CN103707903B - 一种列车自动轮径校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及列车轮径校正技术领域，公开了一种列车自动轮径校正方法，其包括如下步骤：（1）首先确定列车轮径初始值；（2）进行应答器布置，选取平直线路上的相邻两个应答器作为轮径校正的参考基准，并测出所述两个应答器之间的实际距离；（3）列车根据测定的速度得到指定时间内的运行距离，根据该运行距离与测量的实际距离的比值，以及轮径初始值，可获取轮径更新值；（4）对轮径更新值进行有效性检查；（5）对列车轮径更新值进行滤除坏值处理。本发明利用地铁线路标配的应答器***用作列车轮径自动校正的辅助设备，实现列车的自动轮径校正的同时，提高***测速定位的精度。

Description

一种列车自动轮径校正方法

技术领域

本发明涉及列车轮径校正技术领域，特别是涉及一种列车自动轮径校正方法。

背景技术

列车控制***中，往往通过安装在列车轮对上的速度传感器测量轮对的转速，并通过轮径值获得列车运行的线速度，故列车轮径值的精确性对列车测速定位起着至关重要的作用，一方面由于列车在线路上运行，列车轮对会磨损，故轮径值会随着列车的运行而逐渐减小；另一方面，由于列车实施紧急制动或空滑导致轮径非对称的磨损，会导致轮的圆周出现损坏，需要人工旋轮以保证轮对成圆。

传统的列控***的轮径值是通过拨码开关进行设定，通常设定10个档位，每个档位间的差值为5mm，当车轮磨损或旋轮后，根据人工定期测量值设定拨码开关的档位，***使用此轮径值进行测速定位。

基于卫星定位的轮径自动校准需要使用大于4颗卫星进行列车定位，通过卫星定位、列车运行速度和指定线路的距离计算***轮径值。

传统的列控***使用拨码开关分档的方法确定***轮径值，该方案需要维护人员测量轮径，设定拨码开关，使得维护成本较大且轮径值精度不足。另外，轮对设计上的特殊性使得轮对在铁轨上运行时实际上有左右摇摆，这样手工测量值应用于测速定位***，影响测速定位的精度。

地铁线路往往运行在地下，且线路往往有坡度和弯道，故基于卫星定位的轮径自动校准主要有以下问题：

地铁线路往往运行在地下，无法接收卫星信号；需要配备卫星信号接收模块；地铁线路并非平直轨道，使用卫星信号通过经纬度定位精度不足；算法复杂；不利于地铁线路工程应用。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种算法简单，方便、实用的具有全自动轮径校正功能的轮径校正方法。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种列车自动轮径校正方法，其包括如下步骤：

（1）首先通过测量确定列车轮径初始值；

（2）根据线路情况、列车限速情况进行应答器布置，选取平直线路上的相邻两个应答器作为轮径校正的参考基准，并测出所述两个应答器之间的实际距离；

（3）利用测速传感器根据当前轮径值，对列车经过两个所述应答器之间的速度进行测定，列车根据测定的速度得到指定时间内的运行距离，根据该运行距离与测量的实际距离的比值，以及轮径初始值，获取轮径更新值，并存入列车的数据库***；

（4）对轮径值进行校验：利用速度传感器测出列车经过两个所述应答器的转动圈数，根据列车运行距离等于车轮转动圈数乘以列车车轮周长，所述列车车轮周长等于当前轮径值乘以圆周率π，计算得到列车的运行距离，将该运行距离与所述实际距离进行比较，若该运行距离等于所述实际距离，则表示当前车轮磨损不明显，此时不需要校正轮径值，若该运行距离大于所述实际距离，则表示车轮有磨损，需要校正轮径值，根据公式：轮径更新值等于所述实际测量距离与列车的行走距离之比再乘以校正前的轮径值，计算得到轮径更新值；

（5）对步骤（4）中计算得到的校正后轮径值进行多次测量取其平均值，以减小误差，使测量的数值更准确；

（6）对列车轮径值进行有效性检查：预先设定列车正常运行时的轮径值范围存入列车的数据库***，若步骤（5）中计算得到的轮径平均值超出设定的范围，则认为计算得到的列车轮径值异常，***不使用当前计算的轮径值结果，且及时汇报此故障，若计算得到的轮径平均值在设定的范围内，则认为测量的轮径值正确，将其上传列车的数据库***，进行轮径值的更新。

其中，步骤（1）中，所述列车轮径初始值为列车出厂时的默认值。

其中，步骤（6）中同时还需进行轮径平均值的滤除坏值处理：预先设定轮径的磨损公差范围存入列车的数据库***，若计算得到的轮径平均值与较轮前的轮径值比较，两者的差值在设定的磨损公差范围，则认为计算得到的轮径值正确，将其上传列车的数据库***，进行轮径值的更新；若两者的差值超出设定的磨损公差范围，则认为计算得到的轮径值异常，***不使用当前计算的轮径值结果。

其中，两个所述应答器上/内设有辐射信号发射器。

其中，所述列车上安装有用于接收应答器辐射信号的应答器接收天线。

其中，两个所述应答器设有具有相同的信号辐射半径的辐射信号发射器。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的列车自动轮径校正方法，使用布置在线路上的应答器对列车在该线路上的位置进行确定，利用测速传感器测出列车的行驶速度，算出列车在特定时间内的运行距离，从而得到列车当前的轮径值，其具有全自动轮径校正功能，抛弃传统的人工或半人工的轮径校正方法，减少维护人员的工作量；

利用地铁线路标配的应答器***用于列车轮径自动校正的辅助设备，实现列车的自动轮径校正的同时，提高***测速定位的精度；

通过默认初始值的方式，在地铁线路动态调试过程中获得列车初始轮径信息，减少人工测量轮径值的工作，减少人工测量的不准确，获得适应于***的精确的轮径值，当列车轮径发生轻微磨损时，通过自动轮径校正，更新轮径值为磨损后的轮径值；

列车轮径值发生较大变化时，通过自动较轮方案，自动获取旋轮后的轮径值，提供给列车控制***使用；通过滤波的方式，去除坏值，提高工程应用的稳定性和可靠性；

通过轮径收敛处理，使得***轮径值随着轮径磨损变化平稳。

附图说明

图1为本发明的列车轮径计算示意图；

图2本发明的列车轮径校正效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供了一种列车自动轮径校正方法，适用于地铁列车的轮径检测，其包括如下步骤：

（1）首先通过测量确定列车轮径初始值，通常情况下，所述列车轮径初始值为列车出厂时的默认值；

（2）根据线路情况、列车限速情况进行应答器布置，选取平直线路上的相邻两个应答器作为轮径校正的参考基准，并可以利用拉线的方式测出所述两个应答器之间的实际距离；

（3）利用测速传感器根据当前轮径值，对列车经过两个所述应答器之间的速度进行测定，列车根据测定的速度得到指定时间内的运行距离，根据该运行距离与测量的实际距离的比值，以及轮径初始值，获取轮径更新值，并存入列车的数据库***；

（4）对轮径值进行校验：利用速度传感器测出列车经过两个所述应答器的转动圈数，根据列车运行距离等于车轮转动圈数乘以列车车轮周长，所述列车车轮周长等于当前轮径值（车轮的直径）乘以圆周率π，计算得到列车的运行距离，将该运行距离与所述实际距离进行比较，若该运行距离等于所述实际距离，则表示当前车轮磨损不明显，此时不需要校正轮径值，可以继续使用列车的数据库中存储的当前轮径值，若该运行距离大于所述实际距离，则表示车轮有磨损，由于车轮磨损后，所述车轮的轮径值变小，而此时测出的车轮经过两个所述应答器之间的转动圈数将会变多，若还使用较轮前的轮径值乘以车轮转动圈数，得到的列车运行距离必然大于测量的实际距离，此时便需要校正轮径值，根据公式：轮径更新值等于所述实际测量距离与列车的行走距离之比再乘以校正前的轮径值，计算得到轮径更新值；

（5）对步骤（4）中计算得到的校正后轮径值进行多次测量取其平均值，以减小误差，使测量的数值更准确；

（6）对列车轮径值进行有效性检查：预先设定列车正常运行时的轮径值范围[X，Y]mm，其中，X小于Y，存入列车的数据库***，若步骤（5）中计算得到的轮径平均值超出设定的范围，则认为计算得到的列车轮径值异常，***不使用当前计算的轮径值结果，且及时汇报此故障，若计算得到的轮径平均值在设定的范围内，则认为测量的轮径值正确，将其上传列车的数据库***，进行轮径值的更新。

其中，步骤（6）中同时还需进行轮径平均值的滤除坏值处理：由于列车的轮径磨损通常是长时间的细微变化，预先设定轮径的磨损公差范围存入列车的数据库***，若自动较轮前使用轮径值为Zmm，则设定自动较轮计算得到结果应在[Z-a,Z+a]mm范围内，若计算得到的轮径平均值与较轮前的轮径值比较，两者的差值在设定的磨损公差范围内，则认为计算得到的轮径值正确，将其上传列车的数据库***，进行轮径值的更新；若两者的差值超出设定的磨损公差范围，则认为计算得到的轮径值异常，***不使用当前计算的轮径值结果。如图2所示，曲线1表示自动较轮后的轮径值，曲线2表示有效性检查和滤除坏值后的轮径值。

其中，两个所述应答器上/内设有辐射信号发射器。并在应答器信息和数据库中设置所述应答器的特殊属性，以使得列车经过所述两个应答器后，能够接收到所述应答器的信息。如图1所示，Bid1和Bid2为两个相邻的应答器。

其中，所述列车上安装有用于接收应答器辐射信号的应答器接收天线。当列车经过应答器时，接收应答器信息，并根据收到的信息比对列车车载数据库中存储的对应应答器信息，若能够比对成功，则使用应答器对列车进行定位，列车定位后，累加列车经过应答器后的距离，直至列车收到新的应答器信息。

其中，两个所述应答器设有具有相同的信号辐射半径的辐射信号发射器。因此两个应答器具有相同且固定的辐射范围，当列车经过应答器时，在应答器辐射半径内，能够接收到应答器的信号，接收到的应答器信号，包含应答器的编号信息，以及列车经过应答器至列车出了应答器的时间间隔，计算得到列车越过应答器的距离，并在此基础上不断累加列车走行距离，直至收到下一个应答器信号，此时累加的距离，即为使用当前***轮径值测得的两个应答器之间的距离。

本发明在列车车轮发生旋轮时，能够汇报出列车车轮变化，提示司机及时更新轮径，保证列车行车安全，随时监测列车车轮的磨损，相应调整轮径值，提高测速测距精度。

本发明使用布置在线路上的应答器对列车在该线路上的位置进行确定，利用测速传感器测出列车的行驶速度，算出列车在特定时间内的运行距离，从而得到列车当前的轮径值，其具有全自动轮径校正功能，抛弃传统的人工或半人工的轮径校正方法，减少维护人员的工作量；

利用地铁线路标配的应答器***用于列车轮径自动校正的辅助设备，实现列车的自动轮径校正的同时，提高***测速定位的精度；

通过默认初始值的方式，在地铁线路动态调试过程中获得列车初始轮径信息，减少人工测量轮径值的工作，减少人工测量的不准确，获得适应于***的精确的轮径值，当列车轮径发生轻微磨损时，通过自动轮径校正，更新轮径值为磨损后的轮径值；

列车轮径值发生较大变化时，通过自动较轮方案，自动获取旋轮后的轮径值，提供给列车控制***使用；通过滤波的方式，去除坏值，提高工程应用的稳定性和可靠性；

通过轮径收敛处理，使得***轮径值随着轮径磨损变化平稳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (5)

1.一种列车自动轮径校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先通过测量确定列车轮径初始值；

(2)根据线路情况、列车限速情况进行应答器布置，选取平直线路上的相邻两个应答器作为轮径校正的参考基准，并测出所述两个应答器之间的实际距离；

(3)利用测速传感器根据当前轮径值，对列车经过两个所述应答器之间的速度进行测定，列车根据测定的速度得到指定时间内的运行距离，根据该运行距离与测量的实际距离的比值，以及轮径初始值，获取轮径更新值，并存入列车的数据库***；

(4)对轮径值进行校验：利用速度传感器测出列车经过两个所述应答器的转动圈数，根据列车运行距离等于车轮转动圈数乘以列车车轮周长，所述列车车轮周长等于当前轮径值乘以圆周率π，计算得到列车的运行距离，将该运行距离与所述实际距离进行比较，若该运行距离等于所述实际距离，则表示当前车轮磨损不明显，此时不需要校正轮径值，若该运行距离大于所述实际距离，则表示车轮有磨损，需要校正轮径值，根据公式：轮径更新值等于所述实际距离与列车的行走距离之比再乘以校正前的轮径值，计算得到轮径更新值；

(5)对步骤(4)中计算得到的轮径更新值进行多次测量取其平均值；

(6)对列车轮径值进行有效性检查：预先设定列车正常运行时的轮径值范围存入列车的数据库***，若步骤(5)中计算得到的轮径平均值超出设定的范围，则认为计算得到的列车轮径值异常，***不使用当前计算的轮径值结果，且及时汇报此故障，若计算得到的轮径平均值在设定的范围内，则认为测量的轮径值正确，将其上传列车的数据库***，进行轮径值的更新；

步骤(6)中同时还需进行轮径平均值的滤除坏值处理：预先设定轮径的磨损公差范围存入列车的数据库***，若计算得到的轮径平均值与较轮前的轮径值比较，两者的差值在设定的磨损公差范围，则认为计算得到的轮径值正确，将其上传列车的数据库***，进行轮径值的更新；若两者的差值超出设定的磨损公差范围，则认为计算得到的轮径值异常，***不使用当前计算的轮径值结果。

2.如权利要求1所述的一种列车自动轮径校正方法，其特征在于，步骤(1)中，所述列车轮径初始值为列车出厂时的默认值。

3.如权利要求1-2任一项所述的一种列车自动轮径校正方法，其特征在于，两个所述应答器上/内设有辐射信号发射器。

4.如权利要求3所述的一种列车自动轮径校正方法，其特征在于，所述列车上安装有用于接收应答器辐射信号的应答器接收天线。

5.如权利要求3所述的一种列车自动轮径校正方法，其特征在于，两个所述应答器设有具有相同的信号辐射半径的辐射信号发射器。