CN103144653A

CN103144653A - 一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统

Info

Publication number: CN103144653A
Application number: CN2011104000399A
Authority: CN
Inventors: 姚炜; 周炯
Original assignee: Shanghai Kelu Software Co Ltd
Current assignee: Shanghai Kelu Software Co Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明公开了一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，在列车车轮上包含轮轴脉冲传感器，采集车轮轴转动所产生的脉冲；在列车上包含：一定位模块，与轮轴脉冲传感器相连，计算本列车的位置；第一无线数传模块，通过开放频段的无线信号向后一列车发送本列车位置信息；第二无线数传模块，通过开放频段的无线信号接收前一列车的位置信息；一间距计算模块，计算两车之间的距离；一告警模块，在两车之间距离小于第一预设值时发出告警信息；一制动模块，在两车之间的距离小于第二预设值时进行紧急制动。通过该系统，在节约了通讯成本、提高通讯稳定性的同时，确保轨道上前后行驶的两辆列车之间能够保持一定安全距离，从而避免列车追尾事故的发生。

Description

一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统

技术领域

本发明涉及一种有轨列车防追尾技术，尤其涉及一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾技术。

背景技术

一直以来，轨道交通都被认为是最安全的出行方式，但是，近年来，轨道交通事故的发生率有所上升，不管是不久前的温州动车追尾事故，还是上海的地铁10号线追尾事故，都给人们的心灵造成了很大的伤害，使得人们对轨道交通的安全性一时产生了怀疑，而且轨道交通与汽车不同，其载客量很大，一旦出现事故，伤亡情况难以估计。所以对于轨道交通来说，必须把事故发生率降到最低。

传统的防追尾措施有以下几种：激光测距、防撞雷达以及超声波防撞。这些技术均为主动防撞技术，车辆通过向前方发送电磁波或声波然后检测回波的方式确认前方是否存在障碍物、障碍物的距离，并以此判断是否需要实施制动。但上述技术在轨道交通中实施存在一定难度，其原因主要是上述技术适用于车辆运行空间较大且车辆一直处于直线运动的状态，而轨道交通中的运行环境为多隧道和弯道，因此上述技术很难应用于轨道交通。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，使得在节约了通讯成本、提高通讯稳定性的同时，确保轨道上前后行驶的两辆列车之间能够保持一定的安全距离，从而避免列车追尾事故的发生。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，在列车一个或多个车轮上包含轮轴脉冲传感器，用于采集车轮轴转动所产生的脉冲；

在列车上包含：

一定位模块，与轮轴脉冲传感器相连，用于根据轮轴脉冲传感器采集到的脉冲数、和车轮转动一圈产生脉冲数，确定车轮转动圈数，根据车轮转动圈数和车轮直径，计算本列车的位置，该位置为列车与起点间的距离；

第一无线数传模块，与定位模块相连，并通过开放频段的无线信号直接与后一列车通讯，用于向后一列车发送本列车位置信息；

第二无线数传模块，通过开放频段的无线信号直接与前一列车通讯，用于接收前一列车的位置信息；

一间距计算模块，与定位模块和第二无线数传模块相连，根据前一列车的位置信息、和本列车的位置，计算两车之间的距离；

一告警模块，与间距计算模块相连，用于在两车之间距离小于第一预设值时，发出告警信息；

一制动模块，与间距计算模块相连，用于在两车之间的距离小于第二预设值时，进行紧急制动；第二预设值小于第一预设值。

作为进一步改进，列车位置信息包含：列车上下行方向信息、列车与起点间的距离、和列车车号。

作为进一步改进，无线数传模块的通讯频段为433.05～434.79MHz、或902～928MHz、或2.400～2.500GHz。

作为进一步改进，列车上还包含：车速计算模块，与轮轴脉冲传感器相连，用于根据轮轴脉冲传感器在一个采样周期内采集到的脉冲数、车轮转动一圈产生脉冲数、采样周期时长、和车轮直径，计算本列车当前的车速。

作为进一步改进，第一预设值和第二预设值与车速相关联，车速越大，第一预设值和第二预设值越大。

作为进一步改进，有轨列车行驶轨道的一个或多个固定位置上包含定位指示装置，用于向驶过该位置的列车发送定位指示；在列车上还包含：

定位指示接收模块，通过无线信号与定位指示装置连接，用于接收定位指示；

校正模块，与定位指示接收模块和定位模块相连，比较定位指示接收模块收到的定位指示所表示的标准距离、与定位模块计算得到的本列车与起点间的距离之间的差值，根据差值对定位模块、和/或车速计算模块中保存的车轮直径进行校正。

作为进一步改进，定位指示装置为：射频标签发送装置；定位指示接收模块为：射频标签读取装置。

作为进一步改进，列车上还包含：轮径拨盘，用于根据车轮直径的实际测量值，对定位模块、和车速计算模块中保存的车轮直径进行校正。

作为进一步改进，有轨列车可以包含：地铁、轻轨、和/或高铁。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：在列车一个或多个车轮上包含轮轴脉冲传感器，用于采集车轮轴转动所产生的脉冲；在列车上包含：一定位模块，与轮轴脉冲传感器相连，用于根据轮轴脉冲传感器采集到的脉冲数、和车轮转动一圈产生脉冲数，确定车轮转动圈数，根据车轮转动圈数和车轮直径，计算本列车的位置，该位置为列车与起点间的距离；第一无线数传模块，与定位模块相连，并通过开放频段的无线信号直接与后一列车通讯，用于向后一列车发送本列车位置信息；第二无线数传模块，通过开放频段的无线信号直接与前一列车通讯，用于接收前一列车的位置信息；一间距计算模块，与定位模块和第二无线数传模块相连，根据前一列车的位置信息、和本列车的位置，计算两车之间的距离；一告警模块，与间距计算模块相连，用于在两车之间距离小于第一预设值时，发出告警信息；一制动模块，与间距计算模块相连，用于在两车之间的距离小于第二预设值时，进行紧急制动；从而确保轨道上前后行驶的两辆列车之间能够保持一定的安全距离，避免列车追尾事故的发生。

附图说明

图1是本发明一较佳实施方式中的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统结构图；

图2是本发明一较佳实施方式中的前后两辆列车之间通过开放的通讯频段进行通信的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明一较佳实施方式涉及一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，本实施方式中有轨列车可以包含：地铁、轻轨、和/或高铁，其系统结构图如图1所示。

在列车一个或多个车轮上包含轮轴脉冲传感器，用于采集车轮轴转动所产生的脉冲。

在列车上主要包含：定位模块、第一无线数传模块、第二无线数传模块、间距计算模块、告警模块、制动模块。

定位模块，与轮轴脉冲传感器相连，用于根据轮轴脉冲传感器采集到的脉冲数、和车轮转动一圈产生脉冲数，确定车轮转动圈数，根据车轮转动圈数和车轮直径，计算本列车的位置，该位置为列车与起点间的距离。其计算公式为：

其中，s为列车的位置，即列车与起点间的距离(从起点发车开始采集)；

m为轮轴脉冲传感器采集到的脉冲数；

N为车轮转动一圈产生脉冲数；

π为圆周率；

D为车轮直径。

第一无线数传模块，与定位模块相连，并通过开放频段的无线信号直接与后一列车通讯，用于向后一列车发送本列车位置信息。

第二无线数传模块，通过开放频段的无线信号直接与前一列车通讯，用于接收前一列车的位置信息。相对于CDMA、GPRS等无线移动网络来说，开放的通讯频段有其自身的优势：(1)免费、免许可证，既节约了人力，又节约了物力，从而降低了运营成本；(2)信号更加稳定，不容易受到外界因素的干扰；(3)能适应更加复杂多变的传输环境，比如地下隧道。

本实施方式中第一无线数传模块安装在列车尾部，第二无线数传模块安装在列车头部。二者所发送和接收的列车位置信息包含：列车上下行方向信息、列车与起点间的距离、和列车车号。

需要进一步说明的是，第一无线数传模块和第二无线数传模块也可以为同一装置，这并不影响本实施方式的实施效果。

目前，国内可使用的ISM开放频段有433.05～434.79MHz、中心频率为433.92MHz，或902～928MHz、中心频率为915MHz，或2.400～2.500GHz、中心频率为2.450GHz。由于频率过高时，信号无法实现绕射，在弯曲的隧道内无法有效传输信息，而低频率的频段具有更强的抗干扰性和穿透能力，能更好地满足地下轨道交通的使用要求，因此，本实施方式中，无线数传模块使用433.05～434.79MHz的通讯频段。前后两辆列车之间通信的示意图如图2所示。

间距计算模块，与定位模块和第二无线数传模块相连，根据前一列车的位置信息、和本列车的位置，计算两车之间的距离。

告警模块，与间距计算模块相连，用于在两车之间距离小于第一预设值时，发出告警信息。

制动模块，与间距计算模块相连，用于在两车之间的距离小于第二预设值时，进行紧急制动；第二预设值小于第一预设值。比如，第一预设值定为800m，第二预设值定为600m。

需要进一步说明的是，第一预设值和第二预设值可以与车速相关联，车速越大，第一预设值和第二预设值越大，从而能够保证即使是高速行驶的列车之间也能够维持一定的安全距离。

通过以上方式可以使得轨道上前后行驶的两辆列车之间能够保持一定的安全距离，从而避免列车追尾事故的发生。

本实施方式中，在列车上还可以包含：车速计算模块，与轮轴脉冲传感器相连，用于根据轮轴脉冲传感器在一个采样周期内采集到的脉冲数、车轮转动一圈产生脉冲数、采样周期时长、和车轮直径，计算本列车当前的车速。其计算公式为：

其中，v为列车当前的车速；

n为一个采样周期采集到的脉冲数；

N为车轮转动一圈产生脉冲数；

t为采样周期时长；

π为圆周率；

D为车轮直径。

从定位计算公式和车速计算公式可以看出车轮直径直接影响列车位置和车速的计算结果，而实际应用中，车轮在列车运行过程中是有磨损的，其直径会因为磨损而发生变化，因此，本实施方式通过以下方式对车轮直径进行校正：

在有轨列车行驶轨道的一个或多个固定位置上包含定位指示装置，用于向驶过该位置的列车发送定位指示。

在列车上包含：

校正模块，与定位指示接收模块和定位模块相连，比较定位指示接收模块收到的定位指示所表示的标准距离、与定位模块计算得到的本列车与起点间的距离之间的差值，根据差值对定位模块、车速计算模块中保存的车轮直径进行校正。

本实施方式中，定位指示装置可以为：射频标签发送装置；定位指示接收模块可以为：射频标签读取装置。

举例而言，列车行驶轨道上共有24个站台，可以在位于中间位置的第12、或第13站台安装一定位指示装置；或者也可以每隔几个站台安装一个定位指示装置，比如在第3站台，第9站台，第15站台，第21站台各安装一定位指示装置。在列车驶过该站台时，向列车发送该站台的定位指示。

假设列车在驶过第3站台时，定位指示接收模块收到一定位指示，将其传输给校正模块，校正模块根据该定位指示，确定当前的标准距离为：距离起点6公里，而定位模块计算得到的当前列车与起点之间的距离为6.1公里，差值为0.1公里，则根据该差值，和距离计算公式，可以确定当前实际的车轮直径、与定位模块/车速计算模块中保存的车轮直径的差值，根据该差值对定位模块/车速计算模块中保存的车轮直径进行校正。

通过这种方式，可以及时纠正由于车轮直径变化引起的计算误差，使得测得的前后两辆列车之间的距离更加接近实际值，从而保证该有轨列车防追尾系统的安全可靠。

除了以上方法，还可以通过下面的方式对车轮直径进行校正：每隔一定周期，比如一个月，人工实际测量一次车轮直径，通过轮径拨盘对定位模块、和车速计算模块中保存的车轮直径进行校正。因此，在列车上还可以包含：

轮径拨盘，用于根据车轮直径的实际测量值，对定位模块、和车速计算模块中保存的车轮直径进行校正。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，在列车至少一个车轮上包含轮轴脉冲传感器，用于采集车轮轴转动所产生的脉冲；

在所述列车上包含：

一定位模块，与所述轮轴脉冲传感器相连，用于根据所述轮轴脉冲传感器采集到的脉冲数、和车轮转动一圈产生脉冲数，确定车轮转动圈数，根据所述车轮转动圈数和车轮直径，计算本列车的位置，所述位置为列车与起点间的距离；

第一无线数传模块，与所述定位模块相连，并通过开放频段的无线信号直接与后一列车通讯，用于向后一列车发送本列车位置信息；

一间距计算模块，与所述定位模块和所述第二无线数传模块相连，根据所述前一列车的位置信息、和所述本列车的位置，计算两车之间的距离；

一告警模块，与所述间距计算模块相连，用于在两车之间距离小于第一预设值时，发出告警信息；

一制动模块，与所述间距计算模块相连，用于在两车之间的距离小于第二预设值时，进行紧急制动；所述第二预设值小于所述第一预设值。

2.根据权利要求1所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，所述列车位置信息包含：列车上下行方向信息、列车与起点间的距离、和列车车号。

3.根据权利要求1所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，所述无线数传模块的通讯频段为433.05～434.79MHz、或902～928MHz、或2.400～2.500GHz。

4.根据权利要求1所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，在所述列车上还包含：

车速计算模块，与所述轮轴脉冲传感器相连，用于根据所述轮轴脉冲传感器在一个采样周期内采集到的脉冲数、车轮转动一圈产生脉冲数、采样周期时长、和车轮直径，计算本列车当前的车速。

5.根据权利要求4所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，所述第一预设值和第二预设值与车速相关联，所述车速越大，所述第一预设值和第二预设值越大。

6.根据权利要求1所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，在所述有轨列车行驶轨道的至少一个固定位置上包含定位指示装置，用于向驶过该位置的列车发送定位指示；

在所述列车上还包含：

定位指示接收模块，通过无线信号与所述定位指示装置连接，用于接收所述定位指示；

校正模块，与所述定位指示接收模块和所述定位模块相连，比较所述定位指示接收模块收到的定位指示所表示的标准距离、与所述定位模块计算得到的本列车与起点间的距离之间的差值，根据所述差值对所述定位模块、和/或车速计算模块中保存的车轮直径进行校正。

7.根据权利要求6所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，所述定位指示装置为：射频标签发送装置；

所述定位指示接收模块为：射频标签读取装置。

8.根据权利要求1所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，在所述列车上还包含：

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的基于开放频段通讯的有轨列车防追尾系统，其特征在于，所述有轨列车至少包含：地铁、轻轨、和/或高铁。