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1、(10)申请公布号 CN 103661493 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103661493 A (21)申请号 201310670835.3 (22)申请日 2013.12.12 B61L 23/00(2006.01) H04B 1/38(2006.01) (71)申请人 合肥工大高科信息科技股份有限公 司 地址 230088 安徽省合肥市高新区习友路 1682 号 (72)发明人 魏臻 陆阳 鲍红杰 汤俊 诸葛战斌 徐伟 倪璞 王洪军 (74)专利代理机构 合肥天明专利事务所 34115 代理人 金凯 (54) 发明名称 一种铁路车辆摘挂作业电子感应器及其自动 感知。
2、方法 (57) 摘要 本发明提供一种铁路车辆摘挂作业电子感应 器及其自动感知方法， 该电子感应器包括电子感 应器以及用于读取所述电子感应器存储信息的车 列检测器， 所述电子感应器包括第一微处理器以 及均与所述第一微处理器交互连接的第一远距射 频单元和近距射频单元， 所述车列检测器包括第 二微处理器以及与所述第二微处理器交互连接的 第二远距射频单元， 所述第一微处理器与第二微 处理器之间通过第一远距射频单元和第二远距射 频单元交互连接。本发明还提供一种铁路车辆摘 挂作业电子感应装置的自动感知方法。本发明通 过点名方式对所挂接车辆进行自动判断， 自动采 集挂接信息数据并最终形成一组车列信息， 实现。
3、 对机车和车辆的准确定位、 跟踪和管理。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103661493 A CN 103661493 A 1/2 页 2 1. 一种铁路车辆摘挂作业电子感应器， 其特征在于 ： 该装置包括电子感应器以及用于 读取所述电子感应器存储信息的车列检测器， 所述电子感应器包括第一微处理器以及均与 所述第一微处理器交互连接的第一远距射频单元和近距射频单元， 所述车列检测器包括第 二微处理器以及与所述第二微处理器交互连接。
4、的第二远距射频单元， 所述第一微处理器与 第二微处理器之间通过第一远距射频单元和第二远距射频单元交互连接。 2. 根据权利要求 1 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 其特征在于 ： 所述电子感应 器还包括状态指示灯， 所述状态指示灯的输入端与微处理器的输出端连接。 3. 根据权利要求 1 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 其特征在于 ： 所述电子感应 器还包括蜂鸣器， 所述蜂鸣器的输入端与微处理器的输出端连接。 4. 根据权利要求 1 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 其特征在于 ： 所述电子感应 器还包括为其提供工作电源的可充电电池， 所述可充电电池通过金属弹片与电子感应器的 线路板电。
5、源正负极连接。 5. 根据权利要求 1 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 其特征在于 ： 所述近距射频 单元选用最大通信距离为 0.5 2 米的 2.4GHz 无线射频芯片及其外围电路， 所述第一远距 射频单元和第二远距射频单元均选用最大通信距离为 50 70 米的 2.4GHz 无线射频芯片 及其外围电路。 6. 根据权利要求 1 所述的一种铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 其特征 在于， 包括以下步骤 ： （1） 在每辆机车室内安装一个车列检测器， 在每辆机车和车辆的两端分别安装一个电 子感应器 ； 所述电子感应器存储有所处机车或者车辆的 ID 编号 ； （2） 两个相邻的电子。
6、感应器之间通过近距射频单元传输数据， 两个远隔的电子感应器 之间通过第一远距射频单元传输数据， 所述数据的格式包括挂接信息包和点名信息包 ； （3） 电子感应器通过近距射频单元来感知判断是否存在相邻电子感应器， 若存在， 则判 定相邻两辆机车或者车辆处于挂接状态 ； （4） 所述挂接信息包中含有机车或者车辆两端所挂接机车或者车辆的信息 ； 所述点名 信息包的传输过程由设于机车室内的车列检测器发起， 接收到点名信息包的电子感应器将 自身存储的挂接信息包以及接收到的其它电子感应器转发的挂接信息包反馈给车列检测 器 ； （5） 所述车列检测器将其点名接收到的挂接信息包进行分析处理， 得到本车列所挂接。
7、 机车或者车辆的动态信息， 所述动态信息包括本车列所挂接机车或者车辆的数量、 ID 编号 和顺序。 7. 根据权利要求 6 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 其特征在 于 ： 步骤 （3） 中， 电子感应器通过近距射频单元每 T1 时间感知判断一次是否存在相邻电子 感应器， 若存在， 则将相邻电子感应器所处机车或者车辆的 ID 编号和自身所处机车或者车 辆的ID编号写入自身挂接信息包中， 若不存在， 则只将自身所处机车或者车辆的ID编号写 入自身挂接信息包中。 8. 根据权利要求 6 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 其特征在 于， 还包括 ： 权 利 要 求 。
8、书 CN 103661493 A 2 2/2 页 3 分别处于同一辆机车或者车辆两端的两个电子感应器之间通过第一远距射频单元每 T2 时间点对点相互检测一次通信链路是否正常。 9. 根据权利要求 6 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 其特征在 于 ： 步骤 （4） 中， 所述设于机车室内的车列检测器通过第二远距射频单元和第一远距射频 单元每 T3 时间点对点将点名信息包发送给机车尾端的电子感应器 ； 所述机车尾端的电子感应器接收到点名信息包后， 通过第一远距射频单元和第二远距 射频单元将自身挂接信息包反馈给车列检测器， 同时通过近距射频单元将点名信息包转发 给第一相邻车辆首端的。
9、电子感应器， 并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信息包通过 第一远距射频单元和第二远距射频单元转发给车列检测器 ； 所述第一相邻车辆首端的电子感应器接收到点名信息包后， 通过第一远距射频单元将 点名信息包转发给第一相邻车辆尾端的电子感应器， 并将通过第一远距射频单元接收到的 其它挂接信息包通过近距射频单元转发给机车尾端的电子感应器 ； 所述第一相邻车辆尾端的电子感应器接收到点名信息包后， 通过第一远距射频单元将 自身挂接信息包反馈给第一相邻车辆首端的电子感应器， 同时通过近距射频单元将点名信 息包转发给第二相邻车辆首端的电子感应器， 并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信 息包通过第一远距射。
10、频单元转发给第一相邻车辆首端的电子感应器 ； 以此类推， 直至本车列最后一辆车辆的电子感应器接收到点名信息包， 并将其自身挂 接信息包反馈给车列检测器， 完成一次点名过程。 10. 根据权利要求 6 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 其特征在 于 ： 步骤 （5） 中， 所述车列检测器将每次点名接收到的挂接信息包依次组成队列， 形成一组 车列信息， 综合多次点名形成的车列信息重复部分， 推算出最终的车列挂接信息队列。 权 利 要 求 书 CN 103661493 A 3 1/5 页 4 一种铁路车辆摘挂作业电子感应器及其自动感知方法 技术领域 0001 本发明涉及铁路车辆运输跟。
11、踪定位技术领域， 具体是一种铁路车辆摘挂作业电子 感应装置及其自动感知方法。 0002 背景技术 0003 目前， 国内对于机车及车辆的准确跟踪定位主要有两种方案， 一是通过地面物流 信息系统推断车辆位置， 该方案需要大量人工干预， 成本较低， 但是无法准确定位车辆位 置， 并且在机车现场作业时， 如果摘挂钩数量出现错误， 地面系统无法感知， 因此会出现错 误的推断 ； 二是通过在地面轨道铺设大量的无源标签， 在每节车辆上安装标签阅读器及无 线通信设备， 该方案虽然能较准确地定位车辆的位置， 但造价成本极其高昂， 只有在小型的 企业铁路站才有可能使用这种跟踪定位方案， 这种方案的成本代价导致其。
12、无法进行大规模 推广。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是提供一种能够在铁路车辆上使用， 并且能够实现车辆 的定位跟踪管理的铁路车辆摘挂作业电子感应装置及其自动感知方法。 0005 本发明的技术方案为 ： 一种铁路车辆摘挂作业电子感应器， 该装置包括电子感应器以及用于读取所述电子感 应器存储信息的车列检测器， 所述电子感应器包括第一微处理器以及均与所述第一微处理 器交互连接的第一远距射频单元和近距射频单元， 所述车列检测器包括第二微处理器以及 与所述第二微处理器交互连接的第二远距射频单元， 所述第一微处理器与第二微处理器之 间通过第一远距射频单元和第二远距射频单元交互连接。 0006。
13、 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 所述电子感应器还包括状态指示灯， 所述 状态指示灯的输入端与微处理器的输出端连接。 0007 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 所述电子感应器还包括蜂鸣器， 所述蜂鸣 器的输入端与微处理器的输出端连接。 0008 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 所述电子感应器还包括为其提供工作电源 的可充电电池， 所述可充电电池通过金属弹片与电子感应器的线路板电源正负极连接。 0009 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器， 所述近距射频单元选用最大通信距离为 0.5 2 米的 2.4GHz 无线射频芯片及其外围电路， 所述第一远距射频单元和第二远距射频 单元均选用最大。
14、通信距离为 50 70 米的 2.4GHz 无线射频芯片及其外围电路。 0010 所述的一种铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 包括以下步骤 ： （1） 在每辆机车室内安装一个车列检测器， 在每辆机车和车辆的两端分别安装一个电 子感应器 ； 所述电子感应器存储有所处机车或者车辆的 ID 编号 ； （2） 两个相邻的电子感应器之间通过近距射频单元传输数据， 两个远隔的电子感应器 说 明 书 CN 103661493 A 4 2/5 页 5 之间通过第一远距射频单元传输数据， 所述数据的格式包括挂接信息包和点名信息包 ； （3） 电子感应器通过近距射频单元来感知判断是否存在相邻电子感应器，。
15、 若存在， 则判 定相邻两辆机车或者车辆处于挂接状态 ； （4） 所述挂接信息包中含有机车或者车辆两端所挂接机车或者车辆的信息 ； 所述点名 信息包的传输过程由设于机车室内的车列检测器发起， 接收到点名信息包的电子感应器将 自身存储的挂接信息包以及接收到的其它电子感应器转发的挂接信息包反馈给车列检测 器 ； （5） 所述车列检测器将其点名接收到的挂接信息包进行分析处理， 得到本车列所挂接 机车或者车辆的动态信息， 所述动态信息包括本车列所挂接机车或者车辆的数量、 ID 编号 和顺序。 0011 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 步骤 （3） 中， 电子感应器通 过近距射频单元每。
16、 T1 时间感知判断一次是否存在相邻电子感应器， 若存在， 则将相邻电子 感应器所处机车或者车辆的ID编号和自身所处机车或者车辆的ID编号写入自身挂接信息 包中， 若不存在， 则只将自身所处机车或者车辆的 ID 编号写入自身挂接信息包中。 0012 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 其特征在于， 还包括 ： 分别 处于同一辆机车或者车辆两端的两个电子感应器之间通过第一远距射频单元每 T2 时间点 对点相互检测一次通信链路是否正常。 0013 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 步骤 （4） 中， 所述设于机车 室内的车列检测器通过第二远距射频单元和第一远距射频单元。
17、每 T3 时间点对点将点名信 息包发送给机车尾端的电子感应器 ； 所述机车尾端的电子感应器接收到点名信息包后， 通过第一远距射频单元和第二远距 射频单元将自身挂接信息包反馈给车列检测器， 同时通过近距射频单元将点名信息包转发 给第一相邻车辆首端的电子感应器， 并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信息包通过 第一远距射频单元和第二远距射频单元转发给车列检测器 ； 所述第一相邻车辆首端的电子感应器接收到点名信息包后， 通过第一远距射频单元将 点名信息包转发给第一相邻车辆尾端的电子感应器， 并将通过第一远距射频单元接收到的 其它挂接信息包通过近距射频单元转发给机车尾端的电子感应器 ； 所述第一相邻车。
18、辆尾端的电子感应器接收到点名信息包后， 通过第一远距射频单元将 自身挂接信息包反馈给第一相邻车辆首端的电子感应器， 同时通过近距射频单元将点名信 息包转发给第二相邻车辆首端的电子感应器， 并将通过近距射频单元接收到的其它挂接信 息包通过第一远距射频单元转发给第一相邻车辆首端的电子感应器 ； 以此类推， 直至本车列最后一辆车辆的电子感应器接收到点名信息包， 并将其自身挂 接信息包反馈给车列检测器， 完成一次点名过程。 0014 所述的铁路车辆摘挂作业电子感应器的自动感知方法， 步骤 （5） 中， 所述车列检测 器将每次点名接收到的挂接信息包依次组成队列， 形成一组车列信息， 综合多次点名形成 的。
19、车列信息重复部分， 推算出最终的车列挂接信息队列。 0015 本发明的有益效果为 ： 1、 本发明具有无线自组网功能， 实现电子感应器之间自组网的数据传输。车列检测器 通过点名方式对所挂接车辆进行自动判断， 自动采集挂接信息数据并最终形成一组车列信 说 明 书 CN 103661493 A 5 3/5 页 6 息， 实现对机车和车辆的准确定位、 跟踪和管理。 0016 2、 本发明具有故障自动检测功能， 通过电子感应器的近距感知检测和远距点对点 链路检测可以精确定位电子感应器损坏的位置。 0017 3、 本发明中的电子感应器具有欠压报警功能， 当电子感应器的电池电压值低于设 定值时， 通过状态。
20、指示灯和蜂鸣器进行声光报警， 同时将欠压信息通过级联传输方式上报 至车列检测器。 附图说明 0018 图 1 是本发明的结构示意图 ； 图 2 是本发明的安装位置示意图 ； 图 3 是本发明的工作示意图 ； 图 4 是本发明的点名处理流程图。 0019 具体实施方式 0020 下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。 0021 如图1所示， 一种铁路车辆摘挂作业电子感应器， 包括电子感应器1以及用于读取 电子感应器 1 存储信息的车列检测器 2。电子感应器 1 包括第一微处理器 11、 第一远距射 频单元 12、 近距射频单元 13、 状态指示灯 14、 蜂鸣器 15 和可充电电池 16 ；。
21、 车列检测器 2 包 括第二微处理器 21 和第二远距射频单元 22。 0022 第一微处理器 11 作为电子感应器 1 的主控芯片， 用于数据的存储、 处理和实现电 路的控制。第一远距射频单元 12 和近距射频单元 13 均与微处理器 11 交互式信号连接， 用 于无线数据收发。状态指示灯 14 的信号输入端与微处理器 11 的信号输出端连接， 蜂鸣器 15的信号输入端与微处理器11的信号输出端连接， 状态指示灯14和蜂鸣器15用于电子感 应器的工作指示及故障报警。可充电电池 16 通过金属弹片与电子感应器 1 的线路板电源 正负极连接， 为电子感应器 1 提供工作电源。 0023 第二微处。
22、理器 21 作为车列检测器 2 的主控芯片， 用于数据的存储和处理。第二远 距射频单元 22 与第二微处理器 21 交互式信号连接。 0024 第一远距射频单元 12 和第二远距射频单元 22 均选用最大通信距离为 50 70 米 的 2.4GHz 无线射频芯片， 配以专门的外围电路， 作为远距数据级联传输使用 ； 近距射频单 元 13 选用最大通信距离为 0.5 2 米的 2.4GHz 无线射频芯片， 配以专门的外围电路， 作为 近距感知使用。 0025 第一微处理器 11 与第二微处理器 21 之间通过第一远距射频单元 12 和第二远距 射频单元 22 交互式信号连接。 0026 一种铁路。
23、车辆摘挂作业电子感应装置的自动感知方法， 如图 2 所示， 该方法在每 辆机车 JC 上安装一个车列检测器 2， 在机车 JC 和车辆 CP 的两端各安装一个电子感应器 1。 机车 JC 上的车辆检测器 2 与机车 JC 两端的电子感应器 1 通过远距点对点传输进行通信， 相邻机车 JC 与车辆 CP 以及相邻车辆 CP 与车辆 CP 之间的电子感应器 1 之间通过近距感知 进行通信， 同一车辆 CP 两端的电子感应器 1 之间通过远距点对点传输进行通信。 说 明 书 CN 103661493 A 6 4/5 页 7 0027 两个相邻的电子感应器 1（实质是指电子感应器 1 的第一微处理器 。
24、11， 为描述方 便， 故省略， 下同） 之间通过近距射频单元 13 传输数据， 两个远隔的电子感应器 1 之间通过 第一远距射频单元 12 传输数据， 数据的格式包括挂接信息包和点名信息包。电子感应器 1 存储有其所处机车 JC 或者车辆 CP 的 ID 编号。电子感应器 1 通过近距射频单元 13 来感知 判断是否存在相邻电子感应器 1， 并以此判断相邻两机车 JC 或者车辆 CP 是否处于挂接状 态。电子感应器 1 通过近距射频单元 13 每 T1 时间感知判断一次是否存在相邻电子感应器 1， 若存在， 则将相邻电子感应器 1 所处机车 JC 或者车辆 CP 的 ID 编号和自身所处机车。
25、 JC 或者车辆 CP 的 ID 编号写入自身挂接信息包中， 若不存在， 则只将自身所处机车 JC 或者车 辆 CP 的 ID 编号写入自身挂接信息包中。分别处于同一机车 JC 或者车辆 CP 两端的两个电 子感应器 1 之间通过第一远距射频单元 12 每 T2 时间点对点相互检测一次通信链路是否正 常。 0028 由设于机车JC内的车列检测器2发起点名信息包的传输过程， 接收到点名信息包 的电子感应器1将自身存储的挂接信息包以及接收到的其它电子感应器1转发的挂接信息 包反馈给车列检测器2。 车列检测器2将其点名接收到的挂接信息包进行分析处理， 得到本 车列所挂接机车 JC 或者车辆 CP 的。
26、数量、 ID 编号、 顺序等动态信息。 0029 如图 3 所示， 车列检测器 2 通过第二远距射频单元 22 和第一远距射频单元 12 每 T3 时间点对点将点名信息包发送给机车 JC 尾端的电子感应器 101， 机车 JC 尾端的电子感 应器 101 接收到点名信息包后， 通过第一远距射频单元 12 和第二远距射频单元 22 将自身 挂接信息包反馈给车列检测器 2， 同时通过近距射频单元 13 将点名信息包转发给第一相邻 车辆 CP1 首端的电子感应器 102， 并将通过近距射频单元 13 接收到的其它挂接信息包通过 第一远距射频单元 12 和第二远距射频单元 22 转发给车列检测器 2。。
27、 0030 第一相邻车辆 CP1 首端的电子感应器 102 接收到点名信息包后， 通过第一远距射 频单元 12 将点名信息包转发给第一相邻车辆 CP1 尾端的电子感应器 103， 并将通过第一远 距射频单元 12 接收到的其它挂接信息包通过近距射频单元 13 转发给机车 JC 尾端的电子 感应器101， 再由机车JC尾端的电子感应器101通过第一远距射频单元12和第二远距射频 单元 22 转发给车列检测器 2。 0031 第一相邻车辆 CP1 尾端的电子感应器 103 接收到点名信息包后， 通过第一远距射 频单元 12 将自身挂接信息包反馈给第一相邻车辆 CP1 首端的电子感应器 102， 同。
28、时通过近 距射频单元 13 将点名信息包转发给第二相邻车辆 CP2 首端的电子感应器 104， 并将通过近 距射频单元 13 接收到的其它挂接信息包通过第一远距射频单元 12 转发给第一相邻车辆 CP1首端的电子感应器102， 第一相邻车辆CP1首端的电子感应器102通过近距射频单元13 转发给机车JC尾端的电子感应器101， 再由机车JC尾端的电子感应器101通过第一远距射 频单元 12 和第二远距射频单元 22 转发给车列检测器 2。 0032 以此类推， 直至本车列最后一辆车辆 CPn 的电子感应器接收到点名信息包， 并将 其自身挂接信息包通过上述步骤反馈给车列检测器 2， 完成一次点名。
29、过程。 0033 车列检测器 2 将每次点名接收到的挂接信息包依次组成队列， 形成一组车列信 息， 综合多次点名形成的车列信息重复部分， 推算出最终的车列挂接信息队列。 0034 由上述可知， 点名信息包与挂接信息包的传输方向正好相反。 0035 注 ： 对某个电子感应器1来说， 上述提到的 “自身挂接信息包” 指的该电子感应器1 说 明 书 CN 103661493 A 7 5/5 页 8 的第一微处理器11中存储的自身所处车辆的挂接信息，“其它挂接信息包” 指的是与该电子 感应器 1 远隔的其它电子感应器 1 的第一微处理器 11 中存储的其它车辆的挂接信息。下 同。 0036 图 4 示。
30、出了点名处理流程图， 首先判断电子感应器的 ID 类型， 若是机车用电子感 应器， 则执行流程一， 若是车辆用电子感应器， 则执行流程二 （下述 “远距” 指的是通过远距 射频单元，“近距” 指的是通过近距射频单元） 。 0037 所述流程一， 包括以下顺序的步骤 ： （1） 远距接收点名信息包 ； （2） 近距感知是否存在相邻电子感应器， 若是， 则跳转步骤 （3） ， 若否， 则跳转步骤 （5） ； （3） 远距反馈自身挂接信息包， 同时近距转发点名信息包 ； 近距等待接收下级挂接信息 包 ； （4） 判断是否接收到其它挂接信息包， 若是， 则远距转发其它挂接信息包， 若否， 则跳转 步骤。
31、 （5） ； （5） 结束。 0038 所述流程二， 包括以下顺序的步骤 ： （1）接收点名信息包， 判断是否近距接收， 若是， 则跳转步骤 （2） ， 若否， 则跳转步骤 （5） ； （2） 远距点对点检测车辆两端电子感应器通信链路是否正常， 若是， 则跳转步骤 （3） ， 若 否， 则该车辆两端的电子感应器远距射频有损坏， 跳转步骤 （8） ； （3） 远距转发点名信息包 ； 远距等待接收下级挂接信息包 ； （4） 判断是否接收到其它挂接信息包， 若是， 则近距转发其它挂接信息包， 若否， 则跳转 步骤 （8） ； （5） 近距感知是否存在相邻电子感应器， 若是， 则跳转步骤 （6） ， 。
32、若否， 则跳转步骤 （8） ； （6） 远距反馈自身挂接信息包， 同时近距转发点名信息包 ； 近距等待接收下级挂接信息 包 ； （7） 判断是否接收到其它挂接信息包， 若是， 则远距转发其它挂接信息包， 若否， 则跳转 步骤 （8） ； （8） 结束。 0039 以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述， 并非对本发明的范 围进行限定， 在不脱离本发明设计精神的前提下， 本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进， 均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。 说 明 书 CN 103661493 A 8 1/3 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103661493 A 9 2/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103661493 A 10 3/3 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103661493 A 11 。