一种城轨列车测速测距冗余保护方法技术

本发明专利技术公开了一种城轨列车测速测距冗余保护方法，分析城轨列车测速测距冗余保护场景和保护方案，确定列车头尾双端测速测距处理器之间需要通信的关键数据和数据量，根据关键数据和数据量，分析列车头尾双端测速测距处理器之间使用CAN总线通信的约束条件，确定列车头尾双端测速测距处理器之间使用CAN总线通信的波特率，根据CAN总线通信的波特率，分析列车头尾双端测速测距处理器输出数据差异和数据传输耗时，确定列车头尾双端测速测距冗余保护的列车运行关键数据矫正和补偿算法，根据关键数据矫正和补偿算法，矫正列车运行的方向、速度和距离，生成双端测速测距功能故障检测方案和测速测距数据安全输出保护方案。测速测距数据安全输出保护方案。测速测距数据安全输出保护方案。

【技术实现步骤摘要】
一种城轨列车测速测距冗余保护方法


[0001]本专利技术属于城轨列车监控
，具体涉及一种测速测距保护技术。

技术介绍

[0002]城轨列车测速测距系统为列车自动控制系统和自动运行系统提供准确的列车位置信息和运行状态信息，是城轨列车安全运行的重要前提。无人驾驶技术的普及，对测速测距系统的稳定性和安全性提出了更高的要求。
[0003]目前大部分的列车测速测距系统，不支持冗余保护功能。在单端测速测距功能故障后，列车自动控制系统判断测速测距功能不可用，列车无法定位或进入非安全运行状态。在此情况下，为保证安全性，迫使列车停运。
[0004]在为数不多的已经实现列车定位冗余保护功能中，列车头尾两端的测速测距处理器并不彼此通信。列车双端的自动控制系统彼此通信，并实现头尾冗余保护功能，对列车自动控制系统自身的安全性和复杂性带来了挑战。
[0005]采用更加安全便捷的方式，实现列车测速测距功能的冗余保护，是提升列车运行安全性和经济性的有效措施。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有技术存在的问题，提出了一种城轨列车测速测距冗余保护方法，对城轨列车外部传感器故障或数据表决故障导致的单端测速测距功能故障场景进行冗余保护，为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案。
[0007]分析城轨列车测速测距冗余保护场景和保护方案，确定列车头尾双端测速测距处理器之间需要通信的关键数据和数据量，根据关键数据和数据量，分析列车头尾双端测速测距处理器之间使用CAN总线通信的约束条件，确定列车头尾双端测速测距处理器之间使用CAN总线通信的波特率，根据CAN总线通信的波特率，分析列车头尾双端测速测距处理器输出数据差异和数据传输耗时，确定列车头尾双端测速测距冗余保护的列车运行关键数据矫正和补偿算法，根据关键数据矫正和补偿算法，矫正列车运行的方向、速度和距离，生成双端测速测距功能故障检测方案和测速测距数据安全输出保护方案。
[0008]进一步的，冗余保护场景和保护方案，包括：根据城轨列车测速测距功能的数据输入来源和实现算法，列举单端测速测距功能故障的可能原因，包括BTM故障、雷达和双路OPG中的两个及以上测速传感器故障、测速测距数据表决故障，在列车头尾两端各放置一套测速测距装置，用双绞线连接头端的双端测速测距处理器，使用CAN总线协议传输双端数据，在外部传感器故障或数据表决故障导致测速测距输出数据不可用时，将接收到的尾端测速测距数据补偿矫正后输出，用于列车定位。
[0009]进一步的，关键数据和数据量，包括：列车运行的速度、加速度、从BTM接收到的应答器信息和道岔信息、距离上一个经过的应答器的距离、列车在单个测速测距处理周期的运行距离、列车速度不确定性、应答器距离不确定性、车轮轮径值、BTM和测速传感器的故障
状态等关键信息数据，考虑到数据传输的安全性和完整性，传输数据时，在数据帧前后添加帧头帧尾，累计计算双端通信的数据总量。
[0010]进一步的，CAN总线通信的波特率，包括：根据数据总量和波特率计算需要的传输时间，该传输时间小于处理器单个运行周期中允许数据传输的时间限制，即其中T
trans
表示数据从列车尾端传输到列车头端的时间，Len
trans
表示需要传输的数据总量，B表示波特率，T
limit
表示测速测距处理器单个运行周期中允许数据传输占用的最大时间，结合列车头尾两端测速测距处理器之间的距离，满足CAN总线的通信速率与通信距离的关系。
[0011]进一步的，矫正列车运行的方向，包括：列车头尾两端的检测方向相反，对冗余保护场景下获取的尾端列车运行方向进行取反处理。
[0012]进一步的，矫正列车运行的速度，包括：同一时刻，将列车头端接收到的尾端测速数据与列车实际运行速度存在的传输时间差，用补偿算法表示，即其中T
comp
表示补偿时间，T
calcu
表示进行测速测距数据补偿的时刻，T
receive
表示接收到另一端数据的时刻，V
comp
表示补偿后的速度，V
receive
表示接收到的另一端测速数据，a表示列车运行加速度。
[0013]进一步的，矫正列车运行的距离，包括：同一时刻，将列车头端接收到的尾端测距数据与列车实际运行位置存在的传输时间差，用补偿算法表示，即D
comp
＝D
receive
+V
comp
T
comp
，其中D
comp
表示补偿后的列车测距数据，D
receive
表示接收到的另一端测距数据。
[0014]进一步的，功能故障检测方案，包括：读取接收到的尾端数据中的两路及以上测速传感器故障标志位、BTM故障标志位和数据表决故障标志位，根据三种标志位的置位情况，判断尾端测速测距是否存在功能故障，若存在故障，则不使用接收到的尾端测速测距数据，直接报警。
[0015]进一步的，数据安全输出保护方案，包括：读取接收到的尾端数据中的测速数据，计算该测速数据与本端测速数据的差值，若差值超出预设的阈值，则判定尾端测速功能异常，不使用接收到的尾端测速测距数据，直接报警。
[0016]本专利技术的有益效果：考虑了位于列车头尾双端的测速测距处理器通信的约束条件，明确了头尾双端通信使用CAN总线波特率与通信数据量之间的计算关系，考虑了实际线路运行中高频发的测速传感器和BTM故障导致的单端测速测距功能故障场景，有利于提高城轨列车测速测距数据输出的稳定性，针对双端测速测距功能故障的场景进行检测和保护，有利于提高安全性。
附图说明
[0017]图1是CAN总线通信速率与通信距离关系，图2是列车头尾双端测速测距系统通信原理，图3是保护方案流程。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术的技术方案做具体的说明。
[0019]CAN总线通信速率与通信距离关系如图1所示，随着CAN总线设置的通信速率与所
支持的通信距离成负相关，即采用较高的通讯速率，可以提升测速测距处理器之间的数据通信效率，但是可以支持的通信距离较短，如果采用较低的通信速率，会降低处理器之间的通信效率，但是可以支持较长的通信距离，综合考虑测速测距处理器容忍的数据传输时限和列车头尾之间的通信距离两个因素。
[0020]列车头尾双端测速测距系统通信原理如图2所示，在头尾两端的测速测距系统中，处理器使用适配的通信方式，采集外部测速测距传感器的输入数据，单端测速测距系统中配置三路处理器，三路处理器之间存在数据通信和数据表决关系，最终输出表决处理后的测速测距数据。
[0021]保护方案流程如图3所示，包括以下步骤：
[0022]步骤1、分析城轨列车测速测距冗余保护场景和保护方案，确定列车头尾双端测速测距处理器之间需要通信的关键数据和数据量；
[0023]步骤2、基于所述的关键数据和数据量，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城轨列车测速测距冗余保护方法，其特征在于，包括：分析城轨列车测速测距冗余保护场景和保护方案，确定列车头尾双端测速测距处理器之间需要通信的关键数据和数据量，根据关键数据和数据量，分析列车头尾双端测速测距处理器之间使用CAN总线通信的约束条件，确定列车头尾双端测速测距处理器之间使用CAN总线通信的波特率，根据CAN总线通信的波特率，分析列车头尾双端测速测距处理器输出数据差异和数据传输耗时，确定列车头尾双端测速测距冗余保护的列车运行关键数据矫正和补偿算法，根据关键数据矫正和补偿算法，矫正列车运行的方向、速度和距离，生成双端测速测距功能故障检测方案和测速测距数据安全输出保护方案。2.根据权利要求1所述的城轨列车测速测距冗余保护方法，其特征在于，所述冗余保护场景和保护方案，包括：根据城轨列车测速测距功能的数据输入来源和实现算法，列举单端测速测距功能故障的可能原因，包括BTM故障、雷达和双路OPG中的两个及以上测速传感器故障、测速测距数据表决故障，在列车头尾两端各放置一套测速测距装置，用双绞线连接头端的双端测速测距处理器，使用CAN总线协议传输双端数据，在外部传感器故障或数据表决故障导致测速测距输出数据不可用时，将接收到的尾端测速测距数据补偿矫正后输出，用于列车定位。3.根据权利要求1所述的城轨列车测速测距冗余保护方法，其特征在于，所述关键数据和数据量，包括：列车运行的速度、加速度、从BTM接收到的应答器信息和道岔信息、距离上一个经过的应答器的距离、列车在单个测速测距处理周期的运行距离、列车速度不确定性、应答器距离不确定性、车轮轮径值、BTM和测速传感器的故障状态等关键信息数据，考虑到数据传输的安全性和完整性，传输数据时，在数据帧前后添加帧头帧尾，累计计算双端通信的数据总量。4.根据权利要求1所述的城轨列车测速测距冗余保护方法，其特征在于，所述CAN总线通信的波特率，包括：根据数据总量和波特率计算需要的传输时间，该传输时间小于处理器单个运行周期中允许数据传输的时间限制，即其中T
trans
表示数据从列车尾端传输到列车头端的时间，Len
trans
表示需要传输的数据总量，B表示波特率，T
limit
表示测速测距处理器单...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏东，孟旭瑶，何浩洋，王恒，张亦然，
申请(专利权)人：南京恩瑞特实业有限公司，
类型：发明
国别省市：