基于絕對位移的軌道車輛運(yùn)行狀態(tài)分析系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防碰撞技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種防碰撞控制中精確分析軌道車運(yùn)動關(guān)系和距離的基于絕對位移的軌道車輛運(yùn)行狀態(tài)分析系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鐵路電氣化運(yùn)營里程的快速增長，接觸網(wǎng)作業(yè)車的數(shù)量也隨之迅速增長，軌道車在運(yùn)行、施工作業(yè)等情況下的安全壓力也急劇增大。雖然通過加強(qiáng)、改進(jìn)軌道車的各項(xiàng)安全管理制度，很大程度減少了軌道車在運(yùn)行、作業(yè)過程中的不安全因素，但是還是存在違章操作、管理盲區(qū)等危及行車、作業(yè)安全的重要隱患。
[0003]因此有必要研制和開發(fā)適合于軌道車運(yùn)行、作業(yè)等特點(diǎn)的防撞裝置，用于滿足目前軌道車之間的防撞要求，消除軌道車發(fā)生相互碰撞事故的隱患，保障軌道車在運(yùn)行、作業(yè)過程中的安全。
[0004]在防碰撞控制中一般需要用到軌道車之間的距離，而現(xiàn)有技術(shù)中采用GPS設(shè)備來計算獲取接軌道車之間的距離，而采用GPS設(shè)備時容易受軌道路線、地形環(huán)境等條件影響，使得計算的結(jié)果不準(zhǔn)確，影響防碰撞控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要是解決防碰撞控制中獲取軌道車運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)不準(zhǔn)確，影響防碰撞控制的問題，提供了一種防碰撞控制中運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)分析準(zhǔn)確的基于絕對位移的軌道車輛運(yùn)行狀態(tài)分析系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明還提供了一種防碰撞控制中運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)分析準(zhǔn)確的基于絕對位移的軌道車輛運(yùn)行狀態(tài)分析方法。
[0007]本發(fā)明適用于軌道車等自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備，軌道車等自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備系指在國鐵營業(yè)線上運(yùn)行的軌道車、養(yǎng)路機(jī)械、作業(yè)車以及其他具有80km/h以上自運(yùn)行能力的檢測、維修設(shè)備，以下簡稱軌道車。
[0008]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:一種基于絕對位移的軌道車輛運(yùn)行狀態(tài)分析系統(tǒng)，包括至少兩輛運(yùn)行在同一軌道上的軌道車，在軌道車上設(shè)置有速度位移信息采集單元、位置狀態(tài)檢測單元、處理單元和進(jìn)行軌道車之間相互通訊的網(wǎng)絡(luò)連接單元，速度位移信息采集單元和位置狀態(tài)檢測單元分別與處理單元相連，網(wǎng)絡(luò)連接單元分別與處理單元、速度位移信息采集單元相連；
速度位移信息采集單元:實(shí)時獲取軌道車的運(yùn)行速度、速度相位及軌道車的絕對位移數(shù)據(jù)；
位置狀態(tài)檢測單元:檢測軌道車是否與其他軌道車連掛；
處理單元:判斷軌道車絕對位移值變化趨勢關(guān)系、軌道車前后位置關(guān)系，根據(jù)軌道車之間前后位置關(guān)系以及軌道車絕對位移值的變化趨勢關(guān)系判斷兩軌道車之間的運(yùn)動關(guān)系。
[0009]本發(fā)明采用速度位移信息采集單元可以為GYK設(shè)備，能夠輸出絕對位移值，絕對位移值根據(jù)運(yùn)行方向改變數(shù)值遞增或遞減也相應(yīng)改變。且能輸出車輛運(yùn)行速度。每輛軌道車上都設(shè)置有速度位移信息采集單元，通過網(wǎng)絡(luò)連接單元獲取其他軌道車的運(yùn)行狀態(tài)，即絕對位移值、運(yùn)行速度等信息。處理單元根據(jù)相鄰車輛的絕對位移值通過判斷和計算得到軌道車之間的運(yùn)行狀態(tài)，即軌道車間運(yùn)動關(guān)系和軌道車間距離，為防碰撞策略提供了精確可靠的數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用速度位移信息采集單元，通過絕對位移值分析判斷軌道車運(yùn)行狀態(tài)，相比采用GPS設(shè)備計算距離，克服了受軌道路線、地形環(huán)境等條件影響較大的問題。
[0010]處理單元包括變化趨勢關(guān)系判斷模塊、前后位置關(guān)系判斷模塊和運(yùn)行狀態(tài)分析模塊，圖中未示出。網(wǎng)絡(luò)連接單元分別與變化趨勢關(guān)系判斷單元和前后位置關(guān)系判斷單元連接，速度位移信息采集單元分別與變化趨勢關(guān)系判斷單元連接和前后位置關(guān)系判斷單元連接，位置狀態(tài)檢測單元分別與變化趨勢關(guān)系判斷單元和前后位置關(guān)系判斷單元連接，變化趨勢關(guān)系判斷單元和前后位置關(guān)系判斷單元分別與運(yùn)行狀態(tài)分析單元連接。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述車輛間位置狀態(tài)檢測單元包括距離傳感器，距離傳感器分別安裝在軌道車前后兩端上。距離傳感器安裝在軌道車端頭上，且沿軌道車長度方向朝向端頭外，即向軌道車該端前方檢測。軌道車其中一端上距離傳感器向前檢測到物體，檢測出到物體的距離值，若距離值落在預(yù)設(shè)的距離值內(nèi)，則可以判斷軌道車該距離傳感器所在一端與另一軌道車連掛，并根據(jù)軌道車行進(jìn)的方向判斷本車與鄰車的前后位置關(guān)系。為了分析兩軌道車之間運(yùn)動關(guān)系及距離時，需事先掛靠情況下確認(rèn)兩軌道車之間前后位置關(guān)系。位置狀態(tài)檢測單元用于檢測本車在前還是鄰車在前。
[0012]—種基于絕對位移的軌道車輛運(yùn)行狀態(tài)分析方法，包括以下步驟:
51.在軌道車連掛狀態(tài)下，檢測軌道車絕對位移值的變化趨勢關(guān)系；
52.在軌道車連掛狀態(tài)下，檢測軌道車之間的前后位置關(guān)系；
53.軌道車脫離連掛后，根據(jù)軌道車之間前后位置關(guān)系以及軌道車之間絕對位移值的變化趨勢關(guān)系確定兩軌道車之間的運(yùn)動關(guān)系；
54.根據(jù)軌道車的絕對位移值，確定軌道車之間的距離。
[0013]本發(fā)明基于絕對位移值分析判斷軌道車之間位置關(guān)系和距離，相比采用GPS設(shè)備計算距離，克服了受軌道路線、地形環(huán)境等條件影響較大的問題。獲得的兩軌道車間運(yùn)動關(guān)系和距離值，為后續(xù)防碰撞策略提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本發(fā)明不僅僅適用于接觸網(wǎng)作業(yè)車也適用于其他軌道車。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，步驟S1中確定軌道車絕對位移值的變化趨勢關(guān)系過程包括:
511.判斷軌道車是否處于連掛狀態(tài)，若軌道車本車其中一端的距離傳感器向前檢測到物體，檢測與物體之間的距離值，若距離值落在預(yù)設(shè)的距離值內(nèi)，則判斷本車該距離傳感器所在端與鄰車相連掛；
512.根據(jù)軌道車各自絕對位移的變化趨勢，確定軌道車之間的絕對位移值變化是同相還是反相。由于絕對位移值變化趨勢的不確定，需要軌道車連掛運(yùn)行一段時間進(jìn)行確定。確定軌道車之間絕對位移值變化趨勢是否一致。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中確定軌道車之間的前后位置關(guān)系的過程包括: S21.判斷軌道車是否處于連掛狀態(tài)，若軌道車本車其中一端的超聲波測距裝置向前檢測到物體，并計算到物體之間的距離值，若距離值落在預(yù)設(shè)的距離值內(nèi)，則判斷本車該超聲波測距裝置所在端與鄰車相連掛；若軌道車其中一端上超聲波測距裝置向前檢測到物體，則超聲波測距裝置計算出到物體的距離值，將距離值發(fā)送給處理單元，在處理單元內(nèi)預(yù)先設(shè)置有一個距離值，即兩車連掛時兩軌道車之間的合適距離范圍。若計算的距離值落在預(yù)設(shè)的距離值內(nèi)，則可以判斷軌道車該超聲波測距裝置所在一端與另一軌道車連掛。
[0016]S22.根據(jù)軌道車移動方向判斷本車與鄰車的前后關(guān)系，檢測軌道車行進(jìn)方向，若本車與行進(jìn)方向相對的一端連掛有鄰車，判斷在行進(jìn)方向上本車位于前，鄰車位于后，反之在本車行進(jìn)方向一端連掛有鄰車，則本車位于后，鄰車位于前。處理單元接收軌道車行進(jìn)方向信息，根據(jù)軌道車行進(jìn)的方向判斷本車與鄰車的前后位置關(guān)系。
[0017]作為一種優(yōu)選方案，所述步驟S3中確定兩軌道車之間的運(yùn)動關(guān)系的方法為:
a.當(dāng)步驟S1和S2中檢測到絕對位移值變化趨勢關(guān)系和軌道車之間前后位置關(guān)系為本車與鄰車的絕對位移值都是遞增且本車在前的情況:
當(dāng)兩軌道車都處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)步驟S2確定的信息為兩軌道車的位置關(guān)系；
當(dāng)只有一輛軌道車移動的狀態(tài)，不論本車還是鄰車運(yùn)動，若運(yùn)動的軌道車絕對位移值遞增，則本車位置在前，鄰車位置在后；若運(yùn)動的軌道車絕對位移值遞減，則本車在后，鄰車在前；
當(dāng)兩軌道車都移動，若本車和鄰車絕對位移值都遞增，則兩軌道車運(yùn)行方向相同，且本車位置在前，鄰車位置在后；若本車和鄰車絕對位移值都遞減，則兩軌道車運(yùn)行方向相同，且本車在后，鄰車在前；若本車絕對位移值遞增、鄰車絕對位移值遞減，則兩軌道車運(yùn)動方向相反，互為后車；若本車絕對位移值遞減、鄰車絕對位移值遞增，則兩軌道車方向相反，互為前車；
b.當(dāng)步驟S1和S2中檢測到絕對位移值變化趨勢關(guān)系和軌道車之間前后位置關(guān)系為本車與鄰車的絕對位移值都是遞減且本車在前的情況:
當(dāng)