運行中列車拋車的檢測方法及告警裝置的製作方法
2023-12-01 01:37:06
專利名稱：運行中列車拋車的檢測方法及告警裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及列車安全運行的控制方法和裝置。更具體地說是一種運行中列車拋車的檢測方法及告警裝置。
背景技術：
近年來，隨著鐵路列車頻繁提速，困擾鐵道部多年的問題是如何保障列車的運行及運輸安全。眾所周知一列火車由若干節車廂通過掛鈎相互連接而成，該掛鈎根據需要可裝可卸，靈活組合。但是這種靈活組合的結構方式同時也存在著安全隱患。在過去鐵路運輸過程中時常發生一列火車的若干節車廂脫鉤的情況，俗稱「拋車」，由此造成貨物的丟失，以及因失控的車廂所引發的安全事故。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種運行中列車拋車的檢測方法及告警裝置。以實現在列車運行過程中自動檢查列車的完整性，當列車發生「拋車」現象時，可以自動及時通知列車司機並向附近其他列車、沿線鐵道施工維護人員及道口發送告警信號，以避免其他事故的發生。
本發明解決技術問題所採用的技術方案是本發明運行中列車拋車的檢測方法的特點是所述方法包括如下檢測方式中的一種或多種組合a、實時測定列車車頭及列尾的位置參數，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關係；b、比較車頭及列尾速度值；c、比較車頭及列尾加速度值；d、比較車頭及列尾的運行方向。
本發明檢測方法的特點還在於以GPS定位法確定列尾位置。
本發明實施上述方法的運行中列車拋車告警裝置的結構特點是設置可實時接收以緯度、經度和高度表徵列尾位置信息的GPS信息接收單元；車頭及列尾加速度檢測單元；通過測算車長、或比較車頭及列尾速度、或比較車頭及列尾加速度、或比較車頭及列尾的運行方向判斷列尾完整性的CPU微處理器中央控制單元；接收列車運行信息並發送拋車報警信息的信道機單元，以及存貯有鐵路線路公裡標與緯度、經度和高度對應資料庫的資料庫單元所構成。
本發明是與安裝在機車的「車載綜合電臺」共同組成一個完整的系統，採用包括有列車運行數據採集控制電路、收發信機、天饋及聲光告警電路的車載綜合電臺。該車載綜合電臺應具有的功能1、採集列車運行的速度、公裡標、車次號、機車號、時間等參數，並將這些參數以一定的間隔，通過收發音發送給列尾設備；2、接收列尾裝置的「拋車」告警信號，並通過聲、光方式發出告警，表明「拋車」事故可能發生；3、接收列尾裝置的GPS時間信息，對機車的時間進行校正；4、可以向列尾裝置發送身份查尋信號，以保證列尾與機車裝置的一一對應。
作為安裝在列車尾部的本發明所具有的功能包括1、內置的資料庫中存貯有詳盡的，鐵路線路公裡標與緯度、經度、高度對應的資料庫以及鐵路各路段的坡度、磨擦係數等路況信息。
2、可接收機車車載設備發送的列車速度、公裡標、車次號、機車號、時間等參數。
3、通過GPS接收模塊接收實時的表徵列尾位置的緯度、經度、高度、時間等信息，並通過自身的資料庫準確查到列尾位置的公裡標。
4、根據列尾公裡標及機車車載設備發送的公裡標，計算出列車車長度；並根據不斷變化的列尾公裡標及機車車載設備發送的公裡標，實時計算列車車長度，並判斷列車車長度是否有變化。
5、根據GPS接收模塊接收到的列尾當前速度，並將這一速度與列車車頭的實際運行速度進行比較，以判斷列尾運行速度是否異常。
6、記錄列車機車車載設備所傳遞的公裡標變化規律判定列車運行方向；可以通過記錄列尾公裡標變化規律，判斷列尾的運行方向，當比較列車運行方向和列尾的運行方向不一致時則出現異常情況。
7、根據實時所測的加速度值及其變化趨勢，並通過調用的實時所在的鐵路路況信息，判斷該路況下，加速度的變化趨勢是否合理，是否有拋車發生。
8、判斷列尾是否完整，是否拋車；如果發現列車不完整(或拋車)，立刻發送告警信息，該告警信息可以被本列車機車車載設備接收，可以被附近的其他機車車載設備接收，可以被道口設備接收、也可以被鐵路沿線作業人員所接收，以最大限度地保障行車安全。
9、以一定的時間間隔向機車車載設備傳遞GPS時間信息，供時間校正之用。
10、接收機車車載設備發送的身份查尋信息，並向機車車載設備發送身份確認信號。
與已有技術相比，本發明的有益效果體現在本發明可以在列車運行過程中自動檢查列車的完整性，當列車發生「拋車」現象時，可以自動及時通知列車司機並向附近其他列車、沿線鐵道施維護人員及道口發送告警信號，有效地避免其他事故的發生。
圖1為本發明所在的系統結構圖。
圖2為本發明硬體原理框圖。
圖3為本發明的工作過程示意圖。
圖4為本實用新型電路原理示意圖。
具體實施例方式本實施例中，對於列車拋車的檢測方法可以是如下檢測方式中的一種或多種組合a、實時測定列車車頭及列尾的位置參數，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關係；b、比較車頭及列尾速度值；c、比較車頭及列尾加速度值；d、比較車頭及列尾的運行方向。
上述四種方法可以獨立應用，為了保證檢測結果的準確性和實時性，也可以將多種方法組合應用。如列車下坡時，只檢測車頭及列尾的速度則其實時性較差，應配合其它方法進行檢測；再如列尾所拋的車廂數較少時，單獨使用比較車頭及列尾的加速度值的檢測方法則不夠理想，可以配合其它方式提高其準確性和實時性。
參見附圖1，本實施例中用來實施上述方法的告警裝置由安裝在機車車頭的「車載綜合電臺」針對列車所採集的列車運行速度、車次號、公裡標、時間、加速度等參數，並將這些參數不斷地向外發送。作為列尾裝置的本告警裝置接收到這些參數後通過內置於其中的特定算法自動進行比對、判斷列車的完整性，當發現列車有拋車現象時，首先由本設備向安裝在車頭的「車載綜合電臺」發出拋車報警信息，「車載綜合電臺」立即以聲光等形式提示司機採取緊急補救措施。同時向周邊的「無人道口告警設備」、「有人道口設備」、「巡道工用告警器」、「施工防護告警器」等設備發出報警信息，以提示在被拋車廂附近的上道作業人員、沿線施工人員及附近道口採取相關措施，保證安全。
參見附圖2，本告警裝置包括GPS信息接收單元、CPU微處理器中央控制單元、對列車運行信息進行接收並發送報警信息的信道機單元、資料庫單元及加速度檢測單元等。
GPS接收及解碼部分，利用接收到的GPS信息確定列尾當前所在位置的公裡標值。公裡標值的確定方法在由本發明人提出的申請號為03113125.5的發明專利申請「利用GPS確定線路裡程的方法及其應用」，中已作具體公開。
資料庫單元中，包含有預先製作的線路裡程L和經度J、緯度W、高度G三者關係的對應表及判斷是否拋車的算法。
信道機部分負責接收列車運行信息、發送拋車報警信息。
CPU部分負責處理對接收到的信號與本機信息比較，實時地進行車長、車速、加速度、行駛方向等判斷，並依據內置的算法判定是否有拋尾。如發現拋尾立刻由報警信息單元發送報警信息。
加速度檢測單元，負責檢測列尾加速度的變化情況，並將加速度信息發送給CPU，由CPU做出加速度是否異常的判斷。
參見圖3，本裝置通過GPS不斷查詢自身所在列尾位置的公裡標數。列車離站之前，先由車頭的車載綜合電臺向本裝置發送列尾設備身份查詢信息，查詢通過後，車載綜合電臺向本裝置發送列車運行綜合信息(包括車頭公裡標、車速、時間等信息)。本裝置接收到該信號後，將車頭的公裡標值L1與其所在公裡標L2相差，得到本車的車長ΔL。以後本裝置每隔一個時間間隔，接收一次列車運行信息，將接收到的車頭信息與自身的信息進行計算比較，觀察車頭與列尾之間的距離是否加大？車頭與列尾的運動方向是否一致？車頭與列尾的速度是否一致？列尾的加速度是否異常？並由內置於裝置內的判斷算法確定列車的完整性，判斷是否有拋尾故障發生。如有則向車載綜合電臺及其它告警設備發出告警信息。如果沒有，則繼續監視。
參見圖4，本實例中，CPU微處理器U1採用51系列單片機，列車運行信息的接收採用RF射頻接收模塊，U2為解碼晶片，U11為GPS信號接收模塊。加速度控制單元U10中採用高靈敏度的加速度檢測傳感器。加速度檢測傳感器的輸出信息經放大及模數轉換後送CPU的輸入/輸出口(P1.0、P1.1)。
來自車載設備中的列車運行綜合信息通過天線及RF射頻接收模塊U12接收，再經運算放大器U5放大，後送解碼晶片U2進行解碼，解碼後的信息送中央控制單元U1的輸入輸出埠P2進行存儲。
GPS信號經天線及U11接收模塊接收後，信號通過232口U4送中央控制單元U1的存儲單元。
中央控制單元U1根據內置於片中的特定算法及資料庫，對目前列車是否有拋尾現象作出判斷。當發現列車有拋車現象時，中央控制單元U1將報警信息通過二種方式向外發送。一種是通過中央控制單元U1的輸出端P0.2、P0.3、P0.4腳輸出至調製解調晶片U3，經調製後的信號再經運放U6放大處理後通過模擬開關U7至列尾信道機，通過列尾信道機將這一報警信號向「車載綜合電臺」發送。另一種報警信息經軟體對其編碼後通過中央控制單元U1的輸出端P0.5、P0.6腳輸出，再經模擬開關U7至列尾信道機，通過列尾信道將這一報警信號向附近的其它告警設備設備(如「有人道口設備」、「無人道口設備」、「巡道工用告警器」、「施工防護用告警器」)發送。
這二種報警信息的輸出使得當列車拋車時，車頭的司機、周圍的巡道工、施工作業人員及道口均可收到來自於列尾的報警信號，及時採取規避措施。
本裝置安裝在列車的尾部，可以做為一獨立的裝置；也可以與現已有的列尾風壓檢測設備配合使用，資源共享；還可將此功能融合在列尾風壓設備中，在現有列尾設備的基礎上，增加相應的硬體及軟體實現檢查列車完整性、列車拋車告警的功能。
權利要求
1.運行中列車拋車的檢測方法，其特徵是所述方法包括如下檢測方式中的一種或多種組合a、實時測定列車車頭及列尾的位置參數，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關係；b、比較車頭及列尾速度值；c、比較車頭及列尾加速度值；d、比較車頭及列尾的運行方向。
2.根據權利要求1所述的運行中列車拋車的檢測方法，其特徵是以GPS定位法確定列尾位置。
3.一種實施權利要求2所述方法的運行中列車拋車告警裝置，其特徵是設置可實時接收以緯度、經度和高度表徵列尾位置信息的GPS信息接收單元；車頭及列尾加速度檢測單元；通過測算車長、或比較車頭及列尾速度、或比較車頭及列尾加速度、或比較車頭及列尾的運行方向判斷列尾完整性的CPU微處理器中央控制單元；接收列車運行信息並發送拋車報警信息的信道機單元，以及存貯有鐵路線路公裡標與緯度、經度和高度對應資料庫的資料庫單元所構成。
4.根據權利要求3所述的運行中列車拋車告警裝置，其特徵是所述CPU微處理器U1採用51系列單片機，列車運行信息的接收採用RF射頻接收模塊。
5.根據權利要求4所述的運行中列車拋車告警裝置，其特徵是所述RF射頻接收模塊輸出信號依次經運算放大器U5、解碼晶片U2，經過中央控制單元U1的輸入輸出埠P2至其存儲單元。
6.根據權利要求4所述的運行中列車拋車告警裝置，其特徵是所述中央控制單元U1對於報警信息有兩路輸出，一路是通過中央控制單元U1的輸出端(P0.2、P0.3、P0.4腳)輸出至調製解調晶片U3，再經運放U6和模擬開關U7至列尾信道機；另一路經編碼通過中央控制單元U1的輸出端(P0.5、P0.6腳)輸出，再經模擬開關U7至列尾信道機。
7.根據權利要求3所述的運行中列車拋車告警裝置，其特徵是所述加速度檢測傳感器的輸出信息經放大及模數轉換後送CPU的輸入/輸出口(P1.0、P1.1)。
全文摘要
運行中列車拋車的檢測方法及告警裝置，其方法包括如下檢測方式中的一種或多種組合a.實時測定列車車頭及列尾的位置參數，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關係；b.比較車頭及列尾速度值；c.比較車頭及列尾加速度值；d.比較車頭及列尾的運行方向。本發明告警裝置用於實施這一檢測方法，從而使列車在運行過程中不斷自動檢查列車的完整性，當列車發生「拋車」現象時，可以自動及時通知列車司機並向附近其他列車、沿線鐵道施維護人員及道口發送告警信號，有效地避免其他事故的發生。
文檔編號B61K13/00GK1562685SQ20041001455
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月1日 優先權日2004年4月1日
發明者楊勁松 申請人:楊勁松