基于移动闭塞的重载列车定位系统的制作方法

本实用新型涉及轨道交通，具体地，涉及一种基于移动闭塞的重载列车定位系统。

背景技术：

传统的移动闭塞列车在进行运行时，需要进行初始定位。列车在经过地面两个连续的应答器之后可以确定列车运行的位置和方向，从而得到初始定位。

为保证列车初始定位的精度，用于列车初始定位的两个应答器中，第二个应答器不能是环线应答器。如果列车在初始定位过程中，经过的第二个应答器为环线应答器，环线应答器辐射范围较大，列车无法精准的明确应答器的位置，则列车无法完成初始定位，待列车再经过下一个应答器(非环线)时，才可完成定位。

列车在驾驶过程中，为了保证位置的精度，需要持续定位和进行位置校正。车载设备可以通过累加速度计算走行距离，在列车初始位置的基础上通过脉冲传感器和电子地图实现对在线运营列车进行连续定位检测，并利用线路上的应答器对列车位置进行校准，以实现列车定位。系统监督应答器的接收情况，当收到的应答器在合理的范围内时，进行列车位置的校正；当列车收到容许范围外的应答器，或连续丢失两个位置校正应答器后，列车丢失定位。

上述列车定位方案中，每公里都需要布置应答器，车站内需要布置多组应答器，在重载铁路中，运行线路较长，线路多处于山区和其他地势困难区域，应答器的布置和维修会花费大量的成本。

传统的移动闭塞列车初始定位需要通过两个应答器才能定位，在重载铁路中，列车在没有位置的情况下进行移动较为危险，运行速度较低，发车效率无法提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于移动闭塞的重载列车定位系统，该基于移动闭塞的重载列车定位系统可以有效减少轨道铺设应答器的数量及提高列车定位精度和效率，降低轨道设备维护成本，同时保证定位系统在特殊环境下的可用性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于移动闭塞的重载列车定位系统，该定位系统包括：卫星定位装置、至少一个应答器以及车载控制单元，其中，所述卫星定位装置用于从卫星获取卫星定位信息；所述至少一个应答器沿轨道设置于地面，用于提供应答器位置信息；所述车载控制单元用于从所述卫星定位装置获取卫星定位信息以及从所述应答器获取所述应答器位置信息，并根据所述应答器位置信息对所述卫星定位信息进行校正。

优选地，所述卫星定位装置位于所述重载列车车头和所述重载列车车尾车厢。

优选地，沿所述轨道相隔3千米设置一个所述应答器。

优选地，所述卫星定位装置是北斗导航装置。

优选地，所述卫星定位装置通过UDP协议与所述车载控制单元无线通信。

优选地，该定位系统还包括：速度传感器，与所述车载控制单元连接，用于实时检测所述重载列车的运行速度；所述车载控制单元还用于从所述速度传感器获取所述重载列车的运行速度，并根据所述运行速度计算所述重载列车的行走距离以使用所述行走距离对所述重载列车累加定位。

优选地，该定位系统还包括：惯性导航装置，与所述车载控制单元连接，用于测量所述重载列车的位移和行驶方向；所述车载控制单元还用于从所述惯性导航装置获取所述重载列车的位移和行驶方向，并使用所述位移和行驶方向对所述重载列车累加定位。

优选地，该定位系统还包括：应答器信息接收单元，位于所述重载列车底部，与所述车载控制单元连接，用于从所述应答器接收所述应答器位置信息。

优选地，该定位系统还包括：基站，位于车站，用于获取当前位置的卫星定位误差信息；在所述重载列车经过所述车站时，所述车载控制单元从所述基站获取当前位置的卫星定位误差信息。

优选地，所述应答器设置在隧道内。

通过上述技术方案，采用本实用新型提供的基于移动闭塞的重载列车定位系统，该定位系统包括：卫星定位装置、至少一个应答器以及车载控制单元，所述卫星定位装置用于从卫星获取卫星定位信息；所述至少一个应答器沿轨道设置于地面，用于提供应答器位置信息；所述车载控制单元用于从所述卫星定位装置获取卫星定位信息以及从所述应答器获取所述应答器位置信息，并根据所述应答器位置信息对所述卫星定位信息进行校正。该基于移动闭塞的重载列车定位系统可以有效减少轨道铺设应答器的数量及提高列车定位精度和效率，降低轨道设备维护成本，同时保证定位系统在特殊环境下的可用性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型一实施方式提供的基于移动闭塞的重载列车定位系统的结构示意图；

图2是本实用新型一实施方式提供的虚拟应答器布置示意图；

图3是本实用新型一实施方式提供的基站设置示意图；

图4是本实用新型另一实施方式提供的基于移动闭塞的重载列车定位系统的结构示意图。

附图标记说明

1 卫星定位装置 2 应答器

3 车载控制单元 4 速度传感器

5 应答器信息接收单元 6 基站。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是本实用新型一实施方式提供的基于移动闭塞的重载列车定位系统的结构示意图。如图1所示，该定位系统包括：卫星定位装置1、至少一个应答器2以及车载控制单元3，其中，所述卫星定位装置1用于从卫星获取卫星定位信息；所述至少一个应答器2沿轨道设置于地面，用于提供应答器2位置信息；所述车载控制单元3从所述卫星定位装置1获取卫星定位信息以及从所述应答器2获取所述应答器2位置信息，并用于根据所述应答器2位置信息对所述卫星定位信息进行校正。

优选地，所述卫星定位装置1位于所述重载列车车头和所述重载列车车尾车厢。在本实施方式中优选所述卫星定位装置1通过UDP(User Datagram Protocol)协议与所述车载控制单元3无线通信。UDP是用户数据报协议，是OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联)参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。本实用新型不限制卫星定位装置1与车载控制单元3之间的通信方式，各种无线通信甚至有线通信都可以实现。

本实用新型提出的定位方法，主要针对重载列车的定位，重载列车相比于普通列车具有运行环境站间距离更长的特点。针对此特点，如果还按照传统方法布置应答器2，采用应答器2定位方法，将会导致铺设应答器2数量巨大且维护成本巨大。在本实用新型中，通常沿轨道相隔1千米设置的两个相邻应答器2可以相隔3千米设置。

优选地，所述卫星定位装置1是北斗导航装置。同样的，卫星定位装置1也可以是GPS导航装置或其它导航装置，本实用新型在此不做限定。

同时，该定位系统还可以包括：应答器信息接收单元5，位于所述重载列车底部，与所述车载控制单元3连接，用于从所述应答器2接收所述应答器2位置信息。在重载列车经过应答器2同时，如果根据卫星定位信息得到的列车位置与应答器2的位置信息不同，则以应答器2的位置信息为准，以对根据卫星定位信息得到的列车位置进行校正。

图2是本实用新型一实施方式提供的虚拟应答器2布置示意图。如图2所示，车载控制单元3包含电子地图，电子地图存储有公里标和对应的地理位置坐标。

由于在本实用新型中应答器2设置间隔较远，在重载铁路线路中隧道外区段的部分应答器2由电子地图中的虚拟应答器数据代替，如图2所示，线路上的应答器2均为虚拟应答器，实际并不存在，虚拟应答器只是电子地图中存储的公里标和对应的地理位置信息。在车载设备电子地图中设置若干虚拟应答器，预先通过定位或其它方式确定虚拟应答器的公里标和地理坐标位置，同时将电子地图中的位置和相应的地理坐标对应起来。在重载列车从电子地图上经过虚拟应答器时，同样可以根据虚拟应答器的公里标以及地理坐标位置对卫星定位信息进行校正。卫星定位信息事实上是地理位置坐标信息，电子地图可以将卫星定位信息转换为公里标，以完成卫星定位的过程。

图3是本实用新型一实施方式提供的基站6设置示意图。如图3所示，优选地，该定位系统还包括：基站6，位于车站，用于获取当前位置的卫星定位误差信息；在所述重载列车经过所述车站时，所述车载控制单元3从所述基站6获取用于发送当前位置的卫星定位误差信息。

基站6具有自身的卫星定位装置1，基站6已知自身的精确地理位置坐标，根据自身精确的地理位置坐标与自身具有的卫星定位装置1对比，计算出在此地卫星定位误差，该基站6的卫星定位误差基本等于经过此地时的重载列车卫星定位误差，因此在重载列车的经过基站6时，重载列车接收到基站6发出的卫星定位误差信息，并根据卫星定位误差信息校正自己的卫星定位信息，得到准确的定位信息。

图4是本实用新型另一实施方式提供的基于移动闭塞的重载列车定位系统的结构示意图。如图4所示，该定位系统还包括：速度传感器4，与所述车载控制单元3连接，用于实时检测所述重载列车的运行速度。所述车载控制单元3还用于从所述速度传感器4获取所述重载列车的运行速度，并根据所述运行速度计算所述重载列车的行走距离以使用所述行走距离对所述重载列车累加定位。

如在隧道内无法接收卫星导航信号，也没有布置应答器2时，可以使用速度传感器或惯性导航装置补偿卫星导航所定位的地理坐标误差。

在没有经过应答器2期间，通过速度传感器4获取重载列车运行速度，根据重载列车运行速度以及运行时间计算重载列车行走距离，以最后一个应答器2的公里标和地理坐标为基础，使用重载列车行走距离对重载列车的位置进行累加。

另外，本实用新型还可以包括惯性导航装置，惯性导航装置中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出行驶方向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到位移。车载控制单元可以从惯性导航装置获取重载列车的位移和行驶方向，以最后一个应答器2的公里标和地理坐标为基础，使用位移和行驶方向对重载列车累加定位。由于惯性导航的位置信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差，所以只能在运用在隧道等卫星信号差的区段。

除了使用速度传感器4以外，还可以使用脉冲传感器，以测量重载列车车轮转动次数，同样可以得到重载列车行走距离，以便对重载列车的位置进行累加。

当列车上电后，车载设备上电接收卫星定位装置1的位置信息，根据电子地图中存储的公里标和地理坐标的对应关系对列车进行定位，电子地图中的其他数据信息都和公里标有关，所以需要将卫星定位信息转换为电子地图中的公里标信息，通过机车两端卫星定位装置1的信息确定列车运行的方向，不需要再通过两个应答器2即可定位，减少列车进入移动闭塞的准备时间，提高运行效率。

列车在线运行时使用经过基站6差分校正的卫星定位装置1作为主要的定位设备进行定位，获得当前列车的地理坐标位置。卫星定位装置1的误差根据可搜得信号的卫星数量评估，可搜寻到并使用的卫星数量越多，则误差越小。卫星信号良好时，当列车经过真实应答器2时，根据真实应答器2的公里标信息校正卫星定位信息，列车位置信息也被校正。若当前地理坐标在虚拟应答器的辐射范围内，则车载设备认为列车正在经过虚拟应答器，将虚拟应答器对应的公里标位置用于列车位置校正。(虚拟应答器的辐射范围取决于卫星导航的定位精度，卫星导航的位置信息有一定的范围误差，则认为虚拟应答器的辐射范围为卫星导航的误差范围，布置虚拟应答器时应保证其辐射范围不会相互覆盖。)

通过上述技术方案，采用本实用新型提供的基于移动闭塞的重载列车定位系统，该定位系统包括：卫星定位装置、至少一个应答器以及车载控制单元，所述卫星定位装置用于从卫星获取卫星定位信息；所述至少一个应答器沿轨道设置于地面，用于提供应答器位置信息；所述车载控制单元用于从所述卫星定位装置获取卫星定位信息以及从所述应答器获取所述应答器位置信息，并根据所述应答器位置信息对所述卫星定位信息进行校正。该基于移动闭塞的重载列车定位系统可以有效减少轨道铺设应答器的数量及提高列车定位精度和效率，降低轨道设备维护成本，同时保证定位系统在特殊环境下的可用性。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。