基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)的測(cè)速功能測(cè)試平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及城市軌道交通安全信號(hào)領(lǐng)域，特別涉及一種基于速度傳感器測(cè)速的車 載系統(tǒng)的測(cè)速功能測(cè)試平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在城市軌道交通安全信號(hào)領(lǐng)域，列車速度與距離測(cè)量（簡稱測(cè)速測(cè)距）是車載信 號(hào)系統(tǒng)中安全完整性等級(jí)SIL4的列車自動(dòng)防護(hù)（Automatic Train Protection，簡稱ATP) 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 目前，ATP系統(tǒng)中一般采用速度傳感器、編碼里程計(jì)或雷達(dá)測(cè)速儀等測(cè)速設(shè)備對(duì)機(jī) 車車輪角速度或車輪走行距離進(jìn)行測(cè)量，這些外部設(shè)備通常安裝在列車制動(dòng)輪軸上，ATP系 統(tǒng)通過采集、補(bǔ)償、分析測(cè)速設(shè)備的傳感器信號(hào)，計(jì)算出車輪速度與走行距離。
[0004] IEEE1474. 1基于通信的列車控制（CBTC)性能與功能需求標(biāo)準(zhǔn)（1474. IIEEE Standard for Communications-Based Train Control (CBTC) Performance and Functional Requirements)中對(duì)測(cè)速精度有較為嚴(yán)苛的要求，而城市軌道交通行業(yè)技術(shù)規(guī) 范-ATP產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范1. 0中對(duì)ATP功能列車測(cè)速誤差也有規(guī)定，同時(shí)二者對(duì)列車位置分辨 率（精度）要求也很明確。上述標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)ATP測(cè)速測(cè)距功能提出了嚴(yán)格的要求，可見測(cè)速 測(cè)距功能在車載系統(tǒng)中的重要性，因此保證測(cè)速測(cè)距功能與算法的可測(cè)性及正確性尤為重 要。
[0005] 在列車牽引過程中，若車輛施加的牽引力大于輪軌之間的最大粘著力時(shí)，車輪會(huì) 出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在列車制動(dòng)過程中，若車輛施加的制動(dòng)力大于輪軌之間的最大粘著力時(shí)，車 輪會(huì)出現(xiàn)打滑或抱死現(xiàn)象。ATP系統(tǒng)測(cè)速測(cè)距算法應(yīng)能準(zhǔn)確檢測(cè)這類現(xiàn)象，并能對(duì)列車速度 與走形距離進(jìn)行補(bǔ)償。
[0006] 其中，中國專利申請(qǐng)《對(duì)空轉(zhuǎn)和打滑進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償?shù)陌踩熊嚋y(cè)速測(cè)距系統(tǒng)及 方法》（【申請(qǐng)?zhí)枴?01210475913.x)中對(duì)使用速度傳感器與加速度傳感器組合的方式進(jìn)行數(shù) 據(jù)相互校驗(yàn)，打滑判定，再補(bǔ)償速度與走行距離實(shí)現(xiàn)測(cè)速測(cè)距功能做了詳細(xì)介紹，這里不再 詳細(xì)贅述。
[0007] 目前基于多傳感器融合測(cè)速方法的測(cè)試或仿真大都基于硬件平臺(tái)，如論文《多傳 感器信息融合的列車測(cè)速定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研宄》（作者：王少偉，北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論 文）介紹了利用開發(fā)工具LabVIEW，結(jié)合選擇工控機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡等硬件設(shè)備搭建了測(cè)速定 位硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并在鐵路現(xiàn)場(chǎng)做了數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)，同時(shí)分析驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的穩(wěn)定性。但 文中是主要針對(duì)速度傳感器、光纖陀螺、電子羅盤、衛(wèi)星接收機(jī)等硬件傳感器搭建了檢測(cè)平 臺(tái)，再對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單濾波，并沒有能做到模擬列車空轉(zhuǎn)打滑以驗(yàn)證ATP測(cè)速測(cè)距算 法的有效性及正確性。
[0008] 在論文《ATP設(shè)備定位測(cè)速的研宄與仿真》（作者：孟琦，西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論 文）中主要研宄了基于速度傳感器、雷達(dá)測(cè)速儀以及模擬應(yīng)答器的測(cè)速定位算法，最后簡 單的通過rand()函數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生固定范圍的列車速度來對(duì)測(cè)速定位算法進(jìn)行測(cè)試。文章并 沒能模擬速度傳感器/雷達(dá)測(cè)速儀的各種場(chǎng)景以驗(yàn)證測(cè)速測(cè)距算法。
[0009] 在目前的地鐵項(xiàng)目中，測(cè)速測(cè)距算法一般都基于在試驗(yàn)線現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際動(dòng)車測(cè) 試，而對(duì)ATP測(cè)速測(cè)距算法功能的測(cè)試的關(guān)鍵在于驗(yàn)證算法對(duì)待異常場(chǎng)景下的安全反應(yīng)， 如列車制動(dòng)過程中出現(xiàn)滑行的情況。目前制造滑行場(chǎng)景一般需要人工降低軌道的粘著力 并且是在列車高速運(yùn)行的過程中對(duì)列車施加制動(dòng)。在IEC61133-1992(電力牽引-機(jī)車車 輛-電力機(jī)車車輛和電傳動(dòng)熱力機(jī)車車輛制成后投入使用前的試驗(yàn)方法.1992.)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì) 滑行試驗(yàn)均有介紹，一般通過將乙二醇與水的按一定比例混合液涂于車輪或鋼軌面上達(dá)到 降低輪軌粘著并測(cè)試空轉(zhuǎn)與打滑功能。這類方法對(duì)測(cè)試環(huán)境要求高，實(shí)施較復(fù)雜，同時(shí)有一 定危險(xiǎn)性，并且測(cè)試效果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)的測(cè)速功 能測(cè)試平臺(tái)，可在軟件層面為測(cè)試人員實(shí)現(xiàn)車載系統(tǒng)的測(cè)速算法功能的測(cè)試，能通過動(dòng)態(tài) 滑移率控制來模擬車輛打滑場(chǎng)景，達(dá)到更精確的測(cè)試效果。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)的測(cè)速功能 測(cè)試平臺(tái)，測(cè)試平臺(tái)包括牽引制動(dòng)位置模塊、牽引制動(dòng)加速度計(jì)算模塊、輪速計(jì)算模塊、參 數(shù)設(shè)置模塊；
[0012] 所述牽引制動(dòng)位置模塊，用于獲取牽引制動(dòng)桿位置；
[0013] 所述牽引制動(dòng)加速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)牽引制動(dòng)桿位置計(jì)算得到機(jī)車牽引制動(dòng) 加速度，并輸出到輪速計(jì)算模塊及基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)；
[0014] 所述輪速計(jì)算模塊，用于根據(jù)機(jī)車牽引制動(dòng)加速度，計(jì)算得到機(jī)車速度、速度傳感 器脈沖計(jì)數(shù)、速度傳感器計(jì)數(shù)脈寬，并將速度傳感器脈沖計(jì)數(shù)、速度傳感器計(jì)數(shù)脈寬輸出到 基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)；
[0015] 所述參數(shù)設(shè)置模塊，用于設(shè)定所述牽引制動(dòng)加速度計(jì)算模塊、輪速計(jì)算模塊計(jì)算 時(shí)所需參數(shù)；
[0016] 所述輪速計(jì)算模塊，通過以下方式計(jì)算得到速度傳感器脈沖計(jì)數(shù)、速度傳感器計(jì) 數(shù)脈寬：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)的測(cè)速功能測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，測(cè)試平臺(tái) 包括牽引制動(dòng)位置模塊、牽引制動(dòng)加速度計(jì)算模塊、輪速計(jì)算模塊、參數(shù)設(shè)置模塊； 所述牽引制動(dòng)位置模塊，用于獲取牽引制動(dòng)桿位置； 所述牽引制動(dòng)加速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)牽引制動(dòng)桿位置計(jì)算得到機(jī)車牽引制動(dòng)加速 度，并輸出到輪速計(jì)算模塊及基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)； 所述輪速計(jì)算模塊，用于根據(jù)機(jī)車牽引制動(dòng)加速度，計(jì)算得到機(jī)車速度、速度傳感器脈 沖計(jì)數(shù)、速度傳感器計(jì)數(shù)脈寬，并將速度傳感器脈沖計(jì)數(shù)、速度傳感器計(jì)數(shù)脈寬輸出到基于 速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)； 所述參數(shù)設(shè)置模塊，用于設(shè)定所述牽引制動(dòng)加速度計(jì)算模塊、輪速計(jì)算模塊計(jì)算時(shí)所 需參數(shù)； 所述輪速計(jì)算模塊，通過以下方式計(jì)算得到速度傳感器脈沖計(jì)數(shù)、速度傳感器計(jì)數(shù)脈 寬：
式中，Vtrainw為當(dāng)前車載系統(tǒng)周期的機(jī)車速度，V 為上ー車載系統(tǒng)周期的機(jī)車速 度，VtrainOO為初始速度且VtMinft〇= 0, 所述牽引制動(dòng)加速度計(jì)算模塊計(jì)算得到的機(jī) 車牽引制動(dòng)加速度，Vwhral(n)為當(dāng)前車載系統(tǒng)周期機(jī)車輪速，PCwhMl(n)為速度傳感器截至當(dāng)前 車載系統(tǒng)周期的累積脈沖計(jì)數(shù)，PCwhraui^為速度傳感器截至上ー車載系統(tǒng)周期的累積脈沖 計(jì)數(shù)，PWwteel(11)為速度傳感器當(dāng)前車載系統(tǒng)周期的計(jì)數(shù)脈寬，T為測(cè)試平臺(tái)及車載系統(tǒng)周期 時(shí)間，N為試驗(yàn)車輪旋轉(zhuǎn)一周速度傳感器產(chǎn)生的脈沖方波數(shù)目，D為試驗(yàn)車輪輪徑，〇為滑 移率，b為速度傳感器脈沖計(jì)數(shù)通道系數(shù)，f?為速度傳感器計(jì)數(shù)脈寬通道系數(shù)； T、N、D、〇、b、f?通過所述參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于速度傳感器測(cè)速的車載系統(tǒng)的測(cè)速功能測(cè)試平臺(tái)，其 特征