專利名稱：基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及軌道交通技術(shù)，特別是涉及一種基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
包括城市軌道交通列車在內(nèi)的軌道交通工具一旦發(fā)生追尾或?qū)ψ驳扰鲎彩鹿?，會造成?yán)重的生命和財產(chǎn)損失；尤其在隧道內(nèi)發(fā)生碰撞事故時，事故的救援和處理都極其不便，更加重了事故帶來的危害和影響。目前，大部分國家均采用列車運行控制(Train Control System, TCS,或針對地鐵線路的Automatic Train Control, ATC)系統(tǒng)來保證列車的運行安全，以避免列車碰撞事故發(fā)生，盡管其技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，然而最近十幾年，列車安全事故仍然時有發(fā)生，尤其是近幾年在各國發(fā)生的嚴(yán)重地鐵列車追尾事故表明基于信號與通信(Signaling·and Communication)技術(shù)的列車運行控制系統(tǒng)雖嚴(yán)密但復(fù)雜,但任何外部的不利因素和系統(tǒng)的缺陷都可能導(dǎo)致系統(tǒng)整體或局部故障，或者迫使系統(tǒng)降級至安全系數(shù)低的備用模式，繼而增加列車碰撞事故發(fā)生的幾率。鑒于目前列車碰撞事故仍然時有發(fā)生，相關(guān)技術(shù)人員在完善現(xiàn)有系統(tǒng)安全措施的同時，也在開展新的獨立于現(xiàn)有安全措施的列車防撞技術(shù)的開發(fā)，包括衛(wèi)星定位(Satellite Based Positioning)、圖像識別(Image Recognition)、防撞雷達(dá)(Anti-Crash/Collision Radar)等技術(shù)，以及利用單個技術(shù)的優(yōu)點而集成的防撞系統(tǒng)?，F(xiàn)有列車防撞技術(shù)都是基于電磁波感測、探測機(jī)制的防撞技術(shù)，這類技術(shù)的缺陷在于，當(dāng)列車線路在隧道內(nèi)時，基于電磁波感測、探測機(jī)制的防撞技術(shù)均不能有效發(fā)揮作用，對于長時間運行在長距離隧道中的地鐵列車而言，其缺陷尤其明顯，主要表現(xiàn)在I)在隧道內(nèi)，尤其是長距離隧道內(nèi)，列車無法利用電磁波直接與隧道外部的中繼(如衛(wèi)星)建立通信；2)隧道的曲率和狹小的空間等因素限制了車載圖像感測方法的有效作用距離；3)由于隧道中內(nèi)部設(shè)施的影響和空間的限制，隧道內(nèi)中高頻電磁波衰減快、回波復(fù)雜，且地鐵線路有上下起伏坡度和彎道，造成探測盲區(qū)，因而電磁波雷達(dá)在隧道內(nèi)無法發(fā)揮有效作用。由此可見，現(xiàn)有的列車防撞技術(shù)在隧道內(nèi)的應(yīng)用效果不佳，尤其是在非直形的長距離隧道內(nèi)基本無法有效提高列車的行駛安全性，不能很好的避免列車碰撞事故發(fā)生，在地鐵線路中的應(yīng)用效果較差。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能提高列車在隧道內(nèi)的行駛安全性的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的一種基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，涉及包含有多輛列車的列車交通網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括與列車交通網(wǎng)絡(luò)中的列車數(shù)量一致的多個風(fēng)速預(yù)警單元，每個風(fēng)速預(yù)警單元對應(yīng)一輛列車；所述風(fēng)速預(yù)警單元包括一用于檢測風(fēng)速的風(fēng)速測量裝置、一無線信號收發(fā)裝置、一信號控制處理設(shè)備、一示警終端，每個風(fēng)速預(yù)警單元均安裝在對應(yīng)列車上；所述無線信號收發(fā)裝置設(shè)有發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端、接收數(shù)據(jù)輸出端；所述信號控制處理設(shè)備設(shè)有數(shù)據(jù)采集端、后車預(yù)警信號輸出端、前車預(yù)警信號輸入端、本車預(yù)警信號輸出端，并內(nèi)置有用于處理風(fēng)速數(shù)據(jù)的信號處理模塊，其數(shù)據(jù)采集端接風(fēng)速測量裝置，其后車預(yù)警信號輸出端接無線信號收發(fā)裝置的發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端，其前車預(yù)警信號輸入端接無線信號收發(fā)裝置的接收數(shù)據(jù)輸出端，其預(yù)警信號輸出端接示警終端。進(jìn)一步的，所述示警終端安裝在對應(yīng)列車的駕駛室內(nèi)，示警終端上設(shè)有示警信息 發(fā)生部件。進(jìn)一步的，所述信號控制處理設(shè)備的本車預(yù)警信號輸出端接入對應(yīng)列車的制動系統(tǒng)和/或自動運打保護(hù)系統(tǒng)。進(jìn)一步的，所述風(fēng)速預(yù)警單元還包括一供電設(shè)備，所述供電設(shè)備中內(nèi)置有不間斷電源，所述不間斷電源的電源輸入端接到對應(yīng)列車的供電輸出端，其供電端接到本單元各部件的電源輸入端。進(jìn)一步的，所述風(fēng)速測量裝置是速度式風(fēng)速儀，或是壓力式風(fēng)速儀。本實用新型提供的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，利用風(fēng)速測量裝置檢測后方來車產(chǎn)生的活塞風(fēng)來判斷追尾風(fēng)險，并適時向后車輸出單向預(yù)警指令，不依賴現(xiàn)有的信號、通信等相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的獨立性，而且由于指令內(nèi)容簡單，傳遞指令的無線電波或聲波可采用在各類隧道中曲直線傳播且衰減率低的頻段，在正常運行或應(yīng)急狀態(tài)下起到長距離示警、防撞保護(hù)作用，從而降低列車在隧道內(nèi)的追尾風(fēng)險和損失；相對現(xiàn)有列車防撞預(yù)警技術(shù)具有應(yīng)用成本低、簡單可靠、兼容性好的優(yōu)點；系統(tǒng)裝置完全車載因而幾乎不需要對線路做額外的施工和維護(hù)，而且對現(xiàn)有線路的電力、信號和通信系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾，對人員無任何傷害，特別適合在城市地鐵線路中應(yīng)用。

圖I是本實用新型實施例基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)中的風(fēng)速預(yù)警單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型實施例基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)的第一種預(yù)警方法流程圖；圖4是本實用新型實施例基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)的第二種預(yù)警方法流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明對本實用新型的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實用新型的保護(hù)范圍。[0025]如圖I-圖2所示，本實用新型實施例所提供的一種基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，涉及包含有多輛列車I的列車交通網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括與列車交通網(wǎng)絡(luò)中的列車I數(shù)量一致的多個風(fēng)速預(yù)警單元，每個風(fēng)速預(yù)警單元對應(yīng)一輛列車I;所述風(fēng)速預(yù)警單元包括一用于檢測風(fēng)速的風(fēng)速測量裝置2、一無線信號收發(fā)裝置
3、一信號控制處理設(shè)備4、一示警終端5，每個風(fēng)速預(yù)警單元均安裝在對應(yīng)列車I上；所述無線信號收發(fā)裝置設(shè)有發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端、接收數(shù)據(jù)輸出端；所述信號控制處理設(shè)備設(shè)有數(shù)據(jù)采集端、后車預(yù)警信號輸出端、前車預(yù)警信號輸入端、本車預(yù)警信號輸出端，并內(nèi)置有用于處理風(fēng)速數(shù)據(jù)的信號處理模塊，其數(shù)據(jù)采集端接風(fēng)速測量裝置，其后車預(yù)警信號輸出端接無線信號收發(fā)裝置的發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端，其前車預(yù)警信號輸入端接無線信號收發(fā)裝置的接收數(shù)據(jù)輸出端，其預(yù)警信號輸出端接示警終端。本實用新型實施例中，所述示警終端安裝在對應(yīng)列車的駕駛室內(nèi)，示警終端上設(shè)·有示警信息發(fā)生部件。所述示警信息發(fā)生部件包括示警音發(fā)生部件(如蜂鳴器)、示警光發(fā)生部件(如示警燈)、示警顯示屏，示警終端的示警音發(fā)生部件、示警光發(fā)生部件、示警顯示屏各經(jīng)示警電路接到示警終端的示警信號輸入端。本實用新型實施例中，所述信號控制處理設(shè)備的本車預(yù)警信號輸出端接入對應(yīng)列車的制動系統(tǒng)和/或自動運打保護(hù)系統(tǒng)。本實用新型實施例中，所述風(fēng)速預(yù)警單元還包括一供電設(shè)備，所述供電設(shè)備中內(nèi)置有不間斷電源(UPS)，所述不間斷電源的電源輸入端接到對應(yīng)列車的供電輸出端，其供電端接到本單元各部件的電源輸入端。本實用新型實施例中，所述無線信號收發(fā)裝置為現(xiàn)有技術(shù)，可以采用兼具無線信號收發(fā)功能的無線信號收發(fā)裝置，如兼具無線電信號收發(fā)功能的無線電收發(fā)器，也可以采用發(fā)射部與接收部相互獨立的無線信號收發(fā)裝置，如由一個無線電發(fā)射器及一個無線電接收器組合而成，或由一個聲波發(fā)射器及一個聲波接收器組合而成，采用發(fā)射部與接收部相互獨立的無線信號收發(fā)裝置時，最好將發(fā)射部安裝在列車車尾，將接收部安裝在列車車頭。本實用新型實施例中，所述風(fēng)速測量裝置為現(xiàn)有技術(shù)，是用于測量風(fēng)速的傳感裝置，可以是熱敏風(fēng)速計、轉(zhuǎn)動葉輪式風(fēng)速計、聲學(xué)式風(fēng)速計、風(fēng)杯式風(fēng)杯式等速度式風(fēng)速儀，也可以是管式風(fēng)速儀、表面壓力傳感器等壓力式風(fēng)速儀。本實用新型實施例中，所述信號控制處理設(shè)備是單片機(jī)，所述示警終端中的示警電路為現(xiàn)有技術(shù)。如圖3所示，本實用新型實施例所提供的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)的第一種預(yù)警方法如下每輛列車均在慢速行駛或停車時，利用風(fēng)速測量裝置檢測列車后方來風(fēng)的風(fēng)速，并將檢測到的列車后方來風(fēng)的風(fēng)速值輸入到信號控制處理設(shè)備進(jìn)行分析判斷，如果判斷出檢測到的列車后方來風(fēng)的風(fēng)速值超過安全風(fēng)速閾值，或持續(xù)檢測到的列車后方來風(fēng)的風(fēng)速值逐漸增強(qiáng)，信號控制處理設(shè)備即通過無線信號收發(fā)裝置向列車后方發(fā)射一個無線預(yù)警信號;每輛列車均利用無線信號收發(fā)裝置接收前方列車發(fā)射的無線預(yù)警信號，并在收到前方列車發(fā)射的無線預(yù)警信號后，輸入到信號控制處理設(shè)備進(jìn)行分析判斷，如果判斷出收到的無線預(yù)警信號是由前車發(fā)出的，信號控制處理設(shè)備即向本車示警終端輸出預(yù)警信號，使示警終端發(fā)出示警信息，并向本車的制動系統(tǒng)輸出制動信號，使本車的制動系統(tǒng)對本車實施制動操作，或向本車的保護(hù)系統(tǒng)輸出限速信號，使本車的保護(hù)系統(tǒng)對本車實施限速操作；所述安全風(fēng)速閾值是由信號控制處理設(shè)備預(yù)先設(shè)定的固定值，或是由信號控制處理設(shè)備根據(jù)預(yù)先設(shè)定的固定值及本車行進(jìn)速度計算出來的變量值；所述示警信息包括示警音(如蜂鳴器的蜂鳴聲)、示警光(如示警燈閃爍)、示警文字和/或示警圖案。如圖4所示，本實用新型實施例所提供的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)的第二種預(yù)警方法如下每輛列車均在慢速行駛或停車時，利用風(fēng)速測量裝置檢測列車后方來風(fēng)的風(fēng)速，·并將檢測到的列車后方來風(fēng)的風(fēng)速值輸入到信號控制處理設(shè)備進(jìn)行分析判斷，如果判斷出檢測到的列車后方來風(fēng)的風(fēng)速值超過安全風(fēng)速閾值，或持續(xù)檢測到的列車后方來風(fēng)的風(fēng)速值逐漸增強(qiáng)，信號控制處理設(shè)備即通過無線信號收發(fā)裝置向列車后方發(fā)射一個無線預(yù)警信號，該無線預(yù)警信號中包含有檢測到的列車后方來風(fēng)的實時風(fēng)速值；每輛列車均利用風(fēng)速測量裝置檢測本車行駛時的本車行駛風(fēng)速值并輸入到信號控制處理設(shè)備存儲；每輛列車均利用無線信號收發(fā)裝置接收前方列車發(fā)射的無線預(yù)警信號，并在收到前方列車發(fā)射的無線預(yù)警信號后，輸入到信號控制處理設(shè)備進(jìn)行分析判斷，如果判斷出收到的無線預(yù)警信號是由前車發(fā)出的，則信號控制處理設(shè)備先將收到的無線預(yù)警信號中的實時風(fēng)速值，與所存儲的本車行駛風(fēng)速歷史值進(jìn)行比對分析，估算出本車與前車之間的間距，如果估算出的本車與前車之間的間距小于安全距離閾值，即向本車示警終端輸出預(yù)警信號，使本車示警終端發(fā)出示警信息，并向本車的制動系統(tǒng)輸出制動信號，使本車的制動系統(tǒng)對本車實施制動操作，或向本車的保護(hù)系統(tǒng)輸出限速信號，使本車的保護(hù)系統(tǒng)對本車實施限速操作；所述安全距離閾值是由信號控制處理設(shè)備預(yù)先設(shè)定的固定值，或是由信號控制處理設(shè)備根據(jù)預(yù)先設(shè)定的固定值及本車行進(jìn)速度計算出來的變量值。
權(quán)利要求1.一種基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，涉及包含有多輛列車的列車交通網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括與列車交通網(wǎng)絡(luò)中的列車數(shù)量一致的多個風(fēng)速預(yù)警單元，每個風(fēng)速預(yù)警單元對應(yīng)一輛列車； 所述風(fēng)速預(yù)警單元包括一用于檢測風(fēng)速的風(fēng)速測量裝置、一無線信號收發(fā)裝置、一信號控制處理設(shè)備、一示警終端，每個風(fēng)速預(yù)警單元均安裝在對應(yīng)列車上； 所述無線信號收發(fā)裝置設(shè)有發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端、接收數(shù)據(jù)輸出端； 所述信號控制處理設(shè)備設(shè)有數(shù)據(jù)采集端、后車預(yù)警信號輸出端、前車預(yù)警信號輸入端、本車預(yù)警信號輸出端，并內(nèi)置有用于處理風(fēng)速數(shù)據(jù)的信號處理模塊，其數(shù)據(jù)采集端接風(fēng)速測量裝置，其后車預(yù)警信號輸出端接無線信號收發(fā)裝置的發(fā)射數(shù)據(jù)輸入端，其前車預(yù)警信號輸入端接無線信號收發(fā)裝置的接收數(shù)據(jù)輸出端，其預(yù)警信號輸出端接示警終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述示警終端安裝在對應(yīng)列車的駕駛室內(nèi)，示警終端上設(shè)有示警信息發(fā)生部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述信號控制處理設(shè)備的本車預(yù)警信號輸出端接入對應(yīng)列車的制動系統(tǒng)和/或自動運行保護(hù)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)速預(yù)警單元還包括一供電設(shè)備，所述供電設(shè)備中內(nèi)置有不間斷電源，所述不間斷電源的電源輸入端接到對應(yīng)列車的供電輸出端，其供電端接到本單元各部件的電源輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)速測量裝置是速度式風(fēng)速儀，或是壓力式風(fēng)速儀。
專利摘要一種基于隧道活塞風(fēng)的列車預(yù)警系統(tǒng)，涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是提高列車在隧道內(nèi)的安全性的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括分別安裝各輛列車上的多個風(fēng)速預(yù)警單元，每個風(fēng)速預(yù)警單元包括一個無線信號收發(fā)裝置、一個信號控制處理設(shè)備，及至少一個風(fēng)速測量裝置；該系統(tǒng)利用風(fēng)速測量裝置檢測本車后方來風(fēng)的風(fēng)速，并在檢測的風(fēng)速異常時利用無線信號收發(fā)裝置向后車適時預(yù)警。本實用新型提供的系統(tǒng)，特別適合在城市地鐵線路中應(yīng)用。
文檔編號B61L23/00GK202703633SQ201220376969
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者李曉東, 周文晉, 汪欣, 章琦韻, 丁茫 申請人:上海中科高等研究院, 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所