CN113525331B

CN113525331B - 基于车载设备的制动管自动检测方法及系统

Info

Publication number: CN113525331B
Application number: CN202110908174.8A
Authority: CN
Inventors: 张军涛; 曹德宁; 张旭; 孙建东; 王宁; 朱贺田; 徐佳佳; 李自豪
Original assignee: Casco Signal Ltd
Current assignee: Casco Signal Ltd
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2041-08-09
Also published as: CN113525331A

Abstract

本发明提供一种基于车载设备的制动管自动检测方法及系统，车载设备主机获取前方区间的线路信息，搜索出多段满足条件的线路作为参考线路；根据每一参考线路的起始点位置和平均坡度信息确定目标线路，将目标线路的起始点位置作为检测位置；当列车速度满足对应的速度检测阈值要求，且走行至检测位置时，施加减压命令，并获取车头制动管风压值以及车尾制动管风压值；当列车速度低于缓解速度或当列车走行至目标线路的终点位置时，撤销所述减压命令，待制动管恢复至定压后，停止获取车头制动管风压值以及车尾制动管风压值；根据获取的车头制动管风压值和车尾制动管风压值，判断制动管是否贯通。本发明可以实现在自动驾驶中自动检测制动管是否贯通。

Description

基于车载设备的制动管自动检测方法及系统

技术领域

本发明涉及列车制动管状态检测技术领域，特别涉及一种基于车载设备的制动管自动检测方法、系统、车载设备主机及计算机可读存储介质。

背景技术

货运铁路相对于其他运输方式具有效率高、运能大、运输成本低等优势，但是运行路况复杂，司机工作强度大，因此国内外已经开展机车的自动驾驶、无人驾驶、智能驾驶等先进的控制技术研究试验。

在货运列车的自动驾驶中，车载设备需要通过牵引、电制动和空气制动相互配合来实现列车控制，而空气制动在保证列车安全行驶中起到至关重要的作用，因此在运行中列车的制动管应保持贯通状态。《操规》中规定“列车停车再开车后，应选择适当地点进行贯通试验。司机确认制动主管排风结束、列车速度下降方可缓解，同时司机应注意风表压力及列车充、排风时间(万吨及以上重载列车除外)；装有列尾装置的列车还应使用列尾装置查询列车尾部制动主管风压。”

因此，在列车运行过程中自动检测制动管是否贯通是实现列车自动驾驶的一项重要内容。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于车载设备的制动管自动检测方法、系统、车载设备主机及计算机可读存储介质，实现在自动驾驶中自动检测制动管是否贯通。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于车载设备的制动管自动检测方法，应用于车载设备主机，包括：

获取前方区间的线路信息，搜索出多段满足条件的线路作为参考线路，记录每一参考线路的起始点位置和线路长度；

计算每一段参考线路的平均坡度信息，根据每一参考线路的起始点位置和平均坡度信息确定目标线路，将所述目标线路的起始点位置作为检测位置；

根据空重车类型，当列车速度满足对应的速度检测阈值要求，且走行至所述检测位置时，施加减压命令，并检测车头制动管风压值，以及从列尾设备获取车尾制动管风压值；

当列车速度低于缓解速度或当列车走行至所述目标线路的终点位置时，撤销所述减压命令，待制动管恢复至定压后，停止检测车头制动管风压值，以及停止从列尾设备获取车尾制动管风压值；

根据获取的车头制动管风压值和车尾制动管风压值，判断制动管是否贯通。

进一步的，所述参考线路的搜索条件包括：位于顶棚速度区、位于非上坡道、位于分相区一定距离范围外。

进一步的，所述根据每一参考线路的长度和平均坡度信息确定目标线路，包括：

计算每一参考线路的起始点位置权重和坡度权重；

选择起始点位置权重和坡度权重之和最大的参考线路作为目标线路。

进一步的，起始点位置权重λ_D的计算公式为：λ_D＝1-D_n/D_EOA，D_n为第n段参考线路的起始点位置，D_EOA为前方区间的线路总长度；

坡度权重λ_i的计算公式为：λ_i＝1-|i_n|/i_MAX，i_n表示第n段参考线路的平均坡度，i_MAX为预设值。

进一步的，所述根据获取的车头制动管风压值和车尾制动管风压值，判断制动管是否贯通，包括：

计算车头制动管风压值与列尾制动管风压值的差值、车头制动管风压值与列尾制动管风压值变化率的差值，若两个差值均小于预设阈值则确定制动管贯通，否则制动管未贯通。

一种基于车载设备的制动管自动检测系统，包括车载设备主机、列尾设备、无线通信天线和风压传感器；

所述风压传感器安装在列车的制动管和所述列尾设备中，用于测量制动管压力；

所述车载设备主机安装在列车设备间，用于采集安装在制动管的风压传感器的信息；

所述无线通信天线安装在列车车顶，用于所述车载设备主机与所述列尾设备之间信息传输；

所述列尾设备安装在列车尾部，并与制动管连通，用于采集安装在列尾设备的风压传感器的信息；

所述车载设备主机还用于实现如上文所述的基于车载设备的制动管自动检测方法。

进一步的，列车的制动管和所述列尾设备中分别安装两个风压传感器，两通道的风压采集结果校验通过后参与车载设备主机计算。

为实现上述目的，本发明还提供了一种车载设备主机，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线；其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如上文所述的基于车载设备的制动管自动检测方法的步骤。

为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于车载设备的制动管自动检测方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、通过既有的车载设备自动实现列车制动管的贯通试验，便于设备维护和管理，提高货运列车驾驶的自动化、智能化水平；

2、相比较司机凭经验判断是否贯通，提高了系统操作一致性，能够真正做到试闸的“五固定”，即固定试闸速度，固定试闸地点，固定减压量，固定缓解地点或缓解速度；

3、在试验中可以实时获取列车管减压量、制动距离、列车速度/加速度等制动性能相关的数据，为不同机车、不同工况下的货运列车自适应控制提供了有效数据来源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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为本发明一实施例提供的基于车载设备的制动管自动检测系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的基于车载设备的制动管自动检测方法的流程图；

图3为本发明一实施例提供的车载设备主机的结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1示意性的示出了本发明一实施例提供的一种基于车载设备的制动管自动检测系统，包括车载设备主机、无线通信天线、列尾设备、风压传感器。车载设备主机安装在列车设备间，主要用于列车超速防护、列车自动驾驶、与轨旁控制中心和列尾设备无线通信、采集风压传感器信息等。无线通信天线安装在列车车顶，主要用于所述车载设备主机与所述列尾设备之间无线信息的传输。列尾设备安装在列车尾部，并与制动管连通，主要用于采集列尾风压，并汇报给车载设备主机。风压传感器安装在列车的制动管和列尾设备中，主要用于测量制动管压力。优选的，列首和列尾分别安装两个风压传感器，两通道的压力采集结果校验通过后参与车载设备计算。

基于上述系统，本发明一实施例提供了一种基于车载设备的制动管自动检测方法，应用于车载设备主机，如图2所示，包括如下步骤：

S1、获取前方区间的线路信息，搜索出多段满足条件的线路作为参考线路，记录每一参考线路的起始点位置和线路长度。

具体的，在发车前，车载设备主机接收到地面控制中心的前方区间的限速、坡度、分相区等线路信息。车载设备主机将运行前方区间的线路按如下条件进行搜索：1)顶棚速度区、2)非上坡道、3)分相区一定距离范围外，搜索出多段满足条件的线路作为参考线路，每一段参考线路使用(D1，L1)、(D2，L2)…(Dn，Ln)来表示，其中Dn表示第n段参考线路的起始点位置，Ln表示第n段参考线路的长度。

S2、计算每一段参考线路的平均坡度信息，根据每一参考线路的起始点位置和平均坡度信息确定目标线路，将所述目标线路的起始点位置作为检测位置。

计算平均坡度信息的方法可参考现有技术，在此不做赘述。

车载设备主机确定目标线路的方式为：计算每一参考线路的起始点位置权重和坡度权重；选择起始点位置权重和坡度权重之和最大的参考线路作为目标线路。

即，车载设备主机根据所有参考线路的起始点位置和平均坡度信息，为其分配优先级权重，然后根据优先级权重选择目标线路。

其中，起始点位置权重的计算公式为：λ_D＝1-D_n/D_EOA，D_n为第n段参考线路的起始点位置，D_EOA为前方区间的线路总长度。坡度权重的计算公式为：λ_i＝1-|i_n|/i_MAX，i_n表示第n段参考线路的平均坡度，i_MAX为预设值，可根据线路实际工程设计的坡度最大值进行配置，例如可设置i_MAX＝35。车载设备比较每一段满足条件线路的λ_D+λ_i，选择λ_D+λ_i最大值对应的参考线路作为目标线路，则目标线路的起始点作为检测位置，并规划入目标控制曲线中。

S3、根据空重车类型，当列车速度满足对应的速度检测阈值要求，且走行至所述检测位置时，施加减压命令，并检测车头制动管风压值，以及从列尾设备获取车尾制动管风压值。

具体的，若列车为空车，当列车速度满足速度检测阈值V_空±5km/，且运行至上述检测位置时，车载设备主机施加减压50kPa的命令，若列车为重车，当列车速度满足速度检测阈值V_重±5km/h要求，且运行至上述检测位置时，车载设备主机施加减压50kPa的命令。在减压过程中，车载设备主机从车头的风压传感器采集车头制动管风压值，并启动周期查询列尾设备的定时器(定时周期为1s)，以获取车尾制动管风压值。

S4、当列车速度低于缓解速度或当列车走行至所述目标线路的终点位置时，撤销所述减压命令，待制动管恢复至定压后，停止检测车头制动管风压值，以及停止从列尾设备获取车尾制动管风压值。

若列车为空车，当列车速度低于缓解速度V_空-10km/h，若列车为重车，当列车速度低于缓解速度V_重-10km/h时，车载设备主机撤销减压命令；或者当列车走行所述目标线路的终点位置时，车载设备主机撤销减压命令。撤销减压命令后，制动管会逐渐恢复至定压，则停止检测车头制动管风压值，并复位周期查询列尾设备的定时器，停止从列尾设备获取车尾制动管风压值。

S5、根据获取的车头制动管风压值和车尾制动管风压值，判断制动管是否贯通。

具体的，车载设备主机计算车头制动管风压值与列尾制动管风压值的差值、车头制动管风压值与列尾制动管风压值变化率的差值，若两个差值均小于预设阈值则确定制动管贯通，否则制动管未贯通。

基于相同的发明构思，根据上述基于车载设备的制动管自动检测方法实施例，本发明还提供了一种车载设备主机，如图3所示，包括处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信，

存储器303，用于存放计算机程序；

处理器301，用于执行存储器303上所存放的程序时，实现如下步骤：

上述车载设备主机中提到的通信总线可以是外设部件互连标准(PeripheralComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended IndustryStandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述车载设备主机与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中基于车载设备的制动管自动检测方法的步骤。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中基于车载设备的制动管自动检测方法的步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种基于车载设备的制动管自动检测方法，其特征在于，应用于车载设备主机，包括：

根据获取的车头制动管风压值和车尾制动管风压值，判断制动管是否贯通；

其中，所述根据每一参考线路的起始点位置和平均坡度信息确定目标线路，包括：

计算每一参考线路的起始点位置权重和坡度权重；其中，起始点位置权重λ_D的计算公式为：λ_D＝1-D_n/D_EOA，D_n为第n段参考线路的起始点位置，D_EOA为前方区间的线路总长度；坡度权重λ_i的计算公式为：λ_i＝1-|i_n|/i_MAX，i_n表示第n段参考线路的平均坡度，i_MAX为预设值；

2.如权利要求1所述的基于车载设备的制动管自动检测方法，其特征在于，所述参考线路的搜索条件包括：位于顶棚速度区、位于非上坡道、位于分相区一定距离范围外。

3.如权利要求1所述的基于车载设备的制动管自动检测方法，其特征在于，所述根据获取的车头制动管风压值和车尾制动管风压值，判断制动管是否贯通，包括：

4.一种基于车载设备的制动管自动检测系统，其特征在于，包括车载设备主机、列尾设备、无线通信天线和风压传感器；

所述车载设备主机还用于实现如权利要求1～3任一项所述的基于车载设备的制动管自动检测方法。

5.如权利要求4所述的基于车载设备的制动管自动检测系统，其特征在于，列车的制动管和所述列尾设备中分别安装两个风压传感器，两通道的风压采集结果校验通过后参与车载设备主机计算。

6.一种车载设备主机，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-3任一所述的方法步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一所述的方法步骤。