[发明专利]轨道交通列车轮径校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种轨道交通列车轮径校准方法。

背景技术

在城市轨道交通安全信号领域，列车速度与距离测量(简称测速测距)与列车定位是车载信号系统中安全等级SIL4的列车自动防护系统(Automatic Train Protection，简称ATP)的两个关键技术，是轨道交通信号系统中车载信号系统中其他ATP/ATO功能的基础。测速测距与定位的精确性是决定轨道交通信号系统系统功能高可用性与效率的关键因素之一。而轮径是否校准，轮径校准误差会很大程度上影响测速测距与定位功能的精确性。本方法基于经典应答器轮径校准方法的优化。

传统轮径校准方法有人工校准与自动校准。人工校准在列车回库静止时工人通过各种人工设备对轮径进行测量得到列车车轮直径(参见《一种轮径测量器检定校准装置》及《机车车辆轮径测量仪》)。自动校准有多种方法，如GPS轮径校准(参见《基于灰色理论的列车组合定位轮径校准方法研究》)，但对地下轨道交通或高架线密集的位置实施较为困难；再如结构光光源投影并进行图像拟合方法(参见《车辆轮对直径在线检测方法及装置》)，但此种方法对列车速度有要求，影响运营效率，同时假设车轮为圆形进行拟合，精确程度有待商榷；另外有利用脉冲测距装置及速度传感器脉冲结合测量轮径方法(参见《列车轮径的校准方法及校准系统》)，但此方法使用了两种传感器，且充分相信测距传感器装置精度，方法有误差，而且误差有累积，这对高精度轮径校准的要求不是特别符合。

在中国专利申请201310654448.0中介绍了轮径自动校准过程，而该方法具有几处缺陷：1.测量列车初始轮径值，可能使用的为出厂默认值，在应答器之间累积移动距离时使用此轮径值计算出的累积移动距离是有误差的，且误差较大，因真实轮径值可能与出厂默认值有误差；2.在测出轮径值有效性判断时，使用的是预先存入数据库中的固定参数，且未引入其他设备对误差进行动态更新，如果固定参数过大，那这种方式可能会容忍错误的轮径校准，可能有安全风险，如果固定参数过小，则会降低轮径校准功能的可用性；3.根据1474.1IEEE Standard for Communications-Based Train Control(CBTC)Performance and FunctionalRequirements(IEEE1474.1基于通信的列车控制CBTC性能与功能需求标准)中“列车定位/列车测速”要求如果定位与测速功能基于轮径，那么在补偿列车定位与测速不确定性时需要考虑两方面因素，一为车轮空转与打滑，二为车轮旋轮，磨损或替换带来的误差。此该专利申请在累积列车在双应答器之间移动距离过程中并未考虑空转与打滑带来的影响，可用性不足；并且，在专利申请未考虑异常场景，如出现紧急制动时的处理方式，若按该专利申请所记载的方法进行计算可能会导致计算结果不正确并产生安全风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能动态校准列车轮径的轨道交通列车轮径校准方法，避免列车校准过程中列车车轮空转和或打滑所造成的误差。

在轨道交通信号系统中，一般采用在两根钢轨之间或一根钢轨的外侧不等间距安装线路应答器(一般为无源的)，里面固化好了需要传输的位置信息，并于列车(经过应答器上方)对应位置安装查询应答器天线，当列车经过线路应答器时，列车上的查询应答器将以电磁感应形式将能量传给地面应答器，地面应答器被激活并将位置等信息传送给查询应答器，车载子系统通过匹配应答器ID在预先存储的数据库中找到该信标信息，并由此动态更新列车当前位置。

在轨道交通信号系统中，经典的测距方式之一为在列车轮轴轴箱盖上固定安装霍尔式速度传感器，车轮每旋转一周，传感器产生固定数量的脉冲方波N，并持续累积。通过周期性采集传感器脉冲方波，取差值并结合车轮轮径，得到列车单周期走行距离。

为解决上述技术问题，本发明提供的轨道交通列车轮径校准方法，包括：在应答器数据库选择多对应答器作为轮径校准应答器对，每一对作为轮径校准应答器对之间的距离优选为100米～150米，各轮径校准应答器对，所选作为轮径校准应答器对的应答器优选设置在无坡度轨道状况良好的轨道段；轨道状况良好是指轨道黏着系数符合设计标准，区段坡度小于0.3％，无超高或欠超高弯道的轨道区段。