CN102291566A

CN102291566A - 一种列车行车安全监控装置

Info

Publication number: CN102291566A
Application number: CN2010102045140A
Authority: CN
Inventors: 胡奎生; 刘长印
Original assignee: Shandong Pulaite Research Institute Of Energy & Electrical Appliance
Current assignee: Shandong Pulaite Research Institute Of Energy & Electrical Appliance
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-12-21

Abstract

一种列车行车安全监控装置，由列车监控信号系统、前导监测车监控信号系统、无线通信系统为主构成，前导监测车同步行进在列车前方安全制动距离附近，在前导监测车上设置监控摄像机，在列车驾驶人员操作位置前方设置图像监视器，前导监测车与列车之间通过车载无线移动通信系统传递图像及数据信息。由于前导监测车图像监控前向延伸了驾驶人员的视野，可实时观察到前方安全制动距离外的路况，当发现前方异常时，可在有效的安全距离内采取紧急制动或其他应急措施。

Description

一种列车行车安全监控装置

技术领域

本发明涉及一种列车行车安全监控装置，尤其是一种可实现远程视频实时监控的轨道列车行车安全监控装置。

背景技术

近年来，随着铁路交通技术的飞速发展，高速列车运营速度已经提高到300 km/h 以上。如何保证列车高速运行时，在前方出现突发异常情况下能在规定的距离内做出停车或其他应急处理就突显重要。为此，人们对高速运行下的紧急制动技术进行了深入的研究并取得一定成果。但是，鉴于现代高速列车速度的提高，其运行动能增大，可利用的轮、轨黏着系数降低，耗散单位动能所需的制动距离加长，因此，在高速情况下，即使采用了多种复合制动技术，其制动距离往往超出一公里以上。为了实现在前方规定距离内的安全停车与紧急处置，各种列车行车安全监控技术应运而生。

现有最常见的技术是将列车行车安全监控装置设置在列车内，用来监控列车自身各个部位的主要设备运行状态，在发现运行异常时，向相关人员发出声光电报警，显示图像、数值信息，以利于操作人员及时处置，避免发生意外事故。车内安全监控系统仅仅局限于对列车自身运行状态的监控，而无法监视列车外部运行环境异常特别是列车前方异常的情况。目前，对列车外部运行环境的实时监视主要依赖于驾驶人员通过前端车窗，以目力观察列车前方视线范围内的路况，由于人的视力限制，所能观察的前方距离有限，一旦发现前方异常，已经没有足够时间实施紧急处置，即使果断实施制动，也因高速列车制动距离太长，无法避免事故发生。申请号为200810069263.2的发明《列车事故预警及防撞系统》提出了一种有效的方案，即在运行列车前方安全距离处运行一辆与列车同步前进的前导车，若前导车检测到碰撞信息，马上通过无线通讯系统将该信息传送到列车，列车指示灯闪亮示警，驾驶人员可立即实施停车处理。上述发明虽然能使驾驶人员提前制动，并在到达前方碰撞点前实现停车，但其决定列车是否停车的碰撞等预警信号，完全由前导车主控模块进行判断，而驾驶人员在列车上不能看到前方路况、障碍的实时图像、声音等信息，无法应对复杂、多变的非常规性事件。

发明内容

为了克服现有列车行车安全监控系统的缺陷，确保高速列车运行的安全，本发明提供了一种列车行车安全监控装置。该列车行车安全监控装置可扩大驾驶人员在操作台前的视野，在观察车窗前方路况的同时，可实时观察到前方安全制动距离外的路况，使驾驶人员提前发现前方异常路况，提前作出应变决策，在有效的安全距离内采取紧急制动或其他应急措施。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由列车监控信号系统、前导监测车监控信号系统、无线通信系统为主构成的列车行车安全监控装置，前导监测车同步行进在列车前方，两车间距离为铁路技术规范要求的安全制动距离。为方便驾驶人员实时监控前方安全制动距离附近的路况，在前导监测车上设置监控摄像机，在列车驾驶人员操作位置前方设置图像监视器，前导监测车与列车之间通过车载无线移动通信系统传递图像及数据信息。

前导监测车信号发送系统由监控摄像机、A/D转换电路、压缩编码电路、前导监测车监控台计算机系统、前导监测车数据采集与处理电路、TS流多路复用器、发射端基带信号处理电路、信道编码调制电路、上变频电路、射频功放输出电路、前导监测车车顶天线构成；列车端信号接收系统由列车车顶天线、低噪声放大电路、下变频电路、信道解调电路、接收端基带信号处理电路、解复用电路、解压缩解码电路、图像监视器、列车监控台计算机系统构成；列车端信号发送系统由列车监控台计算机系统、摄像机镜头云台控制器、TS流多路复用器、发射端基带信号处理电路、信道编码调制电路、上变频电路、射频功放输出电路、列车车顶天线构成；前导监测车信号接收系统由前导监测车车顶天线、低噪声放大电路、下变频电路、信道解调电路、接收端基带信号处理电路、解复用电路、前导监测车监控台计算机系统构成。其电路工作流程为：前导监测车上的监控摄像机视音频信号经过A/D模数转换、压缩编码，再与前导监测车定位信息、各传感器采集信息、车辆运行信息等运行数据信号经过TS流多路复用、基带信号处理、信道编码调制、上变频，再经功率放大、滤波、匹配等射频处理形成发射信号，最后经前导监测车车顶天线发射；列车车顶天线接收其信号后，经接收端滤波、低噪声放大等射频信号处理、下变频、解调、基带信号处理、解复用，解复用后的图音信号经解压缩解码得到视音频信号，输入图像音频监视器，供驾驶人员监视，同时，解复用后的前导监测车定位信息、各传感器采集信息、车辆运行信息等运行数据信号则输入列车监控台计算机系统进行分析处理；列车监控台计算机系统对前导监测车的控制、回复以及前导监测车摄像机镜头、云台控制等数据信号经过TS流多路复用、基带信号处理、信道编码调制、上变频、射频处理形成发射信号，最后经列车车顶天线发射；前导监测车车顶天线接收其信号后，经接收端射频信号处理、下变频、解调、解复用后输入前导监测车监控台计算机系统进行分析处理，并控制前导监测车的运行。

在列车监控台与前导监测车监控台计算机系统内设运行数据记录电路，即时存储一定时段的摄像信息以及车辆运行信息。存储介质采用硬盘或以电可擦写芯片构成的闪存。

在前导监测车与列车行进途中，会出现各种复杂的地形地物而影响前导监测车与列车之间的无线电通信，采用目前较先进的COFDM编码正交频分复用技术可减缓这一问题。对一些严重阻断两车间无线通信传输的长隧道、弯道处，则采用增设无线射频信号中继转发器的方式保证信号传输的畅通。同时，车顶天线采用分集式天线，天线各单元在车顶部多点设置，利用无线电信号多径传输特性，改善由于地形地物导致的信号衰减现象。

本发明的有益效果是，前导监测车图像监控前向延伸了驾驶人员的视野，可实时观察到前方安全制动距离外的路况，当发现前方异常时，可在有效的安全距离内采取紧急制动或其他应急措施。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明前导监测车信号发送、列车端信号接收电路结构示意图。

图2是本发明列车端信号发送、前导监测车信号接收电路结构示意图。

图中：1.监控摄像机，2. A/D转换电路，3. 压缩编码电路，4. 前导监测车监控台计算机系统，5. 前导监测车数据采集与处理电路，6. TS流多路复用器，7. 发射端基带信号处理电路，8. COFDM信道编码调制电路，9. 上变频电路，10. 射频功放输出电路，11. 前导监测车车顶天线，12. 列车车顶天线，13. 低噪声放大电路，14. 下变频电路，15. COFDM信道解调电路，16. 接收端基带信号处理电路，17. 解复用电路，18. 解压缩解码电路，19. D/A转换电路，20. 图像监视器，21. 列车监控台计算机系统，22. 摄像机镜头、云台控制器。

具体实施方式

图1与图2是本发明的一个典型实施例示意图，示意图中包括了列车及前导监测车监控台的信号发送与接收主要电路结构，及其共同组成的车载无线移动通信系统。

图1是本实施例前导监测车信号发送、列车端信号接收电路结构示意图。图中：在前导监测车前端及其他所需部位装设多台监控摄像机（1），摄像机视音频模拟信号经A/D转换电路（2）转换为数字信号，再经压缩编码电路（3）转换为MPEG数据信号。前导监测车在采集摄像机信号的同时，还通过前导监测车数据采集与处理电路（5），对前导监测车的定位信息、车辆运行信息以及车上所配置的各种传感器采集信息等运行数据信号进行采集、处理，这些数据信号与MPEG图像数据信号经过TS流多路复用器（6）形成多路信息复用的TS传输流信号，再经发射端基带信号处理电路（7）处理，送入COFDM信道编码调制电路（6）进行正交频分复用调制，再经上变频电路（9）转换到指定的无线移动通信射频频段。上变频后的射频信号通过射频功放输出电路（10）的放大、滤波、匹配等处理，形成发射信号，最后经前导监测车车顶天线（11）发射向列车方向发射。

列车车顶天线接收前导监测车监控信号后，首先经低噪声放大电路（13）进行滤波、放大等射频信号处理，再经下变频电路（14）、COFDM信道解调电路转换为基带信号，基带信号经接收端基带信号处理电路（16）处理后进入解复用电路（17），解复用后的图音信号经解压缩解码电路（16）、D/A转换电路（19），得到视音频信号，输入图像监视器（20），供驾驶人员监视；解复用后的前导监测车定位信息、各传感器采集信息、车辆运行信息等前导监测车运行数据信号则输入列车监控台计算机系统（21）进行分析处理。

图2是本实施例列车端信号发送、前导监测车信号接收电路结构示意图。图中：列车监控台计算机系统（21）对前导监测车的控制、回复以及前导监测车摄像机镜头、云台控制器（22）等数据信号经过TS流多路复用器（6）、发射端基带信号处理电路（7）、COFDM信道编码调制电路（8）、上变频电路（9）、射频功放输出电路（10）射频处理形成发射信号，最后经列车车顶天线（12）发射。前导监测车车顶天线（11）接收列车端发来的信号后，经低噪声放大电路（13）进行滤波、放大等射频信号处理，再经下变频电路（14）、COFDM信道解调电路转换为基带信号，基带信号经接收端基带信号处理电路（16）处理后进入解复用电路（17），解复用后的前导监测车定位信息、各传感器采集信息、车辆运行信息等前导监测车运行数据信号则输入前导监测车监控台计算机系统（4）进行分析处理，并控制前导监测车的运行，解复用后的监控摄像机镜头、云台控制信号输入摄像机镜头、云台控制接口，实现列车端工作人员远程操控前导监测车接口摄像机的镜头聚焦、变焦及摄像机云台方位控制。

在列车监控台计算机系统（21）内设运行数据记录电路，即时存储一定时段的摄像信息以及车辆运行信息。存储介质采用硬盘或以电可擦写芯片构成的闪存。

在前导监测车与列车行进途中，会出现各种复杂的地形地物而影响前导监测车与列车之间的无线电通信，采用目前较先进的COFDM编码正交频分复用技术可减缓这一问题。对一些严重阻断两车间无线通信传输的长隧道、弯道处，采用增设无线射频信号中继转发器的方式保证信号传输的畅通。所述射频无线中继转发器可采用现有技术的同频转发方式，在信号衰减小的地段甚至可采用收发天线无源转发方式。同时，由于车顶天线采用分集式天线，天线各单元在车顶部多点设置，利用无线电信号多径传输特性，也可显著改善由于地形地物导致的信号衰减现象。

上述实施例中所涉及的单元电路内部细节均属公知的技术，在这里未予详尽介绍。

Claims

1.一种列车行车安全监控装置，由列车监控信号系统、前导监测车监控信号系统、无线通信系统为主构成，前导监测车同步行进在列车前方安全制动距离附近，其特征是：在前导监测车上设置监控摄像机，在列车驾驶人员操作位置前方设置图像监视器，前导监测车与列车之间通过车载无线移动通信系统传递图像及数据信息。

2.根据权利要求1所述的一种列车行车安全监控装置，其特征是：前导监测车信号发送系统由监控摄像机、A/D转换电路、压缩编码电路、前导监测车监控台计算机系统、前导监测车数据采集与处理电路、TS流多路复用器、发射端基带信号处理电路、信道编码调制电路、上变频电路、射频功放输出电路、前导监测车车顶天线构成；列车端信号接收系统由列车车顶天线、低噪声放大电路、下变频电路、信道解调电路、接收端基带信号处理电路、解复用电路、解压缩解码电路、图像监视器、列车监控台计算机系统构成；列车端信号发送系统由列车监控台计算机系统、摄像机镜头云台控制器、TS流多路复用器、发射端基带信号处理电路、信道编码调制电路、上变频电路、射频功放输出电路、列车车顶天线构成；前导监测车信号接收系统由前导监测车车顶天线、低噪声放大电路、下变频电路、信道解调电路、接收端基带信号处理电路、解复用电路、前导监测车监控台计算机系统构成。

3.根据权利要求1所述的一种列车行车安全监控装置，其特征是：在列车监控台计算机系统内设硬盘或闪存数据记录电路，即时存储一定时段的摄像信息以及车辆运行信息。

4.根据权利要求1所述的一种列车行车安全监控装置，其特征是：在前导监测车与列车行进途中，可阻断两车间无线通信传输的长隧道、弯道处增设无线射频信号中继转发器。

5.根据权利要求2所述的一种列车行车安全监控装置，其特征是：所述车顶天线采用分集式天线，天线各单元在车顶部多点设置。