CN107290162B - 一种轨道车辆动对动测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆动对动测试系统及方法，该测试系统包括地面控制子系统、多个测试车辆，以及与各测试车辆对应的测试线路，各测试车辆分别运行于对应的测试线路中，地面控制子系统分别连接不同测试线路中的测试车辆，所述的测试车辆上设有车辆控制模块，所述的车辆控制模块接收另一测试车辆的信号，并生成相应控制命令，控制自身车辆的运行，所述的测试线路包括多个依次连接的线路支撑模块。与现有技术相比，本发明具有进行不同线路轨道车辆的协调测试、车辆自身控制模块生成控制命令、线路支撑模块的设计方便线路施工和系统模拟更真实等优点。

Description

一种轨道车辆动对动测试系统及方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆测试系统，尤其是涉及一种轨道车辆动对动测试系统及方法。

背景技术

随着轨道城市轨道交通的发展,轨道车辆运行时间间隔不断缩短以提高发车频次,增加城市轨道交通的运量。因此，需要对运行车辆进行准确的定位并监测控制运行速度，同时需要各运行车辆间能够获取较为准确的相对位置及相对速度，以保证在缩短运行时间间隔情况下的安全性。现有的车辆控制系统可以实现运行于同一线路的不同车辆间的协调控制及相互定位，还未出现运行于不同线路的轨道车辆相互协调控制，相互定位的轨道车辆控制系统。为提高车辆运行的安全性，提供更加可靠的运行于不同轨道的车辆间相互协调运行方案，需要一种可以实现对运行于不同线路的轨道车辆进行控制，并监测其运行状态同时可以实现车辆间相互通信的轨道车辆测试系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轨道车辆动对动测试系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轨道车辆动对动测试系统，该测试系统包括地面控制子系统、多个测试车辆，以及与各测试车辆对应的测试线路，各测试车辆分别运行于对应的测试线路中，所述的地面控制子系统分别连接不同测试线路中的测试车辆，所述的测试车辆上设有车辆控制装置，所述的车辆控制装置接收另一测试车辆的信号，并生成相应控制命令控制自身车辆运行。

所述的测试线路包括多个依次连接的线路支撑模块。

所述的地面控制子系统包括计算机、无线通信设备和电源组件，所述的计算机连接无线通信设备，所述的电源组件分别连接计算机和无线通信设备，所述的无线通信设备分别与各测试车辆连接。

所述的地面控制子系统还包括有线网络接口和上位计算机，所述的上位计算机、有线网络接口和计算机依次连接，所述的电源组件连接有线网络接口。

所述的各测试车辆包括测试车辆一，所述的测试车辆一的控制系统包括第一车辆控制模块、第一电源逆变模块、柴油发电机、第一牵引驱动模块、第一制动模块、第一无线通信模块、第一传感器模块和第一走行轮对，所述的柴油发电机与第一电源逆变模块连接，所述的第一电源逆变模块和第一车辆控制模块连接，所述的第一车辆控制模块分别连接第一牵引驱动模块、第一制动模块、第一传感器模块和第一无线通信模块，所述的第一牵引驱动模块和第一制动模块分别与第一走行轮对连接，所述的第一车辆控制模块连接地面控制子系统。

所述的各测试车辆包括测试车辆二，所述的测试车辆二的控制系统包括第二车辆控制模块、第二无线通信模块、第二电源逆变模块、第二牵引驱动模块、第二走行轮对、第二制动模块、受电模块和第二传感器模块，所述的第二车辆控制模块分别连接第二牵引驱动模块、第二制动模块、第二无线通信模块和第二传感器模块，所述的第二电源逆变模块分别连接第二车辆控制模块和第二无线通信模块，所述的第二牵引驱动模块和第二制动模块分别连接第二走行轮对，所述的第二车辆控制模块连接地面控制子系统，所述的受电模块分别连接第二电源逆变模块和第二牵引驱动模块。

一种采用上述任一项所述的一种轨道车辆动对动测试系统的轨道车辆动对动测试方法，该方法包括以下步骤：

S1、测试车辆一通过第一传感器模块检测测试车辆一的运行位置、速度和加速度，再将测试结果通过测试车辆一的第一无线通信模块发送至地面控制子系统；

S2、通过地面控制子系统进行不同线路测试车辆的协调测试。

步骤S2中的通过地面控制子系统进行不同线路测试车辆的协调测试包括两种测试方法，其中一种为：

S211、地面控制子系统通过无线通信设备将测试车辆一的运行位置、速度和加速度信号传输至测试车辆二的第二无线通信模块；

S212、测试车辆二的第二车辆控制模块接收第二无线通信模块中的测试车辆一的信号，并根据该信号生成控制命令，控制测试车辆二的运行速度和加速度。

另一种测试方法为：

S201、测试车辆二通过第二传感器模块检测测试车辆二的运行位置、速度和加速度，再通过测试车辆二的第二无线通信模块发送至地面控制子系统；

S202、地面控制子系统根据接收到的不同线路测试车辆的信息，利用计算机生成控制命令，并通过无线通信设备分别发送控制命令至各测试车辆。

所述的测试线路内设有站台，不同测试线路站台间水平距离范围为100～3000m，垂直高度差范围为0～300m。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)进行不同线路轨道车辆的协调测试：利用地面控制子系统，分别进行不同线路上的不同轨道车辆的协调控制；

(2)车辆自身控制模块生成控制命令：测试车辆上设有可根据其他车辆信息生成自身车辆控制命令的控制装置，使得车辆控制更方便，高效。

(3)系统模拟更真实：整个测试系统由两辆测试车辆、相关线路及地面控制子系统组成，可以模拟实际运行于不同线路的轨道车辆的运行情况；测试车辆分别采用了内燃电传动车辆和第三轨受电车辆，可以模拟实际运行于线路的不同类型车辆；

(4)模拟不同情况线路：车辆运行线路中设置有不同半径曲线，可以实现对测试车辆过不同半径曲线的性能测试，同时两条运行线路间可以有水平和垂直的距离差，可以模拟实际线路间的不同相对位置；

(5)线路支撑模块的设计方便线路施工，提高施工效率：钢轨支撑结构为多段钢轨线路支撑模块，方便施工以及材料运输等；

(6)地面控制子系统的控制作用：测试轨道车辆可通过车载运行控制系统进行单车运行控制，地面控制子系统也可以对测试车辆发出指令进行控制，同时通过与被测试车辆间的相互通信，监测测试车辆的位置关系和姿态信息传输给其他测试车辆，实现测试车辆的相互运行控制。

附图说明

图1为本发明的测试系统的组成示意图；

图2为本发明的测试轨道车辆一组成示意图；

图3为本发明的测试轨道车辆二组成示意图；

图4为本发明的地面控制子系统组成示意图；

图5为本发明的线路1结构示意图；

图中：1、测试车辆一，2、测试车辆二，3、站台一，4、站台二，5、起始段，6、线路二，7、道岔，8、曲线段，9、直线段一，10、直线段二，11、直线段三，12、挡车装置一，13、挡车装置二，14、挡车装置三，15、挡车装置四，16、地面控制子系统，17、第一车架，18、柴油发电机，19-a、第一前走行轮对，19-b、第一后走行轮对，20-a、第一前牵引驱动装置，20-b、第一后牵引驱动装置，21、第一电源逆变装置，22、第一车辆控制装置，23、第一无线通信模块，24-a、第一前制动装置，24-b、第一后制动装置，25、第一传感器装置，26、第二车架，27、受电装置，28-a、第二前走行轮对，28-b、第二后走行轮对，29-a、第二前牵引驱动装置，29-b、第二后牵引驱动装置，30、第二电源逆变装置，31、第二车辆控制装置，32、第二无线通信模块，33-a、第二前制动装置，33-b、第二后制动装置，34、第二传感器装置，35、计算机，36、有线网接口，37、无线通信设备，38为电源装置，39为上位计算机，40为线路支撑模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

本发明公开一种轨道车辆动对动测试系统及方法，所述的系统包括多辆测试轨道车辆、与之相配合的轨道线路(实施例包括测试车辆一、测试车辆二、线路一、线路二)和地面控制子系统。测试车辆一为内燃电传动的两轴轨道车辆，运行于线路一；测试车辆二为第三轨低压受电的两轴电动轨道车辆，运行于线路二；测试轨道车辆可通过车载运行控制系统进行单车运行控制，也可接收地面控制子系统的命令实施相应的动作，运行到指定的位置；测试轨道车辆通过地面控制子系统监测其它测试轨道车辆与本车的位置关系和运行特征，通过地面控制子系统控制车辆自身及其它测试轨道车辆的动作及姿态；地面控制子系统可以通过有线网络接口接受上位计算机的控制，实现对测试系统的远程控制。

测试轨道车辆可通过车载运行控制系统进行单车运行控制，也可接收地面控制子系统的命令实施相应的动作，运行到指定的位置；测试轨道车辆通过地面控制子系统监测其它测试轨道车辆与本车的位置关系和运行特征，通过地面控制子系统控制车辆自身及其它测试轨道车辆的动作及姿态；所述的测试车辆一为内燃电传动的两轴轨道车辆，测试车辆一设置有车载运行控制系统并在地面控制子系统无线远程控制下自动运行，测试车辆一运行于线路一；所述的测试车辆二为第三轨低压受电的两轴电动轨道车辆，测试车辆二设置有车载运行控制系统并在地面控制子系统无线远程控制下自动运行，测试车辆二运行于线路二；地面控制子系统包括计算机、无线通信设备和有线网络接口，地面控制子系统实现对测试车辆一和测试车辆二的无线控制，并可以通过有线网络接口接受上位计算机的控制，实现对测试系统的远程控制，测试车辆一和测试车辆二利用地面控制子系统实现相互通信。

如图1至图5所示，一种轨道车辆动对动测试系统，测试系统包括测试车辆一1、测试车辆二2、线路一、线路二6和地面控制子系统16。测试车辆一1和测试车辆二2可通过车载运行控制系统进行单车运行控制，也可接收地面控制子系统16的命令实施相应的动作，运行到指定的位置；测试车辆一1和测试车辆二2通过地面控制子系统16监测其它测试轨道车辆与本车的位置关系和运行特征，通过地面控制子系统16控制车辆自身及其它测试轨道车辆的动作及姿态；所述的测试车辆一1为内燃电传动的两轴轨道车辆，测试车辆一1设置有车载运行控制系统并在地面控制子系统16无线远程控制下自动运行，测试车辆一1运行于线路一；所述的测试车辆二2为第三轨低压受电的两轴电动轨道车辆，测试车辆二2设置有车载运行控制系统并在地面控制子系统16无线远程控制下自动运行，测试车辆二2运行于线路二6；地面控制子系统16包括计算机35、无线通信设备37和有线网络接口36，地面控制子系统16实现对测试车辆一1和测试车辆二2的无线控制，并可以通过有线网接口36接受上位计算机的控制，实现对测试系统的远程控制，测试车辆一1和测试车辆二2利用地面控制子系统16实现相互通信。

如图2所示，测试车辆一由第一车架、柴油发电机、第一走行轮对、第一牵引驱动装置、第一电源逆变装置、第一车辆控制装置、第一无线通信模块、第一制动装置、第一传感器装置组成。测试车辆一1的柴油发电机18、第一电源逆变装置21、第一车辆控制装置22、第一无线通信模块23、设置于第一车架17上方，第一前走行轮对19-a、第一前牵引驱动装置20-a、第一前制动装置24-a、第一后走行轮对19-b、第一后牵引驱动装置20-b、第一后制动装置24-b、第一传感器装置25设置于车架下方。

如图3所示，测试车辆二由第二车架、受电装置、第二走行轮对、第二牵引驱动装置、第二电源逆变装置、第二车辆控制装置、第二无线通信模块、第二制动装置、第二传感器装置组成。测试车辆二2的第二电源逆变装置30、第二车辆控制装置31、第二无线通信模块32设置于第二车架26上方，受电装置27、第二前走行轮对28-a、第二前牵引驱动装置29-a、第二前制动装置33-a、第二后走行轮对28-b、第二后牵引驱动装置29-b、第二后制动装置33-b、第二传感器装置34设置于第二车架下方。

线路一为多段，起始段5为一定长度的直线段(实施例选取80米)，其各段道岔7、曲线段8与起始段5连接构成所需要的多种夹角(实施例为150°、120°、90°的三种弯道)的运行线路，曲线半径可设置为5米至25米(实施例为7.5米)；曲线段8后连接所需要长度的直线段一9、直线段二10、直线段三11(实施例为100米),线路的端部分别设置有挡车装置一12、挡车装置二13、挡车装置三14，线路一起点设置有站台一3。

如图5所示，线路二6钢轨支撑结构为多段钢轨线路支撑模块40，根据测试要求可以组装所需长度(实施例为120米)，线路二6的端部设置挡车装置四15，线路二6起点设置有一个站台二4。

根据实际测试系统需要，站台一3和站台二4之间的水平距离可设置为100米至3000米，垂直高度差可设置为0至300米。

本发明使用方法如下：

1.测试车辆单独运行测试案例说明

测试车辆单独运行测试时，测试车辆一1的第一无线通信模块23接收地面控制子系统16的控制指令后，将控制指令传输给第一车辆控制装置22，第一车辆控制装置22通过控制第一牵引驱动装置20和第一制动装置24控制第一走行轮对19的转速，从而控制测试车辆一1的运行状态。柴油发电机18发电后，将电力输送给第一电源逆变装置21，第一电源逆变装置21为第一车辆控制装置22、第一牵引驱动装置20、第一制动装置24和第一传感器装置25提供电源。测试车辆一1可根据测试需求选择不同夹角的运行线路；测试车辆2的第二无线通信模块32接收地面控制子系统16的控制指令后，将控制指令传输给第二车辆控制装置31，第二车辆控制装置31通过控制第二牵引驱动装置29和第二制动装置33控制第二走行轮对28的转速，从而控制测试车辆二2的运行状态。受电装置27通过第三轨受电后，将电力输送给第二电源逆变装置30，第二电源逆变装置30为第二车辆控制装置31、第二牵引驱动装置29、第二制动装置33和第二传感器装置34提供电源。

测试车辆一通过检测自身的运行位置、速度和加速度信息，通过测试车辆一中预设的程序控制车辆运行位置、速度和加速度。如预设测试车辆一运行从静止状态开始加速，测试车辆检测自身的运行位置、速度和加速度信息，当速度达到5米每秒时，车辆自身控制装置根据预设命令，通过控制电机控制测试车辆一停止加速，实现车辆以5米每秒匀速运行。同理可控制运行测试车辆的运行位置。单独运行测试方案同样适用于测试车辆二。

2.测试车辆协调运行测试案例说明

测试车辆协调运行测试时，测试车辆一1的第一传感器装置25检测测试车辆一1的运行位置、速度和加速度，将检测的信号通过第一无线通信模块23无线传输给地面控制子系统的16的无线通信装置37，同时测试车辆二2的第二传感器装置34检测测试车辆二2的运行位置、速度和加速度，将检测的信号通过第二无线通信模块32无线传输给地面控制子系统16的无线通信装置37，无线通信装置37将测试车辆一1和测试车辆二2的运行状态信号传输给计算机35，计算机35通过运行控制算法，通过无线通信设备37向测试车辆一1和测试车辆二2发出控制命令，电源装置38为计算机35、无线通信设备37和有线网接口36提供电源。

测试车辆一和测试车辆二均可以将自身的位置、速度和加速度信息传输给地面控制子系统，地面控制子系统中的计算机将根据两辆测试车辆的相对位置及相对运行信息，根据预设的控制命令控制两辆测试车辆的运行位置、速度和加速度。如测试车辆一和测试车辆二同时运行，当两辆测试车辆相对水平距离达到2500米时，地面控制子系统将发出控制命令，控制两辆测试车辆的电机同时减速，从而控制两辆车辆同时减速。

3.测试车辆协调测试自主控制运行案例说明

测试车辆协调测试自主控制运行时，测试车辆一1的第一传感器装置25检测测试车辆一1的运行位置、速度和加速度，将检测的信号通过第一无线通信模块23无线传输给地面控制子系统16的无线通信装置37，地面控制子系统16通过无线通信装置37将测试车辆一1的运行位置、速度和加速度等信号传输给测试车辆二2的第二无线通信模块32，第二无线通信模块32将信号传输给测试车辆二2的第二车辆控制装置31，第二车辆控制装置31通过控制第二牵引驱动装置29和第二制动装置33控制第二走行轮对28的转速，从而控制测试车辆二2的运行状态；相同原理，测试车辆一1可以通过地面控制子系统16监测测试车辆二2的运行位置、速度和加速度，在第一车辆控制装置22控制下，自主控制运行。

测试车辆一和测试车辆二可以监测相互的位置、速度和加速度，从而控制自身车辆运行。如相对位置协调运行测试，测试车辆一和测试车辆二同时运行测试，预设当测试车辆一运行至进入曲线位置时，测试车辆二通过监测测试车辆一位置、速度加速度信号，测试车辆一的位置信息传输给测试车辆二，测试车辆二通过预设的控制命令，通过控制电机控制测试车辆二开始减速。同理，测试车辆一可以获取测试车辆二的运行速度信息，通过预设控制命令，控制自身的运行速度。协调运行测试方案同样适用于测试车辆一。

4.上位计算机控制测试案例说明

如图4所示，上位计算机控制测试时，上位计算机39通过有线网接口36向计算机35传输控制指令，计算机35通过无线通信设备37将运行控制命令传输给测试车辆一1和测试车辆二2，测试系统在上位计算机39控制下完成测试。

测试车辆一和测试车辆二均可以将自身的位置、速度加速度信息传输给地面控制子系统，地面控制子系统将这些信息传输给上位计算机，上位计算机将根据两辆测试车辆的相对位置及相对运行信息控制两辆测试车辆的运行位置、速度和加速度。如测试车辆一和测试车辆二同时运行，当两辆测试车辆相对运行速度达到10米每秒时，地面控制子系统将发出控制命令，控制两辆测试车辆的电机同时减速，从而控制两辆车辆同时减速。

根据实际实验需要以及测试系统布置的实际地形，测试系统的站台一3和站台二4之间的水平距离可设置为100米至3000米，垂直高度差可设置为0至300米。

根据实际实验需要可以增加线路设置，并可以在同一线路上设置多辆测试车辆，实现同一线路不同测试车辆与不同线路测试车辆的多辆测试车辆协调运行测试。

本发明可以实现对运行于不同线路的测试车辆及同一线路的不同测试车辆进行控制与监测，同时可以实现运行于不同线路的测试车辆间的相互通信，相对跟踪与定位，实现协同控制与运行测试。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种轨道车辆动对动测试系统的测试方法，该测试系统包括地面控制子系统、多个测试车辆，以及与各测试车辆对应的测试线路，各测试车辆分别运行于对应的测试线路中，所述的地面控制子系统分别连接不同测试线路中的测试车辆，所述的测试车辆上设有车辆控制装置，所述的车辆控制装置接收另一测试车辆的信号，并生成相应控制命令控制自身车辆运行，所述的各测试车辆包括测试车辆一，所述的测试车辆一的控制系统包括第一车辆控制模块、第一电源逆变模块、柴油发电机、第一牵引驱动模块、第一制动模块、第一无线通信模块、第一传感器模块和第一走行轮对，所述的柴油发电机与第一电源逆变模块连接，所述的第一电源逆变模块和第一车辆控制模块连接，所述的第一车辆控制模块分别连接第一牵引驱动模块、第一制动模块、第一传感器模块和第一无线通信模块，所述的第一牵引驱动模块和第一制动模块分别与第一走行轮对连接，所述的第一车辆控制模块连接地面控制子系统，所述的各测试车辆包括测试车辆二，所述的测试车辆二的控制系统包括第二车辆控制模块、第二无线通信模块、第二电源逆变模块、第二牵引驱动模块、第二走行轮对、第二制动模块、受电模块和第二传感器模块，所述的第二车辆控制模块分别连接第二牵引驱动模块、第二制动模块、第二无线通信模块和第二传感器模块，所述的第二电源逆变模块分别连接第二车辆控制模块和第二无线通信模块，所述的第二牵引驱动模块和第二制动模块分别连接第二走行轮对，所述的第二车辆控制模块连接地面控制子系统，所述的受电模块分别连接第二电源逆变模块和第二牵引驱动模块，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、测试车辆一通过第一传感器模块检测测试车辆一的运行位置、速度和加速度，再将测试结果通过测试车辆一的第一无线通信模块发送至地面控制子系统；

S2、通过地面控制子系统进行不同线路测试车辆的协调测试。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆动对动测试系统的测试方法，其特征在于，所述的测试线路包括多个依次连接的线路支撑模块。

3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆动对动测试系统的测试方法，其特征在于，所述的地面控制子系统包括计算机、无线通信设备和电源组件，所述的计算机连接无线通信设备，所述的电源组件分别连接计算机和无线通信设备，所述的无线通信设备分别与各测试车辆连接。

4.根据权利要求3所述的一种轨道车辆动对动测试系统的测试方法，其特征在于，所述的地面控制子系统还包括有线网络接口和上位计算机，所述的上位计算机、有线网络接口和计算机依次连接，所述的电源组件连接有线网络接口。

5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆动对动测试系统的测试方法，其特征在于，步骤S2中的通过地面控制子系统进行不同线路测试车辆的协调测试包括两种测试方法，其中一种为：

S211、地面控制子系统通过无线通信设备将测试车辆一的运行位置、速度和加速度信号传输至测试车辆二的第二无线通信模块；

S212、测试车辆二的第二车辆控制模块接收第二无线通信模块中的测试车辆一的信号，并根据该信号生成控制命令，控制测试车辆二的运行速度和加速度。

6.根据权利要求5所述的一种轨道车辆动对动测试系统的测试方法，其特征在于，另一种测试方法为：

S201、测试车辆二通过第二传感器模块检测测试车辆二的运行位置、速度和加速度，再通过测试车辆二的第二无线通信模块发送至地面控制子系统；

S202、地面控制子系统根据接收到的不同线路测试车辆的信息，利用计算机生成控制命令，并通过无线通信设备分别发送控制命令至各测试车辆。

7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆动对动测试系统的测试方法，其特征在于，所述的测试线路内设有站台，不同测试线路站台间水平距离范围为100～3000m，垂直高度差范围为0～300m。