专利名称：车轮间距法识别铁路客货车的方法及其系统的制作方法
技术领域：
车轮间距法识别铁路客货车的方法及其系统属于铁路客货车自动识别技术领域。
目前还没有专门针对客货车进行自动识别的装置。已有的铁路车辆自动识别装置，都是针对列车车辆型号及车号进行识别的。如申请号为92210541、授权公告号为2120741、名为“铁路车辆自动识别装置”的专利，它是把信号发生器安装在火车底板下面的。又如申请号为89105199、公开号为1051330、名为“列车车辆自动识别系统”的专利，由采用二进制进行编码的永磁体作为发射源的发送器、霍尔元件作为传感器的接收器、接口板及控制计算机等几个部分组成，编码发送器安装在车辆弹簧架下，接收器安装在铁轨外侧与发送器相对应的地面上。它们的共同点都是在车辆特定位置安装有检测设备，来识别列车车辆型号及车号。但一旦把它们安装在铁路边境口岸国外入境的列车上，由于我们不能对国外列车进行统一管理，因此它们并不适用。
1.本发明所述的车轮间距法识别铁路客车货车的方法，其特征在于它依次含有以下步骤(1)初始化从火车入境方向到检测面之间沿着任一根铁轨内侧依次设有安装中心距等于一组货车车轮中心距的两个货车车轮间距识别用磁传感器，用于屏蔽机车以发出开始识别信号的磁传感器以及判断机车是否到达该处以发出结束判断、读取识别结果信号的磁传感器；(2)判断机车是否到达屏蔽机车用的磁传感器的位置；(3)若机车已经到达上述发出开始识别信号的磁传感器的位置，发出开始识别信号，并开始识别；(4)若机车已经到达上述发出结束判断、读取识别结果信号的磁传感器的位置，则判断两个货车车轮间距识别用的磁传感器的输出是否曾同为低电平；
若同为低电平，则为货车；反之，则为客车。
本发明所述的车轮间距法识别铁路客车货车的系统，其特征在于它含有沿着火车入境方向任意一根铁轨内侧依次设有的其安装中心距等于一组货车车轮中心距的两个货车车轮间距识别用的磁传感器，用于屏蔽机车且发出开始识别信号的磁传感器，判断机车是否到达该处的发出结束判断、读取识别结果信号的磁传感器，输入端与两个货车车轮间距识别用磁传感器输出端相连的磁传感器信号处理电路，输入端分别与机车屏蔽磁传感器和机车到达磁传感器的输出端相连的另一个磁传感器信号处理电路，输入端分别与上述两个磁传感器信号处理电路共四个输出端相连的可编程控制器。所述的两个磁传感器信号处理电路各自含有用于变换磁传感器输出电位的模块GXC9801以及与上述GXC9801模块输出端相连的各自用芯片LM324构成的电压跟随器。
使用证明它达到了预期目的。
图2、磁传感器安装位置示意图。
图3、时序图3a货车通过时磁传感器C1与C2的时序图；3b客车通过时磁传感器C1与C2的时序图。
图4、磁传感器信号处理电路原理图。
图5、判断流程图。
图6、硬件的电路原理框图。
图7、主程序流程框图。
现用图3来说明区分客、货车的原理在一条铁轨上安装用于检测火车车轮到达的两个车轮传感器。它们的安装中心距等于一组货车车轮中心距。当货车车轮经过时，总有两个脉冲同时发生的时刻，但对于客车而言，其一组车轮的中心距大于两个车轮传感器的安装中心距，因而不存在同时发生两个脉冲的时刻，从而可将客、货车区别出来。
再见图4和图6。模块GXC9801的MAG1+和MAG1-、MAG2+和MAG2-分别接两个磁传感器的一对输出端，Out1、Out2分别接西门子可编程控制器PLC224的信号输入端I0.0和I0.10。另一个磁传感器信号处理电路同理。PLC224的输出端Q0.0接指示灯。模块GXC9801的VREF为参考电压输入端，电压范围为4V～9V，用来调节磁传感器的灵敏度。
现结合图7来说明图5。Identify_Sensorl，Identify_Sensor2，Pingbi_Sensor，Arrive_Sensor分别是PLC从数字信号输入端读取的C1，C2，C3，C4经处理过的传感器信号。Freight_Train存放识别结果，“1”为货车，“0”为客车；Flag_Freight_Train识别结果的中间变量；Permit_Identify允许识别的标志，“1”是允许识别；Arrive是“到达”信号，“1”表示到达；PWM_Identifyl，PWM_Identify2是经展宽之后的两个识别信号，脉宽为30ms。这是由于可编程控制器每次扫描的循环周期可能会小于C1与C2同时为低电平的时间即脉冲的宽度，因此在PLC224中作了将输入脉冲展宽的处理，以便使PLC224能准确判断出C1与C2同时为低电平。
初始化时，对Flag_Freight_Train，Freight_Train，Permit_Identify，Arrive，PWM_Identify1，PWM_Identify2清零。然后从PLC224的数字信号输入端读取4个经处理过的传感器信号，并分别存入下列变量Identify_Sensor1，Identify_Sensor2，Arrive_Sensor，Pingbi_Sensor中。一旦屏蔽传感器被触发，则允许客货车识别，通过Pingbi_Sensor的下降沿给Permit_Identify置位即Permit_Identify＝1。此时调用判断两个识别传感器是否同为低电平的子程序。在子程序中利用两个10ms定时器分别将Identify_Sensor1和Identify_Sensor2两个负脉冲信号展宽为30ms脉宽的两个正脉冲信号PWM_Identify1和PWM_Identify2。这时开始识别。如结果是PWM_Identify1＝1，PWM_Identify2＝1同时发生，则给Flag_Freight_Train置位。如一旦到达传感器C4被触发，则利用Arrive_Sensor的下降沿给到达信号Arrive置位。如果Arrive＝1时，Flag_Freight_Train＝1，即货车到达，则判断为货车，给出识别结果Freight_Train＝1，否则Freight_Train保持初始值为0。最后把Freight_Train输出到PLC224的输出端，驱动指示灯显示。
本发明选用的磁传感器其特点是耐低温性好，可在-40℃的室外环境中工作，而且又是无源的，可把它安装在离检测中心较远的位置，不必另外配置电源。因此，利用磁传感器及其处理电路，可编程控制器和内置的程序，根据客货车车轮间距的不同，实现了对行驶中的铁路客货车的自动识别。
权利要求
1.车轮间距法识别铁路客车货车的方法含有用磁传感器获取信息后再由信号处理电路进行处理和判断的步骤，其特征在于它依次含有以下步骤(1)初始化从火车入境方向到检测面之间沿着任一根铁轨内侧依次设有安装中心距等于一组货车车轮中心距的两个货车车轮间距识别用磁传感器，用于屏蔽机车以发出开始识别信号的磁传感器以及判断机车是否到达该处以发出结束判断、读取识别结果信号的磁传感器；(2)判断机车是否到达屏蔽机车用的磁传感器的位置；(3)若机车已经到达上述发出开始识别信号的磁传感器的位置，发出开始识别信号，并开始识别；(4)若机车已经到达上述发出结束判断、读取识别结果信号的磁传感器的位置，则判断两个货车车轮间距识别用的磁传感器的输出是否曾同为低电平；若同为低电平，则为货车；反之，则为客车。
2.根据权利要求1所述的车轮间距法识别铁路客车货车的方法而提出的系统，其特征在于，它含有沿着火车入境方向任意一根铁轨内侧依次设有的其安装中心距等于一组货车车轮中心距的两个货车车轮间距识别用的磁传感器，用于屏蔽机车且发出开始识别信号的磁传感器，判断机车是否到达该处的发出结束判断、读取识别结果信号的磁传感器，输入端与两个货车车轮间距识别用磁传感器输出端相连的磁传感器信号处理电路，输入端分别与机车屏蔽磁传感器和机车到达磁传感器的输出端相连的另一个磁传感器信号处理电路，输入端分别与上述两个磁传感器信号处理电路共四个输出端相连的可编程控制器。
3.根据权利要求2所述的车轮间距法识别铁路客车货车的系统，其特征在于所述的两个磁传感器信号处理电路各自含有用于变换磁传感器输出电位的模块GXC9801以及与上述GXC9801模块输出端相连的各自用芯片LM324构成的电压跟随器。
全文摘要
车轮间距法识别铁路客车货车的方法及其系统,属于铁路客货车自动识别技术领域。其特征在于:它根据客车一组车轮的间距要大于货车一组车轮的间距的道理,利用沿着火车入境方向,在检测面一侧的任一铁轨上,依次设置的两个安装中心距等于一组货车车轮中心距的车轮间距识别用磁传感器,用于屏蔽机车且发出开始识别信号的机车屏蔽磁传感器,用于测定机车到达且发出终止识别、读取识别结果的“到达”磁传感器共四个传感器来判断:若两个车轮间距识别用磁传感器在同一时刻各自收到一个车轮到达的脉冲,则可判定为货车,否则便为客车。为此,提出了一个由上述四个磁传感器、磁传感器信号处理电路和可编程控制器依次串联构成的铁路客货车自动识别系统。由于磁传感器可在－40℃下户外工作且不需电源,它可广泛应用于边境检查中。
文档编号B61L13/04GK1378935SQ0211786
公开日2002年11月13日 申请日期2002年5月24日 优先权日2002年5月24日
发明者张玉爱, 谈春明, 刘锡明, 吴志芳, 周立业, 向新程, 安继刚 申请人:清华大学