CN103754236B - 列车轮径的校准方法及校准*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种列车轮径的校准方法及校准***，该方法包括如下步骤：步骤S11：脉冲测距装置的计数器和速度计的计数器分别对脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数，开始计数时，同时记录脉冲测距装置脉冲计数初始值和速度计脉冲计数初始值；步骤S12：列车行驶一定时间后，同时记录脉冲测距装置脉冲计数值和速度计脉冲计数值；步骤S13：根据所述脉冲测距装置脉冲计数值和所述脉冲测距装置脉冲计数初始值获得列车累计行进距离；步骤S14：根据所述速度计脉冲计数值和所述速度计脉冲计数初始值两者之差、以及所述列车累计行进距离得出列车的轮径。使得列车能够在行驶过程中随时进行轮径校验，提高了轮径校验的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及列车轮径校准领域，尤其是列车轮径的校准方法及校准***。
背景技术
在城市轨道交通应用***中，对列车进行测速是通过速度计实现的，速度计的工作原理：车轮转动一圈会产生固定个数的脉冲，列车行驶一段距离后，根据列车的轮径、速度计计数器所计得的个数可以获知行驶的路程，进一步获取列车的速度，因此，列车轮径直接影响到测量结果的精确性。
由于在列车行进过程中，可能造成列车的车轮磨损，轮径也因此会发生变动，现有的轮径校准方法中，需要预先铺设在轨道上的两个或多个专用的轮径校准信标，通过两个信标确定用于测速的距离，根据经过两个信标的过程中产生的脉冲来计算列车轮径，但是这种方法存在以下缺点：1）用于轮径校准的信标安装的位置必须有很高的精度，这将增加工程难度和信标成本；2）信标查询设备在锁定信标的位置时会产生一定偏差，影响轮径校准计算结果的精度；3）一般情况下，信标被安置在转换轨的平直轨道上，用于在列车进入正线前进行轮径校准，如果列车在中途***制动后重启，则无法再次进行轮径校准；4）在轮径校准过程中，若出现空转打滑等现象，则直接影响轮径校准的精度。
综上所述，目前急需一种列车轮径的校准方法及校准***能够解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种列车轮径的校准方法及校准***，使得列车能够在行驶过程中随时进行轮径校验，并且在出现列车的车轮空转打滑的情况下不影响轮径校验的结果，提高了轮径校验的精确度。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种列车轮径的校准方法，该方法包括如下步骤：
步骤S11：脉冲测距装置的计数器和速度计的计数器分别对脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数，开始计数时，同时记录脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0和速度计脉冲计数初始值SS_CNT0；
步骤S12：列车行驶一定时间后，同时记录脉冲测距装置脉冲计数值RD_CNTi和速度计脉冲计数值SS_CNTi；
步骤S13：根据所述脉冲测距装置脉冲计数值RD_CNTi和所述脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0获得列车累计行进距离S；
步骤S14：根据所述速度计脉冲计数值SS_CNTi和所述速度计脉冲计数初始值SS_CNT0两者之差、以及所述列车累计行进距离S得出列车的轮径WHEEL_DIAM。
作为优选，在步骤S14后还包括校准验证方法：重复步骤S11-S14，再次计算列车的轮径，若连续两个轮径进行比对后的差值在允许范围内，则完成校验；否则，继续重复步骤S11-S14，直到连续两次轮径差值落入允许范围内。
作为优选，在步骤S11之前还包括步骤S10：设定一工作条件，判断脉冲测距装置是否满足工作条件，若否，则等待一段时间后再次判断；若是，则进入步骤S11。
作为优选，在对所述脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数之前，计算列车的即时加速度Ai，当所述即时加速度Ai大于预定加速度Amin时才开始计数；并且，对所述脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数过程中，持续周期判断即时加速度Ai是否满足大于预定加速度Amin，若不满足，则返回步骤S10；所述即时加速度Ai的计算公式为：
Ai=（Vi-Vi-1）/T（1）
其中，Vi、Vi-1是脉冲测距装置提供的本周期和上周期的测速值；T为一个周期的时间。
作为优选，步骤S12中累计行进距离S的计算公式为：
S=（RD_CNTi-RD_CNT0）×RD_PULSE_DIST（2）
其中，脉冲测距装置单脉冲距离（RD_PULSE_DIST）表示脉冲测距装置输出的一个脉冲的列车的位移。
作为优选，步骤S14中列车的轮径WHEEL_DIAM计算公式如下：
SS_PULSE_DIST=S／（SS_CNTi-SS_CNT0）（3）
WHEEL_DIAM=SS_PULSE_DIST×SS_CNT_1CYC/PI（4）
其中，速度计单脉冲距离SS_PULSE_DIST表示速度计输出的一个脉冲的列车的位移，由累计行进距离S除以该距离内速度计累计的脉冲个数得出；速度计单圈脉冲个数SS_CNT_1CYC表示车轮转动一圈、速度计输出的脉冲个数；PI表示一个圆周率。
一种列车轮径的校准***，包括：脉冲测距装置，所述脉冲测距装置的第一输出端输出脉冲测距装置脉冲、第二输出端输出脉冲测距装置质量评估状态；
速度计，输出端输出速度计脉冲；
车载控制***，包括第一计数器，输入端连接脉冲测距装置的第一输出端并对接收到的脉冲测距装置脉冲进行计数；通信口，输入端连接脉冲测距装置的第二输出端并接收脉冲测距装置质量评估状态；第二计数器，输入端连接速度计的输出端并对接收到的速度计脉冲进行计数。
作为优选，使用上述任意一项所述的校准方法。
作为优选，所述的脉冲测距装置为多普勒雷达。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下突出优点：
1.本发明通过脉冲测距装置的计数、速度计的计数实现轮径的测量校准，首先根据脉冲测距装置的计数结果计算出列车的行驶距离，接着根据该行驶距离以及速度计的计数结果计算出列车的实际轮径，克服了现有技术中通过安置信标来进行车轮校验使得难度成本大的问题，并且列车行驶过程中可以随时进行轮径校准，灵活度增大。
2.本发明通过重复轮径校准步骤的方法，对轮径校准的结果进行校验，保证了轮径校准的正确性，提高了精确度。
3.本发明通过设定一预定加速度Amin，并周期性地判断列车的实际加速度是否大于该预定加速度Amin，保证列车在大于该预定加速度Amin时才能进行轮径校准，即只有当列车处于牵引或轻度制动的情况下才可以进行轮径校准，确保轮径校准只在车轮不出现打滑的情况下才进行，过滤了该打滑现象后进一步提高了精确度。
附图说明
图1为本发明实施例的列车轮径的校准***结构框图；
图2为本发明实施例的列车轮径的校准方法的流程图；
图3为本发明实施例的列车行驶过程中用于计数的脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
图1示出了本发明实施例的一种列车轮径的校准***结构框图，包括：脉冲测距装置3，脉冲测距装置3的第一输出端输出脉冲测距装置脉冲、第二输出端输出脉冲测距装置质量评估状态；速度计2，输出端输出速度计脉冲；车载控制***1，包括第一计数器11，输入端连接脉冲测距装置3的第一输出端并对接收到的脉冲测距装置脉冲进行计数；通信口13，输入端连接脉冲测距装置3的第二输出端并接收脉冲测距装置质量评估状态；第二计数器12，输入端连接速度计2的输出端并对接收到的速度计脉冲进行计数。
作为优选，本发明实施例中的脉冲测距装置为多普勒雷达。
图2示出了本发明实施例的列车轮径的校准方法的流程图，该方法的步骤包括：
步骤S11：脉冲测距装置的计数器和速度计的计数器分别对脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数，开始计数时，记录脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0和速度计脉冲计数初始值SS_CNT0；
步骤S12：列车行驶一定时间后，记录脉冲测距装置脉冲计数值RD_CNTi和速度计脉冲计数值SS_CNTi；
步骤S13：根据所述脉冲测距装置脉冲计数值RD_CNTi和所述脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0获得累计行进距离S；
步骤S14：根据所述速度计脉冲计数值SS_CNTi和所述速度计脉冲计数初始值SS_CNT0两者之差、以及所述累计行进距离S得出列车的轮径WHEEL_DIAM。
图3为本发明实施例的列车行驶过程中用于计数的脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲的示意图，列车以位置A为计数的基准点，在位置A处脉冲测距装置脉冲计数初始值为RD_CNT0，速度计脉冲计数初始值为SS_CNT0，列车行驶至位置B，在位置B处脉冲测距装置脉冲计数值为RD_CNTi，速度计脉冲计数值为SS_CNTi，位置A和位置B之间的累计行进距离为S。
具体而言，结合图1至图3，在步骤S10中，脉冲测距装置3通过第二输出端周期地输出质量评估状态，车载控制***1的通信口13接收该质量评估状态、速度等数据，车载控制***1首先设定一工作条件，判断脉冲测距装置是否满足工作条件，若否，则等待一段时间后再次判断；直到脉冲测距装置满足工作条件时，计算列车的即时加速度Ai，当所述即时加速度Ai大于预定加速度Amin，进入步骤S11。对列车的即时加速度Ai的判断，使得只有列车处于牵引或轻度制动的情况下才进行轮径校准，预定加速度Amin的值的选取，可参考列车提供的最差制动率和线路上的实测参数，并留取足够的裕量，当列车的即时加速度Ai大于预定加速度Amin时，列车的车轮不会出现打滑现象；即时加速度Ai的计算公式为：
Ai=（Vi-Vi-1）/T（1）
其中，Vi、Vi-1是脉冲测距装置3提供的本周期和上周期的精确测速值；T为一个周期的时间。
在步骤S11中，参看图1，脉冲测距装置3的第一输出端输出脉冲测距装置脉冲，车载控制***1的第一计数器11接收该脉冲测距装置脉冲并对其进行计数，速度计2的输出端输出速度计脉冲，车载控制***1的第二计数器12接收该速度计脉冲并对其进行计数，参看图3，开始计数时，列车行驶至位置A处，以位置A为计数的基准点，在位置A处脉冲测距装置脉冲计数初始值为RD_CNT0，速度计脉冲计数初始值为SS_CNT0，列车的计数方式为在脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0和速度计脉冲计数初始值SS_CNT0的基础上逐个进行累计；同时，第一计数器11和第二计数器12分别对脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数的过程中，持续周期判断即时加速度Ai是否大于预定加速度Amin，若否，则进入步骤S10，重新判断脉冲测距装置是否满足工作条件；一旦返回步骤S10后，在重新执行步骤S11时，计数的基准点也将重新设定，也即返回步骤S10后，相当于重新执行本发明实施例方法所述的S10-S14步骤。
可以理解，步骤S10以及在步骤S11过程中的即时加速度Ai的判断，目的是为了保证列车在大于该预定加速度Amin时才能进行轮径校准，即只有当列车处于牵引或轻度制动的情况下才可以进行轮径校准，确保轮径校准只在车轮不出现打滑的情况下才进行，过滤了该打滑现象后进一步提高精确度，本实施例也可以不执行步骤S10以及在计数过程中对即时加速度Ai的判断，同样可以克服现有技术中通过安置信标来进行车轮校验使得难度成本大的问题，并且实现列车在行驶过程中可随时进行轮径校准。
在步骤S12中，参看图3，一段时间后，列车行驶至位置B，在位置B处脉冲测距装置脉冲计数值为RD_CNTi，速度计脉冲计数值为SS_CNTi，位置A和位置B之间的累计行进距离为S。
在步骤S13中，根据第一计数器11得到的脉冲测距装置脉冲计数值RD_CNTi和脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0获得累计行进距离S，之后执行步骤S13；其中累计行进距离S的计算公式为：
S=（RD_CNTi-RD_CNT0）×RD_PULSE_DIST（2）
其中，脉冲测距装置单脉冲距离RD_PULSE_DIST表示脉冲测距装置输出的一个脉冲的列车的位移。
可选的，车载控制***1中设定一预定距离，若计算所得的累计行进距离S小于预定距离时，返回步骤S11，重新设定计数基准点开始计数；预定距离的选定，根据***对轮径校准的精度要求、速度计分辨率（即车轮转动一圈对应的脉冲个数）等，一般情况下，***对轮径校准的精度要求越高，则预定距离越长，相对误差就会越小，若速度计分辨率较高，则可选择稍短一点的预定距离。
在步骤S14中，根据第二计数器12得到的速度计脉冲计数值SS_CNTi和所述的速度计脉冲计数初始值SS_CNT0之差、以及累计行进距离S得出列车的轮径WHEEL_DIAM，列车的轮径WHEEL_DIAM计算公式如下：
SS_PULSE_DIST=S／（SS_CNTi-SS_CNT0）（3）
WHEEL_DIAM=SS_PULSE_DIST×SS_CNT_1CYC/PI（4）
其中，速度计单脉冲距离SS_PULSE_DIST表示速度计输出的一个脉冲的列车的位移，由累计行进距离S除以该距离内速度计累计的脉冲个数得出；速度计单圈脉冲个数SS_CNT_1CYC表示车轮转动一圈、速度计输出的脉冲个数；PI表示一个圆周率。
在本实施例中，在步骤S14后还包括校准验证方法，该方法重复步骤S10-S14，再次计算列车的轮径，将本次得到的轮径与上一次所得的轮径作差，若两个轮径进行比对后的差值在允许范围内，则完成校验；否则，继续重复步骤S10-S14，直到连续两次轮径差值落入允许范围内，该允许范围的选择根据误差允许范围、列车理论轮径范围等设定。校准验证方法通过重复轮径校准步骤的方法，对轮径校准的结果进行校验，保证了轮径校准的正确性，提高了精确度。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种列车轮径的校准方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤S11：脉冲测距装置的计数器和速度计的计数器分别对脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数，开始计数时，同时记录脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0和速度计脉冲计数初始值SS_CNT0；
步骤S12：列车行驶一定时间后，同时记录脉冲测距装置脉冲计数值RD_CNTi和速度计脉冲计数值SS_CNTi；
步骤S13：根据所述脉冲测距装置脉冲计数值RD_CNTi和所述脉冲测距装置脉冲计数初始值RD_CNT0获得列车累计行进距离S；
步骤S14：根据所述速度计脉冲计数值SS_CNTi和所述速度计脉冲计数初始值SS_CNT0两者之差、以及所述列车累计行进距离S得出列车的轮径WHEEL_DIAM；
在对所述脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数之前，计算列车的即时加速度Ai，当所述即时加速度Ai大于预定加速度Amin时才开始计数；并且，对所述脉冲测距装置脉冲和速度计脉冲计数过程中，持续周期判断即时加速度Ai是否满足大于预定加速度Amin，若不满足，则返回步骤S10；所述即时加速度Ai的计算公式为：
Ai=（Vi-Vi-1）/T（1）
其中，Vi、Vi-1是脉冲测距装置提供的本周期和上周期的测速值；T为一个周期的时间。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，在步骤S14后还包括校准验证方法：重复步骤S11-S14，再次计算列车的轮径，若连续两个轮径进行比对后的差值在允许范围内，则完成校验；否则，继续重复步骤S11-S14，直到连续两次轮径差值落入允许范围内。
3.据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，在步骤S11之前还包括
步骤S10：设定一工作条件，判断脉冲测距装置是否满足工作条件，若否，则等待一段时间后再次判断；若是，则进入步骤S11。
4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤S12中累计行进距离S的计算公式为：
S=（RD_CNTi-RD_CNT0）×RD_PULSE_DIST（2）
其中，脉冲测距装置单脉冲距离RD_PULSE_DIST表示脉冲测距装置输出的一个脉冲的列车的位移。
5.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤S14中列车的轮径WHEEL_DIAM计算公式如下：
SS_PULSE_DIST=S／（SS_CNTi-SS_CNT0）（3）
WHEEL_DIAM=SS_PULSE_DIST×SS_CNT_1CYC/PI（4）
其中，速度计单脉冲距离SS_PULSE_DIST表示速度计输出的一个脉冲的列车的位移，由累计行进距离S除以该距离内速度计累计的脉冲个数得出；速度计单圈脉冲个数SS_CNT_1CYC表示车轮转动一圈、速度计输出的脉冲个数；PI表示一个圆周率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 310000, Zhejiang, Binjiang District, Jianghan Road No. 1785, Shuangcheng international 4 building, 17 floor, Hangzhou Applicant after: ZHEJIANG ZHONGHE SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 310000 Hangzhou science and Technology Park, high tech Zone, Zhejiang venture Road, No. 8 Applicant before: Zhejiang Zhonghe Electromechanical Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |