一种列车定位方法技术

本发明专利技术提供了一种列车定位方法。该方法包括：在列车的运行线路上的各牵引供电所的馈线柜设置电压传感器、电流传感器和采集装置；在列车的运行过程中，各牵引供电所中的电压传感器和电流传感器同步测量其所在的牵引供电所馈线处输出的电压信号和电流信号，并通过采集装置将电压信号和电流信号上传到上位机；上位机选取距离列车的车头最近的牵引供电所A和距离列车的车尾最近的牵引供电所B的电压电流值，通过滑窗方式将其代入矩阵方程计算出列车的位置信息。本发明专利技术仅需测量牵引供电线路两侧牵引变电所的电压电流值，无需增加复杂的信号数据传输设备，结构简单，不会引起信号系统故障且不增加危险行车的因素。障且不增加危险行车的因素。障且不增加危险行车的因素。

【技术实现步骤摘要】
一种列车定位方法


[0001]本专利技术涉及列车定位
，尤其涉及一种列车定位方法。

技术介绍

[0002]为了缓解交通压力，我国城市轨道交通发展迅速，已逐步成为我国部分城市的骨干客运方式。在城市轨道交通系统中，列车定位技术关系到列车的安全运行以及在轨道交通中的运输效率，其在列车运行及状态监控中具有重要的地位。
[0003]目前，我国城市轨道交通的列车定位方式有很多，主要有利用轨道电路定位、电子计轴定位、信标定位、RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)定位等技术，然而这些定位技术主要依靠信号系统进行数据传输，在传输过程中这些定位技术有失效的可能。当其出现问题时，需要切除列车自动防护运行模式，此时，列车的运行仅仅依靠人工进行操作和管理，容易引发风险事故同时降低线路运输效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的实施例提供了一种列车定位方法，以克服现有技术的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0006]一种列车定位方法，包括：
[0007]在列车的运行线路上的各牵引供电所的馈线柜设置电压传感器、电流传感器和采集装置；
[0008]在列车的运行过程中，各牵引供电所中的电压传感器和电流传感器同步测量其所在的牵引供电所馈线处输出的电压信号和电流信号，并通过采集装置将测量的电压信号和电流信号上传到上位机；
[0009]所述上位机选取距离列车的车头最近的牵引供电所A和距离列车的车尾最近的牵引供电所B上传的电压信号和电流信号；根据所述牵引供电所A和所述牵引供电所B上传的电压信号和电流信号通过矩阵方程计算出列车的位置信息。
[0010]优选地，所述的在列车的运行线路上的所有牵引供电所的馈线柜设置电压传感器、电流传感器和采集装置，包括：
[0011]在列车的运行线路上的所有牵引供电所的每个馈线柜都设置电压传感器、电流传感器及采集装置，电压传感器和电流传感器都电路连接采集装置，采集装置经光纤路由器连接到光纤骨干网上，再通过光纤骨干网连接至上位机；所述采集装置通过数据采集卡实现。
[0012]优选地，所述的在列车的运行过程中，各牵引供电所中的电压传感器和电流传感器同步测量其所在的牵引供电所馈线处输出的电压信号和电流信号，并通过采集装置将测量的电压信号和电流信号上传到上位机，包括：
[0013]在列车的运行过程中，列车的运行线路上的各牵引供电所进行时间同步后，各牵引供电所中的电压传感器按照设定的采样频率测量其所在的牵引供电所馈线处输出的模
拟电压信号，并将模拟电压信号传输给采集装置，电流传感器按照设定的时间间隔测量其所在的牵引供电所馈线处输出的模拟电流信号，并将模拟电流信号传输给采集装置，采集装置将接收到的模拟电压信号和电流信号转换为数字信号后，通过光纤骨干网传输到上位机。
[0014]优选地，所述的上位机选取距离列车的车头最近的牵引供电所A和距离列车的车尾最近的牵引供电所B上传的电压信号和电流信号，包括：
[0015]上位机通过滑窗的方式获取列车的运行线路上的各牵引供电所上传的电压信号和电流信号，当相邻的两个牵引供电所上传的电压信号和电流信号都大于一定的数值阈值，则判断该相邻的两个牵引供电所为距离列车的车头最近的牵引供电所A和距离列车的车尾最近的牵引供电所B；
[0016]所述的上位机选取距离列车的车头最近的牵引供电所A和距离列车的车尾最近的牵引供电所B上传的电压信号和电流信号来进行列车的定位计算。
[0017]优选地，所述的根据所述牵引供电所A和所述牵引供电所B获取的电压信号和电流信号通过矩阵方程计算出列车的位置信息，包括：
[0018]通过基尔霍夫电压、电流定律，分别构建牵引变电所A馈线柜的输出电压时域微分方程U1(t)和牵引变电所B馈线柜的输出电压时域微分方程U2(t)：
[0019][0020][0021]其中，x为列车的位置，U1(t)为牵引变电所A的输出电压；
[0022]U2(t)为牵引变电所B的输出电压；
[0023]i1(t)为牵引变电所A上行接触网的输出电流；
[0024]i2(t)为牵引变电所B上行接触网的输出电流；
[0025]i3(t)为牵引变电所A下行接触网的输出电流；
[0026]R
r
、L
r
为牵引变电所A、B之间上行接触网的电阻值、电感值；
[0027]R
d
、L
d
为牵引变电所A、B之间钢轨的电阻值、电感值；
[0028]U为列车运行时，其所在位置对应的接触网电压；
[0029]将上述式(1)和式(2)两式相减消掉U，再将得到的等式转化为式(3)所示的差分方程：
[0030][0031]根据所述差分方程得到关于列车位置的矩阵方程AX＝Y，
[0032][0033]X为表示列车的位置的矩阵；
[0034][0035]在上位机中所述矩阵方程进行求解，得出列车在某一时刻t的位置。
[0036]优选地，所述的对所述矩阵方程进行求解，得出列车在某一时刻t的位置，包括：
[0037]采用最小二乘法通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，对矩阵方程AX＝Y进行求解，得到列车在某一时刻t的位置的最小二乘解为x＝(A
T
A)-1
A
T
Y。
[0038]优选地，所述的方法还包括：
[0039]在列车运行线路中的两两牵引变电所之间实施所述列车定位方法，从而得到列车在整条线路中运行的位置。
[0040]由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例通过利用传感器采集列车两端的牵引变电所电压电流，结合供电系统数学模型计算出列车的位置。该方法仅需测量牵引供电线路两侧牵引变电所的电压电流值，无需增加复杂的信号数据传输设备，结构简单，易于实现，不会引起信号系统故障且不增加危险行车的因素。
[0041]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1为为本专利技术实施例提供的一种列车定位方法的实现原理图；
[0044]图2为本专利技术实施例提供的一种列车的牵引供电等效模型示意图；
[0045]图3为本专利技术实施例提供的一种列车位置求解流程图。
具体实施方式
[0046]下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车定位方法，其特征在于，包括：在列车的运行线路上的各牵引供电所的馈线柜设置电压传感器、电流传感器和采集装置；在列车的运行过程中，各牵引供电所中的电压传感器和电流传感器同步测量其所在的牵引供电所馈线处输出的电压信号和电流信号，并通过采集装置将测量的电压信号和电流信号上传到上位机；所述上位机选取距离列车的车头最近的牵引供电所A和距离列车的车尾最近的牵引供电所B上传的电压信号和电流信号；根据所述牵引供电所A和所述牵引供电所B上传的电压信号和电流信号通过矩阵方程计算出列车的位置信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在列车的运行线路上的所有牵引供电所的馈线柜设置电压传感器、电流传感器和采集装置，包括：在列车的运行线路上的所有牵引供电所的每个馈线柜都设置电压传感器、电流传感器及采集装置，电压传感器和电流传感器都电路连接采集装置，采集装置经光纤路由器连接到光纤骨干网上，再通过光纤骨干网连接至上位机；所述采集装置通过数据采集卡实现。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在列车的运行过程中，各牵引供电所中的电压传感器和电流传感器同步测量其所在的牵引供电所馈线处输出的电压信号和电流信号，并通过采集装置将测量的电压信号和电流信号上传到上位机，包括：在列车的运行过程中，列车的运行线路上的各牵引供电所进行时间同步后，各牵引供电所中的电压传感器按照设定的采样频率测量其所在的牵引供电所馈线处输出的模拟电压信号，并将模拟电压信号传输给采集装置，电流传感器按照设定的时间间隔测量其所在的牵引供电所馈线处输出的模拟电流信号，并将模拟电流信号传输给采集装置，采集装置将接收到的模拟电压信号和电流信号转换为数字信号后，通过光纤骨干网传输到上位机。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的上位机选取距离列车的车头最近的牵引供电所A和距离列车的车尾最近的牵引供电所B上传的电压信号和电流信号，包括：上位机通过滑窗的方式获取列车的运行线路上的各牵引供电所上传的电压信号和电流信号，当相邻的两个牵引供电所上传的电压信号和电流信号都大于一定的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钢，刘志刚，陈杰，邱瑞昌，牟富强，漆良波，徐振兴，吕海臣，魏路，路亮，孙星亮，
申请(专利权)人：北京千驷驭电气有限公司，
类型：发明
国别省市：