一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法和设备与流程

1.本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法和设备。


背景技术：

2.地铁作为城市公共交通运输的大动脉，凭借其运行高效、分布范围广、运载量大等特点，能够有效缓解道路交通压力，已成为城市出行的首要选择。但在实际运行过程中，由于多数乘客选择就近上车或无法知晓列车各车厢拥挤度分布情况从而进行合理的车厢选择，导致地铁某些车厢出现严重拥挤而个别车厢尚有空座的情况出现。此时地铁车厢载客量分布不均匀。一方面，这会严重削弱车厢面积利用率，无法充分利用地铁的运载能力；另一方面，分布不均匀的的载客量将导致列车受载不平衡，从而影响列车使用寿命，危及列车行驶安全性。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法和设备。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，包括以下步骤：
6.步骤1，获取当前列车运行状态参数，包括列车进站时恒减速电制动过程中的当前制动减速度、各发电机发电功率、列车当前运行速度，以计算各发电机所产生的等效制动力；
7.步骤2，获取列车进站时恒减速电制动过程中各车厢之间的拉/压力值，结合步骤1中所获得的等效制动力和列车当前制动减速度，计算各车厢总重量；
8.步骤3，根据步骤2得到的各车厢总重量计算各车厢人数；
9.步骤4，根据步骤3中各车厢人数得到地铁车厢拥挤度分布。
10.进一步的，步骤1中，各发电机所产生的等效制动力fb的计算方法如下：
[0011][0012]
其中，p表示各发电机总发电功率，ab为列车当前制动减速度，v为列车当前运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数，q表示车厢总数量，x表示拖车车厢的数量。
[0013]
进一步的，步骤2中，各车厢总重量mi计算方法如下：
[0014][0015]
其中，q表示车厢总数量，mi(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢总重量，其中第一节车厢和第q节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶室与乘客区不存在铰接；m
1j
，m
qj
分别表示第一节车厢与第q节车厢驾驶区自重；f
i,i+1
表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值；fb为各发电机等效制动力；ab为列车当前制动减速度，具体为速度变化量与发生这一变化所用时间的比值，所述减速度为负数；v为列车当前运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数。
[0016]
进一步的，步骤3中，各车厢人数的计算方法如下：
[0017][0018]
其中，mi(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢总重量，mi(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢自重，mh表示人的平均体重，ni(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢人数，q表示车厢总数量。
[0019]
进一步的，步骤4中，地铁车厢拥挤度分布情况分为五级，分别为空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤；划分方法如下：
[0020][0021]
其中，ni(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢人数，ni(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢座位数，q表示车厢总数量。
[0022]
本发明还涉及一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测设备，所述设备包括：列车监控信息读取装置、拉压力传感器和单片机数据处理单元；
[0023]
所述列车监控信息读取装置安装于驾驶室中，用于读取列车监控记录装置，获取列车运行状态参数，包括之前制动减速度、发电机发电功率、列车当前运行速度，作为地铁各车厢拥挤度分布检测的计算依据；
[0024]
所述拉压力传感器安装于各车厢铰接处，所检测的拉/压力值反映铰接处前、后部分列车总重量之间的关系；
[0025]
所述单片机数据处理单元用于接收列车运行状态参数和拉/压力值，并据此计算地铁各车厢拥挤度，且将拥挤度划分等级。
[0026]
本发明的有益效果为：
[0027]
本发明所述地铁车厢拥挤度分布检测方法通过拉压力传感器，对各车厢铰接处拉/压力进行检测，同时根据列车运行状态参数，完成地铁各车厢载客量检测，并按照一定标准进行拥挤度等级划分，实现地体车厢拥挤度分布检测。本发明为为地铁车厢拥挤度分布检测提供一种新的思路，为轨道交通管理及乘客选择合理候车点提供了数据支持，同时可保证轨道交通系统的高效运行。
附图说明
[0028]
图1为本发明所述地铁车厢拥挤度分布检测设备在地铁列车上的安装位置示意图；
[0029]
图2为基于地铁车厢拥挤度分布检测设备进行拥挤度分布检测的流程示意图；
[0030]
其中，1-列车监控信息读取装置，2-单片机数据处理单元，3-拉压力传感器，4-拖车车厢，5-动车车厢。
具体实施方式
[0031]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]
一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，包括以下步骤：
[0033]
步骤1，获取当前列车运行状态参数，包括列车进站时恒减速电制动过程中的当前制动减速度、各发电机发电功率、列车当前运行速度，以计算各发电机所产生的等效制动力。
[0034]
各发电机所产生的等效制动力fb的计算方法如下：
[0035][0036]
其中，p表示各发电机总发电功率，ab为列车当前制动减速度，v为列车当前运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数，q表示车厢总数量，x表示拖车车厢的数量。
[0037]
步骤2，获取列车进站时恒减速电制动过程中各车厢之间的拉/压力值，结合步骤1中所获得的等效制动力和列车当前制动减速度，计算各车厢总重量。
[0038]
各车厢总重量mi计算方法如下：
[0039][0040]
其中，q表示车厢总数量，mi(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢总重量，其中第一节车厢和第q节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶室与乘客区不存在铰接；m
1j
，m
qj
分别表示第一节车厢与第q节车厢驾驶区自重；f
i,i+1
表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值；fb为各发电机等效制动力；ab为列车当前制动减速度，v为列车当前运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数。
[0041]
步骤3，根据步骤2得到的各车厢总重量计算各车厢人数。
[0042]
各车厢人数的计算方法如下：
[0043][0044]
其中，mi(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢总重量，mi(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢自重，mh表示人的平均体重，ni(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢人数，q表示车厢总数量。
[0045]
步骤4，根据步骤3中各车厢人数得到地铁车厢拥挤度分布。
[0046]
地铁车厢拥挤度分布情况分为五级，分别为空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤；划分方法如下：
[0047][0048]
其中，ni(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢人数，ni(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢座位数，q表示车厢总数量。
[0049]
根据上述分级标准，地铁车厢拥挤度分布可直观显示出来。
[0050]
本发明还提供一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测设备，所述设备包括：列车监控信息读取装置、拉压力传感器和单片机数据处理单元；
[0051]
所述列车监控信息读取装置安装于驾驶室中，用于读取列车监控记录装置，获取列车运行状态参数，包括之前制动减速度、发电机发电功率、列车当前运行速度，作为地铁各车厢拥挤度分布检测的计算依据。所述列车监控信息读取装置类似飞机上的“黑匣子”，
通过列车监控记录装置采集相关参数和数据，再通过列车监控信息读取装置读取列车运行状态相关参数和数据。
[0052]
所述拉压力传感器安装于各车厢铰接处，所检测的拉/压力值反映铰接处前、后部分列车总重量之间的关系。
[0053]
所述单片机数据处理单元用于接收列车运行状态参数和拉/压力值，并据此计算地铁各车厢拥挤度，且将拥挤度划分等级。
[0054]
实施例1
[0055]
下面以四拖二地铁为例，如图1所示，即地铁列车共6节车厢，包括4接动车车厢和2节拖车车厢，同时结合图1和图2，进一步阐述本发明。
[0056]
步骤1：获取当前列车运行状态参数，确定各发电机所产生的等效制动力fb。根据安装在驾驶室内的列车监控信息读取装置获取列车进站时恒减速电制动过程中的制动减速度、发电功率、列车当前运行速度，并输入单片机数据处理单元，由此确定各发电机所产生的等效制动力fb：
[0057][0058]
其中p表示列车电制动过程中的总发电功率、ab为列车当前制动减速度、v为列车当前运行速度、f为列车运行的平均阻力系数，常根据列车制造商提供的经验公式进行计算。
[0059]
步骤2：获取当前列车各车厢总重量。根据安装在地铁车厢铰接中点处的拉压力传感器，便可获取列车进站时恒减速电制动过程中各车厢之间的拉/压力值。将该值输入单片机数据处理单元，并结合步骤1中所获得的等效制动力fb、列车当前制动减速度ab便可计算地铁各车厢总重量mi：
[0060][0061]
其中mi(i＝1,2,3,4,5,6)表示图一中四动二拖型地铁的六节车厢各自的总重量，其中特别地，第一节车厢与第六节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶区与乘客区以隔板隔开不存在铰接；m
1j
，m
6j
分别表示第一车厢与第六车厢驾驶区自重，该自重相对固定，在地铁制造过程中便已确定；f
i,i+1
表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值。
[0062]
步骤3：确定地铁各车厢人数。利用步骤2中针对列车进站时恒减速电制动过程，经单片机数据处理单元运算所得的列车各车厢总重量，并结合地铁使用说明书中的各项参数包括：各节车厢自重mi、各节车厢座椅数ni等，然后对地铁各车厢人数进行确定：
[0063][0064]
其中mi(i＝1,2,3,4,5,6)表示各车厢自重，该参数在地铁制造过程中便已确定，视为已知；mh表示人的平均体重取60kg；ni(i＝1,2,3,4,5,6)表示地铁各车厢人数。
[0065]
步骤4：地铁车厢拥挤度分布显示。根据步骤3中所获得的地铁各车厢人数，将地铁各车厢拥挤程度分为五个分级，即空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤，完成地铁车厢拥挤度分布检测。划分标准如下：
[0066][0067]
本发明所提供的基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，首先，对列车运行状态参数进行检测，包括列车制动过程中的当前制动减速度、发电功率、列车当前运行速度等状态参数，可以通过列车监控信息读取装置读取列车自带的监控记录装置，从而获得所需的减速度、发电功率以及运行速度；其次，根据安装在地铁各车厢铰接处的拉压力传感器，检测各车厢铰接处拉/压力值，并综合列车运行状态参数，完成地铁各车厢载客量检测，并按照一定标准进行拥挤度等级划分，实现地体车厢拥挤度分布检测。从而为乘客选择合理候车点提供数据支持，保证轨道交通系统的高效运行。
[0068]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取当前列车运行状态参数，包括列车进站时恒减速电制动过程中的当前制动减速度、各发电机发电功率、列车当前运行速度，以计算各发电机所产生的等效制动力；步骤2，获取列车进站时恒减速电制动过程中各车厢之间的拉/压力值，结合步骤1中所获得的等效制动力和列车当前制动减速度，计算各车厢总重量；步骤3，根据步骤2得到的各车厢总重量计算各车厢人数；步骤4，根据步骤3中各车厢人数得到地铁车厢拥挤度分布。2.根据权利要求1所述的一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，其特征在于，步骤1中，各发电机所产生的等效制动力f
b
的计算方法如下：其中，p表示各发电机总发电功率，a
b
为列车当前制动减速度，v为列车当前运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数，q表示车厢总数量，x表示拖车车厢的数量。3.根据权利要求1所述的一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，其特征在于，步骤2中，各车厢总重量m
i
计算方法如下：其中，q表示车厢总数量，m
i
(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢总重量，其中第一节车厢和第q节车厢为带有驾驶室的拖车，且驾驶室与乘客区不存在铰接；m
1j
，m
qj
分别表示第一节车厢与第q节车厢驾驶区自重；f
i,i+1
表示第i节车厢与第i+1节车厢铰接处由拉压力传感器测得的拉/压力值；f
b
为各发电机等效制动力；a
b
为列车当前制动减速度，v为列车当前运行速度，g为重力加速度，f为列车运行的平均阻力系数。4.根据权利要求1所述的一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，其特征在于，步骤3中，各车厢人数的计算方法如下：其中，m
i
(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢总重量，m
i
(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢自重，m
h
表示人的平均体重，n
i
(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢人数，q表示车厢总数量。5.根据权利要求1所述的一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法，其特征在于，步骤4中，地铁车厢拥挤度分布情况分为五级，分别为空载、有空位、满座、较拥挤、中度拥挤、重度拥挤；划分方法如下：
其中，n
i
(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢人数，n
i
(i＝1,2,3,4,...,q)表示第i节车厢座位数，q表示车厢总数量。6.一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测设备，其特征在于，所述设备包括：列车监控信息读取装置、拉压力传感器和单片机数据处理单元；所述列车监控信息读取装置安装于驾驶室中，用于读取列车监控记录装置，获取列车运行状态参数，包括之前制动减速度、发电机发电功率、列车当前运行速度，作为地铁各车厢拥挤度分布检测的计算依据；所述拉压力传感器安装于各车厢铰接处，所检测的拉/压力值反映铰接处前、后部分列车总重量之间的关系；所述单片机数据处理单元用于接收列车运行状态参数和拉/压力值，并据此计算地铁各车厢拥挤度，且将拥挤度划分等级。

技术总结
本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种基于制动过程的地铁车厢拥挤度分布检测方法和设备。所述分布检测方法包括获取当前列车运行状态参数，计算各发电机所产生的等效制动力；获取列车进站时恒减速电制动过程中各车厢之间的拉/压力值，结合所获得的等效制动力和列车当前制动减速度，计算各车厢总重量；根据得到的各车厢总重量计算各车厢人数；根据各车厢人数得到地铁车厢拥挤度分布。本发明为地铁车厢拥挤度分布检测提供一种新的思路，为轨道交通管理提供依据。通管理提供依据。通管理提供依据。


技术研发人员：赵晨 史聪灵 刘国林 张琼 车洪磊 李建 李俊毅 任飞
受保护的技术使用者：中国安全生产科学研究院
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/4/17