專利名稱：軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道車輛運(yùn)行安全領(lǐng)域，具體涉及ー種軌道車輛運(yùn)行定位無(wú)線檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
軌道車輛是現(xiàn)有交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成之一，其客、貨運(yùn)量大、快的特點(diǎn)是軌道車輛的最主要特點(diǎn)之一，因此其運(yùn)行安全性是非常重要的，一旦發(fā)生重大事故(碰撞)將直接影響到生命和財(cái)產(chǎn)的安全性。因此，在軌道車輛運(yùn)行過(guò)程中，必須防止重大事故(碰撞)的發(fā)生，確保軌道車輛的安全性。軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程中的位置、速度等各個(gè)參數(shù)，通過(guò)無(wú)線技術(shù)將軌道車輛的這些參數(shù)發(fā)送出去，如果在一定的距離范 圍內(nèi)有另外ー輛軌道車輛，則兩車的預(yù)警系統(tǒng)計(jì)算兩車間的距離，通過(guò)安全預(yù)警算法判斷兩車是否會(huì)發(fā)生碰撞，并給出相應(yīng)的預(yù)警提示，提示司機(jī)采取相應(yīng)的操作，避免碰撞事故發(fā)生。該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是利用軌道車輛的速度信息或慣導(dǎo)系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)(GPS)對(duì)軌道車輛進(jìn)行定位分析，利用加強(qiáng)型Zigbee無(wú)線技術(shù)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，是完全獨(dú)立于軌道車輛現(xiàn)有系統(tǒng)以及其它第三方通訊系統(tǒng)的預(yù)警系統(tǒng)。因此，研制軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)軌道車輛運(yùn)行安全監(jiān)控，特別是軌道檢修車輛，具有十分重要的意義。目前國(guó)內(nèi)外的軌道車輛防撞系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)有的列控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)采取人エ控制方式進(jìn)行預(yù)防，美國(guó)阿拉斯加鉄路列車防碰撞系統(tǒng)項(xiàng)目是一套全新的列控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可大大提高采用調(diào)度集中(CTC)和無(wú)信號(hào)控制直接調(diào)度(DTC)的阿拉斯加鐵路線路上的旅客運(yùn)輸及貨物運(yùn)輸?shù)陌踩瑫r(shí)提高運(yùn)輸效率。但是這類系統(tǒng)也有明顯的不足這種系統(tǒng)需要與列控系統(tǒng)結(jié)合，其要求配合的環(huán)節(jié)多，特別需要鉄路沿線的通訊網(wǎng)絡(luò)，列車在運(yùn)行過(guò)程中需要依賴地面通訊、控制系統(tǒng)，不適合獨(dú)立判斷，使用不方便，而且價(jià)格昂貴，不適合一般軌道車輛的裝車，特別是線路檢修車輛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)中所存在的不足，提供一種新穎的、實(shí)時(shí)的、獨(dú)立于列控系統(tǒng)的軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，以便在實(shí)際線路上對(duì)軌道車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的、獨(dú)立的位置監(jiān)測(cè)，防止軌道車輛碰撞事故的發(fā)生。本發(fā)明所提供的軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，由速度采集模塊、慣導(dǎo)模塊、GPS模塊、參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊、顯示模塊、聲音模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊等組成；速度采集模塊完成的列車速度頻率信號(hào)的采集，包括速度信號(hào)電壓限壓模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、信號(hào)放大模塊、頻率采集模塊等組成部分；慣導(dǎo)模塊的作用是獲取軌道車輛進(jìn)入隧道后(GPS信號(hào)失效)速度及方位的變化情況，以便精確獲得軌道車輛速度信息，便于軌道車輛的定位控制；GPS模塊完成列車位置(經(jīng)度、緯度)、速度、方向、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的采集，與MCU之間通過(guò)RS-232串ロ進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，由此可確定軌道車輛運(yùn)行的速度、位置等信息；參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊通過(guò)在儀器上的兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)(上/下行開(kāi)關(guān)、單/復(fù)線開(kāi)關(guān))確定軌道車輛運(yùn)行的方向信息和線路信息；顯示模塊用于顯示本車和其它車的速度信息、方向信息、線路信息、距離信息、發(fā)生碰撞剩余時(shí)間信息等，便于司機(jī)直觀掌握軌道車輛的運(yùn)行信息；聲音模塊則主要是給出安全報(bào)警聲音，提示司機(jī)采取相應(yīng)的操作避免碰撞事故發(fā)生；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程中的全程數(shù)據(jù)，便于事后的分析與處理；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊是由加強(qiáng)型Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，以實(shí)現(xiàn)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)向外發(fā)送自己的位置信息參數(shù)，同時(shí)接收一定距離范圍內(nèi)同頻段同協(xié)議無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)，用于系統(tǒng)判斷是否有其它軌道車輛存在；數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊用于對(duì)軌道車輛位置信息的分析與處理，對(duì)接收到的其它軌道車輛的位置信息進(jìn)行分析處理，判斷兩車是否會(huì)發(fā)生碰撞事故，并給出相應(yīng)預(yù)警處理。所述的速度采集模塊、慣導(dǎo)模塊、GPS模塊、參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊及顯示模塊被封裝在ー個(gè)鐵盒儀器中，固定在軌道車輛的司機(jī)室里面；所述的聲音模塊可以固定在儀器里面，也可以固定在儀器外面，根據(jù)不同軌道車輛的要求可以安裝在不同的位置；
所述系統(tǒng)中利用了 GPS模塊，能獲得軌道車輛的位置信息。該測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)GPS獲得位置信息，當(dāng)GPS失效時(shí)，則通過(guò)速度采集模塊或慣導(dǎo)模塊獲取軌道車輛在的速度信息，再進(jìn)行積分獲得位置信息；該測(cè)試系統(tǒng)使用了加強(qiáng)型Zigbee的無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行車輛運(yùn)行參數(shù)信息數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。本系統(tǒng)參照TB/T2360-93 “鐵道機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能檢驗(yàn)鑒定方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)”以及GB5599-85 “鐵道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能評(píng)定與試驗(yàn)規(guī)范”進(jìn)行設(shè)計(jì)。由速度采集模塊、慣導(dǎo)模塊、GPS模塊、參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊、顯示模塊、聲音模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊等組成；速度采集模塊完成的列車速度頻率信號(hào)的采集，包括速度信號(hào)電壓限壓模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、信號(hào)放大模塊、頻率采集模塊等組成部分；慣導(dǎo)模塊的作用是獲取軌道車輛進(jìn)入隧道后(GPS信號(hào)失效)速度及方位的變化情況，以便精確獲得軌道車輛速度信息，便于軌道車輛的定位控制；GPS模塊完成列車位置(經(jīng)度、緯度)、速度、方向、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的采集，與MCU之間通過(guò)RS-232串ロ進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，由此可確定軌道車輛運(yùn)行的速度、位置等信息；參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊通過(guò)在儀器上的兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)(上/下行開(kāi)關(guān)、單/復(fù)線開(kāi)關(guān))確定軌道車輛運(yùn)行的方向信息和線路信息；顯示模塊用于顯示本車和其它車的速度信息、方向信息、線路信息、距離信息、發(fā)生碰撞剩余時(shí)間信息等，便于司機(jī)直觀掌握軌道車輛的運(yùn)行信息；聲音模塊則主要是給出安全報(bào)警聲音，提示司機(jī)采取相應(yīng)的操作避免碰撞事故發(fā)生；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程中的全程數(shù)據(jù)，便于事后的分析與處理；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊是由加強(qiáng)型Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，以實(shí)現(xiàn)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)向外發(fā)送自己的位置信息參數(shù)，同時(shí)接收一定距離范圍內(nèi)同頻段同協(xié)議無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)，用于系統(tǒng)判斷是否有其它軌道車輛存在；數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊用于對(duì)軌道車輛位置信息的分析與處理，對(duì)接收到的其它軌道車輛的位置信息進(jìn)行分析處理，判斷兩車是否會(huì)發(fā)生碰撞事故，并給出相應(yīng)預(yù)警處理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本系統(tǒng)的使用エ況與現(xiàn)有的列車防撞系統(tǒng)不同，其最大的特點(diǎn)就是可以獨(dú)立安裝在軌道車輛上使用，不依賴列控系統(tǒng)、地面通訊系統(tǒng)以及調(diào)度系統(tǒng)，僅僅根據(jù)軌道車輛的定位信息以及參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)輸入的運(yùn)行信息，可以完全獨(dú)立地計(jì)算出兩車間的距離，實(shí)現(xiàn)軌道車輛的防撞預(yù)警。2、本系統(tǒng)中加入了加強(qiáng)型Zigbee無(wú)線傳輸模塊，利用該模塊可以避開(kāi)列控系統(tǒng)、地面通訊系統(tǒng)以及調(diào)度系統(tǒng)等進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通訊，便于直接計(jì)算兩車間距離信息，而且該通訊網(wǎng)絡(luò)是免費(fèi)的，可以降低使用成本。3、本系統(tǒng)利用了速度采集模塊或慣導(dǎo)模塊對(duì)GPS信息進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了在隧道內(nèi)的定位，從而實(shí)現(xiàn)軌道車輛在全路段的定位。4、本系統(tǒng)加入了顯示模塊及聲音模塊，可以顯示多個(gè)軌道車輛與本車的距離信息，根據(jù)不同的距離信息發(fā)出不同的預(yù)警聲音，以提示司機(jī)采取相應(yīng)的操作。


圖I是本發(fā)明軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)例工作狀態(tài)示意圖下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步描述。
具體實(shí)施例方式圖I是本發(fā)明軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖主要由速度采集模塊、慣導(dǎo)模塊、GPS模塊、參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊、顯示模塊、聲音模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊等組成；速度采集模塊完成的列車速度頻率信號(hào)的采集，包括速度信號(hào)電壓限壓模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、信號(hào)放大模塊、頻率采集模塊等組成部分；慣導(dǎo)模塊的作用是獲取軌道車輛進(jìn)入隧道后(GPS信號(hào)失效)速度及方位的變化情況，以便精確獲得軌道車輛速度信息，便于軌道車輛的定位控制；GPS模塊完成列車位置(經(jīng)度、緯度)、速度、方向、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的采集，與MCU之間通過(guò)RS-232串ロ進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，由此可確定軌道車輛運(yùn)行的速度、位置等信息；參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊通過(guò)在儀器上的兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)(上/下行開(kāi)關(guān)、単/復(fù)線開(kāi)關(guān))確定軌道車輛運(yùn)行的方向信息和線路信息；顯示模塊用于顯示本車和其它車的速度信息、方向信息、線路信息、距離信息、發(fā)生碰撞剩余時(shí)間信息等，便于司機(jī)直觀掌握軌道車輛的運(yùn)行信息；聲音模塊則主要是給出安全報(bào)警聲音，提不司機(jī)米取相應(yīng)的操作避免碰撞事故發(fā)生；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程中的全程數(shù)據(jù)，便于事后的分析與處理；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊是由加強(qiáng)型Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，以實(shí)現(xiàn)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)向外發(fā)送自己的位置信息參數(shù)，同時(shí)接收一定距離范圍內(nèi)同頻段同協(xié)議無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)，用于系統(tǒng)判斷是否有其它軌道車輛存在；數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊用于對(duì)軌道車輛位置信息的分析與處理，對(duì)接收到的其它軌道車輛的位置信息進(jìn)行分析處理，判斷兩車是否會(huì)發(fā)生碰撞事故，并給出相應(yīng)預(yù)警處理。圖2是本發(fā)明軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)例工作狀態(tài)示意圖速度模塊主要是采集軌道車輛的速度頻率信號(hào)，通過(guò)電壓限壓模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、信號(hào)放大模塊、頻率采集模塊等得到軌道車輛的速度信號(hào)；慣導(dǎo)模塊通過(guò)加速度測(cè)試計(jì)算軌道車輛的速度及方位信息；GPS模塊完成列車位置(經(jīng)度、緯度)、速度、方向、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的采集；速度模塊和慣導(dǎo)模塊在本發(fā)明中只需要安裝其中ー項(xiàng)，其作用是當(dāng)軌道車輛進(jìn)入隧道、站臺(tái)等GPS失效時(shí)補(bǔ)充軌道車輛速度信息，以便精確獲得軌道車輛的位置信息；軌道車輛運(yùn)行信息參數(shù)的輸入通過(guò)在儀器上的兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)(上/下行開(kāi)關(guān)、單/復(fù)線開(kāi)關(guān))確定軌道車輛運(yùn)行的方向信息和線路信息。當(dāng)兩列軌道車輛在線路上同/相向在単/復(fù)線上運(yùn)行時(shí)，各車的預(yù)警系統(tǒng)將測(cè)得的位置信息和運(yùn)行信息通過(guò)加強(qiáng)型Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去以及進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，同時(shí)接收另外一列軌道車輛的數(shù)據(jù)信息，如果在一定距離范圍內(nèi)能接收到同頻段同協(xié)議無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)，表明有其它軌道車輛靠近，則預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)接收到的信息進(jìn)行計(jì)算、分析與判斷，對(duì)于在同一軌道上的軌道車輛就進(jìn)行安全距離判斷，并將信息通過(guò)顯示系統(tǒng)顯示出來(lái)，通過(guò)距離安全預(yù)警判斷，給出相應(yīng)的預(yù)警聲音提示，通知司機(jī)采取相應(yīng)的操作，避免碰撞事故的發(fā)生，同時(shí)保存預(yù)警信息。
雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就能做出的各種變形或修改仍屬本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，由速度采集模塊、慣導(dǎo)模塊、GPS模塊、參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊、顯示模塊、聲音模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊等組成；速度采集模塊完成的列車速度頻率信號(hào)的采集，包括速度信號(hào)電壓限壓模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、信號(hào)放大模塊、頻率采集模塊等組成部分；慣導(dǎo)模塊的作用是獲取軌道車輛進(jìn)入隧道后(GPS信號(hào)失效)速度及方位的變化情況，以便精確獲得軌道車輛速度信息，便于軌道車輛的定位控制；GPS模塊完成列車位置(經(jīng)度、緯度)、速度、方向、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的采集，與MCU之間通過(guò)RS-232串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，由此可確定軌道車輛運(yùn)行的速度、位置等信息；參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊通過(guò)在儀器上的兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)(上/下行開(kāi)關(guān)、單/復(fù)線開(kāi)關(guān))確定軌道車輛運(yùn)行的方向信息和線路信息；顯示模塊用于顯示本車和其它車的速度信息、方向信息、線路信息、距離信息、發(fā)生碰撞剩余時(shí)間信息等，便于司機(jī)直觀掌握軌道車輛的運(yùn)行信息；聲音模塊則主要是給出安全報(bào)警聲音，提示司機(jī)采取相應(yīng)的操作避免碰撞事故發(fā)生；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程中的全程數(shù)據(jù)，便于事后的分析與處理；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊是由加強(qiáng)型Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，以實(shí)現(xiàn)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)向外發(fā)送自己的位置信息參數(shù)，同時(shí)接收一定距離范圍內(nèi)同頻段同協(xié)議無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)，用于系統(tǒng)判斷是否有其它軌道車輛存在；數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊用于對(duì)軌道車輛位置信息的分析與處理，對(duì)接收到的其它軌道車輛的位置信息進(jìn)行分析處理，判斷兩車是否會(huì)發(fā)生碰撞事故，并給出相應(yīng)預(yù)警處理。
其特征在于 所述的速度采集模塊、慣導(dǎo)模塊、GPS模塊、參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊及顯示模塊被封裝在一個(gè)鐵盒儀器中，固定在軌道車輛的司機(jī)室里面； 所述的聲音模塊可以固定在儀器里面，也可以固定在儀器外面，根據(jù)不同軌道車輛的要求可以安裝在不同的位置； 所述裝置中利用了 GPS模塊，能獲得軌道車輛的位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)通過(guò)GPS獲得位置信息，當(dāng)GPS失效時(shí)，則通過(guò)速度采集模塊或慣導(dǎo)模塊獲取軌道車輛在的速度信息，再進(jìn)行積分獲得位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于利用了加強(qiáng)型Zigbee的無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行車輛運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。
全文摘要
一種軌道車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，由速度采集模塊、慣導(dǎo)模塊、GPS模塊、參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)模塊、顯示模塊、聲音模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊等組成。速度采集模塊采集車輛速度的頻率信號(hào)；慣導(dǎo)模塊獲取軌道車輛進(jìn)入隧道后速度及方位的變化情況；GPS模塊獲取車輛位置、速度、方向、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；顯示模塊用于顯示本車和其它車的速度、方向、線路、距離及碰撞剩余時(shí)間信息；聲音模塊用于安全報(bào)警；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)存儲(chǔ)軌道車輛在運(yùn)行過(guò)程中的全程數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的分析與處理；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸；數(shù)據(jù)處理與分析軟件模塊用于信息的分析與處理，判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞事故，并給出相應(yīng)預(yù)警處理。
文檔編號(hào)B61L27/00GK102700570SQ20121015918
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者伍川輝, 寧?kù)o, 張兵, 張衛(wèi)華, 林建輝, 蘇燕辰, 陳建政, 陳春俊 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)