CN104149818B - 基于桥隧结构导波的列车防撞系统及其防撞方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于桥隧结构导波的列车防撞系统及其防撞方法，涉及轨道交通技术领域，所解决的是提高列车行驶安全性的技术问题。该系统包括多个防撞通信单元，各防撞通信单元分别安装在各列车上；所述防撞通信单元包括一声波接收装置、一无线示警发射装置、一信号控制处理设备、一示警终端；每辆列车从车身周围的桥隧结构接收后方列车行进时产生的桥隧结构导波，并根据接收到的桥隧结构导波，向后车适时发送无线示警信号；每辆列车根据前车发送的无线示警信号，适时采取相应防撞措施。本发明提供的系统及方法，能降低列车碰撞风险。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术，特别是涉及一种基于桥隧结构导波的列车防撞系统及其防撞方法的技术。
背景技术
轨道列车的运行安全，关系着乘客的生命财产安全，同时也是线路高效运营的前提。列车交通网络中的各列车在运行过程中，前后列车之间保持一定的距离是行车安全的基本前提。现有的列车交通网络都采用（准）移动或传统的固定闭塞、联锁等机制来控制网络中各列车之间的间距，由于列车缺乏向前后车自主示警的手段，也缺乏自主探测与前后车之间间距的手段，因此一旦这些控制机制因各种原因引起的故障或疏漏而失效时，会将列车置于严重的碰撞风险中。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高列车行驶安全性的基于桥隧结构导波的列车防撞系统及其防撞方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于桥隧结构导波的列车防撞系统，涉及包含有多辆列车的列车交通网络，其特征在于：该系统包括多个防撞通信单元，所述防撞通信单元的数量与列车交通网络中的列车数量一致，每个防撞通信单元对应一辆列车，并安装在对应列车上；
所述防撞通信单元包括一用于接收声波的声波接收装置、一用于发射无线示警信号的无线示警发射装置、一信号控制处理设备、一示警终端；
所述信号控制处理设备设有多个信号输出端、多个信号输入端，其中的两个信号输出端分别连接本单元的无线示警发射装置、示警终端，其中的一个信号输入端连接本单元的声波接收装置。
进一步的，所述无线示警发射装置是用于发射声波的声波发射装置。
进一步的，所述无线示警发射装置是用于发射无线电波信号的无线电发射装置；
所述防撞通信单元还包括一个与无线示警发射装置相匹配的无线电接收装置，所述信号控制处理设备的信号输入端中，有一个信号输入端连接本单元的无线电接收装置。
进一步的，所述示警终端安装在所在列车的驾驶室内，示警终端上设有示警信息发生部件。
进一步的，所述信号控制处理设备的各信号输出端中，有一个信号输出端接入所在列车的制动系统和/或自动运行保护系统。
本发明所提供的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的防撞方法，其特征在于：
每辆列车利用声波接收装置，从车身周围的桥隧结构接收后方列车行进时产生的桥隧结构导波，并根据接收到的桥隧结构导波，利用信号控制处理设备控制无线示警发射装置向后车适时发送无线示警信号；
每辆列车利用与无线示警发射装置相匹配的接收装置接收前车发送的无线示警信号，并根据接收到的无线示警信号，利用信号控制处理设备控制本车示警终端适时发出示警信息。
进一步的，每辆列车接收到后方列车行进时产生的桥隧结构导波后，即利用信号控制处理设备判断桥隧结构导波的信号特征是否大于安全阈值，如果判定桥隧结构导波的信号特征大于安全阈值，信号控制处理设备即控制无线示警发射装置向后车发送无线示警信号；
所述安全阈值是由信号控制处理设备预先设定的固定值，或是由信号控制处理设备根据预先设定的固定值及本车行进速度计算出来的变量值；
每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即利用信号控制处理设备控制本车示警终端发出示警信息。
进一步的，每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即向本车的制动系统输出制动信号，使本车的制动系统对本车实施制动操作，或向本车的保护系统输出限速信号，使本车的保护系统对本车实施限速操作。
进一步的，每辆列车向后车发送的无线示警信号中，包含有所接收到的后方列车行进时产生的桥隧结构导波的信号特征；
每辆列车利用声波接收装置预先采集本车行进时产生的本车行进声，并储存；
每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即利用信号控制处理设备，判断该无线示警信号中包含的桥隧结构导波的信号特征，与预先储存的本车行进声中相应特征之间的差异，如果两者之间的差异大于安全阈值，即利用信号控制处理设备控制本车示警终端发出示警信息；
所述安全阈值是由信号控制处理设备预先设定的固定值，或是由信号控制处理设备根据预先设定的固定值及本车行进速度计算出来的变量值。
进一步的，每辆列车判断出无线示警信号中包含的桥隧结构导波的信号特征，与预先储存的本车行进声中相应特征之间的差异大于安全阈值，即利用信号控制处理设备向本车的制动系统输出制动信号，使本车的制动系统对本车实施制动操作，或向本车的保护系统输出限速信号，使本车的保护系统对本车实施限速操作。
本发明提供的基于桥隧结构导波的列车防撞系统及其防撞方法，利用车身周围的桥隧结构检测后方列车行进时产生的行进声，由于列车行进时产生的行进声通过桥隧结构为传递媒介向前方传播的速度很快，超过正常轨道交通列车的运行速度，因此每辆列车可根据接收到的桥隧结构导波，向后车适时发送无线示警信号，使后车能根据前车发送的无线示警信号采取相应防撞措施，能提高列车行驶安全性。
附图说明
图1是本发明第一实施例基于桥隧结构导波的列车防撞系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例基于桥隧结构导波的列车防撞系统中的防撞通信单元的结构示意图；
图3是本发明第二实施例基于桥隧结构导波的列车防撞系统中的防撞通信单元的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明第一实施例所提供的一种基于桥隧结构导波的列车防撞系统，涉及包含有多辆列车1的列车交通网络，其特征在于：该系统包括多个防撞通信单元2，所述防撞通信单元2的数量与列车交通网络中的列车1数量一致，每个防撞通信单元2对应一辆列车1，并安装在对应列车1上；
如图2所示，本发明第一实施例中，所述防撞通信单元包括一用于接收声波的声波接收装置、一用于发射无线示警信号的无线示警发射装置、一信号控制处理设备、一示警终端；
所述无线示警发射装置是用于发射声波的声波发射装置；
所述信号控制处理设备设有多个信号输出端、多个信号输入端，其中的两个信号输出端分别连接本单元的无线示警发射装置、示警终端，其中的一个信号输入端连接本单元的声波接收装置。
本发明第一实施例中，所述示警终端安装在所在列车的驾驶室内，示警终端上设有示警信息发生部件，所述示警信息发生部件包括示警音发生部件（如蜂鸣器）、示警光发生部件（如示警灯）、示警显示屏。
本发明第一实施例中，所述信号控制处理设备的各信号输出端中，有一个信号输出端接入所在列车的制动系统和/或自动运行保护系统。
本发明第一实施例中，所述信号控制处理设备是单片机。
本发明第一实施例中，所述声波接收装置为现有技术，包括声波信号前置放大器、信号调理器及至少一个传声器，所述信号调理器的调理信号输出端构成声波接收装置的接收信号输出端，所述声波信号前置放大器的放大信号输出端接到信号调理器的源信号输入端，声波信号前置放大器的源信号输入端分别接到各传声器的电信号输出端，所述传声器是电容传声器、压电式传声器、电动传声器、驻极体传声器中的一种，或是其中的多种的组合。
本发明第一实施例中，所述声波发射装置为现有技术，由声波信号功率放大器，及连接声波信号功率放大器的至少一个扬声器组成，所述声波信号功率放大器的源信号输入端构成声波发射装置的发射信号输入端，声波信号功率放大器的放大信号输出端接到各扬声器的电信号输入端，所述扬声器是电动式扬声器、静电式扬声器、电磁式扬声器、压电式扬声器、气动式扬声器中的一种，或是其中的多种的组合，扬声器的数量多于一个时，可将各扬声器排列成扬声器阵列。
本发明第一实施例的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的防撞方法，其特征在于：
每辆列车（在慢速行驶或停车时）利用声波接收装置，从车身周围的桥隧（高架桥或隧道）结构接收后方列车行进时产生的桥隧结构导波，并根据接收到的桥隧结构导波，利用信号控制处理设备控制无线示警发射装置向后车适时发送无线示警信号，所述无线示警信号是单频率声波，或是由多个不同频率的声波组合而成的多频率声波；
每辆列车利用声波接收装置接收前车发送的无线示警信号，并根据接收到的无线示警信号，利用信号控制处理设备控制本车示警终端适时发出示警信息。
本发明第一实施例中，每辆列车接收到后方列车行进时产生的桥隧结构导波后，即利用信号控制处理设备判断桥隧结构导波的信号特征是否大于安全阈值，如果判定桥隧结构导波的信号特征大于安全阈值，信号控制处理设备即控制无线示警发射装置向后车发送无线示警信号；
所述安全阈值是由信号控制处理设备预先设定的固定值，或是由信号控制处理设备根据预先设定的固定值及本车行进速度计算出来的变量值；
每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即利用信号控制处理设备控制本车示警终端发出示警信息，并向本车的制动系统输出制动信号，使本车的制动系统对本车实施制动操作，或向本车的保护系统输出限速信号，使本车的保护系统对本车实施限速操作。
本发明第一实施例中，判断是否大于安全阈值所依据的信号特征是桥隧结构导波的幅值特征，每辆列车的信号控制处理设备均预先设定一个固定幅值作为安全阈值，每辆列车收到后方列车行进时产生的桥隧结构导波后，即将桥隧结构导波的幅值与预先设定的安全阈值进行比较，如果桥隧结构导波的幅值大于安全阈值，信号控制处理设备即控制无线示警发射装置向后车发送无线示警信号，本发明第一实施例实际应用时，判断是否大于安全阈值所依据的信号特征也可以是桥隧结构导波的频率、波形等其它信号特征，安全阈值的设定值也应当与所依据的信号特征作对应的变化。
本发明第二实施例所提供的一种基于桥隧结构导波的列车防撞系统，涉及包含有多辆列车的列车交通网络，其特征在于：该系统包括多个防撞通信单元，所述防撞通信单元的数量与列车交通网络中的列车数量一致，每个防撞通信单元对应一辆列车，并安装在对应列车上；
如图3所示，本发明第二实施例中，所述防撞通信单元包括一用于接收声波的声波接收装置、一用于发射无线示警信号的无线示警发射装置、一信号控制处理设备、一示警终端；
所述无线示警发射装置是用于发射无线电波信号的无线电发射装置；所述防撞通信单元还包括一个与无线示警发射装置相匹配的无线电接收装置；
所述信号控制处理设备设有多个信号输出端、多个信号输入端，其中的两个信号输出端分别连接本单元的无线示警发射装置、示警终端，其中的两个信号输入端连接本单元的声波接收装置、无线电接收装置。
本发明第二实施例中，所述示警终端安装在所在列车的驾驶室内，示警终端上设有示警信息发生部件，所述示警信息发生部件包括示警音发生部件（如蜂鸣器）、示警光发生部件（如示警灯）、示警显示屏。
本发明第二实施例中，所述信号控制处理设备的各信号输出端中，有一个信号输出端接入所在列车的制动系统和/或自动运行保护系统。
本发明第二实施例中，所述信号控制处理设备是单片机。
本发明第二实施例中，所述声波接收装置为现有技术，包括声波信号前置放大器、信号调理器及至少一个传声器，所述信号调理器的调理信号输出端构成声波接收装置的接收信号输出端，所述声波信号前置放大器的放大信号输出端接到信号调理器的源信号输入端，声波信号前置放大器的源信号输入端分别接到各传声器的电信号输出端，所述传声器是电容传声器、压电式传声器、电动传声器、驻极体传声器中的一种，或是其中的多种的组合。
本发明第二实施例中，所述无线电发射装置为现有技术，由振荡器、调制电路、无线电信号功率放大器和发射天线组成。
本发明第二实施例中，所述无线电接收装置为现有技术，由接收天线、无线电信号前置放大器和解调电路组成。
本发明第二实施例的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的第一种防撞方法，其特征在于：
每辆列车（在慢速行驶或停车时）利用声波接收装置，从车身周围的桥隧（高架桥或隧道）结构接收后方列车行进时产生的桥隧结构导波，并根据接收到的桥隧结构导波，利用信号控制处理设备控制无线示警发射装置向后车适时发送无线示警信号，所述无线示警信号是无线电磁波；
每辆列车利用无线电接收装置接收前车发送的无线示警信号，并根据接收到的无线示警信号，利用信号控制处理设备控制本车示警终端适时发出示警信息。
本发明第二实施例的第一种防撞方法中，每辆列车接收到后方列车行进时产生的桥隧结构导波后，即利用信号控制处理设备判断桥隧结构导波的信号特征是否大于安全阈值，如果判定桥隧结构导波的信号特征大于安全阈值，信号控制处理设备即控制无线示警发射装置向后车发送无线示警信号；
所述安全阈值是由信号控制处理设备预先设定的固定值，或是由信号控制处理设备根据预先设定的固定值及本车行进速度计算出来的变量值；
每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即利用信号控制处理设备控制本车示警终端发出示警信息，并向本车的制动系统输出制动信号，使本车的制动系统对本车实施制动操作，或向本车的保护系统输出限速信号，使本车的保护系统对本车实施限速操作。
本发明第二实施例的第一种防撞方法中，判断是否大于安全阈值所依据的信号特征是桥隧结构导波的幅值特征，每辆列车的信号控制处理设备均预先设定一个固定幅值作为安全阈值，每辆列车收到后方列车行进时产生的桥隧结构导波后，即将桥隧结构导波的幅值与预先设定的安全阈值进行比较，如果桥隧结构导波的幅值大于安全阈值，信号控制处理设备即控制无线示警发射装置向后车发送无线示警信号，本发明第二实施例第一种防撞方法实际应用时，判断是否大于安全阈值所依据的信号特征也可以是桥隧结构导波的频率、波形等其它信号特征，安全阈值的设定值也应当与所依据的信号特征作对应的变化。
本发明第二实施例的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的第二种防撞方法，其特征在于：
每辆列车（在慢速行驶或停车时）利用声波接收装置，从车身周围的桥隧（高架桥或隧道）结构接收后方列车行进时产生的桥隧结构导波，并根据接收到的桥隧结构导波，利用信号控制处理设备控制无线示警发射装置向后车适时发送无线示警信号，所述无线示警信号是无线电磁波；
每辆列车利用无线电接收装置接收前车发送的无线示警信号，并根据接收到的无线示警信号，利用信号控制处理设备控制本车示警终端适时发出示警信息。
本发明第二实施例的第二种防撞方法中，每辆列车向后车发送的无线示警信号中，包含有所接收到的后方列车行进时产生的桥隧结构导波的信号特征；
每辆列车利用声波接收装置预先采集本车行进时产生的本车行进声，并储存；
每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即利用信号控制处理设备，判断该无线示警信号中包含的桥隧结构导波的信号特征，与预先储存的本车行进声中相应特征之间的差异，如果两者之间的差异大于安全阈值，即利用信号控制处理设备控制本车示警终端发出示警信息，并向本车的制动系统输出制动信号，使本车的制动系统对本车实施制动操作，或向本车的保护系统输出限速信号，使本车的保护系统对本车实施限速操作；
所述安全阈值是由信号控制处理设备预先设定的固定值，或是由信号控制处理设备根据预先设定的固定值及本车行进速度计算出来的变量值。
本发明第二实施例的第二种防撞方法中，判断桥隧结构导波信号特征与本车行进声信号特征之间的差异所依据的信号特征是信号幅值特征，每辆列车的信号控制处理设备均预先设定一个固定幅值作为安全阈值；每辆列车收到前车发来的无线示警信号后，即判断该无线示警信号中包含的桥隧结构导波的幅值特征，与预先储存的本车行进声的幅值特征之间的差异，如果两者之间的差异大于安全阈值，信号控制处理设备即控制本车示警终端发出示警信息，本发明第二实施例第二种防撞方法实际应用时，判断桥隧结构导波与本车行进声之间的差异所依据的信号特征也可以是频率、波形等其它信号特征，安全阈值的设定值也应当与所依据的信号特征作对应的变化。
本发明各实施例中，所述桥隧结构是指高架桥的高架梁，隧道的衬砌结构。
本发明各实施例中，后方列车行进时产生的桥隧结构导波是指由桥隧结构传播的后方列车行进声。
本发明各实施例中，所述示警信息包括示警音（如蜂鸣器的蜂鸣声）、示警光（如示警灯闪烁）、示警文字和/或示警图案。
Claims (10)
1.一种基于桥隧结构导波的列车防撞系统，涉及包含有多辆列车的列车交通网络，其特征在于：该系统包括多个防撞通信单元，所述防撞通信单元的数量与列车交通网络中的列车数量一致，每个防撞通信单元对应一辆列车，并安装在对应列车上；
所述防撞通信单元包括一用于接收声波的声波接收装置、一用于发射无线示警信号的无线示警发射装置、一信号控制处理设备、一示警终端；
所述信号控制处理设备设有多个信号输出端、多个信号输入端，其中的两个信号输出端分别连接本单元的无线示警发射装置、示警终端，其中的一个信号输入端连接本单元的声波接收装置。
2.根据权利要求1所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统，其特征在于：所述无线示警发射装置是用于发射声波的声波发射装置。
3.根据权利要求1所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统，其特征在于：所述无线示警发射装置是用于发射无线电波信号的无线电发射装置；
所述防撞通信单元还包括一个与无线示警发射装置相匹配的无线电接收装置，所述信号控制处理设备的信号输入端中，有一个信号输入端连接本单元的无线电接收装置。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统，其特征在于：所述示警终端安装在所在列车的驾驶室内，示警终端上设有示警信息发生部件。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统，其特征在于：所述信号控制处理设备的各信号输出端中，有一个信号输出端接入所在列车的制动系统和/或自动运行保护系统。
6.根据权利要求1所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的防撞方法，其特征在于：
每辆列车利用声波接收装置，从车身周围的桥隧结构接收后方列车行进时产生的桥隧结构导波，并根据接收到的桥隧结构导波，利用信号控制处理设备控制无线示警发射装置向后车适时发送无线示警信号；
每辆列车利用与无线示警发射装置相匹配的接收装置接收前车发送的无线示警信号，并根据接收到的无线示警信号，利用信号控制处理设备控制本车示警终端适时发出示警信息。
7.根据权利要求6所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的防撞方法，其特征在于：
每辆列车接收到后方列车行进时产生的桥隧结构导波后，即利用信号控制处理设备判断桥隧结构导波的信号特征是否大于安全阈值，如果判定桥隧结构导波的信号特征大于安全阈值，信号控制处理设备即控制无线示警发射装置向后车发送无线示警信号；
所述安全阈值是由信号控制处理设备预先设定的固定值，或是由信号控制处理设备根据预先设定的固定值及本车行进速度计算出来的变量值；
每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即利用信号控制处理设备控制本车示警终端发出示警信息。
8.根据权利要求6或7所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的防撞方法，其特征在于：每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即向本车的制动系统输出制动信号，使本车的制动系统对本车实施制动操作，或向本车的保护系统输出限速信号，使本车的保护系统对本车实施限速操作。
9.根据权利要求6所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的防撞方法，其特征在于：每辆列车向后车发送的无线示警信号中，包含有所接收到的后方列车行进时产生的桥隧结构导波的信号特征；
每辆列车利用声波接收装置预先采集本车行进时产生的本车行进声，并储存；
每辆列车收到前车发送的无线示警信号后，即利用信号控制处理设备，判断该无线示警信号中包含的桥隧结构导波的信号特征，与预先储存的本车行进声中相应特征之间的差异，如果两者之间的差异大于安全阈值，即利用信号控制处理设备控制本车示警终端发出示警信息；
所述安全阈值是由信号控制处理设备预先设定的固定值，或是由信号控制处理设备根据预先设定的固定值及本车行进速度计算出来的变量值。
10.根据权利要求9所述的基于桥隧结构导波的列车防撞系统的防撞方法，其特征在于：每辆列车判断出无线示警信号中包含的桥隧结构导波的信号特征，与预先储存的本车行进声中相应特征之间的差异大于安全阈值，即利用信号控制处理设备向本车的制动系统输出制动信号，使本车的制动系统对本车实施制动操作，或向本车的保护系统输出限速信号，使本车的保护系统对本车实施限速操作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170222 |