CN103707902A - 一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于轨道交通运营技术领域的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统及方法。该系统包括车辆载荷信号采集单元、数据传输单元及列车载荷处理单元；车辆载荷信号采集单元对采集到的数据进行初步滤波和初步处理后经数据传输单元传至列车载荷处理单元。该车辆乘客载荷检测方法为通过车辆载荷信号采集单元采集车辆各空气弹簧的气压信号，经传输单元传至列车载荷处理单元，列车载荷处理单元根据车辆载荷检测方法得出编组内各车辆实际乘客载荷并进行显示。本发明能够比较准确计算城市轨道交通运营过程中各车辆的实际乘客载荷，有效解决目前城市轨道交通车辆乘客载荷及满载率计算不准确的实际问题，辅助车辆的维护维修，确保行车安全。

Description

一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统及方法

技术领域

本发明属于轨道交通运营技术领域，特别涉及一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统及方法。 

背景技术

随着城市轨道交通在我国的快速发展，城市轨道交通在城市交通中所占的比例越来越来，大客流运输，尤其是在早晚高峰的大客流成为城市轨道交通运输的常态。目前，在城市轨道交通车辆上计算的车辆满载率采用的是制动系统模拟计算的数值，经过长时间运营考核校验，存在较大误差，无法为运营考核提供指导。为了更好的计算车辆运营过程中的实际载荷，更好的实施和控制城市轨道交通运输组织，监测车辆状态，提供重要的维修指导及参考依据，提出一种有利于准确统计车辆运营过程中的实际载荷的系统及方法，变得非常重要。 

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，该系统包括车辆载荷信号采集单元10，数据传输单元20以及列车载荷处理单元30，车辆载荷信号采集单元10对采集到的数据进行初步滤波和初步处理后经数据传输单元20传至列车载荷处理单元30。 

所述车载数据处理单元10包括车载安装转换模块11、空气压力传感器模块12、压力传感器信号采集模块13和单车数据处理模块14； 

空气压力传感器模块12通过车载安装转换模块11与空气弹簧附近管路连接，压力传感器信号采集模块13实现对空气压力传感器模块12输出的电流/电压信号的采集，并将其转换为单车数据处理模块14进行处理的数据格式。 

每辆城市轨道交通车辆设置一个车载数据处理单元10。 

所述车载安装转换模块11为机械件，尺寸与安装接口符合国际标准并与现有车辆接口一致，用于实现空气压力传感器模块12与现有车辆空气弹簧附近管路安装位置间连接。 

所述空气压力传感器模块12的设计满足国际标准，精度满足车辆压力变化计算要求，能够准确反映车载乘客的变化，其输出为电流/电压信号。 

所述数据传输单元20包括单车通信接口模块21、物理传输系统模块22和列车通信接口模块23； 

单车通信接口模块21通过标准协议转换接收车载载荷信号采集单元10发送的车辆载荷等相关信息传递至物理传输系统模块22； 

物理传输系统模块22为实现车载载荷信号采集单元10与列车载荷信号处理单元30间数据传输所采用的物理传输系统，采用硬线或现场总线方式实现，将从单车通信接口模块21获取的数据传递至列车通信接口模块23； 

列车通信接口模块23通过标准协议转换将物理传输系统模块22发送的车辆载荷等相关信息传递至列车载荷信号处理单元30。 

所述列车载荷信号处理单元30包括列车载荷分析模块32和列车 载荷报警模块33； 

载荷处理模块32接收单车数据处理模块14预处理的空气弹簧压力及故障数据，根据载荷检测方法计算列车载荷，将列车载荷传送到列车载荷报警模块33，当一列车各车载荷超过设定预警值时，通过列车载荷报警模块33进行报警。 

所述的列车载荷处理单元30还进一步包括：车辆位置显示模块31和系统信息存储模块34； 

系统信息存储模块34，存储经数据传输单元20传来的由单车数据处理模块14预处理的空气弹簧压力及故障数据，并存储经车辆载荷分析模块32分析处理的载荷数据； 

车辆位置显示模块31将车辆运营过程中各车辆的载荷信息及传感器故障信息通过显示屏显示在司机室内，方便司乘人员察看车辆载荷信息。 

一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测方法，其特征在于，所述载荷分析算法为： 

初始化状态： 

步骤1、提取从数据传输单元20获取的单车空气弹簧气压值，转入步骤2； 

步骤2、对各单车采集的四支空气弹簧气压数据进行初步校验； 

当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃该组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车最终载荷，并转入步骤3； 

步骤3、通过气压变化判断车辆是否为出库进入正线前或位于折返线的空载状态，是则转入步骤4，否则转入步骤5； 

步骤4、设定空载状态下编组内各车辆空气弹簧气压值为载荷计算的初始气压值，根据空气弹簧压力-载荷曲线计算载荷初始值，初始化完成，转入步骤5； 

正线运营状态： 

步骤5、实时提取从数据传输单元20获取单车空气弹簧气压值，对各单车采集的四支空气弹簧气压数据进行初步校验； 

当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃该组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车最终载荷，转入步骤6； 

步骤6、采集列车开关门信号，列车载荷分析模块32根据列车开关门信号选取列车在停站区间乘客登乘后关门时的空气弹簧压力为目标载荷空气弹簧压力，并转入步骤7； 

步骤7、根据空气弹簧压力-载荷曲线计算车辆实时载荷值，并转入步骤8； 

步骤8、按照车辆载荷初始值和实时值计算乘客数、满载率，进行存储与显示，并转入步骤9； 

步骤9、乘客实际载荷是否超过预设预警值，如超过预警值则通过列车载荷报警模块33进行报警，结束。 

发明的有益效果：本发明能够比较准确计算城市轨道交通运营过程中各车辆的实际乘客载荷，有效解决目前城市轨道交通车辆乘客载 荷及满载率计算不准确的实际问题，辅助车辆的维护维修，确保行车安全；能为城市轨道交通运输组织的实施、控制，车辆状态的监测及维修提供重要的指导及参考依据。 

附图说明

图1是本发明所述城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统结构示意图； 

图2是本发明所述车载载荷信号采集单元系统结构示意图； 

图3是本发明所述数据传输单元结构示意图； 

图4是本发明所述一种列车载荷信号处理单元结构示意图； 

图5是本发明所述另一种列车载荷信号处单元结构示意图； 

图6是本发明所述城市轨道交通车辆乘客载荷检测方法流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。 

图1为本发明所述城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统结构示意图，该系统包括车载载荷信号采集单元10、数据传输单元20以及列车载荷信号处理单元30。 

车载载荷信号采集单元10每辆城市轨道交通车辆设置一个，分别通过空气压力传感器直接或部分通过制动控制单元（根据车辆具体安装条件不同）采集车辆四个空气弹簧压力，采集过程为全程采集并重点关注空载、站停、重载前后的数据变化用以计算实际载荷。车载载荷信号采集单元10对本车采集的数据进行初步滤波及初步处理后经数据传输单元20将数据传至列车载荷信号处理单元30。 

数据传输单元20将经过车载载荷信号采集单元10验证并初步处理的空气弹簧压力信息发送给列车载荷信号处理单元30。 

列车载荷信号处理单元30对接收的全列车载荷信息进行综合分析及处理，按照乘客载荷检测方法计算各辆车及整列车的乘客载荷。 

图2所示为本发明所述车载载荷信号采集单元10的结构示意图。车载数据处理单元10包括车载安装转换模块11、空气压力传感器模块12、压力传感器信号采集模块13和单车数据处理模块14。 

车载安装转换模块11用于实现空气压力传感器模块12与既有车辆空气弹簧附近管路安装位置间连接，一般为机械件，尺寸与安装接口符合国际标准并与既有车辆接口一致。 

空气压力传感器模块12通过车载安装转换模块11与空气弹簧附近管理连接，以获取运营过程中的空气弹簧压力。空气压力传感器模块12的设计满足国际标准，精度满足车辆压力变化计算要求，能够准确反映车载乘客的变化，其输出为电流/电压信号。 

压力传感器信号采集模块13实现对空气压力传感器模块12输出的电流/电压信号的采集，并将其转换为单车数据处理模块14进行处理的数据格式。 

单车数据处理模块14实现对压力传感器信号采集模块13采集信号的预处理，根据数据初步校验四个空气压力传感器采集信号的正确性，当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃改组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车最终载荷。将正确的信号数据格式转变为列车载荷信号处理单元30进 行后期计算的数据格式，并将数据及故障信息发送至数据传输单元20。 

如图3所示为本发明所述数据传输单元20的结构示意图，数据传输单元20包括单车通信接口模块21、物理传输系统模块22和列车通信接口模块23； 

单车通信接口模块21通过标准协议转换接收车载载荷信号采集单元10发送的车辆载荷等相关信息传递至物理传输系统模块22； 

物理传输系统模块22为实现车载载荷信号采集单元10与列车载荷信号处理单元30间数据传输所采用的物理传输系统，采用硬线或现场总线方式实现，将从单车通信接口模块21获取的数据传递至列车通信接口模块23； 

列车通信接口模块23通过标准协议转换将物理传输系统模块22发送的车辆载荷等相关信息传递至列车载荷信号处理单元30。 

如图4所示为本发明所述一种列车载荷信号处理单元30的结构示意图，列车载荷信号处理单元30包括列车载荷分析模块32和列车载荷报警模块33。 

列车载荷分析模块32接收单车数据处理模块14预处理的空气弹簧压力及故障数据，根据载荷检测方法计算列车载荷，将列车载荷传送到列车载荷报警模块33，当一列车各车载荷超过设定预警值时，通过列车载荷报警模块33进行报警。 

更具体的，如图5所示为本发明所述另一种列车载荷信号处理单元30结构示意图，列车载荷信号处理单元30还进一步包括列车载荷 显示模块31和系统信息存储模块34。 

系统信息存储模块34，存储经数据传输单元20传来的由单车数据处理模块14预处理的空气弹簧压力及故障数据，并存储经车辆载荷分析模块32分析处理的载荷数据。 

车辆位置显示模块31将车辆运营过程中各车辆的载荷信息及传感器故障信息通过显示屏显示在司机室内，方便司乘人员察看车辆载荷信息。 

如图6所示为本发明所述城市轨道交通车辆乘客载荷检测方法流程图。 

对全列各节车经过车载载荷信号采集单元10初步处理的载荷信号进行分析处理，对各单车采集的四支空气弹簧气压数据进行初步校验。一般性认为在城市轨道交通列车运营过程中，乘客在车内分布尤其是在四支空气弹簧上方分布趋于平均分布。因此，当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃该组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车最终载荷。 

乘客载荷检测方法具体步骤如下： 

初始化状态： 

步骤1、提取从数据传输单元20获取的单车空气弹簧气压值，转入步骤2； 

步骤2、对各单车采集的四支空气弹簧气压数据进行初步校验； 

当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃该组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车 最终载荷，并转入步骤3； 

步骤3、通过气压变化判断车辆是否为出库进入正线前或位于折返线的空载状态，是则转入步骤4，否则转入步骤5； 

步骤4、设定空载状态下编组内各车辆空气弹簧气压值为载荷计算的初始气压值，根据空气弹簧压力-载荷曲线计算载荷初始值，初始化完成，转入步骤5； 

正线运营状态： 

步骤5、实时提取从数据传输单元20获取单车空气弹簧气压值，对各单车采集的四支空气弹簧气压数据进行初步校验； 

当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃该组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车最终载荷，转入步骤6； 

步骤6、采集列车开关门信号，列车载荷分析模块32根据列车开关门信号选取列车在停站区间乘客登乘后关门时的空气弹簧压力为目标载荷空气弹簧压力，并转入步骤7； 

步骤7、根据空气弹簧压力-载荷曲线计算车辆实时载荷值，并转入步骤8； 

步骤8、按照车辆载荷初始值和实时值计算乘客数、满载率，进行存储与显示，并转入步骤9； 

步骤9、乘客实际载荷是否超过预设预警值，如超过预警值则通过列车载荷报警模块33进行报警，结束。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本实用新 型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。 

Claims (9)

1.一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，该系统包括车辆载荷信号采集单元（10），数据传输单元（20）以及列车载荷处理单元（30），车辆载荷信号采集单元（10）对采集到的数据进行初步滤波和初步处理后经数据传输单元（20）传至列车载荷处理单元（30）。

2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，所述车载数据处理单元（10）包括车载安装转换模块（11）、空气压力传感器模块（12）、压力传感器信号采集模块（13）和单车数据处理模块（14）；

空气压力传感器模块（12）通过车载安装转换模块（11）与空气弹簧附近管路连接，压力传感器信号采集模块（13）实现对空气压力传感器模块（12）输出的电流/电压信号的采集，并将其转换为单车数据处理模块（14）进行处理的数据格式。

3.根据权利要求1或2所述的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，每辆城市轨道交通车辆设置一个车载数据处理单元（10）。

4.根据权利要求2所述的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，所述车载安装转换模块（11）为机械件，尺寸与安装接口符合国际标准并与现有车辆接口一致，用于实现空气压力传感器模块（12）与现有车辆空气弹簧附近管路安装位置间连接。

5.根据权利要求2所述的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，所述空气压力传感器模块（12）的设计满足国际标准，精度满足车辆压力变化计算要求，能够准确反映车载乘客的变化，其输出为电流/电压信号。

6.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，所述数据传输单元（20）包括单车通信接口模块（21）、物理传输系统模块（22）和列车通信接口模块（23）；

单车通信接口模块（21）通过标准协议转换接收车载载荷信号采集单元（10）发送的车辆载荷等相关信息传递至物理传输系统模块（22）；

物理传输系统模块（22）为实现车载载荷信号采集单元（10）与列车载荷信号处理单元（30）间数据传输所采用的物理传输系统，采用硬线或现场总线方式实现，将从单车通信接口模块（21）获取的数据传递至列车通信接口模块（23）；

列车通信接口模块（23）通过标准协议转换将物理传输系统模块（22）发送的车辆载荷等相关信息传递至列车载荷信号处理单元（30）。

7.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，所述列车载荷信号处理单元（30）包括列车载荷分析模块（32）和列车载荷报警模块（33）；

载荷处理模块（32）接收单车数据处理模块（14）预处理的空气弹簧压力及故障数据，根据载荷检测方法计算列车载荷，当一列车各车载荷超过设定预警值时，通过列车载荷报警模块（33）进行报警。

8.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测系统，其特征在于，所述的列车载荷处理单元（30）还进一步包括：车辆位置显示模块（31）和系统信息存储模块（34）；

系统信息存储模块（34），存储经数据传输单元（20）传来的由单车数据处理模块（14）预处理的空气弹簧压力及故障数据，并存储经车辆载荷分析模块（32）分析处理的载荷数据；

车辆位置显示模块（31）将车辆运营过程中各车辆的载荷信息及传感器故障信息通过显示屏显示在司机室内，方便司乘人员察看车辆载荷信息。

9.一种城市轨道交通车辆乘客载荷检测方法，其特征在于，所述载荷分析算法为：

初始化状态：

步骤1、提取从数据传输单元（20）获取的单车空气弹簧气压值，转入步骤2；

步骤2、对各单车采集的四支空气弹簧气压数据进行初步校验；

当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃该组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车最终载荷，并转入步骤3；

步骤3、通过气压变化判断车辆是否为出库进入正线前或位于折返线的空载状态，是则转入步骤4，否则转入步骤5；

步骤4、设定空载状态下编组内各车辆空气弹簧气压值为载荷计算的初始气压值，根据空气弹簧压力-载荷曲线计算载荷初始值，初始化完成，转入步骤5；

正线运营状态：

步骤5、实时提取从数据传输单元（20）获取单车空气弹簧气压值，对各单车采集的四支空气弹簧气压数据进行初步校验；

当某一空气压力传感器载荷信号与其它三只信号相差较大时，报该设备故障并舍弃该组信号，以其它三支弹簧信号为依据计算单车最终载荷，转入步骤6；

步骤6、采集列车开关门信号，列车载荷分析模块（32）根据列车开关门信号选取列车在停站区间乘客登乘后关门时的空气弹簧压力为目标载荷空气弹簧压力，并转入步骤7；

步骤7、根据空气弹簧压力-载荷曲线计算车辆实时载荷值，并转入步骤8；

步骤8、按照车辆载荷初始值和实时值计算乘客数、满载率，进行存储与显示，并转入步骤9；

步骤9、乘客实际载荷是否超过预设预警值，如超过预警值则通过列车载荷报警模块（33）进行报警，结束。

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