CN118225231A - 一种打滑检测方法、装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种打滑检测方法、装置及车辆，所述方法包括：当车辆在轮轨上运行时，获取车辆的车轮与轮轨之间的第一声音信号；获取该第一声音信号的声学特征值；在确定该第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定车辆发生打滑现象。基于打滑啸叫产生的声音信号的声学特征值判断车辆是否打滑，可以有效识别轨道交通中车辆的打滑现象，以便及时作出防滑处理，成为了本领域技术人员研究的重点。
Description
技术领域
本申请涉及车辆领域，尤其涉及一种打滑检测方法、装置及车辆。
背景技术
轨道交通以其较大的运输能力、较高的准时性、速达性、舒适性、以及安全性等特性成为城市公共交通的骨干，给人们的出行带来极大的便利。
在轨道交通运行过程中，时而会因天气状况的变化或轮轨油污附着的变化等，导致车辆产生打滑现象，车辆打滑通常会伴随一系列不良影响，例如轮轨接触面擦伤给车轮带来一定程度的损坏、轮轨摩擦啸叫产生噪声污染等。
因此，如何有效识别轨道交通中车辆的打滑现象，以便及时作出防滑处理，成为了本领域技术人员研究的重点。
发明内容
本申请提供一种打滑检测方法、装置及车辆，基于打滑啸叫产生的声音信号的声学特征值判断车辆是否打滑，可以有效识别轨道交通中车辆的打滑现象，以便及时作出防滑处理，成为了本领域技术人员研究的重点。
第一方面，本申请提供一种打滑检测方法，包括：当车辆在轮轨上运行时，获取所述车辆的车轮与所述轮轨之间的第一声音信号；获取所述第一声音信号的声学特征值；在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象。
采用本申请提供的打滑检测方法，基于打滑产生的啸叫现象中声音信号呈现的参考范围，在确定当前声音信号的声学特征值满足参考范围的情况下，确定发生打滑啸叫，可以有效识别轨道交通中车辆的打滑现象，以便及时作出防滑处理。
在一些其他的打滑判断方法中，一般通过滑移率法或速度差法判断车辆是否打滑。滑移率是在车轮运动过程中滑动成分所占的比例，例如，某个车轮的滑移率为该车轮的轮速与车辆参考车速的速度差与该参考车速的比值，该参考车速与车辆的整体车速相关。当滑移率达到相应的设定值(或者该车轮的轮速与车辆参考车速的速度差达到相应的设定值)时，即认为该车轮发生打滑。这种传统防滑方案中的打滑判断方法，一方面，由于参考车速与车辆的整体运行速度(前进速度)相关，而车辆的整体运行速度也是来源于各个车轮的轮速，当某个车轮出现打滑时，计算得到的参考车速的准确性有待考量，从而基于参考车速的精度问题，可能会导致无法识别打滑或误判打滑。另外一方面，车辆在运行过程中，轮速和参考车速根据路面状况和油门深度的变化一般存在一定幅度的波动，且考虑轮轨接触面存在一定程度的濡滑才能保证最佳粘着，所以，为防止打滑误判和保证粘着能力，判定产生打滑现象的滑移率范围或速度差范围一般会根据测试结果预留一定的余量，也就是说当打滑的速度差或滑移率较小时，传统打滑判断方法可能无法识别到打滑现象。
并且通过大量的试验和测试结果表明，当车轮发生打滑时，通常在速度差或滑移率较小时就会产生尖锐的摩擦啸叫，而此时由于速度差或滑移率并未达到判定为打滑的阈值，不会产生防滑动作，导致打滑啸叫无法及时被控制，影响车内乘客乘坐舒适性，同时给线路周边环境带来噪音污染。
有鉴于此，本申请提供的打滑检测方法，基于打滑啸叫产生的声音信号的声学特征值进行打滑判断，相比于行业传统防滑方案，能够更快的识别到打滑，以便于更早抑制打滑导致的轮轨摩擦啸叫，提升了乘坐舒适性，改善了线路周边的噪音污染问题。
在一些可能的实现方式中，所述在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象，包括：在确定所述第一声音信号的频率大小在参考频率范围内的情况下，和/或，在确定所述第一声音信号的声压大小在参考声压范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象。
在一些可能的实现方式中，所述在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象，包括：在确定所述第一声音信号的声学特征值在所述参考范围内，且确定在大于或等于第一时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第一目标声音信号段的情况下，确定所述车辆发生打滑现象；其中，所述第一目标声音信号段中包括所述第一声音信号，所述第一目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均在所述参考范围内，所述第一目标声音信号段对应的时长为所述第一时长。
在一些可能的实现方式中，在所述确定所述车辆发生打滑现象之后，所述方法还包括：若所述车辆处于制动状态，降低所述车辆的制动力，以进行防滑控制；或者，若所述车辆处于牵引状态，降低所述车辆的牵引力，以进行防滑控制。
在一些可能的实现方式中，在所述降低所述车辆的制动力之后，所述方法还包括：在降低所述车辆的制动力的第二时长之后，获取所述车轮与所述轮轨之间的第二声音信号；在确定所述第二声音信号的声学特征值在所述参考范围的情况下，再次降低所述车辆的制动力，直到所述车辆的制动力减小到0，或直到所述车辆的打滑现象结束。
在一些可能的实现方式中，在所述确定所述车辆发生打滑现象之后，所述方法还包括：在确定第三时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第二目标声音信号段的情况下，则确定所述车辆的打滑现象结束；其中，所述第二目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均不在所述参考范围内，所述第二目标声音信号段对应的时长为所述第一时长。
在一些可能的实现方式中，所述降低所述车辆的制动力包括：确定第一制动力，所述第一制动力是基于第一预设降低比例和第一降低次数确定的，所述第一降低次数越大，降低所述车辆的制动力的降幅越大，所述第一降低次数为确定所述车辆发生打滑现象后降低所述车辆的制动力的次数；将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力。
在一些可能的实现方式中，在所述将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力之前，所述方法还包括：基于所述车轮对应的第一数值确定所述车辆是否发生打滑，所述第一数值为滑移率或第一速度差，所述滑移率为所述车轮在运动过程中滑动成分所占的比例，所述第一速度差为所述车轮的轮速与所述车辆的参考车速的速度差，所述参考车速与所述车辆的整体速度相关；在基于所述第一数值确定所述车辆发生打滑的情况下，确定第二制动力，其中，所述第二制动力与所述第一数值成反比；所述将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力包括：将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力和所述第二制动力中较小的制动力。
在一些可能的实现方式中，在所述降低所述车辆的牵引力之后，所述方法还包括：在降低所述车辆的牵引力的第四时长之后，获取所述车轮与所述轮轨之间的第四声音信号；在确定所述第四声音信号的声学特征值在所述参考范围的情况下，再次降低所述车辆的牵引力，直到所述车辆的牵引力减小到0，或直到所述车辆的打滑现象结束。
在一些可能的实现方式中，所述降低所述车辆的牵引力包括：确定第一牵引力，所述第一牵引力是基于车辆当前牵引力、第二预设降低比例、以及第二降低次数确定的，所述第二降低次数越大，降低所述车辆的牵引力的降幅越大，所述第二降低次数为确定所述车辆发生打滑现象后降低所述车辆的牵引力的次数；将所述车辆的当前牵引力降低至所述第一牵引力。
在一些可能的实现方式中，在所述将所述车辆的牵引力降低至所述第一牵引力之前，所述方法还包括：基于所述车轮对应的第一数值确定所述车辆是否发生打滑，所述第一数值为滑移率或第一速度差，所述滑移率为所述车轮在运动过程中滑动成分所占的比例，所述第一速度差为所述车轮的轮速与所述车辆的参考车速的速度差，所述参考车速与所述车辆的整体速度相关；在基于所述第一数值确定所述车辆发生打滑的情况下，确定第二牵引力，其中，所述第二牵引力与所述第一数值成反比；所述将所述车辆的牵引力降低至所述第一牵引力包括：将所述车辆的制动力降低至所述第一牵引力和所述第二牵引力中较小的牵引力。
在一些可能的实现方式中，所述参考范围是通过分析至少两项参考声音信号中呈现的特征信息确定的，所述参考声音信号为在模拟车辆打滑的实验场景中，采集到的车辆在轮轨上运动时车辆的车轮与轮轨之间出现打滑啸叫现象的声音信号，所述第一声音信号对应的车辆运行路线与所述至少两项参考声音信号对应的车辆运行路线一致，以及，所述第一声音信号对应的车辆材质和轮轨材质分别与所述至少两项参考声音信号对应的车辆材质和轮轨材质是一致的。
第二方面，本申请提供一种打滑检测装置，包括：声音信号采集单元，用于当车辆在轮轨上运行时，获取所述车辆的车轮与所述轮轨之间的第一声音信号；声音信号处理单元，用于获取所述第一声音信号的声学特征值；第一防滑检测单元，用于在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象。
第三方面，本申请提供一种打滑检测装置，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，以实现第一方面或第一方面的任一实现方式所示的打滑检测方法。
第四方面，本申请提供一种车辆，所述车辆应用于轨道交通，所述车辆包括车轮、声音信号采集器、声音信号处理器、以及防滑控制器，所述声音信号采集器用于当所述车辆在轮轨上运行时，采集所述车辆的车轮与所述轮轨之间的第一声音信号，所述声音信号处理器用于获取所述第一声音信号的声学特征值，所述防滑控制器用于基于所述第一声音信号中呈现的声学特征值确定所述车辆是否发生打滑现象，以实现第一方面或第一方面的任一实现方式所示的打滑检测方法。
第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，当所述计算机程序被执行时，使得第一方面或第一方面的任一实现方式所示的打滑检测方法被执行。
可以理解的，上述打滑检测装置、车辆、以及计算机可读存储介质均用于执行本申请实施例第一方面或第一方面的任一实现方式所示的打滑检测方法。因此，其所能达到的有益效果可参考对应方法中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的一种打滑检测方法的流程示意图；
图2A为本申请实施例提供的一种声音信号原始数据的示意图；
图2B为本申请实施例提供的一种声音信号原始数据处理后得到的声压级信息的示意图；
图2C和图2D为本申请实施例提供的一种声音信号原始数据处理后得到的信号频率分布声压级信息的示意图；
图3为第一目标声音信号段对应的时长与第一声音信号对应的时刻t0在时间轴上的关系示意图；
图4为第二目标声音信号段对应的时长与第二声音信号对应的时刻t3在时间轴上的关系示意图；
图5为本申请实施例提供的一种打滑检测装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种打滑检测装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。
在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上，“至少两个(项)”是指两个或三个及三个以上，“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”。
以下结合图1介绍本申请实施例提供的一种打滑检测方法。
在本申请实施例中，打滑检测方法的执行主体是打滑检测装置，该打滑检测装置可以是软件、硬件，也可以是软件和硬件的结合，该打滑检测装置与车辆中制动力控制器之间存在通信关系，该打滑检测装置可以独立于车辆、也可以是车辆上原有的处理器，本文对此不做限定。在图1所示的打滑检测方法中，为便于描述，省略该打滑检测方法的执行主体。
如图1所示，该方法包括：
S101，当车辆在轮轨上运行时，获取车辆的车轮与轮轨之间的第一声音信号。
在本申请实施例中，轮轨是指与车辆的车轮接触的车轨，车轮与轮轨之间的声音信号是指在车辆运行过程中，车轮与轮轨之间接触产生的声音信号，声音信号也称声波。
在本申请实施例中，车辆包括至少两个车轮，第一声音信号可以来源于该车辆上的任意一个车轮。具体的，采集车轮与轮轨之间产生的声音信号的采集器的位置可以为车辆上靠近车轮与轮轨的接触面的一个位置。
在本申请实施例中，第一声音信号是与时刻对应的声音信号。
作为一种示例，打滑检测装置可以持续不间断地，采集并分析车轮与轮轨之间产生的声音信号。例如，打滑检测装置以毫秒为单位持续地采集每一毫秒对应的声音信号。
作为另外一种示例，打滑检测装置也可以周期性地采集并分析车轮与轮轨之间产生的声音信号，但基于精确性考虑，每两个采集周期之间间隔的时长不宜过长，例如周期时长为2毫秒、3毫秒。
S102，获取第一声音信号的声学特征值。
在一些可能的实现方式中，声音信号的声学特征值包括声音信号的频率和/或声压。在另外一些可能的实现方式中，声音信号的声学特征值还可以包括声音信号的其他特征，例如声音信号的波长、声强等。
其中，声压可以是指声音信号的原始声压(单位是帕，P)，也可以是声压级(单位是分贝，dB)。声压级是基于原始声压换算得到，声压级是将待测声压与参考声压(例如参考声压)的比值取常用对数，再乘以20得到。
作为一种示例，声音信号采集器在第100秒(s)到第250s采集到的声音信号的原始数据，如图2A所示，该声音信号的原始数据是一个声音信号段。
可理解的，声音信号的原始数据中包含有多种特征信息，若需要观察声音信号中的某一特定特征，需要对声音信号做相应的提取操作。例如可以通过分析声音信号的原始数据，提取声音信号中包含的频率信息和声压信息，具体的提取方法为本领域公知的技术，在此不再详述。
作为一种示例，从上述图2A所示的声音信号原始数据中，分析得到的声压级信息如图2B所示。
另外，基于上述图2A所示的声音信号原始数据，分析得到频率信息和声压级信息，并将频率分布信息和声压级信息综合呈现在同一坐标中，得到的如图2C和图2D所示的分布图，其中图2D为图2C的彩色图。在图2C或图2D中，右侧的柱状图用于表示每个声压级对应的颜色，左侧的分布图中，每一条平行于横坐标的直线用于表示：在对应时刻下，声音信号呈现的频率分布范围和声压级分布范围。例如在第225s这一时刻，声音信号的频率分布范围大致在600赫兹(Hz)到3500Hz，声压级的分布范围大致在60dB到70dB。
S103，在确定第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定车辆发生打滑现象。
在一些可能的实现方式中，在确定第一声音信号的频率大小在参考频率范围内的情况下，和/或，在确定第一声音信号的声压大小在参考声压范围内的情况下，确定车辆发生打滑现象。
作为一种示例，参考频率范围为声音信号的频率大于第一频率且小于第二频率，例如第一频率可以取值为3000Hz，第二频率可以取值为5000Hz。参考声压范围可以为声音信号的声压级大于第一声压级，例如该第一声压级可以取值为80dB。
采用本申请提供的打滑检测方法，基于打滑产生的啸叫现象中声音信号呈现的参考范围，在确定当前声音信号的声学特征值满足参考范围的情况下，确定发生打滑啸叫，可以有效识别轨道交通中车辆的打滑现象，以便及时作出防滑处理。
在一些可能的实现方式中，上述参考范围是通过分析至少两项参考声音信号中呈现的特征信息确定的，该参考声音信号可以为在模拟车辆打滑的实验场景中，采集到的车辆在轮轨上运动时车辆的车轮与轮轨之间出现打滑啸叫现象的声音信号。在一些可能的实现方式中，上述第一声音信号对应的车辆运行路线与该至少两项参考声音信号对应的车辆运行路线一致，以及，第一声音信号对应的车辆材质和轮轨材质分别与该至少两项参考声音信号对应的车辆材质和轮轨材质是一致的。基于此，可以保障上述参考范围的客观性、可靠性，进而保障本申请提供的打滑检测方法的客观性、准确度。
需要说明的是，本申请提供的打滑检测方法中参考声音信号并不限于是在模拟车辆打滑的实验场景中采集到的，例如该参考声音信号也可以基于历史经验数据获得的，也即是基于获取该第一声音信号之前，采集到的车辆发生打滑现象时的声音信号。
在一些可能的实现方式中，步骤S103(在确定第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定车辆发生打滑现象)具体包括：在确定第一声音信号的声学特征值在参考范围内，且确定在大于或等于第一时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第一目标声音信号段的情况下，确定车辆发生打滑现象；其中，该第一目标声音信号段中包括该第一声音信号，该第一目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均在参考范围内，该第一目标声音信号段对应的时长为第一时长。
也就是说，当采集到的声音信号的声学特征值在参考范围内的持续时长大于或等于第一时长时，则判定车辆出现打滑现象，基于此可以减小由其他外在环境等影响导致误判打滑的概率，提高打滑检测的准确度。
示例性的，将第一声音信号对应的时刻(第一时刻)记为t0时刻，上述第一目标声音信号段的起始时刻记为t1时刻，该第一目标声音信号段的结束时刻记为t2时刻，则该t1时刻早于或等于该t0时刻，该t2时刻晚于或等于该t0时刻，且上述第一时长大于每两个时刻之间间隔的时长(例如每两个时刻之间间隔的时长为1ms，则第一时长大于1ms，也即第一目标声音信号段包括至少两个声音信号)，将该第一目标声音信号段对应的起始时刻、结束时刻与t0在时间轴上的关系示意图可以如图3所示。
作为一种示例，打滑检测装置持续不间断地采集声音信号，采集到的声音信号段包含每一时刻分别对应的声音信号，并且打滑检测装置实时地分析每一个时刻采集到的声音信号，则上述目标信号段的起始时刻可以为第一时刻。也就是说，从第一时刻起，在第一时长内采集到的多个声音信号的声学特征值均在参考范围内，则确定车辆发生打滑现象；反之。
作为另外一种示例，打滑检测装置并不是实时地分析每一个时刻采集到的声音信号，而是按照一定的周期值、周期性地分析对应时刻采集到的声音信号(打滑检测装置可以持续不间断地采集声音信号，或者也可以基于与分析声音信号的周期相同的周期采集声音信号)，这种情况下，当判断到第一声音信号满足上述参考范围的条件时，不能确定在第一时刻之前采集到的声音信号中是否就已经满足上述参考范围，所以打滑检测装置可以往回分析在早于第一时刻采集到的声音信号是否存在满足参考范围的声音信号，并往后分析在晚于第一时刻采集到的声音信号是否存在满足参考范围的声音信号。若第一时刻之前和之后的时间内采集到的声音信号中存在上述第一目标声音信号段，则确定车辆发生打滑；反之。
例如，打滑检测装置可以分析并记录早于该第一时刻采集到的声音信号中，持续满足该参考范围的声音信号的第一持续时长，若该第一持续时长与该第一声音信号对应的时间的和大于或等于第一时长，则确定车辆发生打滑现象，若该第一持续时长与该第一声音信号对应的时长的和小于第一时长，则可以继续往前持续性地采集并分析晚于该第一时刻的声音信号，确定晚于该第一时刻持续逐时刻地采集到的声音信号中，持续满足该参考范围的声音信号的第二持续时长，若上述第一持续时长、第一声音信号对应的时长(具体为一个时刻对应的时长)、以及该第二持续时长的和大于或等于第一时长，则确定车辆发生打滑；反之。
或者，打滑检测装置可以对早于该第一时刻的第一时长内的声音信号进行判断，得到上述第一持续时长，并继续采集并分析晚于该第一时刻的第一时长内的声音信号，得到上述第二持续时长，若上述第一持续时长、第一声音信号对应的时长(具体为一个时刻对应的时长)、以及该第二持续时长的和大于或等于第一时长，则确定车辆发生打滑；反之。
在一些可能的实现方式中，在确定车辆发生打滑现象之后，在确定第三时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第二目标声音信号段的情况下，则确定车辆的打滑现象结束；其中，该第二目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均不在所述参考范围内，该第二目标声音信号段对应的时长为第一时长，其中所述第三时长大于或等于第一时长。
示例性的，将在确定车辆发生打滑现象之后(例如t2时刻之后)，检测到的声学特征值不在上述参考范围内的声音信号记为第三声音信号，上述第二目标声音信号段包括该第三声音信号，将第三声音信号对应的时刻(第三时刻)记为t3时刻，上述第二目标声音信号段的起始时刻记为t4时刻，该第二目标声音信号段的结束时刻记为t5时刻，则该t4时刻早于或等于该t3时刻，该t5时刻晚于或等于该t3时刻，该第二目标声音信号段的起始时刻、结束时刻与t3在时间轴上的关系示意图如图4所示。
作为一种示例，第一时长可以取值为100ms。
一般地，车辆可能在制动状态或牵引状态下发生打滑啸叫现象，其中，制动状态下产生的打滑啸叫现象产生的噪音问题更为显著，例如声音信号的声压级更大。本申请实施例提供的打滑检测方法中确定车辆是否发生打滑现象的方案，可以适用于车辆处于制动状态或牵引状态的任一场景，其中基于制动状态或牵引状态下打滑产生的声音信号的声学特征值的不同参考取值，可以区分啸叫是车辆在制动状态下产生的打滑啸叫还是处于牵引状态下产生的打滑啸叫。对应地，若啸叫是车辆在制动状态下产生的，可以理解为制动车轮使得车轮与轮轨之间摩擦力较大导致的车辆打滑，则车辆通过降低制动力的方式提高车轮的转动能力、减小车轮与轮轨之间的摩擦力以消除打滑啸叫现象。若啸叫是车辆在牵引状态下产生的，可以理解为车轮与轮轨之间的摩擦力较小，车轮空转导致车辆打滑，则通过降低牵引力的方式降低车轮的转动能力、增大车轮与轮轨之间的摩擦力，使得车辆正常前进以消除打滑。
以下基于车辆在制动状态下产生打滑啸叫现象为例，介绍如何做进一步的防滑处理，以消除打滑。
在一些可能的实现方式中，在步骤S103确定车辆发生打滑现象之后，该打滑检测方法还包括：若所述车辆处于制动状态，则降低车辆的制动力。以及，在降低车辆的制动力的第二时长之后，获取车轮与轮轨之间的第二声音信号；在确定该第二声音信号的声学特征值在上述参考范围的情况下，再次降低车辆的制动力，直到车辆的制动力减小到0，或直到车辆的打滑现象结束。
作为一种示例，车辆中的制动踏板深度大于0且车辆的速度在减小，则车辆处于制动状态。例如，在刹车场景下车辆处于制动状态。
作为一种示例，在车辆处于制动状态下，上述参考范围与车辆在制动状态下产生的打滑啸叫的声音信号的声学特征值相关，车辆在确定第一声音信号的声学特征值在该参考范围内的情况下，确定车辆发生打滑现象，并减小车辆制动力(例如减小刹车片的抱死程度)。
在另外一些可能的实现方式中，在步骤S103确定车辆发生打滑现象之后，该打滑检测方法还包括：降低车辆的制动力；以及，在降低车辆的制动力的第二时长之后，获取车轮与轮轨之间的第二声音信号；在确定该第二声音信号的声学特征值在上述参考范围、且确定在大于或等于第一时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第三目标声音信号段的情况下，再次降低车辆的制动力，直到车辆的制动力减小到0，或直到车辆的打滑现象结束，第三目标声音信号段对应的时长为第一时长，第三目标声音信号段包括所述第二声音信号，第三声音信号段中的每一个声音信号的声学特征值在参考范围内。
在本申请实施例中，确定车辆发生打滑现象之后，降低车辆的制动力，并考虑信号传递延迟及系统输入传递至车轮的响应延迟，等待第二时长后，若车辆仍满足打滑的有效判断条件，则二次降低车辆的制动力，以及再等待第二时长后，若车辆仍满足打滑的有效判断条件，则再次降低车辆的制动力，依次类推，直到车辆的制动力减小到0，或直到车辆的打滑现象结束。
作为一种示例，第二时长可以取值为100ms。
在一些可能的实现方式中，上述降低车辆的制动力包括：确定第一制动力，该第一制动力是基于第一预设降低比例和第一降低次数确定的，该第一降低次数越大，降低车辆的制动力的降幅越大，该第一降低次数为确定车辆发生打滑现象后降低车辆的制动力的次数；将车辆的制动力降低至第一制动力。
作为一种示例，第一制动力(F1)满足以下公式1，其中，Fb为当前制动力值，d％为制动力降低比例，i为制动力第一降低次数。例如第一次降低车辆的制动力，则i取值为1，依次类推。
F1＝Fb*(1-d％*i) 公式1
作为一种示例，d％可以取值为20％。
需要说明的是，若公式1中的d％*i大于1，则令d％*i等于1；或者，若F1小于0，则令F1等于0。
在本申请实施例中，关于第一时长、第二时长、第一频率、第二频率、第一声压级、以及d％的具体取值，仅为示例，还可以是其他合适的取值，本文对此不做限定。
在一些可能的实现方式中，将车辆的制动力降低至0，或车辆的打滑现象结束后，再控制车辆的制动力缓慢恢复。
采用本申请实施例提供的打滑检测方法，在车辆出现打滑现象时，基于打滑啸叫现象的持续时间(也即严重程度)，逐次减小制动力，而不会一下子就把制动力减小到0，可以在尽量满足制动需求的同时，消除打滑啸叫现象。
在一些可能的实现方式中，在上述将车辆的制动力降低至第一制动力之前，本申请提供的打滑检测方法还可以包括：基于车轮对应的第一数值确定车辆是否发生打滑，该第一数值为滑移率或第一速度差，该滑移率为车轮在运动过程中滑动成分所占的比例，该第一速度差为车轮的轮速与车辆的参考车速的速度差，该参考车速与车辆的整体速度相关；在基于第一数值确定车辆发生打滑的情况下，确定第二制动力，其中，所述第二制动力与第一数值成反比；上述将车辆的制动力降低至第一制动力包括：将车辆的制动力降低至第一制动力和第二制动力中较小的制动力。
作为一种示例，在上述将车辆的制动力降低至第一制动力之前，本申请提供的打滑检测方法还可以包括：获取车轮的滑移率，该滑移率为车轮在运动过程中滑动成分所占的比例；在滑移率大于参考滑移率的情况下，确定车辆发生打滑，并基于滑移率确定上述第二制动力，其中，该滑移率越大第二制动力越小。
在本申请实施例中，滑移率为车轮的轮速与车辆参考车速的速度差与该参考车速的比值，该参考车速与车辆的整体车速相关，例如该参考车速为车辆的整体车速，或者，该参考车速为车辆的多个车轮的轮速的平均值。
作为另外一种示例，在上述将车辆的制动力降低至第一制动力之前，本申请提供的打滑检测方法还可以包括：获取车轮对应的第一速度差，该第一速度差为该车轮的轮速与车辆参考车速的速度差；在该第一速度差大于参考速度差的情况下，确定车辆发生打滑，并基于该第一速度差确定第二制动力，其中，该第一速度差越大该第二制动力越小。
在本申请实施例中，可以根据打滑的严重程度(其中滑移率越大或第一速度差越大则打滑严重程度越大)确定第二制动力F2，打滑程度越大F2越小。
示例性的，车辆的制动力的目标值Fm可以表示为如下公式2：
Fm＝min(F1，F2)。 公式2
以下基于车辆在牵引状态下产生打滑啸叫现象为例，介绍如何做进一步的防滑处理，以消除打滑。
在一些可能的实现方式中，在步骤S103确定车辆发生打滑现象之后，该打滑检测方法还包括：若所述车辆处于牵引状态，则降低车辆的牵引力。以及，在降低车辆的牵引力的第四时长之后，获取车轮与轮轨之间的第四声音信号；在确定该第二声音信号的声学特征值在上述参考范围的情况下，再次降低车辆的牵引力，直到车辆的牵引力减小到0，或直到车辆的打滑现象结束。
作为一种示例，车辆中的加速踏板深度大于0，则车辆处于牵引状态。例如，在车辆的起步驱动场景、匀速行驶过程、以及加速行驶过程中，车辆可以处于牵引状态，其中在车辆匀速行驶过程和加速行驶过程中车辆可能产生转弯打滑啸叫。
作为一种示例，在车辆处于牵引状态下，上述参考范围与车辆在对应的牵引状态下产生的打滑啸叫的声音信号的声学特征值相关。例如车辆处于起步驱动场景中，该参考范围与车辆在起步驱动场景下产生的打滑啸叫的声音信号的声学特征值相关；车辆处于匀速行驶过程中，该参考范围与车辆在匀速行驶场景下产生的打滑啸叫的声音信号的声学特征值相关；车辆处于加速行驶过程中，该参考范围与车辆在加速行驶场景下产生的打滑啸叫的声音信号的声学特征值相关。在对应场景中确定第一声音信号的声学特征值在对应的参考范围内的情况下，确定车辆发生打滑现象，并减小车辆牵引力，例如减小车辆驱动力和/或增大制动力。
在一些可能的实现方式中，在所述降低所述车辆的牵引力之后，所述方法还包括：在降低所述车辆的牵引力的第四时长之后，获取所述车轮与所述轮轨之间的第四声音信号；在确定所述第四声音信号的声学特征值在所述参考范围的情况下，再次降低所述车辆的牵引力，直到所述车辆的牵引力减小到0，或直到所述车辆的打滑现象结束。
在一些可能的实现方式中，所述降低所述车辆的牵引力包括：确定第一牵引力，所述第一牵引力是基于车辆当前牵引力、第二预设降低比例、以及第二降低次数确定的，所述第二降低次数越大，降低所述车辆的牵引力的降幅越大，所述第二降低次数为确定所述车辆发生打滑现象后降低所述车辆的牵引力的次数；将所述车辆的当前牵引力降低至所述第一牵引力。关于第一牵引力的具体计算方式与上述第一制动力的具体计算方式类型，可以参考上述公式1的相关说明，在此不再详述。
在一些可能的实现方式中，在所述将所述车辆的牵引力降低至所述第一牵引力之前，所述方法还包括：基于所述车轮对应的第一数值确定所述车辆是否发生打滑，所述第一数值为滑移率或第一速度差，所述滑移率为所述车轮在运动过程中滑动成分所占的比例，所述第一速度差为所述车轮的轮速与所述车辆的参考车速的速度差，所述参考车速与所述车辆的整体速度相关；在基于所述第一数值确定所述车辆发生打滑的情况下，确定第二牵引力，其中，所述第二牵引力与所述第一数值成反比；所述将所述车辆的牵引力降低至所述第一牵引力包括：将所述车辆的制动力降低至所述第一牵引力和所述第二牵引力中较小的牵引力。关于第一牵引力的具体计算方式与上述第一制动力的具体计算方式类型，还可以参考上述公式2的相关说明，在此不再详述。
以下结合图5，介绍本申请提供的打滑检测装置。
如图5所示，该打滑检测装置包括：
声音信号采集单元501，用于当车辆在轮轨上运行时，获取所述车辆的车轮与所述轮轨之间的第一声音信号；
声音信号处理单元502，用于获取所述第一声音信号的声学特征值；
第一防滑检测单元503，用于在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象。
在一些可能的实现方式中，第一防滑检测单元503，具体用于在确定所述第一声音信号的频率大小在参考频率范围内的情况下，和/或，在确定所述第一声音信号的声压大小在参考声压范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象。
在一些可能的实现方式中，第一防滑检测单元503，具体用于在确定所述第一声音信号的声学特征值在所述参考范围内，且确定在大于或等于第一时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第一目标声音信号段的情况下，确定所述车辆发生打滑现象；其中，所述第一目标声音信号段中包括所述第一声音信号，所述第一目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均在所述参考范围内，所述第一目标声音信号段对应的时长为所述第一时长。
在一些可能的实现方式中，如图6所示，上述打滑检测装置还包括：制动力控制单元504，在上述第一防滑检测单元503确定所述车辆发生打滑现象之后且车辆处于制动状态的情况下，该制动力控制单元504，用于降低所述车辆的制动力。
上述声音信号采集单元501，还用于在降低所述车辆的制动力的第二时长之后，获取所述车轮与所述轮轨之间的第二声音信号；该制动力控制单元504，还用于在确定所述第二声音信号的声学特征值在所述参考范围的情况下，再次降低所述车辆的制动力，直到所述车辆的制动力减小到0，或直到所述车辆的打滑现象结束。
在一些可能的实现方式中，上述第一防滑检测单元503，还用于在确定第三时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第二目标声音信号段的情况下，则确定所述车辆的打滑现象结束；其中，所述第二目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均不在所述参考范围内，所述第二目标声音信号段对应的时长为所述第一时长。
在一些可能的实现方式中，上述装置还包括第一确定单元505，用于确定第一制动力，所述第一制动力是基于第一预设降低比例和第一降低次数确定的，所述第一降低次数越大，降低所述车辆的制动力的降幅越大，所述第一降低次数为确定所述车辆发生打滑现象后降低所述车辆的制动力的次数；上述制动力控制单元504，还用于将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力。
在一些可能的实现方式中，上述装置还包括第二防滑检测单元506，该第二防滑检测单元506用于基于所述车轮对应的第一数值确定所述车辆是否发生打滑，所述第一数值为滑移率或第一速度差，所述滑移率为所述车轮在运动过程中滑动成分所占的比例，所述第一速度差为所述车轮的轮速与所述车辆的参考车速的速度差，所述参考车速与所述车辆的整体速度相关。
在一些可能的实现方式中，上述装置还包括第二确定单元507，在车辆处于制动状态、且上述第二防滑检测单元506基于所述第一数值确定所述车辆发生打滑的情况下，该第二确定单元507用于确定第二制动力，其中，所述第二制动力与所述第一数值成反比；上述制动力控制单元504，具体用于将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力和所述第二制动力中较小的制动力。
在一种可能的实现方式中，所述参考范围是通过分析至少两项参考声音信号中呈现的特征信息确定的，所述参考声音信号为在模拟车辆打滑的实验场景中，采集到的车辆在轮轨上运动时车辆的车轮与轮轨之间出现打滑啸叫现象的声音信号，所述第一声音信号对应的车辆运行路线与所述至少两项参考声音信号对应的车辆运行路线一致，以及，所述第一声音信号对应的车辆材质和轮轨材质分别与所述至少两项参考声音信号对应的车辆材质和轮轨材质是一致的。
在一些可能的实现方式中，上述装置还包括牵引力控制单元508，在第一防滑检测单元503确定车辆发生打滑现象之后、且车辆处于牵引状态的情况下，该牵引力控制单元508用于降低车辆的牵引力。
在一些可能的实现方式中，上述声音信号采集单元501，还用于在降低所述车辆的牵引力的第四时长之后，获取所述车轮与所述轮轨之间的第四声音信号；在确定所述第四声音信号的声学特征值在所述参考范围的情况下，再次降低所述车辆的牵引力，直到所述车辆的牵引力减小到0，或直到所述车辆的打滑现象结束。
在一些可能的实现方式中，上述装置还包括第三确定单元509，用于确定第一牵引力，所述第一牵引力是基于车辆当前牵引力、第二预设降低比例、以及第二降低次数确定的，所述第二降低次数越大，降低所述车辆的牵引力的降幅越大，所述第二降低次数为确定所述车辆发生打滑现象后降低所述车辆的牵引力的次数；上述牵引力控制单元508，还用于将所述车辆的当前牵引力降低至所述第一牵引力。关于第一牵引力的具体计算方式与上述第一制动力的具体计算方式类型，可以参考上述公式1的相关说明，在此不再详述。
在一些可能的实现方式中，上述装置还包括第四确定单元510，用于在车辆处于牵引状态下且上述第二防滑检测单元506基于所述第一数值确定所述车辆发生打滑的情况下，确定第二牵引力，其中，所述第二牵引力与所述第一数值成反比；上述牵引力控制单元508具体用于将所述车辆的制动力降低至所述第一牵引力和所述第二牵引力中较小的牵引力。关于第一牵引力的具体计算方式与上述第一制动力的具体计算方式类型，还可以参考上述公式2的相关说明，在此不再详述。
本申请还提供一种车辆，所述车辆应用于轨道交通，所述车辆包括车轮、声音信号采集器、声音信号处理器、以及防滑控制器，所述声音信号采集器用于当所述车辆在轮轨上运行时，采集所述车辆的车轮与所述轮轨之间的第一声音信号，所述声音信号处理器用于获取所述第一声音信号的声学特征值，所述防滑控制器用于基于所述第一声音信号中呈现的声学特征值是否在参考范围内确定所述车辆是否发生打滑现象，以实现本申请实施例中任一项可能的打滑检测方法。
作为一种示例，车辆的结构图可以如图7所示，该车辆包括n多个车厢，每个车厢都配备有至少一个声音信号处理单元和至少两个麦克风，麦克风安装于每个车轮的靠近轮轨接触面的侧面，麦克风可以通过转向架与车厢体连接。
其中，麦克风中包括声音信号采集单元(或称声音信号采集器)，麦克风通过该声音信号采集单元采集噪声音信号(例如第一声音信号)，并送入声音信号处理单元进行处理和分析。声音信号处理单元对来自麦克风的噪声数据(噪声数据可以为包括至少一个声音信号的声音信号段)进行处理和分析，提取声音信号的声学特征值(例如噪声频率成分和声压级)，并实时发送给防滑控制单元。防滑控制单元基于该声学特征值确定车辆是否发生打滑，以及做出相应的防滑措施。具体如何判断以及如何做出相应的防滑措施可以参照上文所示的打滑检测方法的相关步骤，在此不再详述。
上述实施例中所用，根据上下文，术语“当…时”可以被解释为意思是“如果…”或“在…后”或“响应于确定…”或“响应于检测到…”。类似地，根据上下文，短语“在确定…时”或“如果检测到(所陈述的条件或事件)”可以被解释为意思是“如果确定…”或“响应于确定…”或“在检测到(所陈述的条件或事件)时”或“响应于检测到(所陈述的条件或事件)”。
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。该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该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例该的流程或功能。该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。该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，该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)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。该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。该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)等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
Claims (12)
1.一种打滑检测方法，其特征在于，包括：
当车辆在轮轨上运行时，获取所述车辆的车轮与所述轮轨之间的第一声音信号；
获取所述第一声音信号的声学特征值；
在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象，包括：
在确定所述第一声音信号的频率大小在参考频率范围内的情况下，和/或，在确定所述第一声音信号的声压大小在参考声压范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在确定所述第一声音信号的声学特征值在参考范围内的情况下，确定所述车辆发生打滑现象，包括：
在确定所述第一声音信号的声学特征值在所述参考范围内，且确定在大于或等于第一时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第一目标声音信号段的情况下，确定所述车辆发生打滑现象；
其中，所述第一目标声音信号段中包括所述第一声音信号，所述第一目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均在所述参考范围内，所述第一目标声音信号段对应的时长为所述第一时长。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述确定所述车辆发生打滑现象之后，所述方法还包括：
若所述车辆处于制动状态，降低所述车辆的制动力，以进行防滑控制；或者，
若所述车辆处于牵引状态，降低所述车辆的牵引力，以进行防滑控制。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述降低所述车辆的制动力之后，所述方法还包括：
在降低所述车辆的制动力的第二时长之后，获取所述车轮与所述轮轨之间的第二声音信号；
在确定所述第二声音信号的声学特征值在所述参考范围的情况下，再次降低所述车辆的制动力，直到所述车辆的制动力减小到0，或直到所述车辆的打滑现象结束。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述降低所述车辆的制动力包括：
确定第一制动力，所述第一制动力是基于第一预设降低比例和第一降低次数确定的，所述第一降低次数越大，降低所述车辆的制动力的降幅越大，所述第一降低次数为确定所述车辆发生打滑现象后降低所述车辆的制动力的次数；
将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力之前，所述方法还包括：
基于所述车轮对应的第一数值确定所述车辆是否发生打滑，所述第一数值为滑移率或第一速度差，所述滑移率为所述车轮在运动过程中滑动成分所占的比例，所述第一速度差为所述车轮的轮速与所述车辆的参考车速的速度差，所述参考车速与所述车辆的整体速度相关；
在基于所述第一数值确定所述车辆发生打滑的情况下，确定第二制动力，其中，所述第二制动力与所述第一数值成反比；
所述将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力包括：
将所述车辆的制动力降低至所述第一制动力和所述第二制动力中较小的制动力。
8.根据权利要求1、2、或5-7任一项所述的方法，其特征在于，在所述确定所述车辆发生打滑现象之后，所述方法还包括：
在确定第三时长的时间段内采集到的多个声音信号中包含有第二目标声音信号段的情况下，则确定所述车辆的打滑现象结束；
其中，所述第二目标声音信号段中的每一个时刻对应的声音信号的声学特征值均不在所述参考范围内，所述第二目标声音信号段对应的时长为第一时长。
9.根据权利要求1、2、或5-7任一项所述的方法，其特征在于，所述参考范围是通过分析至少两项参考声音信号中呈现的特征信息确定的，所述参考声音信号为在模拟车辆打滑的实验场景中，采集到的车辆在轮轨上运动时车辆的车轮与轮轨之间出现打滑啸叫现象的声音信号，所述第一声音信号对应的车辆运行路线与所述至少两项参考声音信号对应的车辆运行路线一致，以及，所述第一声音信号对应的车辆材质和轮轨材质分别与所述至少两项参考声音信号对应的车辆材质和轮轨材质是一致的。
10.一种打滑检测装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，以实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
11.一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用于存储计算机程序，当所述计算机程序被执行时，使得如权利要求1-9中任一项所述的方法被执行。
12.一种车辆，其特征在于，所述车辆应用于轨道交通，所述车辆包括车轮、声音信号采集器、声音信号处理器、以及防滑控制器，所述声音信号采集器用于当所述车辆在轮轨上运行时，采集所述车辆的车轮与所述轮轨之间的第一声音信号，所述声音信号处理器用于获取所述第一声音信号的声学特征值，所述防滑控制器用于基于所述第一声音信号中呈现的声学特征值确定所述车辆是否发生打滑现象，以实现如权利要求1-9中任一项所述的打滑检测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311585313.3A CN118225231A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种打滑检测方法、装置及车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311585313.3A CN118225231A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种打滑检测方法、装置及车辆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118225231A true CN118225231A (zh) | 2024-06-21 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311585313.3A Pending CN118225231A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种打滑检测方法、装置及车辆 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118225231A (zh) |
-
2023
- 2023-11-23 CN CN202311585313.3A patent/CN118225231A/zh active Pending
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