CN111186450A - 用于轨道车辆的级位控制方法、控制设备及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于轨道车辆的级位控制方法、控制设备及轨道车辆。本发明提供的级位控制方法，包括：对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值；该采样的采样幅值范围包括：多个第一区间和多个第二区间；该第一区间和该第二区间间隔设置；每个该第一区间对应一个级位；判断该采样值所属的区间；若该采样值属于第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位；若该采样值属于第二区间，确定该司控器的级位为该司控器输出该模拟信号时的级位。本发明提高了车辆的安全性。

Description

用于轨道车辆的级位控制方法、控制设备及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道交通技术，尤其涉及一种用于轨道车辆的级位控制方法、控制设备及轨道车辆。

背景技术

轨道车辆的司机台上通常安装有司机控制器(简称司控器)，车辆司机通过调节司控器上的方向手柄的位置控制车辆的前进或后退，通过调节司控器上的级位手柄的位置控制车辆在各个级位下进行牵引或制动。

在调节司控器的级位手柄时，司控器输出相应的模拟信号，该模拟信号经过控制设备中的采样装置处理后转换为采样值，该采样值再被控制设备转换为相应的另一模拟信号。控制设备根据该另一模拟信号确定此时司控器级位手柄所对应的级位，进而根据该级位确定牵引力或制动力的大小，对车辆进行控制。通常情况下，采样值的一个区间对应一个级位，相邻的两个区间对应不同的级位大小，因而也就对应不同的牵引力或制动力。

将模拟信号转换为对应的级位的过程中，由于模拟信号会受到环境、采集装置、司机人为误操作的影响而发生改变，因此采样值可能在相邻的两个区间内改变，导致级位会经常在相邻的两个级位间频繁切换，从而使得车辆的牵引力或制动力发生突变，影响车辆的安全性。

发明内容

本发明提供一种用于轨道车辆的级位控制方法、控制设备及轨道车辆，避免了级位的频繁切换，提高了车辆的安全性。

本发明提供一种用于轨道车辆的司控器级位控制方法，该方法包括：

对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值；该采样的采样幅值范围包括：多个第一区间和多个第二区间；该第一区间和该第二区间间隔设置；每个该第一区间对应一个级位；

判断该采样值所属的区间；

若该采样值属于第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位；

若该采样值属于第二区间，确定该司控器的级位为该司控器输出的模拟信号时的级位；

具体的，该对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值，包括：

通过采样接口，对该模拟信号进行采样，获得所述采样值。

可选的，该方法还包括：

确定该司控器输出的数字信号对应的级位；

检测该采样接口的状态；

该若该采样值属于第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位，包括：

若该采样接口处于第一状态，且该采样值属于该第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位。

可选的，该方法还包括：

根据该第一区间对应的级位，和该数字信号对应的级位，确定该模拟信号的处理回路是否存在故障。

具体的，该根据该第一区间对应的级位，和该数字信号对应的级位，确定该模拟信号的处理回路是否存在故障，包括：

比较该第一区间对应的级位所对应的第一牵引力与所述数字信号对应的级位所对应的第二牵引力；

若该第一牵引力和所述第二牵引力的差值持续在第一预设时间段内大于或等于预设的第一阈值，则确定该模拟信号的处理回路存在故障。

具体的，该根据该第一区间对应的级位，和该数字信号对应的级位，确定该模拟信号的处理回路是否存在故障，包括，

比较该模拟级位所对应的第一制动力与该数字信号对应的级位所对应的第二制动力；

若该第一制动力和该第二制动力的差值持续在第二预设时间段内大于或等于预设的第二阈值，则确定该模拟信号的处理回路存在故障。

可选的，该方法还包括：

若该模拟信号的处理回路故障，确定该司控器的级位为所述数字信号对应的级位。

可选的，该方法还包括，

若该采样接口处于第二状态，确定该司控器的级位为所述数字信号对应的级位。

本发明还可以提供一种控制设备，包括存储器和处理器；

该存储器用于存储程序指令；

该处理器用于在程序指令被执行时，执行上述的级位控制方法。

本发明还可提供一种轨道车辆，包括：司控器和控制设备；该控制设备与该司控器连接；该控制设备为上述的控制设备。

本发明一种用于轨道车辆的级位控制方法、控制设备及轨道车辆。其中，该用于轨道车辆的级位控制方法包括对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值；该采样的采样幅值范围包括：多个第一区间和多个第二区间；该第一区间和该第二区间间隔设置；每个该第一区间对应一个级位；判断该采样值所属的区间；若该采样值属于第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位；若该采样值属于第二区间，确定该司控器的级位为该司控器输出该模拟信号时的级位。该方法将采样幅值范围划分为间隔设置的多个第一区间以及多个第二区间，在采样值属于第二区间时，控制司控器的级位保持不变，从而避免了由于模拟信号发生改变进而导致级位在相邻的两个级位间频繁切换的问题，避免了车辆的牵引力或制动力发生突变，提高了车辆的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的用于轨道车辆的级位控制方法实施例一的流程图；

图2为本发明提供的模拟信号采样值区间划分示意图；

图3为本发明提供的用于轨道车辆的级位控制方法实施例二的流程图；

图4为本发明提供的用于轨道车辆的级位控制方法实施例三的流程图；

图5为本发明提供的控制设备的框图；

图6为本发明提供的轨道车辆的框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的用于轨道车辆的级位控制方法实施例一的流程图。该级位控制方法可由控制设备执行。该控制设备可称为级位控制设备，或者控制器等。如图1所示，本实施例的方法可以包括：

步骤101、对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值。

在轨道车辆中，当司机调节司控器的级位手柄时，司控器可以输出与调节位置相对应的模拟信号。具体的，级位手柄可包括一个角度传感器，该角度传感器将级位手柄的调节角度转换为模拟信号，该模拟信号可以为电压信号或电流信号。例如，角度传感器可以输出0-20mA的电流信号，或者4-20mA的电流信号，具体可根据实际需要选择。控制设备通过对该模拟信号进行采样来获得该模拟信号的采样值，根据采样精度的不同，可以获得的采样幅值范围也不同，例如若采样精度为12位，则可获得的采样幅值范围为0～4096。

可选的，对司控器输出的模拟信号进行采样获得采样值，可以为通过采样接口对该模拟信号进行采样，获得采样值。

该采样接口可以为控制设备的软件采样接口，还可以为控制设备的硬件采样接口。若采样接口为控制设备的硬件采样接口，那么通过该采样接口对该模拟信号进行采样，所获得的采样值，可更稳定，更可靠。

步骤102、判断该采样值所属的区间。

将上述采样幅值范围划分为多个第一区间和多个第二区间，第一区间和第二区间间隔设置，也就是一个第一区间和一个第二区间相临。第一区间和第二区间的划分可根据车辆实际的需求来确定，每个第一区间对应一个级位。第一区间可以为有效区间，即司控器级位的有效区间，其可对应司控器的一个级位。第二区间可以为隔离区间，即司控器级位的隔离区间。在步骤101中获得采样值后，可根据上述划分的区间判断该采样值所属的区间为第一区间，还是第二区间。

在实际应用中，车辆的工作状态，又称工况包括：牵引工况和制动工况，因此在进行级位调节时，也有对应的牵引级位和制动级位，相应的，上述第一区间中可以包括牵引第一区间和制动第一区间，第二区间中包括牵引第二区间和制动第二区间。

示例的，若司控器的模拟信号对应的级位为有11个牵引级位和10个制动级位，则相应的具有对应的11个牵引第一区间和10个制动第二区间。

图2为本发明提供的模拟信号采样值区间划分示意图。如图2所示，阴影区间为第一区间，空白区间为第二区间。例如，阴影区间2a为一个牵引第一区间，其对应的牵引级位为7，阴影区间2b为另一个牵引第一区间，其对应的牵引级位为6，在阴影区间2a和阴影区间2b之间的空白区间2c为牵引第二区间。阴影区间2d为一个制动第一区间，其对应的制动级位为4，阴影区间2e为另一个制动第一区间，其对应的制动级位为5，在阴影区间2e和阴影区间2d之间的空白区间2f为制动第二区间。图中其他阴影区间和空白区间的含义与此类似，不再赘述。

表1为第一区间与级位的对应关系。

如表1所示，司控器输出的模拟信号在幅值上为连续的值，其对应的采样值也为连续的值，而第一区间的设置则具有一定的间隔，相邻的两个第一区间之间的区间即为第二区间。第一区间和级位的对应关系可以根据实际需要进行设置，表1所示仅为一种示例。

步骤103、若该采样值属于第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位。

当该采样值属于第一区间时，也就是采样值在上述图2所示的阴影区间的范围内，将该第一区间对应的级位确定为司控器的级位。以表1为例，假设牵引模拟信号的采样值为2100，该采样值属于第一区间1913～2113，因此将第一区间1913～2113对应的级位5确定为司控器的级位。

步骤104、若该采样值属于第二区间，确定该司控器的级位为该司控器输出该模拟信号时的级位。

当采样值属于第二区间时，也就是采样值在图2所示的空白区间的范围内，将该司控器输出该模拟信号时的级位确定为司控器的级位。以表1为例，假设司控器输出该模拟信号时的级位为7，若该采样值为2800，该采样值既不属于第一区间2509～2709，也不属于第一区间2806～3006，而是属于第二区间2710～2805，因此确定司控器的级位仍为7。

本实施例提供的用于轨道车辆的级位控制方法包括对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值；该采样的采样幅值范围包括：多个第一区间和多个第二区间；该第一区间和该第二区间间隔设置；每个该第一区间对应一个级位；判断该采样值所属的区间；若该采样值属于第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位；若该采样值属于第二区间，确定该司控器的级位为该司控器输出该模拟信号时的级位。该方法将采样幅值范围划分为间隔设置的多个第一区间以及多个第二区间，在采样值属于第二区间时，控制司控器的级位保持不变，从而避免了由于模拟信号发生改变进而导致级位在相邻的两个级位间频繁切换的问题，避免了车辆的牵引力或制动力发生突变，提高了车辆的安全性。

在图1所示的实施例的基础上，本发明还可提供一种用于轨道车辆的级位控制方法。图3为本发明提供的用于轨道车辆的级位控制方法实施例二的流程图。如图3所示，在图1所示的方法的基础上，该方法包括：

步骤301、确定该司控器输出的数字信号对应的级位。

当司机调节司控器的级位手柄时，司控器还可以输出与调节位置相对应的数字信号，控制设备根据该数字信号与级位之间的对应关系，确定该数字信号对应的级位。

示例的，司控器输出的数字信号可以为一个5位的数字信号，包括牵引有效位、制动有效位、第一级位、第二级位、第三级位，每一位数字信号可以为0或1,该数字信号与级位之间有预设的对应关系，控制设备可以根据数字信号的值来确定数字信号对应的级位。在具体的实现中，牵引与制动的第一级位、第二级位、第三级位可以接入同一个控制硬件的数字量反馈通道，通过牵引有效位和制动有效位来区分第一级位、第二级位、第三级位。

表2为数字信号与级位的对应关系。

如表2所示，当司控器输出的数字信号为牵引有效位为1，制动有效位为0，第一级位为1，第二级位为0，第三级位为0，对应的级位为牵引级位1/3。司控器输出的数字信号与级位之间的对应关系可以根据实际的需要进行设置。司控器的数字信号以及数字信号与级位的对应关系可以根据实际需要进行设置，表2所示仅为一种示例。

步骤302、检测采样接口的状态。

在控制设备等硬件设备上电时，控制设备可以对采样模块的采样接口进行检测，并根据检测的结果确定采样接口的状态。例如采样接口可以具有两种状态，第一状态和第二状态。第一状态可以为采样接口的工作状态，第二状态可以为由于采样接口故障等原因导致的非工作状态。

可选的，步骤103中的若该采样值属于第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位，包括：

步骤303、若该采样接口处于第一状态，且该采样值属于该第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位。

若控制设备确认该采样接口的状态为第一状态，也就是采样接口为可以正常工作的状态，此时，若该采样值属于上述第一区间的范围内，则将该第一区间对应的级位确定为司控器的级位。

可选的，该方法还可包括：

步骤304、若该采样接口处于第二状态，确定该司控器的级位为该数字信号对应的级位。

若控制设备确认该采样接口的状态为第一状态，也就是采样接口为无法正常工作的状态，此时，将该数字信号对应的级位确定为司控器的级位。

本实施例提供的用于轨道车辆的级位控制方法在图1所示方法的基础上包括确定该司控器输出的数字信号对应的级位；检测采样接口的状态：若该采样接口处于第一状态，且该采样值属于该第一区间，确定该司控器的级位为该第一区间对应的级位。该方法中司控器具有与模拟信号对应的级位以及数字信号对应的级位，在采样接口可以正常工作且若采样值在第一区间的范围内，将模拟信号对应的级位确定为司控器的级位，避免了由于模拟信号发生改变进而导致级位在相邻的两个级位间频繁切换的问题，避免了车辆的牵引力或制动力发生突变，提高了车辆的安全性。在采样接口无法正常工作时，将数字信号对应的级位确定为司控器的级位，提高了车辆控制的冗余性。

在图3所示的实施例的基础上，本发明还可提供一种用于轨道车辆的级位控制方法。图4为本发明提供的用于轨道车辆的级位控制方法实施例三的流程图。如图4所示，在图3所示方法的基础上，该方法还包括：

步骤401、根据该第一区间对应的级位，和该数字信号对应的级位，确定该模拟信号的处理回路是否存在故障。

将该第一区间对应的级位所对应的牵引力或制动力与该数字信号对应的级位所对应的牵引力或制动力的大小进行比较，若两者的差值在预设的时间内大于或等于预设的阈值，则确定该模拟信号的处理回路存在故障。反之，若两者的差值在预设的时间内小于预设的阈值，则可确定该模拟信号的处理回路不存在故障。

可选的，在牵引工况下，比较该第一区间对应的级位所对应的第一牵引力与该数字信号对应的级位所对应的第二牵引力；若该第一牵引力和该第二牵引力的差值持续在第一预设时间段内大于或等于预设的第一阈值，则确定该模拟信号的处理回路存在故障。反之，若两者的差值在第一预设时间段内小于预设的第一阈值，则可确定该模拟信号的处理回路不存在故障。例如若该第一牵引力和该第二牵引力的差值在持续500ms的时间内大于或者等于该第二牵引力的20％，则确定该模拟信号的处理回路是否存在故障，如角度传感器故障，线路连接故障，采样模块故障等。

可选的，在制动工况下，比较该模拟级位所对应的第一制动力与该数字信号对应的级位所对应的第二制动力；若该第一制动力和该第二制动力的差值持续在第二预设时间段内大于或等于预设的第二阈值，则确定该模拟信号的处理回路存在故障。反之，若两者的差值在第二预设时间段内小于预设的第二阈值，则可确定该模拟信号的处理回路不存在故障。例如若该第一制动力和该第二制动力的差值在持续500ms的时间内大于或者等于该第二制动力的25％，则确定该模拟信号的处理回路是否存在故障，如角度传感器故障，线路连接故障，采样模块故障等。第一预设时间、第二预设时间、第一阈值、第二阈值均可根据实际需要进行设置，通常情况下，将第二阈值设置为大于第一阈值的值。

步骤402、若该模拟信号的处理回路存在故障，确定该司控器的级位为该数字信号对应的级位。

在确定了该模拟信号的处理回路存在故障的情况下，控制设备无法继续使用模拟信号对应的级位进行后续的控制，因此，将数字信号对应的级位确定为司控器的级位，控制设备根据该数字信号对应的级位继续进行控制。通常情况下，数字信号对应的级位划分中的级位数量小于模拟信号对应的级位划分中的级位数量，因此，控制设备在确定模拟信号的处理回路存在故障后，可以根据数字信号对应的级位进行牵引或制动的调节，有效避免了模拟信号处理回路的故障可能导致的模拟信号对应的级位不准确，保证级位控制的可靠性。

本实施例提供的用于轨道车辆的级位控制方法在图3所示方法的基础上包括根据该第一区间对应的级位，和该数字信号对应的级位，确定该模拟信号的处理回路是否存在故障；若该模拟信号的处理回路故障，确定该司控器的级位为该数字信号对应的级位。该方法中，在确定模拟信号的处理回路存在故障后，可以根据数字信号对应的级位进行牵引或制动的调节，保证了级位控制的可靠性，避免了车辆因故障产生中途停运，从而保障车辆的运行安全。

本发明还可提供一种控制设备。图5为本发明提供的控制设备的框图。如图5所示，控制设备50包括：存储器51和处理器52；

存储器51和处理器52连接；

存储器51用于存储程序指令；

处理器52用于调用存储器51存储的程序指令，使得控制设备50执行以上任一实施例中的级位控制方法。其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本发明还可提供一种轨道车辆。图6为本发明提供的轨道车辆的框图。如图6所示，轨道车辆60包括：司控器61和控制设备62，控制设备62与司控器61连接，控制设备62可以为图5所示的控制设备，其实现原理与技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于轨道车辆的级位控制方法，其特征在于，包括：

对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值；所述采样的采样幅值范围包括：多个第一区间和多个第二区间；所述第一区间和所述第二区间间隔设置；每个所述第一区间对应一个级位；

判断所述采样值所属的区间；

若所述采样值属于所述第一区间，确定所述司控器的级位为所述第一区间对应的级位；

若所述采样值属于所述第二区间，确定所述司控器的级位为所述司控器输出所述模拟信号时的级位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对司控器输出的模拟信号进行采样，获得采样值，包括：

通过采样接口，对所述模拟信号进行采样，获得所述采样值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述司控器输出的数字信号对应的级位；

检测所述采样接口的状态；

所述若所述采样值属于第一区间，确定所述司控器的级位为所述第一区间对应的级位，包括：

若所述采样接口处于第一状态，且所述采样值属于所述第一区间，确定所述司控器的级位为所述第一区间对应的级位。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述第一区间对应的级位，和所述数字信号对应的级位，确定所述模拟信号的处理回路是否存在故障。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一区间对应的级位，和所述数字信号对应的级位，确定所述模拟信号的处理回路是否存在故障，包括：

比较所述第一区间对应的级位所对应的第一牵引力与所述数字信号对应的级位所对应的第二牵引力；

若所述第一牵引力和所述第二牵引力的差值持续在第一预设时间段内大于或等于预设的第一阈值，则确定所述模拟信号的处理回路存在故障。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一区间对应的级位，和所述数字信号对应的级位，确定所述模拟信号的处理回路是否存在故障，包括，

比较所述模拟级位所对应的第一制动力与所述数字信号对应的级位所对应的第二制动力；

若所述第一制动力和所述第二制动力的差值持续在第二预设时间段内大于或等于预设的第二阈值，则确定所述模拟信号的处理回路存在故障。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述模拟信号的处理回路存在故障，确定所述司控器的级位为所述数字信号对应的级位。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，

若所述采样接口处于第二状态，确定所述司控器的级位为所述数字信号对应的级位。

9.一种控制设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储程序指令；

所述处理器用于在程序指令被执行时，执行权利要求1-8任一项所述的方法。

10.一种轨道车辆，其特征在于，包括：司控器和控制设备；所述控制设备与所述司控器连接；所述控制设备为权利要求9所述的控制设备。

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