[发明专利]列车的牵引控制辅助系统有效

专利信息
申请号: 201510094936.X 申请日: 2015-03-03
公开(公告)号: CN104773190B 公开(公告)日: 2017-08-25
发明(设计)人: 蔡伯根;刘先恺;邓小军;刘江;王剑;刘韶庆;上官伟;王忠立;梁建英;余进 申请(专利权)人: 南车青岛四方机车车辆股份有限公司;北京交通大学
主分类号: B61L27/00 分类号: B61L27/00
代理公司: 北京市商泰律师事务所11255 代理人: 毛燕生
地址: 266111 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要: 发明实施例提供了一种列车的牵引控制辅助系统。包括车载处理设备和人机交互终端;车载处理设备通过各种传感器、测速雷达测量并计算列车的实际运行状态,计算出列车牵引力,将由列车的实际运行状态和列车牵引力组成的列车牵引控制辅助信息发送给人机交互终端;人机交互终端将列车牵引控制辅助信息进行显示。本发明实施例能够实时自主获取列车运行状态信息,生成牵引控制辅助信息,并与预先存储的离线优化牵引控制方案进行比较,向司机给出其牵引控制操作的辅助信息,同时通过无线通信网络发送至地面中心。
搜索关键词: 列车 牵引 控制 辅助 系统
【主权项】:
一种列车的牵引控制辅助系统,其特征在于,包括:车载处理设备和人机交互终端;所述的车载处理设备,用于通过各种传感器、测速雷达测量并计算列车的实际运行状态,该实际运行状态包括里程s(t)和速度v(t),根据所述列车的实际运行状态和所述列车的牵引特性计算出列车牵引力,将由所述列车的实际运行状态和列车牵引力组成的列车牵引控制辅助信息发送给所述人机交互终端;所述的人机交互终端,用于接收所述车载处理设备发送的列车牵引控制辅助信息,将所述列车牵引控制辅助信息进行显示;所述车载处理设备包括:车载计算单元、位置定位终端、轮轴速度传感器接口单元、惯性测量单元和测速雷达;所述的位置定位终端,用于按照设定的周期时间采集列车的原始测量数据,该原始测量数据包括:列车的时间tg、经度λg、纬度高程hg、速度vg及航向角ψg,将采集的原始测量数据传输给所述的车载计算单元;所述的惯性测量单元,用于按照设定的周期时间采集列车的原始测量数据,该原始测量数据包括:时间ti、加速度ai、航向角速度ωi,将采集的原始测量数据传输给所述的车载计算单元;所述的测速雷达,用于按照设定的周期时间采集列车的原始测量数据,该原始测量数据包括:时间tr、速度vr,将采集的原始测量数据传输给所述的车载计算单元;所述的轮轴速度传感器,用于通过轮轴速度传感器接口单元按照设定的周期时间采集列车的原始测量数据,该原始测量数据包括:时间tw、速度vw,将采集的原始测量数据传输给所述的车载计算单元;所述的车载计算单元,用于通过信息输入通道接收所述位置定位终端、轮轴速度传感器接口单元、惯性测量单元和测速雷达传输过来的原始测量数据,对所述原始测量数据进行预处理,并对原始测量数据的预处理结果的有效性进行诊断和判决,根据设定的决策原则和各通道数据的评估信息对所有通道的原始测量数据的预处理结果进行重新组合,得到列车的实际运行状态;所述车载计算单元包括:信息输入通道、检测诊断模块和融合输出模块;所述的信息输入通道,用于接收所述位置定位终端、轮轴速度传感器接口单元、惯性测量单元、测速雷达四个通道传输过来的原始测量数据,将所述原始测量数据传输给检测诊断模块;所述的检测诊断模块,用于将位置定位终端传输过来的列车的坐标位置信息经度λg、纬度及高程hg转换至一维轨道坐标系,通过空间投影计算确定列车在一维轨道坐标系中的转换坐标位置(ep,np),根据所述转换坐标位置(ep,np)查询数据库得到转换里程sg;设轮轴速度传感器接口单元的计数周期为Tw,轮轴速度传感器接口单元从tw时刻到(tw+Tw)时刻接收到来自轮轴速度传感器的脉冲计数为δ,车轮轮径为R、刻度系数为W、根据下述公式1和公式2计算出轮轴速度传感器对应的列车的速度vw与里程sw;将惯性单元所输出的加速度ai、角速度ωi根据输出周期时间Ti进行积分运算,按照公式3、公式4计算出惯性单元对应的速度Vi、里程Si;Vi(ti+Ti)=Vi(ti)+ai·Ti  公式3Si(ti+Ti)=Si(ti)+Vi(ti)·Ti+0.5ai·Ti2  公式4分别计算出位置定位终端、轮轴速度传感器和测速雷达输出的速度和/或里程与惯性单元输出的速度和/或里程之间的偏差量,分别将定位终端、轮轴速度传感器和测速雷达对应的偏差量与设定门限值进行比较,根据比较结果将定位终端、轮轴速度传感器和测速雷达通道的评估信息标记为故障状态或者正常状态;将正常状态的定位终端、轮轴速度传感器和/或测速雷达通道,以及惯性单元输出的速度和里程数据进行重新组合构成测量向量,将所述测量向量、各个通道的原始测量数据和评估状态发送至融合输出模块;所述的融合输出模块,用于基于所述检测诊断模块传输过来的测量向量、原始测量数据,利用定加速度载体运动模型和速度、里程测量模型,采用卡尔曼滤波方法计算出列车速度v(t)、里程s(t),结合轨道地图数据推算出列车运行状态信息,该列车运行状态信息包括列车速度v(t)、里程s(t)、经度λ(t)、纬度高程h(t)、加速度a(t)、航向角ψ(t)及运行方向Δ(t);所述的融合输出模块,还用于提取列车运行速度估计值v,根据所述列车运行速度估计值v利用高速列车的牵引特性计算列车牵引力F(v),根据所述F(v)计算出牵引控制的实际行程能耗指标J(s):J(s)=1σF×∫[F(v)·v]dt]]>其中,σF为列车牵引运行中的转换系数;所述的融合输出模块,还用于将当前里程下的能耗指标J(s)与预先存储的离线优化控制方案的牵引能耗Jo(s)进行比较,计算出列车的能耗偏差ΔJ(s):ΔJ(s)=J(s)‑Jo(s);计算出列车牵引控制的附加指标,该附加指标包括:平稳度、剩余行程时间、里程偏差率,其中:平稳度C(s)由估计所得当前里程下的列车加速度a(s)按下述公式计算:C(s)=∫|da(s)dt|dt]]>剩余行程时间D(s)由当前行程时间t(s)与时刻表预定的全程时间To按下述公式计算:D(s)=To‑t(s)里程偏差率l(s)由当前里程s、参考里程so、线路数据中存储的完整行程距离Lo按下述公式计算:l(s)=|S-S0|L0.]]>
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