CN112550358A - 基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法及装置，该方法包括以下步骤：步骤S1)获取列车车头以及车尾的卫星导航数据，判断卫星导航数据的有效性，得到第一结果；步骤S2)获取列车车头以及车尾的加速度数据，判断加速度数据的有效性，得到第二结果；步骤S3)将步骤S1)得到的第一结果和步骤S1)得到的第二结果进行融合，对列车完整性进行判断。与现有技术相比，本发明具有大大提高了列车完整性检查的准确性、安全性、可靠性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种列车完整性监测方法及装置，尤其是涉及一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法及装置。
背景技术
铁路安全关系到国家长期稳定发展，列车完整性监测系统是保障列车安全运行的重要组成部分。
经过检索，中国专利公开号CN110775097A公开了一种基于车载设备的列车完整性监测装置及方法，所述的装置包括车载设备、列车风管、第一车头风压开关、第二车头风压开关、列尾风压开关、风管连接器、车头显示单元、车头控制单元和列尾装置；所述的风管连接器连接相邻车厢的列车风管，所述的第一车头风压开关、第二车头风压开关、列尾风压开关安装在列车风管中，所述的车头控制单元分别与第一车头风压开关、第二车头风压开关、车头显示单元连接，所述的车头控制单元通过列尾装置与列尾风压开关连接，所述的车头控制单元与车载设备连接。即目前货运铁路中大多采用通过列尾风压检测装置检测列车风压，列尾装置通过无线通信将列尾风压发送至司机所在机车，司机通过比较列车车头和车尾风压值，人工进行判断列车是否完整性。
上述技术存在以下局限性：(1)既有车型可能不具备列尾风压检测装置的预留接口，给安装和使用带来困难。(2)列车处于紧急制动时，风压为0，无法按照上述方法判断列车完整性，此时完整性未知。而紧急制动时，列车更容易发生断裂，上述完整性判断方法存在较大安全隐患。(3)依靠人工比较，如果司机不能在第一时间判断列车是否具有完整性，可能造成巨大损失。(4)完整性已经丢失，但风管由于挤压等原因，风压并未大幅下降。
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基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法及装置，大大提高了列车完整性检查的准确性、安全性、可靠性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1)获取列车车头以及车尾的卫星导航数据，判断卫星导航数据的有效性，得到第一结果；
步骤S2)获取列车车头以及车尾的加速度数据，判断加速度数据的有效性，得到第二结果；
步骤S3)将步骤S1)得到的第一结果和步骤S1)得到的第二结果进行融合，对列车完整性进行判断。
作为优选的技术方案，所述的步骤S1)具体为：
根据车头及车尾的卫星导航数据，判断卫星导航数据是否具有有效性，若为是，分别计算一段时间内车头以及车尾的走行距离，车头走行距离–车尾走行距离<阈值L时，则第一结果为列车具有完整性，否则第一结果为列车不具有完整性。
作为优选的技术方案，所述的判断卫星导航数据是否具有有效性具体包括以下步骤：
当以下条件均满足时则认为当前卫星数据有效：
1)当前卫星导航数据中时间戳大于上一条数据中的时间戳；
2)卫星导航数据中包含的速度小于等于列车最大运行速度；
3)当卫星导航数据中的速度大于v0时，卫星导航数据中的经度信息和维度信息不等于上一条数据中的经度信息和维度信息，其中v0为设定的速度阈值；
4)卫星导航数据中经度维度及高度信息在正常范围内，其中正常范围为：经度-180°～180°，维度-90°～90°，高度-4000m～8000m。
作为优选的技术方案，所述的步骤S2)具体为：
分别获取车头及车尾所在位置的坡度值，根据获取的坡度值对加速度数据进行补偿，并对判断加速度数据是否具有有效性，若为是，当补偿后的|车头加速度-车尾加速度|<阈值A时，则认为第二结果为列车具有完整性，否则第二结果为列车不具有完整性。
作为优选的技术方案，所述的判断加速度数据是否具有有效性具体为：
当以下条件均满足时则认为当前加速度数据有效：
1)当前加速度数据中时间戳大于上一条数据中的时间戳；
2)加速度数据中加速度小于等于列车最大加速度。
作为优选的技术方案，所述的步骤S3)具体为：
对比第一结果以及第二结果，当第一结果及第二结果均判断列车具有完整性，则输出列车具有完整性的判断结果；若第一结果及第二结果不一致，则输出列车不具有完整性的判断结果。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于所述的基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法的装置，包括分别安装在车头的加速度输出处理模块一、卫星导航数据输出处理模块一，分别安装在车尾的加速度输出处理模块二、卫星导航数据输出处理模块二，以及完整性判断设备；
所述的完整性判断设备分别与加速度输出处理模块一、卫星导航数据输出处理模块一、加速度输出处理模块二、卫星导航数据输出处理模块二连接。
作为优选的技术方案，所述的加速度输出处理模块一包括一个加速度计，用于得到车头处的加速度测量数据，并获取车头所在位置坡度信息，并将测量数据和坡度信息发送给完整性判断设备；
所述的加速度输出处理模块二包括一个加速度计，用于得到车尾处的加速度测量数据，并获取车尾所在位置坡度信息，并将测量数据和坡度信息发送给完整性判断设备。
作为优选的技术方案，所述的卫星导航数据输出处理模块一用于测量车头处的卫星数据，并将测量数据发送给完整性判断设备；
所述的卫星导航数据输出处理模块二用于测量车尾处的卫星导航数据，并将测量数据发送给完整性判断设备。
作为优选的技术方案，所述的完整性判断设备，用于接收车头和车尾模块发送的加速度测量数据、卫星导航数据以及坡度信息，对接收到的数据进行有效性判断，并进行完整性判断。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)结合了卫星导航数据和加速度数据，大大提高了列车完整性检查的准确性、安全性、可靠性。
2)不采集风压数据，不会破坏既有列车结构，安装使用更加方便。
3)紧急制动时也可有效判断完整性。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为本发明融合流程图；
图4为本发明卫星导航数据有效性判断的流程图；
图5为本发明加速度数据有效性判断的流程图；
图6为本发明判断为不具有完整性时的操作流程图。
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。
本发明提供了一种基于卫星定位和加速度信息的完整性监测方法，该方法包括：获取列车导航数据以及车头车尾的加速度数据；以及根据所述列车导航数据和所述车头车尾加速度数据，确定列车是否具有完整性。
本发明所述完整性监测方法如图2所示，包括如下步骤：
S1:获取列车车头以及车尾的卫星导航数据，判断卫星导航数据的有效性。
根据获取到的卫星导航数据确定列车是否具有完整性，并将此确认结果作为第一结果。
根据车头及车尾的卫星导航数据，分别计算一段时间内车头以及车尾的走行距离，车头走行距离–车尾走行距离<阈值L时，则第一结果为列车具有完整性。
S2:获取列车车头以及车尾的加速度数据，判断加速度数据的有效性。
根据获取到的加速度数据确定列车是否具有完整性，并将此确认结果作为第二结果。
分别获取车头及车尾所在位置的坡度值，根据获取的坡度值对加速度数据进行补偿。
当补偿后的|车头加速度-车尾加速度|<阈值A时，则认为第二结果为列车具有完整性。
S3:将上述两个步骤中的确认结果，即第一结果和第二结果融合，对列车完整性进行判断。融合过程见图3流程图。
如图1所示，本发明完整性监测装置包括装备在车头的加速度输出处理模块一、卫星导航数据输出处理模块一，装备在车尾的加速度输出处理模块二、卫星导航数据输出处理模块二，和完整性判断设备。
装备在车头的加速度输出处理模块一，由一个加速度计组成，用于得到车头处的加速度测量数据，并获取车头所在位置坡度信息，并将测量数据和坡度信息发送给完整性判断设备
装备在车尾的加速度输出处理模块二，由一个加速度计组成，用于得到车尾处的加速度测量数据，并获取车尾所在位置坡度信息，并将测量数据和坡度信息发送给完整性判断设备
装备在车头的卫星导航数据输出处理模块一，用于测量车头处的卫星数据，并将测量数据发送给完整性判断设备
装备在车尾的卫星导航数据输出处理模块二，用于测量车尾处的卫星导航数据，并将测量数据发送给完整性判断设备
装备在车头的加速度输出处理模块一、卫星导航数据输出处理模块一可将测量数据发送给完整性判断设备。
装备在车尾的加速度输出处理模块二、卫星导航数据输出处理模块二可将测量数据发送给完整性判断设备。
完整性判断设备，用于接收车头和车尾模块发送的加速度测量数据以及卫星导航数据以及坡度信息，对接收到的数据进行有效性判断，并进行完整性判断。
对于接收到的卫星导航数据有效性判断方式如图4所示：
当以下条件均满足时则认为当前卫星数据有效：
1)当前卫星导航数据中时间戳大于上一条数据中的时间戳；
2)卫星导航数据中包含的速度小于等于列车最大运行速度(可根据车型配置)；
3)当卫星导航数据中的速度大于v0(设定的速度阈值)时，卫星导航数据中的经度信息和维度信息不等于上一条数据中的经度信息和维度信息；
4)卫星导航数据中经度维度及高度信息在正常范围内(经度-180°～180°，维度-90°～90°，高度-4000m～8000m)；
完整性判断设备通过使用获取到的车头及车尾坡度信息分别对车头和车尾的加速度测量数据。对于接收到的加速度数据有效性判断方式如图5所示：
当以下条件均满足时则认为当前加速度数据有效：
1)当前加速度数据中时间戳大于上一条数据中的时间戳；
2)加速度数据中加速度小于等于列车最大加速度(可根据车型配置)
完整性判断设备对有效的加速度数据中的加速度进行坡度补偿，得到车头加速度a1和车尾加速度a2。
完整性判断设备通过使用获取到的车头以及车尾卫星导航数据，对一段时间T内的车头以及车尾的走行距离通过一定方式进行计算，分别得到车头走行距离L1及车尾走行距离L2。
车头走行距离L1＝T*V1，其中V1由车头的卫星导航数据输出处理模块一发送给完整性判断设备的卫星导航数据中获取，为T时间内车头平均速度。
车头走行距离L2＝T*V2，其中V2由车尾的卫星导航数据输出处理模块二发送给完整性判断设备的卫星导航数据中获取，为T时间内车尾平均速度。
完整性判断设备通过将计算得到的车头走行距离L1及车尾走行距离L2相减，将所得结果的绝对值与预设阈值L进行比较，当差值的绝对值小于等于阈值时，输出第一结果为列车具有完整性。
完整性判断设备通过将计算得到的车头加速度a1及车尾加速度a2相减，将所得结果的绝对值与预设阈值A进行比较，当差值的绝对值小于等于阈值时，输出第二结果为列车具有完整性。
在可以获取到列车导航数据时，对比第一结果以及第二结果，当第一结果及第二结果均判断列车具有完整性，则完整性判断转置输出判断列车具有完整性的判断结果，并继续进行完整性检测；若第一结果及第二结果不一致则完整性判断装置输出判断列车不具有完整性的判断结果。并报警提示司机或进行制动操作，例如人机交互界面提供语音报警并显示相应的文本。
在本周期完整性判断结果为列车不具有完整性时不立即输出报警提示，在时间T内的判断结果均为列车不具有完整性时，输出所述报警提示。此时判断流程如图6所示。
在无法获取到列车导航数据或卫星导航数据均为无效时，根据所述加速度数据判断得出的第二结果进行完整性判断，完整性判断设备对有效的加速度数据中的加速度进行坡度补偿，得到车头加速度a1和车尾加速度a2。
完整性判断设备通过将计算得到的车头加速度a1及车尾加速度a2相减，将所得结果的绝对值与预设阈值A进行比较，当差值的绝对值小于等于阈值时，输出第二结果为列车具有完整性，若不满足阈值判断条件，则认为列车不具有完整性时报警提示司机或进行制动操作。
在本周期完整性判断结果为列车不具有完整性时不立即输出报警提示，在时间T内的判断结果均为列车不具有完整性时，输出所述报警提示。此时判断流程如图6所示。
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 (10)
1.一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1)获取列车车头以及车尾的卫星导航数据，判断卫星导航数据的有效性，得到第一结果；
步骤S2)获取列车车头以及车尾的加速度数据，判断加速度数据的有效性，得到第二结果；
步骤S3)将步骤S1)得到的第一结果和步骤S1)得到的第二结果进行融合，对列车完整性进行判断。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法，其特征在于，所述的步骤S1)具体为：
根据车头及车尾的卫星导航数据，判断卫星导航数据是否具有有效性，若为是，分别计算一段时间内车头以及车尾的走行距离，车头走行距离–车尾走行距离<阈值L时，则第一结果为列车具有完整性，否则第一结果为列车不具有完整性。
3.根据权利要求2所述的一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法，其特征在于，所述的判断卫星导航数据是否具有有效性具体包括以下步骤：
当以下条件均满足时则认为当前卫星数据有效：
1)当前卫星导航数据中时间戳大于上一条数据中的时间戳；
2)卫星导航数据中包含的速度小于等于列车最大运行速度；
3)当卫星导航数据中的速度大于v0时，卫星导航数据中的经度信息和维度信息不等于上一条数据中的经度信息和维度信息，其中v0为设定的速度阈值；
4)卫星导航数据中经度维度及高度信息在正常范围内，其中正常范围为：经度-180°～180°，维度-90°～90°，高度-4000m～8000m。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法，其特征在于，所述的步骤S2)具体为：
分别获取车头及车尾所在位置的坡度值，根据获取的坡度值对加速度数据进行补偿，并对判断加速度数据是否具有有效性，若为是，当补偿后的|车头加速度-车尾加速度|<阈值A时，则认为第二结果为列车具有完整性，否则第二结果为列车不具有完整性。
5.根据权利要求4所述的一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法，其特征在于，所述的判断加速度数据是否具有有效性具体为：
当以下条件均满足时则认为当前加速度数据有效：
1)当前加速度数据中时间戳大于上一条数据中的时间戳；
2)加速度数据中加速度小于等于列车最大加速度。
6.根据权利要求5所述的一种基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法，其特征在于，所述的步骤S3)具体为：
对比第一结果以及第二结果，当第一结果及第二结果均判断列车具有完整性，则输出列车具有完整性的判断结果；若第一结果及第二结果不一致，则输出列车不具有完整性的判断结果。
7.一种用于权利要求1所述的基于卫星定位和加速度信息的列车完整性监测方法的装置，其特征在于，包括分别安装在车头的加速度输出处理模块一、卫星导航数据输出处理模块一，分别安装在车尾的加速度输出处理模块二、卫星导航数据输出处理模块二，以及完整性判断设备；
所述的完整性判断设备分别与加速度输出处理模块一、卫星导航数据输出处理模块一、加速度输出处理模块二、卫星导航数据输出处理模块二连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的加速度输出处理模块一包括一个加速度计，用于得到车头处的加速度测量数据，并获取车头所在位置坡度信息，并将测量数据和坡度信息发送给完整性判断设备；
所述的加速度输出处理模块二包括一个加速度计，用于得到车尾处的加速度测量数据，并获取车尾所在位置坡度信息，并将测量数据和坡度信息发送给完整性判断设备。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的卫星导航数据输出处理模块一用于测量车头处的卫星数据，并将测量数据发送给完整性判断设备；
所述的卫星导航数据输出处理模块二用于测量车尾处的卫星导航数据，并将测量数据发送给完整性判断设备。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的完整性判断设备，用于接收车头和车尾模块发送的加速度测量数据、卫星导航数据以及坡度信息，对接收到的数据进行有效性判断，并进行完整性判断。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210326 |