车厢间隙计数法识别铁路客车货车的装置 【技术领域】
车厢间隙计数法识别铁路客车货车的装置属于铁路客车货车自动识别装置领域。背景技术
60Co铁路货车在线检查系统是为了适应边境铁路口岸运输检查的特点而研制的一种高效、可靠、有力的打击走私用的系统。但在某些海关的铁路检查站，客货车共用一条轨道，而又只需要检查货车，因此需要一种能自动识别出客货车的在线检查装置。
目前还没有专门针对客货车进行自动识别的装置。已有的铁路车辆自动识别装置，都是针对列车车辆型号及车号进行识别的。如申请号为92210541、授权公告号为2120741、名为“铁路车辆自动识别装置”的专利，它是把信号发生器安装在火车底板下面地；又如申请号为89105199、公开号为1051330、名为“列车车辆自动识别系统”的专利，由采用二进制进行编码的永磁体作为发射源的发射器、霍尔元件作为传感器的接收器、接口板及控制计算机等几个部分组成，编码发送器安装在车辆弹簧架下，接收器安装在铁轨外侧与发送器相对应的地面上。它们的共同点都是在车辆特定位置安装有检测设备，来识别列车车辆型号及车号。但一旦把它们安装在国外入境的列车上，由于我们不能对国外列车进行统一管理，因此这些装置不适用。发明内容
本发明的目的在于提供一种不必在列车上安装检测设备的车厢间隙法识别铁路客车货车的装置。它是通过对车厢间隔进行计数来识别客车货车的。这是因为货车车厢间一般存在半米的间隔，可用光电对射法产生列车车厢间隔的计数脉冲；而客车车厢间全部连通，使用光电传感器测无计数间隙脉冲产生。考虑客车和货车的机车与第一节车厢间的间隙也能触发首个脉冲，使用光电对射方法对行走中的列车会产生脉冲信号，它为首个计数。因而，如果能准确得到车厢间隔数，则总脉冲计数为1时代表客车，大于1时则为货车。为增加设备的判断准确度，可设6到8个车厢长度区间，选取3～5作为比较阈值。在一段包含数个车厢的距离内，如果车厢间隙的计数大于或等于阈值，确定为货车，反之，为客车。考虑客车在某些特殊情况产生的偶然缝隙计数，用阈值比较法可以使系统有很强的抗干扰能力。
本发明的特征在于：它含有两个安装于铁轨内侧且其间的距离按照实际需要统计的车厢间隙数而定的磁传感器，位于上述两磁传感器之间且分别布置在铁轨外侧而离地面的高度只能使检测光线从货车车厢间隙中通过的光电发射器和接收器，输入端与上述两个磁传感器输出端相连的磁传感器信号处理电路，输入端与上述磁传感器信号处理电路输出端和上述光电接收器输出端相连的可编程控制器，与上述可编程控制器相连的显示屏及电源。所述的可编程控制器是西门子可编程控制器PLC224。磁传感器信号处理电路是由GXC9801模块以及与其输出端相连的各自用芯片LM324构成的两个电压跟随器构成。磁传感器是GXDM-H/D型抗干扰磁传感器。附图说明
图1为传感器沿铁轨内侧分布图。
图2为装置的电路原理框图。
图3为磁传感器信号处理电路原理图。
图4为光电传感器倾斜安装示意图。
图5为铁路客货车判断用的流程图。
图6是程序流程框图。具体实施方式
在图1中，1、2分别是用于确定所统计的车厢间隙数的磁传感器；3是光电传感发射器；4是光电传感接收器；9是铁轨。现以相隔200米的两个车轮传感器即磁传感器1、2来确定采样区间，光电传感器3、4位于采样区间的中点。无论列车上行或下行，以首先触发的磁传感器信号为起始时刻，另一个磁传感器的触发时刻为结束标志，统计在该列车运行的时间段内对射式光电传感器的间隙脉冲并计数。由于列车到达光电对射位置前并不计数，实际统计的是100米车体长度内的车厢间隔数。通常，货车的车厢长度为12米，统计包括机车在内的100米的车长，货车应该有6～8个间隙脉冲信号，而同样长度的客车除机车后的首个脉冲外，车厢间再无间隙脉冲信号。考虑机车头长度和货车车厢不等，不同货车车厢长度也存在差异，实际车厢间隔的脉冲计数在一定范围内。若设阈值为4，则车厢间隔总数大于或等于4时确定为货车，低于4时给出客车识别结果。用阈值判断方法可以可靠地区别客货车，避免外界干扰产生的误判。阈值设为4个计数时典型路段的统计结果，该装置对客货识别的准确可以达到100％。该阈值可视现场情况可以上下调整。
再见图2，车厢间隙光电接收器4的垂直高度在车厢地板以上和车窗以下的位置。车轮传感器1、2用GXDM-H/D型抗干扰磁传感器，它提供车轮到达的信号，安装在铁轨内侧，用于确定客货车车厢脉冲的计数区间。它得到的毫伏信号可通过用模块GXC9801制的磁传感器信号处理电路5转换成0/24V的逻辑电平。没有车轮通过时，输出为24V的高电平，有车轮通过时输出一个0V的负脉冲。6是可编程控制器PLC224，它的的输入端I0.1、I0.2接收车轮传感器1、2输出且经磁传感器信号处理电路5变换的车轮到达信号，它的输入端I0.3接收光电接收器4的输出信号，光路不通时为高电平，反之；为低电平。PLC224的输出端Q0.1、Q0.2分别输出信号“1”或“0”，送到输出LED指示屏7(KH-2A型)，分别代表识别结果为货车或客车。8是24V电源。
在图3中，模块GXC9801的MAG1+和MAG1-、MAG2+和MAG2-分别是车轮传感器1、2的输出信号的接收端，分别经过用芯片LM324制的电压跟随器后成为磁传感器信号处理电路的输出，信号Out1、Out2送往PLC224的I0.1、和I0.2端。模块GXC9801的VREF端是用于调节磁传感器信号灵敏度的。
在本实施例中，检测光线稍偏离铁轨垂直方向，见图4。光电对射方向与铁轨垂直方向的偏离角θ由需要滤除的小缝隙宽度的上限尺寸决定。θ＝TAN-1(d/W)根据几何关系，d为小缝隙上限宽度，W为车厢宽度。与检测光线正对铁轨安装方式相比，它能够滤除列车车体上宽度小于d的小缝隙。
现结合图6对图5进行说明。在初始化时预设以下变量：列车方向Direction_Train，允许计数Permit_Count，结束计数End_Count，计数结果Count_Number＝0，货车判断结果Freight_Train和判断阈值Threshold_number。
从PLC数字信号输入端I0.1、I0.2读取的2个传感器的输入信号，分别存入变量Mag_Sensorl，Mag_Sensor2中，输入端I0.3读入的光电接收器4来的信号，存入变量Photo_Sensor中。Mag_Sensor1、Mag_Sensor2为触发保持型变量，Photo_Sensor为脉冲计数型变量。当列车通过时，根据列车的不同行驶方向，Mag_Sensor1，Mag_Sensor2其中有一个变量先被触发，同时置允许计数变量Permit_Count＝1，允许输入端I0.3信号开始脉冲计数。由于磁传感器1、2的安装位置，机车到达光电传感器3、4后才给出各车厢间的间隙脉冲。同时，Mag_Sensor1、Mag_Sensor2中首先被触发的脉冲可以对应上下行方向。若Mag_Sensor1先触发，定义Direction_Train＝1，为上行方向，待Mag_Sensor2被触发时，置End_Count＝1；若Mag_Sensor2先触发，定义Direction_Train＝0，为下行方向，待Mag_Sensor1被触发时置End_Count＝1，使PLC输入端I0.3的脉冲计数停止。然后把Count_Number与Threshold_number比较，如果Count_Number大于或等于Threshold_number，置Freight_Train＝1，识别结果为货车；反之则为客车。Freight_Train＝1置PLC输出Q0.1端口为1，输出识别结果为货车。若Freight_Train＝0置PLC输出Q0.2端口为1，表示识别结果为客车。
由此可见，该装置可以识别正在行驶中的铁路客货车，而且抗干扰能力强，更能在-40℃户外环境下工作。这是由磁传感器的抗低温性、无电源性决定的。