[发明专利]列车组合测速定位系统的状态自检方法

说明书

技术领域

本发明涉及组合测速定位技术领域，尤其涉及一种列车组合测速定位系统的状态自检方法。

背景技术

实时精确的速度及位置信息是保障列车运行控制系统正常工作、列车安全运行的重要参数。在列车运行控制系统中，列车测速定位系统利用车载测速定位传感器(如脉冲速度传感器、多普勒雷达等)在列车运行过程中实时获取列车位置、速度等运行状态信息，从而准确有效的提供给控制系统实现列车的行进、停车、加速和缓行等。

目前在轨道交通中存在着多种列车测速定位方式，根据位置速度信息的来源，可以把测速定位方式分成两大类，即利用轮轴旋转信息的测速定位方法和利用无线方式的直接检测法，其中最为常用的是基于轮轴脉冲速度传感器和雷达传感器的测速定位。

基于轮轴脉冲速度传感器的列车测速定位借助于一个或多个安装在机车动轮轮轴上的速度传感器，通过测量测速轮对的转速脉冲来计算列车的速度及位置。该方法实现较简单，是目前应用最为广泛的列车测速定位方式，但是它也存在缺陷，如在列车实际过程中机车受测轮对与钢轨之间存在相对运动(如车轮空转、滑行)，列车测速定位的精度将随之而恶化。此外，随着列车运行过程车轮会不断受到磨损，参与速度位置计算的名义轮径若未得到及时校准和更新，则测速定位结果将包含轮径减小带来的误差。多普勒雷达测速是一种直接测量速度和距离的方法。在列车上安装多普勒雷达，始终向轨面发射电磁波，由于列车和轨面之间有相对运动，根据多普勒频移效应原理，在发射波和反射波之间产生频移，通过测量频移就可以计算出列车运行速度，并进一步计算出列车的运行距离。随着多普勒雷达测速技术日趋成熟，其测速定位精度不断提高，但是使用雷达进行速度测量会因为安装误差、外界电磁干扰等因素造成测速测距性能下降，因此，通常的做法是在车载测速定位系统中利用多个脉冲速度传感器、雷达传感器实现多传感器组合冗余，从而保证速度距离的测量精度满足精确性及可靠性需求。一个典型的多传感器列车组合测速定位系统结构如图1所示。

由于脉冲速度传感器、多普勒雷达在测量过程中可能出现传感器故障导致功能失效，且在车轮空转、滑行以及列车低速运行的情况下，速度传感器或雷达测量所得列车位置状态信息的有效性降低，此时在列车速度位置判决输出中应当隔离失效及低可信度的传感器测量，以保证输出精确可靠，如此则需要在组合系统中增加状态自检。现有的列车测速定位系统状态自检方式主要包括硬件自检和软件自检，即在启动运行时利用硬件响应反馈，或借助软件的分析比较算法判断传感器的状态，从而给出相应的状态指示。由于以往的列车测速定位系统多采用单一传感器配置，因此传统的状态自检方法无法从系统各传感器部件的独立性和耦合性出发，给出合理的综合判断，不具备不同传感器配置结构方案的适应性，尤其是当前所采用的速度传感器/雷达组合列车测速定位系统。因此，针对组合系统结构开发基于多传感器列车测速定位系统的状态自检方法，在每次运行起始时利用该方法在传感器级、系统级对其状态进行检测和判决，能够实现对低可信度及无效状态信息的有效隔离。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是：提高传感器状态检测性能，降低了组合系统复杂性，节省工程支出和维护费用。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种列车组合测速定位系统的状态自检方法，该方法包括步骤：

S1.列车启动，开始接收并记录速度传感器及雷达的测量数据；

S2.利用速度传感器各自的多路信息进行冗余检验，判定速度传感器状态；

S3.以雷达的测量数据为参照，对列车动轮的空转、滑行状态进行检测，判定速度传感器的测量状态；

S4.根据速度传感器的测量数据及雷达的输出状态字，进行雷达状态自检，判定雷达的测量状态。

其中，步骤S4后还包括步骤：

S5.根据速度传感器及雷达的测量状态判定结果，按照列车组合测速定位系统状态转移模型确定该系统的结构重构方案，使输出不包含失效或故障传感器或雷达测量结果的测速定位信息，并给出该系统的状态信息表示，或在所有传感器和雷达均失效时给出测量输出无效的状态信息表示。

其中，在步骤S2中，对于包含多路脉冲计数信息的速度传感器，分别接收和记录不同通路的计数及计算结果，并将同一速度传感器的不同通路信息进行比较检验，当其计数结果相同，或计数误差小于设定的误差阈值时，判定该速度传感器正常，否则判定其输出无效。

其中，在步骤S3中，对于多路信息冗余检验状态正常的速度传感器，