專利名稱：運(yùn)行中列車拋車的檢測方法及告警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車安全運(yùn)行的控制方法和裝置。更具體地說是一種運(yùn)行中列車拋車的檢測方法及告警裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著鐵路列車頻繁提速，困擾鐵道部多年的問題是如何保障列車的運(yùn)行及運(yùn)輸安全。眾所周知一列火車由若干節(jié)車廂通過掛鉤相互連接而成，該掛鉤根據(jù)需要可裝可卸，靈活組合。但是這種靈活組合的結(jié)構(gòu)方式同時也存在著安全隱患。在過去鐵路運(yùn)輸過程中時常發(fā)生一列火車的若干節(jié)車廂脫鉤的情況，俗稱“拋車”，由此造成貨物的丟失，以及因失控的車廂所引發(fā)的安全事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種運(yùn)行中列車拋車的檢測方法及告警裝置。以實現(xiàn)在列車運(yùn)行過程中自動檢查列車的完整性，當(dāng)列車發(fā)生“拋車”現(xiàn)象時，可以自動及時通知列車司機(jī)并向附近其他列車、沿線鐵道施工維護(hù)人員及道口發(fā)送告警信號，以避免其他事故的發(fā)生。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明運(yùn)行中列車拋車的檢測方法的特點(diǎn)是所述方法包括如下檢測方式中的一種或多種組合a、實時測定列車車頭及列尾的位置參數(shù)，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關(guān)系；b、比較車頭及列尾速度值；c、比較車頭及列尾加速度值；d、比較車頭及列尾的運(yùn)行方向。
本發(fā)明檢測方法的特點(diǎn)還在于以GPS定位法確定列尾位置。
本發(fā)明實施上述方法的運(yùn)行中列車拋車告警裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置可實時接收以緯度、經(jīng)度和高度表征列尾位置信息的GPS信息接收單元；車頭及列尾加速度檢測單元；通過測算車長、或比較車頭及列尾速度、或比較車頭及列尾加速度、或比較車頭及列尾的運(yùn)行方向判斷列尾完整性的CPU微處理器中央控制單元；接收列車運(yùn)行信息并發(fā)送拋車報警信息的信道機(jī)單元，以及存貯有鐵路線路公里標(biāo)與緯度、經(jīng)度和高度對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫單元所構(gòu)成。
本發(fā)明是與安裝在機(jī)車的“車載綜合電臺”共同組成一個完整的系統(tǒng)，采用包括有列車運(yùn)行數(shù)據(jù)采集控制電路、收發(fā)信機(jī)、天饋及聲光告警電路的車載綜合電臺。該車載綜合電臺應(yīng)具有的功能1、采集列車運(yùn)行的速度、公里標(biāo)、車次號、機(jī)車號、時間等參數(shù)，并將這些參數(shù)以一定的間隔，通過收發(fā)音發(fā)送給列尾設(shè)備；2、接收列尾裝置的“拋車”告警信號，并通過聲、光方式發(fā)出告警，表明“拋車”事故可能發(fā)生；3、接收列尾裝置的GPS時間信息，對機(jī)車的時間進(jìn)行校正；4、可以向列尾裝置發(fā)送身份查尋信號，以保證列尾與機(jī)車裝置的一一對應(yīng)。
作為安裝在列車尾部的本發(fā)明所具有的功能包括1、內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫中存貯有詳盡的，鐵路線路公里標(biāo)與緯度、經(jīng)度、高度對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫以及鐵路各路段的坡度、磨擦系數(shù)等路況信息。
2、可接收機(jī)車車載設(shè)備發(fā)送的列車速度、公里標(biāo)、車次號、機(jī)車號、時間等參數(shù)。
3、通過GPS接收模塊接收實時的表征列尾位置的緯度、經(jīng)度、高度、時間等信息，并通過自身的數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)確查到列尾位置的公里標(biāo)。
4、根據(jù)列尾公里標(biāo)及機(jī)車車載設(shè)備發(fā)送的公里標(biāo)，計算出列車車長度；并根據(jù)不斷變化的列尾公里標(biāo)及機(jī)車車載設(shè)備發(fā)送的公里標(biāo)，實時計算列車車長度，并判斷列車車長度是否有變化。
5、根據(jù)GPS接收模塊接收到的列尾當(dāng)前速度，并將這一速度與列車車頭的實際運(yùn)行速度進(jìn)行比較，以判斷列尾運(yùn)行速度是否異常。
6、記錄列車機(jī)車車載設(shè)備所傳遞的公里標(biāo)變化規(guī)律判定列車運(yùn)行方向；可以通過記錄列尾公里標(biāo)變化規(guī)律，判斷列尾的運(yùn)行方向，當(dāng)比較列車運(yùn)行方向和列尾的運(yùn)行方向不一致時則出現(xiàn)異常情況。
7、根據(jù)實時所測的加速度值及其變化趨勢，并通過調(diào)用的實時所在的鐵路路況信息，判斷該路況下，加速度的變化趨勢是否合理，是否有拋車發(fā)生。
8、判斷列尾是否完整，是否拋車；如果發(fā)現(xiàn)列車不完整(或拋車)，立刻發(fā)送告警信息，該告警信息可以被本列車機(jī)車車載設(shè)備接收，可以被附近的其他機(jī)車車載設(shè)備接收，可以被道口設(shè)備接收、也可以被鐵路沿線作業(yè)人員所接收，以最大限度地保障行車安全。
9、以一定的時間間隔向機(jī)車車載設(shè)備傳遞GPS時間信息，供時間校正之用。
10、接收機(jī)車車載設(shè)備發(fā)送的身份查尋信息，并向機(jī)車車載設(shè)備發(fā)送身份確認(rèn)信號。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明可以在列車運(yùn)行過程中自動檢查列車的完整性，當(dāng)列車發(fā)生“拋車”現(xiàn)象時，可以自動及時通知列車司機(jī)并向附近其他列車、沿線鐵道施維護(hù)人員及道口發(fā)送告警信號，有效地避免其他事故的發(fā)生。


圖1為本發(fā)明所在的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明硬件原理框圖。
圖3為本發(fā)明的工作過程示意圖。
圖4為本實用新型電路原理示意圖。
具體實施例方式本實施例中，對于列車拋車的檢測方法可以是如下檢測方式中的一種或多種組合a、實時測定列車車頭及列尾的位置參數(shù)，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關(guān)系；b、比較車頭及列尾速度值；c、比較車頭及列尾加速度值；d、比較車頭及列尾的運(yùn)行方向。
上述四種方法可以獨(dú)立應(yīng)用，為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和實時性，也可以將多種方法組合應(yīng)用。如列車下坡時，只檢測車頭及列尾的速度則其實時性較差，應(yīng)配合其它方法進(jìn)行檢測；再如列尾所拋的車廂數(shù)較少時，單獨(dú)使用比較車頭及列尾的加速度值的檢測方法則不夠理想，可以配合其它方式提高其準(zhǔn)確性和實時性。
參見附圖1，本實施例中用來實施上述方法的告警裝置由安裝在機(jī)車車頭的“車載綜合電臺”針對列車所采集的列車運(yùn)行速度、車次號、公里標(biāo)、時間、加速度等參數(shù)，并將這些參數(shù)不斷地向外發(fā)送。作為列尾裝置的本告警裝置接收到這些參數(shù)后通過內(nèi)置于其中的特定算法自動進(jìn)行比對、判斷列車的完整性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)列車有拋車現(xiàn)象時，首先由本設(shè)備向安裝在車頭的“車載綜合電臺”發(fā)出拋車報警信息，“車載綜合電臺”立即以聲光等形式提示司機(jī)采取緊急補(bǔ)救措施。同時向周邊的“無人道口告警設(shè)備”、“有人道口設(shè)備”、“巡道工用告警器”、“施工防護(hù)告警器”等設(shè)備發(fā)出報警信息，以提示在被拋車廂附近的上道作業(yè)人員、沿線施工人員及附近道口采取相關(guān)措施，保證安全。
參見附圖2，本告警裝置包括GPS信息接收單元、CPU微處理器中央控制單元、對列車運(yùn)行信息進(jìn)行接收并發(fā)送報警信息的信道機(jī)單元、數(shù)據(jù)庫單元及加速度檢測單元等。
GPS接收及解碼部分，利用接收到的GPS信息確定列尾當(dāng)前所在位置的公里標(biāo)值。公里標(biāo)值的確定方法在由本發(fā)明人提出的申請?zhí)枮?3113125.5的發(fā)明專利申請“利用GPS確定線路里程的方法及其應(yīng)用”，中已作具體公開。
數(shù)據(jù)庫單元中，包含有預(yù)先制作的線路里程L和經(jīng)度J、緯度W、高度G三者關(guān)系的對應(yīng)表及判斷是否拋車的算法。
信道機(jī)部分負(fù)責(zé)接收列車運(yùn)行信息、發(fā)送拋車報警信息。
CPU部分負(fù)責(zé)處理對接收到的信號與本機(jī)信息比較，實時地進(jìn)行車長、車速、加速度、行駛方向等判斷，并依據(jù)內(nèi)置的算法判定是否有拋尾。如發(fā)現(xiàn)拋尾立刻由報警信息單元發(fā)送報警信息。
加速度檢測單元，負(fù)責(zé)檢測列尾加速度的變化情況，并將加速度信息發(fā)送給CPU，由CPU做出加速度是否異常的判斷。
參見圖3，本裝置通過GPS不斷查詢自身所在列尾位置的公里標(biāo)數(shù)。列車離站之前，先由車頭的車載綜合電臺向本裝置發(fā)送列尾設(shè)備身份查詢信息，查詢通過后，車載綜合電臺向本裝置發(fā)送列車運(yùn)行綜合信息(包括車頭公里標(biāo)、車速、時間等信息)。本裝置接收到該信號后，將車頭的公里標(biāo)值L1與其所在公里標(biāo)L2相差，得到本車的車長ΔL。以后本裝置每隔一個時間間隔，接收一次列車運(yùn)行信息，將接收到的車頭信息與自身的信息進(jìn)行計算比較，觀察車頭與列尾之間的距離是否加大？車頭與列尾的運(yùn)動方向是否一致？車頭與列尾的速度是否一致？列尾的加速度是否異常？并由內(nèi)置于裝置內(nèi)的判斷算法確定列車的完整性，判斷是否有拋尾故障發(fā)生。如有則向車載綜合電臺及其它告警設(shè)備發(fā)出告警信息。如果沒有，則繼續(xù)監(jiān)視。
參見圖4，本實例中，CPU微處理器U1采用51系列單片機(jī)，列車運(yùn)行信息的接收采用RF射頻接收模塊，U2為解碼芯片，U11為GPS信號接收模塊。加速度控制單元U10中采用高靈敏度的加速度檢測傳感器。加速度檢測傳感器的輸出信息經(jīng)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換后送CPU的輸入/輸出口(P1.0、P1.1)。
來自車載設(shè)備中的列車運(yùn)行綜合信息通過天線及RF射頻接收模塊U12接收，再經(jīng)運(yùn)算放大器U5放大，后送解碼芯片U2進(jìn)行解碼，解碼后的信息送中央控制單元U1的輸入輸出端口P2進(jìn)行存儲。
GPS信號經(jīng)天線及U11接收模塊接收后，信號通過232口U4送中央控制單元U1的存儲單元。
中央控制單元U1根據(jù)內(nèi)置于片中的特定算法及數(shù)據(jù)庫，對目前列車是否有拋尾現(xiàn)象作出判斷。當(dāng)發(fā)現(xiàn)列車有拋車現(xiàn)象時，中央控制單元U1將報警信息通過二種方式向外發(fā)送。一種是通過中央控制單元U1的輸出端P0.2、P0.3、P0.4腳輸出至調(diào)制解調(diào)芯片U3，經(jīng)調(diào)制后的信號再經(jīng)運(yùn)放U6放大處理后通過模擬開關(guān)U7至列尾信道機(jī)，通過列尾信道機(jī)將這一報警信號向“車載綜合電臺”發(fā)送。另一種報警信息經(jīng)軟件對其編碼后通過中央控制單元U1的輸出端P0.5、P0.6腳輸出，再經(jīng)模擬開關(guān)U7至列尾信道機(jī)，通過列尾信道將這一報警信號向附近的其它告警設(shè)備設(shè)備(如“有人道口設(shè)備”、“無人道口設(shè)備”、“巡道工用告警器”、“施工防護(hù)用告警器”)發(fā)送。
這二種報警信息的輸出使得當(dāng)列車拋車時，車頭的司機(jī)、周圍的巡道工、施工作業(yè)人員及道口均可收到來自于列尾的報警信號，及時采取規(guī)避措施。
本裝置安裝在列車的尾部，可以做為一獨(dú)立的裝置；也可以與現(xiàn)已有的列尾風(fēng)壓檢測設(shè)備配合使用，資源共享；還可將此功能融合在列尾風(fēng)壓設(shè)備中，在現(xiàn)有列尾設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加相應(yīng)的硬件及軟件實現(xiàn)檢查列車完整性、列車拋車告警的功能。
權(quán)利要求
1.運(yùn)行中列車拋車的檢測方法，其特征是所述方法包括如下檢測方式中的一種或多種組合a、實時測定列車車頭及列尾的位置參數(shù)，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關(guān)系；b、比較車頭及列尾速度值；c、比較車頭及列尾加速度值；d、比較車頭及列尾的運(yùn)行方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)行中列車拋車的檢測方法，其特征是以GPS定位法確定列尾位置。
3.一種實施權(quán)利要求2所述方法的運(yùn)行中列車拋車告警裝置，其特征是設(shè)置可實時接收以緯度、經(jīng)度和高度表征列尾位置信息的GPS信息接收單元；車頭及列尾加速度檢測單元；通過測算車長、或比較車頭及列尾速度、或比較車頭及列尾加速度、或比較車頭及列尾的運(yùn)行方向判斷列尾完整性的CPU微處理器中央控制單元；接收列車運(yùn)行信息并發(fā)送拋車報警信息的信道機(jī)單元，以及存貯有鐵路線路公里標(biāo)與緯度、經(jīng)度和高度對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫單元所構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)行中列車拋車告警裝置，其特征是所述CPU微處理器U1采用51系列單片機(jī)，列車運(yùn)行信息的接收采用RF射頻接收模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的運(yùn)行中列車拋車告警裝置，其特征是所述RF射頻接收模塊輸出信號依次經(jīng)運(yùn)算放大器U5、解碼芯片U2，經(jīng)過中央控制單元U1的輸入輸出端口P2至其存儲單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的運(yùn)行中列車拋車告警裝置，其特征是所述中央控制單元U1對于報警信息有兩路輸出，一路是通過中央控制單元U1的輸出端(P0.2、P0.3、P0.4腳)輸出至調(diào)制解調(diào)芯片U3，再經(jīng)運(yùn)放U6和模擬開關(guān)U7至列尾信道機(jī)；另一路經(jīng)編碼通過中央控制單元U1的輸出端(P0.5、P0.6腳)輸出，再經(jīng)模擬開關(guān)U7至列尾信道機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)行中列車拋車告警裝置，其特征是所述加速度檢測傳感器的輸出信息經(jīng)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換后送CPU的輸入/輸出口(P1.0、P1.1)。
全文摘要
運(yùn)行中列車拋車的檢測方法及告警裝置，其方法包括如下檢測方式中的一種或多種組合a.實時測定列車車頭及列尾的位置參數(shù)，直接判斷車頭與列尾之間的距離與實際車長的關(guān)系；b.比較車頭及列尾速度值；c.比較車頭及列尾加速度值；d.比較車頭及列尾的運(yùn)行方向。本發(fā)明告警裝置用于實施這一檢測方法，從而使列車在運(yùn)行過程中不斷自動檢查列車的完整性，當(dāng)列車發(fā)生“拋車”現(xiàn)象時，可以自動及時通知列車司機(jī)并向附近其他列車、沿線鐵道施維護(hù)人員及道口發(fā)送告警信號，有效地避免其他事故的發(fā)生。
文檔編號B61K13/00GK1562685SQ20041001455
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者楊勁松 申請人:楊勁松