第二个标签为基准更新下一个标签的距离l；若未压到第二个标签，则初步判定标签丢失，并更新距第三个标签的距离，若第三个标签再次丢失，则调机停车，此时可能标签读取器出现了故障。当调机未压到下一个标签则反向运行时，更新进路标签列表，按照新的运行方向计算列车将要经过的标签的进路标签列表，并从反向运行后调机前端（或后端）压到更新后的进路标签列表中的第一个标签开始进行距离计算。
47.方法还包括根据进路标签列表进行标签位置信息校验、速度传感器监测、轮径数据检测。
48.具体地，调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，当调机位移在距离的指定容限范围之外（包括未达到距离和超过距离），调机识别到所述下一个标签，则认为调机存在测速测距误差或者数据校验失败。
49.示例性地，若调机位移x与相邻标签之间的距离l差值绝对值大于5米时扫到下一标签（包括xl或xl），则有三种故障可能：速度传感器出现了问题；数据库中标签的位置数据存在误差；车载程序设定的轮径与实际轮径不一致。由于机车车轮是金属的，与钢轨不断接触摩擦会有损耗，导致实际轮径与标准轮径不一致，若轮径数据不一致，则及时修正数据。
50.若此故障连续出现指定次数，如2次及以上，则调机停车。
51.下面结合附图，对本发明实施例的铁路调机定位流程进行示例性地说明。
52.如图2所示，调机启机后，调机前端（或后端）的标签读取机扫描标签，当调机前端（或后端）压到标签f后，判断调机当前是否有定位，即是否存在调机定位数据，如果是，则判断标签f的定位信息是否与当前定位相符，如果相符，则计算调距离下一标签f1的距离l1。如果不相符，则根据标签f的信息进行调机定位。如果调机当前不存在定位，也根据标签f的信息进行调机定位。
53.通过标签f的信息进行调机定位，当获取到新的调机进路信息时，构建进路标签列表。具体地，通过定位数据、标签数据表、当前进路数据构建调机的进路标签列表。
54.根据进路标签列表，执行标签识别判断步骤：计算调机距离下一个标签f1的距离l1。
55.确定距离下一标签f1的距离l1之后，当调机走行位移为x满足0|x-l1|5m时，判断调机是否压到下一个标签f1。如果压到f1，则根据标签f1的信息进行调机定位。如果没有压到标签f1，则调机认为标签f1丢失，重新计算调机距离下一个标签f2的距离l2。判断调机继续走行位移0|x-l2|5m后是否压到标签，如果没有压到标签，则认为标签读取机故障，执行停车。如果压到标签，则根据新的标签位置信息计算距离下一个标签的距离，并判断压到的标签是否为标签f2，如果是，则初步判断前一个标签f1故障，如果压到的标签不是f2（而是f1或f3,其中，标签所在位置距离计算得到的f1或f3的位置差大于指定容限范围，如5m），则认为可能存在以下故障：速度传感器故障或标签位置信息错误或轮径数据错误。对故障进行累计计数，当连续两次出现故障，则进行停车。
56.构建调机进路标签列表后，如果发生调机反向或者当前进路改变，则重新构建进路标签列表。
57.根据相同的发明构思，本发明实施例还提供一种铁路调机定位系统，如图3所示，包括：标签读取单元，用于获取标签位置信息，所述标签位置信息用于描述站场中地面标签的位置；定位单元，用于判断是否存在调机定位数据，如果存在，则根据标签位置信息对调机定位数据进行定位校正，如果不存在，则根据标签位置信息进行初始定位；其中，获取标签位置信息包括获取站场中非出入口处的标签位置信息。
58.进一步地，系统还包括标签列表生成单元，用于根据调机的进路数据生成调机进路标签列表，所述进路标签列表用于描述调机将要经过的一系列标签。具体地，根据调机的定位数据、当前进路数据和标签数据表生成当前调机进路标签列表。
59.系统还包括判断单元，用于根据进路标签列表判断标签丢失情况。具体地，调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，判断调机位移达到所述距离后，是否获取到下一个标签，如果未获取到，则认为该标签丢失；其中，达到该距离包括在指定容限范围内达到所述距离。
60.判断单元判断到标签丢失时，根据调机当前位置和进路标签列表计算调机距离下一个标签的距离，用于标签丢失识别。判断单元连续多次（如2次）判断标签丢失时，调机停止运行，并初步判断调机中的标签读取单元故障。
61.判断单元还用于根据进路标签列表进行标签位置信息校验、轮径数据检测或测速测距误差检查。
62.不失一般性地，本发明实施例的铁路调机定位系统实现为一种fad系统，其中标签读取单元为标签读取机，集成fad系统中。
63.本发明实施例的铁路调机定位方法及系统相比于现有技术具有以下优势：现有技术中，stp定位是通过扫描站场出入口的无源应答器来实现的，这就要求每次无定位或没有注册的调机开始使用stp系统之前必须开到站场的出入口处，效率较低且费时费力。本发明实施例中，调机无论在哪个位置，只要附近有rfid标签，即可实现定位。
64.现有技术中，在轨道电路分路不良时，stp系统会出现定位丢失的情况，需要司机
手动放置定位，而本发明实施例在定位丢失时，可继续运行至下一个rfid标签处即可定位成功，更加适用于fad自动驾驶系统。
65.相比于无源应答器，rfid标签的采购和维护成本低廉，且安装方便，同时，站场内密集分布的rfid标签可以协助fad系统实现数据校验、速度传感器监测、轮径数据检测等多种附加功能。
66.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种铁路调机定位方法，其特征在于，包括：获取标签位置信息，所述标签位置信息用于描述站场中地面标签的位置；判断是否存在调机定位数据，如果存在，则根据标签位置信息对调机定位数据进行定位校正，如果不存在，则根据标签位置信息进行初始定位；其中，获取标签位置信息包括获取站场中非出入口处的标签位置信息。2.根据权利要求1所述的铁路调机定位方法，其特征在于，还包括：根据调机的进路数据生成调机进路标签列表，所述进路标签列表用于描述调机将要经过的一系列标签。3.根据权利要求2所述的铁路调机定位方法，其特征在于，根据调机的进路数据生成调机进路标签列表包括：根据调机的定位数据、当前进路数据和标签数据表生成当前调机进路标签列表。4.根据权利要求2所述的铁路调机定位方法，其特征在于，包括：根据进路标签列表判断标签丢失情况。5.根据权利要求4所述的铁路调机定位方法，其特征在于，包括：调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，判断调机位移达到所述距离后，是否获取到下一个标签，如果未获取到，则认为该标签丢失；其中，达到该距离包括在指定容限范围内达到所述距离。6.根据权利要求4所述的铁路调机定位方法，其特征在于，调机当前位置根据获取到的标签位置信息确定，或者根据标签位置信息和调机位移确定。7.根据权利要求5所述的铁路调机定位方法，其特征在于，判断到标签丢失时，根据调机当前位置和进路标签列表计算调机距离下一个标签的距离，用于标签丢失识别。8.根据权利要求7所述的铁路调机定位方法，其特征在于，连续多次判断标签丢失时，调机停止运行，并初步判断调机中的标签读取单元故障。9.根据权利要求7所述的铁路调机定位方法，其特征在于，调机更换运行方向或者当前进路改变时，按更新进路标签列表，并以调机识别到的新的进路标签列表中的第一个标签为基准，计算调机与该标签的距离，用于标签丢失识别。10.根据权利要求2-9中任一项所述的铁路调机定位方法，其特征在于，还包括：根据进路标签列表进行标签位置信息校验、轮径数据检测或测速测距误差检查。11.根据权利要求10所述的铁路调机定位方法，其特征在于，调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，当调机位移在距离的指定容限范围之外，调机识别到所述下一个标签，则认为调机存在测速测距误差或者数据库中标签位置信息错误或者车载程序设定的轮径与实际轮径不一致。12.根据权利要求2-9中任一项所述的铁路调机定位方法，其特征在于，还包括：根据轨道电路数据进行精确定位。13.一种铁路调机定位系统，其特征在于，包括：标签读取单元，用于获取标签位置信息，所述标签位置信息用于描述站场中地面标签的位置；
定位单元，用于判断是否存在调机定位数据，如果存在，则根据标签位置信息对调机定位数据进行定位校正，如果不存在，则根据标签位置信息进行初始定位；其中，获取标签位置信息包括获取站场中非出入口处的标签位置信息。14.根据权利要求13所述的铁路调机定位系统，其特征在于，还包括：标签列表生成单元，用于根据调机的进路数据生成调机进路标签列表，所述进路标签列表用于描述调机将要经过的一系列标签。15.根据权利要求14所述的铁路调机定位系统，其特征在于，根据调机的进路数据生成调机进路标签列表包括：根据调机的定位数据、当前进路数据和标签数据表生成当前调机进路标签列表。16.根据权利要求14所述的铁路调机定位系统，其特征在于，还包括判断单元，用于根据进路标签列表判断标签丢失情况，包括：调机根据进路标签列表确定从当前位置行驶到下一个标签的距离，判断调机位移达到所述距离后，是否获取到下一个标签，如果未获取到，则认为该标签丢失；其中，达到该距离包括在指定容限范围内达到所述距离。17.根据权利要求16所述的铁路调机定位系统，其特征在于，判断单元判断到标签丢失时，根据调机当前位置和进路标签列表计算调机距离下一个标签的距离，用于标签丢失识别。18.根据权利要求17所述的铁路调机定位系统，其特征在于，判断单元连续多次判断标签丢失时，调机停止运行，并初步判断调机中的标签读取单元故障。19.根据权利要求16-18任一项所述的铁路调机定位系统，其特征在于，所述判断单元还用于：根据进路标签列表进行标签位置信息校验、轮径数据检测或测速测距误差检查。

技术总结
本发明提供一种铁路调机定位方法及系统，方法包括：获取标签位置信息，所述标签位置信息用于描述站场中地面标签的位置；判断是否存在调机定位数据，如果存在，则根据标签位置信息对调机定位数据进行定位校正，如果不存在，则根据标签位置信息进行初始定位；其中，获取标签位置信息包括获取站场中非出入口处的标签位置信息。本发明通过将标签增设在站场中非出入口处，实现调车的在站场区域中的实时定位与校准，定位连续性好、准确性高，能够更好地适用于FAD自动驾驶系统。用于FAD自动驾驶系统。用于FAD自动驾驶系统。


技术研发人员：张勋 李志兵 刘晶 刘文才 王彬鉴 刘德福 娄育源
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：2023.03.09
技术公布日：2023/5/5