《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》是合肥工大高科信息科技股份有限公司於2013年12月12日申請的發明專利，該專利申請號為2013106708353，公布號為CN103661493A，專利公布日為2014年03月26日，發明人是魏臻、陸陽、鮑紅傑、湯俊、諸葛戰斌、徐偉、倪璞、王洪軍。
《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》提供一種鐵路車輛摘掛作業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於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互動連線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互動連線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互動連線。該發明還提供一種鐵路車輛摘掛作業電子感應裝置的自動感知方法。該發明通過點名方式對所掛接車輛進行自動判斷，自動採集掛接信息數據並最終形成一組車列信息，實現對機車和車輛的準確定位、跟蹤和管理。
2020年7月7日，《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》獲得安徽省第七屆專利獎金獎。
概述圖為《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法
- 公布號：CN103661493A
- 公布日：2014年3月26日
- 申請號： 2013106708353
- 申請日：2013年12月12日
- 申請人：合肥工大高科信息科技股份有限公司
- 地址：安徽省合肥市高新區習友路1682號
- 發明人：魏臻、陸陽、鮑紅傑、湯俊、諸葛戰斌、徐偉、倪璞、王洪軍
- Int.Cl.：B61L23/00(2006.01)I、H04B1/38(2006.01)I
- 類別：發明專利
- 專利代理機構：合肥天明專利事務所
- 代理人：金凱
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2013年12月，中國對於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，並且在機車現場作業時，如果摘掛鈎數量出現錯誤，地面系統無法感知，因此會出現錯誤的推斷；二是通過在地面軌道鋪設大量的無源標籤，在每節車輛上安裝標籤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模推廣。
發明內容
專利目的
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。
技術方案
《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》特徵在於，還包括：分別處於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。所述的鐵路車輛摘掛作業電子感應器的自動感知方法，步驟（4）中，所述設於機車室內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傳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後，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給第一相鄰車輛首端的電子感應器，並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後，通過第一遠距射頻單元將點名信息包轉發給第一相鄰車輛尾端的電子感應器，並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後，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給第二相鄰車輛首端的電子感應器，並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，直至本車列最後一輛車輛的電子感應器接收到點名信息包，並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。所述的鐵路車輛摘掛作業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佇列，形成一組車列信息，綜合多次點名形成的車列信息重複部分，推算出最終的車列掛接信息佇列。
改善效果
1、《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》具有無線自組網功能，實現電子感應器之間自組網的數據傳輸。車列檢測器通過點名方式對所掛接車輛進行自動判斷，自動採集掛接信息數據並最終形成一組車列信息，實現對機車和車輛的準確定位、跟蹤和管理。
2、該發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。
3、該發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於設定值時，通過狀態指示燈和蜂鳴器進行聲光報警，同時將欠壓信息通過級聯傳輸方式上報至車列檢測器。
附圖說明
圖1是《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》的結構示意圖；
圖2是該發明的安裝位置示意圖；
圖3是該發明的工作示意圖；
圖4是該發明的點名處理流程圖。
技術領域
《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》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電子感應裝置及其自動感知方法。
權利要求
1.《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》特徵在於，包括以下步驟：（1）在每輛機車室內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據，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據，所述數據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於掛接狀態；（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於機車室內的車列檢測器發起，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信息，所述動態信息包括本車列所掛接機車或者車輛的數量、ID編號和順序。
2.根據權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業電子感應裝置的自動感知方法，其特徵在於：步驟（3）中，電子感應器通過近距射頻單元每T1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。
3.根據權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業電子感應裝置的自動感知方法，其特徵在於，還包括：分別處於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。
4.根據權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業電子感應裝置的自動感知方法，其特徵在於：步驟（4）中，所述設於機車室內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傳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後，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給第一相鄰車輛首端的電子感應器，並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後，通過第一遠距射頻單元將點名信息包轉發給第一相鄰車輛尾端的電子感應器，並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後，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給第二相鄰車輛首端的電子感應器，並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，直至本車列最後一輛車輛的電子感應器接收到點名信息包，並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。
5.根據權利要求1所述的鐵路車輛摘掛作業電子感應裝置的自動感知方法，其特徵在於：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佇列，形成一組車列信息，綜合多次點名形成的車列信息重複部分，推算出最終的車列掛接信息佇列。
實施方式
如圖1所示，《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》包括電子感應器1以及用於讀取電子感應器1存儲信息的車列檢測器2。電子感應器1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。第一微處理器11作為電子感應器1的主控晶片，用於數據的存儲、處理和實現電路的控制。第一遠距射頻單元12和近距射頻單元13均與微處理器11互動式信號連線，用於無線數據收發。狀態指示燈14的信號輸入端與微處理器11的信號輸出端連線，蜂鳴器15的信號輸入端與微處理器11的信號輸出端連線，狀態指示燈14和蜂鳴器15用於電子感應器的工作指示及故障報警。可充電電池16通過金屬彈片與電子感應器1的線路板電源正負極連線，為電子感應器1提供工作電源。第二微處理器21作為車列檢測器2的主控晶片，用於數據的存儲和處理。第二遠距射頻單元22與第二微處理器21互動式信號連線。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無線射頻晶片，配以專門的外圍電路，作為遠距數據級聯傳輸使用；近距射頻單元13選用最大通信距離為0.5～2米的2.4GHz無線射頻晶片，配以專門的外圍電路，作為近距感知使用。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互動式信號連線。
《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》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1。機車JC上的車輛檢測器2與機車JC兩端的電子感應器1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1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1之間通過遠距點對點傳輸進行通信。兩個相鄰的電子感應器1（實質是指電子感應器1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傳輸數據，兩個遠隔的電子感應器1之間通過第一遠距射頻單元12傳輸數據，數據的格式包括掛接信息包和點名信息包。電子感應器1存儲有其所處機車JC或者車輛CP的ID編號。電子感應器1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，並以此判斷相鄰兩機車JC或者車輛CP是否處於掛接狀態。電子感應器1通過近距射頻單元13每T1時間感知判斷一次是否存在相鄰電子感應器1，若存在，則將相鄰電子感應器1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。分別處於同一機車JC或者車輛CP兩端的兩個電子感應器1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常。由設於機車JC內的車列檢測器2發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1將自身存儲的掛接信息包以及接收到的其它電子感應器1轉發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的數量、ID編號、順序等動態信息。
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傳送給機車JC尾端的電子感應器101，機車JC尾端的電子感應器101接收到點名信息包後，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將點名信息包轉發給第一相鄰車輛CP1首端的電子感應器102，並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轉發給車列檢測器2。第一相鄰車輛CP1首端的電子感應器102接收到點名信息包後，通過第一遠距射頻單元12將點名信息包轉發給第一相鄰車輛CP1尾端的電子感應器103，並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轉發給車列檢測器2。第一相鄰車輛CP1尾端的電子感應器103接收到點名信息包後，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CP1首端的電子感應器102，同時通過近距射頻單元13將點名信息包轉發給第二相鄰車輛CP2首端的電子感應器104，並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轉發給第一相鄰車輛CP1首端的電子感應器102，第一相鄰車輛CP1首端的電子感應器102通過近距射頻單元13轉發給機車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轉發給車列檢測器2。以此類推，直至本車列最後一輛車輛CPn的電子感應器接收到點名信息包，並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。車列檢測器2將每次點名接收到的掛接信息包依次組成佇列，形成一組車列信息，綜合多次點名形成的車列信息重複部分，推算出最終的車列掛接信息佇列。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。註：對某個電子感應器1來說，上述提到的“自身掛接信息包”指的該電子感應器1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1遠隔的其它電子感應器1的第一微處理器11中存儲的其它車輛的掛接信息。下同。
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，則執行流程一，若是車輛用電子感應器，則執行流程二（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）。
所述流程一，包括以下順序的步驟：
（1）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，則遠距轉發其它掛接信息包，若否，則跳轉步驟（5）；
（5）結束。
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，則遠距轉發其它掛接信息包，若否，則跳轉步驟（8）；
（8）結束。
榮譽表彰
2020年7月7日，《一種鐵路車輛摘掛作業電子感應器及其自動感知方法》獲得安徽省第七屆專利獎金獎。
