一种高可靠性的列车位置检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种高可靠性的列车位置检测方法，步骤为：通过数据处理一单元对该区段相应的电磁传感器信息进行处理，得出四个轨道的占用信息和列车方向信息；通过数据处理二单元用来逻辑组态同一横向坐标的两个数据处理一单元的信息，将信息汇总进行逻辑判断，给出大区段信息，所述的大区段信息包括大区段的占用/出清信息，列车正方向行车信息，列车反方向行车信息，及设备故障信息；通过数据处理三单元为列车位置检测单元，根据轨道及方向检测单元的信息，正确的判断列车的位置和方向，预估列车距分相关节的距离来输出不同的电压至中性段；本方法能完全满足接触网过分相连续供电系统对列车位置检测的需求，并可推广到其它类似需求的场合。
【专利说明】
一种高可靠性的列车位置检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种高可靠性的列车位置检测方法，应用于铁路接触网列车不断电过分相等高压大容量电力电子变流领域。
【背景技术】
[0002]目前在铁道电气化牵引区段，电力机车的供电方式采用单相工频交流方式。为使电力系统三相供电网络的负荷平衡以及提高电网利用率，电气化铁路接触网采用分段分相供电方式，每隔30—60km都存在约200—900m的中性电气分相的隔离区，称为电分相。目前，国内主流过分相方式为车载断电自动过分相方式，即配合地面磁钢和车载信号控制系统，机车操作车载断路器的分闸，保证受电弓无电进入分相区，列车利用惯性作用通过分相区后，机车再操作车载断路器合闸，恢复机车电力供应。
[0003]这种手动操作通过分相区的方法主要存在以下几个方面的缺点:第一，这种过分相方式会带来至少高达80多千伏操作过电压，有可能引发列车高压设备损伤或故障，同时缩短断路器使用寿命，以及降低开关设备的可靠性;第二，司机因为监控操作频繁、紧张，容易工作疲劳，加大了司机的劳动强度;第三，影响了行车速度，特别对高坡重载区段，该过分相方式会引起机车大幅降速，延长咽喉区段的运行时间，降低线路运送能力。这种过分相方式己无法适应我国电气化铁路重载和高速发展的需要。
[0004]利用大功率电力电子变流技术可以解决上述问题，使得机车可以不断电通过分相区。如何能准确的判断列车的位置和方向，是该方案的关键技术。
[0005]现有的列车位置检测技术一般有轨道电路和计轴检测两种方法，和轨道电路相比，计轴检测有着相当的优越性，体现在:I)计轴不需要安装轨道绝缘，不影响已有的轨道电路;2)安装维护简单，费用低廉;3)轨面污染不影响计轴的使用;4)适用的环境广，例如潮湿环境下轨道电路往往不可靠。
[0006]但计轴系统也有着明显的缺点，体现在:I)容易受干扰，如电磁干扰，金属划过磁头表面等;2)—旦故障后需要人工复位，过程繁琐，引入了不可控的人为因素。
【发明内容】
[0007]本发明提出了一种基于计轴系统的高可靠性检测列车位置和方向的方法，可以针对性的解决现有计轴方式的固有缺点，并且能够满足接触网过分相连续供电系统对列车位置检测的需要。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高可靠性的列车位置检测方法，步骤如下
通过数据处理一单元对该区段相应的电磁传感器信息进行处理，得出四个轨道的占用信息和列车方向信息；
通过数据处理二单元用来逻辑组态同一横向坐标的两个数据处理一单元的信息，将信息汇总进行逻辑判断，给出大区段信息，所述的大区段信息包括大区段的占用/出清信息，列车正方向行车信息，列车反方向行车信息，及设备故障信息；
通过数据处理三单元为列车位置检测单元，根据轨道及方向检测单元的信息，正确的判断列车的位置和方向，预估列车距分相关节的距离来输出不同的电压至中性段。
[0009]所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，通过所述的逻辑判断，可以在车轮传感器轮对信号处理过程中对所有系统检测单元的自动复位。
[0010]所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，根据不同的区间信息和方向信息判断输出中性段电压，有如下方式:
A、磁头检测单元故障状态、列车进入状态、列车驶出状态:若故障状态则进入B;若列车进入状态则进入C;若列车驶出状态则进入D;
B、信息为磁头故障，则判断故障等级，并进行相应的自动复位处理；
C、信息为列车进入状态，则预判列车和关节的相对位置进行中性段电压输出；
D、信息为列车驶出状态，则停止中性段电压输出。
[0011 ]所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，上述C包括以下步骤:
Cl、输出中性段电压为α相；
C2、输出中性段电压为β相；
C3、输出中性段电压α相转移到β相；
C4、输出中性段电压β相转移到α相。
[0012]所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，上述Cl和C2有如下判断:
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压为α相电压；
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0013]所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，上述C3和C4有如下判断:
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压在800ms内移相至α相电压；
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压由α相电压在800ms内移相至β相电压；
大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压由β相电压在800ms内移相至α相电压；
大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压在800ms内移相至β相电压。
[0014]本发明的有益效果是:
1)对列车位置和方向检测的结果可靠性高，系统反应时间短(〈1500ms);
2)系统冗余性高，可有效的避免金属划过磁头表面等计轴系统固有问题；
3)系统可自动一键式复位，避免的计轴系统通常的人工干预；
4)完全满足接触网过分相连续供电系统对列车位置检测的需求，并可推广到其它类似需求的场合。
【附图说明】
[0015]图1为接触网过分相连续供电列车位置检测方式原理图。
[0016]各附图标记为:I一数据处理一单元，2—数据处理二单元，3—数据处理三单元。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0018]参照图1所示，本发明公开了一种高可靠性的列车位置检测方法，其方案主要由安全侧的室外电磁传感器、室内的数据处理一单元1、数据处理二单元2、数据处理三单元3、复位模块、系供电模块，及非安全侧的监测机单元和列车位置检测单元构成。
[0019]室外由JZl— JZ6共6个电磁传感器将分相区划分为4个计轴区段，分别为小区段I一I，小区段I一2，小区段2—I，小区段2—2。
[0020]其中小区段I一I由电磁传感器JZl、JZ2及相关室内设备构成，小区段I一2由电磁传感器JZ4、JZ5及相关室内设备构成，小区段2—I由电磁传感器JZ2、JZ3及相关室内设备构成，小区段2—2由电磁传感器JZ5、JZ6及相关室内设备构成。[0021 ]所述方案中包括如下技术特征:
每个区段均有一个数据处理一单元I对该区段相应的电磁传感器信息进行处理，得出四个轨道的占用信息和列车方向信息。
[0022]为了提高传统计轴设备的可用性及可靠性，该系统设计了数据处理二单元2，用来逻辑组态同一横向坐标的两个数据处理一单元的信息，将信息汇总进行逻辑判断，给出大区段的信息，包括大区段的占用/出清信息，列车正方向行车信息，列车反方向行车信息，及设备故障信息。
[0023]数据处理三单元3为列车位置检测单元，根据轨道及方向检测单元的信息，正确的判断列车的位置和方向，预估列车距分相关节的距离来输出不同的电压至中性段。
[0024]该设备复位方式有两种:对设备的一键复位和对某一数据处理单元独立复位。
[0025]设置了监测机系统。
[0026]监测机系统可实时反映设备的工作状态，亦可将设备的实时状态通过总线传送至上层诊断系统，监测机系统的设计有助于维修人员在该计轴系统出现某一小区段或某两个纵向坐标的小区段故障的时候，可以再设备不停机的情况下对设备进行维修，大大提高可用性。
[0027]每个数据处理一单元I设计了 ±2轴的冗余机制，即区段内轴数<2轴且在30秒内无第三轴进入，此时数据处理一单元I将该S 2轴的轴信息判定为无效信息。
[0028]数据处理一单元I将处理后的信息通过SC板输出并驱动JDQ板，并将轴数及故障信息发送至XS及监测机单元。输出的信息包括该区段的占用/出清信息，列车正方向行车信息，列车反方向行车信息。
[0029]例如:列车从电磁传感器JZl行驶至小区段I一I，对应的数据处理一单元I将处理电磁传感器JZl的信息，并给出小区段1一1的占用信息，正方向信息，轴数信息。列车从电磁传感器JZl驶离小区段I一I，对应的数据处理一单元I将处理电磁传感器JZl的信息，并给出小区段I 一I的出清信息，反方向信息，轴数信息。
[0030]通过这样的逻辑组态，可实现当某一个或两个数据处理一单元I故障及某一个或两个或三个电磁传感器故障后设备仍能正常使用，大大提高了设备的可用性;数据数据处理二单元2又是综合同一横向坐标的两个数据处理一单元I的信息给出大区段的占用/出清信息，列车正方向行车信息，列车反方向行车信息，及设备故障信息，大大提高了设备的可靠性。
[0031]通过数据处理二单元2处理后的信息驱动数据处理三单元3的安全继电器，完成对两个数据处理二单元2信息的动态组态，最终给出大区段1、大区段2的占用/出清信息、整个分相区列车的行驶方向信息及系统的故障信息，更进一步提高的系统的可靠性及可用性。
[0032]每次该计轴设备上电时，均需要现场人员确认分相区实际情况进行复位操作，以确保分相区的安全性，且系统无需对每个数据处理单元一一复位，可通过一键复位的方式对整个系统进行复位操作。
[0033]当设备一键复位后某个数据处理单元仍未复位成功，则该数据单元存在故障，当故障消除后，又可通过对该单元的独立复位操作，此复位设计提高了设备的可操作性。
[0034]监测机系统通过自己独立的一套采集系统对每个区段的占用/出清信息及列车的方向信息进行采集，通过采集的信息与数据处理单元发送的串口信息进行比较，在信息比较不一致的情况的发出告警信息，警告维修人员检查设备。
[0035]另外监测机系统有助于维修人员在维修的时候对设备故障的定位，缩短设备维修时间，提高设备可用性。
[0036]列车位置计算单元的判断流程和步骤如下:
I)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压为α相电压。
[0037]2)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0038]3)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0039]4)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0040]5)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压在800ms内移相至α相电压。
[0041]6)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压由α相电压在800ms内移相至β相电压。
[0042]7)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0043]8)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0044]9)大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压由β相电压在800ms内移相至α相电压。
[0045]10)大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压为β相电压。
[0046]11)大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0047]12)大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0048]13)大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。
[0049]14)大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压在800ms内移相至β相电压。
[0050]15)大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道出清，装置输出电压为O。
[0051]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高可靠性的列车位置检测方法，其特征在于:步骤如下 通过数据处理一单元(I)对本区段相应的电磁传感器信息进行处理，得出四个轨道的占用信息和列车方向信息； 通过数据处理二单元(2)用来逻辑组态同一横向坐标的两个数据处理一单元(I)的信息，将信息汇总进行逻辑判断，给出大区段信息，所述的大区段信息包括大区段的占用/出清信息，列车正方向行车信息，列车反方向行车信息，及设备故障信息； 通过数据处理三单元(3)为列车位置检测单元，根据轨道及方向检测单元的信息，正确的判断列车的位置和方向，预估列车距分相关节的距离来输出不同的电压至中性段。2.根据权利要求1所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，其特征在于，通过所述的逻辑判断，可以在车轮传感器轮对信号处理过程中对所有系统检测单元的自动复位。3.根据权利要求1所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，其特征在于，根据不同的区间信息和方向信息判断输出中性段电压，有如下方式: A、磁头检测单元故障状态、列车进入状态、列车驶出状态:若故障状态则进入B;若列车进入状态则进入C;若列车驶出状态则进入D; B、信息为磁头故障，则判断故障等级，并进行相应的自动复位处理； C、信息为列车进入状态，则预判列车和关节的相对位置进行中性段电压输出； D、信息为列车驶出状态，则停止中性段电压输出。4.根据权利要求3所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，其特征在于，上述C包括以下步骤: Cl、输出中性段电压为α相； C2、输出中性段电压为β相； C3、输出中性段电压α相转移到β相； C4、输出中性段电压β相转移到α相。5.根据权利要求4所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，其特征在于，上述Cl和C2有如下判断: 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压为α相电压； 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若轨道单元上一状态为大区段I占用和大区段2占用，且装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出无方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出反方向，若装置上一状态输出电压为α相电压，则输出电压为α相电压;若装置上一状态输出电压为β相电压，则输出电压为β相电压。6.根据权利要求4所述的一种高可靠性的列车位置检测方法，其特征在于，上述C3和C4有如下判断: 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道出清，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压在800ms内移相至α相电压； 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压由α相电压在800ms内移相至β相电压； 大区段I轨道单元输出轨道占用，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出无方向，反方向单元输出反方向，装置输出电压由β相电压在800ms内移相至α相电压； 大区段I轨道单元输出轨道出清，大区段2轨道单元输出轨道占用，正方向单元输出正方向，反方向单元输出无方向，装置输出电压在800ms内移相至β相电压。
【文档编号】B61L25/02GK105835910SQ201610199653
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】陈伟, 高晓峰, 邱长青, 张雪峰, 张新民
【申请人】中国船舶重工集团公司第七〇二研究所, 中国船舶重工集团公司第七一二研究所