位置确定方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种确定在定义的路线上行驶的铁路车辆的地理位置的方法，所述路线具有多个已知的停止位置，这些停止位置由已知的距离分离开，所述方法包括以下步骤：‑记录车辆的线速度信号；‑处理所述线速度信号以辨识出当线速度等于零时的多个先前的静止时段，包括最后的静止时段；并计算在所述多个先前的静止时段之间行驶的距离；‑将计算出的距离与已知的停止位置之间的距离进行比较，以使最后辨识的静止时段与已知的停止位置中的对应的一个停止位置匹配，并辨识出铁路车辆的行驶方向；以及‑通过处理自最后辨识的静止时段以后得到的速度信号的一部分以计算出从相应的停止位置行驶的距离，来确定出铁路车辆的地理位置。

【技术实现步骤摘要】
位置确定方法和系统
本专利技术总体涉及位置确定的领域，更具体地涉及用于确定铁路车辆的地理位置的方法和系统。
技术介绍
在本领域中众所周知的是铁路车辆具有用于位置确定的车载计算机。位置确定可以形成自动列车保护系统的一部分，例如，用于防止与其它车辆碰撞。位置确定还用于具有轨道监测设备的车辆，使得在轨道中辨识出的缺陷能够与距已知基准点的距离相联系(linkedto)。在US6377215中公开了用于铁路车辆的位置确定系统的示例。铁路车辆配备有GPS接收器，以提供“粗略(rough)”的位置信息。为了改善准确性，为了在不同的铁路轨道的区段(/分段)靠近在一起的情况下辨识出车辆正运行在哪个轨道上，该系统包括用于检测弯轨区段(curvedrailtracks)以及用于检测车辆是否进入轨道开关(trackswitch)的装置。具体地说，车辆具有可枢转地联接的轮轴架(wheeltruck)和安装到车身的左侧和右侧的距离传感器，所述距离传感器分别测量距左前轮和右前轮的水平距离。当车辆在直轨区段上时，所测量的距离大致相等。当轮轴架进入弯道(curve)或开关时，测量的距离发生变化。然后，该信息可以用于累积关于弯道和开关的数量、大小和顺序(sequence)的数据，以确定铁路车辆相对于在铁路轨道数据库中定义的弯道和开关的位置。在铁路车辆主要在地下行驶的地铁铁路网络中，无法使用GPS。本专利技术试图解决该问题并限定一种不依赖于GPS的位置确定的方法和系统。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术涉及一种确定在定义的路线上行驶的铁路车辆的地理位置的方法，所述路线具有多个已知的停止位置，这些停止位置由已知的距离分离开。所述方法包括以下步骤：-记录车辆的线速度信号；-处理所述线速度信号以：·辨识出当线速度等于零时的多个先前的静止时段(stationaryperiods)，包括最后的静止时段；以及·计算在所述多个先前的静止时段之间行驶的距离；-将计算出的距离与已知的停止位置之间的距离进行比较，以使最后辨识的静止时段与已知的停止位置中的对应的一个(停止位置)匹配，并辨识铁路车辆的行驶方向；以及-通过处理自最后辨识的静止时段以后记录的速度信号的一部分以计算出从相应的停止位置行驶的距离，来确定铁路车辆的地理位置。适当地，定义的路线被存储在数据库中，每个停止位置相对于路线起点的位置与沿着该路线在连续的停止位置之间行驶的距离被一起记录在数据库中。通常，停止位置即地下铁路网络上的站被分开距离500m-2000m。根据网络的大小，数据库可以包含若干个定义的路线，在网络上运行的铁路车辆可能会在这些定义的路线上行驶。在本专利技术的方法中，测量和处理铁路车辆的速度信号。速度信号可以从车轮角速度传感器(转速计)得到，由此使用车轮的直径将角速度转换成车辆的线速度。还可以采用光学速度计，其包括安装在车辆上的拾取头(pickuphead)和在行驶方向上间隔开的一对光源。此外，在铁路车辆行驶于的路线允许使用GPS的应用中，线速度可以由GPS信号得到。当铁路车辆静止时，速度当然等于零，并且最可能的是辨识的静止时段对应于在站处花费的时间。在处理步骤期间，由速度信号辨识出数量为N的先前的静止时段。在静止时段期间，车辆已进行了N-1个行程。通过将速度信号相对于时间(进行)积分来计算出在这些N-1个行程期间行驶的距离。在下一步骤中，将N-1个计算出的距离与存储在定义的路线的数据库中的已知的站之间的距离进行比较。适当地，采用模式识别算法来辨识计算出的行程距离的序列(/顺序)(sequence)与定义的路线中的已知距离的序列之间的匹配。如将理解的，所选择的数量N需要足够高以在所定义的路线中准确地辨识出唯一序列(/顺序)。根据网络，五个计算出的行程距离可能就足够了，尽管这个数字当然可以更高。当在一个或多个定义的路线中的特定一个(路线)中找到匹配时，将速度信号中的最后辨识的静止时段与该特定路线中的相应的停止位置相关联。该匹配还将辨识出行驶方向，使得知道路线上的下一个停止位置。在最后的步骤中，车辆的当前位置由以下来确定：(通过)对自最后的静止时段以后(since)得到的速度信号的一部分进行积分，以计算出从已知位置的最后的停止位置行驶的距离。在第二方面，本专利技术涉及一种用于铁路车辆的位置确定系统，包括：·铁路网络中定义的路线的数据库，其中每个定义的路线具有多个计划的停止位置，所述多个计划的停止位置相对于基准点位于已知的位置；和·处理器，其被布置成用于执行本专利技术的方法步骤。在一个实施方式中，位置确定系统形成了轨道状况监测系统的一部分，包括用于检测轨道的顶面中的缺陷的一个或多个传感器。通常，至少来自加速度计(其安装在例如轮轴箱上，位于转向架中的一者的每一侧)的竖直加速度信号被处理，以便辨识存在表面缺陷。适当地，位置确定系统被配置成在从(被)处理的信号中辨识出存在表面缺陷时执行本专利技术的方法。现将参照附图更详细地描述本专利技术。附图说明图1是构成了铁路车辆行驶的路线的地铁线的示意图。图2是可以对在图1中描绘的路线上行驶的铁路车辆测量出的线速度信号的曲线图。具体实施方式图1是具有十个站S1、S2、….S10的地下铁路线的路线(/路由)(route)10的示意图。铁路车辆20沿着站S1与S10之间的路线来回行驶(/行进)(travels)。所述车辆配备有位置确定系统，以使其在路线上的定位能够被在任何给定时间确定或者被连续监测。所述系统基于以下来实现(/执行)本专利技术的位置确定方法：(基于)使用来自车载速度传感器的信号来计算在多个先前行程(trips)期间行驶的距离，并将计算出的距离与存储的路线图(/路线映射)匹配。位于站S1处的车辆停止点(/停靠点)被定义为路线的起点并且被定位成位于英里标记0处。沿着路线的每个后续站处的车辆停止点的英里标记定位(/位置)是已知的，这意味着相邻的站之间的对应距离d1、d2、…d9也是已知的。对英里标记定位假设某些数值，图1的路线可以以如下表格形式表示：表1：包括了10个站和18个停止点的路线的示例位置确定系统可以与轨道状况监测系统链接(/联系)(linkedto)，用于检测轨道的表面中的缺陷。在所描绘的示例中，铁路车辆20设置有诸如在US668239中公开的轨道监测设备。所述设备包括：竖直加速度传感器，其安装在铁路车辆的转向架的每一侧，(安装)在轮组上方；和位移转换器(displacementtransducers)，-在转向架的每一侧有一个-被布置成监测转向架与车轮之间的距离。传感器数据被处理以计算轨道顶面中的起伏的大小(magnitudeofundulations)。让我们假设如图1所示在车辆20从站S8向S7行驶的时间点计算出不可接受的值。为了使维修人员能够被派送(sent)到轨道缺陷的位置，位置确定系统被构造成在检测到轨道缺陷时确定车辆的位置。在一个实施方式中，位置确定系统实施(执行)以下方法：测量并记录车辆的线速度信号(linearspeedsignal)。这可以使用转速计来完成，(转速计)诸如为附接于(车)轮轴或附接于支撑(车)轮轴的车轮轴承的磁脉冲编码器。然后使用已知的车轮直径的值将每单位时间的旋转角速度转换为每单位时间的距离。还可以采用其它测量线速度的方法。图2中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定铁路车辆(20)在铁路路线(10)上的地理位置的方法，所述铁路路线(10)具有多个已知的停止位置(S1、S2、S3、…)，这些停止位置由已知的距离(d1、d2、d3...)分离开，所述方法包括以下步骤：‑记录车辆的线速度信号；‑处理所述线速度信号以：·辨识出当车辆速度等于零时的多个先前的静止时段(SPL、SPL‑1、SPL‑2…)，包括最后的静止时段(SPL)；以及·计算在所述多个先前的静止时段之间行驶的距离；‑将计算出的距离与已知的停止位置之间的距离(d1、d2、d3…)进行比较，以找到使最后辨识的静止时段(SPL)与已知的停止位置(S1、S2、S3、…)中的对应的一个停止位置相关联的匹配序列，并辨识出所述铁路车辆(20)的行驶方向；以及‑通过处理自最后辨识的静止时段(SPL)以后记录的速度信号的一部分(vp)以计算出从相应的停止位置(S1、S2、S3、…)行驶的距离，来确定所述铁路车辆的地理位置。

【技术特征摘要】
2017.09.15 EP 17380019.41.一种确定铁路车辆(20)在铁路路线(10)上的地理位置的方法，所述铁路路线(10)具有多个已知的停止位置(S1、S2、S3、…)，这些停止位置由已知的距离(d1、d2、d3...)分离开，所述方法包括以下步骤：-记录车辆的线速度信号；-处理所述线速度信号以：·辨识出当车辆速度等于零时的多个先前的静止时段(SPL、SPL-1、SPL-2…)，包括最后的静止时段(SPL)；以及·计算在所述多个先前的静止时段之间行驶的距离；-将计算出的距离与已知的停止位置之间的距离(d1、d2、d3…)进行比较，以找到使最后辨识的静止时段(SPL)与已知的停止位置(S1、S2、S3、…)中的对应的一个停止位置相关联的匹配序列，并辨识出所述铁路车辆(20)的行驶方向；以及-通过处理自最后辨识的静止时段(SPL)以后记录的速度信号的一部分(vp)以计算出从相应的停止...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克托·马丁内斯，埃琳娜·平托，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE