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(shí)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)檢測是實(shí)現(xiàn)列車與車站信息同步的重要前提條件，實(shí)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(shí)間間隔短、列車運(yùn)行線路多的問題；同時(shí)，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(dāng)列車進(jìn)站與出站時(shí)自動實(shí)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(zhǔn)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(jì)算出列車的運(yùn)行速度和已行駛過的距離，但是在實(shí)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(jìn)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(dǎo)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(dāng)軌道被列車占用時(shí)，送電端送出的低電流被列車短路，受電端繼電器失磁，進(jìn)而判斷出軌道的占用情況，每段軌道的起點(diǎn)和終點(diǎn)作為列車位置的同步參考點(diǎn)，起到地面位置定位的信標(biāo)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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)車-地信息的傳送，后者出現(xiàn)于20世紀(jì)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(fù)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(shí)時(shí)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(jìn)的科學(xué)技術(shù)研究可靠性更高、速度更快、更易實(shí)現(xiàn)的檢測方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種切實(shí)可行的針對城市軌道交通的列車位置實(shí)時(shí)檢測和列車進(jìn)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(jìn)行校正，不僅可以實(shí)現(xiàn)對列車準(zhǔn)確位置的實(shí)時(shí)掌握，而且能改變現(xiàn)有的列車停靠站臺位置不精確而導(dǎo)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(shí)現(xiàn)本實(shí)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(biāo)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(biāo)簽。本實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)無接觸雙向通信，達(dá)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(biāo)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(xué)、大規(guī)模集成電路技術(shù)等新技術(shù)。地面電子標(biāo)簽用于識別軌道線路的基本參數(shù)信息及該點(diǎn)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(gè)或多個(gè)數(shù)字信息序列，安裝于兩根軌道之間，平時(shí)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入車載讀寫器發(fā)出的無線射頻信號區(qū)域后，電子標(biāo)簽利用線圈上的感應(yīng)電流獲得能量，啟動電子標(biāo)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(biāo)簽信息進(jìn)行解碼，得到電子標(biāo)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(shí)列車的準(zhǔn)確位置，實(shí)現(xiàn)列車位置的實(shí)時(shí)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(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著優(yōu)點(diǎn)(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(shí)時(shí)校正，具有精度高、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝靈活、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；(2)實(shí)現(xiàn)了列車進(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)用新型實(shí)施例中列車定位與精確停車的設(shè)計(jì)示意圖。圖3是本實(shí)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型包括車載讀寫器1、射頻天線2、地面電子標(biāo)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(shí)時(shí)讀寫地面電子標(biāo)簽3中的信息獲得列車當(dāng)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(biāo)簽3，接收標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)或向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)接口與列車信息處理單元10進(jìn)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(shí)現(xiàn)將需要發(fā)往地面電子標(biāo)簽3的命令調(diào)制到電子標(biāo)簽3的射頻工作頻率上，由射頻天線2發(fā)送出去，當(dāng)電子標(biāo)簽3進(jìn)入射頻信號工作區(qū)域時(shí)，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(biāo)簽3返回的信號進(jìn)行處理，從中解調(diào)出包含在電子標(biāo)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(jìn)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(biāo)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(biāo)簽3進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻標(biāo)簽獲得能量被激活，標(biāo)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(biāo)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(jìn)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(biāo)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(jī)構(gòu)動作。實(shí)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(xì)，如圖2所示，本實(shí)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(shí)際使用時(shí)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(dāng)列車6精確停車時(shí)，列車頭與站臺終點(diǎn)9的距離為2m，列車尾與站臺起點(diǎn)8的距離為2m ；步驟3、在軌道中心線上鋪設(shè)地面電子標(biāo)簽3，根據(jù)本實(shí)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(jìn)站的軌道中心線上，每隔30m布設(shè)一個(gè)地面電子標(biāo)簽3，即， 從距離站臺起點(diǎn)8的: 處，按列車前進(jìn)方向的相反方向每隔30m布設(shè)一個(gè)地面電子標(biāo)簽3， 在此區(qū)段總共布設(shè)四個(gè)地面電子標(biāo)簽3 ；步驟32、列車6進(jìn)站后，在軌道中心線上每隔IOm布設(shè)一個(gè)地面電子標(biāo)簽3，即，從距離站臺起點(diǎn)8的: 處，沿著列車前進(jìn)方向每隔IOm布設(shè)一個(gè)地面電子標(biāo)簽，在此區(qū)段總共布設(shè)十二個(gè)地面電子標(biāo)簽3 ；步驟33、從站臺內(nèi)最后一個(gè)電子標(biāo)簽3處，即距離站臺終點(diǎn)9的7m處，沿列車6前進(jìn)方向每隔IOOm布設(shè)一個(gè)地面電子標(biāo)簽3 ；步驟4、將站臺內(nèi)最后一個(gè)電子標(biāo)簽3設(shè)置為列車6的停車標(biāo)志位4 ；步驟5、設(shè)置列車頭的停車處為停車點(diǎn)5。射頻識別技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)對高速移動物體的迅速識別，可實(shí)現(xiàn)無源讀取數(shù)據(jù)、免接觸操作，無機(jī)械磨損，壽命長，應(yīng)用便利，這些突出優(yōu)點(diǎn)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(yùn)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(shí)時(shí)獲得列車位置的絕對參考值，不斷的對列車位置測量值進(jìn)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(yùn)行時(shí)，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(biāo)簽3對此做出響應(yīng)，返回相應(yīng)電子標(biāo)簽的芯片信息，則便可獲得列車當(dāng)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(zhǔn)確控制。這一過程在列車運(yùn)行階段不斷重復(fù)，所不同的是，當(dāng)列車即將進(jìn)站時(shí)，地面電子標(biāo)簽3布設(shè)間距將大幅縮小，當(dāng)列車進(jìn)站準(zhǔn)備停車時(shí)，電子標(biāo)簽布設(shè)間距將進(jìn)一步縮小，這均是為實(shí)現(xiàn)列車精確停車采取的措施，當(dāng)列車檢測到含有停車標(biāo)志位4信息的電子標(biāo)簽3時(shí)，車載ATO系統(tǒng)將最后一次啟動制動裝置，此時(shí)距離列車停車點(diǎn)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(shí)現(xiàn)列車的精確、平穩(wěn)停車。 本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)地鐵列車位置的實(shí)時(shí)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(biāo)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(biāo)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(jìn)方向，在列車出站至再次進(jìn)站前的行駛軌道上，每間隔IOOm設(shè)置一個(gè)地面電子標(biāo)簽(3)；在列車即將進(jìn)站的行駛軌道中心線上每隔30m設(shè)置一個(gè)地面電子標(biāo)簽(3)； 在列車進(jìn)站的軌道中心線上每隔IOm設(shè)置一個(gè)地面電子標(biāo)簽(3)，并將最后一個(gè)電子標(biāo)簽位置作為停車標(biāo)志位(4)。
專利摘要本實(shí)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(shí)時(shí)校正。該系統(tǒng)包括車載讀寫器、射頻天線、地面電子標(biāo)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(biāo)簽。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)地鐵列車位置的實(shí)時(shí)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(xué)院