CN105667544B - 一种有轨电车自动防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有轨电车自动防护系统，用于防止轨电车驾驶过程中的超速行为，所述的自动防护系统包括带信标天线的车载单元和带信标的轨旁设备，所述的车载设备通过信标天线与轨旁设备的信标通信连接；所述的轨旁设备通过信标把限速信息发送车载单元，所述的车载单元根据信标信息对列车进行实时的速度监控防止超速行为的发生。与现有技术相比，本发明具有安全可靠的特点，符合目前快速发展的有轨电车自动化运营的安全需求。

Description

一种有轨电车自动防护系统

技术领域

本发明涉及一种有轨电车信号系统，尤其是涉及一种有轨电车自动防护系统。

背景技术

有轨电车是一种以目视行车为主的城市轨道交通，行驶于城市开放环境中。传统认识中有轨电车的造价低，系统同地铁相比需要简化。目前在有轨电车建设过程中，大多数建设单位忽略了超速和闯红灯可能带来的危害。这两种事故是传统轨道交通中的事故主要诱因。行驶于城市环境中的有轨电车，如果发生事故不仅会影响到有轨电车的正常运营，还有可能影响到公路交通的畅通。大众对于轨道交通有着较大的运营期望，如果发生运营中断将会造成严重社会负面影响。

不同于城市环境中不可控的公路车流所带来的威胁，有轨电车超速和闯红灯是可以通过系统来自动化保障的。适当添加自动防护系统，在不明显增加工程造价的情况下保证运营安全。

目前电子信标技术成熟稳定，虽然已经在轨道交通和道路交通行业中广泛应用；在有轨电车领域还未应用，因此如何将电子信标技术有效地应用到有轨电车成为当下急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有轨电车自动防护系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种有轨电车自动防护系统，用于防止轨电车驾驶过程中的超速行为，所述的自动防护系统包括带信标天线的车载单元和带信标的轨旁设备，所述的车载设备通过信标天线与轨旁设备的信标通信连接；

所述的轨旁设备通过信标把限速信息发送车载单元，所述的车载单元根据信标信息对列车进行实时的速度监控防止超速行为的发生。

所述的车载单元包括：

用于读取信标的信标天线；

用于测速的速度传感器；

以及用于运算的自动防护主机，该自动防护主机分别与信标天线和速度传感器连接。

所述的自动防护主机根据速度传感器和信标信息进行列车定位，确认是否在限速区域范围内。

所述的自动防护主机根据上一个信标发送的到下一个信标的距离，用于防止列车遗漏信标的问题导致运行风险，如果自动防护主机发现信标遗漏的行为，应遵循故障导向安全，采取必要的制动措施。

所述的轨旁设备包括轨旁控制单元和信标，所述的轨旁控制单元包括输入采集单元、逻辑组合电路和手动应急控制盒。

所述的信标为有源信标，该有源标签关联信号机或者不关联信号机独立存在。

所述的信标把当下一限速区段距当前信标的距离、限速区段的长度和限速信息发送给车载单元，所述的车载单元根据该信息判断列车是否发生超速行为；

信标根据线路情况，将下一信标距当前信标的距离发送给车载单元，若信号机前方具有多条路径，轨旁设备依据信号机开发的进路状态，判断出列车行驶的前方下一个信标，并将其距当前信标的距离发送给车载单元。

所述的手动应急控制盒提供三种手动操作：永久限速、临时限速、区段封锁；

在所述的永久限速的模式及正常工作下，信标根据当前线路的实际情况发送限速信息；

临时限速模式下，若当前实际应发送限速低于25km/h则信标根据当前实际情况发送限速命令，若大于25km/h则发送25km/h的临时限速信息；

区段封锁模式下，信标将发送禁止通行的限速信息。

针对闯红灯防护或者区段封锁功能的实施，如果信号机为红灯或者需要封锁前方区段，则信标给车载单元发送的前方限速为0。

该系统定义一个可容忍的“列车速度门域值”，在列车超速的情况下：

如果当前列车速度<最大允许速度+列车速度门域值，触发常规制动并灯光报警；

如果当前列车速度>最大允许速度+列车速度门域值，触发紧急制动并声光报警。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、与目前地铁行业中所用的自动防护系统比较，本系统具有功能简介易于施工安装的特点。

2、在统一的报文内容和格式的情况下，本系统具有较强的兼容性可以支持多条线路混跑。适合城市有轨电车运营特点。

3、本系统配置灵活，针对一条线路可以部分区段加装轨旁设备进行防护也可以全线进行防护。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为本发明的防护区域边界实施例布置示意图；

图3为本发明的道岔区域实施例布置示意图；

图4为本发明的连续防护区域实施例布置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明为了防止由于司机误操作导致的闯红灯和超速行为。本发明系统根据安装位置划分拥有车载单元和轨旁设备两部分。车载单元包括了用于读取信标的信标天线，用于测速的速度传感器，以及用于运算的自动防护主机。轨旁设备主要由信标和轨旁控制单元组成，轨旁控制单元包含附属配件包括输入采集单元，逻辑组合电路，手动应急控制盒。

轨旁单元采用的有源信标分为两种，一种为与信号机关联，另一种不与信号机关联。每个信标能把当下一限速区段距当前信标的距离、限速区段的长度和限速信息发送给车辆。车辆可以根据该信息判断列车是否发生超速行为。其次信标可以根据线路情况，将下一信标距当前信标的距离发送给列车。若信号机前方具有多条路径，轨旁设备可以依据信号机开发的进路状态，判断出列车行驶的前方下一个信标，并将其距当前信标的距离发送给列车。

车载单元能够依据编码里程计信息和信标信息，精确计算列车的位移量，实现定位功能。根据信标向列车发送的限速信息，对列车进行实时的速度监控防止超速行为的发生。根据上一个信标发送的到下一个信标的距离，可以防止由于某些特殊情况下列车遗漏信标的问题导致运行风险。如果车载单元发现信标遗漏的行为，应遵循故障导向安全，采取必要的制动措施。

在某些特殊配置中，需要增加无源信标来提高定位精度，具体布置需要根据项目实施进行设计。

轨旁输入采集单元可以采集信号机的状态，以及手动应急控制盒的命令状态。

逻辑组合电路通过信号机的状态判断并选择预存的信息由信标发送给车载。

手动应急控制盒提供三种手动操作：1永久限速；2临时限速；3区段封锁。在永久限速的模式及正常工作下，信标根据当前线路的实际情况发送限速信息。临时限速模式下，若当前实际应发送限速低于25km/h则信标根据当前实际情况发送限速命令，若大于25km/h则发送25km/h的临时限速信息。区段封锁模式下，信标将发送禁止通行的限速信息。

针对闯红灯防护或者区段封锁功能的实施，如果信号机为红灯或者需要封锁前方区段，则轨旁信标给车载设备发送的前方限速为0，其中表1为信标限速信息表。

表1

对于某些区段可能不需要配置有轨电车自动防护系统的区段，可以不设置轨旁设备。但是对于每个需要配置的防护区段入口处，需要设置特殊设备，确保列车被识别且列车获得前方是保护区段的信息。

有轨电车自动防护系统触发的保护措施可以是声光报警或者制动命令。

基于运营需求配置列车制动方案。需要定义一个可容忍的“列车速度门域值”，在列车超速的情况下：

如果当前列车速度<最大允许速度+列车速度门域值，触发常规制动并灯光报警；

如果当前列车速度>最大允许速度+列车速度门域值，触发紧急制动并声光报警。

有轨电车自动防护系统启用后需要经过以下步骤才能达到防护列车超速和闯红灯的功能。

步骤1：上电初始化全线轨旁设备和车载设备。

步骤2：如图2所示，列车在驶入防护区域前触发门信标，获得前方安全变量信标位置信息。

步骤3：轨旁控制单元获得列车接近信息，在条件允许的条件下开放信号机允许列车驶入保护区域。

步骤4：轨旁控制单元根据信号机状态，手动应急操作盒的模式选择判断应该发送的报文信息，如图3所示。

步骤5：由信标将报文信息发送给车载单元。

步骤6：车载自动防护主机根据定编码里程计和信标的定位信息确认当前位移和当前速度，经过计算判断是触发超速或者有超速风险。

步骤7：根据车载自动防护主机的计算，选择相应的策略，采取以下可能的防护措施：触发车载蜂鸣器进行报警，输出常规制动，输出紧急制动。

信标在轨旁的布置需要考虑到线路限速，车辆特性从而计算制动距离保证列车安全，如图4所示。信标发送的信息和逻辑组合电路在项目实施阶段进行设计。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种有轨电车自动防护系统，用于防止有轨电车驾驶过程中的超速行为，其特征在于，所述的自动防护系统包括带信标天线的车载单元和带信标的轨旁设备，所述的车载设备通过信标天线与轨旁设备的信标通信连接；

所述的轨旁设备通过信标把限速信息发送车载单元，所述的车载单元根据信标信息对列车进行实时的速度监控防止超速行为的发生；

所述的车载单元包括：用于读取信标的信标天线；用于测速的速度传感器；以及用于运算的自动防护主机，该自动防护主机分别与信标天线和速度传感器连接；所述的自动防护主机根据上一个信标发送的到下一个信标的距离，用于防止列车遗漏信标的问题导致的运行风险，如果自动防护主机发现信标遗漏的行为，应遵循故障导向安全，采取制动措施；

所述的轨旁设备包括轨旁控制单元和信标，所述的轨旁控制单元包括输入采集单元、逻辑组合电路和手动应急控制盒；所述的信标把当下一限速区段距当前信标的距离、限速区段的长度和限速信息发送给车载单元，所述的车载单元根据该信息判断列车是否发生超速行为；信标根据线路情况，将下一信标距当前信标的距离发送给车载单元，若信号机前方具有多条路径，轨旁设备依据信号机开发的进路状态，判断出列车行驶的前方下一个信标，并将其距当前信标的距离发送给车载单元。

2.根据权利要求1所述的一种有轨电车自动防护系统，其特征在于，所述的自动防护主机根据速度传感器和信标信息进行列车定位，确认是否在限速区域范围内。

3.根据权利要求1所述的一种有轨电车自动防护系统，其特征在于，所述的信标为有源信标，该有源标签关联信号机或者不关联信号机独立存在。

4.根据权利要求1所述的一种有轨电车自动防护系统，其特征在于，所述的手动应急控制盒提供三种手动操作：永久限速、临时限速、区段封锁；

在所述的永久限速的模式及正常工作下，信标根据当前线路的实际情况发送限速信息；

临时限速模式下，若当前实际应发送限速低于25km/h则信标根据当前实际情况发送限速命令，若大于25km/h则发送25km/h的临时限速信息；

区段封锁模式下，信标将发送禁止通行的限速信息。

5.根据权利要求4所述的一种有轨电车自动防护系统，其特征在于，针对闯红灯防护或者区段封锁功能的实施，如果信号机为红灯或者需要封锁前方区段，则信标给车载单元发送的前方限速为0。

6.根据权利要求1所述的一种有轨电车自动防护系统，其特征在于，该系统定义一个可容忍的“列车速度门域值”，在列车超速的情况下：

如果当前列车速度<最大允许速度+列车速度门域值，触发常规制动并灯光报警；

如果当前列车速度>最大允许速度+列车速度门域值，触发紧急制动并声光报警。