專利名稱：一種基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測速系統(tǒng)的測速方法，尤指一種基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法。
背景技術(shù)：
隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，準(zhǔn)時、低運行間隔成為發(fā)展目標(biāo)，因此要求信號系統(tǒng)具有高度的自動化及智能化。信號系統(tǒng)核心設(shè)備即車載自動防護(hù)系統(tǒng)(下文簡稱為ATP)來保證軌道交通的安全運行。車載ATP設(shè)備通過采集當(dāng)前的列車速度，根據(jù)地面控制設(shè)備傳送的速度等控制信息，來防止列車超速以及闖信號等危險事件。而車載ATP設(shè)備所有的防護(hù)功能基準(zhǔn)是采集的速度必須可靠，真實反映出當(dāng)前的速度。因此一般采用通過速度傳感器來精確測試速度。輪軸脈沖速度傳感器(下文簡稱速度傳感器)的原理基于檢測車輪的轉(zhuǎn)動次數(shù)來精確計算出速度。當(dāng)車輪空轉(zhuǎn)或者打滑(下文簡稱空滑)的時候，容易出現(xiàn)測速不準(zhǔn)確。一般的做法通過追加一個其他的測速設(shè)備來輔助測量，來判斷是否出現(xiàn)空轉(zhuǎn)或打滑。一種做法可以根據(jù)安裝雷達(dá)來輔助測速。當(dāng)速度傳感器速度和雷達(dá)的速度相差超過一定的幅度，則認(rèn)為進(jìn)入空轉(zhuǎn)或者打滑，此時將不以速度傳感器速度為準(zhǔn)。雷達(dá)傳感器測速穩(wěn)定性好，但是測速精度不及速度傳感器高。所以速度傳感器一般用于獲取真實速度，而雷達(dá)傳感器用于檢測速度傳感器測速是否正常。當(dāng)速度傳感器與雷達(dá)測速大致相同時，使用速度傳感器的測速結(jié)果，否則使用雷達(dá)傳感器的測速結(jié)果作為融合后的測速結(jié)果。通常情況下，雷達(dá)都能夠給出較正常的列車速度。當(dāng)速度傳感器與雷達(dá)傳感器的測速結(jié)果誤差在一定范圍內(nèi)的時候，使用速度傳感器的速度，否則使用雷達(dá)的速度作為測速結(jié)果。但是在使用過程中我們發(fā)現(xiàn)，在極少情況下，如暴雨、大雪等惡劣天氣，或者受其他環(huán)境因素干擾，雷達(dá)的測速也會收到影響，給出錯誤的測速結(jié)果。由于雷達(dá)和速度傳感器測速結(jié)果不一致時會使用雷達(dá)的測速結(jié)果，從而導(dǎo)致了嚴(yán)重的測速不準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高了測速系統(tǒng)測速精度的測速方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法，包括以下步驟1)檢測雷達(dá)傳感器測速是否異常；2)如果檢測到雷達(dá)傳感器測速正常，則通過常規(guī)的測速方法進(jìn)行列車測速；3)如果檢測到雷達(dá)傳感器測速異常，然后檢測速度傳感器測速是否發(fā)生異常；4)如果檢測到速度傳感器測速正常，則使用速度傳感器的測速結(jié)果。進(jìn)一步，步驟I)中雷達(dá)傳感器的檢測方法具體為根據(jù)雷達(dá)傳感器前、后輸出的 速度值計算前、后輸出的第一速度差值，并判斷該第一速度差值是否超出速度跳變門限范圍，然后根據(jù)結(jié)果判斷雷達(dá)傳感器測速是否異常。進(jìn)一步，所述雷達(dá)傳感器前、后輸出的速度值是非連續(xù)的，并且只對雷達(dá)傳感器進(jìn)行一次檢測，前、后輸出速度值的間隔時間根據(jù)實際情況選擇。進(jìn)一步，如果所述第一速度差值超出所述速度跳變門限范圍則判斷雷達(dá)傳感器測速異常，不使用雷達(dá)傳感器的測速結(jié)果。進(jìn)一步，所述雷達(dá)傳感器前、后輸出的速度值是連續(xù)的，并且在預(yù)定時間內(nèi)對雷達(dá)傳感器進(jìn)行多次檢測，將多次檢測到雷達(dá)傳感器發(fā)生跳變的次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的閾值比較，如果多次檢測到雷達(dá)傳感器發(fā)生跳變的次數(shù)超出預(yù)先設(shè)定的閾值則判斷雷達(dá)傳感器測速異常，否則判斷雷達(dá)傳感器測速正常。進(jìn)一步，步驟3)中速度傳感器的檢測方法具體為根據(jù)各個速度傳感器輸出的速度值計算各速度傳感器間的第二速度差值，并判斷該第二速度差值是否超出速度跳變門限范圍，然后根據(jù)結(jié)果判斷速度傳感器測速是否異常。進(jìn)一步，如果所述第二速度差值超出所述速度跳變門限范圍則判斷速度傳感器測速異常，則發(fā)生測速故障。 進(jìn)一步，所述速度跳變門限范圍為[_ (bXt+e)，aXt+e]，其中a為列車的最大牽引加速度，b為最大制動率，t為運行周期，ε為雷達(dá)測速波動參數(shù)。本發(fā)明的基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法，根據(jù)列車性能參數(shù)，對雷達(dá)傳感器和速度傳感器添加測速結(jié)果跳變防護(hù)，如果測速結(jié)果發(fā)生跳變，則認(rèn)為當(dāng)前設(shè)備測速結(jié)果不正常，不使用當(dāng)前設(shè)備測速結(jié)果?？梢员苊庠诶走_(dá)工作不正常的情況下，測速系統(tǒng)誤認(rèn)速度傳感器發(fā)生打滑或空轉(zhuǎn)，以雷達(dá)傳感器所測速度作為輸出結(jié)果，造成測速系統(tǒng)測速不準(zhǔn)確。通過對雷達(dá)測速結(jié)果不一致的檢測和處理，保證了系統(tǒng)的安全性，也提高了系統(tǒng)的可用性。


圖1為本發(fā)明基于列車的多傳感器測速系統(tǒng)測速示意圖；圖2為本發(fā)明測速方法中檢測雷達(dá)傳感器是否異常的流程圖；圖3為本發(fā)明測速方法中檢測速度傳感器是否異常的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明的基于列車的多傳感器測速系統(tǒng)，主要包括雷達(dá)傳感器、速度傳感器I和速度傳感器2，雷達(dá)傳感器主要用于判定速度傳感器是否發(fā)生空滑。本實施例中的測速系統(tǒng)采用兩個速度傳感器，為了保證測速的穩(wěn)定、可靠，測速系統(tǒng)也可以采用多個速度傳感器，雷達(dá)傳感器逐一去判斷各個速度傳感器是否發(fā)生空滑，測速系統(tǒng)最終以未發(fā)生空滑的速度傳感器所測速度值的平均值作為輸出速度。而當(dāng)雷達(dá)傳感器自身測速出現(xiàn)異常時，將無法通過雷達(dá)傳感器來正確判定速度傳感器是否發(fā)生了空滑，有可能因為雷達(dá)傳感器所測速度與速度傳感器所測速度差異較大，而誤判速度傳感器均發(fā)生空滑，最終測速系統(tǒng)會輸出雷達(dá)傳感器的速度，但是此時雷達(dá)傳感器所測速度嚴(yán)重偏離了列車的實際速度，導(dǎo)致測速系統(tǒng)輸出速度嚴(yán)重不準(zhǔn)。針對上述問題，本發(fā)明基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法，包括以下步驟
I)檢測雷達(dá)傳感器是否異常的步驟如下(處理流程見圖2)記錄雷達(dá)傳感器上次輸出速度值，用于檢測雷達(dá)傳感器本次輸出的速度值是否正常。計算本次輸出的速度與上次輸出的速度差值，并判斷此差值是否超出門限范圍(以下稱速度跳變門限)。若在門限范圍內(nèi)，則認(rèn)為雷達(dá)測速正常，可以按照常規(guī)的測速方法進(jìn)行測速，如比較雷達(dá)傳感器速度和速度傳感器速度，在門限范圍內(nèi)則測速系統(tǒng)使用速度傳感器速度作為輸出速度，否則使用雷達(dá)傳感器速度作為輸出速度。如果雷達(dá)傳感器前、后輸出的速度差值不在門限范圍內(nèi)，認(rèn)為雷達(dá)傳感器測速出現(xiàn)跳變，繼續(xù)后續(xù)的測速處理步驟，所述前、后輸出的速度可以是連續(xù)的也可以是非連續(xù)的。為了防止外界因素導(dǎo)致雷達(dá)傳感器出現(xiàn)瞬間的測速跳躍，影響到系統(tǒng)的可用性，在檢測雷達(dá)傳感器異常步驟中還可以增加連續(xù)跳變檢測。即在設(shè)定的時間內(nèi)對雷達(dá)傳感器進(jìn)行多次的跳變檢測，記錄多次的檢測結(jié)果，并將這段時間內(nèi)檢測到發(fā)生雷達(dá)傳感器跳變的次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的閾值比較，如果超出閾值才認(rèn)為雷達(dá)傳感器發(fā)生異常，否則認(rèn)為雷達(dá)傳感器正常，只是瞬間發(fā)生測速跳變。連續(xù)跳變檢測的設(shè)定時間和預(yù)先設(shè)定的閾值由現(xiàn)實情況確定，可靈活選擇。為了避免雷達(dá)傳感器出現(xiàn)瞬間的測速跳變，可選擇地，雷達(dá)傳感器記錄的前、后輸 出的速度是非連續(xù)的，即記錄前、后輸出的速度延長一定時間，例如，第I秒記錄輸出雷達(dá)傳感器速度，相隔2秒后再次記錄輸出雷達(dá)傳感器速度。雖然對雷達(dá)傳感器是否發(fā)生速度跳變只進(jìn)行一次檢測，但是由于前、后所測速度間隔一段時間，也可以避免雷達(dá)傳感器出現(xiàn)瞬間測速跳變，即認(rèn)為雷達(dá)傳感器發(fā)生異常，影響到系統(tǒng)的可用性。其中，前、后輸出的速度延長時間可由實際情況靈活選擇。速度跳變門限范圍計算方法如下設(shè)列車的最大牽引加速度a，最大制動率為b，運行周期為t，則速度跳變門限范圍應(yīng)為[-03\七+￡)，3\七+￡]，其中，e為雷達(dá)測速波動參數(shù)。上述列車參數(shù)在列車出廠后已由廠家提供。2)檢測速度傳感器是否異常的步驟如下(處理流程見圖3)當(dāng)檢測到雷達(dá)傳感器發(fā)生測速異常，則無法使用雷達(dá)傳感器來檢測速度傳感器是否發(fā)生了空轉(zhuǎn)或滑行。此時需要判斷兩速度傳感器間的測速差值是否在速度跳變門限范圍內(nèi)。若在，仍認(rèn)為測速正常，輸出兩速度傳感器所測速度的平均值，否則，認(rèn)為發(fā)生測速故障。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法，其特征在于，包括以下步驟1)檢測雷達(dá)傳感器測速是否異常；2)如果檢測到雷達(dá)傳感器測速正常，則通過常規(guī)的測速方法進(jìn)行列車測速；3)如果檢測到雷達(dá)傳感器測速異常，然后檢測速度傳感器測速是否發(fā)生異常；4)如果檢測到速度傳感器測速正常，則使用速度傳感器的測速結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的測速方法，其特征在于，步驟I)中雷達(dá)傳感器的檢測方法具體為根據(jù)雷達(dá)傳感器前、后輸出的速度值計算前、后輸出的第一速度差值，并判斷該第一速度差值是否超出速度跳變門限范圍，然后根據(jù)結(jié)果判斷雷達(dá)傳感器測速是否異常。
3.如權(quán)利要求2所述的測速方法，其特征在于，所述雷達(dá)傳感器前、后輸出的速度值是非連續(xù)的，并且只對雷達(dá)傳感器進(jìn)行一次檢測，前、后輸出速度值的間隔時間根據(jù)實際情況選擇。
4.如權(quán)利要求3所述的測速方法，其特征在于，如果所述第一速度差值超出所述速度跳變門限范圍則判斷雷達(dá)傳感器測速異常，不使用雷達(dá)傳感器的測速結(jié)果。
5.如權(quán)利要求2所述的測速方法，其特征在于，所述雷達(dá)傳感器前、后輸出的速度值是連續(xù)的，并且在預(yù)定時間內(nèi)對雷達(dá)傳感器進(jìn)行多次檢測，將多次檢測到雷達(dá)傳感器發(fā)生跳變的次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的閾值比較，如果多次檢測到雷達(dá)傳感器發(fā)生跳變的次數(shù)超出預(yù)先設(shè)定的閾值則判斷雷達(dá)傳感器測速異常，否則判斷雷達(dá)傳感器測速正常。
6.如權(quán)利要求1所述的測速方法，其特征在于，步驟3)中速度傳感器的檢測方法具體為根據(jù)各個速度傳感器輸出的速度值計算各速度傳感器間的第二速度差值，并判斷該第二速度差值是否超出速度跳變門限范圍，然后根據(jù)結(jié)果判斷速度傳感器測速是否異常。
7.如權(quán)利要求6所述的測速方法，其特征在于，如果所述第二速度差值超出所述速度跳變門限范圍則判斷速度傳感器測速異常，則發(fā)生測速故障。
8.如權(quán)利要求2或6所述的測速方法，其特征在于，所述速度跳變門限范圍為[-(bXt+ ε )，aXt+ ε ]，其中a為列車的最大牽引加速度，b為最大制動率，t為運行周期，ε為雷達(dá)測速波動參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法，包括以下步驟1)檢測雷達(dá)傳感器測速是否異常；2)如果檢測到雷達(dá)傳感器測速正常，則通過常規(guī)的測速方法進(jìn)行列車測速；3)如果檢測到雷達(dá)傳感器測速異常，然后檢測速度傳感器測速是否發(fā)生異常；4)如果檢測到速度傳感器測速正常，則使用速度傳感器的測速結(jié)果。本發(fā)明的基于列車多傳感器測速系統(tǒng)的測速方法可以避免在雷達(dá)工作不正常的情況下，測速系統(tǒng)誤認(rèn)速度傳感器發(fā)生打滑或空轉(zhuǎn)，以雷達(dá)傳感器所測速度作為輸出結(jié)果，造成測速系統(tǒng)測速不準(zhǔn)確。
文檔編號G01P21/02GK103018472SQ20121049731
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者孫軍國, 張燕武 申請人:北京交控科技有限公司