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铁鞋移动感知机构、铁鞋移动判断装置以及判断方法

更新时间:2024-07-01
铁鞋移动感知机构、铁鞋移动判断装置以及判断方法 专利申请类型:发明专利;
源自:北京高价值专利检索信息库;

专利名称:铁鞋移动感知机构、铁鞋移动判断装置以及判断方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202210384016.1

专利申请(专利权)人:北京全路通信信号研究设计院集团有限公司,通号粤港澳(广州)交通科技有限公司
权利人地址:北京市丰台区丰台科技园汽车博物馆南路1号院B座7层

专利发明(设计)人:刘文才,王峥,韩程

专利摘要:本发明公开了一种铁鞋移动感知机构、铁鞋移动判断装置以及判断方法,其中铁鞋移动感知机构,包括:光电移动检测组件和三轴加速度传感器光电移动检测组件用于检测铁鞋在轨道的放置面上的移动方向,和铁鞋在移动方向上的移动距离;以及三轴加速度传感器用于检测铁鞋在三维空间中的加速度。本申请在可以在仅设置有光电移动检测组件和三轴加速度传感器两个检测单元的情况下,即可对铁鞋的多种状态进行检测,极大地减少了所需的传感器数量,本申请结构简单、能有效的控制铁鞋移动判断装置的成本。

主权利要求:
1.一种铁鞋移动感知机构,其特征在于,包括:光电移动检测组件(41)和三轴加速度传感器(42);
所述光电移动检测组件(41)用于检测铁鞋(1)在轨道(3)的放置面(7)上的移动方向,和所述铁鞋(1)在所述移动方向上的移动距离;以及所述三轴加速度传感器(42)用于检测铁鞋(1)在三维空间中的加速度;
其中,所述光电移动检测组件(41)包括光源(411)、光学传感器(412)和图像分析芯片,所述光源(411)和所述铁鞋(1)固定连接,所述光源(411)用于照射所述放置面(7),所述光学传感器(412)用于接收所述光源(411)照射所述放置面(7)形成的反射光并形成图像信息,所述图像分析芯片用于分析所述图像信息以获取所述光源(411)的移动方向和移动距离;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对时,在垂直于所述放置面(7)的方向上不具有加速度,且当所述铁鞋(1)阻挡轮对(2)后,铁鞋(1)在所述放置面(7)上不具有位移和加速度,在垂直于所述放置面(7)的方向上也不具有加速度,则确定所述铁鞋(1)处于正常状态;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对(2)后,所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上同时具有位移和加速度,而在垂直于所述放置面(7)的方向上不具有加速度和位移,则确定所述铁鞋(1)处于异常移动状态;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对时,所述铁鞋(1)在所述放置面(7)和垂直于所述放置面(7)的方向上都具有加速度,且所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上还具有位移,则确定所述铁鞋(1)处于翻滚状态;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对(2)时和/或阻挡所述轮对(2)后,所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上具有位移但不具有加速度,所述铁鞋(1)在垂直于所述放置面(7)的方向上具有加速度,则确定所述铁鞋(1)处于接触不良状态。
2.如权利要求1所述的铁鞋移动感知机构,其特征在于,所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上的所述移动方向包括X方向和Y方向,所述X方向为所述轨道(3)的长度方向,所述Y方向为所述放置面(7)上垂直于所述轨道(3)的方向。
3.如权利要求1所述的铁鞋移动感知机构,其特征在于,所述三维空间中的加速度包括所述铁鞋(1)在X方向上的加速度、Y方向上的加速度和Z方向上的加速度,所述X方向为所述轨道(3)的长度方向,所述Y方向为所述放置面(7)上垂直于所述轨道(3)的方向,所述Z方向为垂直于所述放置面(7)的方向。
4.一种铁鞋移动判断装置,其特征在于,包括如权利要求1至3中任一项所述的铁鞋移动感知机构;以及处理机构(5),其用于基于所述铁鞋(1)的移动信息判断所述铁鞋(1)所处的移动状态,所述移动信息包括所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上的所述移动方向、所述移动距离和所述铁鞋(1)在所述三维空间中的所述加速度。
5.如权利要求4所述的铁鞋移动判断装置,其特征在于,还包括传输机构(6),所述传输机构(6)用于发送所述铁鞋(1)所处的移动状态的信息。
6.如权利要求5所述的铁鞋移动判断装置,其特征在于,还包括管理终端,所述管理终端用于接收所述铁鞋(1)所处的移动状态的信息。
7.如权利要求6所述的铁鞋移动判断装置,其特征在于,所述传输机构(6)包括无线发射模块,所述管理终端上设置有无线接收模块,所述无线发射模块和所述无线接收模块之间通过无线信号连接。
8.一种铁鞋移动的判断方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取铁鞋(1)在轨道(3)所在放置面(7)的移动方向,以及在所述移动方向上的移动距离;
获取铁鞋(1)在三维空间中的加速度;
基于所述铁鞋(1)在所述放置面(7)的所述移动方向和所述移动距离,以及铁鞋(1)在所述三维空间中的所述加速度,判断所述铁鞋(1)所处的移动状态;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对时,在垂直于所述放置面(7)的方向上不具有加速度,且当所述铁鞋(1)阻挡轮对(2)后,铁鞋(1)在所述放置面(7)上不具有位移和加速度,在垂直于所述放置面(7)的方向上也不具有加速度,则确定所述铁鞋(1)处于正常状态;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对(2)后,所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上同时具有位移和加速度,而在垂直于所述放置面(7)的方向上不具有加速度和位移,则确定所述铁鞋(1)处于异常移动状态;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对时,所述铁鞋(1)在所述放置面(7)和垂直于所述放置面(7)的方向上都具有加速度,且所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上还具有位移,则确定所述铁鞋(1)处于翻滚状态;
当所述铁鞋(1)阻挡轮对(2)时和/或阻挡所述轮对(2)后,所述铁鞋(1)在所述放置面(7)上具有位移但不具有加速度,所述铁鞋(1)在垂直于所述放置面(7)的方向上具有加速度,则确定所述铁鞋(1)处于接触不良状态。 说明书 : 铁鞋移动感知机构、铁鞋移动判断装置以及判断方法技术领域[0001] 本发明属于铁鞋检测领域,具体涉及一种铁鞋移动感知机构、铁鞋移动判断装置以及判断方法。背景技术[0002] 铁鞋应用于铁路站场,放置于钢轨上,用于给列车、车列等提供防止溜车的阻力。当车遛入站场上其他线路时,通常会引发人员伤亡、车辆撞击等重大事故。所以铁鞋是确保铁路站场上作业安全的重要工具,同时铁鞋在作业中的异常状态也是影响站场安全的重大隐患。[0003] 铁路站场防止溜车的作业中,需要检测铁鞋的状态,传统方式是定期组织人员巡检,但人员巡检的间隙也存在发生溜车的可能性。所以实时检测铁鞋状态的方案应运而生。[0004] 在现有技术中,实时监测铁鞋状态的技术主要以密贴检测、滑动检测为主,辅以接触、距离等检测方式。这些检测方式多采用组合多个单一维度传感器的检测方式,即每种检测方式对应一种辅助传感器。如检测滑动使用滑动传感器;使用接触传感器检测铁鞋与钢轨的接触情况,那么若有N个检测维度则需要N个传感器进行检测,这样也造成了方案冗余复杂和产品化时装置的成本的提升。上述问题是本领域亟需解决的技术问题。发明内容[0005] 本发明为了解决上述技术问题,提供了一种铁鞋移动判断装置,在配置少量传感器的情况下,即可对铁鞋的多个状态进行监测。[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种铁鞋移动感知机构,包括:光电移动检测组件和三轴加速度传感器;[0007] 光电移动检测组件用于检测铁鞋在轨道的放置面上的移动方向,和铁鞋在移动方向上的移动距离;以及[0008] 三轴加速度传感器用于检测铁鞋在三维空间中的加速度。[0009] 在一种可选的实施例中,光电移动检测组件包括光源、光学传感器和图像分析芯片,光源和铁鞋固定连接,光源用于照射放置面,光学传感器用于接收光源照射放置面形成的反射光并形成图像信息,图像分析芯片用于分析图像信息以获取光源的移动方向和移动距离。[0010] 在一种可选的实施例中,铁鞋在放置面上的移动方向包括X方向和Y方向,X方向为轨道的长度方向,Y方向为放置面上垂直于轨道的方向。[0011] 在一种可选的实施例中,三维空间中的加速度包括铁鞋在X方向上的加速度、Y方向上的加速度和Z方向上的加速度,X方向为轨道的长度方向,Y方向为放置面上垂直于轨道的方向,Z方向为垂直于放置面的方向。[0012] 本申请还提供了一种铁鞋移动判断装置,包括上述铁鞋移动感知机构;以及[0013] 处理机构,其用于基于铁鞋的移动信息判断铁鞋所处的移动状态,移动信息包括铁鞋在放置面上的移动方向、移动距离和铁鞋在三维空间中的加速度。[0014] 在一种可选的实施例中,还包括传输机构,传输机构用于发送铁鞋所处的移动状态的信息。[0015] 在一种可选的实施例中,还包括管理终端,管理终端用于接收铁鞋所处的移动状态的信息。[0016] 在一种可选的实施例中,传输机构包括无线发射模块,管理终端上设置有无线接收模块,无线发射模块和无线接收模块之间通过无线信号连接。[0017] 本申请还公开了一种铁鞋移动的判断方法,包括以下步骤:[0018] 获取铁鞋在轨道所在放置面的移动方向,以及在移动方向上的移动距离;[0019] 获取铁鞋在三维空间中的加速度;[0020] 基于铁鞋在放置面的移动方向和移动距离,以及铁鞋在三维空间中的加速度,判断铁鞋所处的移动状态。[0021] 在一种可选的实施例中,判断铁鞋所处的移动状态包括下步骤:[0022] 当铁鞋阻挡轮对时,在垂直于放置面的方向上不具有加速度,且当铁鞋阻挡轮对后,铁鞋在放置面上不具有位移和加速度,在垂直于放置面的方向上也不具有加速度,则确定铁鞋处于正常状态;[0023] 当铁鞋阻挡轮对后,铁鞋在放置面上同时具有位移和加速度,而在垂直于放置面的方向上不具有加速度和位移,则确定铁鞋处于异常移动状态;[0024] 当铁鞋阻挡轮对时,铁鞋在放置面和垂直于放置面的方向上都具有加速度,且铁鞋在放置面上还具有位移,则确定铁鞋处于翻滚状态;[0025] 当铁鞋阻挡轮对时和/或阻挡轮对后,铁鞋在放置面上具有位移但不具有加速度,铁鞋在垂直于放置面的方向上具有加速度,则确定铁鞋处于接触不良状态。[0026] 本申请公开的铁鞋移动判断装置的有益效果是:本申请在可以在仅设置有光电移动检测组件和三轴加速度传感器两个检测单元的情况下,即可对铁鞋的多种状态进行检测,极大地减少了所需的传感器数量,本申请结构简单、能有效的控制铁鞋移动判断装置的成本。附图说明[0027] 图1为本申请实施例中铁鞋以及铁鞋移动判断装置的整体示意图;[0028] 图2为本申请实施例中光电移动检测组件的示意图。[0029] 附图标记说明:铁鞋1、轮对2、轨道3、光电移动检测组件41、光源411、光学传感器412、三轴加速度传感器42、处理机构5、传输机构6、放置面7。具体实施方式[0030] 以下结合附图和实施例对本申请的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本申请,并非用于限定本申请的范围。[0031] 下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或实施例。为简化公开内容,下面描述了各特征存在的一个或多个排列的具体实施例,但所举实施例不作为对本说明书的限定,在说明书中随后记载的第一特征与第二特征连接,即可以包括直接联系的实施方式,也可以包括形成附加特征的实施方式,进一步的,也包括采用一个或多个其他介入特征使第一特征和第二特征彼此间接连接或结合,从而第一特征和第二特征可以不直接联系。[0032] 如图1所示,本申请公开了一种铁鞋移动感知机构,其用于检测铁鞋1所处的移动状态,其中,铁鞋1放置于轨道3上用于提供防止溜车的阻力,本申请将轨道3所处的平面定义为放置面7。[0033] 如图1所示,在本申请实施例中,该铁鞋移动感知机构包括光电移动检测组件41和三轴加速度传感器42。[0034] 其中,光电移动检测组件41用于检测铁鞋1在放置面7上的移动方向,和铁鞋1在该移动方向上的移动距离,在一种具体的示例中,如图2所示,该光电移动检测组件41整体安装于铁鞋1上,如图2所示,光电移动检测组件41至少由光源411、光学传感器412和图像分析芯片组成。[0035] 其中,如图2所示,光源411可随铁鞋移动并用于照射放置面7,例如,该光源411可以为LED灯,上述光学传感器412则用于接收光源411照射放置面7形成的反射光并形成相应的图像信息,为了形成更好的图像信息,在一些例子中,光源411照射方向上和/或光学传感器412的接收方向上可以放置透镜对光线进行折射或聚焦,本申请不做具体限定。[0036] 上述图像分析芯片则与光学传感器412电连接,光学传感器412将其获得的图像信息发送至图像分析芯片,图像分析芯片用于分析图像信息以获取光源411的移动方向和移动距离,具体的原理如下,在铁鞋1发生移动时,光源411会随铁鞋移动,其照射点会在放置面7形成轨迹,此时光源411照射出的光线持续的反射回光学传感器412中,从而形成连续的一系列的图像信息,通过图像分析芯片比对这些图像信息上的特征点的位置变化,从而实现判断光源411的移动方向以及在该移动方向上的移动距离的作用,由于上述光源411随铁鞋1同步运动,进而就可以判断铁鞋1在其放置面7上的移动方向和在该移动方向上的移动距离。[0037] 其中,上述三轴加速度传感器42用于检测铁鞋1在三维空间中的加速度,如图1所示,该三轴加速度传感器42可以直接固定的安装在铁鞋1上,例如,其可以安装在铁鞋内部,该三轴加速度传感器42可以采用压阻式三轴加速度传感器、压电式三轴加速度传感器或电容式三轴加速度传感器,其工作原理是通过使电阻、电压或电容与产生与加速度成正比的变化,通过相应的放大和滤波电路进行采集,从而获得三维空间中的加速度,本申请对此不做具体限定和赘述。[0038] 为了便于对本申请进行理解,如图1所示,本申请以铁鞋1放置于轨道3上为例进行说明,本申请将轨道3的长度方向定义为X方向,将放置面7上垂直于X方向的方向定义为Y方向,将垂直于放置面7的方向定义为Z方向,其中,上述光电移动检测组件41则用于检测铁鞋1在X方向和Y方向的移动以及移动距离,上述三轴加速传感器则用于检测铁鞋1在X方向、Y方向和Z方向的加速度。[0039] 本申请仅需设置三轴加速度传感器42和光电移动检测组件41两种检测结构组成的铁鞋移动感知机构,即可判断铁鞋1所处的移动状态。[0040] 以采用本申请判断铁鞋1的状态进行具体的说明,本申请中,将铁鞋1在X方向和Y方向上的单位时间坐标轴方向标记为dirX1和dirY1,单位时间坐标轴距离增量标记为disX1和disY1,将铁鞋1在X方向、Y方向和Z方向上对应加速度的增量分别标记为Dirx1、Diry2和Dirz3,同时,为了便于描述,下面将在放置面7上的移动定义为水平移动,而垂直于放置面7的移动定义为垂直移动。[0041] 以常见的铁鞋1所处的移动状态为例,通常铁鞋1的状态有正常状态、异常移动状态、翻滚状态和接触不良状态等,具体每种状态的判断条件如下:[0042] 铁鞋在正常状态下的判断条件:[0043] 当铁鞋1阻挡轮对2时,铁鞋1会发生水平移动而不会发生垂直移动,此时满足条件:Dirz3=0[0044] 当铁鞋1阻挡轮对2后,铁鞋1在放置面7上没有位移,在垂直空间上不产生加速度,此时满足条件:dirX1=0且dirY1=0且disX1=0且disY1=0且Dirx1=0且Diry2=0且Dirz3=0。[0045] 铁鞋1在异常移动状态下的判断条件:[0046] 例如,铁鞋1在阻挡轮对2后发生溜车,此时会产生水平移动和加速度,而不会产生垂直移动和加速度,此时满足条件:非(dirX1=0且dirY1=0且disX1=0且disY1=0且Dirx1=0且Diry2=0)且Dirz3=0。[0047] 在铁鞋1在翻滚状态下的判断条件:[0048] 例如,当铁鞋1阻挡轮对2过程中发生翻滚时,铁鞋1即有水平移动和加速度,也存在垂直移动和加速度,此时,满足条件:非(dirX1=0且dirY1=0且disX1=0且disY1=0且Dirx1=0且Diry2=0且Dirz3=0)且(Dirz3≠0且Dirx1≠0且Diry2≠0)[0049] 在铁鞋1在接触不良状态下的判断条件:[0050] 例如,当轮对2挤压铁鞋1造成铁鞋1翘起时,此时发生水平移动当但不产生水平加速度,并且具有垂直移动和垂直加速度,此时当铁鞋1阻挡轮对2时和阻挡轮对2后,均满足条件:非(dirX1=0且dirY1=0且disX1=0且disY1=0且Dirx1=0且Diry2=0且Dirz3=0)且(Dirz3≠0且(Dirx1=0且Diry2=0))。[0051] 将光电移动检测组件41和三轴加速传感器42检测到得移动方向、移动距离和加速度与上述各个判断条件进行匹配,则可以判断出铁鞋1目前所处的移动状态。[0052] 在上述基础上,本申请还提供了一种铁鞋移动判断装置,如图1所示,其包括上述的铁鞋移动感知机构和处理机构5。[0053] 其中,上述处理机构5用于基于铁鞋1的移动信息判断铁鞋1所处的移动状态,该移动信息包括铁鞋1在放置面7上的移动方向、移动距离和铁鞋1在三维空间中的加速度,具体的,该的移动信息的输出量即为上述的dirX1、dirY1、disX1、disY1、Dirx1、Diry2和Dirz3,处理机构5中预先设置有上述记载的各个判断条件,当输出量与任一判断条件匹配时,就可以判断铁鞋1所处的移动状态。[0054] 在一些示例中,该铁鞋移动判断装置还包括传输机构6和管理终端,处理机构5将铁鞋1所处的移动状态转换为数字信息,传输机构6用于将该铁鞋1所处的移动状态的信息发送至管理终端,管理终端在获取铁鞋1的状态的信息后,就可以根据铁鞋1的状态采取进一步措施,例如进行数字显示、状态呼叫管理人员、报警等,本申请对这部分内容不进行赘述。[0055] 其中,上述传输机构6和管理终端可以通过无线信号连接,具体的,传输机构6中设置有无线发射模块,管理终端中设置有无线接收模块,无线发射模块和无线接收模块之间通过无线信号连接,具体的,该无线发射模块可以是lora发射模块,无线接收模块可以是lora接收模块等,本申请不做具体限定。[0056] 采用本申请公开的铁鞋1移动判断装置判断铁鞋1移动桩体的整体的工作流程包括以下步骤:[0057] 步骤A:获取铁鞋1在轨道3所在放置面7的移动方向,以及在所述移动方向上的移动距离.[0058] 具体的,根据上述实施例的记载,所获取的移动方向包括X方向和Y方向,所获取的移动距离即为X方向和Y方向上的移动距离。[0059] 步骤B:获取铁鞋1在三维空间中的加速度;[0060] 具体的,根据上述实施例的记载,铁鞋1在三维空间中的加速度包括X方向、Y方向和Z方向的加速度。[0061] 步骤C:基于所述铁鞋1在所述放置面7的所述移动方向和所述移动距离,以及铁鞋1在所述三维空间中的所述加速度,判断所述铁鞋1所处的移动状态。[0062] 具体的,将上述获取得到的移动方向、移动距离和加速度根据处理机构中预设的判断条件进行比对,即可判断铁鞋1目的移动状态。[0063] 所应理解的是,上述步骤A和步骤B没有明确的先后顺序。[0064] 本申请可以在仅设置有光电移动检测组件41和三轴加速度传感器42两个位移检测单元的情况下,即可对铁鞋1的多种状态进行检测,极大地减少了检测铁鞋1移动状态所需的传感器数量,本申请结构简单、能有效的控制铁鞋移动判断装置的成本。[0065] 在本说明书的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本说明书和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本说明书的限制。[0066] 在本说明书的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。[0067] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。[0068] 本说明书中使用的术语是考虑到关于本公开的功能而在本领域中当前广泛使用的那些通用术语,但是这些术语可以根据本领域普通技术人员的意图、先例或本领域新技术而变化。此外,特定术语可以由申请人选择,并且在这种情况下,其详细含义将在本公开的详细描述中描述。因此,说明书中使用的术语不应理解为简单的名称,而是基于术语的含义和本公开的总体描述。[0069] 本说明书中使用了流程图或文字来说明根据本申请的实施例所执行的操作步骤。应当理解的是,本申请实施例中的操作步骤不一定按照记载顺序来精确地执行。相反,根据需要,可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时,也可以将其他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。[0070] 以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区:北京

专利申请日期:2022-04-13

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN115107820B

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