CN1826531A - 测量火车速度的设备及其方法 - Google Patents

测量火车速度的设备及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1826531A
CN1826531A CNA038270072A CN03827007A CN1826531A CN 1826531 A CN1826531 A CN 1826531A CN A038270072 A CNA038270072 A CN A038270072A CN 03827007 A CN03827007 A CN 03827007A CN 1826531 A CN1826531 A CN 1826531A
Authority
CN
China
Prior art keywords
train
speed
light
measuring
measuring unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA038270072A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100442054C (zh
Inventor
睦载均
张世基
李银浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Railroad Research Institute KRRI
Original Assignee
Korea Railroad Research Institute KRRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Railroad Research Institute KRRI filed Critical Korea Railroad Research Institute KRRI
Publication of CN1826531A publication Critical patent/CN1826531A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100442054C publication Critical patent/CN100442054C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/68—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using optical means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种测量火车速度的设备及其方法，其中在轨道附近安装光源并且在火车上安装测量单元，从而通过间接测量方法而测量沿着轨道行驶的火车的实际速度。测量火车速度的设备包括：光源，安装在轨道附近并且发射圆形光束或者线性光束；测量单元，安装在火车前部或者后部并且接收从所述光源发射的光线；以及速度转换器，用于将从所述测量单元接收到的信号转换为火车的速度值。测量火车速度的方法包括步骤：控制从安装在轨道附近的激光单元发射的连续光束的尺寸并构成平行光束，发射平行光束到安装在火车上的测量单元，以及利用光线达到最大强度级别的时间而测量火车速度。

Description

测量火车速度的设备及其方法
技术领域
本发明涉及一种测量火车速度的设备及其方法。更特别的，本发明涉及一种测量火车速度的设备及其方法，其中在轨道附近安装光源并且在火车上安装测量单元，从而通过间接测量方法而测量沿着轨道行驶的火车的实际速度。
背景技术
通常的，轨道车辆例如火车沿着已经安装好的轨道行驶。这种火车的每个轮子具有同时旋转的转速计，其中通过转速计的旋转次数或者频率可以测量火车的速度。
因此，在韩国公开专利第2000-0045995号(公开日期：2000/07/25)中引用了使用转速计测量速度的技术，其中描述了锁相环(PLL)。PLL包括：相位检测器，用于检测相位差并且将相位误差值转换为电压；电压可控振荡器(VOC)，用于将输入的电压转换为频率，以及分频器，用于分成数量为N的脉冲。
由于在火车的低速范围内在预定时间内可以使用转速计测量速度，因此该技术着重于提高速度测量的精度。
然而，在轮子磨损或者转速计滑动造成误差的情况下，由于轮子磨损造成的误差随着火车行驶而累积，因此需要进行补偿。
因此，需要开发一种直接测量火车实际速度的传感器或者测量技术，从而可以周期性补偿利用轮子旋转的间接测量的方法。特别的，在火车中，由于火车的震动使得应用通常的速度传感器很困难。而且，由于很多相关部件和机器安装在轮子附近，存在很难安装测量传感器的问题。
发明内容
因此，本发明着眼于现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目标是提供一种测量火车速度的设备及其方法，其中从安装在轨道附近的光源发射光线，并且使用测量单元和速度转换器测量一定时间内的光量，并且可以以非接触方法测量沿着轨道行驶的火车的实际速度，并且可以防止与轮子附近的其他机器相干扰，从而可以很容易安装这些部件。
本发明的另一目标是提供一种测量火车速度的设备及其方法，其中利用对通过现有转速计测量的速度进行补偿可以测量火车的实际速度，从而可以确定火车的行驶状态。
为了实现上述目标，测量火车速度的设备包括：光源，安装在轨道附近并且发射圆形光束或者线性光束；测量单元，安装在火车前部或者后部并且接收从所述光源发射的光线；以及速度转换器，用于将从所述测量单元接收到的信号转换为火车的速度值。
而且，所述光源包括发射连续光束的激光单元、控制从所述激光单元发射的光束的尺寸的凸透镜，以及在光束通过所述凸透镜后使光束平行射到火车上的准直仪(collimator)。
此处，优选的，所述光源提供在不存在斜坡或者弯道的位置，在这些位置火车以恒定速度行驶。而且，光源的光束是根据火车的临近信号而发射，而不是持续发射。
而且，所述测量单元包括用于将接收到的光线转换为电信号的光电二极管、用于放大通过所述光电二极管发送的信号的信号放大器以及用于从放大后的信号中去除噪声并仅发送所需的信号的带通滤波器。
一种测量火车速度的方法，包括以下步骤：控制从安装在轨道附近的激光单元发射的连续光束的尺寸并形成平行光束，使平行光束射到安装在火车上的测量单元，以及利用光线达到最大强度级别的时间或者利用两个测量单元处光线的最大强度级别的时间差测量火车的速度。
而且，测量的火车实际速度对间接测量方法中通过转速计测量的速度进行补偿，并且在测量单元的安装点产生的行驶中火车的状态通过各个安装点处光线强度差而确定。
附图说明
本发明的上述和其他目标、特征以及优点可以通过下面的结合附图的详细描述更清楚的理解，其中：
图1为根据本发明的测量火车速度的设备的示例图示；
图2为图1中所示的测量火车速度的设备的详细图示；
图3和图4为根据本发明的描述利用圆形光束在火车上测量的各个信号的曲线图；以及
图5为描述对于火车行驶状态的接收到的光线量的差值的曲线图。
具体实施方式
现在参考附图通过示例实施例进一步详细描述本发明。
图1至图5显示了测量火车速度的设备及其方法。如图1所示，所述测量火车速度的设备包括安装在轨道10附近的光源11、接收从光源11发射的光线的测量单元12以及将从测量单元12接收到的信号转换为火车速度值的速度转换器13。
也就是说，安装在火车上的测量单元12接收从光源11发射的圆形光束或者线性光束。信号从测量单元12传送到速度转换器13，从而测量火车14的实际速度。
如图2所示，光源11包括发射连续光束的激光单元15、控制从激光单元15发射的光束的尺寸的凸透镜16以及在光线通过凸透镜16之后使光束平行射到火车14上的准直仪17(collimator)。
此处，当光源11设置在火车能够恒速行驶的区段上时，可以精确获得火车14的实际速度。所述区段中应当不存在斜坡或者弯道。因此，在选择光源的安装点时应当考虑轨道10的特点。而且，光源的光束应当根据火车的临近信号发射而不是连续发射。
测量单元12包括用于将接收到的光线转换为电信号的光电二极管18、用于放大从光电二极管18发送的信号的信号放大器19以及用于从放大后的信号中去除噪声并仅发送所需信号的带通滤波器20。
如图1和图2所示，从光源11的激光单元15发射的连续波束通过凸透镜16，从而连续光束的尺寸可以被适当控制。在通过准直仪17之后，扩散的光束变为平行光束，从而发射到火车14。
通常的，考虑到火车14的行驶状况或者尺寸，到达测量单元12的光束的尺寸可以根据如下情况而改变，即利用发射到光电二极管18的光线达到最大强度级别的时间或者利用发射到两个光电二极管18的光线达到最大强度级别的时间差。
也就是说，在利用光线达到最大强度级别的时间的方法中，由于圆形波束的尺寸很小时光线达到最大强度的时间很短，这样在测量中会产生很多误差，并且导致了必须快速完成数据获取的问题。因此，优选的，圆形光束的直径大于30毫米。
而且，在利用发射到两个光电二极管18的光线达到最大强度的时间差的方法中，对发射光束的尺寸几乎没有什么影响，因此可以适当的将圆形光束的直径设置为5毫米。
从光源11发射的圆形光束进入光电二极管18并且转换为电信号。电信号的电平通常很低，甚至依赖于光线强度。因此，必须通过信号放大器19将电信号的电平增大到适当电平。
而且，放大后的信号具有很多噪声，并且所述信号应当通过带通滤波器20以仅选择所需信号。所选择的信号被发送到速度转换器13以获取转换后的速度。
图3和图4为描述利用圆形波束在火车上测量的典型信号的曲线图。图3显示了发射到测量单元12的相对于时间的光线强度级别，图4显示了发射到两个测量单元12的相对于时间的光线强度级别。
如曲线图所示，从测量单元12发射的光线强度显示为三维曲线图，因为光线强度与发射到光电二极管18的圆形光束的面积相同。
此处，如果光线强度最大，则表示所有的圆形光束都发射到光电二极管，获取光线达到最大强度的时间，并且通过如下公式计算速度：
火车速度＝圆形光束直径/光线达到最大强度级别的时间
在图4中，光源11安装在轨道10附近并且火车14沿着轨道10行驶。在安装在火车14上预定空间中的两个测量单元上捕捉信号以及时间差。
因此，在两个测量单元12的情况下，可以通过如下公式获取速度：
火车速度＝各个测量单元之间的距离/各个测量单元之间的时间差
上述两种方法是本发明的两个实施方式，但是可以采用各种形状的光源。如前所述，可以使用其他方法，其中光源的光束根据火车的临近信号发射而不是连续发射。
而且，图5为描述从两个测量单元12接收到的光线强度的曲线图。两个测量单元12安装在火车14的尾部，其中在轮子处可以产生严重磨损或者采用橡胶轮胎时可能产生穿孔。
对具有测量单元12的轮子根据磨损程度、穿孔以及悬挂缺陷预先分析发射到两个测量单元12的光线强度。因此，可以通过光线强度的差值Δ1、Δ2估计行驶火车14的状态。
尽管为了示例目的描述了本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以理解，各种修改、添加以及替换都是可能的，但是并不背离权利要求书限定的本发明的范围和实质。
工业适用性
如上所述，本发明的测量火车速度的设备及其方法的效果在于，从安装在轨道附近的光源发射光线，使用测量单元和速度转换器测量一定时间内的光线量，并且可以通过非接触方法测量沿着轨道行驶的火车的实际速度，并且可以防止与邻近轮子的其他机器的干扰，从而可以很容易安装这些部件。
而且，本发明的优点在于，利用对通过现有的转速计测量的速度进行补偿，可以测量火车的实际速度，并且可以确定火车的行驶状态。

Claims (9)

1.一种测量火车速度的设备，包括：
光源(11)，安装在轨道(10)附近并且发射圆形光束或者线性光束；
测量单元(12)，安装在火车(14)前部或者后部并且接收从所述光源(11)发射的光线；以及
速度转换器(13)，用于将从所述测量单元(12)接收到的信号转换为火车(14)的速度值。
2.根据权利要求1所述的测量火车速度的设备，其中，所述光源(11)包括发射连续光束的激光单元(15)、控制从所述激光单元(15)发射的光束的尺寸的凸透镜(16)以及在光束通过所述凸透镜(16)后使光束平行射到火车(14)上的准直仪(17)。
3.根据权利要求1或2所述的测量火车速度的设备，其中，所述光源(11)提供在不存在斜坡或者弯道的位置，在这些位置火车(14)以恒定速度行驶。
4.根据权利要求3所述的测量火车速度的设备，其中所述光源(11)的光束是根据火车(14)的临近信号而发射，而不是持续发射。
5.根据权利要求1所述的测量火车速度的设备，其中所述测量单元(12)包括用于将接收到的光线转换为电信号的光电二极管(18)、用于放大通过所述光电二极管(18)发送的信号的信号放大器(19)以及用于从放大后的信号中去除噪声并仅发送所需的信号的带通滤波器(20)。
6.一种测量火车速度的方法，包括以下步骤：
控制从安装在轨道(10)附近的激光单元(15)发射的连续光束的尺寸并形成平行光束；
使平行光束射到安装在火车(14)上的测量单元(12)；以及
利用光线达到最大强度级别的时间而测量火车(14)的速度。
7.根据权利要求6所述的测量火车速度的方法，其中，测量的火车(14)实际速度对间接测量方法中通过转速计测量的速度进行补偿。
8.根据权利要求6或7所述的测量火车速度的方法，其中，在测量单元(12)的安装点产生的行驶中火车(14)的状态通过各个安装点处光线强度差而确定。
9.一种测量火车速度的方法，包括以下步骤：
控制从安装在轨道(10)附近的激光单元(15)发射的连续光束的尺寸并形成平行光束；
使平行光束射到安装在火车(14)上的两个测量单元(12)；以及
利用各个测量单元(12)处光线达到最大强度级别的时间差测量火车(14)的速度。
CNB038270072A 2003-10-15 2003-12-18 测量火车速度的设备及其方法 Expired - Fee Related CN100442054C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030071716 2003-10-15
KR10-2003-0071716A KR100520467B1 (ko) 2003-10-15 2003-10-15 궤도차량의 속도측정장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1826531A true CN1826531A (zh) 2006-08-30
CN100442054C CN100442054C (zh) 2008-12-10

Family

ID=36936470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB038270072A Expired - Fee Related CN100442054C (zh) 2003-10-15 2003-12-18 测量火车速度的设备及其方法

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR100520467B1 (zh)
CN (1) CN100442054C (zh)
WO (1) WO2005038467A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101290325B (zh) * 2007-04-18 2011-09-28 上海磁浮交通工程技术研究中心 轨道车辆地面定位测速***
CN101629964B (zh) * 2009-08-13 2011-10-26 浙江理工大学 用于rm不稳定性试验气液界面的速度测量装置
CN102401839A (zh) * 2011-08-29 2012-04-04 南车南京浦镇车辆有限公司 一种磁悬浮列车速度检测方法
CN103386993A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 深圳市坐标系交通技术有限公司 采集列车运行信息的***、光发射装置和光接收处理装置
CN110171443A (zh) * 2019-05-28 2019-08-27 江苏飞梭智行设备有限公司 一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法
CN111332331A (zh) * 2018-12-19 2020-06-26 中车唐山机车车辆有限公司 一种磁悬浮列车
CN111721960A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） 超高速磁悬浮列车激光测速定位装置及方法
CN110171443B (zh) * 2019-05-28 2024-07-16 江苏飞梭智行设备有限公司 一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009030519A1 (de) * 2007-09-04 2009-03-12 Siemens Schweiz Ag Verfahren und system für die geschwindigkeitsmessung von schienenfahrzeugen
KR101019127B1 (ko) * 2008-12-18 2011-03-07 현대로템 주식회사 차량 속도 측정 장치 및 그 방법
DE102009015540A1 (de) * 2009-04-01 2010-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Geschwindigkeitsüberwachung
KR101059191B1 (ko) * 2010-01-11 2011-08-25 김봉택 열차 운행 제어 시스템 및 그 방법
CN113740558B (zh) * 2021-08-24 2024-03-19 红云红河烟草(集团)有限责任公司 一种滤棒发射接收速度在线测速器
KR102674669B1 (ko) * 2021-12-09 2024-06-12 (주)모노리스 주행 경로 주행차 랩타임 측정시스템

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2450455A1 (fr) * 1979-02-28 1980-09-26 Anvar Procede et dispositif pour la mesure des vitesses lineaires sans contact et sans marquage
IN170226B (zh) * 1985-08-02 1992-02-29 Pandrol Ltd
US5467654A (en) * 1993-12-20 1995-11-21 Union Switch & Signal Inc. Method and apparatus for determining the operating speed of a rail vehicle
FR2716723B1 (fr) * 1994-02-28 1996-04-26 Matra Transport Procédé et dispositif de mesure du déplacement relatif entre deux composants.
DE59610592D1 (de) * 1996-03-20 2003-08-14 Mueller Ag Effretikon J Verfahren zur optischen Messung von relativen Winkeln
JP2901571B2 (ja) * 1997-04-28 1999-06-07 日本電気移動通信株式会社 列車人身事故防止システム
CN1161590C (zh) * 2001-07-13 2004-08-11 北方交通大学 一种激光测量车辆运动姿态的方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101290325B (zh) * 2007-04-18 2011-09-28 上海磁浮交通工程技术研究中心 轨道车辆地面定位测速***
CN101629964B (zh) * 2009-08-13 2011-10-26 浙江理工大学 用于rm不稳定性试验气液界面的速度测量装置
CN102401839A (zh) * 2011-08-29 2012-04-04 南车南京浦镇车辆有限公司 一种磁悬浮列车速度检测方法
CN103386993A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 深圳市坐标系交通技术有限公司 采集列车运行信息的***、光发射装置和光接收处理装置
WO2013166890A1 (zh) * 2012-05-09 2013-11-14 深圳市坐标系交通技术有限公司 采集列车运行信息的***、光发射装置和光接收处理装置
CN103386993B (zh) * 2012-05-09 2015-11-18 深圳市坐标系交通技术有限公司 采集列车运行信息的***、光发射装置和光接收处理装置
CN111332331A (zh) * 2018-12-19 2020-06-26 中车唐山机车车辆有限公司 一种磁悬浮列车
CN111332331B (zh) * 2018-12-19 2021-01-05 中车唐山机车车辆有限公司 一种磁悬浮列车
CN111721960A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） 超高速磁悬浮列车激光测速定位装置及方法
CN110171443A (zh) * 2019-05-28 2019-08-27 江苏飞梭智行设备有限公司 一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法
CN110171443B (zh) * 2019-05-28 2024-07-16 江苏飞梭智行设备有限公司 一种实现轨道车辆无人驾驶的调速***和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100442054C (zh) 2008-12-10
KR20030086521A (ko) 2003-11-10
WO2005038467A1 (en) 2005-04-28
KR100520467B1 (ko) 2005-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1826531A (zh) 测量火车速度的设备及其方法
CN1184489C (zh) 自动导向车辆的定位方法
US7501811B2 (en) Displacement measuring apparatus and load measuring apparatus of rotating member
CN1950670A (zh) 具有光学探针的测量设备
CN112424050B (zh) 用于监控轨道段的方法和***
CN1812907A (zh) 钢轨和列车监控***和方法
CN101055232A (zh) 光学扫描车轮的充气轮胎胎面的方法
CN104929024A (zh) 路面平整度检测仪及路面平整度测量方法
CN101300463B (zh) 刻度尺和读取头***
CN108398105B (zh) 轨道偏移测量方法、装置及***
CN1039158C (zh) 使用相位变异的光学测距装置及其方法
CN104345308A (zh) 车辆侦测器和量测车辆距离以及车辆速度的方法
KR101871798B1 (ko) 전차레일 자동 측정장치 및 그 방법
JPWO2018163638A1 (ja) 速度計測装置及び速度計測方法
JP2011158372A (ja) 鉄道軌道の曲率・曲線半径測定方法
CN109407110B (zh) 基于扫描振镜的车载激光多普勒测速仪
CN113608221B (zh) 一种加速度辅助机车雷达测速滤波方法
CN1658290A (zh) 去除噪声的方法和装置以及用于数字记录的磁头－介质间距调制的测量
KR20060090517A (ko) 고정선로를 주행하는 이동체 길이 및 이동체의 차륜경측정 장치 및 그 방법
Castellini et al. Automotive components vibration measurements by tracking laser Doppler vibrometry: advances in signal processing
CN115343499A (zh) 用于测量部件转速的指示参数的装置
RU2726287C1 (ru) Датчик угла поворота
JP2002228676A (ja) 走行車両の車速測定方法及びそれを用いた走行性能測定方法
CN108398106B (zh) 一种轨道偏移测量基准设定方法、装置及***
RU2371697C1 (ru) Способ измерения внешнего шума транспортного средства

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081210

Termination date: 20141218

EXPY Termination of patent right or utility model