高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法及装置制造方法及图纸

技术编号:20924013 阅读:56 留言:0更新日期:2019-04-20 11:19
本发明专利技术公开了一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法及装置,其通过测量列车运行的加速度来检测ATO控制下的列车纵向冲击,并进行实时的数据分析与记录,该系统不但可以准确的检测出列车运行期间所有的超出冲击率阈值的冲击,而且可以记录行驶过程全程的相关数据并进行分析。通过对列车运行过程中纵向冲击的检测与记录,不但可以量化的考核ATO的驾驶水平,还能提供详细的运行信息用于分析超标原因,这对提高ATO的驾驶水平,保证旅客良好的乘车体验有重要的意义。

On line evaluation method and device for comfort index of automatic driving system of high speed railway

The invention discloses an online evaluation method and device for comfort index of high-speed railway automatic driving system, which detects longitudinal impact of train under ATO control by measuring acceleration of train operation, and carries out real-time data analysis and recording. The system can not only accurately detect all shocks exceeding the impact threshold during train operation, but also record driving. Relevant data of the whole process are analyzed. Through the detection and recording of longitudinal impact during train operation, not only ATO driving level can be quantitatively evaluated, but also detailed operation information can be provided to analyze the reasons for exceeding the standard, which is of great significance for improving ATO driving level and ensuring passengers'good riding experience.

【技术实现步骤摘要】
高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法及装置
本专利技术涉及铁道科学
,尤其涉及一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法及装置。
技术介绍
当前,装备在动车组上的列控设备只能够起到超速防护保障行车安全的作用,列车的正常驾驶还是依靠司机。司机驾驶列车不仅要实时观察运行前方路况,还需实时观察动车组状态显示及车载信号设备的人机界面显示,劳动强度大,也容易发生人因事故。自动驾驶技术(ATO)的应用可有效的减轻司机劳动强度、提高运输能力、降低运行能耗,是智能高铁列车控制系统的核心技术也是世界各国高速铁路的发展趋势。自动驾驶技术(ATO)对列车运行曲线的控制为多目标控制,按照控制优先级自高至低依次为:准点运行、舒适度、节能运行。目前,列车运行的准点率以及节能性能评估已有相关的标准或者明确的方法,对于列车舒适度的评价主要是从乘客体验和列车车辆动力学特性角度考虑的。《高速列车设计方法研究》中指出,CRH系列动车组利用车体振动加速度对其舒适度进行衡量,主要的评价指标为GB5599-85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》,该标准是用于标准轨铁路客货车运行动力学性能试验鉴定的国家标准。标准指出列车运行平稳性需按照平稳性指标和平均最大振动加速度来评定,各种运行状态下的列车及其动力学性能都不应低于评价指标的合格等级。TB/T2370-1993《铁路旅客列车纵向动力学试验方法与评定指标》是关于列车动力学性能评价方面的现行标准。标准规定了时速低于120km/h的标准轨列车纵向动力学性能的试验方法、计算方法和评价指标。其中要求在列车制动时,纵向加(减)速度需满足以下指标:(1)在启动、调速及常用制动时,纵向加(减)速度的绝对值应小于0.08g。(2)在紧急制动时,平均纵向减速度应小于0.12g,在初速40km/h以下时允许可不超过0.14g。(3)在紧急制动时,最大纵向减速度应小于0.34g。但是,TB/T2370-1993属于列车制动系统的设计标准,在考虑舒适度判断时具有一定的参考意义,但是最新的中国标准动车组中有关于车辆特性准则的相关参数已经高于该标准,所以该标准并不适用于高速铁路ATO的舒适度判断。UIC513标准-《铁路车辆旅客振动舒适性评价标准》是国际铁路联盟在参考各国舒适度研究的基础上,制定的舒适度评价标准。该标准是基于统计学的方法进行制定的,其振动舒适度评价方法是:以5分钟为间隔,利用加速度采集器获取列车加速度信息与旅客小组给出的振动舒适度平均值之间的关系,综合得出列车振动舒适度评价指标。但是,UIC513标准使用统计学分析方法将三轴方向的加速度信号计权并计算均方根值,并建立了与舒适度对应的关系式。GB5599同时考虑了加速度和振动频点信息进行加权计算,并给出了明确的计算公式。但UIC513标准与GB5599标准都主要针对的是稳态情况,并不适用于ATO驾驶列车的场景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法及装置,可以实时计算舒适度,以保证旅客乘车体验,并可作为考核ATO驾驶水平的重要依据。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,包括:采集列车纵向加速度信息以及ATO系统的控车接口信息;对采集到的纵向加速度信息进行校正与预处理后,通过计算得到冲击率;结合ATO系统的控车接口信息,来确定当前ATO系统的运行策略;根据冲击率与当前ATO系统的运行策略所对应冲击率阈值之间的大小关系,来进行舒适度指标的评价。一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价装置,该装置用于前述的方法,该装置包括:加速测量模块,用于采集列车纵向加速度信息;处理单元机笼,用于获取ATO系统的控车接口信息以及加速测量模块采集到的列车纵向加速度信息;还用于对采集到的纵向加速度信息进行校正与预处理后,通过计算得到冲击率;结合ATO系统的控车接口信息,来确定当前ATO系统的运行策略;根据冲击率与当前ATO系统的运行策略所对应冲击率阈值之间的大小关系,来进行舒适度指标的评价。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出,通过对列车运行过程中纵向冲击的检测与记录,不但可以量化的考核ATO的驾驶水平,还能提供详细的运行信息用于分析超标原因,这对提高ATO的驾驶水平,保证旅客良好的乘车体验有重要的意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,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附图。图1为本专利技术实施例提供的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法的流程图;图2为本专利技术实施例提供的列车水平行驶过程中产生的纵向加速度的矢量分解示意图;图3为本专利技术实施例提供的列车在上坡运动时产生的加速度矢量分解示意图;图4为本专利技术实施例提供的预处理并计算冲击率的步骤流程图;图5为本专利技术实施例提供的测试报告示意图;图6为本专利技术实施例提供的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价装置示意图;图7为本专利技术实施例提供的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价装置原理示意图;图8为本专利技术实施例提供的上位机软件流程图;图9为本专利技术实施例提供的报告以及测试数据下载时的CPU登录界面示意图;图10为本专利技术实施例提供的报告以及测试数据下载时的登录后的界面示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例,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,都属于本专利技术的保护范围。目前针对高速铁路自动驾驶系统舒适度检测的标准和方法还未形成,因此需要建立评判标准、开发专用的测试工具,从而实现高速铁路自动驾驶曲线对旅客乘车体验的影响量化检测,从旅客舒适度的角度来判断该曲线的合理性,为评判和优化高速铁路ATO的驾驶策略提供依据。为了解决相关技术问题,本专利技术实施例提供一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法。从ATO控车的角度而言,影响旅客舒适度的因素为列车运行方向的冲击,即纵向冲击。在ATO系统的各个运行策略下的纵向冲击会影响旅客乘坐的舒适度以及行车安全,可作为考核ATO驾驶水平的重要依据。通过网络实时监测ATO输出命令、车辆控制系统反馈信息。通过加速测量模块获得列车运行方向的加速度值,对所采集到的加速度值进行处理分析,得到冲击率信息,从而可在线实时对列车驾驶舒适性进行分析,并自动记录与显示测试结果。本专利技术提供的方法主要解决如下问题:1、解决纵向加速度测量偏差对评价结果的影响,包括安装姿态偏差、坡度偏差、车体振动等。2、解决数据记录与信息实时在线显示,包括:a、通过将测量数据、分析数据和ATO控车信息同时记录在以时间轴对齐的日志文件中。b、在人机界面实时显示测量数据、分析数据和ATO控车信息。3、解决数据分析与测试结果评价,包括:a、数据的自动分析。b、测试报告的自动生成。c、可通过配置文件调整参数的评价指标与分析策略的修改机制。如图1所示,为一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法的流程图本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,其特征在于,包括:采集列车纵向加速度信息以及ATO系统的控车接口信息;对采集到的纵向加速度信息进行校正与预处理后,通过计算得到冲击率;结合ATO系统的控车接口信息,来确定当前ATO系统的运行策略;根据冲击率与当前ATO系统的运行策略所对应冲击率阈值之间的大小关系,来进行舒适度指标的评价。

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,其特征在于,包括:采集列车纵向加速度信息以及ATO系统的控车接口信息;对采集到的纵向加速度信息进行校正与预处理后,通过计算得到冲击率;结合ATO系统的控车接口信息,来确定当前ATO系统的运行策略;根据冲击率与当前ATO系统的运行策略所对应冲击率阈值之间的大小关系,来进行舒适度指标的评价。2.根据权利要求1所述的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,其特征在于,所述对采集到的纵向加速度信息进行校正包括:a、对设备安装姿态引起的测量误差进行校正,其步骤如下:计算重力加速度g在斜面上的分量g1,以及列车的实际加速度沿着倾斜角的分量a1:g1=gsinαa1=acosα其中,α为人工安装可能造成的加速度计的倾斜误差角度;加速度计的测量值aj表示为:aj=g1+a1=gsinα+acosα;即,列车在水平面上行驶的实际纵向加速度a为:a=(aj-gsinα)/cosα;列车静止状态下,a=0,从而推算出倾斜误差角度α为:α=arcsin(aj/g);从而利用推算出倾斜误差角度α校正列车在水平面上行驶的实际纵向加速度a;b、对坡度引起的测量误差进行校正,其步骤如下:在上坡时,计算重力加速度g在斜面上的分量g2,以及列车的实际加速度沿着倾斜角的分量a2:g2=gsin(α+β)a2=acosα其中,β为通过ATO系统得到的坡度信息;上坡时加速度计的测量值ai为:ai=gsin(arcsin(aj/g)+β)+acosα;则上坡时,列车的实际纵向加速度a’为:a’=(ai-gsin(arcsin(aj/g)+β))/cosα;同理,下坡时,列车的实际纵向加速度a”为:a”=(ai+gsin(arcsin(aj/g)+β))/cosα。3.根据权利要求1所述的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,其特征在于,所述预处理的步骤包括:对校正后的纵向加速度信息进行低通滤波,然后以一定的采样频率进行数据离散,最后,使用预设的滑动窗口,对离散数据进行滑动平均。4.根据权利要求1或2或3所述的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,其特征在于,通过对预处理后的纵向加速度信息进行求导运算,得到冲击率。5.根据权利要求1所述的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,其特征在于,所述ATO系统的控车接口信息通过如下方式获取:采用以太网UDP协议和ATO系统进行通信,接收控车接口信息;或者,采用MVB总线接口接入ATO系统与车辆系统的总线,通过侦听的方式获得控车接口信息。6.根据权利要求1或5所述的一种高速铁路自动驾驶系统舒适度指标在线评价方法,其特征在于,所述结合ATO系统的控车接口信息,来确定当前ATO系统的运行策略包括:将ATO系统的运行策略划分如下六种情况:起步阶段、提速阶段、巡航阶段、变速阶段、过分相区阶段、减速阶段、以及停车阶段;结合ATO系统的控车接口信息,以及各情况的进入退出条件来确定当前ATO系统的运行策略:如果上一时刻,列车速度为零且列车停稳,当前时刻列车速度大于0,则列车进入起步阶段;当列车速度超出第一设定值时,列车退出起步阶段;如果上一时刻,列车不在提速阶段,当前时刻列车加速度大于0且列车速度与ATP限速差值小于第二设定值,则列车进入提速阶段;当列车加速度小于或者等于0或者列车速度与ATP限速差值大于第二设定值时,列车退出提速阶段;如果上一时刻,列车不在巡航阶段,当前时刻列车速度与ATP限速差值小于...

【专利技术属性】
技术研发人员:李博朱少彤黄康赵阳孟军倪品品尹逊政李亮宋志丹余刚许硕秦悦贾鹏史宁娟
申请(专利权)人:中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所中国铁路总公司中国铁道科学研究院集团有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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