具有改進的輻射防護的列車安全檢查系統及方法
2023-06-21 19:12:51
具有改進的輻射防護的列車安全檢查系統及方法
【專利摘要】本發明公開了具有改進的輻射防護的列車安全檢查系統及方法。所述系統包括：磁傳感器組（102），用於採集列車車輪的信號；信號調理電路箱（104），用於得到規則的脈衝信號序列；數據採集卡（106），用於計算列車的速度和軸距；車廂識別工控機（108），用於進行車廂類型的判別以及計算車廂的鉤鐺信號；加速器（120），用於產生並發射X射線，對列車車廂進行掃描；探測器（122），用於接收穿過列車車廂的X射線而產生電信號；機械快門（116），用於遮擋加速器（120）的X射線；掃描控制器（110），用於控制加速器（120）的工作以及機械快門（116）的打開和關閉。本發明極大地提高了系統可靠性和檢查效率。
【專利說明】具有改進的輻射防護的列車安全檢查系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及安全檢查領域，尤其涉及列車安全檢查。
【背景技術】
[0002]隨著世界各國貿易往來的急劇增加以及國際安全形勢的日益嚴峻，各國都在不斷加強海關、航空及邊檢卡口的貨物安全檢查力度。整編列車的貨運安全檢查系統在各國的陸路口岸有著非常重要的作用。由於它是不開箱檢查，因此極大地提高了口岸的貨物通關速度。
[0003]列車安全檢查系統屬於一種被動式掃描模式，即列車司機駕駛整編列車經過掃描通道，檢查系統通過控制放射源產生X射線對整個列車進行掃描，然後利用探測器接收穿過列車的X射線而產生電信號，並送到數據處理中心，在數據處理中心經過處理之後形成掃描圖像，從而完成對列車的不開箱檢查。在整個檢查過程中，對有司機的機車以及對混編在貨運列車中的客車車廂進行避讓，以保護車上人員的輻射安全。
[0004]目前，世界上的列車安全檢查系統所採用的方法是在鐵軌兩邊安裝幾對光電傳感器，利用車廂和車廂之間的連接空檔區域來區分車廂節數，以便避讓機車和客車車廂。由於這種辦法不對機車、客車車廂和貨車車廂進行區分，因此在掃描流程中，為了保護列車司機的輻射安全，要求檢查人員與前方車站緊密配合，以便確認將要被檢查的列車信息(比如有幾節機車，尾部是否有機車，車廂總節數等等)，從而使得控制系統能夠提前計算車廂節數，以便避讓機車和客車車廂。而且，由於光電傳感器受陽光、雨雪、昆蟲、灰塵、油汙等外部環境的幹擾較大，因此容易發生誤操作，所以維護人員每天都要做光電傳感器的清潔工作，非常不方便。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供具有改進的輻射防護的列車安全檢查系統及方法。
[0006]為此，根據本發明的第一方面，提供一種列車安全檢查系統。所述列車安全檢查系統包括:磁傳感器組，其被安裝在X射線束流中心兩邊一定範圍的區域內的鐵軌內側上，用於採集列車車輪的信號，每個磁傳感器組包括三個磁傳感器；信號調理電路箱，用於對輸入的磁傳感器信號序列進行整形和電平變換以得到規則的脈衝信號序列；數據採集卡，用於根據輸入的脈衝信號序列中的各個脈衝的到來時刻，計算列車的速度和軸距；車廂識別工控機，用於根據來自數據採集卡的列車速度和軸距信息，使用系統資料庫中已知分節流程對軸距進行分節，並使用系統資料庫中已知的車型判別流程來對已分節的軸距進行車廂類型的判別，以及計算車廂的鉤鐺信號；加速器，用於產生並發射X射線，對列車車廂進行掃描；探測器，用於接收穿過列車車廂的X射線而產生電信號；機械快門，其被安裝在加速器前面，用於遮擋加速器的X射線；以及掃描控制器，用於根據從車廂識別工控機接收的列車的車廂類型和鉤鐺信號，在掃描流程中控制加速器的工作以及機械快門的打開和關閉，以便實現對列車中的機車和客車車廂的避讓控制。
[0007]根據本發明的第二方面，提供一種列車安全檢查方法。所述列車安全檢查方法包括:在X射線束流中心兩邊一定範圍的區域內的鐵軌內側上安裝磁傳感器組以採集列車車輪的信號，其中每個磁傳感器組包括三個磁傳感器；對磁傳感器信號序列進行整形和電平變換以得到規則的脈衝信號序列；根據脈衝信號序列中的各個脈衝的到來時刻，計算列車的速度和軸距；根據列車速度和軸距信息，使用系統資料庫中已知分節流程對軸距進行分節，並使用系統資料庫中已知的車型判別流程來對已分節的軸距進行車廂類型的判別，以及計算車廂的鉤鐺信號；以及根據列車的車廂類型和鉤鐺信號，在掃描流程中控制加速器的工作以及機械快門的打開和關閉，以便實現對列車中的機車和客車車廂的避讓控制，其中，加速器產生並發射X射線，對列車車廂進行掃描，穿過列車車廂的X射線由探測器接收以產生電信號；機械快門被安裝在加速器前面，用於遮擋加速器的X射線。
[0008]通過利用上述的列車安全檢查系統及方法，極大地提高了系統可靠性和檢查效率。而且，由於利用了車廂識別工控機提供的列車信息，因此不需要和前方車站提前確認列車信息。同時，磁傳感器可適應各種惡劣條件，維護成本很低，不需要維護人員現場值守。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]通過結合附圖來閱讀後面的【具體實施方式】，可以更好地理解本發明的特徵和優點，其中在附圖中用相同的附圖標記表示相同或相似的元件，並且附圖中的元件不一定是按比例繪製的。在附圖中:
圖1是示出根據本發明一個實施例的列車安全檢查系統的示意框圖；
圖2是示出用於單向掃描的磁傳感器組的布置的一個例子的示意圖；
圖3是示出用於雙向掃描的磁傳感器組的布置的一個例子的示意圖；
圖4是示出根據本發明一個實施例的計算列車的速度和軸距的原理的示意圖；
圖5是示出根據本發明一個實施例的列車分節處理原理的示意圖；
圖6是示出根據本發明一個實施例的列車分節處理的示意流程圖；
圖7是示出根據本發明一個實施例的列車車廂類型判斷的示意流程圖；
圖8是示出根據本發明一個實施例的列車鉤鐺處理原理的示意圖；以及 圖9是示出根據本發明一個實施例的列車安全檢查系統的一部分的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面將結合附圖詳細說明本發明的各個實施例。
[0011]參考圖1，其中示出根據本發明一個實施例的列車安全檢查系統100的示意框圖。所述列車安全檢查系統100包括磁傳感器組102、信號調理電路箱104、數據採集卡106、車廂識別工控機108、掃描控制器110、監控攝像機112、安全聯鎖系統114、機械快門116、光幕118、加速器120、探測器122、以及控制接口 124。
[0012]磁傳感器組102被安裝在整個檢查系統的X射線束流中心兩邊一定範圍的區域內的鐵軌內側上，用於採集列車車輪的信號。每組磁傳感器包括三個磁傳感器，其中兩個是工作磁傳感器，一個是冗餘磁傳感器。在同一組磁傳感器中，磁傳感器之間的間距約為150 -300毫米，這取決於鐵道枕木的實際間距和車廂的最小軸距。[0013]根據本發明的一個實施例，如果檢查系統100是單向掃描，則設置4組磁傳感器。圖2示出只能在列車上行方向(在圖中為從左至右的方向)上進行掃描的磁傳感器組的布置的一個例子的示意圖。S0、S1、S2分別是在束流中心O點左側400米、100米、4米處的上行磁傳感器組，用於採集在上行方向上行駛的列車車輪產生的信號。磁傳感器組S2被安裝在距離束流中心4米的位置是基於如下考慮:磁傳感器組S2用來發送鉤鐺信號(正如後面描述的那樣)，由於車廂最後一個車輪到鉤鐺的距離近似為3.6 — 4米，因此磁傳感器組S2可以被安裝在距離束流中心O點3.6 — 4米的位置，例如4米。磁傳感器組SI被安裝在距離束流中心O點100米的位置是基於如下考慮:檢查系統100中設計掃描列車的最大速度是8米/秒，由於加速器120從加磁高壓到穩定一般需要6 - 8秒的時間，因此對於8米/秒或者甚至更快一點速度的列車而言需要100米左右的距離來穩定。磁傳感器組SO被安裝在距離束流中心O點400米的位置是基於如下考慮:從400米處的磁傳感器組SO到100米處的磁傳感器組SI有300米的距離，由於檢查系統100中設計掃描列車的最大速度是8米/秒，因此300米的距離可以給操作人員大約40秒的時間以便讓其通過監控攝像機112確認客貨車並操作滑鼠點擊按鈕，根據現場情況，可以將磁傳感器組SO與束流中心O點之間的距離控制在400± 100米，即300 - 500米。XO是在束流中心O點右側100米處的磁傳感器組，用於檢測下行方向(在圖中為從右至左的方向)的來車以防止意外。
[0014]根據本發明的一個實施例，如果檢查系統100是雙向掃描，則設置6組磁傳感器。圖3示出在列車上行方向(在圖中為從左至右的方向)和下行方向(在圖中為從右至左的方向)上均能進行掃描的磁傳感器組的布置的一個例子的示意圖。S0、S1、S2分別是在束流中心O點左側400米、100米、4米處的上行磁傳感器組，用於採集在上行方向上行駛的列車車輪產生的信號。X0、X1、X2分別是在束流中心O點右側400米、100米、4米處的下行磁傳感器組，用於採集在下行方向上行駛的列車車輪產生的信號。磁傳感器組S0/X0、Sl/Xl、S2/X2的安裝位置離束流中心O點的距離的選擇所基於的考慮分別與前面在單向掃描布置中磁傳感器組S0、S1、S2的安裝位置離束流中心O點的距離的選擇所基於的考慮相同。由於磁傳感器組中1、2、3號磁傳感器的方向與檢測列車到來的方向相一致，因此上行磁傳感器組S0、S1、S2中的1、2、3號磁傳感器的順序與下行磁傳感器組X0、X1、X2中的1、2、3號磁傳感器的順序是相反的。
[0015]磁傳感器的工作原理類似於一個磁鐵。當列車的機車和各節車廂的每個車輪順序地經過磁傳感器組中的各個磁傳感器時，車輪切割磁傳感器磁力線，於是根據列車速度的不同，這些磁傳感器便輸出具有不同幅度的電壓信號，從而提供磁傳感器信號序列。
[0016]所述磁傳感器信號序列通過傳輸線纜被傳送到信號調理電路箱104。信號調理電路箱104在對所述磁傳感器信號序列進行整形和電平變換後得到規則的脈衝信號序列，所述脈衝信號序列被提供給數據採集卡106。
[0017]數據採集卡106根據輸入的脈衝信號序列中的各個脈衝的到來時刻，計算列車的
速度和軸距。
[0018]列車的速度和軸距的計算方法的原理如圖4所示。對於每組3個磁傳感器，利用其中任意兩個就能計算出列車的速度和軸距，另外一個磁傳感器用於冗餘和備份，使得當某個磁傳感器丟失信號時，依然能夠正確測量出列車的速度和軸距。
[0019]在圖4中，Z軸線表示一條鐵軌，在該鐵軌上僅示出一個磁傳感器組中的兩個工作磁傳感器a和b。Cl是磁傳感器a和b之間的距離，例如為150 — 300毫米，這要根據鐵道枕木的實際間距和列車車廂的最小軸距而定。在圖4中的第二和三條軸線即軸線a和b上，以時序圖的形式表示一節車廂(通常，一節車廂例如有4根車軸)行駛通過磁傳感器a和b後採集到的相應的車輪脈衝信號。具體而言，在軸線a上表示的是磁傳感器a產生的4個車輪脈衝信號LpLyLyL4 ;在軸線b上表不的是磁傳感器b產生的類似的4個車輪脈衝信號 L/、L2，、L/、L/。
[0020]在圖4中，a和b軸線上的第一個脈衝之間的時間差對應於車輪經過鐵軌上的一段已知距離(例如兩個相鄰磁傳感器之間的距離Cl)。假設車輪經過這段距離Cl所用的時間為tl，則根據物理學求速度的公式:
v=cl/tl(公式 1)
便可計算出列車的速度。
[0021]根據軸距的下列計算公式可計算出軸距h:
【權利要求】
1.一種列車安全檢查系統，其特徵在於包括: 磁傳感器組(102 )，其被安裝在X射線束流中心兩邊一定範圍的區域內的鐵軌內側上，用於採集列車車輪的信號，每個磁傳感器組包括三個磁傳感器； 信號調理電路箱(104)，用於對輸入的磁傳感器信號序列進行整形和電平變換以得到規則的脈衝信號序列； 數據採集卡(106)，用於根據輸入的脈衝信號序列中的各個脈衝的到來時刻，計算列車的速度和軸距； 車廂識別工控機(108)，用於根據來自數據採集卡(106)的列車速度和軸距信息，使用系統資料庫中已知分節流程對軸距進行分節，並使用系統資料庫中已知的車型判別流程來對已分節的軸距進行車廂類型的判別，以及計算車廂的鉤鐺信號； 加速器(120)，用於產生並發射X射線，對列車車廂進行掃描； 探測器(122)，用於接收穿過列車車廂的X射線而產生電信號； 機械快門(116 )，其被安裝在加速器(120 )前面，用於遮擋加速器(120 )的X射線；以及掃描控制器(110)，用於根據從車廂識別工控機(108)接收的列車的車廂類型和鉤鐺信號，在掃描流程中控制加速器(120)的工作以及機械快門(116)的打開和關閉，以便實現對列車中的機車和客車車廂的避讓控制。
2.根據權利要求1所述的列車安全檢查系統，其特徵在於還包括: 一對光幕(118)，其被設置在掃描通道的出口處，用於檢測在所述出口處是否有列車通過， 其中，所述掃描控制器(110)在掃描流程中控制機械快門(116)的打開還要根據光幕(118)的檢測結果。
3.根據權利要求1或2所述的列車安全檢查系統，其特徵在於還包括: 監控攝像機(112)，其被安裝在距離X射線束流中心最遠的磁傳感器組附近，用於在所述磁傳感器組檢測到有列車通過時提示操作人員確認是否為貨車，以便確定是否啟動掃描流程。
4.根據權利要求1或2所述的列車安全檢查系統，其特徵在於還包括: 安全聯鎖系統(114)，用於在確認掃描之後，由安全聯鎖鑰匙打到閉合狀態以使安全聯鎖系統就緒。
5.根據權利要求1或2所述的列車安全檢查系統，其特徵在於: 每個磁傳感器組包括兩個工作磁傳感器和一個冗餘磁傳感器。
6.根據權利要求1或2所述的列車安全檢查系統，其特徵在於: 第一磁傳感器組距離X射線束流中心為3.6 — 4米。
7.根據權利要求6所述的列車安全檢查系統，其特徵在於: 第二磁傳感器組距離X射線束流中心為100米。
8.根據權利要求7所述的列車安全檢查系統，其特徵在於: 第三磁傳感器組距離X射線束流中心為300 - 500米。
9.根據權利要求1所述的列車安全檢查系統，其特徵在於: 磁傳感器組包括上行磁傳感器組和下行磁傳感器組。
10.根據權利要求9所述的列車安全檢查系統，其特徵在於還包括:兩對光幕，其中在掃描通道的入口和出口處各設置一對光幕，用於分別檢測在所述入口和出口處是否有列車通過， 其中，所述掃描控制器在掃描流程中控制機械快門的打開還要根據光幕的檢測結果。
11.一種列車安全檢查方法，其特徵在於包括: 在X射線束流中心兩邊一定範圍的區域內的鐵軌內側上安裝磁傳感器組(102)以採集列車車輪的信號，其中每個磁傳感器組包括三個磁傳感器； 對磁傳感器信號序列進行整形和電平變換以得到規則的脈衝信號序列； 根據脈衝信號序列中的各個脈衝的到來時刻，計算列車的速度和軸距； 根據列車速度和軸距信息，使用系統資料庫中已知分節流程對軸距進行分節，並使用系統資料庫中已知的車型判別流程來對已分節的軸距進行車廂類型的判別，以及計算車廂的鉤鐺信號；以及 根據列車的車廂類型和鉤鐺信號，在掃描流程中控制加速器(120)的工作以及機械快門(116)的打開和關閉，以便實現對列車中的機車和客車車廂的避讓控制， 其中，加速器(120)產生並發射X射線，對列車車廂進行掃描，穿過列車車廂的X射線由探測器(122)接收以產生電信號；機械快門(116)被安裝在加速器(120)前面，用於遮擋加速器(120)的X射線。
12.根據權利要求11所述的列車安全檢查方法，其特徵在於還包括: 利用設置在掃描通道的出口處的一對光幕(118)檢測在所述出口處是否有列車通過， 其中，在掃描流程中控制機械快門的打開還要根據光幕的檢測結果。
13.根據權利要求11或12所述的列車安全檢查方法，其特徵在於還包括: 在距離X射線束流中心最遠的磁傳感器組附近安裝監控攝像機(112)，以在所述磁傳感器組檢測到有列車通過時提示操作人員確認是否為貨車，以便確定是否啟動掃描流程。
14.根據權利要求11或12所述的列車安全檢查方法，其特徵在於還包括: 在確認掃描之後，由安全聯鎖鑰匙將安全聯鎖系統(114)打到閉合狀態以使安全聯鎖系統就緒。
15.根據權利要求11或12所述的列車安全檢查方法，其特徵在於: 每個磁傳感器組包括兩個工作磁傳感器和一個冗餘磁傳感器。
16.根據權利要求11或12所述的列車安全檢查方法，其特徵在於: 第一磁傳感器組距離X射線束流中心為3.6 — 4米。
17.根據權利要求16所述的列車安全檢查方法，其特徵在於: 第二磁傳感器組距離X射線束流中心為100米。
18.根據權利要求17所述的列車安全檢查方法，其特徵在於: 第三磁傳感器組距離X射線束流中心為300 - 500米。
19.根據權利要求11所述的列車安全檢查方法，其特徵在於: 磁傳感器組包括上行磁傳感器組和下行磁傳感器組。
20.根據權利要求19所述的列車安全檢查方法，其特徵在於還包括: 在掃描通道的入口和出口處各設置一對光幕，以分別檢測在所述入口和出口處是否有列車通過， 其中，在掃描流程中控制機械快門(116)的打開還要根據光幕的檢測結果。
【文檔編號】B61L1/00GK103661487SQ201210364338
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2012年9月26日
【發明者】李巨軒, 孫尚民, 胡煜, 喻衛豐 申請人:同方威視技術股份有限公司