用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置及其方法
2023-05-08 08:04:31
用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開了在車輪和軌道之間產生滑動時用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置及其用於補償行駛速度的方法，所述裝置包括：速度測量單元，其測量鐵路車輛的行駛速度；速度估算單元，其使用從至少一個傳感器接收到的鐵路車輛的行駛信息和軌道信息來估算行駛速度；檢測單元，其通過使用速度測量單元測量出的鐵路車輛的行駛速度和速度估算單元估算出的行駛速度來判定鐵路車輛的車輪是否滑動來生成車輪滑動信息；以及選擇單元，其使用檢測單元生成的車輪滑動信息來選擇速度測量單元測量出的行駛速度和速度估算單元估算出的行駛速度中的任一個作為行駛速度。
【專利說明】用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置及其方法【技術領域】
[0001]本公開涉及一種用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置及其方法，並且更具體地涉及用於在鐵路車輛的車輪和軌道之間產生滑動期間補償鐵路車輛的行駛速度的裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]通常，鐵路車輛的車輪和軌道全部由鋼材料製成，並且在鐵路車輛的制動期間由於在車輪和軌道之間的較小的粘附係數而易於產生滑動(或跳躍)現象。在制動力大於在鐵路車輛的車輪和軌道之間的粘附係數的情況下，在由於車輪的鎖止狀態而使車輪不轉動而是滑動的位置處，產生滑動現象。因此，在產生滑動的情況下，鐵路車輛的制動距離被延長以致由於車輪和軌道之間的摩擦而磨損車輪。
[0003]通常，通過將安裝在鐵路車輛的輪軸上的四個速度傳感器的值與安裝在相鄰的鐵路車輛上的四個速度傳感器的值相比較來檢測車輪滑動。也就是說，在鐵路車輛的輪軸轉動時，通過使用由傳感器檢測的脈衝信號來計算車輪的轉動速度和鐵路車輛的行駛速度，通過使用由制動缸測量的氣壓數據來計算制動力，並且通過對制動氣壓的測量來測量滑動。[0004]然而，上述方法存在缺陷，即:由於使用四個速度傳感器，所以在四個鐵路車輛的輪軸同時產生滑動的情況下，由於四個速度傳感器檢測的信號不存在差異而使滑動現象不能被檢測到。
[0005]通常，通過使用安裝在輪軸上的轉數計的計數來計算鐵路車輛的速度。存在兩種計算鐵路車輛的速度的方法。也就是說，一種方法是使用安裝在鐵路車輛的輪軸上的轉數計的信息，而另一種是通過對加速度計測量到的加速度信息積分來獲得鐵路車輛的行駛速度。
[0006]使用安裝在鐵路車輛的輪軸上的轉數計的信息的方法被配置為使得在連接到鐵路車輛的輪軸的車輪轉動時，轉數計對車輪的轉數進行統計，從統計出的信息獲得角速度，並且通過將角速度與車輪半徑相乘來計算鐵路車輛的速度。
[0007]然而，出現的問題在於:因為車輪由於車輪的鎖止狀態而滑動，所以在車輪上有滑動產生的情況下，不能夠使用車輪的角速度來計算鐵路車輛的速度。也就是說，在產生滑動的情況下，車輪不轉動以致造成計算出鐵路車輛的行駛速度為零(0)，進而，這樣會使在鐵路車輛的速度的計算中產生大誤差。
[0008]通過對加速度計測量出的加速度信息積分來獲得鐵路車輛的行駛速度的方法的缺陷在於:在鐵路車輛的速度的計算期間，在測量期間來自傳感器的噪聲也被積分，導致準確性變差。
【發明內容】
[0009]本公開的示例性方案是為了至少基本上解決上面的問題和/或缺陷並且是為了至少提供下面提到的優勢。因此，本公開針對的是提供一種用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置以及一種使用該裝置的用於鐵路車輛的行駛速度補償方法，所述行駛速度補償裝置被配置為通過檢測鐵路車輛的車輪上有滑動產生並且通過補償在滑動中產生的鐵路車輛的行駛速度來計算鐵路車輛的準確的行駛速度。
[0010]本公開還針對的是提供一種用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置以及一種使用該裝置的用於鐵路車輛的行駛速度補償方法，所述行駛速度補償裝置被配置為使用鐵路車輛的補償後的行駛速度來計算鐵路車輛的行駛距離。
[0011]本公開要解決的技術問題不限於上述描述，並且本領域的技術人員將從下面的描述中清楚地理解到目前為止未被提到的任何其他技術問題。
[0012]在本發明的一個總的方案中，提供了一種用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置，所述裝置包括:速度測量單元，其測量鐵路車輛的行駛速度；速度估算單元，其使用從至少一個傳感器接收到的鐵路車輛的行駛信息和軌道信息來估算行駛速度；檢測單元，其通過使用速度測量單元測量出的鐵路車輛的行駛速度和所述速度估算單元估算出的行駛速度來判定鐵路車輛的車輪是否滑動來生成車輪滑動信息；以及選擇單元，其使用檢測單元生成的車輪滑動信息來選擇速度測量單元測量出的行駛速度和速度估算單元估算出的行駛速度中的任一個作為行駛速度。
[0013]優選地，而非必須地，速度估算單元可以包括:模型生成單元，其使用行駛信息和軌道信息來生成鐵路車輛的動態模型；以及非線性觀測單元，其使用生成的動態模型來非線性地觀測鐵路車輛的行駛速度。
[0014]優選地，而非必須地，鐵路車輛的行駛信息可以包括下列信息中的至少一個:鐵路車輛的加速度信息和制動力信息。
[0015]優選地，而非必須地，軌道信息可以包括下列信息中的至少一個:軌道坡度信息和軌道曲度信息。
[0016]優選地，而非必須地，速度測量單元可以使用從轉數計接收到的脈衝來測量車輪的轉數，使用測量出的轉數來獲得車輪的角速度，以及通過將角速度與鐵路車輛的車輪半徑相乘來測量鐵路車輛的行駛速度。
[0017]優選地，而非必須地，通過下列等式可以獲得由模型生成單元生成的鐵路車輛的動態模型:
【權利要求】
1.一種用於鐵路車輛的行駛速度補償裝置，所述裝置包括: 速度測量單元，其測量鐵路車輛的行駛速度； 速度估算單元，其使用從至少一個傳感器接收到的鐵路車輛的行駛信息和軌道信息來估算行駛速度； 檢測單元，其通過使用所述速度測量單元測量出的所述鐵路車輛的行駛速度和所述速度估算單元估算出的行駛速度來判定所述鐵路車輛的車輪是否滑動來生成車輪滑動信息；以及 選擇單元，其使用所述檢測單元生成的車輪滑動信息來選擇所述速度測量單元測量出的行駛速度和所述速度估算單元估算出的行駛速度中的任一個作為行駛速度。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述速度估算單元包括:模型生成單元，其使用所述行駛信息和所述軌道信息來生成鐵路車輛的動態模型；以及非線性觀測單元，其使用生成的動態模型來非線性地觀測所述鐵路車輛的行駛速度。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中鐵路車輛的行駛信息包括所述鐵路車輛的加速度信息和制動力信息中的至少一個。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中所述軌道信息包括軌道坡度信息和軌道曲度信息中的至少一個。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述速度測量單元使用從轉數計接收到的脈衝來測量車輪的轉數，使用測量出的轉數來獲得所述車輪的角速度，以及通過將所述角速度與所述鐵路車輛的車輪半徑相乘來測 量鐵路車輛的行駛速度。
6.根據權利要求2所述的裝置，其中通過下列等式獲得由所述模型生成單元生成的所述鐵路車輛的動態模型:
Zjv
=-R -Mc+W a-f 其中，m是火車等效質量，V是火車縱向速度，Tb是制動力，Rr是運行阻力，Rg是坡度阻力，Rc是轉彎阻力，以及w是過程噪聲。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述檢測單元使用測量出的速度和估算出的速度來計算滑動率，並且在所述滑動率偏離預定範圍的情況下判定所述車輪滑動。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中使用下列等式來計算所述滑動率:
,估算出的速度-測量出的速度
S—佔算出的速度°
9.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括距離計算單元，其使用所述選擇單元選擇的行駛速度來測量鐵路車輛的行駛距離。
10.一種用於鐵路車輛的行駛速度補償方法，所述方法包括: 測量鐵路車輛的行駛速度； 使用從至少一個或多個傳感器接收到的鐵路車輛的行駛信息和軌道信息來估算行駛速度； 通過使用所述鐵路車輛的所測量的行駛速度和所估算的行駛速度來判定所述鐵路車輛的車輪是否滑動而生成車輪滑動信息；並且使用生成的車輪滑動信息來選擇所測量的行駛速度和所估算的行駛速度中的任一個作為行駛速度。
11.根據權利要求10所述的方法，其中估算所述行駛速度的步驟包括: 使用所述行駛信息和所述軌道信息來生成鐵路車輛的動態模型；以及使用生成的動態模型來非線性地觀測所述鐵路車輛的行駛速度。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述鐵路車輛的行駛信息包括所述鐵路車輛的加速度信息和制動力信息中的至少一個。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述軌道信息包括軌道坡度信息和軌道曲度信息中的至少一個。
14.根據權利要求10所述的方法，其中測量所述鐵路車輛的行駛速度的步驟包括:使用從轉數計接收到的脈衝來測量車輪的轉數；使用測量出的轉數來獲得所述車輪的角速度；以及通過將所述角速度與所述鐵路車輛的車輪半徑相乘來測量鐵路車輛的行駛速度。
15.根據權利要求11所述的方法，其中通過下列等式獲得所述鐵路車輛的動態模型:
16.根據權利要求10所述的方法，其中在生成所述車輪滑動信息的步驟中，通過使用測量出的速度和估算出的速度計算滑動率並且通過在所述滑動率偏離預定範圍的情況下判定車輪滑動來判定所述鐵路車輛的車輪是否滑動。
17.根據權利要求16所述的方法，其中使用下列等式來計算所述滑動率:
18.根據權利要求10所述的方法，進一步包括使用從所述行駛速度的選擇步驟中選擇的行駛速度來測量鐵路車輛的行駛距離。
【文檔編號】G01P3/00GK103454442SQ201310206761
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月29日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】鄭鍾哲, 趙鏞紀 申請人:Ls產電株式會社