CN107340407A - 列控系统测速定位方案验证方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种列控系统测速定位方案验证方法，该方法步骤包括：S1：通过列车轮轴速度传感器测量列车速度和位置；S2：通过多模卫星定位接收机测量列车速度和位置，通过光学光电式速度传感器测量列车速度；S3：对多模卫星定位接收机、光学光电式速度传感器、列车轮轴速度传感器所测量的速度和位置信息进行信息同步；S4：对多模卫星定位接收机和光学光电速度传感器测量的速度信息进行信息融合，将多模卫星定位接收机测量的位置信息处理后得到里程信息；S5：将信息融合后的速度信息Vref同轮轴速度传感器测量的速度信息vDUT比较，将信息处理后的里程信息Pref同轮轴速度传感器测量的里程信息PDUT比较，如果两次比较结果不都满足误差允许范围对轮轴速度传感器校正。

Description

列控系统测速定位方案验证方法
技术领域
本发明涉及列车测速定位领域。更具体地，涉及一种列控系统测速定位方案验证方法。
背景技术
列车超速防护系统(Automatic Train Protection,ATP)实时监控列车运行速度，使其按照列车行车许可、速度限制条件运行的车载信号安全系统。测速定位功能模块是车载ATP的子系统，通过接收速度传感器等设备的采集信号，实现列车实时速度测量和定位估计。列车运行速度和列车位置是计算列车控制模式曲线的基本参数，也是判定列车运行状态的重要依据，所以测速定位系统的实时性、定位精度是保障ATP功能完好实现的基本条件。
测速定位方案包括速度和位置信息获取两个部分，通过车载轮轴速度传感器获得速度信息，通过应答器获得非连续位置信息，其他位置信息通过速度传感器的信息进行累积积分等计算得到。
目前，车载端现场普遍使用的是轮轴速度传感器。轮轴速度传感器利用列车运行过程当中采集到的脉冲数以及车轮参数进行列车速度的计算，但是会在运行过程当中发生空转滑行等问题以及随车列车长时间运行，车轮磨损会导致车轮原始参数变化，进而列车速度计算出现偏差。
综上所述，测速定位方案的测速精度是保障列车运行的关键技术，涉及到测速定位的准确性，安全性能评估等。因此测速定位方案的性能需要通过相应参考系统的搭建进行验证。
发明内容
一种列控系统测速定位方案验证方法，该方法的步骤包括：一种列控系统测速定位方案验证方法，该方法的步骤包括：
S1：通过列车轮轴速度传感器测量列车的速度和位置；
S2：通过多模卫星定位接收机测量列车的速度和位置，通过光学光电式速度传感器测量列车的速度；
S3：对多模卫星定位接收机，光学光电式速度传感器，列车轮轴速度传感器所测量的信息进行信息同步；
S4：对多模卫星定位接收机和光学光电式速度传感器测量的速度信息进行信息融合，将多模卫星定位接收机测量的位置信息进行信息处理得到里程信息；
S5：将信息融合之后的速度信息Vref同轮轴速度传感器测量的速度信息vDUT进行比较，将信息处理后的里程信息Pref同轮轴速度传感器测量的里程信息PDUT进行比较，如果两次比较的结果不都满足误差允许范围则需要对轮轴速度传感器进行校正。
在一种优选的技术方案中，所述S3中的信息同步过程步骤为：
S31：在T0时刻下多模卫星定位接收机向光学光电式速度传感器和列车轮轴速度传感器发送触发信号；
S32：在T1时刻下多模卫星定位接收机第一次输出该时刻下的测量信息；
S33：在T2时刻查询出光学光电式速度传感器和轮轴速度传感器在T0-T2时间段内分别输出了N1和N2个测量信息；
S34：计算出光学光电速度传感器和轮轴速度传感器在T1时刻下输出的信息分别为N1，N2个测量信息中的第个和第个。
在另一种优选的实施例中，在S4中光学光电式速度传感器测得的列车速度(vpar,vper)，其中vpar,vper代表平行列车轨道方向的速度和垂直列车轨道方向的速度，多模卫星定位接收机测得的列车速度vcomb，则如果其中εv为误差阀值，可将作为信息融合后的速度信息Vref；
在另一种优选的实施例中，在S4中多模卫星定位接收机输出的位置信息Pt(xlat,ylong)，将Pt(xlat,ylong)向电子轨道地图所提供的相邻信息点POIj和POIj+1构成的向量进行投影，其中xlat,ylong分别代表纬度和经度值，投影点Mt(xt,yt)应满足，
由此方程组可求得Mt(xt,yt)的坐标，从而可确定Mt(xt,yt)处的里程值，将该里程值作为信息处理后得到里程信息Pref。
在另一个优选的实施例中，S5中对轮轴速度传感器校正的方法为：在时间段t1-t2内的列车轮轴速度传感器计数为ΦODO，该时段内的里程数列车车轮旋转一周列车轮轴速度传感器技术n,则计算出的轮轴直径若其中L为存储的参考轮轴直径参数，μ为误差阀值，则将计算得到的作为新的轮轴直径参数。
一种列控系统测速定位装置，该装置包括：
列车轮轴速度传感器，测量的列车速度信息VDUT和里程信息PDUT；
多模卫星定位接收机，测量列车的速度vcomb和位置Pt(xlat,ylong)，其中xlat,ylong分别代表纬度和经度值；
光学光电式速度传感器，测量列车的速度(vpar,vper)，其中vpar,vper代表平行列车轨道方向的速度和垂直列车轨道方向的速度；
电子轨道地图，提供列车位置信息；
控制器，将(vpar,vper)和vcomb进行信息融合：如果其中εv为误差阀值，可将作为信息融合后的速度信息Vref；对Pt(xlat,ylong)进行信息处理：将Pt(xlat,ylong)向电子轨道地图所提供的相邻信息点POIj和POIj+1构成的向量进行投影，其中xlat,ylong分别代表纬度和经度值，投影点Mt(xt,yt)应满足，
由此方程组可求得Mt(xt,yt)的坐标，从而可确定Mt(xt,yt)处的里程值，将该里程值作为信息处理后得到里程信息Pref；判断是否成立，其中ξv，ξm是误差阀值，如果不成立需要对列车的轮轴传感器进行校正；
优选的，所述控制器对轮被配置为：在时间段t1-t2内的列车轮轴速度传感器计数为ΦODO，该时段内的里程数列车车轮旋转一周列车轮轴速度传感器计数n,则计算出的轮轴直径若其中L为存储的参考轮轴直径参数，μ为误差阀值，则将计算得到的作为新的轮轴直径参数。
更优选的，该装置可采用多组多模卫星定位接收机和光学光电式速度传感器对列车的速度、位置信息进行测量。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案能够对列车轮轴速度传感器的准确性进行验证，涉及到测速定位的准确性，安全性能评估，同时在安全性能不在误差允许范围内的情况下能够对其进行校正，从而大大增加了列车运行的安全系数。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明中的测量方法的流程图。
图2示出本发明的优选实施例示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，为本实施例的流程，步骤一：车载列车轮轴速度传感器输出被测速度、里程信息vDUT、PDUT。步骤二：参考系统中的多模卫星定位接收机，光学光电式传感器输出速度信息，位置信息。步骤三：对S2中的速度、位置信息进行信息融合转换成参考速度、里程信息Vref、Pref。步骤四：为使得信息融合有意义，需要确保轮轴速度传感器、多模卫星定位接收机、光学光电式传感器的测量结果是在相同的时刻下对列车进行测量的。实现的过程为：在T0时刻下同时对第一和第二多模卫星定位接收机与第一和第二光学光电速度传感器施加触发信号，在T1时刻下第一和第二多模卫星定位接收机第一次发出测量信号，T2时刻为查询时刻，在T0～T2时段内第一和第二光学光电速度传感器和列车轮轴速度传感器已经分别发出了N1和N2个测量信号，T2>T1>T0，由于光学光电速度传感器和多模卫星定位接收机发出测量信号的频率固定，则第个信号为第一和第二光学光电速度传感器在T1时刻下发出的测量信号，第个信号为列车轮轴速度传感器在T1时刻下发出的测量信号。步骤五：如果测量系统和参考系统的测量结果不满足则学要对测量系统进行校准，校准的过程为：在时间段t1-t2内的列车轮轴速度传感器计数为ΦODO，该时段内的里程数列车车轮旋转一周列车轮轴速度传感器技术n,则计算出的轮轴直径若其中L为存储的参考轮轴直径参数，μ为误差阀值，则将计算得到的作为新的轮轴直径参数。
如图2所示，为优选被测对象列车测轮轴速度传感器测量的速度、里程值，为保证测量结果的准确性被侧对象的测量由轮轴速度传感器1和轮轴速度传感器2共同完成，当两组测量结果的差值是在一个误差允许的范围内的时候，可将轮轴速度传感器1或者轮轴速度传感器2的测量结果作为被测速度、里程信息vDUT、PDUT。参考系统所采用的测量传感器为多模卫星定位接收机和光学光电式速度传感器，同样为保证测量的精确性分别采用两套测量传感器，多模卫星定位接收机1和光学光电式速度传感器1，多模卫星定位接收机2和光学光电式样速度传感器2，其中光学光电式传感器1输出的速度信息为(vpar1,vper1)，vpar1代表和列车轨道平行方向的速度，vper1代表和列车轨道垂直方向的速度，多模卫星定位接收机1的速度输出为vcom b1，位置输出为Pt1(xlat1,ylong1)，将(vpar1,vper1)与vcomb1进行信息融合即若满足εv为误差阈值，可将作为多模卫星定位接收机1和光学光电式样速度传感器1信息融合之后的速度信息Vref1。多模卫星定位接收机1输出的位置信息Pt1(xlat1,ylong1)向电子轨道地图中的相邻POI(Point of Interest)点POIj和POIj+ 1构成的投影。投影点记为Mt1(xt1,yt1)。根据投影的相关方法，作为矢量的向量应当符合：
利用相应的计算规则，计算投影的投影点坐标Mt1(xt1,yt1)从而可确定和由POIj和POIj+1两点处的里程值，可确定Mt1(xt1,yt1)处的里程值Pref1，利用同样的计算方法可以得到多模卫星定位接收机2和光学光电式速度传感器2经过信息融合之后的Vref2，Pref2，如果Vref1和Vref2之间的误差小于误差阀值εv则可将Vref1和Vref2任意一个作为参考速度信息Vref，利用类似的计算方法可以确定参考里程信息Pref，最后如果判别条件成立则判断轮轴速度传感器的输出准确。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种列控系统测速定位方案验证方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
S1：通过列车轮轴速度传感器测量列车的速度和位置；
S2：通过多模卫星定位接收机测量列车的速度和位置，通过光学光电式速度传感器测量列车的速度；
S3：对多模卫星定位接收机，光学光电式速度传感器，列车轮轴速度传感器所测量的速度和位置信息进行信息同步；
S4：对多模卫星定位接收机和光学光电式速度传感器测量的速度信息进行信息融合得到速度信息，将多模卫星定位接收机测量的位置信息进行信息处理得到里程信息；
S5：将信息融合之后的速度信息Vref同轮轴速度传感器测量的速度信息vDUT进行比较，将信息处理后的里程信息Pref同轮轴速度传感器测量的里程信息PDUT进行比较，如果两次比较的结果不都满足误差允许范围则需要对轮轴速度传感器进行校正。
2.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，所述S3中的信息同步过程步骤为：
S31：在T0时刻下多模卫星定位接收机向光学光电式速度传感器和列车轮轴速度传感器发送触发信号；
S32：在T1时刻下多模卫星定位接收机第一次输出该时刻下的测量信息；
S33：在T2时刻查询出光学光式速度传感器和轮轴速度传感器在T0-T2时间段内分别输出了N1和N2个测量信息；
S34：计算出光学光电式速度传感器和轮轴速度传感器在T1时刻下输出的信息分别为N1，N2个测量信息中的第个和第个。
3.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，在S4中光学光电式速度传感器测得的列车速度(vpar,vper)，其中vpar,vper代表平行列车轨道方向的速度和垂直列车轨道方向的速度，多模卫星定位接收机测得的列车速度vcomb，则如果其中εv为误差阀值，可将作为信息融合后的速度信息Vref。
4.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，在S4中多模卫星定位接收机输出的位置信息Pt(xlat,ylong)，将Pt(xlat,ylong)向电子轨道地图所提供的相邻信息点POIj和POIj+1构成的向量进行投影，其中xlat,ylong分别代表纬度和经度值，投影点Mt(xt,yt)应满足，
由此方程组可求得Mt(xt,yt)的坐标，从而可确定Mt(xt,yt)处的里程值，将该里程值作为信息处理后得到里程信息Pref。
5.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，S5中对轮轴速度传感器校正的方法为：在时间段t1-t2内的列车轮轴速度传感器计数为ΦODO，该时段内的里程数列车车轮旋转一周列车轮轴速度传感器计数N，则计算出的轮轴直径若其中L为存储的参考轮轴直径参数，μ为误差阀值，则将计算得到的作为新的轮轴直径参数。
6.一种列控系统测速定位装置，其特征在于，该装置包括：
列车轮轴速度传感器，用于测量列车速度VDUT和里程PDUT；
多模卫星定位接收机，测量列车的速度vcomb和位置Pt(xlat,ylong)，其中xlat,ylong分别代表纬度和经度值；
光学光电式速度传感器，测量列车的速度(vpar,vper)，其中vpar,vper代表平行列车轨道方向的速度和垂直列车轨道方向的速度；
电子轨道地图，提供高精度轨道地理位置信息，包括二维位置和一维里程值信息；
控制器，将(vpar,vper)和vcomb进行信息融合：如果其中εv为误差阀值，可将作为信息融合后的速度信息Vref；对Pt(xlat,ylong)进行信息处理：将Pt(xlat,ylong)向电子轨道地图所提供的相邻信息点POIj和POIj+1构成的向量进行投影，其中xlat,ylong分别代表纬度和经度值，投影点Mt(xt,yt)应满足，
由此方程组可求得Mt(xt,yt)的坐标，从而利用电子轨道地图中存储的里程值信息可确定Mt(xt,yt)处的里程值，将该里程值处理后得到里程信息Pref；判断是否成立，其中ξv，ξm是误差阀值，如果不成立需要对列车的轮轴传感器进行校正。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，控制器被配置为：在时间段t1-t2内的列车轮轴速度传感器计数为ΦODO，该时段内的里程数列车车轮旋转一周列车轮轴速度传感器计数N,则计算出的轮轴直径若其中L为存储的参考轮轴直径参数，μ为误差阀值，则将计算得到的作为新的轮轴直径参数。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置可采用多组多模卫星定位接收机和光学光电式速度传感器对列车的速度、位置信息进行测量。
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