車輪間距法識別鐵路客貨車的方法及其系統的製作方法
2023-12-09 03:10:56 1
專利名稱：車輪間距法識別鐵路客貨車的方法及其系統的製作方法
技術領域：
車輪間距法識別鐵路客貨車的方法及其系統屬於鐵路客貨車自動識別技術領域。
目前還沒有專門針對客貨車進行自動識別的裝置。已有的鐵路車輛自動識別裝置，都是針對列車車輛型號及車號進行識別的。如申請號為92210541、授權公告號為2120741、名為「鐵路車輛自動識別裝置」的專利，它是把信號發生器安裝在火車底板下面的。又如申請號為89105199、公開號為1051330、名為「列車車輛自動識別系統」的專利，由採用二進位進行編碼的永磁體作為發射源的發送器、霍爾元件作為傳感器的接收器、接口板及控制計算機等幾個部分組成，編碼發送器安裝在車輛彈簧架下，接收器安裝在鐵軌外側與發送器相對應的地面上。它們的共同點都是在車輛特定位置安裝有檢測設備，來識別列車車輛型號及車號。但一旦把它們安裝在鐵路邊境口岸國外入境的列車上，由於我們不能對國外列車進行統一管理，因此它們並不適用。
1.本發明所述的車輪間距法識別鐵路客車貨車的方法，其特徵在於它依次含有以下步驟(1)初始化從火車入境方向到檢測面之間沿著任一根鐵軌內側依次設有安裝中心距等於一組貨車車輪中心距的兩個貨車車輪間距識別用磁傳感器，用於屏蔽機車以發出開始識別信號的磁傳感器以及判斷機車是否到達該處以發出結束判斷、讀取識別結果信號的磁傳感器；(2)判斷機車是否到達屏蔽機車用的磁傳感器的位置；(3)若機車已經到達上述發出開始識別信號的磁傳感器的位置，發出開始識別信號，並開始識別；(4)若機車已經到達上述發出結束判斷、讀取識別結果信號的磁傳感器的位置，則判斷兩個貨車車輪間距識別用的磁傳感器的輸出是否曾同為低電平；
若同為低電平，則為貨車；反之，則為客車。
本發明所述的車輪間距法識別鐵路客車貨車的系統，其特徵在於它含有沿著火車入境方向任意一根鐵軌內側依次設有的其安裝中心距等於一組貨車車輪中心距的兩個貨車車輪間距識別用的磁傳感器，用於屏蔽機車且發出開始識別信號的磁傳感器，判斷機車是否到達該處的發出結束判斷、讀取識別結果信號的磁傳感器，輸入端與兩個貨車車輪間距識別用磁傳感器輸出端相連的磁傳感器信號處理電路，輸入端分別與機車屏蔽磁傳感器和機車到達磁傳感器的輸出端相連的另一個磁傳感器信號處理電路，輸入端分別與上述兩個磁傳感器信號處理電路共四個輸出端相連的可編程控制器。所述的兩個磁傳感器信號處理電路各自含有用於變換磁傳感器輸出電位的模塊GXC9801以及與上述GXC9801模塊輸出端相連的各自用晶片LM324構成的電壓跟隨器。
使用證明它達到了預期目的。
圖2、磁傳感器安裝位置示意圖。
圖3、時序圖3a貨車通過時磁傳感器C1與C2的時序圖；3b客車通過時磁傳感器C1與C2的時序圖。
圖4、磁傳感器信號處理電路原理圖。
圖5、判斷流程圖。
圖6、硬體的電路原理框圖。
圖7、主程序流程框圖。
現用圖3來說明區分客、貨車的原理在一條鐵軌上安裝用於檢測火車車輪到達的兩個車輪傳感器。它們的安裝中心距等於一組貨車車輪中心距。當貨車車輪經過時，總有兩個脈衝同時發生的時刻，但對於客車而言，其一組車輪的中心距大於兩個車輪傳感器的安裝中心距，因而不存在同時發生兩個脈衝的時刻，從而可將客、貨車區別出來。
再見圖4和圖6。模塊GXC9801的MAG1+和MAG1-、MAG2+和MAG2-分別接兩個磁傳感器的一對輸出端，Out1、Out2分別接西門子可編程控制器PLC224的信號輸入端I0.0和I0.10。另一個磁傳感器信號處理電路同理。PLC224的輸出端Q0.0接指示燈。模塊GXC9801的VREF為參考電壓輸入端，電壓範圍為4V～9V，用來調節磁傳感器的靈敏度。
現結合圖7來說明圖5。Identify_Sensorl，Identify_Sensor2，Pingbi_Sensor，Arrive_Sensor分別是PLC從數位訊號輸入端讀取的C1，C2，C3，C4經處理過的傳感器信號。Freight_Train存放識別結果，「1」為貨車，「0」為客車；Flag_Freight_Train識別結果的中間變量；Permit_Identify允許識別的標誌，「1」是允許識別；Arrive是「到達」信號，「1」表示到達；PWM_Identifyl，PWM_Identify2是經展寬之後的兩個識別信號，脈寬為30ms。這是由於可編程控制器每次掃描的循環周期可能會小於C1與C2同時為低電平的時間即脈衝的寬度，因此在PLC224中作了將輸入脈衝展寬的處理，以便使PLC224能準確判斷出C1與C2同時為低電平。
初始化時，對Flag_Freight_Train，Freight_Train，Permit_Identify，Arrive，PWM_Identify1，PWM_Identify2清零。然後從PLC224的數位訊號輸入端讀取4個經處理過的傳感器信號，並分別存入下列變量Identify_Sensor1，Identify_Sensor2，Arrive_Sensor，Pingbi_Sensor中。一旦屏蔽傳感器被觸發，則允許客貨車識別，通過Pingbi_Sensor的下降沿給Permit_Identify置位即Permit_Identify＝1。此時調用判斷兩個識別傳感器是否同為低電平的子程序。在子程序中利用兩個10ms定時器分別將Identify_Sensor1和Identify_Sensor2兩個負脈衝信號展寬為30ms脈寬的兩個正脈衝信號PWM_Identify1和PWM_Identify2。這時開始識別。如結果是PWM_Identify1＝1，PWM_Identify2＝1同時發生，則給Flag_Freight_Train置位。如一旦到達傳感器C4被觸發，則利用Arrive_Sensor的下降沿給到達信號Arrive置位。如果Arrive＝1時，Flag_Freight_Train＝1，即貨車到達，則判斷為貨車，給出識別結果Freight_Train＝1，否則Freight_Train保持初始值為0。最後把Freight_Train輸出到PLC224的輸出端，驅動指示燈顯示。
本發明選用的磁傳感器其特點是耐低溫性好，可在-40℃的室外環境中工作，而且又是無源的，可把它安裝在離檢測中心較遠的位置，不必另外配置電源。因此，利用磁傳感器及其處理電路，可編程控制器和內置的程序，根據客貨車車輪間距的不同，實現了對行駛中的鐵路客貨車的自動識別。
權利要求
1.車輪間距法識別鐵路客車貨車的方法含有用磁傳感器獲取信息後再由信號處理電路進行處理和判斷的步驟，其特徵在於它依次含有以下步驟(1)初始化從火車入境方向到檢測面之間沿著任一根鐵軌內側依次設有安裝中心距等於一組貨車車輪中心距的兩個貨車車輪間距識別用磁傳感器，用於屏蔽機車以發出開始識別信號的磁傳感器以及判斷機車是否到達該處以發出結束判斷、讀取識別結果信號的磁傳感器；(2)判斷機車是否到達屏蔽機車用的磁傳感器的位置；(3)若機車已經到達上述發出開始識別信號的磁傳感器的位置，發出開始識別信號，並開始識別；(4)若機車已經到達上述發出結束判斷、讀取識別結果信號的磁傳感器的位置，則判斷兩個貨車車輪間距識別用的磁傳感器的輸出是否曾同為低電平；若同為低電平，則為貨車；反之，則為客車。
2.根據權利要求1所述的車輪間距法識別鐵路客車貨車的方法而提出的系統，其特徵在於，它含有沿著火車入境方向任意一根鐵軌內側依次設有的其安裝中心距等於一組貨車車輪中心距的兩個貨車車輪間距識別用的磁傳感器，用於屏蔽機車且發出開始識別信號的磁傳感器，判斷機車是否到達該處的發出結束判斷、讀取識別結果信號的磁傳感器，輸入端與兩個貨車車輪間距識別用磁傳感器輸出端相連的磁傳感器信號處理電路，輸入端分別與機車屏蔽磁傳感器和機車到達磁傳感器的輸出端相連的另一個磁傳感器信號處理電路，輸入端分別與上述兩個磁傳感器信號處理電路共四個輸出端相連的可編程控制器。
3.根據權利要求2所述的車輪間距法識別鐵路客車貨車的系統，其特徵在於所述的兩個磁傳感器信號處理電路各自含有用於變換磁傳感器輸出電位的模塊GXC9801以及與上述GXC9801模塊輸出端相連的各自用晶片LM324構成的電壓跟隨器。
全文摘要
車輪間距法識別鐵路客車貨車的方法及其系統,屬於鐵路客貨車自動識別技術領域。其特徵在於:它根據客車一組車輪的間距要大於貨車一組車輪的間距的道理,利用沿著火車入境方向,在檢測面一側的任一鐵軌上,依次設置的兩個安裝中心距等於一組貨車車輪中心距的車輪間距識別用磁傳感器,用於屏蔽機車且發出開始識別信號的機車屏蔽磁傳感器,用於測定機車到達且發出終止識別、讀取識別結果的「到達」磁傳感器共四個傳感器來判斷:若兩個車輪間距識別用磁傳感器在同一時刻各自收到一個車輪到達的脈衝,則可判定為貨車,否則便為客車。為此,提出了一個由上述四個磁傳感器、磁傳感器信號處理電路和可編程控制器依次串聯構成的鐵路客貨車自動識別系統。由於磁傳感器可在－40℃下戶外工作且不需電源,它可廣泛應用於邊境檢查中。
文檔編號B61L13/04GK1378935SQ0211786
公開日2002年11月13日 申請日期2002年5月24日 優先權日2002年5月24日
發明者張玉愛, 談春明, 劉錫明, 吳志芳, 周立業, 向新程, 安繼剛 申請人:清華大學