一種高速鐵路列車實時測速定位安全系統的製作方法

2023-05-02 14:10:46 1

專利名稱：一種高速鐵路列車實時測速定位安全系統的製作方法
技術領域：
用於高速鐵路實時測速定位及其它安全監控。
背景技術：
高速列車作為一種公共運輸運輸工具，具有載客量大、速度快捷、安全等優勢，而倍受各國重視。但高速列車運行速度極快，這本身也給高速列車帶來了一定的安全隱患。如不能實時監控高速列車的時速、位置，則可能會帶來出軌、追尾等嚴重後果。本系統利用光學原理，實時地測量每列高速列車的時速及準確地點，來保障高速列車的安全。

發明內容
本發明由脈衝雷射發生器(1)、光信號接收裝置O)、光纖(3)、組合式五稜鏡腔組成。1、本發明中的脈衝雷射發生器(1)位於設定的高速鐵路區段兩端。雷射器所發生的雷射束通過光纖( 傳遞。2、光信號接收裝置( 位於設定的高速鐵路區段兩端，光信號接收裝置( 接受光纖C3)傳遞的雷射信號及反射信號，並通過計算機進行分析。為避免雷射信號的衰減及保證數據分析的準確性，設定的高速鐵路區段原則上不超過100KM，兩端各設置一個脈衝雷射發生器及光信號接收裝置。各設定高速鐵路區段的光接收裝置通過其它通訊方式與路調度控制中心相聯。3、本當明中的光纖(3)為通訊用光纖。光纖通過融接方式與組合式五稜鏡腔(4) 在光纖接合點( 處相聯。4、本發明中的組合式五稜鏡腔由固定的四個鏡面AB⑶和一個活動鏡面E組成，各鏡面間夾角度為72°。ABCD四個鏡面由玻璃鏡面鍍膜，其中A、B兩面光纖接合口處為部份反射鍍鏌處理，具體透光率及反射率根據需要設定。組合式五稜鏡腔中的E面為活動鏡面。 E的外側面鍍有金屬反射鍍膜，內側面蝕刻有數字式光柵。五稜鏡腔體利用塑料或其它材料予以整體封裝，腔體內呈真空狀態。根據光學原理可知，光線在五稜鏡中的反射路線可以保證光束按要求進行傳遞及反射。而雷射束在光纖及真空狀況下的能量損耗極小。5、整體封裝的五稜鏡腔體通過膠接的方式固定在高速鐵路枕木或軌道側面。6、在具體運用中，雷射束經由A面入射口進入五稜鏡腔體內時，並按照 A-D-B-C-E-A的順序傳遞。而當雷射束由B面入射口進入五稜鏡腔體(4)內時，雷射束將按 B-C-D-A-E-B的順序傳遞。位於設定高速鐵路區段兩端的脈衝雷射發生器只要開始工作，光接收裝置就可以隨著接收到雷射信號和各個五稜鏡腔體內E面所反射的信號。6、一旦高速列車經過安裝五稜鏡腔體(4)位置點時，鐵軌及鐵軌枕木會發生形變，並導致固定在鐵軌或枕木上的五稜鏡腔體(4)內的E面發生位移。E面光柵的變化會被雷射束記錄並傳遞至光信號接收機。光信號接號機即可根據光柵信號變化計算出相應的數CN 102407865 A 據，鐵路調度部門可以實時準確掌握高速列車的具體位置。同時，由於五稜鏡腔體是按固定間距在鐵軌或枕木上布放的，因而也可以測量出高速列車的行進方向以及瞬時行駛速度。發明的優點本發明具有如下優點1、本發明可以對高速鐵路進行連續、實時監控。位於設定的鐵路區段兩端的雷射脈衝發生器，可按照設定的頻率錯時發送雷射束。兩端的光信號接收裝置可以連續接收到對方發射的雷射束以及已方發射的雷射束的反射光信號。一旦無法接收到對方發射的雷射束，即可判斷鐵路系統出現安全隱患。而通過分析已方發射雷射束的反射光信號，找到最後一個五稜鏡腔體所反射的信號，就可以準確地判斷安全隱患的具體位置。這對於避免因地震、泥石流、橋梁垮塌等意外事故造成的行車事故具有非常重大的意義。2、本發明是利用五稜鏡腔體內活動式反射鏡E位移所發生的光信號變化來實現監控的。一旦設定的高速鐵路區段內發生地震、或鐵路系統地基出現沉陷、橋梁結構出現錯位，這些變化都會導致五稜鏡腔體內活動式反射鏡E移動，異常光柵信號會實時傳遞到鐵路調度、監控中心。鐵路調度控制中心會及時採取相應措施，以避免行車安全事故的發生。3、本發明中的光信號接收機在接受到雷射信號，特別是五稜鏡腔體內活動式反射鏡E的信號後，會通過計算機對接收到的信號進行分析。電腦程式僅需要對光柵信號有變化的信號進行處理，即可實現對高速列車的準確定位、測向和測速工作。因而本系統工作原理極為簡單，可靠。4、本發明採用的是光信號作為工作載體，它不受電磁波幹擾。採用該發明，高速鐵路控制系統可以徹底擺脫雷電、電力供應中斷而造成的控制系統癱瘓或數據傳遞錯誤。5、本發明在鐵軌上或枕木上固定五稜鏡腔體，由於各個五稜鏡腔體之間距離是固定的。因而可以準確地判斷列車行駛方向。一旦光接收裝置接到兩列列車在同一設定高速鐵路區段內相向行駕，系統便會發出警報，從而避免列車發生相撞事故的發生。6、本發明在鐵軌上或枕木上固定五稜鏡腔體，由於各個五稜鏡腔體之間距離是固定的。因而它可以實時監測列車的行駕狀態，一旦列車出現非常停車，該系統就可以發出警報，從面避免追尾事故的發生。7、本發明在鐵軌上或枕木上固定五稜鏡腔體，由於各個五稜鏡腔體之間距離是固定的。因而它可以準確地監測在同一設定高速鐵路區間內同向行駛的列車之間的距離。一旦兩車距離小於安全值，該系統即可發出警報，從而避免追尾事故的發生。8、本發明在鐵軌上或枕木上固定五稜鏡腔體，由於各個五稜鏡腔體之間距離是固定的。因而它可以連續、準確、實時地測量列車的行駕速度。控制中心可以隨時發現列車行駛超速、減速等異常情況並加以幹預。9、配合其它計算機軟體，該系統還可以對高速列車通過後鐵軌動態變形狀態進行實時分析，以分析鐵軌是否存在金屬疲勞現象，以及鐵道基礎是否存在安全隱患。10、由於光纖能夠傳遞的信息量極大。只要在光纖上加裝其它光電設備，還可以在該系統上實現音頻傳送，以及鐵路重點位置實時視頻傳送，以進一步提高高速鐵路行車安全。該發明結構簡單、造價低廉，對於保障高速鐵路的行車安全有非常積極的意義，市場前景廣闊。


圖 1(3)光纖(4)五稜鏡腔體(5)光纖融接接合點A、B、C、D、為固定鏡面E為數字式光柵活動鏡面圖 2(1)脈衝雷射發生器(2)光信號接收裝置(3)光纖(4)五稜鏡腔體
權利要求
1.本發明為一種高速鐵路列車實時測速定位安全系統，該系統由位於兩端的雷射脈衝發生器(1)、光信號接收裝置O)、光纖(3)、五稜鏡腔體(4)所組成。
2.權利請求1的所述的五稜鏡腔體G)，其特徵為其A、B、C、D面為固定式鏡面結構， 而E面為可平行移動的活動式反射鏡面結構，ABCDE四個鏡面間的夾角均為72°。
3.權利請求1所述的五稜鏡腔體G)，利用光學玻璃澆注成型或通過光學玻璃粘結而成，玻璃單面進行真空鍍膜。
4.權利請求1所述的五稜鏡腔體G)，其特徵為A、B面上設有光纖接合點(5)，光纖接合點上為部份反射鍍膜，光纖通過融接技術與五稜鏡腔體聯接。
5.權利請求1所述的五稜鏡腔體G)，其特徵為鏡面E為活動反射鏡片，鏡面E上蝕刻有數字式光柵，該蝕刻數字式光柵處於無金屬鍍膜的光學玻璃表面。
6.權利請求1所述的五稜鏡腔體(4)利用塑料或其它材料進行真空封裝，腔體直接固定在高速鐵路鐵軌側面或枕木之上。
7.權利請求1的述的雷射脈衝發生器(1)位於設定的高速鐵路區段的兩端，兩臺雷射脈衝發生器(1)錯時發射雷射光束。
8.權利請求1所述的光信號接收裝置(2)位於設定的高速鐵路區段的兩端，用以接收來自對方的雷射信號，以及經由五稜鏡腔體反射回來的已方雷射信號。
全文摘要
本發明公開了一種高速鐵路列車實時定位、測速安全系統。該系統由脈衝雷射發生器(1)，光信號接收機(2)，和五稜鏡腔體(4)所組成。本發明中最重要的為固定在鐵軌或鐵路枕木上的五稜鏡腔體(4)。它由ABCD四個固定鏡面和帶數字式光柵的活動境面E共同組成一個五稜鏡。雷射信號經由光纖(3)及光纖融接接合點(5)進入五稜鏡腔體後，一路雷射信號會繼續傳遞至下一處五稜鏡腔體；而另一路雷射信號在反射後會沿著來路返回。當高速列車經過時，鐵軌或枕木的形變會使得五稜鏡腔體內的E鏡面發生位移，雷射束會拾取E鏡面位移時數字式光柵的變化。光信號接收裝置只需分析光柵信號變化，即可實時得知列車位置，行駕方向，速度等信息。此外，當鐵路出現險情時，該系統也可及時發現事故，並確定事故準確地點。該系統採用光學方式，因而也不受電磁幹擾。該系統結構簡構，工作穩定可靠，可對高速鐵路實施全天侯實時監控。具有相當重要的推廣價值。
文檔編號B61L27/00GK102407865SQ20111022533
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者黃力華 申請人:黃力華