本實(shí)用新型涉及一種鐵路電子警沖標(biāo)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有鐵路警沖標(biāo)是涂有紅白相間顏色的鐵或水泥柱，用來(lái)確定機(jī)車車輛停車位置，保證行車安全的信號(hào)標(biāo)志之一。其作用是使停放在道岔后部?jī)删€匯合處的車輛不妨礙鄰線上的列車運(yùn)行，保證行車安全。因此，任何車輛在道岔后部?jī)删€匯合處停放時(shí)都不得超越警沖標(biāo)。警沖標(biāo)的位置應(yīng)設(shè)在道岔后部，兩股軌道匯合的中間處，設(shè)置高度為超過(guò)軌面300-400mm。為保證行車安全，其設(shè)置位置必須保證停放車輛與運(yùn)行的車輛最突出部分之間的距離大于0.2m?！惰F路技術(shù)管理規(guī)程》第284條規(guī)定，“列車進(jìn)站后，應(yīng)停于接車線警沖標(biāo)內(nèi)方，否則屬于越過(guò)警沖標(biāo)事故。”

目前列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置的廣泛運(yùn)用和列車超速防護(hù)、調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)的不斷推廣，對(duì)有效防止列車越過(guò)警沖標(biāo)事故起到了良好作用。但是，由于違章作業(yè)且警沖標(biāo)不具備聲光報(bào)警功能，導(dǎo)致列車越過(guò)警沖標(biāo)事故時(shí)有發(fā)生。

現(xiàn)有鐵路警沖標(biāo)都沒有實(shí)現(xiàn)電子化，不能判斷車輛是否超越警沖標(biāo)停車，并發(fā)出明顯的報(bào)警信息，提醒司機(jī)注意停車位置。

現(xiàn)有警沖標(biāo)不具備聲光報(bào)警功能，不便于司機(jī)和地面調(diào)車輔助作業(yè)人員在夜間、陰雨、大霧天氣進(jìn)行觀察。

現(xiàn)有警沖標(biāo)沒有通信功能，不能將警沖標(biāo)狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心，不便于車站監(jiān)控中心對(duì)于壓標(biāo)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)視。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有鐵路警沖標(biāo)面臨的問(wèn)題，提供一種鐵路電子警沖標(biāo)，判斷車輛是否超越警沖標(biāo)停車，發(fā)出報(bào)警信息，提醒司機(jī)注意停車位置，并將警沖標(biāo)狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心，便于車站監(jiān)控中心對(duì)于壓標(biāo)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)視。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種智能化鐵路電子警沖標(biāo)，其特征在于,包括警沖標(biāo)帽和警沖標(biāo)體，所述警沖標(biāo)帽頂部設(shè)有透明的燈罩，所述燈罩內(nèi)安裝報(bào)警燈和喇叭；所述警沖標(biāo)內(nèi)設(shè)有位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、CPU處理模塊、報(bào)警控制模塊、無(wú)線通信模塊和供電單元；

所述位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，用于接收外部傳感裝置感應(yīng)的列車位置信息，并將整理好的列車位置信息發(fā)送給CPU處理模塊；

所述CPU處理模塊，用于根據(jù)列車的位置信息，判斷列車是否越過(guò)警沖標(biāo)，并控制輸出報(bào)警命令；

所述報(bào)警控制模塊，用于接收CPU處理模塊的報(bào)警命令，并控制所述報(bào)警燈和喇叭發(fā)出聲光報(bào)警信息；

所述無(wú)線通信模塊，與所述CPU處理模塊連接，用于將電子警沖標(biāo)的工作狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心；接收地面監(jiān)控中心的系統(tǒng)參數(shù)配置命令；

所述供電單元，用于向所述位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、CPU處理模塊、報(bào)警控制模塊、無(wú)線通信模塊、報(bào)警燈和喇叭提供電源。

優(yōu)選地，所述位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，還用于接收外部的傳感裝置感應(yīng)的列車速度信息，并將整理好的列車速度信息發(fā)送給CPU處理模塊；

所述CPU處理模塊，還用于根據(jù)列車的位置信息和速度信息，判斷列車是否越過(guò)警沖標(biāo)停車，并控制輸出告警命令；

所述報(bào)警控制模塊，還用于接收CPU處理模塊的告警命令，并控制所述報(bào)警燈和喇叭發(fā)出聲光告警信息。

優(yōu)選地，所述報(bào)警控制模塊和喇叭安裝于燈罩之內(nèi)。

優(yōu)選地，報(bào)警燈發(fā)出閃爍的光線。

優(yōu)選地，燈罩外觀與現(xiàn)有鐵路警沖標(biāo)一致，顏色為一側(cè)紅色一側(cè)白色。

優(yōu)選地，所述無(wú)線通信模塊采用電臺(tái)、WLAN、ZigBee、CDMA、GSM、GPRS、LTE等方式與地面監(jiān)控中心進(jìn)行通信，將電子警沖標(biāo)狀態(tài)信息發(fā)送給地面監(jiān)控中心，并接收參數(shù)配置命令。

優(yōu)選地，所述供電單元連接太陽(yáng)能電池或車站交流電源。

本實(shí)用新型的智能化鐵路警沖標(biāo)具有如下的有益效果：

一、能自動(dòng)判斷車輛是否超越警沖標(biāo)停車，并發(fā)出明顯的聲光報(bào)警信息，提醒司機(jī)注意停車位置。

二、本實(shí)用新型的智能化鐵路警沖標(biāo)便于司機(jī)和地面調(diào)車輔助作業(yè)人員在夜間、陰雨、大霧天氣進(jìn)行觀察。

三、本實(shí)用新型的智能化警沖標(biāo)具有通信功能，除了發(fā)出聲光告警，還能夠?qū)⒕瘺_標(biāo)狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心，便于車站監(jiān)控中心對(duì)于壓標(biāo)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)視，及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)度調(diào)整。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型的鐵路電子警沖標(biāo)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為鐵路電子警沖標(biāo)外觀及尺寸圖。

圖3為鐵路電子警沖標(biāo)安裝位置示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的鐵路電子警沖標(biāo)包括：警沖標(biāo)帽1、警沖標(biāo)體2、燈罩3、走線孔4、電纜孔5、報(bào)警燈6、報(bào)警控制模塊7、喇叭8、CPU處理模塊9、無(wú)線通信模塊10、位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊11、走線孔12、供電單元13。

警沖標(biāo)帽1和警沖標(biāo)體2拼裝在一起，構(gòu)成完整的鐵路電子警沖標(biāo)。

燈罩3位于警沖標(biāo)帽1的上方，與傳統(tǒng)警沖標(biāo)不同，電子警沖標(biāo)需要具備透明的燈罩3，用來(lái)傳輸報(bào)警光源。

走線孔4配有專門的橡膠堵頭，用于引入紅外、雷達(dá)(激光雷達(dá)、微波雷達(dá)等)、激光、圖像等外部位置速度傳感器的線路。如果只采用車輪傳感器采集列車位置和速度，則走線孔4不必走線，需用橡膠堵頭將走線孔4封閉，僅作為無(wú)線通信信號(hào)的傳輸通道使用。

位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊11，用于接收外接傳感器的位置速度信息，并將信息轉(zhuǎn)化為CPU處理模塊9的規(guī)范輸入格式。位置信息為軌道上兩點(diǎn)之間的電子警沖標(biāo)監(jiān)視區(qū)域內(nèi)是否有列車占用，速度信息為監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的列車運(yùn)行速度。

報(bào)警控制模塊7接收CPU處理模塊9的報(bào)警命令，控制報(bào)警燈6和喇叭8發(fā)出聲光報(bào)警信息，CPU處理模塊9可以設(shè)置報(bào)警控制模塊7的報(bào)警持續(xù)時(shí)間。

報(bào)警燈可以采用燈泡轉(zhuǎn)燈、LED閃光和氙氣管頻閃等光源形式。

CPU處理模塊9向無(wú)線通信模塊10發(fā)送電子警沖標(biāo)狀態(tài)，包括：空閑、移動(dòng)占用、停車占用報(bào)警和占用報(bào)警。無(wú)線通信模塊10采用電臺(tái)、WLAN、ZigBee、CDMA、GSM、GPRS、LTE等方式，將電子警沖標(biāo)狀態(tài)信息發(fā)送至監(jiān)控中心。

同時(shí)，無(wú)線通信模塊10可以接收外部手持機(jī)、監(jiān)控中心等設(shè)備通過(guò)無(wú)線發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)格式的配置參數(shù)，并轉(zhuǎn)送給CPU處理模塊9進(jìn)行設(shè)置。

走線孔5配有專門的橡膠堵頭，用于引入太陽(yáng)能電池或車站交流220v電源，或者車輪傳感器的線纜。

供電單元13接入外部太陽(yáng)能電池或車站交流220v電源，轉(zhuǎn)化成電子警沖標(biāo)內(nèi)各電子單元的工作電壓，通過(guò)走線孔12實(shí)現(xiàn)與各電子單元的供電線路連接。

如圖2所示，本實(shí)用新型的鐵路電子警沖標(biāo)與現(xiàn)有鐵路警沖標(biāo)的尺寸一致。距軌枕頂面高度為300mm，一側(cè)為白色，一側(cè)為紅、白、紅相間，寬度均為100mm。電子警沖標(biāo)高出軌枕面距離為300至350mm。

如圖3所示，鐵路電子警沖標(biāo)設(shè)在兩會(huì)合線路間距為4m的中間，圖中電子警沖標(biāo)與線路上的垂直點(diǎn)b和d點(diǎn)之間的距離均為2m。當(dāng)股道間距不足4m時(shí)，電子警沖標(biāo)應(yīng)設(shè)在兩線路中心線最大間距的起點(diǎn)處；在線路曲線部分所設(shè)道岔附近的電子警沖標(biāo)與線路中心線的間距，應(yīng)按限界的加寬增加。a、b、c和d為監(jiān)視邊界點(diǎn)，a與b之間和c與d之間分別為電子警沖標(biāo)旁邊的2條相鄰線路上的監(jiān)視區(qū)域。a與b之間的距離D_ab可設(shè)置為20m；c與d之間的距離D_cd可設(shè)置為20m。

位置速度傳感器安裝方面，如采用紅外、雷達(dá)、激光、圖像等方式，則可以將紅外、雷達(dá)、激光、圖像傳感器安裝在電子警沖標(biāo)上，監(jiān)視a、b、c和d監(jiān)視邊界點(diǎn)。

如采用車輪傳感器，為了考慮車輪與車頭、車尾之間的距離，則需在軌道上的a₀、b₀、c₀和d₀共4個(gè)車輪監(jiān)視邊界點(diǎn)上安裝車輪傳感器，車輪監(jiān)視邊界點(diǎn)與監(jiān)視邊界點(diǎn)的距離F_a、F_b、F_c和F_d可配置為3.5m。

需要采集的位置信息為相同軌道上兩個(gè)監(jiān)視邊界點(diǎn)之間的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)是否有列車占用。如果采用雷達(dá)和圖像等扇形區(qū)域檢測(cè)技術(shù)，則可直接獲得監(jiān)視區(qū)域的占用或空閑信息；如果采用紅外、激光等點(diǎn)式位置檢測(cè)技術(shù)，則需檢測(cè)監(jiān)視區(qū)域兩端的監(jiān)視邊界點(diǎn)，兩點(diǎn)之中有任一點(diǎn)檢測(cè)到列車則認(rèn)為監(jiān)視區(qū)域被占用，否則空閑；如果采用車輪傳感器，則需要比較進(jìn)入和駛離監(jiān)視區(qū)域兩端車輪監(jiān)視邊界點(diǎn)的列車軸數(shù)，來(lái)完成監(jiān)視區(qū)域空閑與占用狀態(tài)檢查。

如果監(jiān)視區(qū)域被列車占用，則需要進(jìn)一步采集列車速度信息。如果采用雷達(dá)和圖像等扇形區(qū)域檢測(cè)技術(shù)，則可直接獲得監(jiān)視區(qū)域內(nèi)列車的速度；如果采用紅外、激光等點(diǎn)式檢測(cè)技術(shù)，則取兩端監(jiān)視邊界點(diǎn)列車速度信息的平均值，當(dāng)只有一個(gè)點(diǎn)有列車速度信息時(shí)，則單點(diǎn)速度為列車速度；如果采用車輪傳感器，由于車輪與軌道接觸點(diǎn)不連續(xù)，只有在列車車輪通過(guò)車輪傳感器時(shí)才能檢測(cè)出列車速度，需要利用公式計(jì)算列車當(dāng)前速度，計(jì)算公式為：

公式(1)和(2)中，s為列車速度，s_o為車輪通過(guò)車輪傳感器瞬間測(cè)量到的速度，s_o＇是下一個(gè)車輪通過(guò)任意車輪傳感器的速度，t是當(dāng)前時(shí)間，t_o為當(dāng)前車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的時(shí)間，t_o＇為下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的時(shí)間，d是a₀和b₀或c₀和d₀之間的距離，t_d是按列車速度為勻速s_o計(jì)算的列車勻速通過(guò)監(jiān)視區(qū)域的時(shí)間。

在列車加速行駛的情況下，下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的時(shí)間t_o＇小于列車勻速通過(guò)時(shí)間t_d。按照公式(1)，當(dāng)前時(shí)間t在下一個(gè)車輪還未經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域之前，列車當(dāng)前速度s為車輪通過(guò)車輪傳感器瞬間測(cè)量到的速度s_o；當(dāng)前時(shí)間t在下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域之后，列車當(dāng)前速度為下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的速度s_o＇。

在列車減速行駛不改變運(yùn)行方向的情況下，下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的時(shí)間t_o＇大于列車勻速通過(guò)時(shí)間t_d。按照公式(2)，當(dāng)前時(shí)間t在列車勻速通過(guò)時(shí)間t_d之前，列車當(dāng)前速度s為車輪通過(guò)車輪傳感器瞬間測(cè)量到的速度s_o；當(dāng)前時(shí)間t在列車勻速通過(guò)時(shí)間t_d之后，在下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域之前，列車當(dāng)前速度s為通過(guò)距離除以時(shí)間估算列車速度，當(dāng)估算速度小于規(guī)定值時(shí)，設(shè)s為零；當(dāng)前時(shí)間t在下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域之后，列車當(dāng)前速度為下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的速度s_o＇。

在列車減速行駛并改變運(yùn)行方向的情況下，列車速度值可為負(fù)。當(dāng)下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的時(shí)間t_o＇小于列車勻速通過(guò)時(shí)間t_d的時(shí)候，可按照公式(1)計(jì)算列車速度；當(dāng)下一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)監(jiān)視區(qū)域任一端的時(shí)間t_o＇大于列車勻速通過(guò)時(shí)間t_d的時(shí)候，可按照公式(2)計(jì)算列車速度，當(dāng)估算速度小于規(guī)定值時(shí)，設(shè)s為零。

智能化鐵路電子警沖標(biāo)具有停車越界報(bào)警和越界報(bào)警兩種工作模式，其中：停車越界報(bào)警，需要根據(jù)列車的位置信息和速度信息，判斷列車是否越過(guò)警沖標(biāo)停車，并控制輸出報(bào)警命令；越界報(bào)警，需要根據(jù)列車的位置信息，判斷列車是否越過(guò)警沖標(biāo)，并控制輸出報(bào)警命令。

當(dāng)智能化鐵路電子警沖標(biāo)工作在“停車越界報(bào)警”模式下，CPU處理模塊9向無(wú)線通信模塊10發(fā)送的電子警沖標(biāo)狀態(tài)包括：空閑、移動(dòng)占用、停車占用報(bào)警；當(dāng)智能化鐵路電子警沖標(biāo)工作在“越界報(bào)警”模式下，CPU處理模塊9向無(wú)線通信模塊10發(fā)送的電子警沖標(biāo)狀態(tài)包括：空閑、占用報(bào)警。

在“越界報(bào)警”模式下，CPU處理模塊9只根據(jù)列車位置信息判斷列車是否越過(guò)警沖標(biāo)停車的分析處理過(guò)程包括如下步驟：

步驟(a)：位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊接收列車位置信息，將列車位置發(fā)送給CPU處理模塊；

步驟(b)：CPU處理模塊判斷列車位置是否超越警沖標(biāo)，如否，命令無(wú)線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標(biāo)狀態(tài)為“空閑”并返回步驟(a)，如是，則執(zhí)行

步驟(c)：CPU處理模塊命令無(wú)線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標(biāo)狀態(tài)為“越界報(bào)警”，并命令報(bào)警控制模塊通過(guò)報(bào)警燈和喇叭發(fā)出時(shí)長(zhǎng)大于一個(gè)控制周期的報(bào)警警報(bào)；

返回步驟(a)。

在“停車越界報(bào)警”模式下，CPU處理模塊9根據(jù)列車的位置和速度信息，判斷列車是否越過(guò)警沖標(biāo)的分析處理過(guò)程，包括如下步驟：

步驟1：位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊接收列車位置和速度信息，將列車位置和速度發(fā)送給CPU處理模塊；

步驟2：CPU處理模塊判斷列車位置是否越過(guò)警沖標(biāo)，如否，命令無(wú)線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標(biāo)狀態(tài)為“空閑”并返回步驟1執(zhí)行，如是，則執(zhí)行

步驟3：CPU處理模塊判斷列車速度是否為零，如否，命令無(wú)線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標(biāo)狀態(tài)為“移動(dòng)占用”并返回步驟1執(zhí)行，如是，則執(zhí)行

步驟4：CPU處理模塊命令無(wú)線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標(biāo)狀態(tài)為“停車占用報(bào)警”，并命令報(bào)警控制模塊通過(guò)報(bào)警燈和喇叭發(fā)出時(shí)長(zhǎng)大于一個(gè)控制周期的警報(bào)；

返回步驟1。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。