本發(fā)明屬于鐵路軌道監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于車(chē)身表面風(fēng)速無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量的列車(chē)監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在軌道交通領(lǐng)域，惡劣大風(fēng)是造成沿線(xiàn)列車(chē)翻車(chē)事故的主要自然災(zāi)害。我國(guó)和日本都曾多次發(fā)生過(guò)強(qiáng)風(fēng)所導(dǎo)致的列車(chē)翻車(chē)事故。隨著高速鐵路和高速列車(chē)在世界范圍內(nèi)的普及，尤其在列車(chē)開(kāi)行速度不斷地提高的情況下，如何保證高速列車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全愈發(fā)顯得急迫和刻不容緩。

為了降低強(qiáng)風(fēng)對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)所造成的危害，近年來(lái)，包括我國(guó)在內(nèi)的鐵路大國(guó)開(kāi)始關(guān)注于研建一種新型鐵路強(qiáng)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。如德國(guó)國(guó)家鐵路公司(deutschebahnag)所研建的nowcastingsystem大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，東日本鐵路公司(jr-east)所設(shè)計(jì)的windassystem大風(fēng)列車(chē)預(yù)警系統(tǒng)，我國(guó)原鐵道部主持開(kāi)發(fā)的蘭新、青藏等強(qiáng)風(fēng)線(xiàn)路的大風(fēng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。這類(lèi)預(yù)警系統(tǒng)的工作機(jī)理相似，都是先在鐵路沿線(xiàn)強(qiáng)風(fēng)區(qū)域設(shè)置一定數(shù)量的測(cè)風(fēng)站，通過(guò)實(shí)時(shí)采集鐵路沿線(xiàn)風(fēng)速信息，然后融合沿線(xiàn)路況(橋梁/路堤/大曲線(xiàn))和列車(chē)信息(車(chē)型/載重/行車(chē)速度)，建立惡劣強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下的車(chē)輛傾覆穩(wěn)定性模型，對(duì)不同型號(hào)的高速列車(chē)在不同鐵路路況/區(qū)域和風(fēng)速級(jí)別下進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度指揮。雖然上述這種鐵路強(qiáng)風(fēng)預(yù)警技術(shù)已開(kāi)始投入使用，但這種預(yù)警技術(shù)的前期投入建設(shè)費(fèi)用和后期的技術(shù)維護(hù)費(fèi)用都非常高，而且大風(fēng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位于鐵路線(xiàn)路外，不能實(shí)時(shí)獲得軌道車(chē)輛所在位置的風(fēng)速數(shù)據(jù)。

發(fā)明專(zhuān)利《列車(chē)車(chē)載大風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)》(專(zhuān)利號(hào)：201010262706.7)安裝無(wú)線(xiàn)橫向風(fēng)速傳感器于列車(chē)頂部，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)列車(chē)橫向風(fēng)速，具有監(jiān)測(cè)列車(chē)近場(chǎng)風(fēng)速能力。由于需要安裝在車(chē)體上，會(huì)影響車(chē)體外形美觀(guān)和車(chē)體的空氣動(dòng)力學(xué)性能，同時(shí)安裝位置固定，不能根據(jù)線(xiàn)路情況、風(fēng)速大小、列車(chē)型號(hào)等因素實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)速測(cè)量點(diǎn)位置，不能及時(shí)準(zhǔn)確獲取列車(chē)傾覆危險(xiǎn)點(diǎn)附近風(fēng)速數(shù)據(jù)。發(fā)明專(zhuān)利《列車(chē)車(chē)載風(fēng)速風(fēng)向儀》(專(zhuān)利號(hào)：201010262706.7)同樣由于風(fēng)速測(cè)量?jī)x器安裝位置固定，不能實(shí)現(xiàn)風(fēng)速測(cè)量位置的靈活可調(diào)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的高速列車(chē)的風(fēng)速測(cè)量所使用的技術(shù)手段不能根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整風(fēng)速測(cè)量點(diǎn)位置，不能及時(shí)準(zhǔn)確獲取列車(chē)傾覆危險(xiǎn)點(diǎn)附近風(fēng)速數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于車(chē)身表面風(fēng)速無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量的列車(chē)監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)，其目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中高速列車(chē)的風(fēng)速測(cè)量所需設(shè)備成本高，且無(wú)法實(shí)時(shí)獲得軌道車(chē)輛所在位置的風(fēng)速數(shù)據(jù)的問(wèn)題。

一種基于車(chē)身表面風(fēng)速無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量的列車(chē)監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1：依據(jù)鐵路沿線(xiàn)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)和運(yùn)行事故數(shù)據(jù)，從鐵路軌道沿線(xiàn)中選取危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間，并對(duì)危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間進(jìn)行等間距劃分，每個(gè)軌道區(qū)間單元配置有3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；

所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置包括飛行裝置及裝載在飛行裝置上的超聲波風(fēng)速計(jì)、kinect傳感器和列車(chē)測(cè)速裝置；

步驟2：將劃分后的軌道區(qū)間單元編號(hào)，并將軌道區(qū)間單元標(biāo)號(hào)、開(kāi)始里程、結(jié)束里程、軌道線(xiàn)路狀況以及該區(qū)間單元內(nèi)管轄的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置編號(hào)、列車(chē)編號(hào)和對(duì)應(yīng)列車(chē)各風(fēng)速下的列車(chē)安全車(chē)速，預(yù)先存儲(chǔ)至地面列車(chē)控制中心中；

利用存儲(chǔ)的軌道線(xiàn)路狀況構(gòu)建每個(gè)軌道區(qū)間單元中不同風(fēng)速/車(chē)速/路況/車(chē)型下列車(chē)的大風(fēng)傾覆模型；

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，列車(chē)在強(qiáng)風(fēng)條件下的傾覆狀態(tài)與風(fēng)速/車(chē)速/路況/車(chē)型有關(guān)，建立不同風(fēng)速/車(chē)速/路況/車(chē)型下列車(chē)的大風(fēng)傾覆模型。路況信息包括路堤或橋梁的高度和形狀、路塹的深度和形狀及線(xiàn)路兩側(cè)是否有擋風(fēng)墻，存儲(chǔ)在地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心，風(fēng)速和車(chē)速信息由無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)提供，車(chē)型信息從地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心獲取。利用上述的大風(fēng)傾覆模型，輸入列車(chē)所處的路況、列車(chē)時(shí)速、風(fēng)速、列車(chē)型號(hào)信息，計(jì)算當(dāng)前列車(chē)瞬態(tài)風(fēng)載荷最強(qiáng)的位置，即當(dāng)前列車(chē)的危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)位置。

步驟3：當(dāng)待測(cè)量列車(chē)進(jìn)入危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間，列車(chē)所在的軌道區(qū)間單元上的3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置接收到測(cè)量指令和待測(cè)量列車(chē)編號(hào)，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置起飛，并同步跟蹤待測(cè)量列車(chē)；

步驟4：若通過(guò)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置上的kinect傳感器獲取跟蹤列車(chē)的編號(hào)，與待測(cè)量列車(chē)編號(hào)一致，則令3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置分別位于列車(chē)受電弓的上方以及列車(chē)的兩側(cè)，否則，令無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量停止返回起飛位置，返回步驟3，等待待測(cè)量列車(chē)；

步驟5：地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心基于列車(chē)大風(fēng)傾覆模型計(jì)算出待測(cè)量列車(chē)實(shí)時(shí)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)，利用列車(chē)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)獲得各無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)，并發(fā)送至無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置，使得無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)保持在最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量；

步驟6：將3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置采集的風(fēng)速均值和列車(chē)速度均值以及采集的列車(chē)編號(hào)傳輸至地面列車(chē)控制中心，若當(dāng)前風(fēng)速下的列車(chē)速度高于列車(chē)安全速度，則發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述步驟3中3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置同步跟蹤待測(cè)量列車(chē)時(shí)，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所在的位置點(diǎn)位于一個(gè)與列車(chē)車(chē)身垂直的同心圓截面上；

位于受電弓上方的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距離受電弓的高度為h1，取值范圍為0.5-1m；

位于列車(chē)兩側(cè)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距列車(chē)中心線(xiàn)和軌道平面的距離分別為s1和h2，s1的取值范圍為1.8-2.2m，h2的取值范圍為2.0-2.8m。

同心圓設(shè)置：在環(huán)境強(qiáng)側(cè)風(fēng)作用下，氣流在車(chē)頂為負(fù)壓，有較大的升力而車(chē)體兩側(cè)在迎風(fēng)面為正壓、背風(fēng)面為負(fù)壓，3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置分別測(cè)量最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)所在垂直截面的車(chē)頂環(huán)境風(fēng)速，車(chē)體迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)面風(fēng)速，3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的空間位置構(gòu)成一個(gè)同心圓。

列車(chē)兩側(cè)的兩個(gè)位置點(diǎn)位同受電弓上方位置點(diǎn)位于列車(chē)行駛方向的第一個(gè)受電弓的同一個(gè)橫向截面的同心圓上(見(jiàn)圖1和圖2)。如圖1所示，s1取值1.8-2.2米，s2取值1.8-2.2米，h1取值距離受電弓上表面0.5-1米，h2取值距離軌面2.0-2.8米。為了便于區(qū)分，將位于列車(chē)受電弓正上方的無(wú)人機(jī)命名為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置1，將列車(chē)來(lái)車(chē)方向的左邊的無(wú)人命名為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置2，將位于另外一側(cè)的無(wú)人機(jī)命名為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置3。如圖2所示，上述3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置將以飛行的姿態(tài)相對(duì)靜止地停靠于列車(chē)來(lái)車(chē)方向的第一個(gè)受電弓截面(即截面1)的同心圓上的3個(gè)位置點(diǎn)上。

進(jìn)一步的，所述3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的實(shí)時(shí)最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)的計(jì)算過(guò)程如下：

利用3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)采集風(fēng)速和列車(chē)車(chē)速，分別傳輸至地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心以及地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心，地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心調(diào)用與該車(chē)型號(hào)、軌道線(xiàn)路狀況對(duì)應(yīng)的傾覆模型，并利用列車(chē)的實(shí)時(shí)風(fēng)速實(shí)時(shí)計(jì)算列車(chē)實(shí)時(shí)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)位置，以經(jīng)過(guò)列車(chē)實(shí)時(shí)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)且與列車(chē)車(chē)身垂直的截面作為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所在的最佳平面，各無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在所得的最佳平面上距離列車(chē)的距離保持不變，得到對(duì)應(yīng)的最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)；

所述各無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在所得的最佳平面上距離列車(chē)的距離保持不變，是指位于受電弓上方的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距離受電弓的高度為h1，取值范圍為0.5-1m；

位于列車(chē)兩側(cè)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距列車(chē)中心線(xiàn)和軌道平面的距離分別為s1和h2，s1的取值范圍為1.8-2.2m，h2的取值范圍為2.0-2.8m。

進(jìn)一步的，若當(dāng)前列車(chē)的實(shí)時(shí)速度高于列車(chē)安全速度，則地面列車(chē)控制中心發(fā)出限速調(diào)度指令。

進(jìn)一步的，當(dāng)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置與待測(cè)量列車(chē)同步前行后，在待測(cè)量列車(chē)行駛至下個(gè)軌道區(qū)間時(shí)，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行任務(wù)交接，地面列車(chē)控制中心向待測(cè)量列車(chē)進(jìn)入的軌道區(qū)間內(nèi)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置發(fā)出指令，使得該軌道區(qū)間的三個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置起飛同步跟蹤待測(cè)量列車(chē)，原先飛行的三個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)入該軌道區(qū)間，進(jìn)行充電，并將待測(cè)量列車(chē)的實(shí)時(shí)車(chē)速和位置發(fā)送至地面列車(chē)控制中心。

一種基于車(chē)身表面風(fēng)速無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量的列車(chē)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：

地面列車(chē)控制中心，用于對(duì)列車(chē)進(jìn)行調(diào)度，并實(shí)時(shí)從地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心和地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心獲取列車(chē)車(chē)身表面風(fēng)速和列車(chē)運(yùn)行速度，并對(duì)風(fēng)速進(jìn)行分析處理，；

地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心，用于接收無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置采集的風(fēng)速，并與地面列車(chē)控制中心進(jìn)行通信；

地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心，用于接收無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置采集的列車(chē)速度和列車(chē)編號(hào)，并與地面列車(chē)控制中心進(jìn)行通信；

依據(jù)鐵路沿線(xiàn)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)和運(yùn)行事故數(shù)據(jù)，從鐵路軌道沿線(xiàn)中選取危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間，并對(duì)危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間進(jìn)行等間距劃分，每個(gè)軌道區(qū)間單元配置有3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；

所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置包括飛行裝置及裝載在飛行裝置上的超聲波風(fēng)速計(jì)、kinect傳感器和列車(chē)測(cè)速裝置；

地面列車(chē)控制中心采用上述的方法控制無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置對(duì)列車(chē)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步的，所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置還設(shè)有l(wèi)ed燈。

進(jìn)一步的，所述地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心包括列車(chē)車(chē)號(hào)采集模塊、列車(chē)圖像模塊和無(wú)線(xiàn)通訊模塊；

所述地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心包括風(fēng)速采集模塊和無(wú)線(xiàn)通訊模塊。

有益效果

本發(fā)明提供了一種基于車(chē)身表面風(fēng)速無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量的列車(chē)監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)，通過(guò)引入無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置對(duì)全線(xiàn)軌道進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)風(fēng)速測(cè)量的新技術(shù)方案，避免了測(cè)量盲區(qū)，大大地降低了鐵路部門(mén)安裝沿線(xiàn)風(fēng)速測(cè)風(fēng)站的成本；針對(duì)各型號(hào)列車(chē)在不同運(yùn)行工況下構(gòu)建的列車(chē)傾覆模型，并利用傾覆模型實(shí)時(shí)計(jì)算列車(chē)的危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)，控制無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置時(shí)刻位于最佳風(fēng)速測(cè)量點(diǎn)，且利用同心圓的測(cè)量點(diǎn)位置設(shè)置，保證了風(fēng)速測(cè)量的準(zhǔn)確度；該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠有效提高異常問(wèn)題的檢測(cè)效率，明顯提高列車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全性，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在測(cè)量時(shí)與列車(chē)的位置示意圖；

圖2為本發(fā)明中三組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在測(cè)量時(shí)的保持在同心圓截面中的位置示意圖；

圖3為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地說(shuō)明。

一種基于車(chē)身表面風(fēng)速無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量的列車(chē)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：依據(jù)鐵路沿線(xiàn)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)和運(yùn)行事故數(shù)據(jù)，從鐵路軌道沿線(xiàn)中選取危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間，并對(duì)危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間進(jìn)行等間距劃分，每個(gè)軌道區(qū)間單元配置有3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；

所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置包括飛行裝置及裝載在飛行裝置上的超聲波風(fēng)速計(jì)、kinect傳感器和列車(chē)測(cè)速裝置；

步驟2：將劃分后的軌道區(qū)間單元編號(hào)，并將軌道區(qū)間單元標(biāo)號(hào)、開(kāi)始里程、結(jié)束里程、軌道線(xiàn)路狀況以及該區(qū)間單元內(nèi)管轄的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置編號(hào)、列車(chē)編號(hào)和對(duì)應(yīng)列車(chē)各風(fēng)速下的列車(chē)安全車(chē)速，預(yù)先存儲(chǔ)至地面列車(chē)控制中心中；

利用存儲(chǔ)的軌道線(xiàn)路狀況，利用列車(chē)的歷史風(fēng)速和軌道線(xiàn)路狀況構(gòu)建每個(gè)軌道區(qū)間單元中列車(chē)的傾覆模型建立每個(gè)軌道區(qū)間單元中，不同風(fēng)速/車(chē)速/路況/車(chē)型下列車(chē)的大風(fēng)傾覆模型；

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，列車(chē)在強(qiáng)風(fēng)條件下的傾覆狀態(tài)與風(fēng)速/車(chē)速/路況/車(chē)型有關(guān)，建立不同風(fēng)速/車(chē)速/路況/車(chē)型下列車(chē)的大風(fēng)傾覆模型。路況信息包括路堤或橋梁的高度和形狀、路塹的深度和形狀及線(xiàn)路兩側(cè)是否有擋風(fēng)墻，存儲(chǔ)在地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心，風(fēng)速和車(chē)速信息由無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)提供，車(chē)型信息從地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心獲取。利用上述的大風(fēng)傾覆模型，輸入列車(chē)所處的路況、列車(chē)時(shí)速、風(fēng)速、列車(chē)型號(hào)信息，計(jì)算當(dāng)前列車(chē)瞬態(tài)風(fēng)載荷最強(qiáng)的位置，即當(dāng)前列車(chē)的危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)位置。

步驟3：當(dāng)待測(cè)量列車(chē)進(jìn)入危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間，列車(chē)所在的軌道區(qū)間單元上的3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置接收到測(cè)量指令和待測(cè)量列車(chē)編號(hào)，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置起飛，并同步跟蹤待測(cè)量列車(chē)；

所述步驟3中3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置同步跟蹤待測(cè)量列車(chē)時(shí)，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所在的位置點(diǎn)位于一個(gè)與列車(chē)車(chē)身垂直的同心圓截面上；

位于受電弓上方的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距離受電弓的高度為h1，取值范圍為0.5-1m；

位于列車(chē)兩側(cè)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距列車(chē)中心線(xiàn)和軌道平面的距離分別為s1和h2，s1的取值范圍為1.8-2.2m，h2的取值范圍為2.0-2.8m。

同心圓設(shè)置：在環(huán)境強(qiáng)側(cè)風(fēng)作用下，氣流在車(chē)頂為負(fù)壓，車(chē)體兩側(cè)在迎風(fēng)面為正壓、背風(fēng)面為負(fù)壓，3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置分別測(cè)量最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)所在垂直截面的車(chē)頂環(huán)境風(fēng)速，車(chē)體迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)面風(fēng)速，3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的空間位置構(gòu)成一個(gè)同心圓

列車(chē)兩側(cè)的兩個(gè)位置點(diǎn)位同受電弓上方位置點(diǎn)位于列車(chē)行駛方向的第一個(gè)受電弓的同一個(gè)橫向截面的同心圓上(見(jiàn)圖1和圖2)。如圖1所示，s1取值1.8-2.2米，s2取值1.8-2.2米，h1取值距離受電弓上表面0.5-1米，h2取值距離軌面2.0-2.8米。為了便于區(qū)分，將位于列車(chē)受電弓正上方的無(wú)人機(jī)命名為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置1，將列車(chē)來(lái)車(chē)方向的左邊的無(wú)人命名為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置2，將位于另外一側(cè)的無(wú)人機(jī)命名為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置3。如圖2所示，上述3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置將以飛行的姿態(tài)相對(duì)靜止地停靠于列車(chē)來(lái)車(chē)方向的第一個(gè)受電弓截面(即截面1)的同心圓上的3個(gè)位置點(diǎn)上。

步驟4：若通過(guò)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置上的kinect傳感器獲取跟蹤列車(chē)的編號(hào)，與待測(cè)量列車(chē)編號(hào)一致，則令3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置分別位于列車(chē)受電弓的上方以及列車(chē)的兩側(cè)，否則，令無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量停止返回起飛位置，返回步驟3，等待待測(cè)量列車(chē)；

步驟5：地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心基于列車(chē)大風(fēng)傾覆模型計(jì)算出待測(cè)量列車(chē)實(shí)時(shí)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)，利用列車(chē)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)獲得各無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)，并發(fā)送至無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置，使得無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)保持在最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量；

所述3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置的實(shí)時(shí)最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)的計(jì)算過(guò)程如下：

利用3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)采集風(fēng)速和列車(chē)車(chē)速，分別傳輸至地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心以及地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心，地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心調(diào)用與該車(chē)型號(hào)、軌道線(xiàn)路狀況對(duì)應(yīng)的傾覆模型，并利用列車(chē)的實(shí)時(shí)風(fēng)速實(shí)時(shí)計(jì)算列車(chē)實(shí)時(shí)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)位置，以經(jīng)過(guò)列車(chē)實(shí)時(shí)危險(xiǎn)傾覆點(diǎn)且與列車(chē)車(chē)身垂直的截面作為無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所在的最佳平面，各無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在所得的最佳平面上距離列車(chē)的距離保持不變，得到對(duì)應(yīng)的最優(yōu)測(cè)量點(diǎn)；

所述各無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置在所得的最佳平面上距離列車(chē)的距離保持不變，是指位于受電弓上方的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距離受電弓的高度為h1，取值范圍為0.5-1m；

位于列車(chē)兩側(cè)的無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置距列車(chē)中心線(xiàn)和軌道平面的距離分別為s1和h2，s1的取值范圍為1.8-2.2m，h2的取值范圍為2.0-2.8m。

步驟6：將3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置采集的風(fēng)速均值和列車(chē)速度均值以及采集的列車(chē)編號(hào)傳輸至地面列車(chē)控制中心，若當(dāng)前風(fēng)速下的列車(chē)速度高于列車(chē)安全速度，則發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

若當(dāng)前列車(chē)的實(shí)時(shí)速度高于列車(chē)安全速度，則地面列車(chē)控制中心發(fā)出限速調(diào)度指令。

當(dāng)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置與待測(cè)量列車(chē)同步前行后，在待測(cè)量列車(chē)行駛至下個(gè)軌道區(qū)間時(shí)，無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行任務(wù)交接，地面列車(chē)控制中心向待測(cè)量列車(chē)進(jìn)入的最新軌道區(qū)間內(nèi)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置發(fā)出指令，使得該軌道區(qū)間的三個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置起飛同步跟蹤待測(cè)量列車(chē)，原先飛行的三個(gè)無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)入該軌道區(qū)間，進(jìn)行充電，并將待測(cè)量列車(chē)的實(shí)時(shí)車(chē)速和位置發(fā)送至地面列車(chē)控制中心。

如圖3所示，一種基于車(chē)身表面風(fēng)速無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量的列車(chē)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：

地面列車(chē)控制中心，用于對(duì)列車(chē)進(jìn)行調(diào)度，并實(shí)時(shí)從地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心和地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心獲取列車(chē)車(chē)身表面風(fēng)速和列車(chē)運(yùn)行速度，并對(duì)風(fēng)速進(jìn)行分析處理，；

地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心，用于接收無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置采集的風(fēng)速，并與地面列車(chē)控制中心進(jìn)行通信；

地面風(fēng)速大數(shù)據(jù)中心包括風(fēng)速采集模塊和無(wú)線(xiàn)通訊模塊。其中，無(wú)線(xiàn)通訊模塊用于構(gòu)建地面大風(fēng)速數(shù)據(jù)中心與3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置之間的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采用gsm-r或grps或cdma通訊協(xié)議。風(fēng)速采集模塊用于采集并存儲(chǔ)3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所發(fā)送來(lái)的風(fēng)速數(shù)據(jù)，風(fēng)速采樣頻率為每秒鐘1個(gè)數(shù)據(jù)，所采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間均將保存于sqlserver數(shù)據(jù)庫(kù)中。

地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心，用于接收無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置采集的列車(chē)速度和列車(chē)編號(hào)，并與地面列車(chē)控制中心進(jìn)行通信；

地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心包括列車(chē)車(chē)號(hào)采集模塊、列車(chē)圖像模塊和無(wú)線(xiàn)通訊模塊。其中，無(wú)線(xiàn)通訊模塊用于構(gòu)建地面列車(chē)大數(shù)據(jù)中心與3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置之間的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采用picostation無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋通訊協(xié)議。列車(chē)車(chē)號(hào)采集模塊用于識(shí)別3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所發(fā)送來(lái)的列車(chē)車(chē)號(hào)數(shù)字。列車(chē)圖像模塊用于接收來(lái)自3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置所發(fā)送來(lái)的包括列車(chē)車(chē)號(hào)數(shù)字信息的實(shí)時(shí)列車(chē)圖片。

依據(jù)鐵路沿線(xiàn)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)和運(yùn)行事故數(shù)據(jù)，從鐵路軌道沿線(xiàn)中選取危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間，并對(duì)危險(xiǎn)風(fēng)速軌道區(qū)間進(jìn)行等間距劃分，每個(gè)軌道區(qū)間單元配置有3組無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置；

所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置包括飛行裝置及裝載在飛行裝置上的超聲波風(fēng)速計(jì)、kinect傳感器和列車(chē)測(cè)速裝置；

地面列車(chē)控制中心采用上述的方法控制無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置對(duì)列車(chē)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

所述無(wú)人機(jī)風(fēng)速測(cè)量裝置還設(shè)有l(wèi)ed燈。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。