列车进侧线判别装置及列车进侧线判别方法
【专利摘要】一种列车进侧线判别装置，它包括位于列车上的惯性导航仪和陀螺仪，其中，惯性导航仪获取列车的速度信息和方位信息，陀螺仪获取列车的角运动状态信息，二者将获取的信息均发送至进侧线判别处理装置中；进侧线判别处理装置对列车的方位信息和角运动状态信息进行处理后，绘出列车运行矢量轨迹图；最后，进侧线判别处理装置将绘出的列车运行矢量轨迹图通过通讯接口发送出去。采用上述技术方案的本发明，具有以下优点：（1）本发明对列车进侧线的判断不依赖轨道地面设备，不受地面设备故障的影响；（2）本发明对列车进侧线的判断不依赖于列车其他设备，也不受列控设备故障的影响；（3）本发明采用数学模型计算的列车运行矢量轨迹，结合可以自学习的基础数据库判断列车是否进侧线，判断准确。
【专利说明】列车进侧线判别装置及列车进侧线判别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铁路列车运行应用领域，具体地说是涉及一种列车在运行过程中如何判别列车是在侧线运行还是在正线运行的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]列车在运行过程中有很多种情况，如:列车进站需要上下乘客，级别低的列车避让级别高的列车通过等等，需要驶离正线，运行到侧线，但是如何判别列车是否进入侧线，定位列车位置信息对于研发保障列车运行安全的追踪预警系统是非常重要的，基于对列车进入侧线判断主要是依靠地面轨道信号的占用和列车收到地面其他设备的信号，如应答器报文来判断列车是否进行侧线运行，这些对列车进侧线判读在使用上都具有一定的局限性和不足。利用轨道电路判断列车进侧线，当列车进入侧线后，轨道电路被占用，地面设备可以检测和判断有列车进侧线，不能获得列车车号或车次，只能知道有列车占用侧线。利用地面应答器判断列车进侧线，系统不仅不能独立于车载设备，而且如果车载设备故障或者应答器报文出错，会导致列车追踪预警系统无法正确判断被追踪的车辆或者自身车辆是否进入侧线，追踪预警系统就无法正常工作。
[0003]惯性导航是一种不依赖于外部信息，也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体方位的仪器。由于列车在进入侧线前都是先通过道岔，然后在转向进入侧线，使用惯性导航装置在不依赖于其他外部信息，确定列车的运行速度和位置信息，通过陀螺仪测试列车的转向，集合线路基础数据库就可以准确判断列车是运行在正线曲线上还是运行在侧线上，为追踪预警系统提供准确的定位信息。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种列车进侧线的判别方法及其装置，利用惯性导航可以不用列车车轴脉冲和在GPS不能定位的情况下测量列车速度和定位信息，利用陀螺仪用来测量列车运行的矢量轨迹，结合线路基础数据库判读列车是运行在正线或正线弯道上，还是运行在侧线上，满足对列车运行位置的准确判读，可以用对列车的定位和对列车的追踪等。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种列车进侧线判别装置，它包括位于列车上的惯性导航仪和陀螺仪，其中，惯性导航仪获取列车的速度信息和方位信息，陀螺仪获取列车的角运动状态信息，二者将获取的信息均发送至进侧线判别处理装置中；进侧线判别处理装置对列车的方位信息和角运动状态信息进行处理后，绘出列车运行矢量轨迹图；最后，进侧线判别处理装置将绘出的列车运行矢量轨迹图通过通讯接口发送出去。
[0006]所述的进侧线判别处理装置包括惯性导航数据接口和陀螺仪数据接口，由惯性导航数据接口和陀螺仪数据接口输出的数据经过处理、解析后送入ARM中，ARM根据所得的数据绘出列车运行矢量轨迹图；所述ARM的输出端连接有数据存储单元和数据输出接口。
[0007]—种列车进侧线判别方法，它包括以下步骤:
①、在列车上设置安装惯性导航仪和陀螺仪，所述的惯性导航仪获取列车的速度信息和方位信息；陀螺仪获取列车运行方向的角运动状态信息；上述列车的速度信息、方位信息和角运动状态信息均发送至进侧线判别处理装置中，所述的进侧线判别处理装置内配置有线路基础数据库；
②、所述的进侧线判别处理装置根据采集的速度信息、方位信息和角运动状态信息，并结合线路基础数据库，构建矢量轨迹数学模型；进而根据得到的矢量轨迹数学模型判别列车是正线运行还是进侧线。
[0008]进侧线判别处理装置以首次检测的数据作为样例库，对下一次检测的数据与样例库的数据进行对比；如果连续多次的检测数据是一致的，但是与样例库的数据不一致，就以连续多次检测的数据作为基础数据的样例库，修改过的样例库发送到中心服务器，与其他运行同一线路的车辆的样例库进行比较，由中心服务器自动动态的修改基础数据库。
[0009]采用上述技术方案的本发明，具有以下优点:
(1)本发明对列车进侧线的判断不依赖轨道地面设备，不受地面设备故障的影响；
(2)本发明对列车进侧线的判断不依赖于列车其他设备，也不受列控设备故障的影
响；
(3)本发明采用数学模型计算的列车运行矢量轨迹，结合可以自学习的基础数据库判断列车是否进侧线，判断准确；
(4)本发明中的惯性导航和陀螺仪装置都是采用采集加速度原理，对列车运行轨迹的测试都是非接触式的采集，便于设备的安装和施工；
(5)本发明可以独立成系统，也可以配合其他系统使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的整体结构图。
[0011]图2为进侧线判别处理装置原理图 图3为本发明列车进侧线原理图。
[0012]图4为本发明列车运行在正线曲线原理图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，一种列车进侧线判别装置，它包括位于列车上的惯性导航仪I和陀螺仪2，其中，惯性导航仪I获取列车的速度信息和方位信息，陀螺仪2获取列车的角运动状态信息，这里的角运动状态信息是指:相对于列车运行方向的水平方向和垂直方向上的角运动数据。之后，惯性导航仪I和陀螺仪2将获取的信息均发送至进侧线判别处理装置3 ;进侧线判别处理装置3对列车的方位信息和角运动状态信息进行处理后，绘出列车运行矢量轨迹图；最后，进侧线判别处理装置将绘出的列车运行矢量轨迹图通过通讯接口 4发送出去。
[0014]上述的惯性导航仪1、陀螺仪2按照列车运行的方向安装在列车可以安装的任何空间，对列车的周围环境没有影响。进侧线判别处理装置3安装列车的内部，主要是接收处理惯性导航仪和陀螺仪的数据，描述列车运行的矢量轨迹，判读列车的运行状态和位置状态。需要说明的是，上述的惯性导航仪和陀螺仪可以结合在一起与列车进侧线判别处理装置连接，也可以分别独立的与列车进侧线判别处理装置连接。
[0015]如图2所示，进侧线判别处理装置3包括惯性导航数据接口和陀螺仪数据接口，由惯性导航数据接口和陀螺仪数据接口输出的数据经过处理、解析后送入ARM中，ARM根据所得的数据绘出列车运行矢量轨迹图；上述ARM的输出端连接有数据存储单元和数据输出接□。
[0016]一种列车进侧线判别方法，它包括以下步骤:
①、在列车上设置安装惯性导航仪和陀螺仪，上述的惯性导航仪获取列车的速度信息和方位信息；陀螺仪获取列车运行方向的角运动状态信息；上述列车的速度信息、方位信息和角运动状态信息均发送至列车进侧线判别处理装置中，且进侧线判别处理装置内配置有线路基础数据库；
②、所述的进侧线判别处理装置根据采集的速度信息、方位信息和角运动状态信息，并结合线路基础数据库，构建矢量轨迹数学模型；进而根据得到的矢量轨迹数学模型判别列车是正线运行还是进侧线。上述的矢量轨迹数学模型包括列车运行矢量轨迹图和铁路矢量轨迹数据模型，其中，列车运行矢量轨迹图由进侧线判别处理装置根据惯性导航仪和陀螺仪获取的数据绘制得出，铁路矢量轨迹数据模型根据线路基础数据库得到。需要说明的是，列车运行矢量轨迹图，是惯性导航和陀螺仪在不同的曲线上的输出的信息不同，绘制惯性导航和陀螺仪的信息矢量轨迹数学模型，因此它表征了列车运行的矢量曲线轨迹；而铁路矢量轨迹数据模型表征了铁路线路固有的信息状态。将列车运行矢量轨迹图和铁路矢量轨迹数据模型进行对比，可判别列车是正线运行还是进侧线。
[0017]一般来说，列车在运行过程中，由于多种原因要进侧线，如何正确判断列车进侧线，正确定位列车的位置对列车运行安全是非常重要的，列车在正线直线上的运行矢量轨迹与列车进侧线的运行矢量轨迹有明显的区别，很容易判断，但是列车在正线弯道上的运行矢量轨迹与列车进侧线的运行矢量轨迹就有很相似的地方，因此如何区别列车是运行在正线弯道还是进侧线运行是判别列车进侧线的关键。
[0018]列车在运行过程中，在进侧线运行时，都是需要经过道岔转换才能从正线运行转到侧线运行，同时在侧线运行的列车需要进入正线运行也需要经过道岔转换。经过对比可知，列车在正线运行时，列车运行矢量轨迹为直线；列车从正线转入侧线时，列车运行矢量轨迹则会出现波动。图3为列车从正线经过道岔转换进入侧线，再经过道岔转换进入正线的矢量轨迹数学模型。另外，列车在正线运行时，如果列车进入弯道或者从弯道进入到正线直线不需要道岔转换，则列车运行的矢量轨迹数学模型如图4所示。
[0019]需要说明的是，图3和图4所示的列车运行矢量轨迹图，都是通过惯性导航仪、陀螺仪测试列车的动态数据，进侧线处理装置利用数学模型计算的曲线，通过对比列车在进入侧线矢量轨迹和列车进弯道的矢量轨迹，同时配合线路基础数据库，可以准确的判断列车是否进侧线运行。
[0020]除此之外，本发明还提供了以下优选的技术方案:侧线判别处理装置3还具有记忆功能和智能对比，它通过对同一线路的不同车次判别对比，智能动态修改线路基础数据库。具体地说，中心处理器ARM接收处理惯性导航和陀螺仪的数据信息，并把检测的线路状态进行保存，以首次检测的数据作为样例库，对下一次检测的数据与样例库的数据进行对t匕，如果连续多次的检测数据是一直，但是与样例库的数据不一致，就以连续多次检测的数据作为基础数据的样例库，修改过的样例库发送到中心服务器，与其他运行同一线路的车辆的样例库进行比较，与基础线路数据库中的不同之处，由中心服务器自动动态的修改基础数据库。
【权利要求】
1.一种列车进侧线判别装置，其特征在于:它包括位于列车上的惯性导航仪(I)和陀螺仪(2)，其中，惯性导航仪(I)获取列车的速度信息和方位信息，陀螺仪(2)获取列车的角运动状态信息，二者将获取的信息均发送至进侧线判别处理装置(3)中；进侧线判别处理装置(3)对列车的方位信息和角运动状态信息进行处理后，绘出列车运行矢量轨迹图?’最后，进侧线判别处理装置将绘出的列车运行矢量轨迹图通过通讯接口(4)发送出去。
2.根据权利要求1所述的列车进侧线判别装置，其特征在于:所述的进侧线判别处理装置(3)包括惯性导航数据接口和陀螺仪数据接口，由惯性导航数据接口和陀螺仪数据接口输出的数据经过处理、解析后送入ARM中，ARM根据所得的数据绘出列车运行矢量轨迹图；所述ARM的输出端连接有数据存储单元和数据输出接口。
3.一种列车进侧线判别方法，其特征在于，它包括以下步骤: ①、在列车上设置安装惯性导航仪和陀螺仪，所述的惯性导航仪获取列车的速度信息和方位信息；陀螺仪获取列车运行方向的角运动状态信息；上述列车的速度信息、方位信息和角运动状态信息均发送至进侧线判别处理装置(3)中，所述的进侧线判别处理装置(3)内配置有线路基础数据库； ②、所述的进侧线判别处理装置(3)根据采集的速度信息、方位信息和角运动状态信息，并结合线路基础数据库，构建矢量轨迹数学模型；进而根据得到的矢量轨迹数学模型判别列车是正线运行还是进侧线。
4.根据权利要求3所述的列车进侧线判别方法，其特征在于:进侧线判别处理装置以首次检测的数据作为样例库，对下一次检测的数据与样例库的数据进行对比；如果连续多次的检测数据是一致的，但是与样例库的数据不一致，就以连续多次检测的数据作为基础数据的样例库，修改过的样例库发送到中心服务器，与其他运行同一线路的车辆的样例库进行比较，由中心服务器自动动态的修改基础数据库。
【文档编号】B61L25/02GK103625509SQ201210304437
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】赵松, 王洪良, 王少华, 郭向辉, 付强, 杨晓飞 申请人:河南蓝信科技有限公司