基于振動信號的列車速度估算裝置及方法制造方法及圖紙

公開了一種列車速度估算裝置及方法。通過第一和第二傳感器以相同的采樣頻率對列車在行進中產生的固有頻段的振動進行采樣，以分別獲得第一組和第二組采樣信號；分別基于第一組和第二組采樣信號獲得第一組和第二組振動信號，并且對第一組和第二組振動信號進行互相關性分析，以獲得目標采樣差；以及基于目標采樣差來計算列車速度。根據本公開的列車速度估算裝置及方法不依賴于任何速度傳感器或全球導航衛星系統就能夠對實時列車速度進行精確監測。測。測。

【技術實現步驟摘要】
基于振動信號的列車速度估算裝置及方法


[0001]本公開涉及列車速度估算，并且更具體地涉及一種基于振動信號的列車速度估算裝置及方法。

技術介紹

[0002]在鐵路列車中，為了檢測列車轉動部件的故障，通常需要對實時列車運行速度進行精確監測。目前，使用速度傳感器或基于全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)來監測列車速度。然而，速度傳感器的能耗和硬件成本相對較高，而基于GNSS的系統對于信號條件有很高要求，在例如隧道等信號條件不好的場景下，往往不能準確地得到實時列車速度。

技術實現思路

[0003]針對以上問題，本公開提出了一種列車速度估算裝置及方法，通過同步采樣和分析振動信號來估算實時列車速度。
[0004]根據本公開的一方面，提出了一種列車速度估算裝置，包括：至少一個傳感器對，所述傳感器對包括沿列車的行進方向設置的第一傳感器和第二傳感器，所述第一傳感器和所述第二傳感器被配置為以相同的采樣頻率對所述列車在行進中產生的固有頻段的振動進行采樣，以分別獲得第一組采樣信號和第二組采樣信號；以及處理器，被配置為分別基于所述第一組采樣信號和所述第二組采樣信號獲得第一組振動信號和第二組振動信號，并且對所述第一組振動信號和所述第二組振動信號進行互相關性分析，以獲得目標采樣差，所述目標采樣差得到所述第一組振動信號和所述第二組振動信號之間的最大互相關性，并且所述處理器被配置為基于所述目標采樣差來計算列車速度。
[0005]根據本公開的另一方面，提出了一種列車速度估算方法，包括：通過至少一個傳感器對中的第一傳感器和第二傳感器以相同的采樣頻率對所述列車在行進中產生的固有頻段的振動進行采樣，以分別獲得第一組采樣信號和第二組采樣信號，其中，所述第一傳感器和所述第二傳感器沿列車的行進方向設置；分別基于所述第一組采樣信號和所述第二組采樣信號獲得第一組振動信號和第二組振動信號，并且對所述第一組振動信號和所述第二組振動信號進行互相關性分析，以獲得目標采樣差，所述目標采樣差得到所述第一組振動信號和所述第二組振動信號之間的最大互相關性；以及基于所述目標采樣差來計算列車速度。
[0006]根據本公開的原理，不依賴于任何速度傳感器或全球導航衛星系統就能夠對實時列車速度進行精確監測。與現有技術相比，根據本公開的列車速度估算裝置及方法能夠降低實時列車速度估算中的能耗，具有比基于GNSS的列車速度估算方法更高的精度，并且尤其適用于非GNSS信號條件下的地鐵速度估算。此外，根據本公開的列車速度估算裝置及方法可適用于地鐵、動車、高鐵、空軌等各類型軌道車輛，不會受到列車類型和軌道類型等因素的影響。
被配置為以相同的采樣頻率fs對列車在行進中產生的固有頻段的振動進行采樣，以分別獲得第一組采樣信號和第二組采樣信號。
[0019]圖3示出了根據本公開的一個實施例的在采樣之前傳感器對進行通信的過程。
[0020]如圖3所示，根據本公開的一個實施例，在第一傳感器202
?
1和第二傳感器202
?
2進行采樣之前，第一傳感器202
?
1向第二傳感器202
?
2發送p次標準初始脈沖，p為大于等于1的自然數。例如，p＝3。第二傳感器202
?
2每當從第一傳感器202
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1接收到一次標準初始脈沖時，向第一傳感器202
?
1發送一次反饋初始脈沖。第一傳感器202
?
1和第二傳感器202
?
2可以各自記錄其發送脈沖和接收脈沖的時間戳。根據本公開的一個實施例，在列車中設置的不同傳感器對使用不同的無線信道頻段進行通信，以避免產生信號串擾。
[0021]如果第一傳感器202
?
1從第二傳感器202
?
2接收到p次反饋初始脈沖，則第一傳感器202
?
1向第二傳感器202
?
2發送標準同步脈沖，并開始進行采樣。
[0022]否則，如果第一傳感器202
?
1沒有從第二傳感器202
?
2接收到p次反饋初始脈沖，則第一傳感器202
?
1返回到發送p次標準初始脈沖的子步驟。
[0023]如果第二傳感器202
?
2從第一傳感器202
?
1接收到標準同步脈沖，即，第p+1次脈沖，則第二傳感器202
?
2開始進行采樣，并向第一傳感器202
?
1發送反饋同步脈沖。
[0024]如果第一傳感器202
?
1從第二傳感器202
?
2接收到反饋同步脈沖，則第一傳感器202
?
1繼續進行采樣。
[0025]否則，如果第一傳感器202
?
1沒有從第二傳感器202
?
2接收到反饋同步脈沖，則第一傳感器202
?
1停止進行采樣，并返回到發送p次標準初始脈沖的子步驟。
[0026]如果第二傳感器202
?
2從第一傳感器202
?
1再次接收到標準同步脈沖，則第二傳感器202
?
2停止進行采樣，然后返回到開始進行采樣并向第一傳感器202
?
1發送反饋同步脈沖的子步驟。
[0027]根據本公開的一個實施例，可以重復執行以上子步驟，直到第一傳感器202
?
1和第二傳感器202
?
2完成采樣。
[0028]根據本公開的一個實施例，在第一傳感器202
?
1和第二傳感器202
?
2完成采樣之后，第一傳感器202
?
1基于其發送標準初始脈沖與接收到相應的反饋初始脈沖之間的時間差，計算第一傳感器202
?
1和第二傳感器202
?
2開始采樣的時間點之間的采樣開始時間差ΔT。
[0029]例如，通過下式計算采樣開始時間差ΔT：
[0030][0031]其中，ΔT
l
為第一傳感器202
?
1發送第l次標準初始脈沖與第一傳感器202
?
1從第二傳感器202
?
2接收到第l次反饋初始脈沖之間的時間差。
[0032]然后，第一傳感器202
?
1基于得到的采樣開始平均時間差ΔT，使第一傳感器202
?
1獲得的第一組采樣信號與第二傳感器202
?
2獲得的第二組采樣信號對準。例如，通過刪除第一傳感器202
?
1在前ΔT時段中獲得的采樣信號來進行該對準。
[0033]根據本公開的一個實施例，處理器203被配置為對第一傳感器202
?
1和第二傳感器202
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2獲得的第本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種列車速度估算裝置，包括：至少一個傳感器對，所述傳感器對包括沿列車的行進方向設置的第一傳感器和第二傳感器，所述第一傳感器和所述第二傳感器被配置為以相同的采樣頻率對所述列車在行進中產生的固有頻段的振動進行采樣，以分別獲得第一組采樣信號和第二組采樣信號；以及處理器，被配置為分別基于所述第一組采樣信號和所述第二組采樣信號獲得第一組振動信號和第二組振動信號，并且對所述第一組振動信號和所述第二組振動信號進行互相關性分析，以獲得目標采樣差，所述目標采樣差得到所述第一組振動信號和所述第二組振動信號之間的最大互相關性，并且所述處理器被配置為基于所述目標采樣差來計算列車速度。2.根據權利要求1所述的列車速度估算裝置，其中，所述處理器還被配置為獲得所述第一組采樣信號和所述第二組采樣信號在低頻范圍中具有高于閾值的幅值的特性頻帶，以及在所述特性頻帶中，對所述第一組采樣信號和所述第二組采樣信號進行濾波，以獲得所述第一組振動信號和所述第二組振動信號。3.根據權利要求1所述的列車速度估算裝置，其中，在所述第一傳感器和所述第二傳感器進行所述采樣之前，所述第一傳感器還被配置為發送p次標準初始脈沖，p為大于等于1的自然數，所述第二傳感器還被配置為每當接收到所述標準初始脈沖時發送一次反饋初始脈沖；如果所述第一傳感器接收到p次所述反饋初始脈沖，則所述第一傳感器還被配置為發送標準同步脈沖并開始進行所述采樣；如果所述第二傳感器接收到所述標準同步脈沖，則所述第二傳感器還被配置為開始進行所述采樣并發送反饋同步脈沖；以及如果所述第一傳感器接收到所述反饋同步脈沖，則所述第一傳感器還被配置為繼續進行所述采樣。4.根據權利要求3所述的列車速度估算裝置，其中，如果所述第一傳感器沒有接收到所述反饋同步脈沖，則所述第一傳感器還被配置為停止進行所述采樣，并返回到發送所述p次標準初始脈沖的子步驟；以及如果所述第二傳感器再次接收到所述標準同步脈沖，則所述第二傳感器還被配置為停止進行所述采樣，然后返回到開始進行所述采樣并發送所述反饋同步脈沖的子步驟。5.根據權利要求3或4所述的列車速度估算裝置，其中，在所述第一傳感器和所述第二傳感器完成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李文軍，韓海勇，程剛，J魏，
申請(專利權)人：斯凱孚中國有限公司，
類型：發明
國別省市：