一种铁路车辆摘挂作业电子感应器及其自动感知方法
【专利摘要】本发明提供一种铁路车辆摘挂作业电子感应器及其自动感知方法，该电子感应器包括电子感应器以及用于读取所述电子感应器存储信息的车列检测器，所述电子感应器包括第一微处理器以及均与所述第一微处理器交互连接的第一远距射频单元和近距射频单元，所述车列检测器包括第二微处理器以及与所述第二微处理器交互连接的第二远距射频单元，所述第一微处理器与第二微处理器之间通过第一远距射频单元和第二远距射频单元交互连接。本发明还提供一种铁路车辆摘挂作业电子感应装置的自动感知方法。本发明通过点名方式对所挂接车辆进行自动判断，自动采集挂接信息数据并最终形成一组车列信息，实现对机车和车辆的准确定位、跟踪和管理。
【专利说明】一种铁路车辆摘挂作业电子感应器及其自动感知方法【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路车辆运输跟踪定位【技术领域】，具体是一种铁路车辆摘挂作业电子感应装置及其自动感知方法。
[0002]
【背景技术】 [0003]目前，国内对于机车及车辆的准确跟踪定位主要有两种方案，一是通过地面物流信息系统推断车辆位置，该方案需要大量人工干预，成本较低，但是无法准确定位车辆位置，并且在机车现场作业时，如果摘挂钩数量出现错误，地面系统无法感知，因此会出现错误的推断；二是通过在地面轨道铺设大量的无源标签，在每节车辆上安装标签阅读器及无线通信设备，该方案虽然能较准确地定位车辆的位置，但造价成本极其高昂，只有在小型的企业铁路站才有可能使用这种跟踪定位方案，这种方案的成本代价导致其无法进行大规模推广。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种能够在铁路车辆上使用，并且能够实现车辆的定位跟踪管理的铁路车辆摘挂作业电子感应装置及其自动感知方法。
[0005]本发明的技术方案为:
一种铁路车辆摘挂作业电子感应器，该装置包括电子感应器以及用于读取所述电子感应器存储信息的车列检测器，所述电子感应器包括第一微处理器以及均与所述第一微处理器交互连接的第一远距射频单元和近距射频单元，所述车列检测器包括第二微处理器以及与所述第二微处理器交互连接的第二远距射频单元，所述第一微处理器与第二微处理器之间通过第一远距射频单元和第二远距射频单元交互连接。
[0006]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，所述电子感应器还包括状态指示灯，所述状态指示灯的输入端与微处理器的输出端连接。
[0007]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，所述电子感应器还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器的输入端与微处理器的输出端连接。
[0008]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，所述电子感应器还包括为其提供工作电源的可充电电池，所述可充电电池通过金属弹片与电子感应器的线路板电源正负极连接。
[0009]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，所述近距射频单元选用最大通信距离为
0.5~2米的2.4GHz无线射频芯片及其外围电路，所述第一远距射频单元和第二远距射频单元均选用最大通信距离为50~70米的2.4GHz无线射频芯片及其外围电路。
[0010]所述的一种铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，包括以下步骤:
(1)在每辆机车室内安装一个车列检测器，在每辆机车和车辆的两端分别安装一个电子感应器；所述电子感应器存储有所处机车或者车辆的ID编号；
(2)两个相邻的电子感应器之间通过近距射频单元传输数据，两个远隔的电子感应器之间通过第一远距射频单元传输数据，所述数据的格式包括挂接信息包和点名信息包；
(3)电子感应器通过近距射频单元来感知判断是否存在相邻电子感应器，若存在，则判定相邻两辆机车或者车辆处于挂接状态；
(4)所述挂接信息包中含有机车或者车辆两端所挂接机车或者车辆的信息；所述点名信息包的传输过程由设于机车室内的车列检测器发起，接收到点名信息包的电子感应器将自身存储的挂接信息包以及接收到的其它电子感应器转发的挂接信息包反馈给车列检测器；
(5)所述车列检测器将其点名接收到的挂接信息包进行分析处理，得到本车列所挂接机车或者车辆的动态信息，所述动态信息包括本车列所挂接机车或者车辆的数量、ID编号和顺序。
[0011]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，步骤(3)中，电子感应器通过近距射频单元每Tl时间感知判断一次是否存在相邻电子感应器，若存在，则将相邻电子感应器所处机车或者车辆的ID编号和自身所处机车或者车辆的ID编号写入自身挂接信息包中，若不存在，则只将自身所处机车或者车辆的ID编号写入自身挂接信息包中。
[0012]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，其特征在于，还包括:分别处于同一辆机车或者车辆两端的两个电子感应器之间通过第一远距射频单元每T2时间点对点相互检测一次通信链路是否正常。
[0013]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，步骤(4)中，所述设于机车室内的车列检测器通过第二远距射频单元和第一远距射频单元每T3时间点对点将点名信息包发送给机车尾端的电子感应器；
所述机车尾端的电子感应器接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元和第二远距射频单元将自身挂接信息包反馈给车列检测器，同时通过近距射频单元将点名信息包转发给第一相邻车辆首端的电子感应器，并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信息包通过第一远距射频单元和第二远距射频单元转发给车列检测器；
所述第一相邻车辆首端的电子感应器接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元将点名信息包转发给第一相邻车辆尾端的电子感应器，并将通过第一远距射频单元接收到的其它挂接信息包通过近距射频单元转发给机车尾端的电子感应器；
所述第一相邻车辆尾端的电子感应器接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元将自身挂接信息包反馈给第一相邻车辆首端的电子感应器，同时通过近距射频单元将点名信息包转发给第二相邻车辆首端的电子感应器，并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信息包通过第一远距射频单元转发给第一相邻车辆首端的电子感应器；
以此类推，直至本车列最后一辆车辆的电子感应器接收到点名信息包，并将其自身挂接信息包反馈给车列检测器，完成一次点名过程。
[0014]所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，步骤(5)中，所述车列检测器将每次点名接收到的挂接信息包依次组成队列，形成一组车列信息，综合多次点名形成的车列信息重复部分，推算出最终的车列挂接信息队列。
[0015]本发明的有益效果为:
1、本发明具有无线自组网功能，实现电子感应器之间自组网的数据传输。车列检测器通过点名方式对所挂接车辆进行自动判断，自动采集挂接信息数据并最终形成一组车列信息，实现对机车和车辆的准确定位、跟踪和管理。
[0016]2、本发明具有故障自动检测功能，通过电子感应器的近距感知检测和远距点对点链路检测可以精确定位电子感应器损坏的位置。
[0017]3、本发明中的电子感应器具有欠压报警功能，当电子感应器的电池电压值低于设定值时，通过状态指示灯和蜂鸣器进行声光报警，同时将欠压信息通过级联传输方式上报至车列检测器。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的安装位置示意图；
图3是本发明的工作示意图；
图4是本发明的点名处理流程图。
[0019]【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
[0021]如图1所示，一种铁路车辆摘挂作业电子感应器，包括电子感应器I以及用于读取电子感应器I存储信息的车列检测器2。电子感应器I包括第一微处理器11、第一远距射频单元12、近距射频单元13、状态指示灯14、蜂鸣器15和可充电电池16 ;车列检测器2包括第二微处理器21和第二远距射频单元22。
[0022]第一微处理器11作为电子感应器I的主控芯片，用于数据的存储、处理和实现电路的控制。第一远距射频单元12和近距射频单元13均与微处理器11交互式信号连接，用于无线数据收发。状态指示灯14的信号输入端与微处理器11的信号输出端连接，蜂鸣器15的信号输入端与微处理器11的信号输出端连接，状态指示灯14和蜂鸣器15用于电子感应器的工作指示及故障报警。可充电电池16通过金属弹片与电子感应器I的线路板电源正负极连接，为电子感应器I提供工作电源。
[0023]第二微处理器21作为车列检测器2的主控芯片，用于数据的存储和处理。第二远距射频单元22与第二微处理器21交互式信号连接。
[0024]第一远距射频单元12和第二远距射频单元22均选用最大通信距离为50?70米的2.4GHz无线射频芯片，配以专门的外围电路，作为远距数据级联传输使用；近距射频单元13选用最大通信距离为0.5?2米的2.4GHz无线射频芯片，配以专门的外围电路，作为近距感知使用。
[0025]第一微处理器11与第二微处理器21之间通过第一远距射频单元12和第二远距射频单元22交互式信号连接。
[0026]一种铁路车辆摘挂作业电子感应装置的自动感知方法，如图2所示，该方法在每辆机车JC上安装一个车列检测器2，在机车JC和车辆CP的两端各安装一个电子感应器I。机车JC上的车辆检测器2与机车JC两端的电子感应器I通过远距点对点传输进行通信，相邻机车JC与车辆CP以及相邻车辆CP与车辆CP之间的电子感应器I之间通过近距感知进行通信，同一车辆CP两端的电子感应器I之间通过远距点对点传输进行通信。[0027]两个相邻的电子感应器I (实质是指电子感应器I的第一微处理器11，为描述方便，故省略，下同)之间通过近距射频单元13传输数据，两个远隔的电子感应器I之间通过第一远距射频单元12传输数据，数据的格式包括挂接信息包和点名信息包。电子感应器I存储有其所处机车JC或者车辆CP的ID编号。电子感应器I通过近距射频单元13来感知判断是否存在相邻电子感应器1，并以此判断相邻两机车JC或者车辆CP是否处于挂接状态。电子感应器I通过近距射频单元13每Tl时间感知判断一次是否存在相邻电子感应器I，若存在，则将相邻电子感应器I所处机车JC或者车辆CP的ID编号和自身所处机车JC或者车辆CP的ID编号写入自身挂接信息包中，若不存在，则只将自身所处机车JC或者车辆CP的ID编号写入自身挂接信息包中。分别处于同一机车JC或者车辆CP两端的两个电子感应器I之间通过第一远距射频单元12每T2时间点对点相互检测一次通信链路是否正
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[0028]由设于机车JC内的车列检测器2发起点名信息包的传输过程，接收到点名信息包的电子感应器I将自身存储的挂接信息包以及接收到的其它电子感应器I转发的挂接信息包反馈给车列检测器2。车列检测器2将其点名接收到的挂接信息包进行分析处理，得到本车列所挂接机车JC或者车辆CP的数量、ID编号、顺序等动态信息。
[0029]如图3所示，车列检测器2通过第二远距射频单元22和第一远距射频单元12每T3时间点对点将点名信息包发送给机车JC尾端的电子感应器101，机车JC尾端的电子感应器101接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元12和第二远距射频单元22将自身挂接信息包反馈给车列检测器2，同时通过近距射频单元13将点名信息包转发给第一相邻车辆CPl首端的电子感应器102，并将通过近距射频单元13接收到的其它挂接信息包通过第一远距射频单元12和第二远距射频单元22转发给车列检测器2。
[0030]第一相邻车辆CPl首端的电子感应器102接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元12将点名信息包转发给第一相邻车辆CPl尾端的电子感应器103，并将通过第一远距射频单元12接收到的其它挂接信息包通过近距射频单元13转发给机车JC尾端的电子感应器101，再由机车JC尾端的电子感应器101通过第一远距射频单元12和第二远距射频单元22转发给车列检测器2。
[0031]第一相邻车辆CPl尾端的电子感应器103接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元12将自身挂接信息包反馈给第一相邻车辆CPl首端的电子感应器102，同时通过近距射频单元13将点名信息包转发给第二相邻车辆CP2首端的电子感应器104，并将通过近距射频单元13接收到的其它挂接信息包通过第一远距射频单元12转发给第一相邻车辆CPl首端的电子感应器102，第一相邻车辆CPl首端的电子感应器102通过近距射频单元13转发给机车JC尾端的电子感应器101，再由机车JC尾端的电子感应器101通过第一远距射频单元12和第二远距射频单元22转发给车列检测器2。
[0032]以此类推，直至本车列最后一辆车辆CPn的电子感应器接收到点名信息包，并将其自身挂接信息包通过上述步骤反馈给车列检测器2，完成一次点名过程。
[0033]车列检测器2将每次点名接收到的挂接信息包依次组成队列，形成一组车列信息，综合多次点名形成的车列信息重复部分，推算出最终的车列挂接信息队列。
[0034]由上述可知，点名信息包与挂接信息包的传输方向正好相反。
[0035]注:对某个电子感应器I来说，上述提到的“自身挂接信息包”指的该电子感应器I的第一微处理器11中存储的自身所处车辆的挂接信息，“其它挂接信息包”指的是与该电子感应器I远隔的其它电子感应器I的第一微处理器11中存储的其它车辆的挂接信息。下同。
[0036]图4示出了点名处理流程图，首先判断电子感应器的ID类型，若是机车用电子感应器，则执行流程一，若是车辆用电子感应器，则执行流程二 (下述“远距”指的是通过远距射频单元，“近距”指的是通过近距射频单元)。
[0037]所述流程一，包括以下顺序的步骤:
(I)远距接收点名信息包；
(2 )近距感知是否存在相邻电子感应器，若是，则跳转步骤(3 )，若否，则跳转步骤(5 );
(3)远距反馈自身挂接信息包，同时近距转发点名信息包；近距等待接收下级挂接信息
包；
(4)判断是否接收到其它挂接信息包，若是，则远距转发其它挂接信息包，若否，则跳转步骤(5)；
(5)结束。
[0038]所述流程二，包括以下顺序的步骤:
(1)接收点名信息包，判断是否近距接收，若是，则跳转步骤(2)，若否，则跳转步骤
(5)；
(2)远距点对点检测车辆两端电子感应器通信链路是否正常，若是，则跳转步骤(3)，若否，则该车辆两端的电子感应器远距射频有损坏，跳转步骤(8)；
(3)远距转发点名信息包；远距等待接收下级挂接信息包；
(4)判断是否接收到其它挂接信息包，若是，则近距转发其它挂接信息包，若否，则跳转步骤(8)；
(5 )近距感知是否存在相邻电子感应器，若是，则跳转步骤(6 )，若否，则跳转步骤(8 );
(6)远距反馈自身挂接信息包，同时近距转发点名信息包；近距等待接收下级挂接信息
包；
(7)判断是否接收到其它挂接信息包，若是，则远距转发其它挂接信息包，若否，则跳转步骤(8)；
(8)结束。
[0039]以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种铁路车辆摘挂作业电子感应器，其特征在于:该装置包括电子感应器以及用于读取所述电子感应器存储信息的车列检测器，所述电子感应器包括第一微处理器以及均与所述第一微处理器交互连接的第一远距射频单元和近距射频单元，所述车列检测器包括第二微处理器以及与所述第二微处理器交互连接的第二远距射频单元，所述第一微处理器与第二微处理器之间通过第一远距射频单元和第二远距射频单元交互连接。
2.根据权利要求1所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，其特征在于:所述电子感应器还包括状态指示灯，所述状态指示灯的输入端与微处理器的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，其特征在于:所述电子感应器还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器的输入端与微处理器的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，其特征在于:所述电子感应器还包括为其提供工作电源的可充电电池，所述可充电电池通过金属弹片与电子感应器的线路板电源正负极连接。
5.根据权利要求1所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器，其特征在于:所述近距射频单元选用最大通信距离为0.5~2米的2.4GHz无线射频芯片及其外围电路，所述第一远距射频单元和第二远距射频单元均选用最大通信距离为50~70米的2.4GHz无线射频芯片及其外围电路。
6.根据权利要求1所述的一种铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)在每辆机车室内安装一个车列检测器，在每辆机车和车辆的两端分别安装一个电子感应器；所述电子感应器存储有所处机车或者车辆的ID编号； (2)两个相邻的电子感应器之间通过近距射频单元传输数据，两个远隔的电子感应器之间通过第一远距射频单元传输数据，所述数据的格式包括挂接信息包和点名信息包； (3)电子感应器通过近距射频单元来感知判断是否存在相邻电子感应器，若存在，则判定相邻两辆机车或者车辆处于挂接状态； (4)所述挂接信息包中含有机车或者车辆两端所挂接机车或者车辆的信息；所述点名信息包的传输过程由设于机车室内的车列检测器发起，接收到点名信息包的电子感应器将自身存储的挂接信息包以及接收到的其它电子感应器转发的挂接信息包反馈给车列检测器； (5)所述车列检测器将其点名接收到的挂接信息包进行分析处理，得到本车列所挂接机车或者车辆的动态信息，所述动态信息包括本车列所挂接机车或者车辆的数量、ID编号和顺序。
7.根据权利要求6所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，其特征在于: 步骤(3)中，电子感应器通过近距射频单元每Tl时间感知判断一次是否存在相邻电子感应器，若存在，则将相邻电子感应器所处机车或者车辆的ID编号和自身所处机车或者车辆的ID编号写入自身挂接信息包中，若不存在，则只将自身所处机车或者车辆的ID编号写入自身挂接信息包中。
8.根据权利要求6所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，其特征在于，还包括:分别处于同一辆机车或者车辆两端的两个电子感应器之间通过第一远距射频单元每T2时间点对点相互检测一次通信链路是否正常。
9.根据权利要求6所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，其特征在于: 步骤(4)中，所述设于机车室内的车列检测器通过第二远距射频单元和第一远距射频单元每T3时间点对点将点名信息包发送给机车尾端的电子感应器； 所述机车尾端的电子感应器接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元和第二远距射频单元将自身挂接信息包反馈给车列检测器，同时通过近距射频单元将点名信息包转发给第一相邻车辆首端的电子感应器，并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信息包通过第一远距射频单元和第二远距射频单元转发给车列检测器； 所述第一相邻车辆首端的电子感应器接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元将点名信息包转发给第一相邻车辆尾端的电子感应器，并将通过第一远距射频单元接收到的其它挂接信息包通过近距射频单元转发给机车尾端的电子感应器； 所述第一相邻车辆尾端的电子感应器接收到点名信息包后，通过第一远距射频单元将自身挂接信息包反馈给第一相邻车辆首端的电子感应器，同时通过近距射频单元将点名信息包转发给第二相邻车辆首端的电子感应器，并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信息包通过第一远距射频单元转发给第一相邻车辆首端的电子感应器； 以此类推，直至本车列最后一辆车辆的电子感应器接收到点名信息包，并将其自身挂接信息包反馈给车列检测器，完成一次点名过程。
10.根据权利要求6所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法，其特征在 于: 步骤(5)中，所述车列检测器将每次点名接收到的挂接信息包依次组成队列，形成一组车列信息，综合多次点名形成的车列信息重复部分，推算出最终的车列挂接信息队列。
【文档编号】B61L23/00GK103661493SQ201310670835
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】魏臻, 陆阳, 鲍红杰, 汤俊, 诸葛战斌, 徐伟, 倪璞, 王洪军 申请人:合肥工大高科信息科技股份有限公司