CN104608803B - 列车测速方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种列车测速方法，该列车测速方法包括：S1：将第一测速系统中雷达与速度传感器的测速值进行融合，得到融合值，所述第一测速系统设置于列车的一端；S2：对所述融合值表决，得到第一测速系统的测速结果，并将所述第一测速系统的测速结果发送至第二测速系统，所述第二测速系统设置于列车的另一端；S3：当所述第二测速系统中雷达无效时，所述第二测速系统通过所述第一测速系统的测速结果判断自身速度传感器的测速值的有效性。本发明能够在保证安全性的前提下，还可以提高系统测速的可用性，对于轨道交通系统中偶发的、无规律的雷达短时测速故障导致系统测速失效有较好的改善。

Description

列车测速方法
技术领域
本发明涉及交通控制领域，尤其涉及一种列车测速方法。
背景技术
随着城市轨道交通的迅速发展，准时、短行车间隔成为发展目标，因此要求信号系统具有高度的自动化及智能化。信号系统核心设备即车载自动防护系统(简称为ATP)来保证轨道交通的安全运行，车载ATP设备所有防护功能的基础是可靠的速度测量，国内列车往往采用轮轴脉冲速度传感器和雷达来实时测量列车的运行速度，并进行速度融合。
轮轴脉冲速度传感器(下文简称速度传感器)的原理基于检测车轮的转动圈数来精确计算出速度，而车轮在牵引或制动过程中容易出现空转或者打滑(下文简称空滑)，且在低速时存在一定机率车轮抱死。雷达测速主要是利用多普勒(Doppler Effect)效应原理，当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率，通过此频率差计算出雷达与目标的相对速度。
在使用过程中发现，如果速度传感器安装在动力轮上，在大功率动力输出阶段，动力轮很容易发生空转；如果速度传感器安装在从动轮上，在较大制动力输出阶段，从动轮很容易发生滑行，在暴雨、大雪等恶劣天气(尤其是路轨积水、结冰)，车轮空滑的情况将会更为严重。由于轮轴脉冲速度传感器测速原理的天然缺陷，速度传感器会受到很大的影响，输出错误的测速结果，为了减少速度传感器受到车轮空滑的不良影响，获得精确的测速结果用于ATP设备的安全防护功能，往往通过雷达监督速度传感器的空滑，以提供系统测速准确性。
使用雷达监督速度传感器的空滑大部分情况是有效的，安装在列车车头底部的雷达通过轨面反射的微波进行速度测量，然而对轨面反射率的依赖也导致雷达的单点故障变得突出，城市轨道交通的快速发展，地铁线路的轨面情况变得复杂起来，包括地面线路、地下线路和高架线路，碴轨道和无碴轨道，由于积水、积雪、光源或其他原因导致轨面反射条件变差，会导致短时间的雷达测速不可用的情况，为了安全考虑，作为测速系统速度融合的裁判，雷达测速单点故障时将导致系统测速失败，极大的降低了系统测速的可用性，限制了测速系统的应用范围，特别是对于地铁线路，其运营时间长，运营间隔短，运营时间长，在隧道和高架上，排查雷达测速偶发的不可用在时间和空间上受到极大的限制，这就对雷达和速度传感器融合的测速系统提出了更为苛刻的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种列车测速方法，能够提高系统测速的可用性。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种列车测速方法，包括：
S1：将第一测速系统中雷达与速度传感器的测速值进行融合，得到融合值，所述第一测速系统设置于列车的一端；其中，速度传感器可以为轮轴脉冲速度传感器；
S2：对所述融合值表决，得到第一测速系统的测速结果，并将所述第一测速系统的测速结果发送至第二测速系统，所述第二测速系统设置于列车的另一端；
S3：当所述第二测速系统中雷达无效时，所述第二测速系统通过所述第一测速系统的测速结果判断自身速度传感器的测速值的有效性。
进一步地，步骤S1包括：
S11：判断第一测速系统中雷达与速度传感器的有效性；
S12：根据所述判断的结果将第一测速系统中雷达与速度传感器的测速值进行融合。
进一步地，步骤S12包括：
若第一测速系统中雷达有效且速度传感器有效，将雷达与速度传感器的测速值按照预设的百分比例求和；
若第一测速系统中雷达有效而速度传感器无效，所述第一测速系统中雷达的测速值为所述融合值。
进一步地，在步骤S3中，当所述第二测速系统中雷达有效时，所述第二测速系统通过自身雷达的测速值判断自身速度传感器的测速值的有效性。
进一步地，步骤S3包括：
S31：获取判断门限；
S32：当所述第二测速系统中雷达无效时，所述第二测速系统根据所述判断门限以及所述第一测速系统的测速结果判断自身速度传感器的测速值的有效性。
进一步地，步骤S31包括：
对所述第一测速系统与所述第二测速系统之间进行延时分析，根据所述延时分析的结果计算得到所述判断门限。
(三)有益效果
本发明在列车两端各设置一个包括雷达和速度传感器的测速系统，在一端雷达产生单点故障导致系统测速失效的情况，采用另一端测速系统的测速结果监督本端速度传感器的空滑，在保证安全性的前提下，还能提高系统测速的可用性，对于轨道交通系统中偶发的、无规律的雷达短时测速故障导致系统测速失效有较好的改善。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种列车测速方法的流程图；
图2是本发明实施方式提供的一种列车两端测速延时的示意图；
图3是本发明实施方式提供的另一种列车两端测速延时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明实施方式提供的一种列车测速方法的流程图，包括：
S1：将第一测速系统中雷达与速度传感器的测速值进行融合，得到融合值，所述第一测速系统设置于列车的一端；
S2：对所述融合值表决，得到第一测速系统的测速结果，并将所述第一测速系统的测速结果发送至第二测速系统，所述第二测速系统设置于列车的另一端；例如，可采用三取二冗余法进行表决；
S3：当所述第二测速系统中雷达无效时，所述第二测速系统通过所述第一测速系统的测速结果判断自身速度传感器的测速值的有效性。
其中，步骤S1包括：
S11：判断第一测速系统中雷达与速度传感器的有效性；
S12：根据所述判断的结果将第一测速系统中雷达与速度传感器的测速值进行融合。
其中，步骤S12包括：
若第一测速系统中雷达有效且速度传感器有效，将雷达与速度传感器的测速值按照预设的百分比例求和；例如，可将雷达与速度传感器的测速值各乘50％后相加(即求均值)；
若第一测速系统中雷达有效而速度传感器无效，所述第一测速系统中雷达的测速值为所述融合值。
优选地，在步骤S3中，当所述第二测速系统中雷达有效时，所述第二测速系统通过自身雷达的测速值判断自身速度传感器的测速值的有效性。
其中，步骤S3包括：
S31：获取判断门限；
S32：当所述第二测速系统中雷达无效时，所述第二测速系统根据所述判断门限以及所述第一测速系统的测速结果判断自身速度传感器的测速值的有效性。
优选地，步骤S31包括：
对所述第一测速系统与所述第二测速系统之间进行延时分析，根据所述延时分析的结果计算得到所述判断门限。
具体地，可在列车的车头端(A端)和车尾端(B端)各设一测速系统，每一测速系统包括一个雷达和两个速度传感器，
例如，当车头端的雷达测速无效而速度传感器工作正常，车尾端的雷达测速有效且速度传感器测速有效时，车头端的测速系统可使用车尾端测速系统得到融合值监督车头端的速度传感器测速的有效性；
当车头端的雷达测速无效而速度传感器工作正常，车尾端的雷达测速有效而速度传感器测速发生空滑时，车头端的测速系统可使用车尾的雷达的测速值监督车头端的速度传感器测速的有效性。
此外，在车头端与车尾端信号传输过程中，由于两端存在周期异步、传输延时和处理延时等影响，两端的测速值并不一致，其实际上的误差如图2和图3所示。
其中，在图3中，T是指系统运行周期，T0是单端测速并完成三取二表决的时间，T1是指两端的传输延时，t是两端周期偏移。
两端延时：Tdelay＝f(t)+T0+T1；
f(t)是t的分段函数，t<T0+T1时，f(t)＝0；t≥T0+T1时，f(t)＝T；
两端最大延时：Tmax＝T+T0+T1；
两端最小延时：Tmin＝T0+T1；
根据两端的延时分析，利用车辆的最大制动和最大牵引，可得出使用对端测速值监督本端测速值的判断门限，包括：
1)延时进入滑行门限；
2)延时退出滑行门限。
其中，当测速系统使用本端自身的雷达监督速度传感器测速有效性时，可使用本端的判断门限，当本端自身的雷达故障时，使用对端传输来的测速结果作为判断依据时，使用上述的延时进入滑行门限和延时退出滑行门限。此外，还可设置专用的通道，减少两端测速信息传输的延时，提高测速精度。
本发明在列车两端各设置一个包括雷达和速度传感器的测速系统，在一端雷达产生单点故障导致系统测速失效的情况，采用另一端测速系统的测速结果监督本端速度传感器的空滑，在保证安全性的前提下，还可以提高系统测速的可用性，对于轨道交通系统中偶发的、无规律的雷达短时测速故障导致系统测速失效有较好的改善。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种列车测速方法，其特征在于，包括：
S1：将第一测速系统中雷达与速度传感器的测速值进行融合，得到融合值，所述第一测速系统设置于列车的一端；
S2：对所述融合值表决，得到第一测速系统的测速结果，并将所述第一测速系统的测速结果发送至第二测速系统，所述第二测速系统设置于列车的另一端；
S3：当所述第二测速系统中雷达无效时，所述第二测速系统通过所述第一测速系统的测速结果判断自身速度传感器的测速值的有效性；
其中，步骤S3包括：
S31：获取判断门限；
S32：当所述第二测速系统中雷达无效时，所述第二测速系统根据所述判断门限以及所述第一测速系统的测速结果判断自身速度传感器的测速值的有效性；
其中，步骤S31包括：
对所述第一测速系统与所述第二测速系统之间进行延时分析，根据所述延时分析的结果计算得到所述判断门限。
2.根据权利要求1所述的列车测速方法，其特征在于，步骤S1包括：
S11：判断第一测速系统中雷达与速度传感器的有效性；
S12：根据所述判断的结果将第一测速系统中雷达与速度传感器的测速值进行融合。
3.根据权利要求2所述的列车测速方法，其特征在于，步骤S12包括：
若第一测速系统中雷达有效且速度传感器有效，将雷达与速度传感器的测速值按照预设的百分比例求和；
若第一测速系统中雷达有效而速度传感器无效，所述第一测速系统中雷达的测速值为所述融合值。
4.根据权利要求1所述的列车测速方法，其特征在于，在步骤S3中，当所述第二测速系统中雷达有效时，所述第二测速系统通过自身雷达的测速值判断自身速度传感器的测速值的有效性。
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