一種基于絕對位移的軌道車輛防碰撞系統(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，尤其是涉及一種受軌道、地形影響小，控制準確 度高的基于絕對位移的軌道車輛防碰撞系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鐵路電氣化運營里程的快速增長，軌道車的數(shù)量也隨之迅速增長，軌道車在 運行、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、改進軌道車的各項安全 管理制度，很大程度減少了軌道車在運行、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)適合于軌道車運行、作業(yè)等特點的防撞裝置，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，保障軌道車在運行、作業(yè) 過程中的安全。
[0004] 現(xiàn)有防碰撞控制中一般采用GPS設(shè)備來計算獲取軌道車之間的距離，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)果不準確，而軌道車之間距離 的不準確會影響后續(xù)防碰撞控制，可能會造成軌道車相碰撞，造成事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中防碰撞控制不夠準確，還存在碰撞隱患的問題，提 供了一種受軌道、地形影響小，控制準確度高的基于絕對位移的軌道車輛防碰撞系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種受軌道、地形影響小，控制準確度高的基于絕對位移的軌道 車輛防碰撞方法。
[0007] 本發(fā)明適用于軌道車等自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)備，軌道車等自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)備系指在國 鐵營業(yè)線上運行的軌道車、養(yǎng)路機械、作業(yè)車以及其他具有80km/h以上自運行能力的檢 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 移的軌道車輛防碰撞系統(tǒng)，包括至少兩輛運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、進行軌道車之間通訊的網(wǎng)絡(luò)連接單元、位置狀態(tài)檢測單元、變化趨 勢關(guān)系判斷單元、前后位置關(guān)系判斷單元、運行狀態(tài)分析單元、防碰策略輸出單元，網(wǎng)絡(luò)連 接單元分別與速度位移信息采集單元、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，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)系判斷單元連接和前后位置關(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行狀態(tài)分析單元連接，運行 狀態(tài)分析單元與防碰策略輸出單元連接；
[0009] 速度位移信息采集單元：實時獲取軌道車的運行速度、速度相位及軌道車的絕對 位移數(shù)據(jù)；
[0010] 位置狀態(tài)檢測單元：檢測軌道車是否與其他軌道車連掛；
[0011] 變化趨勢關(guān)系判斷單元：根據(jù)連掛和絕對位移值確定軌道車之間絕對位移值的變 化趨勢關(guān)系；
[0012] 前后位置關(guān)系判斷單元：根據(jù)連掛和運行方向確定軌道車之間的前后位置關(guān)系；
[0013] 運行狀態(tài)分析單元：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動關(guān)系；
[0014] 防碰撞策略輸出單元：根據(jù)軌道車之間的運動關(guān)系，計算當前限制速度，通過當前 速度與當前限制速度比較判斷是否輸出防碰控制。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行速度。速度位移信息采集單元也可以是其他傳感器檢測設(shè)備。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行狀 態(tài)，即絕對位移值、運行速度等信息。運行狀態(tài)分析單元根據(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行狀態(tài)，即軌道車間運動關(guān)系和軌道車間距離。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，準確分析軌道車之間距離和 運動關(guān)系，為防碰撞計算提供了準確的數(shù)據(jù)，提高防碰撞控制精確度。
[0015] 作為一種優(yōu)選方案，所述車輛間位置狀態(tài)檢測單元包括接觸開關(guān)，接觸開關(guān)分別 安裝在軌道車前后兩端上。為了分析兩軌道車之間運動關(guān)系及距離時，需事先掛靠情況下 確認兩軌道車之間前后位置關(guān)系。車輛間位置狀態(tài)檢測單元用于檢測本車在前還是鄰車在 前。兩輛軌道車相掛靠時，接觸開關(guān)也相互接觸，接觸開關(guān)發(fā)出信號到處理單元，處理單元 收到信號后判斷該發(fā)出信號的接觸開關(guān)所在端連掛另一軌道車，然后根據(jù)輸出絕對位移值 的相位判斷鄰車是在本車前或是后。
[0016] -種基于絕對位移的軌道車輛防碰撞方法，包括以下步驟：
[0017] S1.軌道車分開運行，防碰撞檢測開始；
[0018] S2.根據(jù)連掛狀態(tài)下軌道車之間前后位置關(guān)系和絕對位移值變化趨勢關(guān)系檢測軌 道車之間的運動關(guān)系，同時根據(jù)各軌道車的絕對位移值，檢測軌道車之間的距離；
[0019] S3.根據(jù)軌道車之間的運動關(guān)系，判斷是否實施防碰撞，若實施防碰撞則根據(jù)當前 軌道車之間距離輸出限制速度，通過與當前速度的比較，選擇是否輸出防碰撞控制。
[0020] 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，準確分 析軌道車之間距離和運動關(guān)系，為防碰撞計算提供了準確的數(shù)據(jù)，提高防碰撞控制精確度。
[0021] 作為一種優(yōu)選方案，步驟S2中包括軌道車之間連掛狀態(tài)的判斷，判斷過程為：若 軌道車其中一端接觸開關(guān)觸發(fā)，則判斷本車該觸發(fā)的接觸開關(guān)所在端與鄰車相連掛。接觸 開關(guān)觸發(fā)則判斷處于連掛狀態(tài)，接觸開關(guān)將連掛狀態(tài)信號發(fā)送給前后位置關(guān)系判斷單元和 變化趨勢關(guān)系判斷單元。
[0022] 作為一種優(yōu)選方案，軌道車之間前后位置關(guān)系判斷過程為：檢測軌道車行進方向， 若本車與行進方向相對的一端連掛有鄰車，判斷在行進方向上本車位于前，鄰車位于后，反 之在本車行進方向一端連掛有鄰車，則本車位于后，鄰車位于前。
[0023] 作為一種優(yōu)選方案，軌道車之間絕對位移值變化趨勢關(guān)系判斷過程為：檢測軌道 車當前行進方向，以及相連掛軌道車各自的絕對位移值，若軌道車絕對位移值變化趨勢都 為遞增，則判斷軌道車之間絕對位移值為同相且都為正向；若都為遞減，則判斷軌道車之間 絕對位移值為同相且都為反向；若本車絕對位移值遞增，鄰車絕對位移值遞減，則判斷軌道 車之間絕對位移值為反相，且本車正向，鄰車反向；若本車絕對位移值遞減，鄰車絕對位移 值遞增，則判斷軌道車之間絕對位移值為反相，且本車反向，鄰車正向。
[0024] 作為一種優(yōu)選方案，步驟S2中檢測軌道車之間的運動關(guān)系的方法包括：
[0025]a.當步驟S2中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：
[0026]當兩軌道車都處于靜止狀態(tài)，根據(jù)步驟S2確定的信息為兩軌道車的位置關(guān)系；
[0027]當只有一輛軌道車移動的狀態(tài)，不論本車還是鄰車運動，若運動的軌道車絕對位 移值遞增，則本車位置在前，鄰車位置在后；若運動的軌道車絕對位移值遞減，則本車在后， 鄰車在前；
[0028]當兩軌道車都移動，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；
[0029] b.當步驟S2中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：
[0030]當兩軌道車都處于靜止狀態(tài)，根據(jù)步驟S2確定的信息為兩軌道車的位置關(guān)系；
[0031]當只有一輛軌道車移動的狀態(tài)，不論本車還是鄰車運動，若運動的軌道車絕對位 移值遞增，則本車位置在后，鄰車位置在前；若運動的軌道車絕對位移值遞減，則本車在前， 鄰車在后；
[0032]當兩軌道車都移動，若本車和鄰車絕對位移值都遞增，則兩軌道車運行方向相同， 且本車位置在后，鄰車位置在前；若本車和鄰車絕對位移值都遞減，則兩軌道車運行方向相 同，且本車在前，鄰車在后；若本車絕對位移值遞增、鄰車絕對位移值遞減，則兩軌道車運動 方向相反，互為前車；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， 互為后車；
[0033]c.當步驟S2中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后的情況：
[0034]當兩軌道車都處于靜止狀態(tài)，根據(jù)步驟S2確定的信息為兩軌道車的位置關(guān)系；
[0035]當只有一輛軌道車移動的狀態(tài)，不論本車還是鄰車運動，若運動的軌道車絕對位 移值遞增，則本車位置在后，鄰車位置在前；若運動的軌道車絕對位移值遞減，則本車在前， 鄰車在后；
[0036]當兩軌道車都移動，若本車和鄰車絕對位移值都遞增，則本車位置在后，鄰車位置 在前；若本車和鄰車絕對位移值都遞減，則兩軌道車運行方向相同，且本車在前，鄰車在后； 若本車絕對位移值遞增、鄰車絕對位移值遞減，則兩軌道車運行方向相同，且兩軌道車運動 方向相反，互為前車；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， 互為后車；
[0037] d.當步驟S2中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后的情況：
[0038] 當兩軌道車都處于靜止狀態(tài)，根據(jù)步驟S2確定的信息為兩軌道車的位置關(guān)系；
[0039] 當只有一輛軌道車移動的狀態(tài)，不論本車還是鄰車運動，若運動的軌道車絕對位 移值遞增，則本車位置在前，鄰車位置在后；若運動的軌道車絕對位移值遞減，則本車在后， 鄰車在前；
[0040] 當兩軌道車都移動，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