專利名稱：移動體探測系統的制作方法
技術
背景技術：
領域本發明涉及用于在安裝有磁傳感器的移動體在其上通過時，識別安裝有磁器件的位置的移動體探測系統。本發明尤其涉及在移動體通過安裝有磁器件的位置時，用于根據通過磁探測器探測的磁器件的外磁場得到的排列方式來識別安裝有磁器件的位置的移動體探測系統。
相關技術說明作為常規列車探測系統的實例，已知一系統，其中鐵軌以200到1000米為間隔分開并絕緣，允許信號電流流過分開的鐵軌以便于探測列車是否存在。該列車探測系統也被稱為軌道電路。其原理如下當沒有列車時，信號電流在分開的鐵軌兩端之間流動；而當有列車時，由于鐵軌之間由列車的車輪和車軸產生的短路，在分開的鐵軌兩端之間信號電流被阻止流動。換句話說，系統通過監控信號電流來探測在軌道電路上是否有列車。
作為列車探測系統的另一個實例，已知一系統，其中沿車站和鐵軌安裝了多個無線電裝置，每個列車上安裝了一裝置，并且在無線電裝置發送的信號能被發送和接收的范圍內，通過監控安裝于列車上的裝置響應無線電裝置發送的信號而發送的響應信號來探測列車的存在。該列車探測系統還能測量無線電信號在無線電裝置和安裝于列車的裝置之間進行發送和接收所需的時間，以此根據無線電信號的傳播速度確定具有該裝置的列車和無線電裝置之間的距離。
上述使用軌道電路的列車探測系統能探知允許信號電流流動的軌道電路上是否有列車，但不能識別軌道電路上列車的位置。此外，由于不能識別在軌道電路上的列車的數量，列車行進的間隔很短而且上述列車探測系統不能應用于可能在軌道電路上同時出現多個列車的部分。還必須考慮天氣變化(如降雨或下雪)對流過鐵軌的信號電流的影響。此外，必須對用于給軌道電路提供信號電流的裝置和用于探測軌道電路上的信號電流的裝置進行維護。還有一個問題就是這種維護的工作必須在夜晚沒有列車通過的時候進行。
另一方面，在使用無線電裝置和安裝于列車上的該裝置的列車探測系統中，必須沿車站和鐵軌安裝多個昂貴的無線電裝置。此外，為了使用安裝于列車上的裝置發送和接收無線電信號，就必須對安裝的無線電裝置供電。這造成一個問題，即安裝和維護這種無線電裝置花費甚巨。
發明內容
根據本發明的移動體探測系統解決了上述問題，并提供更廉價、可靠和易于維護的移動體探測系統。
本發明的移動探測系統包括以預定排列方式排列的多個磁器件，由此可以識別安裝位置，和通過安裝有磁器件的位置并且具有能探測磁器件外磁場的磁傳感器的移動體，其中當移動體通過該位置時，根據從通過磁傳感器探測到的磁器件外磁場得到的排列方式來識別該位置。
例如，用于根據本發明的移動體探測系統的磁器件是永磁體。因此，磁器件很廉價且易于安裝。此外，不必提供它們能量。而且，一旦安裝了永磁體的磁器件，其維護也因此變得不必要了。磁器件和磁傳感器的性能還不會受天氣影響，如降雨或下雪。
在根據本發明的移動體探測系統中，磁器件的排列方式包括所安裝的兩個磁器件在移動體行進的方向上彼此空開一預定距離，當移動體通過安裝有磁器件的位置時，移動體通過兩個磁器件之間時的通過速度是根據磁傳感器探測兩個磁器件的外磁場的時間間隔來確定的。
由于磁器件的排列方式包括在移動體行進的方向彼此空開一預定距離來安裝的兩個磁器件，因此能識別安裝有磁器件的移動體的通過位置，并能確定移動體在通過該位置時的通過速度。
在根據本發明的移動體探測系統中，移動體還包括時鐘單元和存儲單元，該存儲單元用于存儲能識別移動體的信息。當移動體通過安裝有磁器件的位置時的移動體的通過時間是根據時鐘單元提供的時間信息來確定的，而通過該位置的移動體是根據存儲于存儲單元的信息來識別的。
當移動體通過安裝有磁器件的位置時的通過時間可以根據時鐘單元提供的時間信息來確定。移動體可以根據存儲于存儲單元的信息來識別。因此，能識別安裝有磁器件的移動體的通過位置、確定當移動體通過該位置時移動體的通過時間以及識別該移動體。
在根據本發明的移動探測系統中，每個磁器件包括排列成一直線的多個磁體，安裝這些磁體以使預定的相同極性在預定的方向上，通常垂直于直線方向，磁體在該直線方向上排列并彼此相鄰。
通過使用磁體如此形成的磁器件，諸如常規霍耳器件的磁傳感器能探測磁器件的外磁場的距離可以延長。例如，通過使用這樣的磁器件，磁器件的外磁場的能被探測的距離可以延長到約60到90厘米。例如，能用在列車底部安裝磁傳感器的結構來對這樣的安裝于枕木的磁器件的外磁場進行探測。
以下，將參考附圖描述本發明的實施例。
圖1所示是根據本發明的移動體探測系統的實施例。
圖2所示是包括根據本發明的移動體探測系統和中央控制單元的移動體控制系統的實例圖。
圖3所示是由磁傳感器探測的磁場探測信號的實例圖。
圖4所示是確定列車的通過速度和識別通過位置的方法的圖。
圖5所示是磁器件的磁體結構的實例圖。
具體實施例方式
圖1示出根據本發明的移動體探測系統的實施例。
在圖1中，顯示了兩條鐵軌1，列車4在鐵軌1上行進。鐵軌1裝在枕木2上。磁器件3安裝于枕木2上。在圖1所示的實例中，磁器件3根據預定的排列方式安裝在兩個鐵軌1的兩側的枕木2上。用于探測磁器件3的外磁場的兩個磁傳感器5和6裝在列車4上。磁傳感器5和6安裝于列車4的底部，在這樣的位置上，當列車4從上方通過安裝有磁器件3的枕木2時，磁傳感器5和6在上方通過磁器件3。
現在來描述磁器件安裝所依據的預定排列方式。
在圖1所示的實例中，多個磁器件3根據預定的排列方式安裝在兩個鐵軌1的兩側的枕木2上。根據磁器件3是否存在于排列方式中的特定位置，表示出兩種信息。在如圖1所示的實例中，一個枕木2可以有兩個磁器件3的安裝位置，因此通過使用一個枕木可以表示出四(＝2×2)種信息。這種枕木2以預定的距離間隔在列車4行進的方向上根據排列方式來安裝。
如圖1所示的實例中，磁器件的排列方式包括用于識別排列方式的探測的起始、確定通過時間、識別列車4和探測列車4的通過速度的區域31，和用于識別沿由箭頭T表示的列車4的行進方向通過位置的區域32。
如果安裝有磁器件3的枕木2以同樣的間距排列并且列車4以恒定的通過速度通過安裝有這種磁器件3的枕木2，則隨后列車4通過枕木2的間距所需的時間間隔是相同的。根據磁傳感器5和6在被測時間間隔內是否產生磁場探測信號，如果根據磁場的探測來安裝磁器件3，則可以探測磁器件3的排列方式。
然而，考慮到在列車4通過安裝有這種磁器件3的位置時，列車4的速度不總是很恒定的，而是變化的。因此，必須在用于識別通過位置的區域32之前提供用于識別排列方式的探測開始、確定通過時間、識別列車4和探測列車4的通過速度的區域31，并確定時間間隔，在該時間間隔列車4探測安裝于兩個枕木2上的磁器件3的外磁場，即在列車4通過安裝有磁器件3的位置時的通過速度。
假定所識別的列車4通過位置的數量為，例如，二十萬個。由于49＝262,144，因此可能通過使用九個枕木2來識別這樣的位置。換句話說，如果磁器件3安裝于一個枕木2上的兩個位置并且使用以2乘9的矩陣形式表示的磁器件3的排列方式，隨后可以識別二十萬個安裝位置。此外，為了確定列車的通過速度，就有必要再加另外兩個枕木2，因此需要總共十一個枕木2。作為實例，如果枕木2的間隔約為50厘米，則十一個枕木2產生的距離約為5米。因此通過以相對較短的距離范圍安裝磁器件3，可能識別列車4通過的二十萬個位置并確定列車4的通過速度。
如以下的詳細描述，磁器件3包括按直線排列的多個磁體。
該磁器件是廉價的，并且它易于安裝于枕木上。不用提供能量磁體也能持久地運行，并且不需要維護。此外，磁體很少受天氣和溫度的影響。
磁傳感器5和6都可以是使用常規霍耳元件的傳感器。
圖2示出移動體控制系統，其包括根據本發明的移動探測系統和中央控制單元。
列車4包括磁傳感器5和6、處理單元7、存儲單元8、時鐘單元9和無線電發送/接收單元10。
磁傳感器5和6連接到處理單元7。每個磁傳感器5和6探測磁場并發送磁場探測信號。處理單元7還連接到存儲單元8、時鐘單元9和無線電發送/接收單元10。
在存儲單元8中存儲了關于每個安裝有磁器件3的位置和分別對應安裝位置的磁器件3的排列方式的數據。此外，存儲單元8能存儲可以識別列車4的ID信息。此外，存儲單元8可以存儲列車的歷史信息，如維護紀錄和事故紀錄、關于駕駛員的信息和在貨運情況中關于運輸的貨物的信息。特別在列車4為貨運列車的情況下，存儲單元8可以存儲途中在車站卸載的貨物的信息和仍在運輸的貨物的信息，并通過無線電發送/接收單元10發送這類信息到中央控制單元11。
處理單元7能根據從磁傳感器5和6輸出的磁場探測信號來確定列車4在通過安裝有磁器件3的位置時的通過速度，并參考儲存于存儲單元8的磁器件3的排列方式識別列車4通過的安裝有磁器件3的位置。
處理單元7還連接到時鐘單元9。處理單元7能根據時鐘單元內的時間信息確定列車4通過安裝有磁器件3的位置時的時間。
處理單元7還連接到用于向外界發送無線電信號并從外界接收信號的無線電發送/接收單元10。無線電發送/接收單元10能通過無線電網絡和中央控制單元11內的無線電發送/接收單元12通信。
中央控制單元11包括無線電發送/接收單元12、中央處理單元13和存儲單元14。中央控制單元11根據從多個列車4發送的列車的特定信息、通過位置、通過速度和通過時間控制列車4的行進。中央控制單元11內的中央處理單元13能存儲這些從列車4發送的信息、執行預定的處理，如有必要，還通過無線電發送/接收單元12和10發送停止、減速或加速命令到列車4內的處理單元7。
將參考圖3和4描述用于確定列車4的通過速度和識別通過位置的方法。
圖3示出通過安裝于列車4的磁傳感器探測的磁場探測信號的實例。
圖4示出用于通過利用圖3所示的磁傳感器探測的磁場探測信號確定列車的通過速度和識別通過位置的方法。
首先，列車4在鐵軌1上行進，并接近安裝有磁器件3的區域。
隨后，在步驟S1中，確定磁場探測信號是否以預定范圍的時間間隔A被探測了兩次。實施該確定步驟是為了確定列車4通過安裝有磁器件3的位置的速度是否在一個正常的范圍內。換句話說，當列車4以很低的速度行進時，例如在即將停車前的低速時在以預定的時間間隔探測磁器件3的外磁場時，可能產生錯誤。實施上述的確定步驟是為了避免這樣的錯誤。
如果得到的磁場探測信號兩次超過預定范圍的時間間隔A，則不進行后面的流程。如果兩次收到的磁場探測信號在預定范圍的時間間隔A內，則進行到下一個流程步驟S2，并得到列車的通過速度。
在步驟S1中，識別排列方式探測的起始，而在列車4進入用于探測列車的通過速度的區域31后，安裝于列車4的兩個磁探測器5和6在時間Ts和T0探測到最初的兩個磁器件3的外磁場，從而確定Ts和T0的差，即T0-Ts是否等于或小于預定值A。
在步驟S2中，進行兩次磁場探測之間的時間間隔(T0-Ts)存儲于存儲單元8，并得到列車的通過速度。
如果磁器件3之間的間隔，即枕木2之間的間隔，由D表示，則通過計算D/(T0-Ts)可以得到列車4的通過速度。
隨后，列車4從用于探測列車的通過速度的區域31進入用于識別列車的通過位置的區域32。
在步驟S3中，得到安裝于用于識別列車的通過位置的區域32上的磁器件3的排列方式。換句話說，通過檢查磁傳感器5和6探測磁場的時間T1、T2、...、T9是否等于從T0開始探測的時間間隔(T0-Ts)的整數倍來得到磁器件3的排列方式。
隨后，在步驟S4中，通過位置通過參考存儲于存儲單元8的對應安裝位置的排列方式，根據步驟S3中得到的排列方式來識別通過位置。
隨后，在步驟S5中，列車4通過安裝有磁器件3的位置時的通過時間根據時鐘單元9提供的時間信息來確定。此外，通過安裝有磁器件的位置的列車根據存儲于存儲單元8的能識別列車4的ID信息來識別。此外，在諸如貨運或客運列車的車輛的信息存儲于存儲單元8的情況中，通過安裝有磁器件3的位置的車輛被識別。
隨后，在步驟S6中，分別在步驟S2、S4和S5中確定的關于列車4的通過位置、通過速度和通過時間的信息存儲于存儲單元8中。此外，這些信息和列車識別信息通過無線電發送/接收單元10被發送到中央控制單元11。
最后，在步驟S7中，通過使用合適的裝置確定列車4是否在行進中。如果列車4停止了，則流程終止。如果列車4仍在行進則流程重回步驟S1然后重復。
圖5示出根據本發明的移動體探測系統中的磁器件的磁體結構的實例，該磁器件可以被用作磁器件3。
在如圖5所示的實例中，多個磁體20以圖5中L表示的方向排列成一直線。安裝磁體20以便使預定的相同磁極(S極)朝向預定的方向，通常是垂直于直線方向L并且以便彼此相鄰。通過這樣排列的磁體，變得特別能將磁通從相鄰的同樣的電極之間的邊界周圍延伸到遠處。例如，安裝于每個枕木2上的每個磁器件3和安裝于列車4上的磁傳感器5和6之間的距離可以是大約60到90厘米。
可以使用諸如釹磁體的磁體20。這種磁體20可以排列于由諸如鐵制成的基座部件21上，并且每個磁體20的整個區域可以由橡膠制成的覆蓋物(未顯示)覆蓋。整個磁器件3的尺寸可以是幾個平方毫米到幾個平方厘米。
在上述的實施例中，磁傳感器5和6安裝在列車4上，而磁器件3安裝在枕木2上。但是，該實施例不限制本發明的范圍。只要能通過安裝在列車4上的磁傳感器5和6能探測到外磁場，則磁器件3可以安裝于任何位置。此外，對于磁器件3的排列來說，替代相對列車行進的方向橫向兩兩排列磁器件3，磁器件3可以任意排列。此外，移動體不限于列車，而可以使用任何移動體。例如，還可以改動，將磁傳感器置于作為移動體的巴士上，而磁器件安裝于諸如巴士車站的預定位置上。
根據本發明的移動體探測系統包括多個以預定排列方式排列的磁器件，由此可以識別安裝位置，和具有能探測磁器件外磁場的磁傳感器并通過安裝有磁器件的位置的移動體。當移動體通過安裝有磁器件的位置時，該安裝有磁器件的位置根據通過磁傳感器探測的磁器件外磁場的排列方式來識別。結果，提供了更廉價、高可靠性并且易于維護的移動體探測系統。此外，當移動體通過安裝有磁器件的位置時，根據本發明的移動探測系統可以進行通過速度、移動體的通過時間和移動體的識別的確定操作。
可以構建許多本發明的不同的實施例而不背離本發明的精神和范圍。應該理解，除了如所附權利要求所定義的，本發明不限于說明書中描述的特殊實施例。
權利要求
1.移動體探測系統，其特征在于，包括以預定的排列方式排列的多個磁器件，由此可以識別安裝位置，和具有能探測磁器件的外磁場的磁傳感器并在安裝有磁器件的位置上方通過的移動體，其中，當移動體通過安裝有磁器件的位置時，該位置根據由磁傳感器探測的磁器件的外磁場得到的排列方式來識別。
2.如權利要求1所述的移動體探測系統，其特征在于，磁器件的排列方式包括所安裝的兩個磁器件，在移動體行進的方向上彼此空開一預定距離，以及當移動體通過安裝有磁器件的位置時，移動體通過兩個磁器件之間時的通過速度根據磁傳感器探測兩個磁器件的外磁場的時間間隔來確定。
3.如權利要求1或2所述的移動體探測系統，其特征在于，移動體還包括時鐘單元和用于存儲能識別移動體的信息的存儲單元，當移動體通過安裝有磁器件的位置時的移動體的通過時間根據時鐘單元提供的信息確定，并且通過安裝有磁器件的位置的移動體根據存儲于存儲單元的信息來識別。
4.根據權利要求1至3的任一項所述的移動體探測系統，其特征在于，每個磁器件包括多個沿一直線排列的磁體，并且安裝這些磁體以使預定的相同極性朝向預定的方向，通常垂直于磁體沿其排列以彼此相鄰的直線方向。
全文摘要
本發明的目的是提供更廉價、可靠和易于維護的移動體探測系統。根據本發明的移動體探測系統包括以預定的排列方式排列的多個磁器件，由此可以識別安裝位置，和具有能探測磁器件的外磁場的磁傳感器并通過安裝有磁器件的位置上方的移動體。當移動體通過安裝有磁器件的位置時，該位置根據通過磁傳感器探測的磁器件的外磁場得到的排列方式來識別。此外，在移動體通過安裝有磁器件的位置時，根據本發明的移動體探測系統可以確定移動體的通過速度和通過時間并識別該移動體。
文檔編號G01P3/64GK1483623SQ03154049
公開日2004年3月24日 申請日期2003年8月13日 優先權日2002年8月13日
發明者岸田邦博 申請人:岸田邦博