CN114750804A - 基于信号车辆融合测速的车速测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于信号车辆融合测速的车速测量方法及系统，车速测量方法包括：速度采集步骤：采集获取轨道车辆的第一信号速度及多个第二信号速度，采集获取轨道车辆的每一轮轴的车辆速度；车辆状态判断步骤：根据第二信号速度及车辆速度分别计算获得信号加速度和车辆加速度，根据信号加速度及车辆加速度判断所述轨道车辆的当前状态；速度比较步骤：若当前状态可靠时，根据预设规则逐一判断转向架速度与第一信号速度的第一差值是否处于第一预设范围，当任一第一差值处于第一预设范围时则输出第一差值对应地转向架速度为轨道车辆的当前速度，否则对轨道车辆施加紧急制动。本发明解决了信号控车因速度与车辆实际速度不准带来的控车误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种速度测量技术领域，具体地说，尤其涉及一种基于信号车辆融合测速的车速测量方法。
背景技术
现阶段地铁列车的信号控车方式已由传统CBTC(基于通信的列车运行控制系统)逐渐向新一代TACS(列车自主运行系统)过渡，过程中包括对既有线路地改造和新线路地投入使用。TACS系统旨在提高线路的运营效率，利用资源管理的方式替代列车进路开放/锁闭，缩短列车追踪间隔，减少了车地通信的频率，缩短了信号系统控车的响应时间。既有项目为了方便开发，信号系统(包含CBTC和TACS)和车辆系统各自使用自身的测速系统，受限于测速环境和测速方式，二者的速度存在着一定的误差，这就可能导致信号控车不准造成列车在运营过程中施加紧急制动，进一步导致区间迫停和过冲站台等情况，对运营造成非常不利的影响。
因此急需开发一种克服上述缺陷的基于信号车辆融合测速的车速测量方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于信号车辆融合测速的车速测量方法，其中，包括：
速度采集步骤：采集获取轨道车辆的第一信号速度及多个第二信号速度，采集获取轨道车辆的每一轮轴的车辆速度；
车辆状态判断步骤：根据所述第二信号速度及所述车辆速度分别计算获得信号加速度和车辆加速度，根据所述信号加速度及所述车辆加速度判断所述轨道车辆的当前状态；
速度比较步骤：当所述当前状态可靠时，根据预设规则逐一判断转向架速度与所述第一信号速度的第一差值是否处于第一预设范围，当任一所述第一差值处于第一预设范围时则输出所述第一差值对应地所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
上述的车速测量方法，其中，所述速度比较输出步骤还包括：
当所述当前状态不可靠时，根据多个所述第二信号速度计算平均速度，若所述第一信号速度可信，判断所述平均速度与所述第一信号速度的差值是否处于第二预设范围，处于所述第二预设范围时则输出所述平均速度为所述轨道车辆的当前速度。
上述的车速测量方法，其中，所述速度比较输出步骤还包括：
若所述平均速度小于或等于第一阈值时即所述第一信号速度不可信，则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
上述的车速测量方法，其中，所述速度比较输出步骤还包括：
车辆系统不可靠时，当所述平均速度与所述第一信号速度的差值不处于所述第二预设范围时，则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
上述的车速测量方法，其中，所述车辆状态判断步骤包括：
根据两个周期的所述第二信号速度计算获得所述信号加速度；
判断所述信号加速度与所述轨道车辆的当前加速度的差值是否处于第四预设范围，当处于所述第四预设范围时输出所述信号加速度；
根据两个周期的所述车辆速度计算获得所述车辆加速度；
判断所述车辆加速度与所述轨道车辆的预测加速度的差值是否处于第五预设范围，当处于所述第五预设范围时输出所述车辆加速度；
判断所述信号加速度与所述车辆加速度的差值是否处于第六预设范围，当处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为可靠，当不处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为不可靠。
本发明还提供一种基于信号车辆融合测速的车速测量系统，其中，包括：
速度采集单元，包括制动控制模块、车载ATP模块、雷达、多个第一脉冲传感器及多个第二脉冲传感器，所述制动控制模块根据所述第一脉冲传感器输出的脉冲信号获得轨道车辆的每一轮轴的车辆速度，所述车载ATP模块根据所述雷达及所述第二脉冲传感器输出的脉冲信号分别获得所述轨道车辆的多个第一信号速度及多个第二信号速度，根据所述第二信号速度及所述车辆速度分别计算获得信号加速度和车辆加速度；
中央控制单元，根据所述信号加速度及所述车辆加速度判断所述轨道车辆的当前状态，当所述当前状态可靠时，所述中央控制单元根据预设规则逐一判断转向架速度与所述第一信号速度的第一差值是否处于第一预设范围，当任一所述第一差值处于第一预设范围时则输出所述第一差值对应地所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
上述的车速测量系统，其中，还包括：
当所述当前状态不可靠时，所述中央控制单元根据多个所述第二信号速度计算平均速度若所述第一信号速度可信，所述中央控制单元判断所述平均速度与所述第一信号速度的差值是否处于第二预设范围，处于所述第二预设范围时则输出所述平均速度为所述轨道车辆的当前速度。
上述的车速测量系统，其中，还包括：
若所述平均速度小于或等于第一阈值时即所述第一信号速度不可信，所述中央控制单元则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
上述的车速测量系统，其中，包括：
车辆系统不可靠时，当所述平均速度与所述第一信号速度的差值不处于所述第二预设范围时，所述中央控制单元则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
上述的车速测量系统，其中，包括：
所述车载ATP模块根据两个周期的所述第二信号速度计算获得所述信号加速度；所述中央控制单元判断所述信号加速度与所述轨道车辆的当前加速度的差值是否处于第四预设范围，当处于所述第四预设范围时输出所述信号加速度；所述制动控制模块根据两个周期的所述车辆速度计算获得所述车辆加速度；所述中央控制单元判断所述车辆加速度与所述轨道车辆的预测加速度的差值是否处于第五预设范围，当处于所述第五预设范围时输出所述车辆加速度；所述中央控制单元判断所述信号加速度与所述车辆加速度的差值是否处于第六预设范围，当处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为可靠，当不处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为不可靠。
综上所述，本发明相对于现有技术其功效在于：本发明解决了信号控车因速度与车辆实际速度不准带来的控车误差，减少因速度不准导致的紧急制动，提高信号系统的测速功能的可用性和可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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为本发明的车速测量方法的流程图；
图2为图1中步骤S2的流程图；
图3为图1中步骤S3的流程图；
图4为本发明的车速测量系统的结构示意图。
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、完整地说明，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。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、“S1”、“S2”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
在现有技术中信号系统的测速功能一般是通过ATP、脉冲式速度传感器、多普勒雷达来实现。信号的脉冲式速度传感器安装在拖车的两根轴(单端2根，整列4根)上，多普勒雷达安装在TC车转向架1的前方，ATP接收速度传感器和雷达的脉冲，结合校准的轮径值计算出当前信号速度(ATC速度)，信号系统基于ATC速度完成对车辆运行的控制。
信号速度一般是取单端两个轴的速度平均值，列车在高速运行时可用多普勒雷达测速结果与速度平均值作比较，当在阈值(可配置)范围内时将速度平均速度作为ATC速度，不在阈值范围内信号认为此次测速无效，当积累多次测速无效后信号控车失败，施加紧急制动；列车在低速运行状态时雷达测速不准，无法取信，信号直接将速度平均值作为ATC速度。
车辆系统的测速来源于制动系统，制动系统在每一根轴上都设置有脉冲式速度传感器，BCU(制动控制单元)为架控单元，单个BCU会先读取同一转向架的两根轴的角速度，同一辆车的两个BCU通信，判断当前轴速是否有效。牵引工况下，若当前轴速有效，则取整列车最小的转向架速度作为车辆速度，若无效则需舍弃出现滑行的转向架角速度；制动工况下，若当前轴速有效，则用整列车最大的转向架速度与制动理论速度取最大来作为当前的车辆速度。
由此可见车辆测速较信号测速更加精准，同时可以判断当前所有轴的打滑情况，而信号只通过单端两根轴和雷达去判断，有可能误将已经处于滑行的轴速作为信号速度或者因信号速度与车辆速度偏差较大，造成信号控车指令与车辆自身防护逻辑冲突的情况，进而导致列车运营过程中出现一些异常情况。
为了规避此影响，本发明提出一种基于信号车辆融合测速的车速测量方法及系统解决信号控车因速度与车辆实际速度不准带来的控车误差，减少因速度不准导致的紧急制动，提高信号系统的测速功能的可用性和可靠性。
请参照图1，图1为本发明的车速测量方法的流程图。如图1所示，本发明的一种基于信号车辆融合测速的车速测量方法，包括：
速度采集步骤S1：采集获取轨道车辆的第一信号速度及多个第二信号速度，采集获取轨道车辆的每一轮轴的车辆速度，其中车辆速度是所述制动控制模块根据所述第一脉冲传感器输出的脉冲信号获得轨道车辆的每一轮轴的速度，第一信号速度及第二信号速度分别是所述车载ATP模块根据所述雷达及所述第二脉冲传感器输出的脉冲信号分别获得所述轨道车辆的速度，也就是说，第一信号速度为信号雷达速度，第二信号速度为信号传感器速度；
由此，传统的车辆测速系统只有脉冲式速度传感器，BCU通过计数一周期内采集到的脉冲数，结合车轮轮径计算出当前车速。而本发明基于测速传感器多样，还具有多普勒雷达测速功能。高速情况时，雷达利用多普勒效应对列车当前的速度测量，并不单一是脉冲式传感器，克服了传感器测速上的局限性。
车辆状态判断步骤S2：根据所述第二信号速度及所述车辆速度分别计算获得信号加速度和车辆加速度，根据所述信号加速度及所述车辆加速度判断所述轨道车辆的当前状态；
速度比较步骤S3：当所述当前状态可靠时，根据预设规则逐一判断转向架速度与所述第一信号速度的第一差值是否处于第一预设范围，当任一所述第一差值处于第一预设范围时则输出所述第一差值对应地所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
其中，第一预设范围根据列车实际运营线路的工程情况进行设置，工程情况例如：站台数量、是否为平直轨道、轨道是否完全或部分处于地下、集中站数量等。
融合测速首先要保证测速值的来源多样，如使用不同的测速设备对列车测速可以减少单一设备的测速误差；在列车不同位置测速可以避免局部测速对整列速度判断不准确的情况。本专利利用既有的制动系统全列测速系统，先对列车上每个轮轴测速，同一转向架的轴速在BCU(制动控制模块)处理，得出该转向架的检测速度，然后同一辆车的两个转向架再分析处理，用以判断本车是否存在轮轴打滑的情况，若发现其中一个速度远小于另一个，则认为某一转向架的轮轴打滑，牵引/制动系统会进行滑行控制同时该车的检测速度认为不可信。当所有车的BCU都将有效的检测速度发给CCU(中央控制单元)后，此时车辆速度部分检测阶段结束。
BCU在处理同一转向架的两根轮轴速度时还会计算各自的加速度，当加速度差值在设定的范围内时取平均值并发送至CCU。
信号侧测速系统依然还按照原先的测速方式处理，但不同的是，原先VOBC主机发给CCU的是ATC速度，融合后正常情况下信号只发送雷达测速信息，由CCU接收。需要注意的是，融合后信号的脉冲速度传感器所测出的速度值为备用值，也就是当车辆侧的速度无法给出时信号速度传感器所测出的速度与雷达速度比对，确认速度后发送CCU并转发各子系统。
CCU在得到所有速度信息后会将所有的数据筛选，然后统一发给ATC中的ATP模块，ATP基于速度数据，计算列车速度，作为零速模块、超速模块以及紧急制动模块的输入。同时，车辆系统的限速和零速模块的数值也与ATC一致，避免了列车在运行时由于制动系统提前触发了高于15km/h或高于110km/h的限速而信号认为控车失败而导致的车辆施加紧急制动的情况。
本发明把车辆速度与信号速度融合成为一个速度，使得信号控车与车辆执行及防护输入的速度值一致，信号、牵引、制动、网络几个关键的子系统可使用统一速度完成列车在车辆段/正线上的运营。
请参照图2，图2为图1中步骤S2的流程图。如图2所示，在所述车辆状态判断步骤S2中包括：
根据两个周期的所述第二信号速度计算获得所述信号加速度；
判断所述信号加速度与所述轨道车辆的当前加速度的差值是否处于第四预设范围，当处于所述第四预设范围时输出所述信号加速度；
根据两个周期的所述车辆速度计算获得所述车辆加速度；
判断所述车辆加速度与所述轨道车辆的预测加速度的差值是否处于第五预设范围，当处于所述第五预设范围时输出所述车辆加速度；
判断所述信号加速度与所述车辆加速度的差值是否处于第六预设范围，当处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为可靠，当不处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为不可靠。
具体地说，信号系统在TC车安装有加速度计，测出的预测加速度及信号两个周期的第二信号速度计算出的信号加/减速度发送至CCU，融合后车辆测速系统正常情况下，CCU接收了来自制动系统所有车的车辆速度，以及制动系统计算得出的车辆加速度；CCU判断所述信号加速度与所述轨道车辆的当前加速度的差值是否处于第四预设范围，当处于所述第四预设范围时输出所述信号加速度，否则将前一个信号加速度与当前加速度的差值进行判断；CCU判断所述车辆加速度与所述轨道车辆的预测加速度的差值是否处于第五预设范围，当处于所述第五预设范围时输出所述车辆加速度，否则输出当前加速度；最后CCU判断所述信号加速度与所述车辆加速度的差值是否处于第六预设范围或判断所述信号加速度与当前加速度的差值是否处于第六预设范围，当处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为可靠，当不处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为不可靠。
其中，第四、五、六预设范围均根据列车实际运营线路的工程情况进行设置，工程情况例如：站台数量、是否为平直轨道、轨道是否完全或部分处于地下、集中站数量等。
由此，车辆系统原先的加速度计算由两个寄存器共同完成。车辆行进的过程中寄存器在不断地存储两个时刻的车辆速度，取值第一个速度时，车辆开始计数速传的脉冲信号，取值第二个速度时，车辆按照计数的脉冲信号算出走行过的距离，再和车辆速度计算得到平均加速度。车辆计算出的加速度因为是一段时间范围内的，不能准确地反应某时刻的加速度。融合测速后，信号系统按照两个周期计算和与真实加速度计测出的瞬时加速度与车辆计算的加速度比较，修正列车加速度。当某一时刻的加速度突然在没有牵引/制动指令下发时变化，列车此时可能发生整列的空转/打滑，将每一个转向架加速度与修正后的列车加速度比较，可以判断每一个转向架是否有空转/打滑的情况存在。
请参照图3，图3为图1中步骤S3的流程图。如图3所示，所述速度比较输出步骤还包括：
当所述当前状态不可靠时，根据多个所述第二信号速度计算平均速度，，若所述第一信号速度可信，则判断所述平均速度与所述第一信号速度的差值是否处于第二预设范围，处于所述第二预设范围时则输出所述平均速度为所述轨道车辆的当前速度；当平均速度小于或等于第一阈值时即所述第一信号速度不可信，例如列车的平均速度始终处于小于或等于6km/h的低速状态，即所述第一信号速度不可信，则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动；当所述平均速度与所述第一信号速度的差值不处于所述第二预设范围时，则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
需要注意的是，本发明并不对第一阈值的具体数值进行限制。
其中，第二、三预设范围根据列车实际运营线路的工程情况进行设置，工程情况例如：站台数量、是否为平直轨道、轨道是否完全或部分处于地下、集中站数量等。
具体地说，融合测速后CCU对车速确定的方式不是车辆侧或信号侧单一的判断逻辑。第一，测速的设备由脉冲式传感器转变成脉冲式传感器与多普勒雷达融合的方式进行测速；第二，车辆系统原先判断空转是由制动发送速度值给牵引系统，牵引系统根据电机转速和列车速度判断，融合测速除了列车速度外还引入雷达速度，若发现在高速情况下列车速度大于雷达速度超过门限值，列车速度与电机转速差值超过门限值，才去判断动车空转；第三，车辆系统原先判断列车滑行是由制动结合多个BCU的检测速度综合去判断，受限于BCU之间的CAN网传输，滑行情况总是会有一定地滞后，融合测速在BCU相互判断地基础上判断融合后的列车速度大于雷达速度超过门限值，认为某轮轴处在打滑状态。
对于信号系统，融合测速之前若有一个速传发生故障，车载ATP通过另一个正常的速传检测速度与雷达速度比较判定空转/滑行状态，检测速度大于雷达速度超过门限值，认为空转，低于雷达速度超过门限值，认为滑行。而融合测速之后，车辆的每一根轴的检测速度都可与雷达做比较，避免了信号系统单一的两根轴都出现滑行而整车并未滑行，列车由ATP触发紧急制动的情况。由于雷达速度在低速时不可信，信号系统在低速状态下丢失或不采信ATP测速，融合测速前列车无法正常运行，融合后，由于多个检测速度共同计算，在提高测速精度，更能反映车辆整体情况的同时，也能大大降低因速传数量少导致速度带来的故障情况，提高了列车的可用性。
在本实施例中，预设规则为，当处于牵引工况时，自小至大依次从最小转向架速度开始与第一信号速度进行判断；当处于制动工况时，自大至小依次从最大转向架速度开始与第一信号速度进行判断。
由此，本发明相对于现有技术还具有以下效果：
1、制动轴判断打滑：既有的制动轴判断打滑一般是同一个BCU管理的两根轴速进行比较，当发生滑行时，打滑的制动轴轴速会明显大于不打滑的制动轴，但也有一种可能性，就是两个制动轴其实都发生了打滑，但是踏面和铁轨接触的摩擦力受黏着系数的影响不同，导致单个BCU认为其中打滑程度不明显的制动轴检测速度可信，代入车辆速度计算后可能会导致车辆速度发生偏差。融合测速后，单个BCU的速度值会和其他BCU速度值作比较，去除偏差比较大的速度值。然后按照实际工况对多个速度取值，再与理论值比较，若和理论值偏差超过一定门限值，以理论值为准。车辆速度输出后会与信号雷达速度对比，修正速度值作为信号和车辆的共享速度。
2、动车轴判断空转：传统的动车轴判断空转一般是牵引TCU接收BCU发送的车速信息，与当前电机的转速比较，若发现车速明显小于转速计算的速度，则判断动车轴处于空转状态。融合测速后在此基础上增加车辆速度与雷达比较，当车辆速度大于雷达速度超过门限值，判断动车轴发生空转，对原先的判断方式起到一定的补充作用。
3、信号和车辆共享速度，便于控车：信号ATO在AM/FAM模式下发送牵引/制动指令和级位，车辆CCU接收后转发TCU和BCU，执行单元按照列车实际载荷提供牵引/制动力。由于ATO控车的输入只有ATP输出和车速信息，当单一的信号测速系统测量不准时，就导致ATO牵引/制动指令不准或者无法与车辆速度匹配，列车可能出现异常，需要一定的措施去调整，可用性和安全性较低。融合测速后，由于信号和车辆共同使用更加准确的共享速度，可以保证ATO在PI D控制算法中使用的速度值与牵引/制动执行速度一致，使得车辆在执行ATO指令和限速时不会发生冲突。
请参照图4，图4为本发明的车速测量系统的结构示意图。如图4所示，本发明的车速测量系统包括：
速度采集单元，包括制动控制模块BCU、车载ATP模块ATP、加速度计、雷达、多个第一脉冲传感器M1及多个第二脉冲传感器M2，所述制动控制模块根据所述第一脉冲传感器输出的脉冲信号获得轨道车辆的每一轮轴的车辆速度，所述车载ATP模块根据所述雷达及所述第二脉冲传感器输出的脉冲信号分别获得所述轨道车辆的多个第一信号速度及多个第二信号速度，根据所述第二信号速度及所述车辆速度分别计算获得信号加速度和车辆加速度；
中央控制单元CCU，根据所述信号加速度及所述车辆加速度判断所述轨道车辆的当前状态，当所述当前状态可靠时，所述中央控制单元根据预设规则逐一判断转向架速度与所述第一信号速度的第一差值是否处于第一预设范围，当任一所述第一差值处于第一预设范围时则输出所述第一差值对应地所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
其中，所述车载ATP模块根据二个周期的所述第二信号速度计算获得所述信号加速度；所述中央控制单元判断所述信号加速度与所述轨道车辆的当前加速度的差值是否处于第四预设范围，当处于所述第四预设范围时输出所述信号加速度；所述制动控制模块根据二个周期的所述车辆速度计算获得所述车辆加速度；所述中央控制单元判断所述车辆加速度与所述轨道车辆的预测加速度的差值是否处于第五预设范围，当处于所述第五预设范围时输出所述车辆加速度；所述中央控制单元判断所述信号加速度与所述车辆加速度的差值是否处于第六预设范围，当处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为可靠，当不处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为不可靠。
进一步地还包括：当所述当前状态不可靠时，所述中央控制单元根据多个所述第二信号速度计算平均速度，当所述第一信号速度可信时，所述中央控制单元判断所述平均速度与所述第一信号速度的差值是否处于第二预设范围，处于所述第二预设范围时则输出所述平均速度为所述轨道车辆的当前速度。
再进一步地，还包括：当速度平均值低于某个值时(如列车始终处于6km/h的低速状态)，即所述第一信号速度不可信时，所述中央控制单元则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
更进一步地，包括：当所述平均速度与所述第一信号速度的差值不处于所述第二预设范围时，所述中央控制单元则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
综上所述，基于本发明的方法可以有效地提高列车的可靠性和可用性，理论计算得出，列车的可靠性服务故障率降低27％，可用性从0.99提升至0.9998。同时，由于ATO控车精准度提高，整条线路旅行速度提高约1.73％，自动折返效率提高3％，ATS节能运行提高7％，纵向冲击率控制稳定且次数减少，提高乘坐舒适性，符合列车在高效、节能、舒适的理念；同时融合测速还在一定程度上降低了列车的运营使用成本，除了节能供电外，由于制动指令下发的更精准，电-空配合和转换效率在一定程度上有所提升。列车在站台对标时出现欠标或过标的情况减少，所以在器件损耗上(尤其是闸瓦)明显减少，也有利于解决列车在自主运行GOA4的线路设计上遇到的困难和阻碍。
尽管参照前述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精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于信号车辆融合测速的车速测量方法，其特征在于，包括：
速度采集步骤：采集获取轨道车辆的第一信号速度及多个第二信号速度，采集获取轨道车辆的每一轮轴的车辆速度；
车辆状态判断步骤：根据所述第二信号速度及所述车辆速度分别计算获得信号加速度和车辆加速度，根据所述信号加速度及所述车辆加速度判断所述轨道车辆的当前状态；
速度比较步骤：当所述当前状态可靠时，根据预设规则逐一判断转向架速度与所述第一信号速度的第一差值是否处于第一预设范围，当任一所述第一差值处于第一预设范围时则输出所述第一差值对应地所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
2.如权利要求1所述的车速测量方法，其特征在于，所述速度比较输出步骤还包括：
当所述当前状态不可靠时，根据多个所述第二信号速度计算平均速度，若所述第一信号速度可信，判断所述平均速度与所述第一信号速度的差值是否处于第二预设范围，处于所述第二预设范围时则输出所述平均速度为所述轨道车辆的当前速度。
3.如权利要求2所述的车速测量方法，其特征在于，所述速度比较输出步骤还包括：
若所述平均速度小于或等于第一阈值时即所述第一信号速度不可信，则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
4.如权利要求2所述的车速测量方法，其特征在于，所述速度比较输出步骤还包括：
车辆系统不可靠时，当所述平均速度与所述第一信号速度的差值不处于所述第二预设范围时，则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
5.如权利要求1所述的车速测量方法，其特征在于，所述车辆状态判断步骤包括：
根据两个周期的所述第二信号速度计算获得所述信号加速度；
判断所述信号加速度与所述轨道车辆的当前加速度的差值是否处于第四预设范围，当处于所述第四预设范围时输出所述信号加速度；
根据两个周期的所述车辆速度计算获得所述车辆加速度；
判断所述车辆加速度与所述轨道车辆的预测加速度的差值是否处于第五预设范围，当处于所述第五预设范围时输出所述车辆加速度；
判断所述信号加速度与所述车辆加速度的差值是否处于第六预设范围，当处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为可靠，当不处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为不可靠。
6.一种基于信号车辆融合测速的车速测量系统，其特征在于，包括：
速度采集单元，包括制动控制模块、车载ATP模块、雷达、多个第一脉冲传感器及多个第二脉冲传感器，所述制动控制模块根据所述第一脉冲传感器输出的脉冲信号获得轨道车辆的每一轮轴的车辆速度，所述车载ATP模块根据所述雷达及所述第二脉冲传感器输出的脉冲信号分别获得所述轨道车辆的多个第一信号速度及多个第二信号速度，根据所述第二信号速度及所述车辆速度分别计算获得信号加速度和车辆加速度；
中央控制单元，根据所述信号加速度及所述车辆加速度判断所述轨道车辆的当前状态，当所述当前状态可靠时，所述中央控制单元根据预设规则逐一判断转向架速度与所述第一信号速度的第一差值是否处于第一预设范围，当任一所述第一差值处于第一预设范围时则输出所述第一差值对应地所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
7.如权利要求6所述的车速测量系统，其特征在于，还包括：
当所述当前状态不可靠时，所述中央控制单元根据多个所述第二信号速度计算平均速度，若所述第一信号速度可信，所述中央控制单元判断所述平均速度与所述第一信号速度的差值是否处于第二预设范围，处于所述第二预设范围时则输出所述平均速度为所述轨道车辆的当前速度。
8.如权利要求7所述的车速测量系统，其特征在于，还包括：
若所述平均速度小于或等于第一阈值时即所述第一信号速度不可信，所述中央控制单元则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
9.如权利要求8所述的车速测量系统，其特征在于，包括：
车辆系统不可靠时，当所述平均速度与所述第一信号速度的差值不处于所述第二预设范围时，所述中央控制单元则逐一判断所述平均速度与每一所述转向架速度的差值是否处于第三预设范围，处于所述第三预设范围时输出所述转向架速度为所述轨道车辆的当前速度，否则对所述轨道车辆施加紧急制动。
10.如权利要求9所述的车速测量系统，其特征在于，包括：
所述ATP模块根据两个周期的所述第二信号速度计算获得所述信号加速度；所述中央控制单元判断所述信号加速度与所述轨道车辆的当前加速度的差值是否处于第四预设范围，当处于所述第四预设范围时输出所述信号加速度；所述制动控制模块根据两个周期的所述车辆速度计算获得所述车辆加速度；所述中央控制单元判断所述车辆加速度与所述轨道车辆的预测加速度的差值是否处于第五预设范围，当处于所述第五预设范围时输出所述车辆加速度；所述中央控制单元判断所述信号加速度与所述车辆加速度的差值是否处于第六预设范围，当处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为可靠，当不处于所述第六预设范围时确定所述轨道车辆的当前状态为不可靠。
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