CN115979397A - 一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法和设备 - Google Patents

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刘国林
刘晶晶
李俊毅
车洪磊
李建
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张琼
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Abstract

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法和设备。所述分布检测方法包括：获取当前列车运行状态参数，计算各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力；获取列车在出站后恒加速过程中各车厢之间的拉/压力值，结合所获得的各驱动电机等效牵引力和列车即刻加速度，计算各车厢总重量；根据得到的各车厢总重量计算各车厢人数；根据各车厢人数得到地铁车厢载客量分布。本发明为地铁车厢载客量分布检测提供了一种新的思路，为客流引导系统提供了数据支持。

Description

一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法和设备
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法和设备。
背景技术
随着轨道交通运输的发展，地铁凭借其快捷方便、覆盖范围广、运行效率高等特点在轨道交通运输中占据重要地位并成为城市出行的首要选择。但在实际运行过程中，常常出现某些车厢严重拥挤但个别车厢却尚有空位的情况。这样分布不均匀的地铁载客情况将削弱地铁车厢利用率以及乘客的乘坐舒适性，另一方面，客量分布不均匀将导致列车受载不平衡，严重影响列车的运行寿命，同时如若突发紧急状况，乘客疏散效率将大大折扣，随之引发严重的踩踏事故。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法和设备。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，包括以下步骤：
步骤1，获取当前列车运行状态参数，包括列车在出站后恒加速过程中的即刻加速度、各驱动电机功率、列车即刻运行速度，以计算各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力；
步骤2，获取列车在出站后恒加速过程中各车厢之间的拉/压力值，结合步骤1中所获得的各驱动电机等效牵引力和列车即刻加速度，计算各车厢总重量；
步骤3，根据步骤2得到的各车厢总重量计算各车厢人数；
步骤4，根据步骤3中各车厢人数得到地铁车厢载客量分布。
进一步的，步骤1中，各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力Ft的计算方法如下：
Figure BDA0003978691100000021
其中，P表示各驱动电机功率之和，a为列车即刻加速度，v为列车即刻运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数，Q表示车厢总数量，X表示拖车车厢的数量。
进一步的，步骤2中，各车厢总重量Mi计算方法如下：
Figure BDA0003978691100000022
其中，Q为车厢总数量，Mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢总重量，其中第一节车厢和第Q节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶室与乘客区不存在铰接；M1j，MQj分别表示第一节车厢与第Q节车厢驾驶区自重；Fi,i+1表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值；Ft为各驱动电机等效牵引力；a为列车即刻加速度，v为列车即刻运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数。
进一步的，步骤3中，各车厢人数的计算方法如下：
Figure BDA0003978691100000023
其中，Mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢总重量，mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢自重，mh表示人的平均体重，ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢人数，Q为车厢总数量。
进一步的，步骤4中，地铁车厢载客量分布情况分为五级，分别为空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤；划分方法如下：
Figure BDA0003978691100000031
其中，ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢人数，Ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢座位数，Q为车厢总数量。
本发明还涉及一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测设备，所述设备包括：列车监控信息读取装置、拉压力传感器和单片机数据处理单元；
其中所述列车监控信息读取装置安装于驾驶室中，用于读取列车监控记录装置，获取列车运行状态参数，包括列车即刻加速度、列车驱动电机功率、列车即刻运行速度；
所述拉压力传感器安装于各车厢铰接处，所检测的拉/压力值反映铰接处前、后部分列车总重量之间的关系；
所述单片机数据处理单元用于接收列车运行状态参数和拉/压力值，并据此计算地铁各车厢载客量。
本发明的有益效果为：
本发明所述载客量分布检测方法通过拉压力传感器，对各车厢铰接处拉/压力进行检测，同时根据列车运行状态参数，计算各车厢载客量，实现地铁各车厢载客量分布检测。本发明为地铁车厢载客量分布检测提供了一种新的思路，为客流引导系统提供了数据支持。
附图说明
图1为本发明所述地铁车厢载客量分布检测设备在地铁列车上的安装位置示意图；
图2为基于地铁车厢载客量分布检测设备进行载客量分布检测的流程示意图；
其中，1-列车监控信息读取装置，2-单片机数据处理单元，3-拉压力传感器，4-拖车车厢，5-动车车厢。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，包括以下步骤：
步骤1，获取当前列车运行状态参数，包括列车在出站后恒加速过程中的即刻加速度、各驱动电机功率、列车即刻运行速度，以计算各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力。
其中，各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力Ft的计算方法如下：
Figure BDA0003978691100000041
式中，P表示各驱动电机功率之和，a为列车即刻加速度，v为列车即刻运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数，根据列车制造商提供的经验公式进行计算，Q表示车厢总数量，X表示拖车车厢的数量。
步骤2，获取列车在出站后恒加速过程中各车厢之间的拉/压力值，结合步骤1中所获得的各驱动电机等效牵引力和列车即刻加速度，计算各车厢总重量。
其中，各车厢总重量Mi计算方法如下：
Figure BDA0003978691100000051
式中，Q为车厢总数量，Mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢总重量，其中第一节车厢和第Q节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶室与乘客区以隔板隔开不存在铰接；M1j，MQj分别表示第一节车厢与第Q节车厢驾驶区自重；Fi,i+1表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值；Ft为各驱动电机等效牵引力；a为列车即刻加速度，v为列车即刻运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数。
步骤3，根据步骤2得到的各车厢总重量计算各车厢人数。
其中，各车厢人数的计算方法如下：
Figure BDA0003978691100000052
式中，mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢自重，mh表示人的平均体重，ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢人数。
步骤4，根据步骤3中各车厢人数得到地铁车厢载客量分布。
其中，地铁车厢载客量分布情况分为五级，分别为空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤；划分方法如下：
Figure BDA0003978691100000053
式中，ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢人数，Ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢座位数。
根据上述分级标准，地铁车厢载客量分布可直观显示出来。
本发明还提供一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测设备，所述设备包括：列车监控信息读取装置、拉压力传感器和单片机数据处理单元；
其中所述列车监控信息读取装置安装于驾驶室中，用于读取列车监控记录装置，获取列车运行状态参数，包括列车即刻加速度、列车驱动电机功率、列车即刻运行速度。所述列车监控信息读取装置类似飞机上的“黑匣子”，通过列车监控记录装置采集相关参数和数据，再通过列车监控信息读取装置读取列车运行状态相关参数和数据。
所述拉压力传感器安装于各车厢铰接处，所检测的拉/压力值反映铰接处前、后部分列车总重量之间的关系。
所述单片机数据处理单元用于接收列车运行状态参数和拉/压力值，并据此计算地铁各车厢载客量。
实施例1
下面以四拖二地铁为例，如图1所示，即地铁列车共6节车厢，包括4接动车车厢和2节拖车车厢，同时结合图1和图2，进一步阐述本发明。
步骤1：获取当前列车运行状态参数，确定各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力Ft。根据安装在驾驶室内的列车监控信息读取装置获取列车在出站后的恒加速过程中的即刻加速度、4组驱动电机各自的功率、列车即刻运行速度，并输入单片机数据处理单元，由此确定各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力Ft：
Figure BDA0003978691100000061
其中P表示各驱动电机总功率、a为列车即刻加速度、v为列车即刻运行速度、g为重力加速度、f为列车运行的平均阻力系数，取0.025。
步骤2：获取当前列车各车厢总重量。根据安装在地铁车厢铰接中点处的拉压力传感器，便可获取列车在出站后的恒加速过程中各车厢之间的拉/压力值。将该值输入单片机数据处理单元，并结合步骤1中所获得的各驱动电机等效牵引力Ft、列车即刻加速度a便可计算地铁各车厢总重量Mi：
Figure BDA0003978691100000071
其中Mi(i＝1,2,3,4,5,6)表示图一中四拖二型地铁的六节车厢各自的总重量，其中特别地，第一节车厢与第六节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶区与乘客区以隔板隔开不存在铰接；M1j，M6j分别表示第一车厢与第六车厢驾驶区自重，该自重相对固定，在地铁制造过程中便已确定；Fi,i+1表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值。
步骤3：确定地铁各车厢人数。利用步骤2中针对列车出站后的恒加速过程，经单片机数据处理单元运算所得的列车各车厢总重量，并结合地铁使用说明书中的各项参数包括：各节车厢自重mi、各节车厢座椅数Ni等，然后对地铁各车厢人数进行确定：
Figure BDA0003978691100000072
其中mi(i＝1,2,3,4,5,6)表示各车厢自重，该参数在地铁制造过程中便已确定，视为已知；mh表示人的平均体重取60kg；ni(i＝1,2,3,4,5,6)表示地铁各车厢人数。
步骤4：地铁车厢载客量分布显示。根据步骤3中所获得的地铁各车厢人数，将地铁各车厢载客量情况分为五个分级，即空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤，进行地铁车厢载客量分布的直观显示。划分标准如下：
Figure BDA0003978691100000081
Ni(i＝1,2,3,4,5,6)表示地铁第i节车厢座位数，ni(i＝1,2,3,4,5,6)表示地铁第i节车厢人数。
上述载客量分布检测方法同样应用一种载客量分布检测设备。所述设备与前述相同，此处不再赘述。
本发明所提供的一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，首先对列车运行状态参数进行检测，包括列车当前加速度、列车驱动电机功率、列车当前速度，可通过列车监控信息读取装置读取列车监控记录装置获得所需加速度、电机功率以及速度；其次根据安装在各车厢铰接处的拉压力传感器获取各车厢铰接处拉/压力值；最后根据上述参数进行地铁各车厢载客量检测，并按照一定标准进行等级划分，完成地铁车厢载客量分布检测。从而为地铁客流引导系统提供可靠依据，提高列车运载效率以及使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取当前列车运行状态参数，包括列车在出站后恒加速过程中的即刻加速度、各驱动电机功率、列车即刻运行速度，以计算各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力；
步骤2，获取列车在出站后恒加速过程中各车厢之间的拉/压力值，结合步骤1中所获得的各驱动电机等效牵引力和列车即刻加速度，计算各车厢总重量；
步骤3，根据步骤2得到的各车厢总重量计算各车厢人数；
步骤4，根据步骤3中各车厢人数得到地铁车厢载客量分布。
2.根据权利要求1所述的一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，其特征在于，步骤1中，各驱动电机即刻所贡献的等效牵引力Ft的计算方法如下：
Figure FDA0003978691090000011
其中，P表示各驱动电机功率之和，a为列车即刻加速度，v为列车即刻运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数，Q表示车厢总数量，X表示拖车车厢的数量。
3.根据权利要求1所述的一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，其特征在于，步骤2中，各车厢总重量Mi计算方法如下：
Figure FDA0003978691090000012
其中，Q表示车厢总数量，Mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢总重量，其中第一节车厢和第Q节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶室与乘客区不存在铰接；M1j，MQj分别表示第一节车厢与第Q节车厢驾驶区自重；Fi,i+1表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值；Ft为各驱动电机等效牵引力；a为列车即刻加速度，v为列车即刻运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数。
4.根据权利要求1所述的一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，其特征在于，步骤3中，各车厢人数的计算方法如下：
Figure FDA0003978691090000021
其中，Mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢总重量，mi(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢自重，mh表示人的平均体重，ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢人数，Q表示车厢总数量。
5.根据权利要求1所述的一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测方法，其特征在于，步骤4中，地铁车厢载客量分布情况分为五级，分别为空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤；划分方法如下：
Figure FDA0003978691090000022
其中，ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢人数，Ni(i＝1,2,3,4,...,Q)表示第i节车厢座位数，Q表示车厢总数量。
6.一种基于加速过程的地铁车厢载客量分布检测设备，其特征在于，所述设备包括：列车监控信息读取装置、拉压力传感器和单片机数据处理单元；
所述列车监控信息读取装置安装于驾驶室中，用于读取列车监控记录装置，获取列车运行状态参数，包括列车即刻加速度、列车驱动电机功率、列车即刻运行速度；
所述拉压力传感器安装于各车厢铰接处，所检测的拉/压力值反映铰接处前、后部分列车总重量之间的关系；
所述单片机数据处理单元用于接收列车运行状态参数和拉/压力值，并据此计算地铁各车厢载客量。
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