專利名稱：新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種城市軌道交通列車測(cè)速、測(cè)距設(shè)備，尤其涉及一種新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備。
背景技術(shù)：
ATP (城市軌道交通列車超速防護(hù))系統(tǒng)是列控車載設(shè)備的核心設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)， 測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)是列車在線路上運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一，測(cè)速測(cè)距設(shè)備負(fù)責(zé)測(cè)量列車在運(yùn)行中 的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，通過測(cè)速測(cè)距設(shè)備，ATP可以實(shí)時(shí)地得到有關(guān)列車在線路上的相關(guān)信息， 并對(duì)危險(xiǎn)的動(dòng)作及時(shí)地做出響應(yīng)，系統(tǒng)要求具有高可靠性、高實(shí)時(shí)性?，F(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)速測(cè)距設(shè)備由車輪傳感器、雷達(dá)傳感器、電磁傳感器等提供信號(hào)， 測(cè)速測(cè)距模塊接收該信號(hào)，并同該信號(hào)對(duì)交通列車進(jìn)行測(cè)速、測(cè)距等。隨著鐵路的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)速設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全性低，已不能滿足鐵路安全 至上的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安全性高的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距 設(shè)備。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，包括速度采集單元、2X2取2結(jié) 構(gòu)的微處理器，所述速度采集單元將采集的數(shù)據(jù)輸入給微處理器，所述微處理器將處理后 的結(jié)果輸出給外部控制系統(tǒng)；所述微處理器包括速度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元、加速度計(jì)算單元；所述速度采集單元包括多條互為冗余結(jié)構(gòu)的信號(hào)采集通道，所述信號(hào)采集通道連 接有以下一種或多種傳感器雷達(dá)測(cè)速傳感器、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、磁電測(cè)速傳感器。 由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型所述的新型多傳感器車 載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，由于速度采集單元包括多條互為冗余結(jié)構(gòu)的信號(hào)采集通道，速度采集單 元將采集的數(shù)據(jù)輸入給微處理器，微處理器將處理后的速度、距離、加速度等結(jié)果輸出給外 部控制系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡單、安全性高。

圖1為本實(shí)用新型新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖1所 示[0014]包括速度采集單元、微處理器，速度采集單元將采集的數(shù)據(jù)輸入給2X2取2結(jié)構(gòu)的微處理器，微處理器將處理后的結(jié)果輸出給外部控制系統(tǒng)。具體微處理器可以進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，并將處理后的結(jié)果進(jìn)行表決，結(jié)果一致后輸出 給外部控制系統(tǒng)，如不一致將結(jié)果記錄到存貯器中；速度采集單元包括多條互為冗余結(jié)構(gòu)的信號(hào)采集通道，信號(hào)采集通道可以連接有 以下一種或多種傳感器雷達(dá)測(cè)速傳感器、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、磁電測(cè)速傳感器。轉(zhuǎn)數(shù)傳感器可以為脈沖傳感器。微處理器包括速度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元、加速度計(jì)算單元等，還可以包括車輪 滑行和空轉(zhuǎn)誤差修正單元、輪徑磨損誤差修正單元等。微處理器可以為ARM系列微控制器，也可以是其它的微處理器。微處理器還可以包括方向計(jì)算單元，有兩條信號(hào)采集通道分別連接脈沖傳感器， 兩條信號(hào)通道采集的相位角相差90度的兩路脈沖信號(hào)輸入給方向計(jì)算單元，方向計(jì)算單 元據(jù)此計(jì)算車輪轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，可以采用ARM系列微控制器，軟件開用ADS進(jìn)行開 發(fā)，采用多級(jí)引導(dǎo)、高效容錯(cuò)算法，輪徑自動(dòng)修正算法、防滑防空轉(zhuǎn)算法、通信加密算法、模 塊化的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高效、可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備設(shè)備。主要功能可簡述為測(cè)速、測(cè)距、方向鑒別、防滑、誤差修正、安全冗余等六項(xiàng)基本 功能。使傳感器具有自檢測(cè)功能；具有自動(dòng)修正列車運(yùn)行中滑行和空轉(zhuǎn)對(duì)測(cè)速系統(tǒng)的影 響功能；具有輪徑磨損后的誤差修正功能；為保證可靠性和安全性，速度傳感器采用冗余 配置，運(yùn)算單元是安全的；與速度傳感器配合工作的速度采集電路，按照高位速度級(jí)優(yōu)先的 原則處理來自速度傳感器的信號(hào)；具有多種接口及多通道信號(hào)采集，能夠?qū)崿F(xiàn)與多種傳感 器連接。
具體實(shí)施方式
速度計(jì)算根據(jù)傳感器提供的200脈沖/轉(zhuǎn)速度信號(hào)，設(shè)機(jī)車輪徑為D (mm)，單位采樣周期為 T (s)，T周期所采集的脈沖數(shù)為X，則速度S為S = (Ji XDXXX3600)/(200XTX 1000000) (km/h)首先設(shè)置定時(shí)器T為IS。將在定時(shí)器T內(nèi)發(fā)生的傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。根據(jù)計(jì)數(shù)的頻率利用公式將信號(hào)轉(zhuǎn)化為列車速度。距離計(jì)算同樣根據(jù)傳感器提供的200脈沖/轉(zhuǎn)速度信號(hào)，設(shè)機(jī)車輪徑為D (mm)，將列車運(yùn)行 以來的傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行累加，得到最終的脈沖計(jì)數(shù)，將脈沖計(jì)數(shù)除以200即為總?cè)?shù)， 根據(jù)總?cè)?shù)* Π即為總周長，也就是運(yùn)行的距離，但要注意的是當(dāng)車輪反向運(yùn)行時(shí)，應(yīng)減去 相應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)。加速度計(jì)算速度的變化量是速度改變的大小，是比值，是速度的變化率，即單位時(shí)間里速度的改變量，它只是一個(gè)量度式，不是決定式，其大小反映速度改變的快慢，與△ V、V都沒有必 然的聯(lián)系。即末速度減去初速度末速度用Vt表示，初速度用VO表示。則加速度的公式 為a = Δ ν/ Δ t = Vt-V0/t首先應(yīng)得到列車的運(yùn)行速度。 將運(yùn)行速度的km/h轉(zhuǎn)化為m/s。將本次計(jì)算的速度m/s減去上次記錄的m/s，即可得到加速度。方向計(jì)算通過采集如圖所示的兩路輸入信號(hào)，根據(jù)A，B兩相是兩組脈沖輸出，其相差相位 角90度。一組脈沖每兩個(gè)脈沖上升沿之間為一個(gè)脈沖周期，也就是相位角360度，90度相 位角是1/4個(gè)脈沖周期。通過判斷A相提前于B相1/4脈沖周期或落后于B相1/4周期， 可以判斷列車的運(yùn)動(dòng)方向，在計(jì)數(shù)中可以判斷增量加，還是減，就可以得到相應(yīng)的速度和距罔。安全表決在安全表決上采用了基于通訊的2oo2算法，將兩機(jī)劃分為I系和II系，I系為主 II系為從，主系在每個(gè)通訊周期內(nèi)(可設(shè)定)，向從系發(fā)送表決數(shù)據(jù)，從系在收到表決數(shù)據(jù) 后將自已的信息反饋給主系，主系根據(jù)從系反饋的信息與本身計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到 結(jié)果，而從系則根據(jù)主系發(fā)送的數(shù)據(jù)與本身計(jì)算進(jìn)行比較得到結(jié)果，當(dāng)結(jié)果在一個(gè)允許的 范圍(根據(jù)特定算法計(jì)算)內(nèi)時(shí)，則表決通過；如果表決發(fā)現(xiàn)超出允許的范圍時(shí)，則表決失 敗。信號(hào)采集本設(shè)備設(shè)計(jì)了多通道冗余結(jié)構(gòu)的信號(hào)采集路徑，信號(hào)通道主要負(fù)責(zé)采集傳感器脈 沖信號(hào)，信號(hào)通過動(dòng)態(tài)匹配電路進(jìn)行分壓處理，進(jìn)入到濾波器進(jìn)行干擾處理，然經(jīng)過比較電 路進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)入主控單元進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。另外，信號(hào)采集仍預(yù)留了多種數(shù)字 通訊接口直接跟傳感器進(jìn)行連接，接收數(shù)字信號(hào)。本實(shí)用新型是在鐵路信號(hào)領(lǐng)域內(nèi)的一種基于微處理器和多級(jí)引導(dǎo)方式下，具有基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)量，高效容錯(cuò)，多速度傳感器接口、安全冗余的車載實(shí)用新型測(cè)速測(cè)距和鑒相裝 置。由于車輪長期正常運(yùn)行，造成允許范圍內(nèi)的合理誤差，本測(cè)速測(cè)距模塊具備測(cè)量和誤差 修正功能，保證列車運(yùn)行的可靠安全運(yùn)行。具有結(jié)構(gòu)緊湊、擴(kuò)展性好、適用性強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低、功能全、實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)列車 的安全運(yùn)行具有極高的價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于各種型號(hào)的列控車載系統(tǒng)。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，其特征在于，包括速度采集單元、2×2取2結(jié)構(gòu)的微處理器，所述速度采集單元將采集的數(shù)據(jù)輸入給微處理器，所述微處理器將處理后的結(jié)果輸出給外部控制系統(tǒng)；所述微處理器包括速度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元、加速度計(jì)算單元；所述速度采集單元包括多條互為冗余結(jié)構(gòu)的信號(hào)采集通道，所述信號(hào)采集通道連接有以下一種或多種傳感器雷達(dá)測(cè)速傳感器、轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、磁電測(cè)速傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)數(shù)傳 感器為脈沖傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，其特征在于，所述微處理 器還包括方向計(jì)算單元，有兩條所述信號(hào)采集通道分別連接脈沖傳感器，兩條信號(hào)通道采 集的相位角相差為90度的兩路脈沖信號(hào)輸入給所述方向計(jì)算單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，其特征在于，所述微處理 器還包括車輪滑行和空轉(zhuǎn)誤差修正單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，其特征在于，所述微處理 器還包括輪徑磨損誤差修正單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，其特征在于，所 述微處理器為ARM系列微控制器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型多傳感器車載測(cè)速測(cè)距設(shè)備，包括速度采集單元、2×2取2結(jié)構(gòu)的微處理器，速度采集單元將采集的數(shù)據(jù)輸入給微處理器，微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，并將處理后的結(jié)果進(jìn)行表決，結(jié)果一致后輸出給外部控制系統(tǒng)，如不一致將結(jié)果記錄到存貯器中，并導(dǎo)向故障安全處理；速度采集單元包括多條互為冗余結(jié)構(gòu)的信號(hào)采集通道，微處理器包括速度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元、加速度計(jì)算單元等，還包括車輪滑行和空轉(zhuǎn)誤差修正單元、輪徑磨損誤差修正單元、方向計(jì)算單元等。結(jié)構(gòu)緊湊、擴(kuò)展性好、適用性強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低、功能全、實(shí)用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種型號(hào)的列控車載系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01P3/481GK201594092SQ201020046970
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者劉文博, 呂書麗, 徐效寧, 易海旺, 李一楠, 李輝, 汪洋, 王菲, 鄭一祥 申請(qǐng)人:中國鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所;北京銳馳國鐵智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)有限公司;北京市華鐵信息技術(shù)開發(fā)總公司