一種列車(chē)測(cè)速方法、處理器及列車(chē)測(cè)速系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種列車(chē)測(cè)速方法、處理器及列車(chē)測(cè)速 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了緩解高峰時(shí)期客流量的擁堵，準(zhǔn)時(shí)和縮短行車(chē)間隔成為了發(fā)展目標(biāo)，而隨著 城市軌道交通的迅速發(fā)展，地鐵線路的軌面情況越來(lái)越復(fù)雜，在縮短行車(chē)間隔的同時(shí)，會(huì)面 臨列車(chē)的安全運(yùn)行問(wèn)題。為了保證列車(chē)的安全運(yùn)行，就需要信號(hào)系統(tǒng)具有高度的自動(dòng)化和 智能化。
[0003] 在軌道交通中，信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)其核心設(shè)備即車(chē)載自動(dòng)防護(hù)（AutomaticTrain Operation，ATP)系統(tǒng)來(lái)保證軌道交通的安全運(yùn)行，而車(chē)載ATP系統(tǒng)所有的防護(hù)功能的實(shí)現(xiàn) 必須依靠可靠的速度測(cè)量，目前，國(guó)內(nèi)的地鐵系統(tǒng)中采用在列車(chē)的車(chē)頭或車(chē)尾分別安裝一 個(gè)雷達(dá)和兩個(gè)輪形光柵速度傳感器，通過(guò)雷達(dá)與輪形光柵速度傳感器的組合進(jìn)行測(cè)速。具 體工作原理是：采用輪形光柵速度傳感器和雷達(dá)來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量列車(chē)的運(yùn)行速度，并將輪形光 柵速度傳感器和雷達(dá)測(cè)量的列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)行融合，得到列車(chē)的運(yùn)行速度。
[0004] 其中，輪形光柵速度傳感器安裝在列車(chē)的車(chē)輪上，輪形光柵速度傳感器測(cè)速的原 理是：通過(guò)檢測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來(lái)精確的計(jì)算出列車(chē)的運(yùn)行速度。雷達(dá)一般安裝在列車(chē)車(chē) 頭底部，雷達(dá)測(cè)速的原理是：根據(jù)軌面反射的反射信號(hào)頻率的差計(jì)算出雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì) 速度，因?yàn)楫?dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號(hào)頻譜將高于發(fā)射機(jī)頻率，當(dāng)目標(biāo)原理雷達(dá)天 線時(shí)，反射信號(hào)頻率將低于發(fā)射機(jī)頻率，由此，可以計(jì)算出反射信號(hào)頻率差。在使用輪形光 柵速度傳感器的過(guò)程中，如果將輪形光柵速度傳感器安裝在動(dòng)力輪上，在大功率動(dòng)力輸出 階段，動(dòng)力輪很容易發(fā)生空轉(zhuǎn)，如果將輪形光柵速度傳感器安裝在從動(dòng)輪上，在較大制動(dòng)力 輸出階段，從動(dòng)輪很容易發(fā)生滑行，而且，在低速時(shí)存在移動(dòng)機(jī)率的車(chē)輪抱死，把這種空轉(zhuǎn) 和打滑現(xiàn)象稱(chēng)之為空滑現(xiàn)象。而在暴雨、大雪等惡劣天氣造成的路軌積水、結(jié)冰，會(huì)導(dǎo)致列 車(chē)車(chē)輪的空滑情況變得更加嚴(yán)重。雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)是不依賴(lài)于車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，因此，可以通過(guò)雷達(dá) 監(jiān)督輪形光柵速度傳感器的空滑，可以減少速度傳感器受到車(chē)輪空滑的不良影響，提高系 統(tǒng)測(cè)速的準(zhǔn)確性。
[0005] 但是，雷達(dá)是通過(guò)軌面反射的微波進(jìn)行列車(chē)速度測(cè)量，雷達(dá)測(cè)速對(duì)軌面反射率的 依賴(lài)會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)的單點(diǎn)故障變得突出。因?yàn)殡S著地鐵線路軌面情況越來(lái)越復(fù)雜，包括地面 線路、地下線路、高架線路、碴軌道和無(wú)碴軌道等，會(huì)導(dǎo)致軌面反射情況也變得復(fù)雜，從而影 響雷達(dá)測(cè)速的準(zhǔn)確性。而且，由于積水、積雪、光源以及其它原因?qū)е碌能壝娣瓷錀l件變差， 會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)雷達(dá)測(cè)速不可用的情況。另外，雷達(dá)由于自身的測(cè)速原理的影響，其隨 時(shí)測(cè)速誤差較大，正常情況下，雷達(dá)測(cè)速值總是在實(shí)際速度值上下波動(dòng)的，從而會(huì)影響列車(chē) 的行車(chē)速度的測(cè)量。
[0006] 因此，軌道交通系統(tǒng)中偶發(fā)的、無(wú)規(guī)律的雷達(dá)短時(shí)測(cè)速故障以及車(chē)輪空滑都會(huì)導(dǎo) 致的測(cè)速失效，而且，由于地鐵線路運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)間隔短，在隧道和高架上，排查雷達(dá)測(cè) 速偶發(fā)的不可用性在時(shí)間和空間上受到了極大的限制，因此，需要在保證列車(chē)運(yùn)行安全的 前提下，提高系統(tǒng)測(cè)速的可靠性、準(zhǔn)確性以及可用性，以解決軌道交通系統(tǒng)中偶發(fā)的、無(wú)規(guī) 律的雷達(dá)短時(shí)測(cè)速故障以及車(chē)輪空滑都會(huì)導(dǎo)致的測(cè)速失效問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種列車(chē)測(cè)速方法、處理器及列車(chē)測(cè)速系 統(tǒng)，以解決現(xiàn)有軌道交通系統(tǒng)中偶發(fā)的、無(wú)規(guī)律的雷達(dá)短時(shí)測(cè)速故障以及車(chē)輪空滑都會(huì)導(dǎo) 致的測(cè)速失效問(wèn)題。
[0008] 為此目的，第一方面，本發(fā)明提供一種列車(chē)測(cè)速方法，所述方法包括：
[0009] 基于列車(chē)上一周期的總體測(cè)速值和列車(chē)上一周期的加速度，計(jì)算列車(chē)當(dāng)前周期的 測(cè)速估計(jì)值；所述列車(chē)加速度由安裝在列車(chē)上的加速度傳感器組采集；
[0010] 獲取安裝在列車(chē)上的雷達(dá)組當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值和安裝在列車(chē)上的輪形 光柵速度傳感器組當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵速度傳感器的測(cè)速值；
[0011] 基于所述列車(chē)當(dāng)前周期的測(cè)速估計(jì)值，計(jì)算所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵速度傳 感器的測(cè)速值的誤差估計(jì)值和所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵速度傳感器測(cè)速值的誤差估計(jì) 值；
[0012] 根據(jù)所述各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值、所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器測(cè)速值、所述各個(gè)雷 達(dá)的測(cè)速值的誤差估計(jì)值以及所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器測(cè)速值的誤差估計(jì)值，計(jì)算列 車(chē)當(dāng)前周期的列車(chē)總體測(cè)速值。
[0013] 其中，所述根據(jù)所述各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值、所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器測(cè)速值、所 述各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值的誤差估計(jì)值以及所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器測(cè)速值的誤差估計(jì) 值，計(jì)算列車(chē)當(dāng)前周期的列車(chē)總體測(cè)速值，包括：
[0014] 根據(jù)所述各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值的誤差估計(jì)值，基于預(yù)設(shè)的各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值的誤差 均值和誤差方差，得到當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值的誤差概率密度；
[0015] 根據(jù)所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器測(cè)速值的誤差估計(jì)值，基于預(yù)設(shè)的輪形光柵速 度傳感器測(cè)速值的誤差均值和誤差方差，得到前周期內(nèi)各個(gè)輪形光柵速度傳感器的測(cè)速值 的誤差概率密度；
[0016] 根據(jù)所述當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值的誤差概率密度，基于預(yù)設(shè)的雷達(dá)的測(cè)速值 的可信度系數(shù)，計(jì)算當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值權(quán)重；
[0017] 根據(jù)前周期內(nèi)各個(gè)輪形光柵速度傳感器的測(cè)速值的誤差概率密度，基于預(yù)設(shè)的測(cè) 速值的可信度系數(shù)，計(jì)算所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵速度傳感器的測(cè)速值權(quán)重；
[0018] 根據(jù)所述當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值權(quán)重、所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵速度傳感 器的測(cè)速值權(quán)重、所述當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值以及所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵速度傳 感器的測(cè)速值，計(jì)算列車(chē)當(dāng)前周期的列車(chē)總體測(cè)速值。
[0019] 其中，所述列車(chē)當(dāng)前周期的列車(chē)總體測(cè)速值的計(jì)算公式如下：
[0020]
[0021]其中，v_s__t為列車(chē)總體測(cè)速值，wMl、w"2 · · · 當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的 測(cè)速值權(quán)重，wOTl、w。^ · · ·WotN2為當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵速度傳感器的測(cè)速值權(quán)重，VMl、ν"?· · ·ν?Ν1為當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值，· ·νΜΝ；!為當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵 速度傳感器的測(cè)速值。
[0022] 其中，在根據(jù)所述當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值權(quán)重、所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光柵 速度傳感器的測(cè)速值權(quán)重、所述當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值以及所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光 柵速度傳感器的測(cè)速值，計(jì)算列車(chē)當(dāng)前周期的列車(chē)總體測(cè)速值之前，所述方法還包括：
[0023] 判斷所述各個(gè)雷達(dá)、所述各個(gè)加速度傳感器或所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器是否 發(fā)生故障；
[0024] 若所述各個(gè)雷達(dá)、所述各個(gè)加速度傳感器和所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器均未發(fā) 生故障，則執(zhí)行所述根據(jù)所述當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值權(quán)重、所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形光 柵速度傳感器的測(cè)速值權(quán)重、所述當(dāng)前周期各個(gè)雷達(dá)的測(cè)速值以及所述當(dāng)前周期各個(gè)輪形 光柵速度傳感器的測(cè)速值，計(jì)算列車(chē)當(dāng)前周期的列車(chē)總體測(cè)速值；
[0025] 若所述各個(gè)雷達(dá)、所述各個(gè)加速度傳感器和/或所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器中 的至少一個(gè)發(fā)生故障，則進(jìn)行雷達(dá)、加速度傳感器和/或輪形光柵速度傳感器故障報(bào)警。
[0026] 其中，所述判斷所述各個(gè)雷達(dá)是否發(fā)生故障，包括：
[0027] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)的雷達(dá)的測(cè)速值的誤差均值、預(yù)設(shè)的第一誤差參考值以及預(yù)設(shè)的第 一顯著性水平，進(jìn)行雙邊假設(shè)檢驗(yàn)；
[0028] 在雷達(dá)的測(cè)速誤差正常的命題為真時(shí)，判斷當(dāng)前周期之前的連續(xù)al個(gè)周期是否 發(fā)生爲(wèi)2兔事件，若是，則判定雷達(dá)發(fā)生故障，其中，al為預(yù)設(shè)常數(shù)，E?為所述預(yù)設(shè) 的雷達(dá)測(cè)速誤差均值的無(wú)偏估計(jì)，?為預(yù)設(shè)的第一誤差參考值，h為第一拒絕域的分界 點(diǎn)。
[0029] 其中，所述判斷所述各個(gè)輪形光柵速度傳感器是否發(fā)生故障，包括：
[0030] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)的輪形光柵速度傳感器的測(cè)速值的誤差均值、預(yù)設(shè)的第二誤差參考 值以及預(yù)設(shè)的第二顯著性水平，進(jìn)行雙邊假設(shè)檢驗(yàn)；
[0031] 在輪形光柵速度傳感器的測(cè)速誤差正常的命題為真時(shí)，判斷當(dāng)前周期之前的連續(xù) a2個(gè)周期是否發(fā)生!^-凡.」,2L事件，若是，則判定雷達(dá)發(fā)生故障，其中，a2為預(yù)設(shè)常數(shù)， 為所述預(yù)設(shè)的輪形光柵速度傳感器測(cè)速誤差均值的無(wú)偏估計(jì)，為預(yù)設(shè)的第二誤差 參考值，k2為第二拒絕域的分界點(diǎn)。
[0032] 其中，所述判斷所述各個(gè)加速度傳感器是否發(fā)生故障，包括：
[0033] 根據(jù)所述當(dāng)前周期加速度傳感器測(cè)量的加速度和當(dāng)前周期列車(chē)的加速度計(jì)算值， 根據(jù)預(yù)設(shè)的第三顯著性水平，進(jìn)行雙邊假設(shè)檢驗(yàn)；
[0034] 在加速度傳感器測(cè)量的加速度正常的命題為真時(shí)，判斷當(dāng)前周期之前的連續(xù)a3 個(gè)周期是否發(fā)生多個(gè)加速度傳感器故障事件，若是，則判定加速度傳感器發(fā)生故障，其中a3 為預(yù)設(shè)常數(shù)；
[0035] 其中，所述當(dāng)前周期列車(chē)的加速度計(jì)算值為：
[0036]
[0037] 第二方面，本發(fā)明提供一種處理器，包括：
[0038] 第一計(jì)算模塊，用于基于列車(chē)上一周期的總體測(cè)速值和列車(chē)上一周期的加速度， 計(jì)算列車(chē)當(dāng)前周期