CN111044751A - 采集装置、方法及测速方法、存储介质、轨边检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采集装置、方法及测速方法、存储介质、轨边检测系统，采集装置包括沿轨道交通机车车辆的运行轨道设置的多个车轮传感器，其中，任意相邻两个车轮传感器之间的距离均小于轨道交通机车车辆的任意两个轴的轴距。该轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置，利用多个间距较短的车轮传感器采集列车每个轴的车轮信号，由此能够得到可用于可靠测速的车轮信号。

Description

采集装置、方法及测速方法、存储介质、轨边检测系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置、一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法、一种轨道交通机车车辆车轴的测速方法、一种计算机可读存储介质和一种轨边检测系统。

背景技术

随着动车技术越来越成熟，人们出行越来越多的选择列车，所以列车的行驶安全越来越重要，因此对列车进行准确测速尤为重要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置，以得到可实现可靠测速的车轮信号，以便测速。

本发明的第二个目的在于提出一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集

本发明的第三个目的在于提出一种道交通机车车辆车轴的测速方法；

本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第五个目的在于提出一种轨边检测系统。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置，该装置包括沿轨道交通机车车辆的运行轨道设置的多个车轮传感器，其中，任意相邻两个车轮传感器之间的距离均小于所述轨道交通机车车辆的任意两个轴的轴距。

根据本发明实施例的轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置，利用多个间距较短的车轮传感器采集列车每个轴的车轮信号，由此能够得到可用于可靠测速的车轮信号。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法，包括以下步骤：利用沿轨道交通机车车辆的运行轨道设置的多个车轮传感器采集轨道交通机车车辆每个车轮的车轮信号，其中，任意相邻车轮传感器之间的距离均小于所述轨道交通机车车辆的任意轴距。

根据本发明实施例的轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法，利用多个间距较短的车轮传感器采集列车每个轴的车轮信号，由此能够得到可用于可靠测速的车轮信号。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种轨道交通机车车辆车轴的测速方法，所述测速方法包括：利用上述的轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法采集得到车轮信号；根据所述车轮传感器间的距离、所述车轮信号的采集时间获得所述车轮对应车轴的速度。

根据本发明实施例的轨道交通机车车辆车轴的测速方法，采用上述的采集方法采集得到车轮信号时，任意相邻两个车轮传感器之间的不会出现多个车轴，进而即使某个车轮传感器采集的信号出现故障，如多轴、丢轴，仍可以实现准确测速。

为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述实施例所述的轨道交通机车车辆车轴的测速方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行其存储的与上述实施例的列车测速方法对应的计算机程序，对于某个车轮传感器采集的信号出现故障，如多轴、丢轴，仍可以实现准确测速。

为达上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种轨边检测系统，采用上述的轨道交通机车车辆车轴的测速方法。

本发明实施例的轨边检测系统，采用上述的测速方法，对于车轮信号中出现丢轴、多轴等的情况，仍可进行有效处理，实现测速，以便实现轨道交通机车车辆车轴故障的检测。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置的结构框图；

图2是本发明实施例轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法的流程图；

图3是本发明实施例的轨道交通机车车辆车轴的测速方法的流程图；

图4是本发明一个示例的列车轴距示意图；

图5是本发明一个示例的车轮信号不存在多轴或丢轴情况的示意图；

图6是本发明一个示例的第一车轮信号中存在多轴情况时的示意图；

图7是本发明另一个示例的第一车轮信号中存在多轴情况时的示意图；

图8是本发明一个示例的第二车轮信号中存在多轴情况时的示意图；

图9是本发明另一个示例的第二车轮信号中存在多轴情况时的示意图；

图10是本发明一个示例的第一车轮信号中存在丢轴情况时的示意图；

图11是本发明一个示例的第二车轮信号中存在丢轴情况时的示意图；

图12(a)是相关技术中的磁钢布局的示意图；

图12(b)是相关技术中车轮信号正常时测速结果的示意图；

图12(c)是相关技术中车轮信号异常时测速结果的示意图；

图13(a)是本发明一个示例的车轮传感器布局的示意图；

图13(b)是采用本发明方法时，车轮信号正常时测速结果的示意图；

图13(c)是采用本发明方法时，车轮信号异常时测速结果的示意图；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置、方法以及车轴的测速方法、计算机可读存储介质、轨边检测系统。

图1是本发明实施例的轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置的结构框图。

如图1所示，该采集装置100包括沿轨道交通机车车辆的运行轨道设置的多个车轮传感器110，其中，任意相邻两个车轮传感器之间的距离均小于轨道交通机车车辆的任意两个轴的轴距。

可选地，车轮传感器为磁钢。

由此，通过该采集装置100在采集车轮信号时，任意相邻两个车轮传感器之间的不会出现多个车轴，进而即使某个车轮传感器采集的信号出现故障，对如多轴、丢轴，仍可以进行系统计轴；另一方面该相邻两个车轮传感器之间的距离可以远远小于相邻车轴之间的轴距，保证了采集的车轮信号用于车轴速度测试时为瞬时速度以实现准确测速。

图2是本发明实施例的轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法的流程图。

如图2所示，该采集方法包括以下步骤：

S201，利用沿轨道交通机车车辆的运行轨道设置的多个车轮传感器采集轨道交通机车车辆每个车轮的车轮信号，其中，任意相邻车轮传感器之间的距离均小于轨道交通机车车辆的任意轴距。

可选地，车轮传感器采用磁钢。

由此，通过该采集方法在采集车轮信号时，任意相邻两个车轮传感器之间的不会出现多个车轴，进而即使某个车轮传感器采集的信号出现故障，如多轴、丢轴，仍可以进行系统计轴，以及实现准确测速。

图3是本发明实施例的轨道交通机车车辆车轴的测速方法的流程图。

如图3所示，测速方法包括：

S301，利用上述的轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法采集得到车轮信号。

S302，根据车轮传感器间的距离、车轮信号的采集时间获得车轮对应车轴的速度。

由此，该测速方法，通过上述的采集方法在采集车轮信号时，任意相邻两个车轮传感器之间的不会出现多个车轴，进而即使某个车轮传感器采集的信号出现故障，如多轴、丢轴，仍可以进行系统计轴，以及实现准确测速。

作为一个示例，车轮传感器的个数为2个，分别记为第一车轮传感器和第二车轮传感器，第一车轮传感器和第二车轮传感器之间的距离为a，根据车轮信号进行测速，包括：记录第n个车轮分别经过第一车轮传感器和第二车轮传感器的时刻tn1和tn2；计算第n个车轮对应的车轴经过车轮传感器的速度Vn＝a/(tn2-tn1)，从而获得第n个车轮经过车轮传感器的时间-速度值[tn0，Vn]，其中，tn0＝tn1或tn2，tn2-tn1记为第一时间差。

可选地，在得到车轮经过车轮传感器的时刻后，可将每个时刻对应的信号看作是一个脉冲信号，针对同一个车轴，可将在前的第一车轮传感器采集的第一车轮信号中的脉冲作为计时开始的使能信号，将在后的第二车轮传感器采集的第二车轮信号中的脉冲作为计时结束的使能信号，由此，得到的计时时间记为第一时间差。

进一步地，根据车轮信号进行测速还包括：根据第n个车轮经过车轮传感器的时间-速度值[tn0，Vn]，拟合得到时间-速度曲线V＝F(t)。

举例而言，列车的运行轨道安装有第一车轮传感器和第二车轮传感器，两车轮传感器之间的距离a小于任意相邻两车轴之间的距离。在进行测速时，第一车轮传感器和第二车轮传感器均实时采集相关信号，以得到第一车轮信号和第二车轮信号，同时分别记录以下时间：第一个车轮经过第一车轮传感器的时间t11，第二个车轮经过第一车轮传感器的时间t21，以此类推，第n个车轮轴承经过第一车轮传感器的时间tn1；第一个车轮经过第二车轮传感器的时间t12，第二个车轮经过第二车轮传感器的时间t22，以此类推，第n个车轮轴承经过第二车轮传感器的时间tn2。

进一步地，可使用参数a计算每个车轮在第一车轮传感器和第二车轮传感器之间运行的平均速度，由于a较短，列车是刚性连接，可认为计算出的平均速度为列车的瞬时运行速度。第1个车轮经过两车轮传感器的时间为t12-t11，行驶距离为a，计算速度V1＝a/(t12-t11)，对应时间可使用t11，即速度点为(t11，V1)；第2个车轮经过两车轮传感器的时间为t22-t21，行驶距离为a，计算速度V2＝a/(t22-t21)，对应的时间可使用t21，即速度点为(t21，V2)；以此类推，可得到第n个车轮对应的速度点(tn1，Vn)。当然，Vn对应的时间也可使用tn2。根据上述的速度点，可采用多项式或平均值拟合方式，进行拟合得到速度-时间曲线V＝F(t)。

在本发明的一个实施例中，测速方法还包括对时间-速度曲线V＝F(t)进行校正，以提高测速的准确性。

作为一个示例，对时间-速度曲线V＝F(t)进行校正包括：计算第n个车轮在经过车轮传感器的时间处的斜率；如果斜率小于或者等于预设斜率阈值，则速度值有效；如果斜率大于预设斜率阈值，则速度值无效，需要从时间-速度曲线V＝F(t)中剔除掉该点的速度值。

可选地，在根据斜率剔除掉某个或某些无效速度值后，可再次根据剩余未被剔除的速度点重新拟合得到时间-速度曲线。

进一步地，在对时间-速度曲线V＝F(t)进行校正后，测速方法还包括：根据第一车轮传感器采集的第一车轮信号和第二车轮传感器采集的第二车轮信号，进一步获取相邻车轴经过第一车轮传感器的时间差和相邻车轴经过第二车轮传感器的时间差，分别记为第二时间差和第三时间差；根据每个车轴的速度、第二时间差计算相邻轴的第一轴距，根据每个车轴的速度、第三时间差计算相邻轴的第二轴距；将第一轴距和第二轴距与预设标准值数据库进行比较，以确认轨道交通机车车辆的车型和/或轨道交通机车车辆各节车的车轴分布。

具体地，在对时间-速度曲线V＝F(t)进行校正之后，得到的时间-速度曲线可较准确反映轨道交通机车车辆的实际车速，进而得到的每个车轴的瞬时速度也较准确。相邻轴的轴距可利用该相邻轴的瞬时速度及其经过车轮传感器的时间差得到，例如，如图4所示，轨道交通机车车辆包括多节车厢，每节车厢同一转向架下两根轴的距离为A，同一车厢2个转向架之间相邻轴的距离为B，两节车厢连接处相邻轴之间的距离为C。第一车轮传感器和第二车轮传感器间距安装时固定距离为a(a<<A、B、C)，如可以是0.2m～0.3m，由此车轮信号正常时，永远不可能出现两车轮信号中对应脉冲之间的距离大于轴距的情况。

如图5所示，第1个车轴经过第一车轮传感器时，使能计时器计时，当该车轮经过第二车轮传感器时，计时器结束计时，此时可得到第1个车轴经过第一车轮传感器和第二车轮传感器的时间差，记为第一时间差t，以此类推，可得到每个车轴对应的第一时间差；相邻的第1个轴和第2个轴经过第一车轮传感器的时间差，记为第二时间差T，T一定大于t；相邻的第1个轴和第2个轴经过第二车轮传感器的时间差，记为第三时间差T’。可以通过间距a和每个第一时间差t可计算得到每个轴的速度V＝a/t，通过T和/或T’计算得到出相邻轴的轴距V*T和/或V*T’，该轴距可与图4中的标准轴距A、B、C进行比对，以判断计算出的轴距是否准确，其中，第n个轴与第n+1个轴之间的轴距可为Vn*Tn或Vn*Tn’，Vn为第n个轴的速度，Tn为第n个轴和第n+1个轴经过第一车轮传感器的时间差，Tn’为第n个轴和第n+1个轴经过第二车轮传感器的时间差；通过车轮信号中出现的脉冲数可进行计轴，即得到车轴数。由此，根据车轴数和/或轴距可确认轨道交通机车车辆的车型和/或轨道交通机车车辆各节车的车轴分布。

作为一个示例，对时间-速度曲线V＝F(t)进行校正，还可包括：根据第一车轮传感器采集的第一车轮信号和第二车轮传感器采集的第二车轮信号，进一步获取相邻车轴经过第一车轮传感器的时间差和相邻车轴经过第二车轮传感器的时间差，分别记为第二时间差和第三时间差；根据每个车轴的速度、第二时间差计算相邻轴的第一轴距，根据每个轴的速度、第三时间差计算相邻轴的第二轴距；根据第一轴距或第二轴距判断第一车轮信号或第二车轮信号中是否存在多轴情况；如果存在多轴情况，对V＝F(t)曲线进行校正。

具体地，根据第一轴距、第二轴距判断第一车轮信号、第二车轮信号中是否存在多轴情况，包括：获取第一轴距或第二轴距，将第一轴距或第二轴距分别与标准第一轴距、标准第二轴距比较；如果第一轴距与标准第一轴距之间差值的绝对值，与标准第一轴距的比值大于第一预设值，则判定第一车轮信号存在多轴；如果第二轴距与标准第二轴距之间差值的绝对值，与标准第二轴距的比值大于第一预设值，则判定第二车轮信号存在多轴。

进一步地，根据第一轴距、第二轴距判断第一车轮信号、第二车轮信号中是否存在多轴情况，还可包括：当判断第一车轮信号出现多轴情况时，如果第一轴距与标准第一轴距之间的差值为负数，则判定多轴情况发生在第一车轮信号，且发生在第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前；如果第一轴距与标准第一轴距之间的差值为正数，则判定多轴情况发生在第一车轮信号，且发生在在第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之前；当判断第二车轮信号出现多轴情况时，如果第二轴距与标准第二轴距之间的差值为负数，则判定多轴情况发生在第二车轮信号，且发生在第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前；如果第二轴距与标准第二轴距之间的差值为正数，则判定多轴情况发生在第二车轮信号，且发生在在第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之前。

作为一个示例，根据第一车轮信号或第二车轮信号中是否存在多轴/丢轴的情况，对每个车轴经过车轮传感器的速度进行校正，包括：当第一车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之前，则计算第n+1个第一时间差和第n个第二时间差的和值，并根据和值和两车轮传感器之间的距离计算第n个轴的速度；当第一车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前，则根据第n个第一时间差和两车轮传感器之间的距离计算第n个轴的速度；当第二车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之前，则计算第n个第一时间差和第n+1个第三时间差的和值，并根据和值和两车轮传感器之间的距离计算第n个轴的速度；当第二车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前，则根据第n个第一时间差和两车轮传感器之间的距离计算第n个轴的速度。

在本发明的实施例中，多轴主要是由于干扰信号或者机车速度过慢，中途停车，导致车轮传感器检测到多个信号，造成无法正常判断过车信息和逻辑计算。下面分几种情况进行讨论：

举例而言，如图6所示，第2个轴已经过第一车轮传感器，但未到第二车轮传感器时，出现多轴，该多轴可能是由于基准位置设置不当造成的。由于计算车轴速度的时间t变短，因此导致测得的车轴速度变大，而第二个轴与第三个轴之间的时间并没有发生很大变化，因此算得的第2轴与第3轴的轴距变大，将计算的轴距与标准轴距比较，发现差值交大且为正数，则判定为多轴干扰，并可确定多轴位置。此时，可采用T’计算的轴距，采用t计算的速度剔除不使用，进而利用之前的测速数据(即第1个轴对应的测速数据)和之后的测速数据(即第3个轴及其之后对应的测速数据)拟合得到速度曲线，或者，使用T+t计算速度，进而利用每个轴的测速数据拟合得到速度曲线。可选地，若使用T+t计算出的速度与上一次测速数据偏差在合理范围内，则可采用该计算出的速度。

如图7所示，在第2个轴和第3个轴之间，第一车轮传感器给出一个脉冲信号，实际并无车轴经过，即第一车轮信号中的脉冲使能计时器开始计时后，未收到第二车轮信号中的脉冲，又收到第一车轮信号中的脉冲重新使能计时器开始计时，再收到第二车轮信号中的脉冲，多为车轮传感器故障导致，发生概率较低。由图7可知，此时对于计算速度用的t无影响，不影响计算速度，对于计算轴距的T有较大影响，实际计算轴距用的T被拆分成了T1和T2，导致计算多轴，并与轴距表A、B、C严重不符。第一车轮传感器出现信号之后第二车轮传感器无信号出现，可判断为第一车轮信号多轴，并判断多轴位置。此时，可剔除采用T’计算的轴距，采用T1+T2计算的轴距作为辅助校验，采用t计算的速度正常使用无影响。

如图8所示，第2个轴经过第一车轮传感器之后，未到第二车轮传感器之前，第二车轮信号出现多轴。该情况下，对T无影响，且T与T’偏差不大，但会导致t减小，使得计算速度增大，导致计算的轴距与实际不符，基于此可判断此位置第二车轮信号多轴。此时，可使用t计算的速度剔除不采用，直接使用前后的测速数据拟合速度曲线。

如图9所示，第2个轴已经过第一车轮传感器和第二车轮传感器之后，第二车轮信号出现多轴，即未收到第一车轮信号中的脉冲对计时器使能，收到第二车轮信号中的脉冲使能计时器关闭，此时计时器计时为0。该情况下，对计时器为0的计时直接剔除不用即可，对T和t均无影响，校验用T’计算的轴距与轴距表中的A、B、C均不符。此时，校验用T’计算轴距与轴距表不符，直接剔除不用即可。

在该实施例中，丢轴主要由于某种原因导致车轮传感器没有检测到轴经过车轮传感器时的信号，下面分不同情况进行分析：

在本发明的一个示例中，如果第一车轮信号中存在丢轴的情况，且丢轴发生在第二车轮传感器出现第n个轴的信号之后，第二车轮传感器出现第n+1个轴的信号之前，则不进行第n+1个轴的速度计算。

例如，如图10所示，采集到第2个轴经过第二车轮传感器的信号，但未采集到第2个轴经过第一车轮传感器的信号，即第一车轮传感器没有检测到第2个轴，不会使能计时器计时，当第二车轮信号中的脉冲到来时，会直接使能计时器关闭，此次计时为0。该情况下，T为第1个轴到第3个轴的时间，而第2个轴经过第二车轮传感器时，由于无第一车轮传感器的信号，导致无法计算速度，也无法用速度与T’的乘积计算轴距。此时，可剔除第2个轴的速度计算，直接使用前后计算的速度进行速度曲线拟合，使用前一次速度与T’计算轴距。同时，可使用前一次速度与T计算的轴距与轴距表比对，估算情况T*a/t≈A+B或者T*a/t≈A+C从而计算丢轴位置。

在本发明的一个示例中，如果第二车轮信号中存在丢轴的情况，且丢轴发生在第一车轮传感器出现第n个轴的信号之后，第一车轮传感器出现第n+1个轴的信号之前，则不进行第n+1个轴的速度计算。

例如，如图11所示，采集到第2个轴经过第一车轮传感器的信号，但未采集到第2个轴经过第二车轮传感器的信号，即第一车轮信号中的脉冲使能计时器计时后，第二车轮信号中对应第2个轴的脉冲丢失，随后第一车轮信号中的脉冲重新使能计时器计时，对之前的计时清零，此后第二车轮信号中的脉冲到来，使能计时器关闭。该情况下，T正常，校验用T’偏长，且t无法检测导致无法计算速度，也无法用速度与T的乘积计算轴距，但是第1个轴的速度与T’可以计算轴距。此时，可剔除第2个轴的速度计算，直接使用前后计算的速度进行速度曲线拟合，使用前一次计算速度与T计算轴距，同时使用前一次速度与T’计算的轴距与轴距表比对根据T’计算的轴距与轴距表比对，估算情况T’*a/t≈A+B或者T’*a/t≈A+C从而计算丢轴位置。

在本发明的一个实施例中，在得到列车轴经过车轮传感器的时刻和速度-时间曲线后，可基于上述时刻和曲线进行声音信号的采集和拼接。其中，用于声音采集的声音传感器设置在两车轮传感器的一侧，于列车行驶的方向。

另外，为说明本发明测速方法的有效性，可结合图12(a)～图12(c)、图13(a)～图13(c)通过一个示例进行说明：

相关技术中的车轮传感器布局如图12(a)所示，1#车轮传感器与2#车轮传感器之间的距离为8m～10m，大于轴距。1#车轮传感器第1个轴信号与2#车轮传感器第1个轴信号之间的时间差除两车轮传感器之间的距离为速度V1，1#车轮传感器第2个轴信号与2#车轮传感器第2个轴信号之间的时间差除两车轮传感器之间的距离为速度V2，以此类推，计算出速度变化曲线如图12(b)所示。当2#车轮传感器产生丢轴(第4个轴)时，会将实际第5个轴记为第4个轴，导致速度计算产生错误，系统计算速度曲线如图12(c)所示，速度产生剧烈波动，导致后续基于速度的所有算法失效。

本发明方法中车轮传感器布局如图13(a)所示，第一车轮传感器与第二车轮传感器之间的距离a为0.2m～0.3m。第一车轮传感器第1个轴信号与第二车轮传感器第1个轴信号之间的时间差除a为速度V1，第一车轮传感器第2个轴信号与第二车轮传感器第2个轴信号之间的时间差除a为速度V2，以此类推，计算出速度变化曲线如图13(b)所示。当第二车轮传感器同样产生第4个轴丢轴时，第一车轮传感器采集到的第4个轴和第5个轴中间，第二车轮传感器未检测到第4个轴，可以判断出第二车轮传感器丢失第4个轴，剔除第4个轴速度计算，用之前和之后计算出的轴速度进行拟合，得到的速度曲线如图13(c)所示。从图12(c)和图13(c)可以看出，对于同样的丢轴情况，本发明方法得到的测速结果更准确，对系统影响较小。

综上，本发明实施例的列车测速方法，对于车轮传感器偶发故障导致的丢轴、多轴等情况，仍可进行有效处理，实现测速，由此提高了测速效率和稳定性。

进一步地，本发明提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如上述实施例中的轨道交通机车车辆车轴的测速方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的与上述列车测速方法对应的计算机程序被处理器执行时，对于车轮信号中出现丢轴、多轴等的情况，仍可进行有效处理，实现测速，由此提高了测速效率和稳定性。

本发明还提出了一种轨边检测系统，该轨边检测系统采用上述的轨道交通机车车辆车轴的测速方法进行测速，进而可根据测速结果实现轨道交通机车车辆车轴故障的检测。

其中，轨边检测系统是声学检测、红外检测、图像检测、振动监测或探伤检测的至少一种。

本发明实施例的轨边检测系统，采用上述的测速方法，对于车轮信号中出现丢轴、多轴等的情况，仍可进行有效处理，实现测速，以便实现轨道交通机车车辆车轴故障的检测。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置，其特征在于，该装置包括沿轨道交通机车车辆的运行轨道设置的多个车轮传感器，其中，任意相邻两个车轮传感器之间的距离均小于所述轨道交通机车车辆的任意两个轴的轴距。

2.如权利要求1所述的轨道交通机车车辆车轮信号的采集装置，其特征在于，所述车轮传感器为磁钢。

3.一种轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用沿轨道交通机车车辆的运行轨道设置的多个车轮传感器采集轨道交通机车车辆每个车轮的车轮信号，其中，任意相邻车轮传感器之间的距离均小于所述轨道交通机车车辆的任意轴距。

4.如权利要求1所述的轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法，其特征在于，所述车轮传感器采用磁钢。

5.一种轨道交通机车车辆车轴的测速方法，其特征在于，所述测速方法包括：

利用如权利要求3-4中任一项所述的轨道交通机车车辆车轮信号的采集方法采集得到车轮信号；

根据所述车轮传感器间的距离、所述车轮信号的采集时间获得所述车轮对应车轴的速度。

6.如权利要求5所述的测速方法，其特征在于，车轮传感器的个数为2个，分别记为第一车轮传感器和第二车轮传感器，所述第一车轮传感器和第二车轮传感器之间的距离为a，所述根据所述车轮信号进行测速，包括：

记录第n个车轮分别经过所述第一车轮传感器和第二车轮传感器的时刻tn1和tn2；

计算所述第n个车轮对应的车轴经过所述车轮传感器的速度Vn＝a/(tn2-tn1)，从而获得第n个车轮经过所述车轮传感器的时间-速度值[tn0，Vn]，其中，所述tn0＝tn1或tn2，tn2-tn1记为第一时间差。

7.如权利要求6所述的测速方法，其特征在于，所述根据所述车轮信号进行测速还包括：根据第n个车轮经过所述车轮传感器的时间-速度值[tn0，Vn]，拟合得到时间-速度曲线V＝F(t)。

8.如权利要求7所述的测速方法，其特征在于，所述测速方法还包括对所述时间-速度曲线V＝F(t)进行校正，其中，所述对所述时间-速度曲线V＝F(t)进行校正，包括：

计算第n个车轮在经过所述车轮传感器的时间处的斜率；

如果所述斜率小于或者等于预设斜率阈值，则所述速度值有效；

如果所述斜率大于所述预设斜率阈值，则所述速度值无效，需要从所述时间-速度曲线V＝F(t)中剔除掉该点的速度值。

9.如权利要求8所述的测速方法，其特征在于，在对所述时间-速度曲线V＝F(t)进行校正后，所述测速方法还包括：

根据所述第一车轮传感器采集的第一车轮信号和所述第二车轮传感器采集的第二车轮信号，进一步获取相邻车轴经过所述第一车轮传感器的时间差和相邻车轴经过所述第二车轮传感器的时间差，分别记为第二时间差和第三时间差；

根据所述每个车轴的速度、所述第二时间差计算相邻轴的第一轴距，根据所述每个车轴的速度、所述第三时间差计算相邻轴的第二轴距；

将所述第一轴距和所述第二轴距与预设标准值数据库进行比较，以确认轨道交通机车车辆的车型和/或轨道交通机车车辆各节车的车轴分布。

10.如权利要求7所述的测速方法，其特征在于，所述测速方法还包括对所述时间-速度曲线V＝F(t)进行校正，所述对所述时间-速度曲线V＝F(t)进行校正，包括：

根据所述第一车轮传感器采集的第一车轮信号和所述第二车轮传感器采集的第二车轮信号，进一步获取相邻车轴经过所述第一车轮传感器的时间差和相邻车轴经过所述第二车轮传感器的时间差，分别记为第二时间差和第三时间差；

根据所述每个车轴的速度、所述第二时间差计算相邻轴的第一轴距，根据所述每个轴的速度、所述第三时间差计算相邻轴的第二轴距；

根据所述第一轴距或所述第二轴距判断所述第一车轮信号或所述第二车轮信号中是否存在多轴情况；

如果存在多轴情况，对所述V＝F(t)曲线进行校正。

11.如权利要求10所述的测速方法，其特征在于，所述根据所述第一轴距、所述第二轴距判断所述第一车轮信号、所述第二车轮信号中是否存在多轴情况，包括：

获取所述第一轴距或所述第二轴距，将所述第一轴距或所述第二轴距分别与标准第一轴距、标准第二轴距比较；

如果所述第一轴距与所述标准第一轴距之间差值的绝对值，与所述标准第一轴距的比值大于第一预设值，则判定所述第一车轮信号存在多轴；

如果所述第二轴距与所述标准第二轴距之间差值的绝对值，与所述标准第二轴距的比值大于第一预设值，则判定所述第二车轮信号存在多轴。

12.如权利要求11所述的测速方法，其特征在于，所述根据所述第一轴距、所述第二轴距判断所述第一车轮信号、所述第二车轮信号中是否存在多轴情况，包括：

当判断第一车轮信号出现多轴情况时，如果所述第一轴距与所述标准第一轴距之间的差值为负数，则判定多轴情况发生在第一车轮信号，且发生在所述第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前；如果所述第一轴距与所述标准第一轴距之间的差值为正数，则判定多轴情况发生在第一车轮信号，且发生在在所述第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第二车轮传感器检测到所述第n个轴的信号之前；

当判断第二车轮信号出现多轴情况时，如果所述第二轴距与所述标准第二轴距之间的差值为负数，则判定多轴情况发生在第二车轮信号，且发生在所述第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前；如果所述第二轴距与所述标准第二轴距之间的差值为正数，则判定多轴情况发生在第二车轮信号，且发生在在所述第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第二车轮传感器检测到所述第n个轴的信号之前。

13.如权利要求12所述的测速方法，其特征在于，根据所述第一车轮信号或所述第二车轮信号中是否存在多轴的情况，对所述每个车轴经过所述车轮传感器的速度进行校正，包括：

当所述第一车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在所述第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第二车轮传感器检测到所述第n个轴的信号之前，则计算第n+1个第一时间差和第n个第二时间差的和值，并根据所述和值和两车轮传感器之间的距离计算所述第n个轴的速度；

当所述第一车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在所述第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前，则根据第n个第一时间差和两车轮传感器之间的距离计算第n个轴的速度；

当所述第二车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在所述第一车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第二车轮传感器检测到所述第n个轴的信号之前，则计算第n个第一时间差和第n+1个第三时间差的和值，并根据所述和值和两车轮传感器之间的距离计算所述第n个轴的速度；

当所述第二车轮信号中存在多轴的情况，且多轴发生在所述第二车轮传感器检测到第n个轴的信号之后，所述第一车轮传感器出现第n+1个轴信号之前，则根据第n个第一时间差和两车轮传感器之间的距离计算第n个轴的速度。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求5-13中任一项所述的轨道交通机车车辆车轴的测速方法。

15.一种轨边检测系统，其特征在于，采用如权利要求5-13中任一项所述的轨道交通机车车辆车轴的测速方法。

16.如权利要求15的一种轨边检测系统，其特征在于，所述轨边检测系统是声学检测、红外检测、图像检测、振动监测或探伤检测的至少一种。

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