一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器及其自動感知方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器及其自動感知方法，該電子感應器包括電子感應器以及用于讀取所述電子感應器存儲信息的車列檢測器，所述電子感應器包括第一微處理器以及均與所述第一微處理器交互連接的第一遠距射頻單元和近距射頻單元，所述車列檢測器包括第二微處理器以及與所述第二微處理器交互連接的第二遠距射頻單元，所述第一微處理器與第二微處理器之間通過第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元交互連接。本發(fā)明還提供一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應裝置的自動感知方法。本發(fā)明通過點名方式對所掛接車輛進行自動判斷，自動采集掛接信息數(shù)據(jù)并最終形成一組車列信息，實現(xiàn)對機車和車輛的準確定位、跟蹤和管理。
【專利說明】一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器及其自動感知方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路車輛運輸跟蹤定位【技術領域】，具體是一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應裝置及其自動感知方法。
[0002]
【背景技術】 [0003]目前，國內(nèi)對于機車及車輛的準確跟蹤定位主要有兩種方案，一是通過地面物流信息系統(tǒng)推斷車輛位置，該方案需要大量人工干預，成本較低，但是無法準確定位車輛位置，并且在機車現(xiàn)場作業(yè)時，如果摘掛鉤數(shù)量出現(xiàn)錯誤，地面系統(tǒng)無法感知，因此會出現(xiàn)錯誤的推斷；二是通過在地面軌道鋪設大量的無源標簽，在每節(jié)車輛上安裝標簽閱讀器及無線通信設備，該方案雖然能較準確地定位車輛的位置，但造價成本極其高昂，只有在小型的企業(yè)鐵路站才有可能使用這種跟蹤定位方案，這種方案的成本代價導致其無法進行大規(guī)模推廣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠在鐵路車輛上使用，并且能夠實現(xiàn)車輛的定位跟蹤管理的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應裝置及其自動感知方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案為:
一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，該裝置包括電子感應器以及用于讀取所述電子感應器存儲信息的車列檢測器，所述電子感應器包括第一微處理器以及均與所述第一微處理器交互連接的第一遠距射頻單元和近距射頻單元，所述車列檢測器包括第二微處理器以及與所述第二微處理器交互連接的第二遠距射頻單元，所述第一微處理器與第二微處理器之間通過第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元交互連接。
[0006]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，所述電子感應器還包括狀態(tài)指示燈，所述狀態(tài)指示燈的輸入端與微處理器的輸出端連接。
[0007]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，所述電子感應器還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器的輸入端與微處理器的輸出端連接。
[0008]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，所述電子感應器還包括為其提供工作電源的可充電電池，所述可充電電池通過金屬彈片與電子感應器的線路板電源正負極連接。
[0009]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，所述近距射頻單元選用最大通信距離為
0.5~2米的2.4GHz無線射頻芯片及其外圍電路，所述第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元均選用最大通信距離為50~70米的2.4GHz無線射頻芯片及其外圍電路。
[0010]所述的一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，包括以下步驟:
(1)在每輛機車室內(nèi)安裝一個車列檢測器，在每輛機車和車輛的兩端分別安裝一個電子感應器；所述電子感應器存儲有所處機車或者車輛的ID編號；
(2)兩個相鄰的電子感應器之間通過近距射頻單元傳輸數(shù)據(jù)，兩個遠隔的電子感應器之間通過第一遠距射頻單元傳輸數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)的格式包括掛接信息包和點名信息包；
(3)電子感應器通過近距射頻單元來感知判斷是否存在相鄰電子感應器，若存在，則判定相鄰兩輛機車或者車輛處于掛接狀態(tài)；
(4)所述掛接信息包中含有機車或者車輛兩端所掛接機車或者車輛的信息；所述點名信息包的傳輸過程由設于機車室內(nèi)的車列檢測器發(fā)起，接收到點名信息包的電子感應器將自身存儲的掛接信息包以及接收到的其它電子感應器轉發(fā)的掛接信息包反饋給車列檢測器；
(5)所述車列檢測器將其點名接收到的掛接信息包進行分析處理，得到本車列所掛接機車或者車輛的動態(tài)信息，所述動態(tài)信息包括本車列所掛接機車或者車輛的數(shù)量、ID編號和順序。
[0011]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，步驟(3)中，電子感應器通過近距射頻單元每Tl時間感知判斷一次是否存在相鄰電子感應器，若存在，則將相鄰電子感應器所處機車或者車輛的ID編號和自身所處機車或者車輛的ID編號寫入自身掛接信息包中，若不存在，則只將自身所處機車或者車輛的ID編號寫入自身掛接信息包中。
[0012]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，其特征在于，還包括:分別處于同一輛機車或者車輛兩端的兩個電子感應器之間通過第一遠距射頻單元每T2時間點對點相互檢測一次通信鏈路是否正常。
[0013]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，步驟(4)中，所述設于機車室內(nèi)的車列檢測器通過第二遠距射頻單元和第一遠距射頻單元每T3時間點對點將點名信息包發(fā)送給機車尾端的電子感應器；
所述機車尾端的電子感應器接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元將自身掛接信息包反饋給車列檢測器，同時通過近距射頻單元將點名信息包轉發(fā)給第一相鄰車輛首端的電子感應器，并將通過近距射頻單元接收到的其它掛接信息包通過第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元轉發(fā)給車列檢測器；
所述第一相鄰車輛首端的電子感應器接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元將點名信息包轉發(fā)給第一相鄰車輛尾端的電子感應器，并將通過第一遠距射頻單元接收到的其它掛接信息包通過近距射頻單元轉發(fā)給機車尾端的電子感應器；
所述第一相鄰車輛尾端的電子感應器接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元將自身掛接信息包反饋給第一相鄰車輛首端的電子感應器，同時通過近距射頻單元將點名信息包轉發(fā)給第二相鄰車輛首端的電子感應器，并將通過近距射頻單元接收到的其它掛接信息包通過第一遠距射頻單元轉發(fā)給第一相鄰車輛首端的電子感應器；
以此類推，直至本車列最后一輛車輛的電子感應器接收到點名信息包，并將其自身掛接信息包反饋給車列檢測器，完成一次點名過程。
[0014]所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，步驟(5)中，所述車列檢測器將每次點名接收到的掛接信息包依次組成隊列，形成一組車列信息，綜合多次點名形成的車列信息重復部分，推算出最終的車列掛接信息隊列。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明具有無線自組網(wǎng)功能，實現(xiàn)電子感應器之間自組網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。車列檢測器通過點名方式對所掛接車輛進行自動判斷，自動采集掛接信息數(shù)據(jù)并最終形成一組車列信息，實現(xiàn)對機車和車輛的準確定位、跟蹤和管理。
[0016]2、本發(fā)明具有故障自動檢測功能，通過電子感應器的近距感知檢測和遠距點對點鏈路檢測可以精確定位電子感應器損壞的位置。
[0017]3、本發(fā)明中的電子感應器具有欠壓報警功能，當電子感應器的電池電壓值低于設定值時，通過狀態(tài)指示燈和蜂鳴器進行聲光報警，同時將欠壓信息通過級聯(lián)傳輸方式上報至車列檢測器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的安裝位置示意圖；
圖3是本發(fā)明的工作示意圖；
圖4是本發(fā)明的點名處理流程圖。
[0019]【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明。
[0021]如圖1所示，一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，包括電子感應器I以及用于讀取電子感應器I存儲信息的車列檢測器2。電子感應器I包括第一微處理器11、第一遠距射頻單元12、近距射頻單元13、狀態(tài)指示燈14、蜂鳴器15和可充電電池16 ;車列檢測器2包括第二微處理器21和第二遠距射頻單元22。
[0022]第一微處理器11作為電子感應器I的主控芯片，用于數(shù)據(jù)的存儲、處理和實現(xiàn)電路的控制。第一遠距射頻單元12和近距射頻單元13均與微處理器11交互式信號連接，用于無線數(shù)據(jù)收發(fā)。狀態(tài)指示燈14的信號輸入端與微處理器11的信號輸出端連接，蜂鳴器15的信號輸入端與微處理器11的信號輸出端連接，狀態(tài)指示燈14和蜂鳴器15用于電子感應器的工作指示及故障報警?？沙潆婋姵?6通過金屬彈片與電子感應器I的線路板電源正負極連接，為電子感應器I提供工作電源。
[0023]第二微處理器21作為車列檢測器2的主控芯片，用于數(shù)據(jù)的存儲和處理。第二遠距射頻單元22與第二微處理器21交互式信號連接。
[0024]第一遠距射頻單元12和第二遠距射頻單元22均選用最大通信距離為50?70米的2.4GHz無線射頻芯片，配以專門的外圍電路，作為遠距數(shù)據(jù)級聯(lián)傳輸使用；近距射頻單元13選用最大通信距離為0.5?2米的2.4GHz無線射頻芯片，配以專門的外圍電路，作為近距感知使用。
[0025]第一微處理器11與第二微處理器21之間通過第一遠距射頻單元12和第二遠距射頻單元22交互式信號連接。
[0026]一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應裝置的自動感知方法，如圖2所示，該方法在每輛機車JC上安裝一個車列檢測器2，在機車JC和車輛CP的兩端各安裝一個電子感應器I。機車JC上的車輛檢測器2與機車JC兩端的電子感應器I通過遠距點對點傳輸進行通信，相鄰機車JC與車輛CP以及相鄰車輛CP與車輛CP之間的電子感應器I之間通過近距感知進行通信，同一車輛CP兩端的電子感應器I之間通過遠距點對點傳輸進行通信。[0027]兩個相鄰的電子感應器I (實質是指電子感應器I的第一微處理器11，為描述方便，故省略，下同)之間通過近距射頻單元13傳輸數(shù)據(jù)，兩個遠隔的電子感應器I之間通過第一遠距射頻單元12傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的格式包括掛接信息包和點名信息包。電子感應器I存儲有其所處機車JC或者車輛CP的ID編號。電子感應器I通過近距射頻單元13來感知判斷是否存在相鄰電子感應器1，并以此判斷相鄰兩機車JC或者車輛CP是否處于掛接狀態(tài)。電子感應器I通過近距射頻單元13每Tl時間感知判斷一次是否存在相鄰電子感應器I，若存在，則將相鄰電子感應器I所處機車JC或者車輛CP的ID編號和自身所處機車JC或者車輛CP的ID編號寫入自身掛接信息包中，若不存在，則只將自身所處機車JC或者車輛CP的ID編號寫入自身掛接信息包中。分別處于同一機車JC或者車輛CP兩端的兩個電子感應器I之間通過第一遠距射頻單元12每T2時間點對點相互檢測一次通信鏈路是否正
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[0028]由設于機車JC內(nèi)的車列檢測器2發(fā)起點名信息包的傳輸過程，接收到點名信息包的電子感應器I將自身存儲的掛接信息包以及接收到的其它電子感應器I轉發(fā)的掛接信息包反饋給車列檢測器2。車列檢測器2將其點名接收到的掛接信息包進行分析處理，得到本車列所掛接機車JC或者車輛CP的數(shù)量、ID編號、順序等動態(tài)信息。
[0029]如圖3所示，車列檢測器2通過第二遠距射頻單元22和第一遠距射頻單元12每T3時間點對點將點名信息包發(fā)送給機車JC尾端的電子感應器101，機車JC尾端的電子感應器101接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元12和第二遠距射頻單元22將自身掛接信息包反饋給車列檢測器2，同時通過近距射頻單元13將點名信息包轉發(fā)給第一相鄰車輛CPl首端的電子感應器102，并將通過近距射頻單元13接收到的其它掛接信息包通過第一遠距射頻單元12和第二遠距射頻單元22轉發(fā)給車列檢測器2。
[0030]第一相鄰車輛CPl首端的電子感應器102接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元12將點名信息包轉發(fā)給第一相鄰車輛CPl尾端的電子感應器103，并將通過第一遠距射頻單元12接收到的其它掛接信息包通過近距射頻單元13轉發(fā)給機車JC尾端的電子感應器101，再由機車JC尾端的電子感應器101通過第一遠距射頻單元12和第二遠距射頻單元22轉發(fā)給車列檢測器2。
[0031]第一相鄰車輛CPl尾端的電子感應器103接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元12將自身掛接信息包反饋給第一相鄰車輛CPl首端的電子感應器102，同時通過近距射頻單元13將點名信息包轉發(fā)給第二相鄰車輛CP2首端的電子感應器104，并將通過近距射頻單元13接收到的其它掛接信息包通過第一遠距射頻單元12轉發(fā)給第一相鄰車輛CPl首端的電子感應器102，第一相鄰車輛CPl首端的電子感應器102通過近距射頻單元13轉發(fā)給機車JC尾端的電子感應器101，再由機車JC尾端的電子感應器101通過第一遠距射頻單元12和第二遠距射頻單元22轉發(fā)給車列檢測器2。
[0032]以此類推，直至本車列最后一輛車輛CPn的電子感應器接收到點名信息包，并將其自身掛接信息包通過上述步驟反饋給車列檢測器2，完成一次點名過程。
[0033]車列檢測器2將每次點名接收到的掛接信息包依次組成隊列，形成一組車列信息，綜合多次點名形成的車列信息重復部分，推算出最終的車列掛接信息隊列。
[0034]由上述可知，點名信息包與掛接信息包的傳輸方向正好相反。
[0035]注:對某個電子感應器I來說，上述提到的“自身掛接信息包”指的該電子感應器I的第一微處理器11中存儲的自身所處車輛的掛接信息，“其它掛接信息包”指的是與該電子感應器I遠隔的其它電子感應器I的第一微處理器11中存儲的其它車輛的掛接信息。下同。
[0036]圖4示出了點名處理流程圖，首先判斷電子感應器的ID類型，若是機車用電子感應器，則執(zhí)行流程一，若是車輛用電子感應器，則執(zhí)行流程二 (下述“遠距”指的是通過遠距射頻單元，“近距”指的是通過近距射頻單元)。
[0037]所述流程一，包括以下順序的步驟:
(I)遠距接收點名信息包；
(2 )近距感知是否存在相鄰電子感應器，若是，則跳轉步驟(3 )，若否，則跳轉步驟(5 );
(3)遠距反饋自身掛接信息包，同時近距轉發(fā)點名信息包；近距等待接收下級掛接信息
包；
(4)判斷是否接收到其它掛接信息包，若是，則遠距轉發(fā)其它掛接信息包，若否，則跳轉步驟(5)；
(5)結束。
[0038]所述流程二，包括以下順序的步驟:
(1)接收點名信息包，判斷是否近距接收，若是，則跳轉步驟(2)，若否，則跳轉步驟
(5)；
(2)遠距點對點檢測車輛兩端電子感應器通信鏈路是否正常，若是，則跳轉步驟(3)，若否，則該車輛兩端的電子感應器遠距射頻有損壞，跳轉步驟(8)；
(3)遠距轉發(fā)點名信息包；遠距等待接收下級掛接信息包；
(4)判斷是否接收到其它掛接信息包，若是，則近距轉發(fā)其它掛接信息包，若否，則跳轉步驟(8)；
(5 )近距感知是否存在相鄰電子感應器，若是，則跳轉步驟(6 )，若否，則跳轉步驟(8 );
(6)遠距反饋自身掛接信息包，同時近距轉發(fā)點名信息包；近距等待接收下級掛接信息
包；
(7)判斷是否接收到其它掛接信息包，若是，則遠距轉發(fā)其它掛接信息包，若否，則跳轉步驟(8)；
(8)結束。
[0039]以上所述實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，其特征在于:該裝置包括電子感應器以及用于讀取所述電子感應器存儲信息的車列檢測器，所述電子感應器包括第一微處理器以及均與所述第一微處理器交互連接的第一遠距射頻單元和近距射頻單元，所述車列檢測器包括第二微處理器以及與所述第二微處理器交互連接的第二遠距射頻單元，所述第一微處理器與第二微處理器之間通過第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元交互連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，其特征在于:所述電子感應器還包括狀態(tài)指示燈，所述狀態(tài)指示燈的輸入端與微處理器的輸出端連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，其特征在于:所述電子感應器還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器的輸入端與微處理器的輸出端連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，其特征在于:所述電子感應器還包括為其提供工作電源的可充電電池，所述可充電電池通過金屬彈片與電子感應器的線路板電源正負極連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器，其特征在于:所述近距射頻單元選用最大通信距離為0.5~2米的2.4GHz無線射頻芯片及其外圍電路，所述第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元均選用最大通信距離為50~70米的2.4GHz無線射頻芯片及其外圍電路。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在每輛機車室內(nèi)安裝一個車列檢測器，在每輛機車和車輛的兩端分別安裝一個電子感應器；所述電子感應器存儲有所處機車或者車輛的ID編號； (2)兩個相鄰的電子感應器之間通過近距射頻單元傳輸數(shù)據(jù)，兩個遠隔的電子感應器之間通過第一遠距射頻單元傳輸數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)的格式包括掛接信息包和點名信息包； (3)電子感應器通過近距射頻單元來感知判斷是否存在相鄰電子感應器，若存在，則判定相鄰兩輛機車或者車輛處于掛接狀態(tài)； (4)所述掛接信息包中含有機車或者車輛兩端所掛接機車或者車輛的信息；所述點名信息包的傳輸過程由設于機車室內(nèi)的車列檢測器發(fā)起，接收到點名信息包的電子感應器將自身存儲的掛接信息包以及接收到的其它電子感應器轉發(fā)的掛接信息包反饋給車列檢測器； (5)所述車列檢測器將其點名接收到的掛接信息包進行分析處理，得到本車列所掛接機車或者車輛的動態(tài)信息，所述動態(tài)信息包括本車列所掛接機車或者車輛的數(shù)量、ID編號和順序。
7.根據(jù)權利要求6所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，其特征在于: 步驟(3)中，電子感應器通過近距射頻單元每Tl時間感知判斷一次是否存在相鄰電子感應器，若存在，則將相鄰電子感應器所處機車或者車輛的ID編號和自身所處機車或者車輛的ID編號寫入自身掛接信息包中，若不存在，則只將自身所處機車或者車輛的ID編號寫入自身掛接信息包中。
8.根據(jù)權利要求6所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，其特征在于，還包括:分別處于同一輛機車或者車輛兩端的兩個電子感應器之間通過第一遠距射頻單元每T2時間點對點相互檢測一次通信鏈路是否正常。
9.根據(jù)權利要求6所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，其特征在于: 步驟(4)中，所述設于機車室內(nèi)的車列檢測器通過第二遠距射頻單元和第一遠距射頻單元每T3時間點對點將點名信息包發(fā)送給機車尾端的電子感應器； 所述機車尾端的電子感應器接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元將自身掛接信息包反饋給車列檢測器，同時通過近距射頻單元將點名信息包轉發(fā)給第一相鄰車輛首端的電子感應器，并將通過近距射頻單元接收到的其它掛接信息包通過第一遠距射頻單元和第二遠距射頻單元轉發(fā)給車列檢測器； 所述第一相鄰車輛首端的電子感應器接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元將點名信息包轉發(fā)給第一相鄰車輛尾端的電子感應器，并將通過第一遠距射頻單元接收到的其它掛接信息包通過近距射頻單元轉發(fā)給機車尾端的電子感應器； 所述第一相鄰車輛尾端的電子感應器接收到點名信息包后，通過第一遠距射頻單元將自身掛接信息包反饋給第一相鄰車輛首端的電子感應器，同時通過近距射頻單元將點名信息包轉發(fā)給第二相鄰車輛首端的電子感應器，并將通過近距射頻單元接收到的其它掛接信息包通過第一遠距射頻單元轉發(fā)給第一相鄰車輛首端的電子感應器； 以此類推，直至本車列最后一輛車輛的電子感應器接收到點名信息包，并將其自身掛接信息包反饋給車列檢測器，完成一次點名過程。
10.根據(jù)權利要求6所述的鐵路車輛摘掛作業(yè)電子感應器的自動感知方法，其特征在 于: 步驟(5)中，所述車列檢測器將每次點名接收到的掛接信息包依次組成隊列，形成一組車列信息，綜合多次點名形成的車列信息重復部分，推算出最終的車列掛接信息隊列。
【文檔編號】B61L23/00GK103661493SQ201310670835
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權日:2013年12月12日
【發(fā)明者】魏臻, 陸陽, 鮑紅杰, 湯俊, 諸葛戰(zhàn)斌, 徐偉, 倪璞, 王洪軍 申請人:合肥工大高科信息科技股份有限公司