一种计轴传感器感应电动势的求解方法
【专利摘要】本发明公开一种计轴传感器感应电动势的求解方法，包括以下步骤：计算无车轮经过时的感应电动势ε；计算车轮位于计轴传感器中心位置时的感应电动势；确定计轴传感器的有效感应区间d；将有效感应区间d进行n等分，记l=d的位置为X0，其余n个等分点所在的位置依次为X1,X2...Xn；通过线性插值计算在一个完整周期内所对应的时刻；通过线性插值计算车轮运动到达Xi位置时的感应电动势。本发明提供的计轴传感器感应电动势的求解方法步骤简单、计算量小、具有较高的精度和准确度，能够为感应电动势检测电路的设计提供有力依据。
【专利说明】一种计轴传感器感应电动势的求解方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及列车运行控制【技术领域】，特别涉及列车运行过程中计轴传感器感应电动势的求解方法。
【背景技术】
[0002]计轴传感器是铁路系统安全运营中最重要的信号检测设备，它通过检测经过铁路上某一计轴点的列车车轴数来判断铁路区段的占用情况。计轴传感器由电磁传感装置和电子检测器组成。如图1所示，计轴传感器的电磁传感装置安装在钢轨两侧，由励磁线圈、感应线圈及磁芯组成，当列车车轮经过时，感应线圈上的感应电动势会发生变化。电子检测器由检测电路和信号处理电路组成，其核心部分是对感应电动势进行检测的检测电路。准确的检测出感应电动势的变化过程是计轴传感器对列车车轴进行精确计数的前提。
[0003]现有技术在求解电磁场中运动部件时动态过程中的感应电动势时，往往存在着计算量较大、计算时间较长、稳定性不高、计算中不容易收敛且实际操作中难以实现的问题，因此，如何提供一种简单有效的计轴传感器感应电动势精确求解方法、为感应电动势检测电路的设计提供有力依据，实为本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术计算感应电动势时存在的计算量大、精度低、难以实现的问题，提供一种可以快速、准确地计算出列车车轮经过传感器的过程中感应线圈上的感应电动势的方法。
[0005]为达上述目的，本发明提出一种计轴传感器感应电动势的求解方法，包括以下步骤:
[0006]S1:计算无车轮经过时,计轴传感器感应线圈上的感应电动势ε ；
[0007]S2:计算车轮位于计轴传感器中心位置时，计轴传感器感应线圈上的感应电动势J及其峰值επ;记车轮的几何中心与计轴传感器的几何中心沿钢轨方向的距离为1，则中心位置指的是车轮位于1=0的位置；
[0008]S3:计算出无车轮时和车轮位于中心位置时，两种情况下的感应电动势峰值的变
化量MnFei;
[0009]S4:确定计轴传感器的有效感应区间d ；
[0010]S5:将有效感应区间d进行n等分，记l=d的位置为Xtl,其余n个等分点所在的位置依次为X1, X2...Xn ；
[0011]S6:设车轮位于Xi处，取0.0lT为步长，计算位置Xi处的第j个离散时间点tj时刻的感应电动势为εi-j，其中i=0，1,2...n, j=0, 1,2...100，0≤t1≤T ;
[0012]S7:根据S6中的计算结果，对Xtl位置处的感应电动势瞬时值^在一个从过零开始的完整周期内进行线性插值，得到ε0与t0的函数关系；
[0013]S8:根据时刻ζ计算出车轮到达Xi位置时感应电动势在一个从过零开始的完整周期内所对应的时刻7。首先计算出车轮经过每个区段所用时间Δt = d/nv则t1可表示为
【权利要求】
1.一种计轴传感器感应电动势的求解方法，其特征在于，包括以下步骤: 51:计算无车轮经过时,计轴传感器感应线圈上的感应电动势ε ； 52:计算车轮位于计轴传感器中心位置时，计轴传感器感应线圈上的感应电动势歹及其峰值επ;记车轮的几何中心与计轴传感器的几何中心沿钢轨方向的距离为1，则中心位置指的是车轮位于1=0的位置； S3:计算出无车轮时和车轮位于中心位置时，两种情况下的感应电动势峰值的变化量Δ?.ηζ,; 54:确定计轴传感器的有效感应区间d ； 55:将有效感应区间d进行η等分，记l=d的位置为Xtl，其余η个等分点所在的位置依次为 X1, X2...Χη； 56:设车轮位于Xi处，取0.0lT为步长，计算位置Xi处的第j个离散时间点时刻的感应电动势为
2.根据权利要求1所述的一种计轴传感器感应电动势的求解方法，其特征在于，所述步骤S4中确定有效感应区间d的方法为: 将I由1=0逐渐增大，进行不同位置下的静态计算，直到确定出由于车轮的出现使得感应电动势峰值与无车轮时相比的变化量为0.1 Δ ε m的位置，记此位置为l=d,即为有效感应区间。
3.根据权利要求1所述的一种计轴传感器感应电动势的求解方法，其特征在于，所述步骤S7中的线性插值方法为:在车轮位于Xi位置时，求相邻的两个离散时间点&和\_+1之间的感应电动势时采用线性插值的方法: 已知坐标(t」，ε η)与(tj+1，ε 1),要得到在时间点tj和tj+1区间内某一时刻t在直线上的€值。
4.根据权利要求1所述的一种计轴传感器感应电动势的求解方法，其特征在于，所述步骤S9中的线性插值方法为:根据所求得的?，得出其所在的离散时间段，代入相应的插值公式即可得到ζ。假设?在时间段tj和tJ+1之间由以下公式可得εi
【文档编号】G06F17/50GK103455687SQ201310421241
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】金显吉, 佟为明, 李中伟, 王胤燊, 李冰, 林景波, 刘勇 申请人:哈尔滨工业大学