一种测速系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种测速系统，用于对车辆进行速度检测，包括至少一个测速子系统，所述测速子系统包括：多个驱动模块，多个输入表决模块，多个单元处理模块，速度融合模块，输出表决模块。本发明中提供的测速系统中，对传感器采集的车辆速度信号，进行多次判决保证采集到的速度信号可用，之后可用的速度信号进行融合。采用本发明提供的测速系统，能够提高速度检测的准确性、可靠性和可用性。
【专利说明】一种测速系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及列车控制技术，尤其涉及一种测速系统。
【背景技术】
[0002]城市轨道交通的车载信号系统是地铁列车实现安全自动控制的核心设备，车载信号系统具备独立于车辆系统的测速传感器，通过对传感器输入信号的处理，得到信号系统使用的列车速度，并据此完成列车定位、安全制动距离计算、超速防护、精确停车等关键功能。因此车载信号系统对测速的精度及可靠性有着较高要求。
[0003]测速传感器从原理上可分为两类。一类是基于轮轴转动产生计数脉冲，并通过计算单位时间的脉冲数量计算速度，可称为轮轴传感器。另一类不依赖于轮轴转动，通过测量加速度、分析反射自轨面的信号(光信号、超声波信号、红外信号等)等方式，间接计算列车的速度，可称为非轮轴传感器。
[0004]轮轴传感器具有价格便宜、测速精确、性能稳定、响应速度快等优点，但因为轮轴转动有时并不能真实反映列车速度，故在雨、雪、风沙等列车易发生空转或打滑的天气下，测速精度有严重的下降。非轮轴传感器虽然能够避免空转或打滑对测速的影响，但在相同的测速精度要求下，往往要付出几倍于轮轴传感器的价格成本，且根据测速原理不同，非轮轴传感器容易受到各种未知环境因素的影响，结构复杂，性能稳定性较差，为故障维护带来了较大困难。
[0005]本发明提供了 一种测速系统，能够提高速度检测的准确性和可靠性。
【发明内容】
[0006]本发明提供了 一种测速系统，能够提高测度检测的准确性、可靠性。
[0007]本发明提供了一种测速系统，用于对车辆进行速度检测，包括至少一个测速子系统，所述测速子系统包括:多个驱动模块，多个输入表决模块，多个单元处理模块，速度融合模块，输出表决模块，
[0008]其中每一个驱动模块，分别与一个传感器和一个输入表决模块相连，且每一个驱动模块包括多个子驱动模块，与该驱动模块对应相连的传感器将采集到的速度信息输入各个子驱动模块中，各个子驱动模块将传感器采集到的速度信息转换为输入表决模块能够识别的速度信号，并输入到输入表决模块中；
[0009]其中每一个输入表决模块，还分别与一个单兀处理模块相连，用于对驱动模块输入到自身的多个速度信号进行安全表决，并在各个表决结果的方差大于预设值时，判定对应的传感器故障，并向相连的单元处理模块发送故障报告，在表决结果的方差小于预设值时，将安全表决后的各个速度信号同步后并输入到相连的单元处理模块中；
[0010]其中每一个单元处理模块，还与所述速度融合模块相连，且每一个单元处理模块包括多个子单元处理模块，与该单元处理模块相连的输入表决模块将同步后的各个速度信号分别输入所述多个子单兀处理模块中，每一个子单兀处理模块用于根据输入表决模块输入到自身的速度信号以及故障报告判断对应的传感器的状态，并将状态判断结果以及输入表决模块输入到自身的速度信号输入到速度融合模块；
[0011]所述速度融合模块，包括多个速度融合子模块，其中每一个速度融合子模块用于，分别从每一个单元处理模块中接收一个子单元处理模块发送的判断结果以及速度信号，根据接收到的判断结果对速度信号进行融合后将融合结果输入到输出表决装置；
[0012]输出表决模块，用于对各个速度融合子模块输入到自身的融合结果进行表决，并根据表决结果输出测速结果。
[0013]优选的，所述系统还包括至少一个轮轴传感器和至少一个非轮轴传感器。
[0014]优选的，所述速度融合子模块还包括:
[0015]判断子模块，用于根据各个子单元处理模块输入到所述速度融合模块的状态判断结果判断对应的子单元处理模块输入到自身的速度信号是否可用；
[0016]融合子模块，用于对判断子模块判断为可用的速度信号进行融合，并将融合结果输入到输出表决装置。
[0017]优选的，所述融合子模块，具体用于在被所述判断子模块判断为可用的速度信号的数目达到预设值时，对可用的速度信号进行融合。
[0018]优选的，所述测速系统包括至少两个测速子系统时，当任一测速子系统的速度测量结果为零速时，向其他测速子系统发送零速信号，
[0019]所述判断子模块，还用于在所属的测速子系统接收到其他测速子系统发送的零速信号且有轮轴传感器对应的速度融合模块输出的状态判断结果为“空滑”时，判定该轮轴传感器对应的速度融合模块输入到自身的速度信号可用。
[0020]优选的，所述融合子模块具体用于对可用的速度信号对应的速度值取平均值作为融合结果。
[0021]优选的，所述测速系统还包括:
[0022]速度输出模块，用于将指定的测速子系统的测速结果输出，并在指定的测速子系统的测速结果无效时，输出其他测速子系统的测速结果。
[0023]本发明中提供的测速系统中，使用多个传感器采集车辆速度信号，并经过多次判决保证采集到的速度信号可用，之后可用的速度信号进行融合。采用本发明提供的测速系统，能够提高速度检测的准确性、可靠性和可用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例一提供的测速系统包含一个测速子系统时的结构示意图；
[0025]图2为本发明实施例二提供的测速系统中各个传感器的分布示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0027]本发明提供了一种测速系统，用于对车辆进行速度检测，包括至少一个测速子系统，如图1所示，所述测速子系统包括:多个驱动模块，多个输入表决模块，多个单元处理模块，速度融合模块，输出表决模块，[0028]其中每一个驱动模块，分别与一个传感器和一个输入表决模块相连，且每一个驱动模块包括多个子驱动模块，与该驱动模块对应相连的传感器将采集到的速度信息输入各个子驱动模块中，各个子驱动模块将传感器采集到的速度信息转换为输入表决模块能够识别的速度信号，并输入到输入表决模块中；
[0029]其中每一个输入表决模块，还分别与一个单兀处理模块相连，用于对驱动模块输入到自身的多个速度信号进行安全表决，并在各个表决结果的方差大于预设值时，判定对应的传感器故障，并向相连的单元处理模块发送故障报告，在表决结果的方差小于预设值时，将安全表决后的各个速度信号同步后并输入到相连的单元处理模块中；
[0030]其中每一个单元处理模块，还与所述速度融合模块相连，且每一个单元处理模块包括多个子单元处理模块，与该单元处理模块相连的输入表决模块将同步后的各个速度信号分别输入所述多个子单兀处理模块中，每一个子单兀处理模块用于根据输入表决模块输入到自身的速度信号以及故障报告判断对应的传感器的状态，并将状态判断结果以及输入表决模块输入到自身的速度信号输入到速度融合模块；
[0031]所述速度融合模块，包括多个速度融合子模块，其中每一个速度融合子模块用于，分别从每一个单元处理模块中接收一个单元处理模块发送的判断结果以及速度信号，根据接收到的判断结果对速度信号进行融合后将融合结果输入到输出表决装置；
[0032]所述输出表决模块，用于对各个速度融合子模块输入到自身的融合结果进行表决，并根据表决结果输出测速结果。
[0033]优选的，所述多个传感器中包括至少一个轮轴传感器和至少一个非轮轴传感器。如【背景技术】中所指出的，一个特定类型的传感器可能因为当前的环境不同，导致测得的速度值偏高或者偏低，在此基础上，本发明实施例中选用至少两种传感器，使测速结果更加精准。
[0034]优选的，在本发明实施例二中，所述速度子融合模块包括:
[0035]判断子模块，用于根据各个子单元处理模块输入到所述速度融合模块的状态判断结果判断对应的子单元处理模块输入到自身的速度信号是否可用；
[0036]融合子模块，用于对判断子模块判断为可用的速度信号进行融合，并将融合结果输入到输出表决装置。
[0037]进一步的，本发明实施例二中的融合子模块，具体用于在被所述判断子模块判断为可用的速度信号的数目达到预设值时，对可用的速度信号进行融合，并将融合结果输出。如果被判决为可用的速度传感器过少，则可能无法保证测速结果的准确性，此时不再进行融合，相应的，就没有融合结果输出。本发明实施例中，仅在判断模块判断为可用的速度信号的数目达到预设值时，融合子模块对可用的速度信号进行融合，从而保证输出的速度测量结果更为准确。
[0038]进一步的，当本发明实施例二提供的测速系统包括两个子系统时，当任一测速子系统的速度测量结果为零速时，向其他测速子系统发送零速信号；
[0039]所述判断模块，还用于在所属的测速子系统接收到其他测速子系统发送的零速信号且有轮轴传感器对应的速度融合模块输出的状态判断结果为“空滑”时，判定该轮轴传感器对应的速度融合模块输入到自身的速度信号可用。
[0040]进一步的，当本发明实施例二提供的测速系统包含至少两个测速子系统时，所述测速系统还包括:
[0041]速度输出模块，用于将指定的测速子系统的融合结果输出，并在指定的测速子系统的融合结果无效时，输出其他测速子系统的融合结果。
[0042]通过这种方式，能够综合各个测速子系统的测速结果输出最终的测速结果，进一步提高测速结果的准确性。
[0043]下面对本发明实施例提供的测速系统的具体流程进行说明:
[0044]假设本发明实施例提供的测速系统中，各个模块分布图如图2所示，在列车每端车头各布置2个轮轴传感器和I个非轮轴传感器，分别构成了甲系测速子系统和乙系测速子系统，甲、乙系为主备关系，由车载信号系统决定哪一系为主系。甲、乙系之间通过头尾通信线缆连接。需要说明的是，本专利并不限制每种传感器的数量，2个轮轴传感器和I个非轮轴传感器为建议的配置，当选用的传感器性能较好时，使用更少传感器仍能满足系统测速精度和可靠性的要求，增加传感器将能够提供测速系统的可用性。
[0045]实际应用中，驱动模块可以采用系统安全冗余架构下并行工作的若干系处理器，每一系处理器作为一个子驱动模块，例如三取二架构下表示并行工作且参与表决的A、B、C三系主机，二乘二取二架构下表示并行工作且参与表决的Al及A2主机，或BI及B2主机，本专利所述方案并不受车载信号系统安全冗余架构的限制。
[0046]测速开始后，各个传感器通过各自的物理原理对速度进行测量，并向对应的输入表决模块输出能够表征速度大小、速度方向以及传感器状态的电信号，之后将电信号输入到各系主机中，各系主机将将传感器采集到的速度信息转换为输入表决模块能够识别的速度信号并输入到输入表决模块。
[0047]输入表决模块，在对各路传感器速度信号进行处理之前，先将各系主机的这些输入信号进行安全表决，若表决结果不一致，即存在重大分歧时，应判断测速故障(不可恢复)，若表决结果仅测速值有微小偏差，则认为表决结果一致，则将各系测速值同步为完全一致，之后输入到对应的单元处理模块中的各个子单元处理模块中。
[0048]判断表决结果是否存在重大分歧的方式可以为:预先设定样本方差门限，并计算各个表决结果的方差值，当计算得到的方差值大于样本方差门限时，认为存在重大分歧，否则认为各个测速值仅有微小偏差。
[0049]根据输入表决模块输入到自身的速度信号的变化情况以及输入表决模块连续发送的故障报告的次数，各个子单元处理模块可以将对应的传感器判决为以下几种状态:
[0050]当该传感器为轮轴传感器时，其对应的状态可以包括:传感器严重故障、传感器瞬时故障、轮轴空转打滑；
[0051]当该传感器为轮轴传感器时，其对应的状态可以包括、传感器严重故障、传感器瞬时故障。
[0052]上述的判断规则和判断步骤可以根据本领域技术人员的需要设定，在此不再详细说明。
[0053]之后各个子单元处理模块将状态判断结果以及输入表决模块输入到自身的速度信号输入对应的速度融合子模块，每一个速度融合子模块分别从每一个传感器对应的单元处理模块中接收一个单元处理模块发送的判断结果以及速度信号，速度融合子模块的判断子模块根据各个传感器的状态判断各个传感器对应的速度信号是否可用，具体的，可以通过如下方式:当判断为严重故障时，立即置本传感器为“故障”状态，本传感器的速度不可以使用；当判断为瞬时故障时，立即置本传感器为“异常”状态，当“异常”状态的持续时间超过了预设的门限时，立即置本传感器为“异常超时”状态，根据异常原因的不同可以设置不同的超时时间，本传感器的速度不可以使用；当判断为轮轴发生空转或打滑时，立即置本传感器为“空滑”状态，当“空滑”状态的持续时间超过了预设的门限时，立即置本传感器为“空滑超时”状态，空转和滑行可以设置不同的超时时间，若拥有空滑期间的速度拟合方法，则本传感器的速度在空滑超时前可以使用，否则不可以使用；若上述状态均未发生，则置本传感器为“正常”状态，本传感器的速度可以使用。
[0054]在判断子模块得出上述的判断结果后，对应的融合子模块对各个速度信号进行融合，具体的融合规则按照优先级由高到低的排序可以为:1、若存在“正常”的轮轴传感器，则将它们的速度取平均值输出；2、若存在“正常”的非轮轴传感器，则将它们的速度取平均值输出；3、若存在“空滑”的轮轴传感器，且系统允许使用这种状态下轮轴传感器速度(或经过算法拟合后的速度)，则将它们的速度(或经过算法拟合后的速度)取平均值输出；若满足I和/或2和/或3条件的传感器总数无法达到预设的门限，则判断测速故障；测速故障期间，以甲系为例，若收到了乙系发送的零速信号，则可将“空滑超时”、“异常超时”状态的传感器置为“正常”;若如此操作以后，满足I和/或2和/或3条件的传感器总数达到了预设的门限，则测速故障可恢复，如果测速故障仍不能恢复，则融合模块不再进行速度融合。
[0055]之后各个速度融合模块的融合子模块将融合结果输入到输出表决模块中，输出表决模块对各个速度融合子模块输入到自身的融合结果进行表决，并根据表决结果将测速结果输入到测速系统的速度输出模块。
[0056]输出表决装置的表决规则可以与上述的输入表决装置一致，在此不再赘述。
[0057]速度输出模块将指定的测速子系统的测速结果输出，并在指定的测速子系统的测速结果无效时，输出其他测速子系统的测速结果。。
[0058]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种测速系统，其特征在于，用于对车辆进行速度检测，包括至少一个测速子系统，所述测速子系统包括:多个驱动模块，多个输入表决模块，多个单元处理模块，速度融合模块，输出表决模块，其中每一个驱动模块，分别与一个传感器和一个输入表决模块相连，且每一个驱动模块包括多个子驱动模块，与该驱动模块对应相连的传感器将采集到的速度信息输入各个子驱动模块中，各个子驱动模块将传感器采集到的速度信息转换为输入表决模块能够识别的速度信号，并输入到输入表决模块中； 其中每一个输入表决模块，还分别与一个单兀处理模块相连，用于对驱动模块输入到自身的多个速度信号进行安全表决，并在各个表决结果不一致时，判定对应的传感器故障，并向相连的单兀处理模块发送故障报告，在各个表决结果一致时，将安全表决后的各个速度信号同步后并输入到相连的单元处理模块中； 其中每一个单元处理模块，还与所述速度融合模块相连，且每一个单元处理模块包括多个子单元处理模块，与该单元处理模块相连的输入表决模块将同步后的各个速度信号分别输入所述多个子单兀处理模块中，每一个子单兀处理模块用于根据输入表决模块输入到自身的速度信号以及故障报告判断对应的传感器的状态，并将状态判断结果以及输入表决模块输入到自身的速度信号输入到速度融合模块； 所述速度融合模块，包括多个速度融合子模块，其中每一个速度融合子模块用于，分别从每一个单元处理模块中接收一个子单元处理模块发送的判断结果以及速度信号，根据接收到的判断结果对速度信号进行融合后将融合结果输入到输出表决装置； 所述输出表决模块，用于对各个速度融合子模块输入到自身的融合结果进行表决，并根据表决结果输出测速结果。
2.如权利要求1所述的测速系统，其特征在于，还包括:至少一个轮轴传感器和至少一个非轮轴传感器。
3.如权利要求1所述的测速系统，其特征在于， 所述速度融合子模块还包括: 判断子模块，用于根据各个子单元处理模块输入到所述速度融合模块的状态判断结果判断对应的子单元处理模块输入到自身的速度信号是否可用； 融合子模块，用于对判断子模块判断为可用的速度信号进行融合，并将融合结果输入到输出表决装置。
4.如权利要求3所述的测速系统，其特征在于， 所述融合子模块，具体用于在被所述判断子模块判断为可用的速度信号的数目达到预设值时，对可用的速度信号进行融合，并将融合结果输出。
5.如权利要求3所述的测速系统，其特征在于，所述测速系统包括至少两个测速子系统时，当任一测速子系统的速度测量结果为零速时，向其他测速子系统发送零速信号； 所述判断子模块，还用于在所属的测速子系统接收到其他测速子系统发送的零速信号且有轮轴传感器对应的速度融合模块输出的状态判断结果为“空滑”时，判定该轮轴传感器对应的速度融合模块输入到自身的速度信号可用。
6.如权利要求3所述的测速系统，其特征在于，所述融合子模块具体用于对可用的速度信号对应的速度值取平均值，并将平均值作为融合结果输出。
7.如权利要求1所述的测速系统，其特征在于，所述测速系统还包括:速度输出模块，用于将指定的测速子系统的测速结果输出，并在指定的测速子系统的测速结果无效时， 输出其他测速子系统的测速结果。
【文档编号】B61K9/00GK103738355SQ201310714583
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】牛英明, 肖骁, 夏夕盛, 李超 申请人:北京交控科技有限公司