专利名称：一种基于列车多传感器测速系统的测速方法
技术领域：
本发明涉及一种测速系统的测速方法，尤指一种基于列车多传感器测速系统的测速方法。
背景技术：
随着城市轨道交通的迅速发展，准时、低运行间隔成为发展目标，因此要求信号系统具有高度的自动化及智能化。信号系统核心设备即车载自动防护系统(下文简称为ATP)来保证轨道交通的安全运行。车载ATP设备通过采集当前的列车速度，根据地面控制设备传送的速度等控制信息，来防止列车超速以及闯信号等危险事件。而车载ATP设备所有的防护功能基准是采集的速度必须可靠，真实反映出当前的速度。因此一般采用通过速度传感器来精确测试速度。轮轴脉冲速度传感器(下文简称速度传感器)的原理基于检测车轮的转动次数来精确计算出速度。当车轮空转或者打滑(下文简称空滑)的时候，容易出现测速不准确。一般的做法通过追加一个其他的测速设备来辅助测量，来判断是否出现空转或打滑。一种做法可以根据安装雷达来辅助测速。当速度传感器速度和雷达的速度相差超过一定的幅度，则认为进入空转或者打滑，此时将不以速度传感器速度为准。雷达传感器测速稳定性好，但是测速精度不及速度传感器高。所以速度传感器一般用于获取真实速度，而雷达传感器用于检测速度传感器测速是否正常。当速度传感器与雷达测速大致相同时，使用速度传感器的测速结果，否则使用雷达传感器的测速结果作为融合后的测速结果。通常情况下，雷达都能够给出较正常的列车速度。当速度传感器与雷达传感器的测速结果误差在一定范围内的时候，使用速度传感器的速度，否则使用雷达的速度作为测速结果。但是在使用过程中我们发现，在极少情况下，如暴雨、大雪等恶劣天气，或者受其他环境因素干扰，雷达的测速也会收到影响，给出错误的测速结果。由于雷达和速度传感器测速结果不一致时会使用雷达的测速结果，从而导致了严重的测速不准。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种提高了测速系统测速精度的测速方法。为实现上述目的，本发明的基于列车多传感器测速系统的测速方法，包括以下步骤1)检测雷达传感器测速是否异常；2)如果检测到雷达传感器测速正常，则通过常规的测速方法进行列车测速；3)如果检测到雷达传感器测速异常，然后检测速度传感器测速是否发生异常；4)如果检测到速度传感器测速正常，则使用速度传感器的测速结果。进一步，步骤I)中雷达传感器的检测方法具体为根据雷达传感器前、后输出的 速度值计算前、后输出的第一速度差值，并判断该第一速度差值是否超出速度跳变门限范围，然后根据结果判断雷达传感器测速是否异常。进一步，所述雷达传感器前、后输出的速度值是非连续的，并且只对雷达传感器进行一次检测，前、后输出速度值的间隔时间根据实际情况选择。进一步，如果所述第一速度差值超出所述速度跳变门限范围则判断雷达传感器测速异常，不使用雷达传感器的测速结果。进一步，所述雷达传感器前、后输出的速度值是连续的，并且在预定时间内对雷达传感器进行多次检测，将多次检测到雷达传感器发生跳变的次数与预先设定的阈值比较，如果多次检测到雷达传感器发生跳变的次数超出预先设定的阈值则判断雷达传感器测速异常，否则判断雷达传感器测速正常。进一步，步骤3)中速度传感器的检测方法具体为根据各个速度传感器输出的速度值计算各速度传感器间的第二速度差值，并判断该第二速度差值是否超出速度跳变门限范围，然后根据结果判断速度传感器测速是否异常。进一步，如果所述第二速度差值超出所述速度跳变门限范围则判断速度传感器测速异常，则发生测速故障。 进一步，所述速度跳变门限范围为[_ (bXt+e)，aXt+e]，其中a为列车的最大牵引加速度，b为最大制动率，t为运行周期，ε为雷达测速波动参数。本发明的基于列车多传感器测速系统的测速方法，根据列车性能参数，对雷达传感器和速度传感器添加测速结果跳变防护，如果测速结果发生跳变，则认为当前设备测速结果不正常，不使用当前设备测速结果。可以避免在雷达工作不正常的情况下，测速系统误认速度传感器发生打滑或空转，以雷达传感器所测速度作为输出结果，造成测速系统测速不准确。通过对雷达测速结果不一致的检测和处理，保证了系统的安全性，也提高了系统的可用性。
图1为本发明基于列车的多传感器测速系统测速示意图；图2为本发明测速方法中检测雷达传感器是否异常的流程图；图3为本发明测速方法中检测速度传感器是否异常的流程图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不限制本发明的保护范围。如图1所示，本发明的基于列车的多传感器测速系统，主要包括雷达传感器、速度传感器I和速度传感器2，雷达传感器主要用于判定速度传感器是否发生空滑。本实施例中的测速系统采用两个速度传感器，为了保证测速的稳定、可靠，测速系统也可以采用多个速度传感器，雷达传感器逐一去判断各个速度传感器是否发生空滑，测速系统最终以未发生空滑的速度传感器所测速度值的平均值作为输出速度。而当雷达传感器自身测速出现异常时，将无法通过雷达传感器来正确判定速度传感器是否发生了空滑，有可能因为雷达传感器所测速度与速度传感器所测速度差异较大，而误判速度传感器均发生空滑，最终测速系统会输出雷达传感器的速度，但是此时雷达传感器所测速度严重偏离了列车的实际速度，导致测速系统输出速度严重不准。针对上述问题，本发明基于列车多传感器测速系统的测速方法，包括以下步骤
I)检测雷达传感器是否异常的步骤如下(处理流程见图2)记录雷达传感器上次输出速度值，用于检测雷达传感器本次输出的速度值是否正常。计算本次输出的速度与上次输出的速度差值，并判断此差值是否超出门限范围(以下称速度跳变门限)。若在门限范围内，则认为雷达测速正常，可以按照常规的测速方法进行测速，如比较雷达传感器速度和速度传感器速度，在门限范围内则测速系统使用速度传感器速度作为输出速度，否则使用雷达传感器速度作为输出速度。如果雷达传感器前、后输出的速度差值不在门限范围内，认为雷达传感器测速出现跳变，继续后续的测速处理步骤，所述前、后输出的速度可以是连续的也可以是非连续的。为了防止外界因素导致雷达传感器出现瞬间的测速跳跃，影响到系统的可用性，在检测雷达传感器异常步骤中还可以增加连续跳变检测。即在设定的时间内对雷达传感器进行多次的跳变检测，记录多次的检测结果，并将这段时间内检测到发生雷达传感器跳变的次数与预先设定的阈值比较，如果超出阈值才认为雷达传感器发生异常，否则认为雷达传感器正常，只是瞬间发生测速跳变。连续跳变检测的设定时间和预先设定的阈值由现实情况确定，可灵活选择。为了避免雷达传感器出现瞬间的测速跳变，可选择地，雷达传感器记录的前、后输 出的速度是非连续的，即记录前、后输出的速度延长一定时间，例如，第I秒记录输出雷达传感器速度，相隔2秒后再次记录输出雷达传感器速度。虽然对雷达传感器是否发生速度跳变只进行一次检测，但是由于前、后所测速度间隔一段时间，也可以避免雷达传感器出现瞬间测速跳变，即认为雷达传感器发生异常，影响到系统的可用性。其中，前、后输出的速度延长时间可由实际情况灵活选择。速度跳变门限范围计算方法如下设列车的最大牵引加速度a，最大制动率为b，运行周期为t，则速度跳变门限范围应为[-03\七+￡)，3\七+￡]，其中，e为雷达测速波动参数。上述列车参数在列车出厂后已由厂家提供。2)检测速度传感器是否异常的步骤如下(处理流程见图3)当检测到雷达传感器发生测速异常，则无法使用雷达传感器来检测速度传感器是否发生了空转或滑行。此时需要判断两速度传感器间的测速差值是否在速度跳变门限范围内。若在，仍认为测速正常，输出两速度传感器所测速度的平均值，否则，认为发生测速故障。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种基于列车多传感器测速系统的测速方法，其特征在于，包括以下步骤1)检测雷达传感器测速是否异常；2)如果检测到雷达传感器测速正常，则通过常规的测速方法进行列车测速；3)如果检测到雷达传感器测速异常，然后检测速度传感器测速是否发生异常；4)如果检测到速度传感器测速正常，则使用速度传感器的测速结果。
2.如权利要求1所述的测速方法，其特征在于，步骤I)中雷达传感器的检测方法具体为根据雷达传感器前、后输出的速度值计算前、后输出的第一速度差值，并判断该第一速度差值是否超出速度跳变门限范围，然后根据结果判断雷达传感器测速是否异常。
3.如权利要求2所述的测速方法，其特征在于，所述雷达传感器前、后输出的速度值是非连续的，并且只对雷达传感器进行一次检测，前、后输出速度值的间隔时间根据实际情况选择。
4.如权利要求3所述的测速方法，其特征在于，如果所述第一速度差值超出所述速度跳变门限范围则判断雷达传感器测速异常，不使用雷达传感器的测速结果。
5.如权利要求2所述的测速方法，其特征在于，所述雷达传感器前、后输出的速度值是连续的，并且在预定时间内对雷达传感器进行多次检测，将多次检测到雷达传感器发生跳变的次数与预先设定的阈值比较，如果多次检测到雷达传感器发生跳变的次数超出预先设定的阈值则判断雷达传感器测速异常，否则判断雷达传感器测速正常。
6.如权利要求1所述的测速方法，其特征在于，步骤3)中速度传感器的检测方法具体为根据各个速度传感器输出的速度值计算各速度传感器间的第二速度差值，并判断该第二速度差值是否超出速度跳变门限范围，然后根据结果判断速度传感器测速是否异常。
7.如权利要求6所述的测速方法，其特征在于，如果所述第二速度差值超出所述速度跳变门限范围则判断速度传感器测速异常，则发生测速故障。
8.如权利要求2或6所述的测速方法，其特征在于，所述速度跳变门限范围为[-(bXt+ ε )，aXt+ ε ]，其中a为列车的最大牵引加速度，b为最大制动率，t为运行周期，ε为雷达测速波动参数。
全文摘要
本发明公开了一种基于列车多传感器测速系统的测速方法，包括以下步骤1)检测雷达传感器测速是否异常；2)如果检测到雷达传感器测速正常，则通过常规的测速方法进行列车测速；3)如果检测到雷达传感器测速异常，然后检测速度传感器测速是否发生异常；4)如果检测到速度传感器测速正常，则使用速度传感器的测速结果。本发明的基于列车多传感器测速系统的测速方法可以避免在雷达工作不正常的情况下，测速系统误认速度传感器发生打滑或空转，以雷达传感器所测速度作为输出结果，造成测速系统测速不准确。
文档编号G01P21/02GK103018472SQ20121049731
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者孙军国, 张燕武 申请人:北京交控科技有限公司
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