專利名稱：Rfid輔助的地鐵列車位置檢測及精確停車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種地鐵列車到位自動檢測系統(tǒng)，尤其適合于城市軌道交通列車位置的實時在線檢測和列車到站的精確停車。
背景技術(shù)：
在城市軌道交通中，列車位置的實時檢測是實現(xiàn)列車與車站信息同步的重要前提條件，實現(xiàn)列車的精確定位不僅能保證車輛的行車安全，且能滿足未來地鐵系統(tǒng)發(fā)展面臨的發(fā)車數(shù)量多、發(fā)車時間間隔短、列車運行線路多的問題；同時，為保證乘客的安全候車， 地鐵站臺目前已普遍安裝了屏蔽門設(shè)施，當列車進站與出站時自動實現(xiàn)屏蔽門的開啟與關(guān)閉，因屏蔽門開度的限制，對列車的停車準確度提出了更高的要求，只有在列車精確?？空九_的前提下，才能保證列車門位置與屏蔽門位置的吻合，最大限度的方便乘客上下車?，F(xiàn)有的最簡單的列車定位方法是車載編碼里程儀，利用安裝在列車上的儀器直接從車輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)過的周數(shù)計算出列車的運行速度和已行駛過的距離，但是在實際應(yīng)用中，因列車在啟動、制動、上下坡等情況下車輪的空轉(zhuǎn)和打滑，還需要采用一定的方法對車載里程儀的測距誤差進行修正；利用軌道電路檢測列車位置在我國鐵路上已得到廣泛應(yīng)用，其基本原理是把定義的軌道區(qū)段的兩根鋼軌作為導線，在兩端軌縫裝上絕緣物，一端安裝送電設(shè)備，另一端安裝受電設(shè)備，當軌道被列車占用時，送電端送出的低電流被列車短路，受電端繼電器失磁，進而判斷出軌道的占用情況，每段軌道的起點和終點作為列車位置的同步參考點，起到地面位置定位的信標作用，這種檢測方式軌旁設(shè)備多，受鋼軌、牽引回流、軌道電路極限長度的限制，且難以滿足列車的精確停車需求；另外，計軸設(shè)備、環(huán)線式檢測設(shè)備等均在列車位置檢測中得到了一定的應(yīng)用，前者是20世紀30年代的產(chǎn)品，該方式不受軌道條件、極限長度的限制，但不能實現(xiàn)車-地信息的傳送，后者出現(xiàn)于20世紀70年代， 該方式軌旁設(shè)備較少，可傳送車-地雙向通信信息，但受極限長度的限制，且環(huán)線鋪設(shè)較為復雜。隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，尤其是站臺屏蔽門的廣泛使用，列車位置實時檢測及站臺精確停車方法得到越來越多的關(guān)注，相關(guān)領(lǐng)域各種新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為開發(fā)新的列車位置檢測方法提供了有利的前提條件，有必要在新形勢下結(jié)合先進的科學技術(shù)研究可靠性更高、速度更快、更易實現(xiàn)的檢測方法。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種切實可行的針對城市軌道交通的列車位置實時檢測和列車進站精確停車系統(tǒng)，對現(xiàn)有的諸如車載編碼里程儀列車定位等方法中的定位誤差進行校正，不僅可以實現(xiàn)對列車準確位置的實時掌握，而且能改變現(xiàn)有的列車?？空九_位置不精確而導致的列車門位置不能與站臺屏蔽門位置完全吻合的現(xiàn)狀，以最大限度的保證乘客出行的舒適性。實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案為[0007]RFID輔助的地鐵列車位置檢測及精確停車系統(tǒng)，包括車載讀寫器、射頻天線、地面電子標簽、列車信息處理單元和后臺主系統(tǒng)，車載讀寫器安裝于地鐵列車的頭部，并與列車信息處理單元連接；射頻天線安裝于列車頭底部的中心，并位于軌道中心線的正上方；軌道中心線上裝有距離間隔不等的地面電子標簽。本實用新型的基本原理是系統(tǒng)利用射頻設(shè)別(Radio Frequency Identification, RFID)技術(shù)實現(xiàn)地鐵列車位置檢測及精確停車。射頻識別技術(shù)通過空間耦合實現(xiàn)無接觸雙向通信，達到交換數(shù)據(jù)的目的，該技術(shù)可應(yīng)用于各種惡劣的工作環(huán)境，不受油污、灰塵的影響，可迅速識別高速移動的物體。RFID硬件系統(tǒng)包括讀寫器、標簽和天線三部分，其核心技術(shù)包括無線電射頻通信技術(shù)、編碼學、大規(guī)模集成電路技術(shù)等新技術(shù)。地面電子標簽用于識別軌道線路的基本參數(shù)信息及該點所處的位置絕對參考值等信息，由耦合元件和芯片組成，存儲著一個或多個數(shù)字信息序列，安裝于兩根軌道之間，平時處于休眠狀態(tài)，當電子標簽進入車載讀寫器發(fā)出的無線射頻信號區(qū)域后，電子標簽利用線圈上的感應(yīng)電流獲得能量，啟動電子標簽控制電路及射頻電路，將數(shù)字信息序列以頻移調(diào)制的方式通過內(nèi)置天線發(fā)送出去；車載讀寫器對接收到的電子標簽信息進行解碼，得到電子標簽所包含的軌道線路信息及位置絕對參考值信息，從而可獲得此時列車的準確位置，實現(xiàn)列車位置的實時檢測以及對列車已有位置檢測方式檢測結(jié)果的校正。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著優(yōu)點(1)提供了一種城市軌道交通列車位置的檢測方案，可用于對現(xiàn)有軌道交通列車位置檢測結(jié)果的實時校正，具有精度高、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝靈活、維護方便等優(yōu)點；(2)實現(xiàn)了列車進站的精確停車，能適應(yīng)目前廣泛使用站臺屏蔽門的情況，最大限度滿足乘客上下車的舒適性需求；(3)實現(xiàn)了車-地雙向通信，且不受軌道條件、極限長度的限制。

圖1是本實用新型射頻識別技術(shù)的基本工作原理示意圖。圖2是本實用新型實施例中列車定位與精確停車的設(shè)計示意圖。圖3是本實用新型射頻識別輔助的列車位置檢測與精確停車工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步詳細的描述。如圖1所示，本實用新型包括車載讀寫器1、射頻天線2、地面電子標簽3、列車信息處理單元10和后臺主系統(tǒng)11，系統(tǒng)通過車載讀寫器1實時讀寫地面電子標簽3中的信息獲得列車當前位置絕對參考值，供列車信息處理單元10及后臺主系統(tǒng)11使用。車載讀寫器1的基本任務(wù)是觸發(fā)作為數(shù)據(jù)載體的地面電子標簽3，接收標簽發(fā)送的數(shù)據(jù)或向標簽發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過相應(yīng)標準接口與列車信息處理單元10進行通信，車載讀寫器1可劃分為兩大模塊射頻模塊和基帶模塊，射頻模塊實現(xiàn)將需要發(fā)往地面電子標簽3的命令調(diào)制到電子標簽3的射頻工作頻率上，由射頻天線2發(fā)送出去，當電子標簽3進入射頻信號工作區(qū)域時，將對其做出響應(yīng)形成反射回波信號，讀寫器1射頻模塊將對電子標簽3返回的信號進行處理，從中解調(diào)出包含在電子標簽3中的信息數(shù)據(jù)；基帶模塊將讀寫器智能單元發(fā)出的命令進行編碼以便將其調(diào)制到射頻信號上，基帶模塊還需完成經(jīng)射頻模塊解調(diào)后的電子標簽數(shù)據(jù)的相關(guān)處理工作，并將處理結(jié)果送入讀寫器智能單元。由圖1可看出，RFID系統(tǒng)基本工作過程為車載讀寫器1通過射頻天線2發(fā)送一定頻率的射頻信號，等到地面電子標簽3進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻標簽獲得能量被激活，標簽將存儲在芯片32中的信息通過卡內(nèi)置天線31發(fā)送出去，系統(tǒng)射頻天線2接收到從電子標簽3發(fā)送來的載波信號，經(jīng)射頻天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器1，讀寫器 1對接收的信號進行解調(diào)和解碼后送到列車信息處理單元10和后臺主系統(tǒng)11，列車信息處理單元10根據(jù)不同的標簽信息做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。實施例選定總長為120m的列車6為研究對象，站臺7總長度設(shè)置為12細，如圖2所示，本實用新型的RFID輔助的地鐵列車位置檢測及精確停車系統(tǒng)，在實際使用時具體包括以下步驟步驟1、在列車6上安裝車載讀寫器1，在列車頭底部的中心安裝射頻天線2，射頻天線2位于軌道中心線正上方；步驟2、當列車6精確停車時，列車頭與站臺終點9的距離為2m，列車尾與站臺起點8的距離為2m ；步驟3、在軌道中心線上鋪設(shè)地面電子標簽3，根據(jù)本實施例設(shè)定的列車6長度和站臺7長度，具體分為步驟31、列車6即將進站的軌道中心線上，每隔30m布設(shè)一個地面電子標簽3，即， 從距離站臺起點8的: 處，按列車前進方向的相反方向每隔30m布設(shè)一個地面電子標簽3， 在此區(qū)段總共布設(shè)四個地面電子標簽3 ；步驟32、列車6進站后，在軌道中心線上每隔IOm布設(shè)一個地面電子標簽3，即，從距離站臺起點8的: 處，沿著列車前進方向每隔IOm布設(shè)一個地面電子標簽，在此區(qū)段總共布設(shè)十二個地面電子標簽3 ；步驟33、從站臺內(nèi)最后一個電子標簽3處，即距離站臺終點9的7m處，沿列車6前進方向每隔IOOm布設(shè)一個地面電子標簽3 ；步驟4、將站臺內(nèi)最后一個電子標簽3設(shè)置為列車6的停車標志位4 ；步驟5、設(shè)置列車頭的停車處為停車點5。射頻識別技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點能實現(xiàn)對高速移動物體的迅速識別，可實現(xiàn)無源讀取數(shù)據(jù)、免接觸操作，無機械磨損，壽命長，應(yīng)用便利，這些突出優(yōu)點決定了該技術(shù)在城市軌道交通列車位置檢測中應(yīng)用的可行性與可靠性。在地鐵列車運行過程中，因各種自然條件的限制，使得常規(guī)的車載編碼里程儀測量值會存在積累誤差的問題，因此，需要實時獲得列車位置的絕對參考值，不斷的對列車位置測量值進行校正。結(jié)合圖3說明射頻識別輔助的列車位置檢測與精確停車工作流程。列車6運行時，位于列車頭底部中心的車載讀寫器1會發(fā)出射頻信號，一旦地面電子標簽3對此做出響應(yīng)，返回相應(yīng)電子標簽的芯片信息，則便可獲得列車當前位置的絕對參考值，利用這一結(jié)果修正車載編碼里程儀測量值以輔助車載ATO單元對列車的準確控制。這一過程在列車運行階段不斷重復，所不同的是，當列車即將進站時，地面電子標簽3布設(shè)間距將大幅縮小，當列車進站準備停車時，電子標簽布設(shè)間距將進一步縮小，這均是為實現(xiàn)列車精確停車采取的措施，當列車檢測到含有停車標志位4信息的電子標簽3時，車載ATO系統(tǒng)將最后一次啟動制動裝置，此時距離列車停車點還有5m的距離，因列車速度已較低且已獲得列車的精確位置，可實現(xiàn)列車的精確、平穩(wěn)停車。 本實用新型可實現(xiàn)地鐵列車位置的實時檢測和列車的精確停車，列車精確停車技術(shù)有效縮短了站臺的長度，節(jié)約了投資成本，能最大限度的與站臺屏蔽門相吻合，方便乘客上下車，滿足乘客出行的舒適性需求。
權(quán)利要求1.RFID輔助的地鐵列車位置檢測及精確停車系統(tǒng)，包括車載讀寫器(1)、射頻天線 (2)、地面電子標簽(3)、列車信息處理單元(10)和后臺主系統(tǒng)(11)，其特征在于車載讀寫器(1)安裝于地鐵列車的頭部，并與列車信息處理單元(10)連接；射頻天線(2)安裝于列車頭底部的中心，并位于軌道中心線的正上方；軌道中心線上裝有距離間隔不等的地面電子標簽(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述RFID輔助的地鐵列車位置檢測及精確停車系統(tǒng)，其特征在于 沿著列車的前進方向，在列車出站至再次進站前的行駛軌道上，每間隔IOOm設(shè)置一個地面電子標簽(3)；在列車即將進站的行駛軌道中心線上每隔30m設(shè)置一個地面電子標簽(3)； 在列車進站的軌道中心線上每隔IOm設(shè)置一個地面電子標簽(3)，并將最后一個電子標簽位置作為停車標志位(4)。
專利摘要本實用新型公開了一種RFID輔助的地鐵列車位置檢測及精確停車系統(tǒng)，可用于對現(xiàn)有軌道交通列車位置檢測結(jié)果的實時校正。該系統(tǒng)包括車載讀寫器、射頻天線、地面電子標簽、列車信息處理單元和后臺主系統(tǒng)，車載讀寫器安裝于地鐵列車的頭部，并與列車信息處理單元連接；射頻天線安裝于列車頭底部的中心，并位于軌道中心線的正上方；軌道中心線上裝有距離間隔不等的地面電子標簽。本實用新型可實現(xiàn)地鐵列車位置的實時檢測和列車的精確停車，列車精確停車技術(shù)有效縮短了站臺的長度，節(jié)約了投資成本，能最大限度的與站臺屏蔽門相吻合，方便乘客上下車，滿足乘客出行的舒適性需求。
文檔編號B61L3/02GK202022221SQ201120099810
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者劉娣, 朱松青, 許有熊 申請人:南京工程學院