列车参考速度计算方法、电子设备及轨道列车与流程

1.本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种列车参考速度计算方法、电子设备及轨道列车。


背景技术：

2.目前，国内外已有的防滑系统在进行滑行判断时，主要依据的是速度差、减速度、滑移率、减速度微分等，其中速度差和滑移率需要根据列车的参考速度进行判断，控制单元计算本车速度传感器采集的轴速度、轴减速度和车辆速度，根据各轴速度与参考速度之间的滑差和各轴减速度的变化来判断列车的滑行状态。从而，当轮轨间黏着条件较差，轮对产生滑行时，控制单元立即控制防滑阀动作来调节制动力从而抑制滑行，防止车辆轮对擦伤，并充分利用黏着以缩短不利黏着条件下的制动距离。因此，参考速度的准确计算对防滑控制效果和列车的安全运行具有重要的意义。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种列车参考速度计算方法、电子设备及轨道列车，以更准确地计算列车的参考速度。
4.本发明实施例的第一方面提供了一种列车参考速度计算方法，包括：
5.获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度；
6.根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度；
7.根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度；
8.根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。
9.结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度，包括：
10.获取本周期任一控制单元速度传感器采集的单位时间传感器脉冲数量；
11.根据传感器脉冲数量、各个轮对的轮径和实时计算得到的各个轮对对应的轮径修正系数，确定本周期各个轮对的第一轮对速度；
12.判断本周期各个轮对的第一轮对速度是否越界；
13.若本周期某个轮对的第一轮对速度越界，则根据上一周期该轮对的第一轮对速度，对本周期该轮对的第一轮对速度进行重新计算。
14.进一步的，实时计算各个轮对对应的轮径修正系数的方法包括：
15.以镟轮后的拖车的任意一个轮对作为参考轮对；
16.设定各个轮对初始的轮径修正系数，并计算该控制单元下各个轮对的第一轮对速
度与参考轮对的第一轮对速度的差值，
17.在每个周期内，若任意一个轮对对应的差值超过预设的差值阈值且持续周期数达到预设的周期阈值，则对该轮对的轮径修正系数进行一次调整；
18.调整包括：
19.若轮对的第一轮对速度大于参考轮对的第一轮对速度，则减小轮对的轮径修正系数，若轮对的第一轮对速度小于参考轮对的第一轮对速度，则增大轮对的轮径修正系数；其中，调整后的轮径修正系数若大于预设的轮径修正系数上下限值，则将上限值作为调整后的轮径修正系数，调整后的轮径修正系数若小于预设的轮径修正系数下限值，则将下限值作为调整后的轮径修正系数。
20.结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度，包括：
[0021][0022]
v＝p1+p2+p3；
[0023]
p1＝v
0-2jv
′0+v
″0；
[0024]
p2＝(2j-1)v
′
；
[0025]
p3＝k(v
′‑v″
)；
[0026][0027]
其中，vd为本周期某个轮对的第二轮对速度，v
′d为上周期该轮对的第二轮对速度，v为本周期该轮对的第二轮对速度的中间值，v0为本周期该轮对的第一轮对速度，v
′0为上周期该轮对的第一轮对速度，v
″0为上上周期该轮对的第一轮对速度，v
′
为上周期该轮对的第二轮对速度中间值，v
″
为上上周期该轮对的第二轮对速度中间值，k为速度调节系数且随着速度的增大而减小，c1为单位换算系数，c2为角度修正值，j为轮对转过角度余弦值且随速度的增大而减小，z为该轮对的齿数值，numb/n为本周期单位时间内的传感器脉冲数量。
[0028]
结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度，包括：
[0029]
从上周期该控制单元下未越界的第二轮对速度最大值、上周期该控制单元下未越界的第二轮对速度最小值、本周期该控制单元下各个轮对的第二轮对速度中，选取本周期该控制单元的第二轮对速度最大值和第二轮对速度最小值；
[0030]
根据列车的运行工况计算权重系数w；
[0031]
基于本周期该控制单元的第二轮对速度最大值、第二轮对速度最小值和权重系数w确定本周期该控制单元对应的第一参考速度。
[0032]
进一步的，根据列车的运行工况计算权重系数，包括：
[0033]
在非制动状态下且第二轮对速度最大值、第二轮对速度最小值满足预设条件时，权重系数w在每个周期增加，直至达到预设的权重最大限值；
[0034]
否则，权重系数w在每个周期减小，直至达到预设的权重最小限值。
[0035]
结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，包括：
[0036]
若本周期该控制单元内任意一个轮对被标记为速度持续超界，则根据vw＝v
′w+k3确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，v
′w为上周期该控制单元对应的第二参考速度，k3为预设变化量；
[0037]
若本周期该控制单元内没有轮对被标记为速度持续超界且v
′w小于预设的参考速度阈值，则根据vw＝min(v
′w+a3,r0)确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，a3为预设值，r0为本周期的第一参考速度；
[0038]
若本周期该控制单元内没有轮对被标记为速度持续超界且v
′w不小于预设阈值，则直接根据vw＝r0确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。
[0039]
结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，对速度持续超界的轮对进行标记的方法包括：
[0040]
对于每个轮对，定义两个初始值为0的正整参数cal_1和cal_2；
[0041]
当cal_1没有达到预设的参数上限值时，轮对的第一轮对速度每越界一次cal_1加1，并对轮对进行速度持续越界标记；当cal_1达到预设的参数上限值时，轮对的第一轮对速度每越界一次cal_2加10；当轮对的第一轮对速度没有越界则cal_1减1、cal_2减1；
[0042]
若当前周期轮对的第一轮对速度未越界、且当前周期的cal_2等于0，则取消轮对的速度持续越界标记，否则保持轮对的速度持续越界标记。
[0043]
本发明实施例的第二方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式中的步骤。
[0044]
本发明实施例的第三方面提供了一种轨道列车，包括如上述第二方面的电子设备。
[0045]
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0046]
本发明实施例通过结合前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，进行滤波得到本周期各个轮对的第二轮对速度，使得轮对速度的计算更加准确；并且，考虑列车的运行工况和速度持续越界情况，确定最终的参考速度，实现最优的防滑控制效果，保证列车的安全运行。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0048]
图1是本发明实施例提供的列车参考速度计算方法的实现流程示意图；
[0049]
图2是本发明实施例提供的轮径修正系数的计算流程示意图；
[0050]
图3是本发明实施例提供的轮对速度的计算流程示意图；
[0051]
图4是本发明实施例提供的参考速度的计算流程示意图；
[0052]
图5是本发明实施例提供的速度超界的判断流程示意图；
[0053]
图6是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0054]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
[0055]
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0056]
参考速度的选择和计算对防滑控制效果和列车的安全运行具有重要的意义。其中，轮对速度测量的准确性是一个重要的问题。轮对速度测量的准确性容易受到轨面条件及外部环境等因素的影响，需要通过滤波调节等间接计算估计得到。例如现有技术的方案如下：
[0057]
理想的参考速度应为车辆速度，但在车辆运行中要取得车辆速度是比较困难的，所以通常都是用一个尽可能接近车辆速度的模拟速度作为参考速度。参考速度按照下列步骤取得：(1)比较1辆车中4根轴的速度，取其最大值作为参考速度。(2)如果4根轴速度下降较快，当降速最快轴的减速度超过ah(ah为假设的车辆最大减速度)，将根据具有此减速度ah的假想速度，用当量直线搭桥计算参考速度，直到另1根轴速超过该假想速度为止。(3)如果黏着条件极差，4根轴的速度下降时间较长，造成当量直线拖得太长，参考速度偏离车辆速度愈来愈远，此时就要专门降低旋转速度最高的轮对上的制动缸压力，将参考速度重新调整至接近车辆速度。
[0058]
本技术发明人发现该方案存在以下缺点：列车制动过程中每根轴的速度通过与参考速度比较进行防滑判定和控制，不同工况下参考速度的选择应有所不同，上述参考速度的计算中没有考虑运行过程中轮径变化、不同速度区间滤波参数不同、速度越界时参考速度的选择等，影响参考速度的计算准确性。
[0059]
因此，本技术提供一种列车参考速度计算方法，参见图1所示，该方法包括以下步骤：
[0060]
步骤s101，获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度。
[0061]
在本实施例中，一组列车由多辆车(或称多节车厢)构成，每辆车2个转向架，每个转向架2个轴(轮对)。列车的控制方式可以是车控、架控或轴控。车控方式整车只有一个控制单元，所有轮对均由该控制单元控制。架控方式一个控制单元只控制对应转向架的2个轮对。轴控方式一个控制单元只控制对应的轮对。每个控制单元对应一个参考速度，控制单元周期性地计算参考速度并进行控制，例如每个周期为10ms。其中，轮对的第一轮对速度可以通过速度传感器采集直接得到或通过本技术的下述方法进一步修正后得到。
[0062]
步骤s102，根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度。
[0063]
在本实施例中，当速度较大时脉冲信号频率高，计算速度的误差小。当速度较小时脉冲信号频率低，计算速度的误差大，容易受到信号干扰造成计算不准确。为了减小速度的计算误差，结合前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度进
行滤波，以提高轮对速度计算的准确性。
[0064]
步骤s103，根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度。
[0065]
在本实施例中，在列车运行过程中，列车控制系统需要实时测量列车的参考速度，在不同的工况下，列车的参考速度选择方式应该有所不同。
[0066]
示例性的，
[0067]
当车辆处于非制动状态时，空气制动系统的防滑保护功能没有被激活，列车各轴速度均不会低于列车的真实速度，此时系统计算的参考速度选择制动控制单元内各轴的最低轴速。
[0068]
当车辆处于制动状态(包括紧急制动)，但防滑保护并没有被激活前，制动系统处于正常工作状态，列车各轴速度不会高于列车的真实速度，此时系统计算的参考速度选择制动控制单元内的各轴的最高轴速。
[0069]
当车辆处于制动状态，且当前轴速与参考速度差大于5％(或当前轴的轴减速度大于4.5m/s2)时，防滑保护功能被激活，此时相应转向架的制动控制阀将从架控模式自动进入轴控模式，为轴控防滑保护做好准备；同时制动控制阀(被定义为可以做对地测速阀，通常为拖车上的2个阀，在一次制动过程中，对地测速在2个不同转向架间的2个拖轴之间交替工作)将在上述情况出现后的2秒开始“对地测速”(也就是对指定的部分拖轴轮换进行短时排气动作，以便获得一个相对自由轴的轴速，也就是为本制动控制单元计算参考速度提供了一个“种子选手”，通过这种方式使本制动控制单元内的参考速度能更接近于车辆的实际速度)，参考速度为制动控制单元内的最高轴速。
[0070]
步骤s104，根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。
[0071]
在本实施例中，为了保证参考速度的准确性，排除系统干扰造成速度越界的影响，在计算最终参考速度时还需要判断速度持续越界情况。其中，速度越界可以定义为第一轮对速度的变化率超过12.5m/s2。本实施例通过设计速度持续越界时参考速度的计算策略，最终提高了参考速度计算的准确性。
[0072]
本发明实施例通过结合前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，进行滤波得到本周期各个轮对的第二轮对速度，使得轮对速度的计算更加准确；并且，考虑列车的运行工况和速度持续越界情况，确定最终的参考速度，实现最优的防滑控制效果，保证列车的安全运行。
[0073]
作为一种可能的实现方式，步骤s101中获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度，可以详述为：
[0074]
获取本周期任一控制单元速度传感器采集的单位时间传感器脉冲数量；
[0075]
根据传感器脉冲数量、各个轮对的轮径和实时计算得到的各个轮对对应的轮径修正系数，确定本周期各个轮对的第一轮对速度；
[0076]
判断本周期各个轮对的第一轮对速度是否越界；
[0077]
若本周期某个轮对的第一轮对速度越界，则根据上一周期该轮对的第一轮对速度，对本周期该轮对的第一轮对速度进行重新计算。
[0078]
在本实施例中，列车实际运行中会因为轮对磨损不同，不同轮对出现少量轮径差，影响轮对速度计算的准确性。可以通过控制变量的方法，在非制动未滑行的情况下，控制除轮径差以外的因素对轮对速度的影响，对各轮对速度进行比较并计算轮径修正系数k
修正
，提高防滑控制的精度。
[0079]
同时结合速度越界情况，第一轮对速度计算公式可以如下：
[0080][0081]
其中，k
修正
表示轮径修正系数，numb/n为控制单元在单位时间内收到的传感器脉冲数量，z为齿数值，d为轮径值，k_mout为速度变化越界的情况，等于1表示越界，
±
0.125m/s表示每10ms速度越界的上下限。
[0082]
进一步的，实时计算各个轮对对应的轮径修正系数的方法包括：
[0083]
以镟轮后的拖车的任意一个轮对作为参考轮对；
[0084]
设定各个轮对初始的轮径修正系数，并计算该控制单元下各个轮对的第一轮对速度与参考轮对的第一轮对速度的差值，
[0085]
在每个周期内，若任意一个轮对对应的差值超过预设的差值阈值且持续周期数达到预设的周期阈值，则对该轮对的轮径修正系数进行一次调整；
[0086]
其中，调整包括：
[0087]
若轮对的第一轮对速度大于参考轮对的第一轮对速度，则减小轮对的轮径修正系数，若轮对的第一轮对速度小于参考轮对的第一轮对速度，则增大轮对的轮径修正系数；其中，调整后的轮径修正系数若大于预设的轮径修正系数上下限值，则将上限值作为调整后的轮径修正系数，调整后的轮径修正系数若小于预设的轮径修正系数下限值，则将下限值作为调整后的轮径修正系数。
[0088]
在本实施例中，考虑到拖车没有动力，轴速更加接近于真实速度。可以以镟轮后的拖车第1个转向架的第2根轴作为平均速度参考轴(这根轴靠近车辆的中部，前后都有其他轴，该轴的速度比较稳定)，对其他轴的轮径修正系数进行计算，当轴速度比平均速度大时，修正系数减小；比平均速度小时，修正系数增大。示例性的，参见图2所示，以k
修正[i]
表示第i轴的轮径修正系数，k
修正[i]
设初始值为1000，以镟轮后的拖车第1个转向架的第2根轴作为参考轴。当轮对的第一轮对速度与参考轴的第一轮对速度的差值百分比超过0.06％且持续25个周期时，若轮对速度比参考轴速度大，修正系数减小1，若轮对速度比参考轴速度小，修正系数增加1。为了防止过度调整，对修正系数进行限制，1000-m《k
修正[i]
《1000+m，m为最大轮径磨损系数调整量，典型值83。
[0089]
作为一种可能的实现方式，步骤s102中根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度，可以详述为：
[0090][0091]
v＝p1+p2+p3；
[0092]
p1＝v
0-2jv
′0+v
″0；
[0093]
p2＝(2j-1)v
′
；
[0094]
p3＝k(v
′‑v″
)；
[0095][0096]
其中，vd为本周期某个轮对的第二轮对速度，v
′d为上周期该轮对的第二轮对速度，v为本周期该轮对的第二轮对速度的中间值，v0为本周期该轮对的第一轮对速度，v
′0为上周期该轮对的第一轮对速度，v
″0为上上周期该轮对的第一轮对速度，v
′
为上周期该轮对的第二轮对速度中间值，v
″
为上上周期该轮对的第二轮对速度中间值，k为速度调节系数且随着速度的增大而减小，c1为单位换算系数，c2为角度修正值，j为轮对转过角度余弦值且随速度的增大而减小，z为该轮对的齿数值，numb/n为本周期单位时间内的传感器脉冲数量。
[0097]
在本实施例中，在速度较大时，当速度较大时，脉冲信号频率高，计算速度的误差小；当速度较小时，脉冲信号频率低，计算速度的误差大，容易受到信号干扰造成计算不准确。为了减小速度的计算误差，发明了一种轮对速度滤波计算方法，在速度较大时，主要考虑速度传感器采集的信号，在速度较小时，主要轮对速度本身的变化趋势进行计算。其中，p1部分考虑了传感器计算速度对中间计算轮对速度的影响，p2部分考虑了前一个时刻中间计算轮对速度的影响，p3部分考虑了前一个时刻中间计算轮对速度变化值的影响。
[0098]
当速度较小时，j接近于1，在短时间内传感器计算速度变化值较小即v
0-v
′0≈v
′
0-v
″0，则p1部分的值为p1＝v
0-2jv
′0+v
″0≈(2-2j)v
′0≈0，p1近似于0，因此传感器计算速度对中间计算轮对速度影响较小；p2部分的值为p2＝(2j-1)v
′
≈v
′
，j接近于1，p2近似于v
′
，因此中间计算轮对速度前一个时刻影响较大；p3部分的值为p3＝k(v
′‑v″
)≈v
′‑v″
，k接近于1，p3近似于v
′‑v″
，因此前一个时刻中间计算轮对速度变化值影响较大，最终中间计算轮对速度主要取决于自身的变化趋势，减小了速度低时传感信号不准确的干扰。
[0099]
当速度较大时，j接近于0.5，p1部分的值为p1＝v
0-2jv
′0+v
″0≈(2-2j)v
′0≈v
′0，p1近似于v
′0，传感器计算速度对中间计算轮对速度影响较大；p2部分的值为p2＝(2j-1)v
′
≈0，j接近于0.5，p2近似于0，中间计算轮对速度前一个时刻影响较小；p3部分的值为p3＝k(v
′‑v″
)≈0.5(v
′‑v″
)，k接近于0.5，p3近似于0.5(v
′‑v″
)，降低前一个时刻中间计算轮对速度变化值的影响，最终中间计算轮对速度主要取决于传感器计算速度。因此所提出的中间计算轮对速度计算方式在保证速度准确的同时有效降低传感器干扰带来的误差。
[0100]
最后，通过差异调节函数对中间计算轮对速度(也就是第二轮对速度的中间值)进行滤波得到最终的第二轮对速度。
[0101]
示例性的，第二轮对速度的具体计算流程可以参见图3所示。其中，齿数值z＝80，轮径值d＝0.815m，
±
0.125m/s为每10ms速度越界的上下限，numb/n单位为/s。c1＝0.02，c2＝5，j的值随着速度的增大而减小。参数k取值为：
[0102][0103]
作为一种可能的实现方式，根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度，可以详述为：
[0104]
从上周期该控制单元下未越界的第二轮对速度最大值、上周期该控制单元下未越界的第二轮对速度最小值、本周期该控制单元下各个轮对的第二轮对速度中，选取本周期该控制单元的第二轮对速度最大值和第二轮对速度最小值；
[0105]
根据列车的运行工况计算权重系数w；
[0106]
基于本周期该控制单元的第二轮对速度最大值、第二轮对速度最小值和权重系数w确定本周期该控制单元对应的第一参考速度。
[0107]
进一步的，根据列车的运行工况计算权重系数，包括：
[0108]
在非制动状态下且第二轮对速度最大值、第二轮对速度最小值满足预设条件时，权重系数w在每个周期增加，直至达到预设的权重最大限值；
[0109]
否则，权重系数w在每个周期减小，直至达到预设的权重最小限值。
[0110]
在本实施例中，参考速度计算受到运行工况影响。计算制动控制单元内所有轮对的第二轮对速度最大值和第二轮对速度最小值。根据第二轮对速度最大值、第二轮对速度最小值以及所处的运行工况(非制动工况、制动工况或是两种工况切换阶段)计算第一参考速度。
[0111]
示例性的，以架控为例(轴控、车控情况类似，不再详述)，第二轮对速度最大值v
max
和最小值v
min
计算的公式如下：
[0112][0113]vmin
＝min(v
max
,v
d1
,v
d2
,min(v
canj
))
[0114]
其中，max(v
canj
)指上一个周期制动控制单元网络传输的未越界的轮对速度最大值，f
cal
(x)表示差异调节函数，f
cal
(x)＝x
′
+(x-x
′
)
·
cal，x
′
为上一周期的x值，v
d1
、v
d2
表示本转向架两个轮对的轮对速度。
[0115]
根据第二轮对速度最大值v
max
、第二轮对速度最小值v
min
以及所处的运行工况计算第一参考速度r0的公式如下：
[0116][0117]
其中，w为权重参数，其计算方法可以为：在非制动状态下，v
min
》0.5m/s且v
max/vmin
》1.05时，w在每个周期加1，一直加到150；在其他情况下，w在每个周期减1，一直减到0。w权重参数的变化代表系统的反应时间，满足非制动工况与制动工况之间的过渡过程的需求。非制动工况下，轮对速度不小于列车速度，w权重系数从0加到150，r0取值趋向于v
min
；执行制
动工况时w的值从150开始减少，在0.75s内w大于75，r0仍取值v
min
，使系统有一定的响应时间，w从75减小到0的过程中r0取加权平均系数，r0从v
min
到v
max
过渡，避免从最小值直接变化到最大值引起系统震荡。
[0118]
上述示例中的第一参考速度的计算流程可以参见图4所示。
[0119]
作为一种可能的实现方式，步骤s104中根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，可以详述为：
[0120]
若本周期该控制单元内任意一个轮对被标记为速度持续超界，则根据vw＝v
′w+k3确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，v
′w为上周期该控制单元对应的第二参考速度，k3为预设变化量；
[0121]
若本周期该控制单元内没有轮对被标记为速度持续超界且v
′w小于预设的参考速度阈值，则根据vw＝min(v
′w+a3,r0)确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，a3为预设值，r0为本周期的第一参考速度；
[0122]
若本周期该控制单元内没有轮对被标记为速度持续超界且v
′w不小于预设阈值，则直接根据vw＝r0确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。
[0123]
在本实施例中，示例性的，第二参考速度计算公式如下：
[0124][0125]
当k_vout＝1时，速度越界，所计算速度可信度低，第二参考速度以上周期第二参考速度为基准，增加预设变化量k3，由于此时计算速度可信度低，k3的取值通过对地测速功能进一步进行设置。当制动防滑系统检测到轴速差大于5％或者轴减速度大于4.5m/s2后判定列车滑行，同时启动对地测速，对指定的部分拖轴轮换进行短时排气动作，以便获得一个相对自由轴的轴速，当对地测速的值超过列车平均速度的150％、车辆行驶但速度采集为静止或过低时，k3的取值范围为-0.001～-0.00325m/s，令最终参考速度缓慢下降等待系统恢复稳定；当对地测速的值处于正常范围时k3取值范围-0.01～-0.0125m/s，按照常用制动-快速制动的减速度计算第二参考速度即最终参考速度。
[0126]
当k_vout＝0时，若上一周期参考速度小于0.8m/s，列车不进行制动防滑控制，进入停车或者牵引加速状态，最终参考速度取第一参考速度和上周期第二参考速度调整值中的较小值，限制vw的增速，保证牵引状态参考速度准确。
[0127]
在k_vout＝0且上一周期参考速度大于0.8m/s，最终参考速度直接取值第一参考速度。
[0128]
作为一种可能的实现方式，参见图5所示，对速度持续超界的轮对进行标记的方法包括：
[0129]
对于每个轮对，定义两个初始值为0的正整参数cal_1和cal_2；
[0130]
当cal_1没有达到预设的参数上限值时，轮对的第一轮对速度每越界一次cal_1加1，并对轮对进行速度持续越界标记；当cal_1达到预设的参数上限值时，轮对的第一轮对速度每越界一次cal_2加10；当轮对的第一轮对速度没有越界则cal_1减1、cal_2减1；
[0131]
若当前周期轮对的第一轮对速度未越界、且当前周期的cal_2等于0，则取消轮对
的速度持续越界标记，否则保持轮对的速度持续越界标记。
[0132]
在本实施例中，为了保证参考速度的准确性，排除系统干扰造成速度越界的影响，在计算最终参考速度时还需要判断速度持续越界情况，k_mout记录了本周期轮对速度(指的是第一轮对速度)越界的情况，轮对速度的变化率超过12.5m/s2时，k_mout置1，否则置0。以k_vout作为越界标志位，记录速度变化持续越界的情况，作为速度越界是否严重、所计算速度是否可信的判断依据。当速度越界周期数未超过一定限值时，说明系统干扰不严重，k_mout置0的同时k_vout置0；当速度越界周期数超过一定限值时，说明系统干扰严重，k_mout持续为0一段时间后，k_vout才置0。定义两个计数器cal_1＝0和cal_2＝0，cal_1∈[0,t1]记录累计越界周期数，cal_2∈[0,t2]记录越界标志位置0所需的周期数，当速度累计越界周期数cal_1未达到t1时，k_mout置0的同时k_vout置0；当速度持续越界导致cal_1达到t1时，cal_2每个周期增加10，k_mout持续cal_2周期为0后k_vout才置0。任意一个周期中，第一轮对速度未越界、且cal_2等于0，则取消轮对的速度持续越界标记。
[0133]
结合上述内容，本实施例的主要发明点包括：
[0134]
1)通过研究轮径变化对参考速度的影响，计算修正系数对列车正常运行过程中出现的少量轮径差进行自动调整；
[0135]
2)在不同的速度区间选择不同的滤波系数保证得到速度值的稳定性；
[0136]
3)考虑工况切换情况和速度持续越界情况确定最终的参考速度，实现最优的防滑控制效果，保证列车的安全运行。
[0137]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0138]
图6是本发明实施例提供的电子设备60的示意图。如图6所示，该实施例的电子设备60包括：处理器61、存储器62以及存储在存储器62中并可在处理器61上运行的计算机程序63，例如列车参考速度计算程序。处理器61执行计算机程序63时实现上述各个列车参考速度计算方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s104。
[0139]
示例性的，计算机程序63可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器62中，并由处理器61执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序63在电子设备60中的执行过程。例如，计算机程序63可以被分割成获取模块、第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：
[0140]
获取模块，用于获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度。
[0141]
第一计算模块，用于根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度。
[0142]
第二计算模块，用于根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度。
[0143]
第三计算模块，用于根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。
[0144]
电子设备60可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。电
子设备60可包括，但不仅限于，处理器61、存储器62。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是电子设备60的示例，并不构成对电子设备60的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如电子设备60还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0145]
所称处理器61可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0146]
存储器62可以是电子设备60的内部存储单元，例如电子设备60的硬盘或内存。存储器62也可以是电子设备60的外部存储设备，例如电子设备60上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器62还可以既包括电子设备60的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器62用于存储计算机程序以及电子设备60所需的其他程序和数据。存储器62还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0147]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0148]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0149]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0150]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0151]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络
单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0152]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0153]
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0154]
本发明实施例还提供了一种轨道列车，包括如上述的电子设备。
[0155]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种列车参考速度计算方法，其特征在于，包括：获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度；根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度；根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度；根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。2.如权利要求1所述的列车参考速度计算方法，其特征在于，获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度，包括：获取本周期任一控制单元速度传感器采集的单位时间传感器脉冲数量；根据所述传感器脉冲数量、各个轮对的轮径和实时计算得到的各个轮对对应的轮径修正系数，确定本周期各个轮对的第一轮对速度；判断本周期各个轮对的第一轮对速度是否越界；若本周期某个轮对的第一轮对速度越界，则根据上一周期该轮对的第一轮对速度，对本周期该轮对的第一轮对速度进行重新计算。3.如权利要求2所述的列车参考速度计算方法，其特征在于，实时计算各个轮对对应的轮径修正系数的方法包括：以镟轮后的拖车的任意一个轮对作为参考轮对；设定各个轮对初始的轮径修正系数，并计算该控制单元下各个轮对的第一轮对速度与参考轮对的第一轮对速度的差值，在每个周期内，若任意一个轮对对应的差值超过预设的差值阈值且持续周期数达到预设的周期阈值，则对该轮对的轮径修正系数进行一次调整；所述调整包括：若轮对的第一轮对速度大于参考轮对的第一轮对速度，则减小轮对的轮径修正系数，若轮对的第一轮对速度小于参考轮对的第一轮对速度，则增大轮对的轮径修正系数；其中，调整后的轮径修正系数若大于预设的轮径修正系数上下限值，则将上限值作为调整后的轮径修正系数，调整后的轮径修正系数若小于预设的轮径修正系数下限值，则将下限值作为调整后的轮径修正系数。4.如权利要求1所述的列车参考速度计算方法，其特征在于，根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度，包括：v＝p1+p2+p3；p1＝v
0-2jv0′
+v0″
；p2＝(2j-1)v
′
；p3＝k(v
′‑v″
)；
其中，v
d
为本周期某个轮对的第二轮对速度，v
d
′
为上周期该轮对的第二轮对速度，v为本周期该轮对的第二轮对速度的中间值，v0为本周期该轮对的第一轮对速度，v0′
为上周期该轮对的第一轮对速度，v0″
为上上周期该轮对的第一轮对速度，v
′
为上周期该轮对的第二轮对速度中间值，v
″
为上上周期该轮对的第二轮对速度中间值，k为速度调节系数且随着速度的增大而减小，c1为单位换算系数，c2为角度修正值，j为轮对转过角度余弦值且随速度的增大而减小，z为该轮对的齿数值，numb/n为本周期单位时间内的传感器脉冲数量。5.如权利要求1所述的列车参考速度计算方法，其特征在于，根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度，包括：从上周期该控制单元下未越界的第二轮对速度最大值、上周期该控制单元下未越界的第二轮对速度最小值、本周期该控制单元下各个轮对的第二轮对速度中，选取本周期该控制单元的第二轮对速度最大值和第二轮对速度最小值；根据列车的运行工况计算权重系数w；基于本周期该控制单元的第二轮对速度最大值、第二轮对速度最小值和所述权重系数w确定本周期该控制单元对应的第一参考速度。6.如权利要求5所述的列车参考速度计算方法，其特征在于，根据列车的运行工况计算权重系数，包括：在非制动状态下且第二轮对速度最大值、第二轮对速度最小值满足预设条件时，权重系数w在每个周期增加，直至达到预设的权重最大限值；否则，权重系数w在每个周期减小，直至达到预设的权重最小限值。7.如权利要求1所述的列车参考速度计算方法，其特征在于，根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，包括：若本周期该控制单元内任意一个轮对被标记为速度持续超界，则根据v
w
＝v
w
′
+k3确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，v
w
′
为上周期该控制单元对应的第二参考速度，k3为预设变化量；若本周期该控制单元内没有轮对被标记为速度持续超界且v
w
′
小于预设的参考速度阈值，则根据v
w
＝min(v
w
′
+a3,r0)确定本周期该控制单元对应的第二参考速度，a3为预设值，r0为本周期的第一参考速度；若本周期该控制单元内没有轮对被标记为速度持续超界且v
w
′
不小于预设阈值，则直接根据v
w
＝r0确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。8.如权利要求1所述的列车参考速度计算方法，其特征在于，对速度持续超界的轮对进行标记的方法包括：对于每个轮对，定义两个初始值为0的正整参数cal_1和cal_2；当cal_1没有达到预设的参数上限值时，轮对的第一轮对速度每越界一次cal_1加1，并对轮对进行速度持续越界标记；当cal_1达到预设的参数上限值时，轮对的第一轮对速度每越界一次cal_2加10；当轮对的第一轮对速度没有越界则cal_1减1、cal_2减1；
若当前周期轮对的第一轮对速度未越界、且当前周期的cal_2等于0，则取消轮对的速度持续越界标记，否则保持轮对的速度持续越界标记。9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。10.一种轨道列车，包括如权利要求9所述的电子设备。

技术总结
本发明适用于轨道车辆技术领域，提供了一种列车参考速度计算方法、电子设备及轨道列车，该方法包括：获取本周期列车任一控制单元下各个轮对的第一轮对速度；根据前两个周期各个轮对的第二轮对速度和本周期各个轮对的第一轮对速度，确定本周期各个轮对的第二轮对速度；根据本周期各个轮对的第二轮对速度和列车的运行工况，确定本周期该控制单元对应的第一参考速度；根据本周期该控制单元对应的第一参考速度、上周期该控制单元对应的第二参考速度和本周期该控制单元下的各个轮对的速度持续越界情况，确定本周期该控制单元对应的第二参考速度。本发明能够更准确地计算列车的参考速度。度。度。


技术研发人员：高珊 秦佳颖 王东星 刘政 朱立强 温从溪 孙会智
受保护的技术使用者：中车唐山机车车辆有限公司
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/5/10