專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高速鐵路列車(chē)實(shí)時(shí)測(cè)速定位安全系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于高速鐵路實(shí)時(shí)測(cè)速定位及其它安全監(jiān)控。
背景技術(shù)：
高速列車(chē)作為一種公共交通運(yùn)輸工具，具有載客量大、速度快捷、安全等優(yōu)勢(shì)，而倍受各國(guó)重視。但高速列車(chē)運(yùn)行速度極快，這本身也給高速列車(chē)帶來(lái)了一定的安全隱患。如不能實(shí)時(shí)監(jiān)控高速列車(chē)的時(shí)速、位置，則可能會(huì)帶來(lái)出軌、追尾等嚴(yán)重后果。本系統(tǒng)利用光學(xué)原理，實(shí)時(shí)地測(cè)量每列高速列車(chē)的時(shí)速及準(zhǔn)確地點(diǎn)，來(lái)保障高速列車(chē)的安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由脈沖激光發(fā)生器(1)、光信號(hào)接收裝置O)、光纖(3)、組合式五棱鏡腔組成。1、本發(fā)明中的脈沖激光發(fā)生器(1)位于設(shè)定的高速鐵路區(qū)段兩端。激光器所發(fā)生的激光束通過(guò)光纖( 傳遞。2、光信號(hào)接收裝置( 位于設(shè)定的高速鐵路區(qū)段兩端，光信號(hào)接收裝置( 接受光纖C3)傳遞的激光信號(hào)及反射信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。為避免激光信號(hào)的衰減及保證數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，設(shè)定的高速鐵路區(qū)段原則上不超過(guò)100KM，兩端各設(shè)置一個(gè)脈沖激光發(fā)生器及光信號(hào)接收裝置。各設(shè)定高速鐵路區(qū)段的光接收裝置通過(guò)其它通訊方式與路調(diào)度控制中心相聯(lián)。3、本當(dāng)明中的光纖(3)為通訊用光纖。光纖通過(guò)融接方式與組合式五棱鏡腔(4) 在光纖接合點(diǎn)( 處相聯(lián)。4、本發(fā)明中的組合式五棱鏡腔由固定的四個(gè)鏡面AB⑶和一個(gè)活動(dòng)鏡面E組成，各鏡面間夾角度為72°。ABCD四個(gè)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(jù)需要設(shè)定。組合式五棱鏡腔中的E面為活動(dòng)鏡面。 E的外側(cè)面鍍有金屬反射鍍膜，內(nèi)側(cè)面蝕刻有數(shù)字式光柵。五棱鏡腔體利用塑料或其它材料予以整體封裝，腔體內(nèi)呈真空狀態(tài)。根據(jù)光學(xué)原理可知，光線在五棱鏡中的反射路線可以保證光束按要求進(jìn)行傳遞及反射。而激光束在光纖及真空狀況下的能量損耗極小。5、整體封裝的五棱鏡腔體通過(guò)膠接的方式固定在高速鐵路枕木或軌道側(cè)面。6、在具體運(yùn)用中，激光束經(jīng)由A面入射口進(jìn)入五棱鏡腔體內(nèi)時(shí)，并按照 A-D-B-C-E-A的順序傳遞。而當(dāng)激光束由B面入射口進(jìn)入五棱鏡腔體(4)內(nèi)時(shí)，激光束將按 B-C-D-A-E-B的順序傳遞。位于設(shè)定高速鐵路區(qū)段兩端的脈沖激光發(fā)生器只要開(kāi)始工作，光接收裝置就可以隨著接收到激光信號(hào)和各個(gè)五棱鏡腔體內(nèi)E面所反射的信號(hào)。6、一旦高速列車(chē)經(jīng)過(guò)安裝五棱鏡腔體(4)位置點(diǎn)時(shí)，鐵軌及鐵軌枕木會(huì)發(fā)生形變，并導(dǎo)致固定在鐵軌或枕木上的五棱鏡腔體(4)內(nèi)的E面發(fā)生位移。E面光柵的變化會(huì)被激光束記錄并傳遞至光信號(hào)接收機(jī)。光信號(hào)接號(hào)機(jī)即可根據(jù)光柵信號(hào)變化計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)CN 102407865 A 據(jù)，鐵路調(diào)度部門(mén)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌握高速列車(chē)的具體位置。同時(shí)，由于五棱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(cè)量出高速列車(chē)的行進(jìn)方向以及瞬時(shí)行駛速度。發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明可以對(duì)高速鐵路進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。位于設(shè)定的鐵路區(qū)段兩端的激光脈沖發(fā)生器，可按照設(shè)定的頻率錯(cuò)時(shí)發(fā)送激光束。兩端的光信號(hào)接收裝置可以連續(xù)接收到對(duì)方發(fā)射的激光束以及已方發(fā)射的激光束的反射光信號(hào)。一旦無(wú)法接收到對(duì)方發(fā)射的激光束，即可判斷鐵路系統(tǒng)出現(xiàn)安全隱患。而通過(guò)分析已方發(fā)射激光束的反射光信號(hào)，找到最后一個(gè)五棱鏡腔體所反射的信號(hào)，就可以準(zhǔn)確地判斷安全隱患的具體位置。這對(duì)于避免因地震、泥石流、橋梁垮塌等意外事故造成的行車(chē)事故具有非常重大的意義。2、本發(fā)明是利用五棱鏡腔體內(nèi)活動(dòng)式反射鏡E位移所發(fā)生的光信號(hào)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的。一旦設(shè)定的高速鐵路區(qū)段內(nèi)發(fā)生地震、或鐵路系統(tǒng)地基出現(xiàn)沉陷、橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)錯(cuò)位，這些變化都會(huì)導(dǎo)致五棱鏡腔體內(nèi)活動(dòng)式反射鏡E移動(dòng)，異常光柵信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)傳遞到鐵路調(diào)度、監(jiān)控中心。鐵路調(diào)度控制中心會(huì)及時(shí)采取相應(yīng)措施，以避免行車(chē)安全事故的發(fā)生。3、本發(fā)明中的光信號(hào)接收機(jī)在接受到激光信號(hào)，特別是五棱鏡腔體內(nèi)活動(dòng)式反射鏡E的信號(hào)后，會(huì)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)程序僅需要對(duì)光柵信號(hào)有變化的信號(hào)進(jìn)行處理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)高速列車(chē)的準(zhǔn)確定位、測(cè)向和測(cè)速工作。因而本系統(tǒng)工作原理極為簡(jiǎn)單，可靠。4、本發(fā)明采用的是光信號(hào)作為工作載體，它不受電磁波干擾。采用該發(fā)明，高速鐵路控制系統(tǒng)可以徹底擺脫雷電、電力供應(yīng)中斷而造成的控制系統(tǒng)癱瘓或數(shù)據(jù)傳遞錯(cuò)誤。5、本發(fā)明在鐵軌上或枕木上固定五棱鏡腔體，由于各個(gè)五棱鏡腔體之間距離是固定的。因而可以準(zhǔn)確地判斷列車(chē)行駛方向。一旦光接收裝置接到兩列列車(chē)在同一設(shè)定高速鐵路區(qū)段內(nèi)相向行駕，系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出警報(bào)，從而避免列車(chē)發(fā)生相撞事故的發(fā)生。6、本發(fā)明在鐵軌上或枕木上固定五棱鏡腔體，由于各個(gè)五棱鏡腔體之間距離是固定的。因而它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)列車(chē)的行駕狀態(tài)，一旦列車(chē)出現(xiàn)非常停車(chē)，該系統(tǒng)就可以發(fā)出警報(bào)，從面避免追尾事故的發(fā)生。7、本發(fā)明在鐵軌上或枕木上固定五棱鏡腔體，由于各個(gè)五棱鏡腔體之間距離是固定的。因而它可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)在同一設(shè)定高速鐵路區(qū)間內(nèi)同向行駛的列車(chē)之間的距離。一旦兩車(chē)距離小于安全值，該系統(tǒng)即可發(fā)出警報(bào)，從而避免追尾事故的發(fā)生。8、本發(fā)明在鐵軌上或枕木上固定五棱鏡腔體，由于各個(gè)五棱鏡腔體之間距離是固定的。因而它可以連續(xù)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地測(cè)量列車(chē)的行駕速度。控制中心可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)列車(chē)行駛超速、減速等異常情況并加以干預(yù)。9、配合其它計(jì)算機(jī)軟件，該系統(tǒng)還可以對(duì)高速列車(chē)通過(guò)后鐵軌動(dòng)態(tài)變形狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，以分析鐵軌是否存在金屬疲勞現(xiàn)象，以及鐵道基礎(chǔ)是否存在安全隱患。10、由于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(shè)備，還可以在該系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)音頻傳送，以及鐵路重點(diǎn)位置實(shí)時(shí)視頻傳送，以進(jìn)一步提高高速鐵路行車(chē)安全。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，對(duì)于保障高速鐵路的行車(chē)安全有非常積極的意義，市場(chǎng)前景廣闊。


圖 1(3)光纖(4)五棱鏡腔體(5)光纖融接接合點(diǎn)A、B、C、D、為固定鏡面E為數(shù)字式光柵活動(dòng)鏡面圖 2(1)脈沖激光發(fā)生器(2)光信號(hào)接收裝置(3)光纖(4)五棱鏡腔體
權(quán)利要求
1.本發(fā)明為一種高速鐵路列車(chē)實(shí)時(shí)測(cè)速定位安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位于兩端的激光脈沖發(fā)生器(1)、光信號(hào)接收裝置O)、光纖(3)、五棱鏡腔體(4)所組成。
2.權(quán)利請(qǐng)求1的所述的五棱鏡腔體G)，其特征為其A、B、C、D面為固定式鏡面結(jié)構(gòu)， 而E面為可平行移動(dòng)的活動(dòng)式反射鏡面結(jié)構(gòu)，ABCDE四個(gè)鏡面間的夾角均為72°。
3.權(quán)利請(qǐng)求1所述的五棱鏡腔體G)，利用光學(xué)玻璃澆注成型或通過(guò)光學(xué)玻璃粘結(jié)而成，玻璃單面進(jìn)行真空鍍膜。
4.權(quán)利請(qǐng)求1所述的五棱鏡腔體G)，其特征為A、B面上設(shè)有光纖接合點(diǎn)(5)，光纖接合點(diǎn)上為部份反射鍍膜，光纖通過(guò)融接技術(shù)與五棱鏡腔體聯(lián)接。
5.權(quán)利請(qǐng)求1所述的五棱鏡腔體G)，其特征為鏡面E為活動(dòng)反射鏡片，鏡面E上蝕刻有數(shù)字式光柵，該蝕刻數(shù)字式光柵處于無(wú)金屬鍍膜的光學(xué)玻璃表面。
6.權(quán)利請(qǐng)求1所述的五棱鏡腔體(4)利用塑料或其它材料進(jìn)行真空封裝，腔體直接固定在高速鐵路鐵軌側(cè)面或枕木之上。
7.權(quán)利請(qǐng)求1的述的激光脈沖發(fā)生器(1)位于設(shè)定的高速鐵路區(qū)段的兩端，兩臺(tái)激光脈沖發(fā)生器(1)錯(cuò)時(shí)發(fā)射激光光束。
8.權(quán)利請(qǐng)求1所述的光信號(hào)接收裝置(2)位于設(shè)定的高速鐵路區(qū)段的兩端，用以接收來(lái)自對(duì)方的激光信號(hào)，以及經(jīng)由五棱鏡腔體反射回來(lái)的已方激光信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速鐵路列車(chē)實(shí)時(shí)定位、測(cè)速安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)由脈沖激光發(fā)生器(1)，光信號(hào)接收機(jī)(2)，和五棱鏡腔體(4)所組成。本發(fā)明中最重要的為固定在鐵軌或鐵路枕木上的五棱鏡腔體(4)。它由ABCD四個(gè)固定鏡面和帶數(shù)字式光柵的活動(dòng)境面E共同組成一個(gè)五棱鏡。激光信號(hào)經(jīng)由光纖(3)及光纖融接接合點(diǎn)(5)進(jìn)入五棱鏡腔體后，一路激光信號(hào)會(huì)繼續(xù)傳遞至下一處五棱鏡腔體；而另一路激光信號(hào)在反射后會(huì)沿著來(lái)路返回。當(dāng)高速列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，鐵軌或枕木的形變會(huì)使得五棱鏡腔體內(nèi)的E鏡面發(fā)生位移，激光束會(huì)拾取E鏡面位移時(shí)數(shù)字式光柵的變化。光信號(hào)接收裝置只需分析光柵信號(hào)變化，即可實(shí)時(shí)得知列車(chē)位置，行駕方向，速度等信息。此外，當(dāng)鐵路出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，該系統(tǒng)也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故，并確定事故準(zhǔn)確地點(diǎn)。該系統(tǒng)采用光學(xué)方式，因而也不受電磁干擾。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)構(gòu)，工作穩(wěn)定可靠，可對(duì)高速鐵路實(shí)施全天侯實(shí)時(shí)監(jiān)控。具有相當(dāng)重要的推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)B61L27/00GK102407865SQ20111022533
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者黃力華 申請(qǐng)人:黃力華