对空转和打滑进行检测和补偿的安全列车测速测距系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种对空转和打滑进行检测和补偿的安全列车测速测距系统及方法，其特征在于，包括加速度传感器信号采集和处理模块、速度传感器信号采集和处理模块、加速度打滑判定模块、速度打滑判定模块、列车测速测距补偿计算模块、列车速度不确定性计算模块。本发明专利技术能够灵敏精确的检测车轮打滑或抱死、并能够对列车速度进行补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市轨道交通安全信号领域，具体是一种应用于列车自动控制系统 (ATC)中的列车测速测距方法。
技术介绍
在城市轨道交通安全信号领域，车载列车自动防护系统ATP系统一般采用转速计对列车速度进行测量，这些外部测速设备通常安装在拖车的制动轴上，列车自动防护系统 ATP系统通过采集、分析外部测速设备的传感器信号，计算出车轮速度。在制动过程中，当车辆施加的制动力大于轮轨之间最大的黏着力时，车轮会出现打滑或者抱死现象，此时，根据安装在制动轴上的测速设备采集的传感器信号计算出来的车轮速度无法准确的反映列车速度。车载列车自动防护系统ATP系统应该能够准确的检测出车轮打滑或抱死的现象，并能够对列车速度进行补偿。目前，最常见的用于检测车轮打滑的方法是对测量出来的车轮速度进行微分，计算出车轮的减速度，即AwhMl = (Vwhral (n)-Vwhe^m))/Teyde,通过将Awhral与固定的经验参数 Aslip进行比较判断车轮是否出现打滑。这种方法存在以下三个缺陷1、轨道交通线路路况较为复杂，列车在运动过程中容易出现机械振动；同时，车辆的电气线路比较繁复，在采集测速设备的传感器信号时容易出现电磁串扰。这两种情况会导致通过采集计算出来的车轮速度Vvheel出现失真，Awheel值产生较大的误差，出现车轮打滑误判。2、判断车轮打滑的固定经验参数Aslip与钢轨轨面的黏着系数有关，轨道交通线路钢轨表面容易受到雨水、铁锈或其它固体颗粒等污染物影响，导致钢轨的黏着系数出现急剧减小，尽管此时车轮已经出现打滑，但是根据Awhral与Aslip无法判断出来。3、轨道交通列车上配备了车轮自动防抱死系统(WSP)，当检测到车轮滑行或抱死现象出现后，通过防滑阀对制 动缸进行保压、排气、充气控制，使车轮恢复到正常的工作状态。在自动防抱死系统(WSP)工作过程中，Awhral值的变化过程是，首先急剧下降，然后逐渐平稳，最终稳定上升恢复到未打滑时的值。此时，根据Awhral与Aslip无法对整个车轮滑行过程进行检测，特别是准确判断车轮打滑何时结束，导致在速度补偿过程中出现较大偏差。另一种检测车轮滑行的方法是通过计算车轮速度与列车参考速度之间的速度差， 即=Vdiff = Vref-Vwheel,通过将Vdiff与固定的经验参数Vslip进行比较判断车轮是否出现打滑。 这种方法存在以下两个缺陷1、列车参考速度选取不科学，在制动过程中，Vref通常选取装配测速设备的几根车轴中转速最大的那一个，当出现所有的车轴同时打滑时，Vref误差较大。2、由于采用固定的经验参数Vslip判断车轮打滑，当列车速度较低时，容易导致判断车轮打滑迟缓；当列车速度较高时，容易导致判断车轮打滑过于灵敏，出现误判。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种对空转和打滑进行检测和补偿的安全列车测速测距系统，它可以灵敏精确的检测车轮打滑或抱死、并能够对列车速度进行补偿。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种对空转和打滑进行检测和补偿的安全列车测速测距系统，其特征在于，包括加速度传感器信号采集和处理模块、速度传感器信号采集和处理模块、加速度打滑判定模块、速度打滑判定模块、列车测速测距补偿计算模块、 列车速度不确定性计算模块。上述6个功能模块之间存在特定的数据传输关系，所述加速度传感器信号采集和处理模块、速度传感器信号采集和处理模块、加速度打滑判定模块、速度打滑判定模块、列车测速测距补偿计算模块、列车速度不确定性计算模块中前面模块产生的输出是后续模块的输入，后续模块的输出在下一个算法周期构成前面模块的输入。本专利技术的有益效果在于能够灵敏精确的检测车轮打滑或抱死、并能够对列车速度进行补偿。一种对空转和打滑进行检测和补偿的安全列车测速测距方法，根据安装在车体上的加速度传感器计算得出的加速度，加速度计测量得出的加速度Ameasure = Atrain+g sin a ；车轮计算得出的加速度=AwheelAtrain+Awheelslip 如果没有出现打滑Adiff= Ameasure-Awheel = g sin a ；如果，Adiff彡dbgrade+Asliptolerance,则认为出现车轮打滑；其中Ameasure :加速计测量出来的加速度；Awheel :通过对车轮速度进行微分计算得出的加速度；Atrain :车体加速度；g sin a :线路坡道产生的加速度；Awheelslip :车轮滑行产生的加速度变化量；Adiff :加速度差值；dbgrade :列车自动防护系统ATP系统根据列车的位置信息从线路配置数据库中获取的坡道加速度信息；Aslipf:根据加速度差值判断是否出现车轮打滑的加速度滑行容限值。采用速度传感器作为列车测速的基本设备，采用加速度计作为判断车轮打滑和抱死的辅助设备，并在车轮打滑状态下对列车速度进行补偿。对速度传感器测量的原始车轮速度、对加速度计测量出来的加速度进行一阶低通滤波。采用加速度差值对列车是否出现车轮打滑进行判定。采用加速度计测量出来的加速度值作为计算列车参考速度和速度差值的依据。采用速度差值对列车是否出现车轮打滑进行判定。根据速度差值判断车轮是否出现打滑的门阀值根据列车速度、打滑状态进行调難iF. O附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术测速方法的工作原理图2是本专利技术测速方法的程序框图3是本专利技术测速方法根据加速度差值判断车轮打滑的程序流程图4是本专利技术测速方法根据速度差值判断车轮打滑的程序流程图5是本专利技术测速方法效果图。具体实施方式本专利技术可以实现对轨道交通列车速度进行准确测量，消除制动过程中出现的车轮打滑或抱死对列车速度测量精度的影响，设计了一种能够灵敏检测出车轮打滑和抱死、并能够对列车速度进行补偿的测速测距方法。本专利技术所述的能够灵敏精确的检测车轮打滑或抱死、并能够对列车速度进行补偿的测速方法，该方法能够应用于包括但并不局限于城市轨道交通列车控制系统等领域。本方法的工作原理如图1所示，根据安装在车体上(与车体保持水平)的加速度传感器计算得出的加速度，加速度计测量得出的加速度Ameasure = Atrain+g sin a车轮计算得出的加速度=AwheelAtrain+Awheelslip·如果没有出现打滑Adiff= Ameasure-Awheel = g sin a如果，Adiff彡dbgrade+Asliptolerance,则认为出现车轮打滑其中Ameasure :加速计测量出来的加速度；Awheel :通过对车轮速度进行微分计算得出的加速度；Atrain :车体加速度；g sin a :线路坡道产生的加速度；Awheelslip :车轮滑行产生的加速度变化量；Adiff :加速度差值；dbgrade :列车自动防护系统ATP系统根据列车的位置信息从线路配置数据库中获取的坡道加速度信息；；Aslipf:根据加速度差值判断是否出现车轮打滑的加速度滑行容限值。本方法的详细设计方案如图2所示，由加速度传感器信号采集和处理模块(I)、速度传感器信号采集和处理模块(2 )、加速度打滑判定模块(3 )、速度打滑判定模块(4 )、列车测速测距补偿计算模块(5)、列车速度不确定性计算模块(6)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对空转和打滑进行检测和补偿的安全列车测速测距系统，其特征在于，包括加速度传感器信号采集和处理模块（1）、速度传感器信号采集和处理模块（2）、加速度打滑判定模块（3）、速度打滑判定模块（4）、列车测速测距补偿计算模块（5）、列车速度不确定性计算模块（6）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王野，黄润磊，
申请(专利权)人：上海富欣智能交通控制有限公司，
类型：发明
国别省市：