基于多传感器的列车空转及滑行检测与校正方法研究

针对轮轴速度传感器的测速定位精度随着轮对的空转/滑行逐渐降低的问题,通过分析定位传感器的误差特性,采用多普勒雷达和加速度计辅助轮轴传感器的多传感器方式构成列车组合定位系统。结合加(减)速度、速度差和滑行率等三种检测方法检测列车是否发生空转/滑行。建立列车的正常状态、空转状态、滑行状态、不可信状态,以及状态之间转换的数学模型,对列车发生空转/滑行之后的速度和走行距离误差进行计算补偿。仿真结果表明,设计的空转/滑行检测与校正模型能够有效检测列车是否发生空转/滑行并对误差进行校正,测速定位精度满足车载ATP(列车自动防护)的精度要求,达到了模型设计的目的。     

车载列车自动防护系统对空转及滑行的检测与校正方法研究

动车组列车运行过程中出现空转、滑行情况时,不影响车载ATP(列车自动防护系统)的正常工作是ATP的技术要求之一.通过分析动车组列车发生空转、滑行的机理,采用轮轴速度传感器与雷达速度传感器相结合的测速模型来检测列车是否发生空转、滑行,并通过列车牵引计算对列车速度、走行距离进行校正.由于本模型以雷达速度传感器来辅助轮轴速度...     

基于多传感器的列车里程计定位误差检测及校正方法

城市轨道交通列车运行过程中,轮对空转/滑行和车轮磨损是造成车载里程计测速测距误差的主要原因,因此里程计定位误差的检测和校正主要是对列车空转/滑行和车轮磨损的检测和误差校正。通过城市轨道交通列车定位需求分析以及传感器定位特性分析,在列车里程计基础上引入多普勒雷达,采用二者构建车载组合定位系统。基于H!滤波理论实现两种传感器量测信息的融合处理,得到列车定位参数的最优估计,在此基础上,利用空转/滑行和车轮磨损检测方法完成相关检测并对误差进行校正。仿真试验结果验证了本方法的有效性,达到了模型的预期设计目的,提高了车载定位系统的自主定位能力。     

列车组合测速系统安全完整性分析

采用编码里程计及多普勒雷达进行组合测速,描述了列车组合测速平台的主要结构,提出了利用卡尔曼滤波残差字2来检测列车空转/打滑故障的方法。采用故障树分析法对列车组合测速系统进行了故障分析,并对其故障树进行重构,根据实际参数对组合测速系统危险侧失效率进行了计算。计算结果证明,利用多普勒雷达补偿列车空转/打滑,列车组合测速系统的安全完整性符合SIL 4等级。     

基于轮轴和雷达传感器的列车测速测距系统设计与仿真

设计了一种轮轴速度传感器和雷达速度传感器相结合的列车测速测距系统。该系统针对测速轮对空转/滑行造成的轮轴速度传感器测速测距误差问题,建立了空转/滑行检测判断模型和空转/滑行过程中的列车速度和走行距离误差校正模型。在实验室环境下搭建了该测速测距仿真系统,通过仿真试验验证了模型的有效性。该系统提高了列车测速测距的精度和可靠性。     

应答器与测速组合定位在地铁中的应用

分析城市轨道交通列车运行控制系统对列车定位技术的要求,针对地铁的具体特点,提出在CBTC条件下应答器与测速的组合定位方案。该方案利用测速电机和多普勒雷达提供列车相对位置,查询应答器提供列车绝对位置,利用测速电机定位和应答器定位相互补足的特点,得到精度较高的定位数据,较一般列车定位系统相比,提高了列车测速定位系统的精度和可靠性。     

城市轨道交通CBTC信号系统列车位置不确定性分析

当前,城市轨道交通为满足大运量的需求,对列车运行间隔要求越来越高,即列车自动控制系统对列车的定位必须更加精确可靠,以保证小间隔的列车安全运行要求。介绍了列车测速和列车定位的基本原理,从算法原理入手分析了列车速度不确定性和位置不确定性的产生原因以及计算方法,以供列车精确定位参考。     

城轨交通CBTC关键技术——列车自动防护车载(ATP)子系统

重点围绕城市轨道交通基于通信的列车控制系统(CBTC)技术需求,详细描述了车载子系统核心安全部件—车载ATP列车自动防护单元关键功能(列车状态监督、列车速度曲线生成与监督、列车运行状态报告生成)的工作原理和功能,重点分析了ATP核心硬件设计(核心处理模块、测速模块、应答器通信模块)和软件架构设计,并结合CBTC车载子系统整体技术方案进行了研究与探讨。     

借助接触网支柱实现列车的准确定位

在分析基于查询／应答器和里程计的列车定位方式的基础上，提出一种基于查询／应答器、接触网定位杆和里程计的电气化铁路的列车定位新方法。阐述了采用检查窗技术克服接触网定位杆检测中背景障碍物干扰、用差触线拉出值辅助判定定位杆位置的方法，并给出针对测速轮的轮缘磨耗自动地修正里程计距离换算误差的原理与方法。这种定位方式与基于查询／应答器和里程计的定位方式相比，大大地减少了地面应答器的数量，同时还较大幅度地提高了列车定位的精度。     

基于最优蠕滑辨识的高速列车黏着控制研究

针对高速列车黏着控制提出一种最优蠕滑辨识方法,通过仿真分析验证该方法的有效性。通过捕捉瞬态控制和稳态控制切换时的蠕滑率作为控制基准值,以模糊控制方式对控制基准值进行调节,实时辨识轨面最优蠕滑率。该方法以最优蠕滑率为控制目标达到获取最优黏着控制效果,实现了最大黏着系数利用、提升牵引力发挥稳定性的目的,为黏着控制在高速列车领域的应用提供了指导。     

基于GPS和里程计的列车定位方法

列车测速轮对的空转/滑行和车轮磨损是影响车载里程计(ODO)测速、测距精度的主要原因。针对该问题,通过传感器定位特性分析,在列车里程计基础上引入GPS技术,构建车载组合定位系统。通过GPS和ODO的信息融合,建立空转/滑行和车轮磨损的检测与误差校正计算模型,完成相关检测和误差校正。仿真试验结果表明,所提出的列车定位方法是有效的,可以提高车载定位系统的自主定位能力。     

城市轨道交通列车打滑对CBTC信号系统的影响

在城市轨道交通系统中,车辆打滑会造成列车紧急制动次数的增多和紧急制动距离的增加,若列车的实际制动率与设计时定义的制动率相差太多,还会存在严重的安全问题。分析了列车打滑对CBTC信号系统测速定位及列车运行安全的影响,对如何避免因此而带来的安全问题给出了相应的建议。     

基于多传感器融合的列车测速定位方法

以信息融合技术为基础,研究以速度传感器为核心的多传感器融合列车测速定位系统;通过列车打滑试验,验证和分析该测速定位系统的空滑检测和误差补偿能力.     

城轨系统中几种常用测速方法的误差与应用分析

列车速度信息在城市轨道交通ATC系统中占有重要地位。速度测量是ATP系统的重要功能之一,速度信息的准确性直接影响着行车安全。为此,对城市轨道交通系统中几种常用测速方法的误差进行分析,明确各种测速方法的优劣,同时对它们的应用进行分析研究。     

城市轨道交通信号系统的典型测速定位方案比较

针对城市轨道交通信号系统测速定位,详细分析了常用的轮轴速度传感器、多普勒雷达及加速度计的测速原理,并深入分析了各传感器的误差影响因素、失效模式以及传感器的复杂性.对目前常用的4种组合测速定位方案,从方案的测量精度、成本、系统可靠性、设备安装、安全性评估等方面进行了分析比较,给出了各种测速定位方案的优缺点.分析比较结果表...     

重庆跨座式独轨ATP/TD环线的设置及列车定位

列车控制技术的关键在于列车定位和数据通信.简要分析城市轨道交通系统列车定位的方法,介绍了重庆较新线独轨系统ATP/TD环线的设置及利用ATP/TD环线确定列车位置的方法.     

一种基于钢轨枕的中低速磁浮列车组合测速定位方法

中低速磁浮列车因其特性,无法使用轮轴式传感器测量车轮运动状态,也无法像高速磁浮测速那样通过检测轨面上分布规律的参照物来计算列车的速度与位置。提出了一种基于中低速磁浮钢轨枕的高精度测速定位方法,使用加速度计和涡流传感器检测列车运动状态,再与雷达的信息进行比较判断,共同计算出列车的速度和位置。通过在长沙中低速磁浮线路上的试验测试,证实这种测速方法的精确度和实时性能够满足需求。     

基于多传感器信息融合的轨道交通列车轮径校正方法

多传感器信息融合是实现轨道交通列车高精度定位的发展趋势。针对列车车轮在运行过程中逐渐磨损导致轮径减小,从而影响轮轴速度传感器测速定位精度的问题,通过分析定位传感器的误差特性,采用轮轴速度传感器、加速度计和多普勒测速雷达构成列车组合定位系统,并结合卡尔曼滤波理论,提出一种基于卡尔曼滤波的轮径预测校正方法。该方法在各传感器工作正常时,通过多传感器信息滤波融合得到列车运动状态参数的最优估计,并完成轮径校正;在辅助传感器失效或故障时,通过过去和当前的传感器量测信息对未来一定时间内的列车运动状态做出定量的预测估计,进而完成轮径的预测与校正。仿真试验结果表明,本文所提出的方法能够达到较高的精度水平,提高了列车组合定位系统的可靠性和自主能力。     

基于三维视景的车载ATP仿真系统研究

三维视景技术已广泛应用于城市轨道交通领域,取得了不同程度的成果,但大多局限于列车驾驶培训和教学三维演示。提出基于微软模拟火车(MSTS)的三维视景与车载列车自动防护(ATP)系统结合的仿真研究。以郑州地铁1号线为线路原型,简要介绍视景系统的建立过程;利用开源平台的开源铁路(OR)提供接口,设计了仿真系统的结构和功能;根据超速防护模型及计算算法,并以三维视景中的实际线路为例,实现了列车的测速定位、超速防护、速度监督等关键车载ATP功能。经测试验证,达到预期仿真目的和效果,为城市轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了新思路。     

一种考虑系统不确定性估计的重载列车最优黏着控制

重载列车在运行时,黏着条件容易受到不良的天气状况或轨面状态影响,会导致列车无法有效发挥牵引力。为了解决重载列车在运行过程中因黏着条件恶化导致无法有效发挥牵引力的问题,提出一种考虑系统不确定性估计的离散积分滑模控制方法,该方法通过对最优蠕滑速度的跟踪控制,实现重载列车的最优黏着控制。由于黏着系数在实际情况中难以测量,所以针对此情况设计串联滑模观测器对黏着系数进行观测估计。采用带遗忘因子的最小二乘法估计出黏着特性曲线斜率,并根据梯度下降算法得到最优蠕滑速度。以最优蠕滑速度和实际蠕滑速度作为控制系统输入,以牵引电机转矩作为系统输出,利用一步延迟估计方法估计系统的不确定性,据此设计离散积分滑模控制器控制电机转矩使蠕滑速度始终稳定在最佳蠕滑速度处。仿真实验结果表明：设计的考虑系统不确定性估计的离散积分滑模控制方法实现了对最优蠕滑速度的跟踪控制,并且与离散积分滑模控制方法相比,系统跟踪误差更小且具有更高的控制精度。说明采用的方法不仅能够补偿系统的不确定性和抑制抖振现象,而且还能实现对最优蠕滑速度的高精度跟踪控制,达到使重载列车牵引性能最优的目的。