一种列车安全测速方法、电子设备及储存介质与流程

1.本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种列车安全测速方法、装置、电子设备及储存介质。


背景技术：

2.在轨道交通列控领域，车载信号系统是保证列车安全运行的重要组成部分，其中列车定位是车载信号系统计算的重要基础信息，列车主要通过读取设置在线路上的信标和读取车载里程计得到本车定位，安全且准确的列车定位信息是列车自动防护，列车自动驾驶等功能实现的必要前提。现有的打滑空转算法存在的问题主要体现在对于运营效率的影响：根据现有算法得到的定位余量较大，这会导致每辆列车的移动闭塞区间较大进而增大列车间距。其次，这还会导致列车进站停车时可能无法保证车门与屏蔽门安全对标，进而使列车无法完成在站台上下客的任务。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种列车安全测速方法、电子设备及储存介质。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.根据本发明的第一方面，提供了一种列车安全测速方法，该方法在保证列车定位安全的前提下，通过里程计数据实时计算列车加速度用以判断当前车轮的打滑空转状态，进而对于列车安全速度和位移做出合理的过估和欠估。
6.作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：
7.步骤s1，获取里程计样本数据包；
8.步骤s2，将本周期内收到的所有里程计样本数据包组合成本周期的里程计样本集合；
9.步骤s3，将本周期和上周期的里程计样本集合合并成选出的样本集合；
10.步骤s4，对选出的样本集合进行线性化操作，填充空样本；
11.步骤s5，使用线性化后选出的样本集合，并考虑里程计样本正负时钟偏移量，计算本周期短期过滤加速度sfa和长期过滤加速度lfa；
12.步骤s6，根据上周期车轮状态和本周期计算的加速度，计算得到本周期车轮状态；
13.步骤s7，根据当前车轮状态，由本周期变化齿数和轮径系数变量得到的本周期线性速度与线性位移的基础上乘以不同车轮状态所对应的系数，得到最终的安全速度和位移。
14.作为优选的技术方案，所述步骤s1中的样本数据包包括样本号、样本齿数和样本时间差。
15.作为优选的技术方案，所述步骤s3中的选出的样本集合首个样本与上周期此集合有重叠以及此集合样本总个数可被设定原子子集样本数整除。
16.作为优选的技术方案，所述原子子集样本数的定义为：
17.原子子集样本数＝短期过滤加速度计算周期/里程计样本周期。
18.作为优选的技术方案，所述步骤s5中的本周期短期过滤加速度sfa用于转换到更限制的车轮状态。
19.作为优选的技术方案，所述步骤s5中的长期过滤加速度lfa记忆之前一段固定的时间内最差的sfa数值，用于转换到更宽松的车轮状态。
20.作为优选的技术方案，所述步骤s6中，采用两个互相独立的米利型状态机来计算得到本周期车轮状态。
21.作为优选的技术方案，所述步骤s6中的本周期车轮状态包括空转、牵引、惰性、制动、强制动和打滑。
22.作为优选的技术方案，所述步骤s7中，在车轮出现打滑，空转或非正常换向时使输出失效。
23.根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
24.根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
25.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
26.1)本发明在保证列车定位安全的前提下，通过里程计数据实时计算列车加速度用以判断当前车轮的打滑空转状态，进而对于列车安全速度和位移做出合理的过估和欠估；
27.2)本发明对于计算加速度时使用的样本集合进行了填充和线性化，在及时检测车轮状态的基础上使加速度的计算更加平缓，可以预防列车起步时误判空转的情况出现；
28.3)本发明除了计算短期过滤加速度，还计算了长期过滤加速度用以切换到更宽松的车轮状态，保证了只有当车轮实际已经退出更限制的状态才可以转换到宽松态，增强了列车定位数据的稳定性与准确性；
29.4)本发明提供了详尽的车轮状态判断，使列车的动能和定位更加精准，减小了定位的余量，使列车间距可被缩短进而提升运行效率，此外还减少了列车无法安全对标开门的概率。
附图说明
30.图1为本发明的具体工作流程图；
31.图2为本发明每周期的短周期过滤加速度的具体流程图；
32.图3为本发明判断过估车轮状态的流程图；
33.图4为本发明判断欠估车轮状态的流程图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
35.如图1所示，展示了完整的列车安全测速方法，根据每周期里程计数据包更新安全速度和安全位移，具体过程为：
36.步骤1，获取里程计样本数据包，每一个样本包含：样本号，样本齿数，样本时间差。
37.步骤2，将本周期内收到的所有里程计样本数据包组合成本周期的里程计样本集合。
38.步骤3，将本周期和上周期的里程计样本集合合并成选出的样本集合，并保证此集合中所有样本的有效性，此集合首个样本与上周期此集合有重叠以及此集合样本总个数可被特定原子子集样本数整除。其中原子子集样本数的定义是：
39.原子子集样本数＝短期过滤加速度计算周期/里程计样本周期
40.步骤4，对选出的样本集合进行线性化操作，填充空样本。
41.步骤5，使用线性化后选出的样本集合，并考虑里程计样本正负时钟偏移量，计算本周期短期过滤加速度(sfa)和长期过滤加速度(lfa)。其中sfa用于转换到更限制的车轮状态，lfa记忆了之前一段固定的时间内最差的sfa数值，用于转换到更宽松的车轮状态。
42.步骤6，采用两个互相独立的米利型状态机，根据上周期车轮状态和本周期计算的加速度，计算得到本周期车轮状态，包括空转，牵引，惰性，制动，强制动，打滑这些状态。
43.步骤7，根据当前车轮状态，在直接由本周期变化齿数和轮径系数等变量得到的本周期线性速度与线性位移的基础上乘以不同车轮状态所对应的系数，得到最终的安全速度和位移，并在车轮出现打滑，空转或非正常换向时使输出失效。
44.图2展示了有关每周期的短周期过滤加速度的具体算法流程，
45.假设本周期选出的样本集合已建立且已完成线性化操作，当前位于步骤5起始处。假设本周期选出的样本集合中最新的一个子集(1号子集，共有k个子集)如表1所示：
46.表1
47.样本编号样本齿数差(齿)样本时间差(毫秒)333610.025323610.032313610.04303610.047293610.055
48.步骤5.1：计算样本时间余量(以33号样本为例)
49.正向时间差余量
33
＝里程计时间余量常数+里程计时间余量系数*样本时间差
33
50.反向时间差余量
33
＝里程计时间余量常数-里程计时间余量系数*样本时间差
33
51.同理计算子集中其他样本的正向时间差余量和反向时间差余量。
52.步骤5.2：计算a组结果
[0053][0054]
[0055][0056]
*轮径校准
[0057][0058]
*轮径校准
[0059]
步骤5.3：计算b组结果
[0060][0061][0062][0063]
*轮径校准
[0064][0065]
*轮径校准
[0066]
步骤5.4：计算子集sfa
[0067][0068][0069]
步骤5.5：计算本周期sfa和lfa
[0070]
本周期欠估sfa
[0071]
＝max{子集最大sfa1,子集最小sfa1,子集最大sfa2,子集最小sfa2,
…
,子集最大sfak,子集最小sfak}
[0072]
本周期过估sfa
[0073]
＝min{子集最大sfa1,子集最小sfa1,子集最大sfa2,子集最小sfa2,
…
,子集最大sfak,子集最小sfak}
[0074]
本周期欠估lfa
[0075]
＝max{子集最大sfa1,子集最小sfa1,子集最大sfa2,子集最小sfa2,
…
,子集最大sfan,子集最小sfan}
[0076]
本周期过估lfa
[0077]
＝min{子集最大sfa1,子集最小sfa1,子集最大sfa2,子集最小sfa2,
…
,子集最大sfan,子集最小sfan}
[0078]
其中，n是计算lfa所需要的子集sfa的个数。
[0079]
随后步骤6)
–
步骤7)参照本周期sfa和lfa结果以及上周期车轮状态，更新本周期车轮状态和最终的安全车速和安全位移。
[0080]
本发明被应用于城市轨道交通项目中，可以快速且准确地检测到车轮可能出现的打滑和空转，及时让定位不可信的列车施加紧急制动。其次，该算法还减小了列车定位的余量，使列车间距可被缩短进而提升运行效率，另外也成功预防了因定位余量过大导致无法开门的情况。
[0081]
以上是关于方法实施例的介绍，以下通过电子设备及储存介质实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
[0082]
本发明电子设备包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
[0083]
设备中的多个部件连接至i/o接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0084]
处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如本发明方法。例如，在一些实施例中，本发明方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到ram并由cpu执行时，可以执行上文描述的本发明方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行本发明方法。
[0085]
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)等等。
[0086]
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0087]
在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计
算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0088]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种列车安全测速方法，其特征在于，该方法在保证列车定位安全的前提下，通过里程计数据实时计算列车加速度用以判断当前车轮的打滑空转状态，进而对于列车安全速度和位移做出合理的过估和欠估。2.根据权利要求1所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤s1，获取里程计样本数据包；步骤s2，将本周期内收到的所有里程计样本数据包组合成本周期的里程计样本集合；步骤s3，将本周期和上周期的里程计样本集合合并成选出的样本集合；步骤s4，对选出的样本集合进行线性化操作，填充空样本；步骤s5，使用线性化后选出的样本集合，并考虑里程计样本正负时钟偏移量，计算本周期短期过滤加速度sfa和长期过滤加速度lfa；步骤s6，根据上周期车轮状态和本周期计算的加速度，计算得到本周期车轮状态；步骤s7，根据当前车轮状态，由本周期变化齿数和轮径系数变量得到的本周期线性速度与线性位移的基础上乘以不同车轮状态所对应的系数，得到最终的安全速度和位移。3.根据权利要求2所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述步骤s1中的样本数据包包括样本号、样本齿数和样本时间差。4.根据权利要求2所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述步骤s3中的选出的样本集合首个样本与上周期此集合有重叠以及此集合样本总个数可被设定原子子集样本数整除。5.根据权利要求4所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述原子子集样本数的定义为：原子子集样本数＝短期过滤加速度计算周期/里程计样本周期。6.根据权利要求2所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述步骤s5中的本周期短期过滤加速度sfa用于转换到更限制的车轮状态。7.根据权利要求2所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述步骤s5中的长期过滤加速度lfa记忆之前一段固定的时间内最差的sfa数值，用于转换到更宽松的车轮状态。8.根据权利要求2所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述步骤s6中，采用两个互相独立的米利型状态机来计算得到本周期车轮状态。9.根据权利要求2所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述步骤s6中的本周期车轮状态包括空转、牵引、惰性、制动、强制动和打滑。10.根据权利要求2所述的一种列车安全测速方法，其特征在于，所述步骤s7中，在车轮出现打滑，空转或非正常换向时使输出失效。11.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种列车安全测速方法、电子设备及储存介质，该方法在保证列车定位安全的前提下，通过里程计数据实时计算列车加速度用以判断当前车轮的打滑空转状态，进而对于列车安全速度和位移做出合理的过估和欠估。与现有技术相比，本发明具有使列车间距可被缩短进而提升运行效等优点。升运行效等优点。升运行效等优点。


技术研发人员：江奕飞 吕新军 刘建邦 职文超 徐正源 陈涛涛 唐晨凯 王立俊
受保护的技术使用者：卡斯柯信号有限公司
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/4/17