CN110979402A - 磁悬浮列车定位装置和定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁悬浮列车定位装置和定位系统,涉及磁悬浮列车的技术领域,包括:定位模块、第一红外线发射模块和第一红外线接收模块;第一红外线发射模块设置在轨道的一侧,第一红外线接收模块设置在轨道的另一侧,第一红外线发射模块和第一红外线接收模块相对设置;第一红外线发射模块和第一红外线接收模块一一对应,该装置通过设置相对的第一红外发射模块和第一红外接收模块,根据有无列车通过决定第一红外接收模块是否能接收到第一红外线,并输出相应的第一电平信号至定位模块,定位模块输出列车匹配信息至牵引分区运行控制设备实现列车定位,提高了列车定位的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及磁悬浮列车技术领域,尤其是涉及一种磁悬浮列车定位装置和定位系统。
背景技术
常导高速磁悬浮采用同步牵引技术,必须精确检测磁极相角和位置信息,目前国内唯一时速400公里高速磁悬浮是上海于2002年底开通的高速磁悬浮示范线,测速定位方式为相对位置检测配合绝对位置误差校正。相对位置检测实现方式为,通过车载相对位置传感器感应线圈输出信号的相位和周期实现相对位置检测,绝对位置误差校正实现方式为,在轨道布置定位标志板,定位标志板位置固定,储存位置信息。当磁悬浮列车通过时,列车车载感应线圈向地面发送激活定位标志板的功率载波,然后接收定位标志板发送的固定位置信息数据报文,实现列车的定位和误差校准。
当高速磁悬浮列车时速越高,列车经过定位标志板的时间越少,列车车载设备与定位标志板交互绝对位置信息利用的时间越短,使得利用现行列车定位方式来实现的列车定位越困难。当列车运行速度超过600公里甚至更高,现有技术难以保证列车定位和误差校准的准确性。
针对现有技术中存在的当列车时速较高时,列车定位准确性较差的问题,尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬浮列车定位装置和定位系统,以当高速磁悬浮列车时速较高时,提高列车定位的准确性。
本发明提供的一种磁悬浮列车定位装置,包括:定位模块、第一红外线发射模块和第一红外线接收模块;所述第一红外线发射模块设置在轨道的一侧,所述第一红外线接收模块设置在所述轨道的另一侧,所述第一红外线发射模块和所述第一红外线接收模块相对设置;所述第一红外线发射模块和第一红外线接收模块一一对应;所述定位模块与所述第一红外线接收模块连接;所述定位模块还与运行控制设备连接;所述运行控制设备连接列车;所述第一红外线发射模块用于发射第一红外线;所述第一红外线接收模块用于接收所述第一红外线,输出相应的第一电平信号,将所述第一电平信号发送给所述定位模块,所述定位模块用于监测所述第一红外线接收模块的工作状态;所述定位模块还用于接收所述第一电平信号,输出列车匹配信息至所述运行控制设备,以定位列车。
进一步的,所述定位模块与所述第一红外线发射模块连接;所述定位模块用于监测所述第一红外线发射模块的工作状态。
进一步的,所述第一红外线接收模块还用于当无列车通过时,接收到所述第一红外线,输出低电平信号,并将所述低电平信号发送给所述定位模块;所述第一红外线接收模块还用于当有列车通过时,输出高电平信号,并将所述高电平信号发送给所述定位模块。
进一步的,还包括:接口模块;所述接口模块分别与所述定位模块和所述运行控制设备连接;所述接口模块用于为所述定位模块和所述运行控制设备之间配置光纤接口。
进一步的,所述运行控制设备还用于监测所述接口模块的工作状态。
进一步的,还包括:第二红外线发射模块和第二红外线接收模块;所述第二红外线发射模块和所述第一红外线发射模块间隔预设距离;所述第二红外线接收模块和所述第一红外线接收模块间隔预设距离;所述第二红外线发射模块和所述二红外线接收模块一一对应;所述定位模块与所述第二红外线接收模块连接;所述第二红外线发射模块用于发射第二红外线;所述第二红外线接收模块用于接收所述第二红外线,输出相应的第二电平信号,将所述第二电平信号发送给所述定位模块,所述定位模块用于监测所述第二红外线接收模块的工作状态;所述定位模块还用于接收所述第二电平信号,通过确认所述第一电平信号和所述第二电平信号是否变化相同,输出列车匹配信息至所述运行控制设备,以定位列车。
进一步的,所述定位模块与所述第二红外线发射模块连接;所述定位模块用于监测所述第二红外线发射模块的工作状态。
进一步的,所述第二红外线接收模块还用于当无列车通过时,接收到所述第二红外线,输出低电平信号,并将所述低电平信号发送给所述定位模块;所述第二红外线接收模块还用于当有列车通过时,输出高电平信号,并将所述高电平信号发送给所述定位模块。
进一步的,还包括:电源模块;所述电源模块分别与所述定位模块、第一红外线发射模块、第二红外线接收模块、第二红外线发射模块和第二红外线接收模块连接;所述电源模块还与外部电源连接;所述电源模块用于将所述外部电源的电压转换为与所述定位模块、第一红外线发射模块、第二红外线接收模块、第二红外线发射模块和第二红外线接收模块相匹配的电源电压,用于分别为所述定位模块、第一红外线发射模块、第二红外线接收模块、第二红外线发射模块和第二红外线接收模块提供电源。
本发明提供的一种磁悬浮列车定位系统,包括:外部电源、运行控制设备和上述磁悬浮列车定位装置;所述外部电源和所述运行控制设备分别与述磁悬浮列车定位装置连接;所述外部电源用于为所述磁悬浮列车定位装置供电;所述运行控制设备用于接收所述磁悬浮列车定位装置输出的列车匹配信息,以定位列车。
本发明提供的磁悬浮列车定位装置和定位系统,包括:定位模块、第一红外线发射模块和第一红外线接收模块;第一红外线发射模块设置在轨道的一侧,第一红外线接收模块设置在轨道的另一侧,第一红外线发射模块和第一红外线接收模块相对设置;第一红外线发射模块和第一红外线接收模块一一对应,该装置通过设置相对的第一红外发射模块和第一红外接收模块,根据有无列车通过决定第一红外接收模块是否能接收到第一红外线,并输出相应的第一电平信号至定位模块,定位模块输出列车匹配信息至运行控制设备实现列车定位,提高了列车定位的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种磁悬浮列车定位装置示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种磁悬浮列车定位装置示意图;
图3为本发明实施例提供的一种磁悬浮列车定位系统示意图;
图4为本发明实施例提供的另一种磁悬浮列车定位系统示意图。
图标:10-定位模块;20-第一红外线发射模块;21-第一红外线接收模块;30-第二红外线发射模块;31-第二红外线接收模块;40-接口模块;50-电源模块;60-磁悬浮列车定位装置。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前,高速磁悬浮采用的定位方式为相对位置检测配合绝对位置误差校正。相对位置检测实现方式为,通过车载相对位置传感器感应线圈输出信号的相位和周期实现相对位置检测,绝对位置误差校正实现方式为,在轨道布置定位标志板,定位标志板位置固定,储存位置信息。当磁悬浮列车通过时,列车车载感应线圈向地面发送激活定位标志板的功率载波,然后接收定位标志板发送的固定位置信息数据报文,实现列车的定位和误差校准。
当高速磁悬浮列车时速越高,列车经过定位标志板的时间越少,列车车载设备与定位标志板交互绝对位置信息利用的时间越短,当列车运行速度超过600公里甚至更高,难以保证列车定位和误差校准的准确性。基于此,本发明实施例提供了一种磁悬浮列车定位装置和定位系统,该技术可以应用于磁悬浮列车的定位装置中。为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种磁悬浮列车定位装置进行详细介绍。
参照图1所示的一种磁悬浮列车定位装置示意图,该装置包括:定位模块10、第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21;第一红外线发射模块20设置在轨道的一侧,第一红外线接收模块21设置在轨道的另一侧,第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21相对设置;第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21一一对应;定位模块10与第一红外线接收模块21连接;定位模块10还与运行控制设备连接;运行控制设备连接列车。
具体的,本实施例中,第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21指的是第一组红外线发射管和红外线接收管,运行控制设备可以理解为牵引分区运行控制设备或牵引分区运控系统,在轨道旁需要定位的地点设置定位模块10,在轨道一侧设置第一组红外线发射管,在轨道对面对应设置第一组红外线接收管,每个红外线发射管对应一个红外线接收管,且装置应布置在同一条直线上,同时,红外线接收管与定位模块10通过冗余光纤连接,作为定位模块10的I/O设备,定位模块还与运行控制设备通过冗余光纤连接,运行控制设备通过冗余无线通信连接列车。
第一红外线发射模块20用于发射第一红外线;第一红外线接收模块21用于接收第一红外线,输出相应的第一电平信号,将第一电平信号发送给定位模块10,定位模块10用于监测第一红外线接收模块的工作状态;定位模块10还用于接收第一电平信号,输出列车匹配信息至运行控制设备,以定位列车。
本实施例中,红外线发射管本身有自己的控制器,可以自行控制发射红外线,正常情况下,红外线发射管一直处于工作状态,发射红外线。红外线接收管接收相对应的红外线发射管所发射的红外线,并进行光电转换,输出电平信号至定位模块10,当红外线发射管和红外线接收管之间有遮挡物和无遮挡物时,输出的电平信号不同,定位模块10根据接收到的电平信号,输出列车匹配信息至牵引分区运控系统,系统内部再确认列车的位置,并通过冗余无线通信发送至列车,完成列车的定位。
本发明实施例提供的一种磁悬浮列车定位装置,包括:定位模块、第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21;第一红外线发射模块20设置在轨道的一侧,第一红外线接收模块21设置在轨道的另一侧,第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21相对设置;第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21一一对应,该装置通过设置相对的第一红外发射模块和第一红外接收模块,根据有无列车通过决定第一红外接收模块是否能接收到第一红外线,并输出相应的第一电平信号至定位模块,定位模块输出列车匹配信息至运行控制设备实现列车定位,提高了列车定位的准确性。
参照图2所示的另一种磁悬浮列车定位装置示意图,该装置包括:定位模块10、第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21;第一红外线发射模块20设置在轨道的一侧,第一红外线接收模块21设置在轨道的另一侧,第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21相对设置;第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21一一对应。
具体的,本实施例中,第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21指的是第一组红外线发射管和第一组红外线接收管,运行控制设备指的是牵引分区运控系统,在轨道旁需要定位的地点设置定位模块10,并在相应轨道两侧设置一组一一对应的红外线发射管和红外线接收管,并将第一组红外线接收管与定位模块10通过冗余光纤连接,作为定位模块10的I/O设备。
进一步的,定位模块10与第一红外线发射模块20连接;定位模块10用于监测第一红外线发射模块20的工作状态。
正常工作时,第一组红外线发射管、第一组红外线接收管还将自身工作状态信息通过光纤反馈给定位模块10以进行监测,当监测到第一组红外线发射管或第一组红外线接收管工作异常时,定位模块10发出报警指示,并给出提示和故障定位,提醒维修人员介入,尽快进行维修。
进一步的,第一红外线接收模块21还用于当无列车通过时,接收到第一红外线,输出低电平信号,并将低电平信号发送给定位模块10;第一红外线接收模块21还用于当有列车通过时,输出高电平信号,并将高电平信号发送给定位模块10。
具体的,当同一条直线上的第一组红外线发射管和红外线接收管之间没有障碍物,即无列车通过该定位点时,第一组红外线发射管发出的光信号(调制信号)能够顺畅抵达红外线接收管,第一组红外线接收管接收到调制信号后,相应的内部输出一个低电平,而之间有障碍物,即有列车通过该定位点时,第一组红外线发射管发出的光信号(调制信号)不能够抵达第一组红外线接收管,第一组红外线接收管不能接收到调制信号,相应的内部输出一个高电平,第一组红外线接收管将输出的低电平或高电平信号发送给定位模块10。通过确认输出的电平高低就能确认有无障碍物体。
正常状态下,第一组红外线发射管和第一组红外线接收管构成一个信号发送和接收的闭合;当高速悬浮列车经过,遮蔽光信号(调制信号),第一组红外线接收管接收不到第一组红外线发射管发送的光信号(调制信号),表示高速悬浮列车正在经过;当列车通过后,第一组红外线接收管重新接收到第一组红外线发射管发送的光信号(调制信号),第一组红外线接收管反应出的电平低、高、低的变化,确认悬浮列车通过该定位点。
进一步的,该装置还包括接口模块40;接口模块40通过冗余光纤分别与定位模块10和运行控制设备连接;接口模块40用于为定位模块10和运行控制设备之间配置光纤接口。本实施例中,定位模块10通过光纤接口将列车匹配信息实时传递给牵引分区运控系统。
具体的,运行控制设备还用于监测接口模块40的工作状态,当监测到接口模块40工作异常时,牵引分区运行控制设备发出报警指示,并给出提示和故障定位,提醒维修人员介入,尽快进行维修。定位模块10接收到低电平信号时,对该低电平信号进行处理分析,匹配出所通过的列车的信息,也可以选择定位模块10不对该低电平信号进行处理分析,而是发起与运行控制设备的通信,由运行控制设备匹配出所通过的列车的信息。
进一步的,如图2所示,该装置还包括:第二红外线发射模块30和第二红外线接收模块31;第二红外线发射模块30设置在第一红外线发射模块20同一侧,第二红外线发射模块30和第一红外线发射模块20间隔预设距离;第二红外线接收模块31设置在第一红外线接收模块21同一侧,第二红外线接收模块31和第一红外线接收模块21间隔预设距离;第二红外线发射模块30和二红外线接收模块一一对应;定位模块10与第二红外线接收模块31通过冗余光纤连接。
本实施例中,第二红外线发射模块30和第二红外线接收模块31指的是第二组红外线发射管和红外线接收管,为防止意外有物体划过引起误动,可以考虑距离第一组红外线发送管和红外线接收管1米的距离设置另外一组发送管和接纳管,意外同时引起两组红外线发射管和红外线接收管动作的概率大大降低。
第二红外线发射模块30用于发射第二红外线;第二红外线接收模块31用于接收第二红外线,输出相应的第二电平信号,将第二电平信号发送给定位模块10,定位模块用于监测第二红外线接收模块的工作状态;定位模块10还用于接收第二电平信号,通过确认第一电平信号和第二电平信号是否变化相同,输出列车匹配信息至运行控制设备,以定位列车。
具体的,第二组红外线发射管、红外线接收管与第一组红外线发射管、红外线接收管共用一个定位模块10,第二组红外线接收管接收相对应的红外线发射管所发射的红外线,并进行光电转换,并输出电平信号至定位模块10,当第二组红外线发射管和第二组红外线接收管之间有遮挡物和无遮挡物时,输出的电平信号也会不同,当定位模块10确认第二组红外线接收管发出的电平信号和第一组红外线接收管发出的电平信号变化相同时,即两组红外线发射管和红外线接收管都经过低、高、低的变化时,则确认有列车通过,输出列车匹配信息至牵引分区运控系统,系统内部再确认列车的位置,并通过冗余无线通信发送至列车,完成列车的定位。
进一步的,定位模块10通过光纤与第二红外线发射模块30连接;定位模块10用于监测第二红外线发射模块30的工作状态。
具体的,正常工作时,第二组红外线发射管、第二组红外线接收管还将自身工作状态信息反馈给定位模块10以进行监测,当监测到第二组红外线发射管或第二组红外线接收管工作异常时,定位模块10发出报警指示,并给出提示和故障定位,提醒维修人员介入,尽快进行维修。
进一步的,第二红外线接收模块31还用于当无列车通过时,接收到第二红外线,输出低电平信号,并将低电平信号发送给定位模块10;第二红外线接收模块31还用于当有列车通过时,输出高电平信号,并将高电平信号发送给定位模块10。
本实施例中,第二组红外线发射管、红外线接收管与第一组红外线发射管、红外线接收管功能相同,同一条直线上的第二组红外线发射管和红外线接收管之间没有障碍物,即无列车通过该定位点时,第二组红外线接收管接收到对应的第二组红外线发射管发出的光信号(调制信号),相应的内部输出一个低电平,而之间有障碍物,即有列车通过该定位点时,第二组红外线接收管不能接收到第二组红外线发射管发出的光信号(调制信号),相应的内部输出一个高电平,第二组红外线接收管将输出的低电平或高电平信号发送给定位模块10。
进一步的,该装置还包括:电源模块50;电源模块50通过电缆分别与定位模块10、第一红外线发射模块20、第二红外线接收模块31、第二红外线发射模块30和第二红外线接收模块31连接;电源模块50还与外部电源连接;电源模块50用于将外部电源的电压转换为与定位模块10、第一红外线发射模块20、第一红外线接收模块21、第二红外线发射模块30和第二红外线接收模块31相匹配的电源电压,用于分别为定位模块10、第一红外线发射模块20、第二红外线接收模块31、第二红外线发射模块30和第二红外线接收模块31提供电源。
具体的,外部电源通常选用380V三相交流电或220V三相交流电,通过电源模块50将外部电源转换为与各个模块相匹配的电源电压,为各个模块供电。
本发明实施例提供的另一种磁悬浮列车定位装置,除了包括定位模块10、第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21外,还包括第二红外线发射模块30和第二红外线接收模块31,且分别与第一红外线发射模块20和第一红外线接收模块21间隔预设距离,当第一红外线接收模块21和第二红外线接收模块31经过相同的电平变化时,定位模块10输出列车匹配信息至运行控制设备实现列车定位,提高了列车定位的准确性。
参照图3所示的一种磁悬浮列车定位系统示意图,该系统包括:外部电源、运行控制设备和上述实施例的磁悬浮列车定位装置60;外部电源通过电缆和所述磁悬浮列车定位装置60连接,所述牵引分区运行控制设备通过冗余光纤与所述磁悬浮列车定位装置60连接;外部电源用于为磁悬浮列车定位装置60供电;运行控制设备用于接收磁悬浮列车定位装置60输出的列车匹配信息,以定位列车。
本实施例中,外部电源通常选用380V三相交流电或220V三相交流电,通过电源模块将外部电源转换为与各个模块相匹配的电源电压,为各个模块供电;当接收到磁悬浮列车定位装置60输出的列车匹配信息后,牵引分区运控系统内部确认列车的位置,并将列车的位置信息通过磁悬浮运控控制系统的无线通信单元,发送至列车,完成列车的定位。
本发明实施例提供的一种磁悬浮列车定位系统,包括:外部电源、运行控制设备和上述实施例的磁悬浮列车定位装置;外部电源和运行控制设备分别与磁悬浮列车定位装置连接;外部电源为磁悬浮列车定位装置的正常工作提供了供电保障,运行控制设备将磁悬浮列车定位信息及时传送给列车,避免了现有技术中无法确保高速磁悬浮列车准确定位的问题,保证了列车定位的准确性。
参照图4所示另一种磁悬浮列车定位系统示意图,将磁悬浮全线各个定位模块10连接到光纤网上,实现全线磁悬浮列车的定位。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种磁悬浮列车定位装置,其特征在于,包括:定位模块、第一红外线发射模块和第一红外线接收模块;所述第一红外线发射模块设置在轨道的一侧,所述第一红外线接收模块设置在所述轨道的另一侧,所述第一红外线发射模块和所述第一红外线接收模块相对设置;所述第一红外线发射模块和第一红外线接收模块一一对应;
所述定位模块与所述第一红外线接收模块连接;所述定位模块还与运行控制设备连接;所述运行控制设备连接列车;
所述第一红外线发射模块用于发射第一红外线;
所述第一红外线接收模块用于接收所述第一红外线,输出相应的第一电平信号,将所述第一电平信号发送给所述定位模块,所述定位模块用于监测所述第一红外线接收模块的工作状态;
所述定位模块还用于接收所述第一电平信号,输出列车匹配信息至所述运行控制设备,以定位列车。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述定位模块与所述第一红外线发射模块连接;
所述定位模块用于监测所述第一红外线发射模块的工作状态。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述第一红外线接收模块还用于当无列车通过时,接收到所述第一红外线,输出低电平信号,并将所述低电平信号发送给所述定位模块;
所述第一红外线接收模块还用于当有列车通过时,输出高电平信号,并将所述高电平信号发送给所述定位模块。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括:接口模块;
所述接口模块分别与所述定位模块和所述运行控制设备连接;
所述接口模块用于为所述定位模块和所述运行控制设备之间配置光纤接口。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述运行控制设备还用于监测所述接口模块的工作状态。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括:第二红外线发射模块和第二红外线接收模块;
所述第二红外线发射模块和所述第一红外线发射模块间隔预设距离;所述第二红外线接收模块和所述第一红外线接收模块间隔预设距离;所述第二红外线发射模块和所述二红外线接收模块一一对应;
所述定位模块与所述第二红外线接收模块连接;
所述第二红外线发射模块用于发射第二红外线;
所述第二红外线接收模块用于接收所述第二红外线,输出相应的第二电平信号,将所述第二电平信号发送给所述定位模块,所述定位模块用于监测所述第二红外线接收模块的工作状态;
所述定位模块还用于接收所述第二电平信号,通过确认所述第一电平信号和所述第二电平信号是否变化相同,输出列车匹配信息至所述运行控制设备,以定位列车。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述定位模块与所述第二红外线发射模块连接;
所述定位模块用于监测所述第二红外线发射模块的工作状态。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
所述第二红外线接收模块还用于当无列车通过时,接收到所述第二红外线,输出低电平信号,并将所述低电平信号发送给所述定位模块;
所述第二红外线接收模块还用于当有列车通过时,输出高电平信号,并将所述高电平信号发送给所述定位模块。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,还包括:电源模块;
所述电源模块分别与所述定位模块、第一红外线发射模块、第二红外线接收模块、第二红外线发射模块和第二红外线接收模块连接;所述电源模块还与外部电源连接;
所述电源模块用于将所述外部电源的电压转换为与所述定位模块、第一红外线发射模块、第二红外线接收模块、第二红外线发射模块和第二红外线接收模块相匹配的电源电压,用于分别为所述定位模块、第一红外线发射模块、第二红外线接收模块、第二红外线发射模块和第二红外线接收模块提供电源。
10.一种磁悬浮列车定位系统,其特征在于,包括:外部电源、运行控制设备和权利要求1-9任一项所述的磁悬浮列车定位装置;
所述外部电源和所述运行控制设备分别与所述磁悬浮列车定位装置连接;
所述外部电源用于为所述磁悬浮列车定位装置供电;
所述运行控制设备用于接收所述磁悬浮列车定位装置输出的列车匹配信息,以定位列车。
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