一种磁悬浮列车定位测速方法及系统与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种磁悬浮列车定位测速方法及系统。


背景技术：

2.测速定位系统的可靠性、及时性以及准确性是列车安全运行的基础和保障，测速定位系统在轨道交通行车安全系统中发挥着重要作用。列车自动防护、自动运行以及自动监督等功能的实现需要定位测速系统提供实时可靠的位置信息和速度信息。目前，国内外磁浮列车的定位测速方法主要包括感应回线法、感应轨枕计数法和基于光电的测速定位方法。感应回线测速定位方法基于电磁感应的原理检测列车速度与位置，利用车载天线线圈与轨道铺设的感应回线的电磁感应进行定位，通过感应电压的变化检测列车的位移与速度，这种方法的精度与感应回线布线的密度相关，通常是厘米量级。感应轨枕计数法是通过计算列车通过轨枕的数目测量列车的位移和速度，由于这种方法受到轨枕铺设密度的限制，其精度相对降低，此外，轨枕之间距离并不均匀，易导致累积误差。基于光电的测速定位方法是利用安装在车上的光发射器，一次通过一系列有规则不透明的挡板，光接收器依据是否接受到光信号计算列车运行的距离并进行测速，该方法容易受到尘土以及雨雪的影响，使用范围有限制，在户外并不适合使用此方法。
3.因此，提供一种测量精度高、抗干扰能力强的磁悬浮列车定位测速方法及系统是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种磁悬浮列车定位测速方法及系统，该方法逻辑清晰，安全、有效、可靠且操作简便，能有效提高磁悬浮列车定位测速的抗干扰度，进而提高定位测速的精确度。
5.基于以上目的，本发明提供的技术方案如下：
6.一种磁悬浮列车定位测速方法，包括如下步骤：
7.在磁悬浮列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属栅格板；
8.在磁悬浮列车车体上设置有预设排列的多个传感器；
9.根据多个所述传感器与多个所述栅格，获取与所述栅格对应的检测信号；
10.根据所述检测信号对磁悬浮列车定位测速；
11.其中，所述无源金属栅格板包含有轨道具体位置信息。
12.优选地，所述传感器设置在所述列车车体底部；
13.所述无源金属栅格板设置在所述传感器下方。
14.优选地，多个所述栅格朝向与所述传感器检测方向相对。
15.优选地，相邻两个所述栅格之间设有预设间隔。
16.优选地，每个所述栅格的长度、宽度和深度均可变。
17.优选地，所述传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器；
18.所述预设排列具体为：所述第一传感器与所述第二传感器对称且呈纵向排列；
19.所述第三传感器和所述第四传感器对称且呈横向排列；
20.所述第一传感器与所述第二传感器之间以及所述第三传感器与所述第四传感器之间均为固定间距。
21.优选地，所述根据多个所述传感器与多个所述栅格，获取与所述栅格对应的检测信号，包括如下步骤：
22.所述第一传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第一信号；
23.所述第二传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第二信号；
24.所述第三传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第三信号；
25.所述第四传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第四信号。
26.优选地，所述根据所述检测信号对磁悬浮列车定位测速，包括如下步骤：
27.分别根据所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号和所述第四信号的信号波形，确定磁悬浮列车位置；
28.根据所述第三信号与所述第四信号的传输时延，确定磁悬浮列车当前速度。
29.优选地，在所述根据多个所述传感器与多个所述栅格，获取与所述栅格对应的检测信号之后，还包括：
30.根据所述检测信号，确定磁悬浮列车行驶方向。
31.一种磁悬浮列车定位测速系统，包括:
32.设置模块，用于在列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属栅格板；
33.所述设置模块，还用于在列车车体上设置有预设排列的多个传感器；
34.信号获取模块，用于根据多个传感器与多个栅格，获取与栅格对应的检测信号；
35.定位测速模块，用于根据检测信号对磁悬浮列车定位测速。
36.本发明提供了一种磁悬浮列车定位测速方法，是通过在磁悬浮列车轨道上铺设若干个无源金属栅格板，每个无源金属栅格板中内置有多个栅格；同时，在列车车体上设置有多个传感器，传感器按照一定的排列方式进行排列；根据传感器与栅格之间的配合，可以获取与栅格对应的检测信号；根据该检测信号对磁悬浮列车进行定位测速。工作过程中，在列车轨道铺设无源金属栅格板以及列车车体上设置有多个传感器之后，使列车在轨道上正常运行，在车体穿过其中一个无源金属栅格板时，设置在车体上的多个传感器发出采集无源金属栅格板的信号，由于无源金属栅格板上设有多个栅格，传感器所采集的信号会根据栅格发生波动，由此获得该栅格对应的检测信号，即符合栅格特征的信号。进一步根据对栅格调整，使得每一个无源金属栅格板上的栅格位置形态均为唯一，从而使得符合栅格特征的信号唯一。且无源栅格金属板中包含有轨道具体位置信息，通过获取无源金属栅格板唯一的检测信号，从而确定磁悬浮列车具体处在轨道的哪个位置；通过获取无源金属栅格板唯一的检测信号中的时延，从而确定磁悬浮列车经过该无源金属栅格板时的具体速度。相比于现有技术的定位测速方法，本方法不会受到轨枕铺设密度的限制，更不会累积误差，同样不会收到尘土以及雨雪的影响，有更广泛的应用场景，能有效的提高对磁悬浮列车的测速定位精度。
37.本发明还挺了一种磁悬浮列车定位测速系统，由于该定位测速系统与定位测速方
法解决相同的技术问题，属于相同的技术构思，理应具有相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
39.图1为本发明实施例提供的磁悬浮列车定位测速方法的流程图；
40.图2为本发明实施例提供的步骤s3的流程图；
41.图3为本发明实施例提供的步骤s4的流程图；
42.图4为本发明实施例提供的一种磁悬浮列车定位测速方法工作原理的结构俯视图；
43.图5为本发明实施例提供的磁悬浮列车定位测速方法工作原理的示意图；
44.图6为本发明实施例提供的磁悬浮列车定位测速系统的结构示意图。
具体实施方式
45.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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
46.本发明实施例采用递进的方式撰写。
47.本发明实施例提供了一种磁悬浮列车定位测速方法及系统。主要解决现有技术中的定位测速方法可能积累误差或者容易收到尘土以及雨雪影响导致定位测速不精准的技术问题。
48.一种磁悬浮列车定位测速方法，包括如下步骤：
49.s1.在磁悬浮列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属栅格板；
50.s2.在磁悬浮列车车体上设置有预设排列的多个传感器；；
51.s3.根据多个传感器与多个栅格，获取与栅格对应的检测信号；
52.s4.根据检测信号对磁悬浮列车定位测速；
53.其中，无源金属栅格板包含有轨道具体位置信息。
54.步骤s1中，在对磁悬浮列车定位测速之前，先在磁悬浮列车需要行驶的轨道上铺设若干个连续的无源金属栅格板，每个无源金属栅格板内部中包含有轨道具体位置信息；每个无源金属栅格板上还内置有多个栅格；
55.步骤s2中，在对磁悬浮列车定位测速之前，先在磁悬浮列车车体上设置有多个传感器，多个传感器按照预设的方式进行排列；
56.步骤s3中，在列车行驶在轨道上，经过无源金属栅格板，通过多个传感器读取无源金属栅格板信息，在栅格的作用下，获取与栅格对应的检测信号；
57.步骤s4中，通过已获取的检测信号，对磁悬浮列车定位测速。
58.优选地，传感器设置在列车车体底部；
59.无源金属栅格板设置在传感器下方。
60.实际运用过程中，传感器设置在列车车体底部，使得无源金属栅格板设置在传感器下方；工作过程中，列车行驶在轨道上，通过传感器与传感器下方的无源金属栅格板相配合，采集对应的检测信号。
61.优选地，多个栅格朝向与传感器检测方向相对。
62.实际运用过程中，栅格横向设置在无源金属栅格板中，基于无源金属栅格板设置在轨道上，栅格朝向为自下向上；传感器设置在车体底部，其检测方向为自上向下。列车在轨道上正常运行，经过无源金属栅格板时，传感器向金属板发送信号，信号穿过栅格，会根据栅格发生波动。
63.优选地，相邻两个栅格之间设有预设间隔。
64.实际运用过程中，相邻两个栅格之间设置有预设间隔，通过在两个栅格之间的间隔，可以使信号波动更加明显，综合多个信号波动，可以更精确的确定列车位置及当前行驶速度。
65.优选地，每个栅格的长度、宽度和深度均可变。
66.实际运用过程中，可以根据实际需要对每个栅格的长度、宽度以及深度设置不同的尺寸，以使得每个无源金属栅格板上的栅格或长度或宽度或深度有所不同，从而使每一个无源金属栅格板唯一，通过传感器所获取的检测信号也因此唯一。栅格深度高低体现在检测信号中为不同的幅值，传感器经过不同深度的栅格产生的检测信号具有不同的幅值。
67.优选地，传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器；
68.预设排列具体为：第一传感器与第二传感器对称且呈纵向排列；
69.第三传感器和第四传感器对称且呈横向排列；
70.第一传感器与第二传感器之间以及第三传感器与第四传感器之间均为固定间距。
71.优选地，步骤s3，包括如下步骤：
72.a1.第一传感器经过无源金属栅格板时，根据多个栅格获取第一信号；
73.a2.第二传感器经过无源金属栅格板时，根据多个栅格获取第二信号；
74.a3.第三传感器经过无源金属栅格板时，根据多个栅格获取第三信号；
75.a4.第四传感器经过无源金属栅格板时，根据多个栅格获取第四信号。
76.优选地，步骤s4，包括如下步骤：
77.b1.分别根据第一信号、第二信号、第三信号和第四信号的信号波形，确定磁悬浮列车位置；
78.b2.根据第三信号与第四信号的传输时延，确定磁悬浮列车当前速度。
79.实际运用过程中，传感器设置有四个，包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器；第一传感器和第二传感器中心对车，且呈纵向排列；第三传感器与第四传感器对车且呈横向排列；第一传感器与第二传感器之间以及第三传感器与第四传感器之间为固定间距。四个传感器如此设置，是在传感器经过同一个无源金属栅格板时，获取四个波动不同的检测信号即第一信号、第二信号、第三信号和第四信号，综合四个检测信号，确定唯一的无源金属栅格板，进而根据无源金属栅格板内包含的位置信息确定列车的具体位置；由于第三传感器与第四传感器之间设置有固定间距，其经过同一个栅格板时，所形成的检测信号略有差异，该差异是由于第三传感器经过该栅格板时，传输的第三信号，随着列车继
续运行固定间距，由第四传感器经过该栅格板时，传输的第四信号，第三信号与第四信号之间的传输时延，结合第三传感器与第四传感器之间的固定间距，可计算得出列车经过该栅格板时的当前速度。
80.在本实施例中，如图4和图5所示，呈十字形排布的四个传感器经过某一个无源金属栅格板，第一传感器sa、第二传感器sb、第三传感器sc和第四传感器sd刚经过第一栅格时，电平信号表现出下降沿，经过第一栅格宽度后，电平表现为上升沿；由于第二个栅格的长度只能覆盖由于第二个栅格的长度只能覆盖十字形排布传感器中的sa传感器，所以当十字形排布的传感器经过第二个栅格时，只有sa传感器表现出低电平，其余三个测速定位传感器表现出高电平不变；而第三个栅格的长度只覆盖sb传感器，，故十字形排布的传感器经过第三个栅格时，只有sb传感器的电平信号表现出低电平，其余三个传感器测量的电平信号维持高电平不变；第四个栅格长度足够覆盖四个传感器，由于第四个栅格并不是贯穿无源金属栅格板，其深度与其他栅格有差异性，尽管四个传感器的检测信号能够体现低电平，但是其电平信号幅值与第一个栅格并不同。综合第一信号、第二信号、第三信号和第四信号，确定无源金属栅格板唯一，进而确定列车行驶过程中的具体位置。
81.第一种方法是无源金属栅格板中栅格的宽度可以控制检测信号的脉冲宽度。测速定位传感器刚途径栅格边缘时，检测信号电平呈现为下降沿，离开栅格时，检测信号电平呈现为上升沿，栅格的宽度与栅格宽度高度一致，在磁浮列车控制系统中可以计算出低电平持续时间，将栅格宽度除以途径该栅格脉冲持续时间得出列车此刻运行速度；另一种方法是十字形排布的传感器中，sc和sd传感器中心的距离可以确定，由于两个传感器检测信号只存在一个时延的差异，故可以利用sc和sd传感器中心的距离除以其检测信号的时延，得出列车的运行速度。两种方法测量的列车运行速度可以相互约束，速度信息差异较大则全部舍去，差异较小则取平均值作为列车最终运行速度。
82.优选地，在步骤s3之后，还包括：
83.根据检测信号，确定磁悬浮列车行驶方向。
84.实际运用过程中，在获取检测信号之后，还可以根据检测信号，确定磁悬浮列车行驶方向。
85.在本实施例中，十字形排布的传感器中，sc和sd传感器检测的信号波形具有一致性，由于列车运行方向不同，sc和sd传感器检测到的信号在时间轴上存在差异性，当列车从左向右方向运行时，sd传感器先经过多维线性无源金属栅格板，先产生脉冲信号，sc传感器经过时延，检测到的信号波形与sd传感器检测的波形一致，当列车从右往左方向运行时，sd传感器检测的信号相对于sc传感器检测的信号具有时延效果。根据sc和sd传感器的检测信号波形可以判断磁浮列车的运行方向。
86.一种磁悬浮列车定位测速系统，包括:
87.设置模块，用于在列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属栅格板；
88.设置模块，还用于在列车车体上设置有预设排列的多个传感器；
89.信号获取模块，用于根据多个传感器与多个栅格，获取与栅格对应的检测信号；
90.定位测速模块，用于根据检测信号对磁悬浮列车定位测速。
91.实际运用过程中，本发明还提供了一种磁悬浮列车定位测速系统，包括有设置模块、信号获取模块和定位测速模块，设置模块在列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属
栅格板；同时还在列车车体上设置有预设排列的多个传感器；随后列车正常在轨道上行驶，信号获取模块根据多个传感器与多个栅格获取与栅格对应的检测信号，并将检测信号发送至定位测速模块，定位测速模块根据检测信号对磁悬浮列车进行定位测速。
92.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
93.另外，在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理器中，也可以是各模块分别单独作为一个器件，也可以两个或两个以上模块集成在一个器件中；本发明各实施例中的各功能模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
94.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令及相关的硬件来完成，前述的程序指令可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序指令在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read on ly memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
95.应当理解，本技术中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
96.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
97.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
98.本技术中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
99.以上对本发明所提供的一种磁悬浮列车定位测速方法及系统进行了详细介绍。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，包括如下步骤：在磁悬浮列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属栅格板；在磁悬浮列车车体上设置有预设排列的多个传感器；根据多个所述传感器与多个所述栅格，获取与所述栅格对应的检测信号；根据所述检测信号对磁悬浮列车定位测速；其中，所述无源金属栅格板包含有轨道具体位置信息。2.如权利要求1所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，所述传感器设置在所述列车车体底部；所述无源金属栅格板设置在所述传感器下方。3.如权利要求2所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，多个所述栅格朝向与所述传感器检测方向相对。4.如权利要求3所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，相邻两个所述栅格之间设有预设间隔。5.如权利要求4所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，每个所述栅格的长度、宽度和深度均可变。6.如权利要求5所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，所述传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器；所述预设排列具体为：所述第一传感器与所述第二传感器对称且呈纵向排列；所述第三传感器和所述第四传感器对称且呈横向排列；所述第一传感器与所述第二传感器之间以及所述第三传感器与所述第四传感器之间均为固定间距。7.如权利要求6所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，所述根据多个所述传感器与多个所述栅格，获取与所述栅格对应的检测信号，包括如下步骤：所述第一传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第一信号；所述第二传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第二信号；所述第三传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第三信号；所述第四传感器经过所述无源金属栅格板时，根据多个所述栅格获取第四信号。8.如权利要求7所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，所述根据所述检测信号对磁悬浮列车定位测速，包括如下步骤：分别根据所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号和所述第四信号的信号波形，确定磁悬浮列车位置；根据所述第三信号与所述第四信号的传输时延，确定磁悬浮列车当前速度。9.如权利要求1所述的磁悬浮列车定位测速方法，其特征在于，在所述根据多个所述传感器与多个所述栅格，获取与所述栅格对应的检测信号之后，还包括：根据所述检测信号，确定磁悬浮列车行驶方向。10.一种磁悬浮列车定位测速系统，其特征在于，包括::设置模块，用于在列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属栅格板；所述设置模块，还用于在列车车体上设置有预设排列的多个传感器；信号获取模块，用于根据多个传感器与多个栅格，获取与栅格对应的检测信号；
定位测速模块，用于根据检测信号对磁悬浮列车定位测速。

技术总结
本发明提供了一种磁悬浮列车定位测速方法及系统，方法包括如下步骤：在磁悬浮列车轨道上铺设内置多个栅格的无源金属栅格板；在磁悬浮列车车体上设置有预设排列的多个传感器；根据多个所述传感器与多个所述栅格，获取与所述栅格对应的检测信号；根据所述检测信号对磁悬浮列车定位测速；其中，所述无源金属栅格板包含有轨道具体位置信息。本方法不会受到轨枕铺设密度的限制，更不会累积误差，同样不会收到尘土以及雨雪的影响，有更广泛的应用场景，能有效的提高对磁悬浮列车的测速定位精度。能有效的提高对磁悬浮列车的测速定位精度。能有效的提高对磁悬浮列车的测速定位精度。


技术研发人员：冯江华 刘海涛 赵岸峰 许义景 陈高华 郭家传 卢学云 韩亮 石煜 成庶 袁文烨
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车研究所有限公司
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/4/25