一种用于重载列车的完整性测试设备及方法与流程

1.本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种用于重载列车的完整性测试设备及方法。


背景技术：

2.目前国内重载铁路，列车完整性建立由司机在发车准备过程中进行贯通试验来建立，俗称“试风”，列车完整性监控由司机周期查询列车尾部风压来判断，列车运行控制系统没有对列车完整性进行监控。采用司机监控保证列车完整性一方面会增加司机得作业强度，增加人为因素到来得不可靠性提高；另一方面只能适应与部分运行密度较低得线路。
3.面对重载货运铁路运量日渐提升，更加紧密得虚拟固定闭塞以及移动闭塞系统已经逐步应用与重载铁路列车运行控制系统，在这种情况下，列控系统车载设备需要自主完成列车完整性监控。目前国内应用广泛得ctcs-2、ctcs-3级列车运行控制系统基本适应于动车组列车，而动车组列车得列车完整性由车辆负责。青藏铁路itcs列控系统中，车载设备具备自主列车完整性监控得功能，itcs车载设备通过完整性测试，司机输出紧急制动和缓解紧急制动时，车载设备判断机车与列尾风压一致性来建立列车完整性；车载设备通过周期查询列尾风压来监控列车完整性。itcs列车运行控制系统列车完整性测试及监控得方案，并不能完全适应重载铁路。完整性测试需要输出紧急制动缓解自动制动，重载列车缓解紧急制动得时间较长，会极大得降低发车效率，缓解自动制动对于重载列车存在溜车风险；此外，仅依靠机车和列尾风压一致性来判断列车完整性，无法满足移动闭塞紧追踪得安全需求。


技术实现要素：

4.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用于重载列车的完整性测试设备及方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.根据本发明的第一方面，提供了一种用于重载列车的完整性测试设备，其特征在于，该设备包括车载设备和列尾设备；
7.所述车载设备包括车载主控单元以及分别与车载主控单元连接的车载无线通信模块、车载卫星接收模块和车辆接口单元；
8.所述列尾设备包括列尾主控单元以及分别与列尾主控单元连接的列尾无线通信模块、风压检测模块、列尾卫星接收模块和排风模块；
9.所述车载设备和列尾设备交互后建立列车完整性，当列车完整性建立后，所述车载设备对列车完整性状态进行实时监控。
10.作为优选的技术方案，所述的车辆接口单元采集机车列车管压力、均衡风缸压力、总风缸压力、单独制动手柄状态和自动制动手柄状态信息。
11.作为优选的技术方案，所述的车载卫星接收模块用于接收并处理机车卫星数据，
所述列尾卫星接收模块负责接收处理列尾设备的卫星数据。
12.作为优选的技术方案，所述的车载无线通信模块与列尾无线通信模块进行双向通信，实现同步响应。
13.作为优选的技术方案，所述的车载设备还包括与车载主控单元连接的人机界面单元，该人机界面单元用于实现司机与车载设备的人机交互。
14.作为优选的技术方案，所述的风压检测模块采集车列尾部列车管压力，所述排风模块负责执行列尾主控单元的排风指令。
15.根据本发明的第二方面，提供了一种采用所述的用于重载列车的完整性测试设备的测试方法，包括以下步骤：
16.步骤s1，列车完整性的建立；
17.步骤s2，车载设备通过两种独立方式对列车完整性状态进行检测，所述两种独立方式包括通过gnss位置信息和通过风压信息。
18.作为优选的技术方案，所述步骤s1，列车完整性的建立具体过程如下：
19.所述车载设备向列尾设备查询当前列尾风压，用于确认此时列车风管连接是否正常；
20.所述车载设备输出排风指令到列尾设备，所述列尾设备收到该指令后由排风模块执行排风指令；
21.当所述车载设备查询到列尾风压已经降低到预期值后，停止输出排风指令，列尾风压逐渐恢复到大闸排风位压力；
22.所述车载设备查询到列尾风压已经升高到预期值后，认为列车连接正常，列车完整性建立。
23.作为优选的技术方案，所述步骤s2中通过gnss位置信息对列车完整性状态进行检测具体过程如下：
24.所述列尾设备按照设定周期将列尾卫星接收模块所在经纬度信息以及尾部风压信息发送给车载设备；
25.所述车载设备在接收到列尾设备发送gnss信息后，检查其有效性，将有效的gnss信息结合电子地图进行地图匹配后得到一维位置信息mtl2；
26.同时，所述车载设备实时计算车载卫星接收模块所在经纬度信息，同样结合电子地图进行地图匹配后得到一维位置信息mtl1；
27.所述mtl1和mtl2差即为当前计算的整列长度，如果该值大于设定阈值l，则可认为列车完整性丢失。
28.作为优选的技术方案，所述步骤s2中通过风压信息对列车完整性状态进行检测具体过程如下：
29.所述车载设备在接收到列尾设备发送的列尾风压p后，与完整性判断丢失风压阈值p(高)比较，如果p小于p(高)，则可认为完整性丢失。
30.根据本发明的第三方面，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。
31.根据本发明的第四方面，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。
32.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
33.1、本发明车载设备自主判断列车完整性，提高了重载列车运行安全，减少司机作业强度。
34.2、本发明缩短重载列车发车准备中列车完整性建立所需时间，提高了重载列车发车效率。
35.3、本发明多源信息融合进行列车完整性监测，提高了列车完整性的安全可靠性，提高重载列车运行安全。
36.4、本发明列尾设备与车载设备同步响应列车管减压，减少了重载列车制动过程中车钩挤压，提高重载列车可靠安全制动。
附图说明
37.图1为本发明测试方法的具体流程图；
38.图2为本发明基于gnss的完整性测试流程图；
39.图3为本发明基于风压的完整性流程图。
具体实施方式
40.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。
41.本发明重载列车在股道完成车列连挂后，司机开始进行列车完整性测试，通过车载设备人机界面与列尾设备完成注册。车载设备向列尾设备查询当前列尾风压，以此来确认此时列车风管连接正常。车载设备输出排风指令到列尾设备，列尾设备收到该指令后由排风模块执行排风指令。当车载设备查询到列尾风压已经降低到预期值后，停止输出排风指令，列尾风压逐渐恢复到大闸排风位压力。车载设备查询到列尾风压已经升高到预期值后，认为列车连接正常，列车完整性建立。
42.当列车完整性建立后，车载设备对列车完整性状态进行实时监控，以确保列车安全运行。车载设备通过两种独立方式对列车完整性状态进行检测：通过gnss位置信息和通过风压信息。
43.列尾设备按照一定周期将列尾gnss天线所在经纬度信息以及尾部风压信息发送给车载设备。车载设备在接收到列尾发送gnss信息后，检查其有效性。将有效的gnss信息结合电子地图进行地图匹配后得到一维位置信息mtl2。同时，车载设备实时计算机车gnss天线所在经纬度信息，同样结合电子地图进行地图匹配后得到一维位置信息mtl1。mtl1和mtl2差即为当前计算的整列长度，如果该值大于一定阈值l，则可认为列车完整性丢失。车载设备在接收到列尾发送的列尾风压p后，会和完整性判断丢失风压阈值p(高)比较，如果p小于p(高)，则可认为完整性丢失。
44.如图1所示，本发明方法具体包括以下步骤：
45.步骤一：司机通过人机交互设备(dmi)按压完整性测试按键。
46.步骤二：车载设备进入完整性测试流程，并通过dmi提示司机正在确认列车高风
压。
47.步骤三：车载设备获取并记录当前列尾风压p1
48.步骤四：判断p1是否大于高风压阈值p0(高)。如果是，则进入步骤五；如果否，则进入步骤六。
49.步骤五：车载软件确认此时列尾高风压，开始向列尾设备发送排风指令，并记录当前时间t1。
50.步骤六：完整性测试失败，列车完整性状态为丢失。
51.步骤七：列尾设备接收到车载设备发送的排风指令，由排风模块执行排风指令。
52.步骤八：车载设备实时查询列尾风压p2，并记录当前时间为t2。
53.步骤九：判断p1-p2是否大于等于p(排)。如果是，则进入步骤十；如果否，则进入步骤十一。
54.步骤十：车载设备停止输出排风指令，并记录当前时间为t3。
55.步骤十一：判断t2-t1是否大于等于t(等待)。如果是，则进入步骤六；如果否，则进入步骤八。
56.步骤十二：车载设备实时查询列尾风压p3，并记录当前时间为t4。
57.步骤十三：判断p3是否大于等于p(高)。如果是，则进入步骤十四；如果否，则进入步骤十五。
58.步骤十四：完整性测试成功，列车完整性状态为完整。
59.步骤十五：判断t4-t3是否大于等于t(等待)。如果是，则进入步骤六；如果否，则进入步骤十二。
60.如图2所示，本发明基于卫星定位的完整性检测过程具体如下：
61.步骤101：车载设备获取有效的机车gnss天线所在位置gnss1。
62.步骤102：车载设备根据gnss1和电子地图计算得到一维位置信息mtl1。
63.步骤103：列尾设备获取有效的列尾gnss天线所在位置gnss2。
64.步骤104：车载设备接收到列尾发送的gnss2信息。
65.步骤105：车载设备根据gnss2和电子地图计算得到一维位置信息mtl2。
66.步骤106：判断mtl1-mtl2是否大于等于列车长度阈值l。l的取值为整列车长加一定的冗余值。如果是，则进入步骤107；如果否，则进入步骤108。
67.步骤107：列车完整性状态s1为完整。
68.步骤108：列车完整性状态s1为丢失。
69.如图3所示，本发明基于风压的完整性检测具体如下：
70.步骤201：列尾设备采集列车尾部风压p，并将该信息发送给车载设备。
71.步骤202：判断车载设备是否收到列尾设备发送的风压信息，当前时间为t。如果是，则进入步骤203；如果否，则进入步骤205。
72.步骤203：记录当周期时间为t1。
73.步骤204：判断p是否大于等于高风压阈值p0(高)。如果是，则进入步骤206；如果否，则进入步骤207。
74.步骤205：判断t-t1是否大于等于等待时间阈值t(等待)。t1表示上次收到列尾风压信息的时间。如果是，则进入步骤207；如果否，则进入步骤201。
75.步骤206：列车完整性状态s2为完整。
76.步骤207：列车完整性状态s2为丢失。
77.以上是关于方法实施例的介绍，以下通过设备实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
78.本发明设备包括包括车载设备及列尾设备两部分，车载设备由车载主控单元、车载无线通信模块、车载卫星接收模块、车辆接口模块、人机界面单元、记录单元等组成；列尾设备由列尾主控单元、列尾无线通信模块、风压检测模块、列尾卫星接收模块、排风模块、记录单元等组成。车载设备安装在重载列车的机车，列尾设备挂在列车尾部车辆，与车列列车管进行连接。车载设备车辆接口模块采集机车列车管压力、均衡风缸压力、总风缸压力、单独制动手柄状态，自动制动手柄状态等接口信息；车载卫星接收模块负责接收处理机车卫星数据；车载无线通信模块与列尾无线通信模块进行双向通信。列尾设备的风压检测模块采集车列尾部列车管压力，列尾卫星接收模块负责接收处理列尾设备的卫星数据，排风模块负责执行主控单元的排风指令。
79.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
80.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。
81.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。
82.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。
83.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。
84.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。
85.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。
86.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：
1.一种用于重载列车的完整性测试设备，其特征在于，该设备包括车载设备和列尾设备；所述车载设备包括车载主控单元以及分别与车载主控单元连接的车载无线通信模块、车载卫星接收模块和车辆接口单元；所述列尾设备包括列尾主控单元以及分别与列尾主控单元连接的列尾无线通信模块、风压检测模块、列尾卫星接收模块和排风模块；所述车载设备和列尾设备交互后建立列车完整性，当列车完整性建立后，所述车载设备对列车完整性状态进行实时监控。2.根据权利要求1所述的一种用于重载列车的完整性测试设备，其特征在于，所述的车辆接口单元采集机车列车管压力、均衡风缸压力、总风缸压力、单独制动手柄状态和自动制动手柄状态信息。3.根据权利要求1所述的一种用于重载列车的完整性测试设备，其特征在于，所述的车载卫星接收模块用于接收并处理机车卫星数据，所述列尾卫星接收模块负责接收处理列尾设备的卫星数据。4.根据权利要求1所述的一种用于重载列车的完整性测试设备，其特征在于，所述的车载无线通信模块与列尾无线通信模块进行双向通信，实现同步响应。5.根据权利要求1所述的一种用于重载列车的完整性测试设备，其特征在于，所述的车载设备还包括与车载主控单元连接的人机界面单元，该人机界面单元用于实现司机与车载设备的人机交互。6.根据权利要求1所述的一种用于重载列车的完整性测试设备，其特征在于，所述的风压检测模块采集车列尾部列车管压力，所述排风模块负责执行列尾主控单元的排风指令。7.一种采用权利要求1所述的用于重载列车的完整性测试设备的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，列车完整性的建立；步骤s2，车载设备通过两种独立方式对列车完整性状态进行检测，所述两种独立方式包括通过gnss位置信息和通过风压信息。8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述步骤s1，列车完整性的建立具体过程如下：所述车载设备向列尾设备查询当前列尾风压，用于确认此时列车风管连接是否正常；所述车载设备输出排风指令到列尾设备，所述列尾设备收到该指令后由排风模块执行排风指令；当所述车载设备查询到列尾风压已经降低到预期值后，停止输出排风指令，列尾风压逐渐恢复到大闸排风位压力；所述车载设备查询到列尾风压已经升高到预期值后，认为列车连接正常，列车完整性建立。9.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述步骤s2中通过gnss位置信息对列车完整性状态进行检测具体过程如下：所述列尾设备按照设定周期将列尾卫星接收模块所在经纬度信息以及尾部风压信息发送给车载设备；
所述车载设备在接收到列尾设备发送gnss信息后，检查其有效性，将有效的gnss信息结合电子地图进行地图匹配后得到一维位置信息mtl2；同时，所述车载设备实时计算车载卫星接收模块所在经纬度信息，同样结合电子地图进行地图匹配后得到一维位置信息mtl1；所述mtl1和mtl2差即为当前计算的整列长度，如果该值大于设定阈值l，则可认为列车完整性丢失。10.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述步骤s2中通过风压信息对列车完整性状态进行检测具体过程如下：所述车载设备在接收到列尾设备发送的列尾风压p后，与完整性判断丢失风压阈值p(高)比较，如果p小于p(高)，则可认为完整性丢失。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7～10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7～10中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种用于重载列车的完整性测试设备及方法，该设备包括车载设备和列尾设备；所述车载设备包括车载主控单元以及分别与车载主控单元连接的车载无线通信模块、车载卫星接收模块和车辆接口单元；所述列尾设备包括列尾主控单元以及分别与列尾主控单元连接的列尾无线通信模块、风压检测模块、列尾卫星接收模块和排风模块；所述车载设备和列尾设备交互后建立列车完整性，当列车完整性建立后，所述车载设备对列车完整性状态进行实时监控。与现有技术相比，本发明具有提高了重载列车运行安全，减少司机作业强度等优点。减少司机作业强度等优点。减少司机作业强度等优点。


技术研发人员：单伟 王振林 高鹏志 杜帅 李苗 张亚忠 安鸿飞 欧国恩
受保护的技术使用者：卡斯柯信号有限公司
技术研发日：2022.10.14
技术公布日：2023/4/4