一种列车测速方法、处理器及列车测速系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种列车测速方法、处理器及列车测速 系统。
【背景技术】
[0002] 为了缓解高峰时期客流量的拥堵，准时和缩短行车间隔成为了发展目标，而随着 城市轨道交通的迅速发展，地铁线路的轨面情况越来越复杂，在缩短行车间隔的同时，会面 临列车的安全运行问题。为了保证列车的安全运行，就需要信号系统具有高度的自动化和 智能化。
[0003] 在轨道交通中，信号系统通过其核心设备即车载自动防护（AutomaticTrain Operation，ATP)系统来保证轨道交通的安全运行，而车载ATP系统所有的防护功能的实现 必须依靠可靠的速度测量，目前，国内的地铁系统中采用在列车的车头或车尾分别安装一 个雷达和两个轮形光栅速度传感器，通过雷达与轮形光栅速度传感器的组合进行测速。具 体工作原理是：采用轮形光栅速度传感器和雷达来实时测量列车的运行速度，并将轮形光 栅速度传感器和雷达测量的列车运行速度进行融合，得到列车的运行速度。
[0004] 其中，轮形光栅速度传感器安装在列车的车轮上，轮形光栅速度传感器测速的原 理是：通过检测车轮的转动圈数来精确的计算出列车的运行速度。雷达一般安装在列车车 头底部，雷达测速的原理是：根据轨面反射的反射信号频率的差计算出雷达与目标的相对 速度，因为当目标向雷达天线靠近时，反射信号频谱将高于发射机频率，当目标原理雷达天 线时，反射信号频率将低于发射机频率，由此，可以计算出反射信号频率差。在使用轮形光 栅速度传感器的过程中，如果将轮形光栅速度传感器安装在动力轮上，在大功率动力输出 阶段，动力轮很容易发生空转，如果将轮形光栅速度传感器安装在从动轮上，在较大制动力 输出阶段，从动轮很容易发生滑行，而且，在低速时存在移动机率的车轮抱死，把这种空转 和打滑现象称之为空滑现象。而在暴雨、大雪等恶劣天气造成的路轨积水、结冰，会导致列 车车轮的空滑情况变得更加严重。雷达的优势是不依赖于车轮的转速，因此，可以通过雷达 监督轮形光栅速度传感器的空滑，可以减少速度传感器受到车轮空滑的不良影响，提高系 统测速的准确性。
[0005] 但是，雷达是通过轨面反射的微波进行列车速度测量，雷达测速对轨面反射率的 依赖会导致雷达的单点故障变得突出。因为随着地铁线路轨面情况越来越复杂，包括地面 线路、地下线路、高架线路、碴轨道和无碴轨道等，会导致轨面反射情况也变得复杂，从而影 响雷达测速的准确性。而且，由于积水、积雪、光源以及其它原因导致的轨面反射条件变差， 会导致出现短时间内雷达测速不可用的情况。另外，雷达由于自身的测速原理的影响，其随 时测速误差较大，正常情况下，雷达测速值总是在实际速度值上下波动的，从而会影响列车 的行车速度的测量。
[0006] 因此，轨道交通系统中偶发的、无规律的雷达短时测速故障以及车轮空滑都会导 致的测速失效，而且，由于地铁线路运营时间长，运营间隔短，在隧道和高架上，排查雷达测 速偶发的不可用性在时间和空间上受到了极大的限制，因此，需要在保证列车运行安全的 前提下，提高系统测速的可靠性、准确性以及可用性，以解决轨道交通系统中偶发的、无规 律的雷达短时测速故障以及车轮空滑都会导致的测速失效问题。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种列车测速方法、处理器及列车测速系 统，以解决现有轨道交通系统中偶发的、无规律的雷达短时测速故障以及车轮空滑都会导 致的测速失效问题。
[0008] 为此目的，第一方面，本发明提供一种列车测速方法，所述方法包括：
[0009] 基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度，计算列车当前周期的 测速估计值；所述列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；
[0010] 获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形 光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；
[0011] 基于所述列车当前周期的测速估计值，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传 感器的测速值的误差估计值和所述当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计 值；
[0012] 根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷 达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列 车当前周期的列车总体测速值。
[0013] 其中，所述根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所 述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计 值，计算列车当前周期的列车总体测速值，包括：
[0014] 根据所述各个雷达的测速值的误差估计值，基于预设的各个雷达的测速值的误差 均值和误差方差，得到当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度；
[0015] 根据所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，基于预设的轮形光栅速 度传感器测速值的误差均值和误差方差，得到前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值 的误差概率密度；
[0016] 根据所述当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度，基于预设的雷达的测速值 的可信度系数，计算当前周期各个雷达的测速值权重；
[0017] 根据前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差概率密度，基于预设的测 速值的可信度系数，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重；
[0018] 根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感 器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传 感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值。
[0019] 其中，所述列车当前周期的列车总体测速值的计算公式如下：
[0020]
[0021]其中，v_s__t为列车总体测速值，wMl、w"2 · · · 当前周期各个雷达的 测速值权重，wOTl、w。^ · · ·WotN2为当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重，VMl、ν"?· · ·ν?Ν1为当前周期各个雷达的测速值，· ·νΜΝ；!为当前周期各个轮形光栅 速度传感器的测速值。
[0022] 其中，在根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅 速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光 栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值之前，所述方法还包括：
[0023] 判断所述各个雷达、所述各个加速度传感器或所述各个轮形光栅速度传感器是否 发生故障；
[0024] 若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和所述各个轮形光栅速度传感器均未发 生故障，则执行所述根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光 栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形 光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值；
[0025] 若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和/或所述各个轮形光栅速度传感器中 的至少一个发生故障，则进行雷达、加速度传感器和/或轮形光栅速度传感器故障报警。
[0026] 其中，所述判断所述各个雷达是否发生故障，包括：
[0027] 根据所述预设的雷达的测速值的误差均值、预设的第一误差参考值以及预设的第 一显著性水平，进行双边假设检验；
[0028] 在雷达的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续al个周期是否 发生爲2兔事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，al为预设常数，E?为所述预设 的雷达测速误差均值的无偏估计，?为预设的第一误差参考值，h为第一拒绝域的分界 点。
[0029] 其中，所述判断所述各个轮形光栅速度传感器是否发生故障，包括：
[0030] 根据所述预设的轮形光栅速度传感器的测速值的误差均值、预设的第二误差参考 值以及预设的第二显著性水平，进行双边假设检验；
[0031] 在轮形光栅速度传感器的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续 a2个周期是否发生!^-凡.」,2L事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，a2为预设常数， 为所述预设的轮形光栅速度传感器测速误差均值的无偏估计，为预设的第二误差 参考值，k2为第二拒绝域的分界点。
[0032] 其中，所述判断所述各个加速度传感器是否发生故障，包括：
[0033] 根据所述当前周期加速度传感器测量的加速度和当前周期列车的加速度计算值， 根据预设的第三显著性水平，进行双边假设检验；
[0034] 在加速度传感器测量的加速度正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a3 个周期是否发生多个加速度传感器故障事件，若是，则判定加速度传感器发生故障，其中a3 为预设常数；
[0035] 其中，所述当前周期列车的加速度计算值为：
[0036]
[0037] 第二方面，本发明提供一种处理器，包括：
[0038] 第一计算模块，用于基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度， 计算列车当前周期