[发明专利]轨道交通车辆的定位装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通的列车运行控制和基础设施动态检测，尤其涉及一种轨道交通车辆的定位装置和方法。

背景技术

列车定位技术是轨道交通列车运行控制的关键技术之一，是确保行车安全、缩短列车之间运行间隔的基础。现有的列车定位技术主要采用基于轮轴计数的里程计，配以其它辅助手段，如查询应答器、多普勒雷达、轨道电路、轨间感应环线、无线扩频定位、卫星定位系统、线路地图匹配、线路图像匹配、道岔位置匹配、接触网限位器位置匹配等技术，自动修正由于车轮空转、打滑、蛇形、磨耗等因素造成的里程计累积误差。基于这些现有技术，目前列车实时定位精度在理论上已经可以达到米级，能够满足目前列车运行控制的需求。

另一方面，由于受到列车冲击、地质变形、环境作用等因素影响，线路、桥梁、隧道、边坡、接触网、通信信号等轨道交通基础设施在服役过程中的状态经常发生变化，威胁行车安全。因此，必须经常对基础设施的状态进行检测，并与历史检测数据对比，分析检测参数的变化趋势，科学评估基础设施的安全状态。目前，对于基础设施状态的检测通常采用车载式动态检测和人工地面巡检两种方式。不论采取何种移动检测方式，由于需要对比移动检测方式获取的历史数据，检测数据必须能够基于线路公里标进行精确的绝对定位，或者能够将不同次测量数据进行精确的相对对位。对于这类应用，例如隧道洞体变形分析、边坡变形分析、轨旁设备变形分析等，米级的定位精度将无法满足需求。

发明内容

为满足定位精度的需求，本发明提供了一种轨道交通车辆的定位装置和方法。

一方面，本发明公开了一种轨道交通车辆的定位装置，包括：激光位移传感器、轨道车辆走行距离检测单元和同步采集与数据处理单元；所述激光位移传感器和所述轨道车辆走行距离检测单元分别与所述同步采集与数据处理单元相连接；其中，所述激光位移传感器用于检测该激光位移传感器的安装位置与轨道表面特征点之间的距离；所述轨道表面特征点位于钢轨内侧，并且与轨道中心线的距离为钢轨扣件到轨道中心线的距离；所述轨道车辆走行距离检测单元用于检测轨道车辆沿线路方向上的位置变化量；所述同步采集与数据处理单元用于同步采集所述激光位移传感器和所述轨道车辆走行距离检测单元的输出，以确定所述激光位移传感器输出的相邻位移采样点之间的实际距离，进而获得轨道车辆经过线路的轨道特征曲线，并通过特征曲线匹配进行定位。

上述定位装置，优选所述轨道车辆走行距离检测单元包括轮轴脉冲传感器。

上述定位装置，优选所述述轨道车辆走行距离检测单元包括第二激光位移传感器，所述第二激光位移传感器设置于轨道车辆上；并且，与所述激光位移传感器在轨道车辆的行进方向上保留有预定间距。

上述定位装置，优选所述同步采集与数据处理单元内还包括：用于存储事先标定的轨道特征曲线的第一存储器，所述事先标定的轨道特征曲线用于定位。

上述定位装置，优选所述同步采集与数据处理单元内还包括：用于存储记录历史检测数据的轨道特征曲线的第二存储器，所述历史数据用于将新采集的检测数据与历史检测数据作对比并进行趋势分析。

另一方面，本发明还公开了一种轨道交通车辆的定位方所述方法基于轨道交通车辆的定位装置，所述装置包括：激光位移传感器、轨道车辆走行距离检测单元和同步采集与数据处理单元；所述激光位移传感器和所述轨道车辆走行距离检测单元分别与所述同步采集与数据处理单元相连接；所述方法包括如下步骤：在工作状态下，将所述激光位移传感器相应于轨道内侧的扣件设置；检测该激光位移传感器的安装位置与轨道表面特征点之间的距离；所述轨道表面特征点位于钢轨内侧，并且与轨道中心线的距离为钢轨扣件到轨道中心线的距离；同时，基于轨道车辆走行距离检测单元检测轨道车辆沿线路方向上的位置变化量；所述同步采集与数据处理单元同步采集所述激光位移传感器和所述轨道车辆走行距离检测单元的输出，以确定所述激光位移传感器输出的相邻位移采样点之间的实际距离，进而获得轨道车辆经过线路的轨道特征曲线，并通过特征曲线匹配进行定位。

上述定位方法，优选所述基于轨道车辆走行距离检测单元检测轨道车辆沿线路方向上的位置变化量为：基于轮轴脉冲传感器，轮轴脉冲传感器在车轮每旋转一周输出多个脉冲，基于车轮直径已知条件下，计算脉冲数获得走行距离。