CN107310591B - 列车完整性检测方法、装置、以及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轨道信号技术领域，公开了一种列车完整性检测方法、装置以及系统，该方法包括：获取列车定位数据和列尾风压数据；以及根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据，确定列车是否完整。本发明能够根据实时获取的列车定位数据和列尾风压数据，精确地、有效地确定列车是否完整，实现在提升货运列车的运行效率、提高行车安全系数的同时，有效地降低司乘人员的劳动强度，以符合货运铁路重载高密度的发展方向。

Description

列车完整性检测方法、装置、以及系统
技术领域
本发明涉及轨道信号技术领域，具体地，涉及一种列车完整性检测方法、一种列车完整性检测装置、以及一种列车完整性检测系统系统
背景技术
货运铁路通常采用机辆模式的列车，即1+N的基本组合(1台机车+N 辆车辆)，具有编组灵活、载重量大的特点。由于机车和车辆自身无法提供列车的完整性信息，货运铁路的列车需要车载设备(即车载列车运行控制设备)来检查和判断列车的完整性。
现有技术中，货运铁路大多地处山区，线路桥隧比很高，列车司机主要通过列尾设备检测尾部风压，人工判断列车的完整性。列车运行过程中，列车风管的压力是由机车来控制的，列尾设备通过强磁力吸附在列车尾部，以无线通信(例如450MHz电台、GSM-R和LTE-R网络)将列车尾部的列车管压力发送给头部的机车，司机在听到列尾风压的语音播报后，通过比较首尾的风压值，判断列车是否完整。一旦出现货车脱钩的情况，列车风管会断开，导致车辆制动停车。
综上所述，现有的列车完整性检测手段的局限性在于：(1)只能靠人工比较列车首尾风压，更长的列车制动后，尾部风压变化的相应时间也会变长；(2)前车完整性丢失后，无法实时汇报给后车；(3)一旦出现前车断钩的情况，前车判断完整性丢失的时间更长，后车的制动的时间更短，安全隐患增加。
即对于列车完整性检测迫切地需要一种方法和/或设备，使得在提升货运列车的运行效率、提高行车安全系数的同时，有效地降低司乘人员的劳动强度，以符合货运铁路重载高密度的发展方向。
发明内容
针对上述现有技术中存在的列车完整性检测手段有待优化的技术问题，本发明提供了一种列车完整性检测方法，该方法包括：获取列车定位数据和列尾风压数据；以及根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据，确定列车是否完整。
优选地，所述根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
优选地，所述根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第一结果，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第二结果，根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
优选地，所述根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整包括：在所述第一结果与所述第二结果一致的情况下，当所述第一结果与所述第二结果均为列车完整，则确定所述列车完整；当所述第一结果与所述第二结果均为列车不完整，则确定所述列车不完整；以及在所述第一结果与所述第二结果不一致的情况下，确定列车不完整。
优选地，在确定列车不完整的情况下，对列车进行制动操作和/或报警操作。
优选地，所述列车定位数据包括N个周期的列首定位坐标以及列尾定位坐标，以及根据所述列车定位数据确定列车是否完整包括：根据第N-1个周期的列首定位坐标以及列车行驶速度，计算列首从第一个周期到第N-1个周期的列首走行距离STN-1；根据第N-1个周期的列尾定位坐标、列车行驶速度、以及传输延迟，计算列尾从第一个周期到第N-1个周期的列尾走行距离SWN-1；计算所述列首走行距离STN-1与所述列尾走行距离SWN-1的差值；在所述差值大于预定完整性阈值的情况下，确定列车不完整，其中N为大于或等于1的正整数。
优选地，所述列尾走行距离SWN-1根据以下公式计算：
Figure BDA0001299988260000031
其中：
Figure BDA0001299988260000032
其中B1、B2、B3……,BN-2、BN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列尾公里标位置；CN-2、CN-1、CN分别为第N-2个周期至第N个周期的列尾定位坐标；VN-2和VN-1分别为对应列尾定位坐标CN-2和CN-1位置的列车行驶速度； TN-2和TN-1分别为第N-2个周期和第N-1个周期的将所述列尾定位坐标发送到列首的传输延迟。
优选地，所述列尾风压数据包括列尾排风速率以及列尾风管压力值，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：在以下至少一者满足的情况下，确定所述列车不完整：所述列尾排风速率大于或等于预定排风速率；以及所述列尾风压管压力值与列首风压管压力值之差大于或等于预定压力值。
相应地，本发明还提供了一种列车完整性检测装置，该设备包括：获取模块，用于获取列车定位数据和列尾风压数据；以及处理模块，用于根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整。
优选地，所述处理模块进一步用于：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
优选地，所述处理模块进一步用于：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第一结果，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第二结果，根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
优选地，所述处理模块进一步用于：在所述第一结果与所述第二结果一致的情况下，当所述第一结果与所述第二结果均为列车完整，则确定所述列车完整；当所述第一结果与所述第二结果均为列车不完整，则确定所述列车不完整；以及在所述第一结果与所述第二结果不一致的情况下，确定列车不完整。
优选地，所述处理模块还用于在确定列车不完整的情况下对列车进行制动操作和/或报警操作。
优选地，所述列车定位数据包括N个周期的列首定位坐标以及列尾定位坐标，以及所述处理模块还用于：根据第N-1个周期的列首定位坐标以及列车行驶速度，计算列首从第一个周期到第N-1个周期的列首走行距离 STN-1；根据第N-1个周期的列尾定位坐标、列车行驶速度、以及传输延迟，计算列尾从第一个周期到第N-1个周期的列尾走行距离SWN-1；计算所述列首走行距离STN-1与所述列尾走行距离SWN-1的差值；在所述差值大于预定完整性阈值的情况下，确定列车不完整，其中N为大于或等于1的正整数。
优选地，所述列尾走行距离SWN-1根据以下公式计算：
Figure BDA0001299988260000051
其中：
Figure BDA0001299988260000052
其中B1、B2、B3……,BN-2、BN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列尾公里标位置；CN-2、CN-1、CN分别为第N-2个周期至第N个周期的列尾定位坐标；VN-2和VN-1分别为对应列尾定位坐标CN-2和CN-1位置的列车行驶速度； TN-2和TN-1分别为第N-2个周期和第N-1个周期的将所述列尾定位坐标发送到列首的传输延迟。
优选地，所述列尾风压数据包括列尾排风速率以及列尾风管压力值，所述处理模块进一步用于：在以下至少一者满足的情况下，确定所述列车不完整：所述列尾排风速率大于或等于预定排风速率；以及所述列尾风压管压力值与列首风压管压力值之差大于或等于预定压力值。
此外，本发明还提供了一种列车完整性检测系统，该系统包括：第一定位设备和第二定位设备，分别安装在列车的列首和列尾，用于检测列车定位数据；列尾设备，安装在列车尾部，用于检测列尾风压数据；本发明提供的列车完整性检测装置，所述列车完整性检测装置分别与所述第一定位设备、所述列尾设备和所述第二定位设备连接。
优选地，所述列车完整性检测装置为车载列车运行控制设备，安装于列车列首内。
优选地，所述车载列车运行控制设备包括所述第一定位设备，所述第一定位设备用于检测列首定位坐标；以及所述列尾设备包括所述第二定位设备，所述第二定位设备用于检测列尾定位坐标。
采用本发明提供的列车完整性检测方法、装置以及系统，能够根据实时获取的列车定位数据和列尾风压数据，精确地、有效地确定列车是否完整，实现在提升货运列车的运行效率、提高行车安全系数的同时，有效地降低司乘人员的劳动强度，以符合货运铁路重载高密度的发展方向。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测系统的结构示意图；
图2是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测装置的结构示意图；
图3是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测装置所执行完整性确定过程的流程图；
图4是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测装置所执行完整性确定过程的流程图；
图5-6是根据本发明的一种实施方式的示例完整性判断的示意图；
图7是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测系统的结构示意图；以及
图8是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了满足高运量的货运需求，货运铁路运输正在向重载高密度的方向发展，为了适应这种发展趋势，本发明提供了优化的列车完整性检测手段，以提高列车的运行效率和安全性。下面将以多个实施例来对本发明的思想进行更为详细地描述：
实施例1
图1是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测系统1000的结构示意图，如图1所示，该系统可以包括：第一定位设备200和第二定位设备300，分别安装在列车600的列首601和列尾602，用于检测列车定位数据。例如，所述第一定位设备200和第二定位设备300可以使用任何适当的定位系统或技术，例如北斗卫星定位、GPS等，安装在列首601(即列车车头)的第一定位设备200可以检测列首定位坐标，安装在列尾602(即列车车尾)的第二定位设备300可以检测列尾定位坐标。列尾设备400，安装在列车尾部(即列尾602)，用于检测列尾风压数据；以及本发明提供的列车完整性检测装置100，所述列车完整性检测装置100分别与所述第一定位设备200、列尾设备400、所述第二定位设备300连接，例如可以通过无线网络500进行无线连接或通信(例如LTE-R、GSM-R等)，用于获取第一定位设备200、列尾设备400、所述第二定位设备300检测到的数据，并根据这些数据确定列车是否完整。将在下面的实施例中详细描述列车完整性检测装置100。
采用这样的实施例1，能够根据实时获取的列车定位数据和列尾风压数据，精确地、有效地确定列车是否完整，实现在提升货运列车的运行效率、提高行车安全系数的同时，有效地降低司乘人员的劳动强度，以符合货运铁路重载高密度的发展方向。
实施例2
图2是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测装置100的结构示意图，如图2所示，该装置可以包括：获取模块11，用于获取列车定位数据和列尾风压数据，例如所述获取模块11可以为无线通信模块(例如无线收发单元等)，以从上述列车完整性检测系统1000中的第一定位设备200、第二定位设备300、列尾设备400处获取到列车定位数据和列尾风压数据；以及处理模块12，用于根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整。处理模块12可以根据不同判断逻辑来将列车定位数据和列尾风压数据进行融合。
在该实施例2中，设置为在卫星信号强的地区采用利卫星定位设备提供的定位信息进行列车完整性检测，在卫星信号薄弱的地区采取风压变化检测列车完整性的方法来弥补卫星定位的不足。为了实现上述目的，所述处理模块12可以被配置成：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整，即此时卫星信号较好，可以以卫星信号的定位数据来判断列车完整性；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整，即此时卫星信号较弱，需要采用风压数据来确定列车完整性。
图3是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测装置所执行完整性确定过程的流程图，如图3所示，列车完整性检测装置可以执行以下步骤：
步骤S21，获取列车定位数据和列尾风压数据；
步骤S22，判断是否获取到列车定位数据；
步骤S23，在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整；
步骤S24，在确定列车不完整的情况下，执行步骤S25，即对列车进行常用/紧急制动，以及还可以配置相应地报警操作，例如人机界面警示灯亮、语音报警等；反之，在确定列车完整的情况下，返回步骤S21，继续监测列车完整性；
或者，在未获取到所述列车定位数据的情况下，执行步骤S26，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整；
步骤S27，在确定列车不完整的情况下，执行步骤S28，即对列车进行常用/紧急制动，以及还可以配置相应地报警操作，例如人机界面警示灯亮、语音报警等；反之，在确定列车完整的情况下，返回步骤S21，继续监测列车完整性。
采用这样的实施例2，可以在首尾定位原理完全不同的前提下，得到较高准确性的列车完整性的判断结果，即使GPS信号不能满足定位，也可以依靠检测列尾风压变化来完成车完整性的判断，节约设备投入成本和接口成本，能够有效为货运铁路运输重载高密度的发展提供有力的安全保障。
实施例3
在该实施例3中，提供了一种与实施例2中的处理模块12的判断逻辑不同的完整性确定方法，其中设置了冗余判断过程，即在卫星信号强的地区采用利卫星定位设备提供的定位信息以及风压变化进行列车完整性检测，在卫星信号薄弱的地区采取风压变化检测列车完整性的方法来弥补卫星定位的不足。为了实现上述目的，所述处理模块12可以被配置成：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第一结果，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第二结果，根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
图4是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测装置所执行完整性确定过程的流程图，如图4所示，列车完整性检测装置100可以执行以下步骤：
步骤S31，获取列车定位数据和列尾风压数据；
步骤S32，判断是否获取到列车定位数据；
步骤S33，在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第一结果，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第二结果，根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整；
步骤S34，判断第一结果与所述第二结果是否一致；
步骤S35，在所述第一结果与所述第二结果一致的情况下，当所述第一结果与所述第二结果均为列车完整，则确定所述列车完整，执行步骤S38，返回到步骤S31继续监测列车完整性；当所述第一结果与所述第二结果均为列车不完整，则确定所述列车不完整，执行步骤S36，即对列车进行常用/ 紧急制动，以及还可以配置相应地报警操作，例如人机界面警示灯亮、语音报警等。
以及，在所述第一结果与所述第二结果不一致的情况下，确定列车不完整，即执行步骤S37，对列车进行常用/紧急制动，以及还可以配置相应地报警操作，例如人机界面警示灯亮、语音报警等。
或者，在未获取到所述列车定位数据的情况下，执行步骤S39，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整；
步骤S40，在确定列车不完整的情况下，执行步骤S41，即对列车进行常用/紧急制动，以及还可以配置相应地报警操作，例如人机界面警示灯亮、语音报警等；反之，在确定列车完整的情况下，返回步骤S31，继续监测列车完整性。
采用这样的实施例3，由于采用列车定位数据和列尾风压数据进行冗余判断，只要有一种方式判断列车完整性存在问题，就进行相应操作，因此与实施例2相比安全性更高，但相应地增加了系统的复杂度以及运行时间，本领域技术人员可以根据实际铁路路段情况进行权衡来选择上述实施例2或 3。
实施例4
在该实施例4中，将描述处理模块12根据来自第一定位设备200和第二定位设备300的列车定位数据确定列车是否完整的一种示例过程。图5-6 是根据本发明的一种实施方式的示例完整性判断的示意图。如图5所示，纵坐标轴T表示列车行进的时间，横坐标轴S表示随时间列车行进的位置，箭头表示列车向公里标增大的方向运行。
其中，所述列车定位数据包括N个周期的列首定位坐标以及列尾定位坐标，以及所述处理模块12可以执行以下计算过程：
根据第N-1个周期的列首定位坐标以及列车行驶速度，计算列首从第一个周期到第N-1个周期的列首走行距离STN-1；
根据第N-1个周期的列尾定位坐标、列车行驶速度、以及传输延迟，计算列尾从第一个周期到第N-1个周期的列尾走行距离SWN-1；
计算所述列首走行距离STN-1与所述列尾走行距离SWN-1的差值；
在所述差值大于预定完整性阈值E的情况下，即
Figure BDA0001299988260000111
确定列车不完整，其中N为大于或等于1的正整数。
具体地，所述列首走行距离STN-1可以根据以下公式计算：
STN-1＝A2-A1+A3-A2+…+AN-1-AN-2
公式(1)
其中A1、A2、A3……,AN-2、AN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列首公里标位置。
以及，所述列尾走行距离SWN-1可以根据以下公式计算：
Figure BDA0001299988260000121
其中：
Figure BDA0001299988260000122
其中B1、B2、B3……,BN-2、BN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列尾公里标位置；CN-2、CN-1、CN分别为第N-2个周期至第N个周期的列尾定位坐标；VN-2和VN-1分别为对应列尾定位坐标CN-2和CN-1位置的列车行驶速度； TN-2和TN-1分别为第N-2个周期和第N-1个周期的将所述列尾定位坐标发送到列首的传输延迟，传输延迟可实施计算或设置固定参数。
对于上述公式(1)-(3)的推导过程如下：
仍参考图5，设第1个周期，列首(即图5中所示出的机车)公里标位置为A1，列尾公里标位置为B1，则第1个周期的车长可表示为：
L1＝A1-B1
检测列车完整性，即检测车长是否发生变化，进一步检测车长是否变长，因此对于第2个周期来说，即判断L△2＝L2-L1是否大于预定完整性阈值E，则有：
L2＝A2-B2
L△2＝L2–L1＝(A2-B2)-(A1-B1)＝(A2-A1)-(B2-B1)
L△N＝LN–LN-1＝(AN-AN-1)-(BN-BN-1)
Figure 3
其中(A2-A1+A3-A2+…+AN-AN-1)即为列首从第1周期到第N周期的列首走行距离STN；而列尾走行距离SWN，即(B2-B1+B3-B2+…+BN-BN-1)可通过近似计算得出，不同于公里标坐标系，第二定位设备采集的列尾定位坐标为列尾在地理坐标系下的位置BN(xN,yN)。在采样周期足够小，且线路曲线半径足够大的前提下，BN-BN-1可由
Figure BDA0001299988260000132
近似计算得出，则：
Figure BDA0001299988260000133
但由于传输延迟的原因，第N个周期车载设备并不能获知当前时刻列尾的位置，只能获得TN时刻之前的列尾定位坐标，其中TN为第N个周期将所述列尾定位坐标发送到列首传输延迟，其中第N个周期接收到的列尾定位坐标为CN(xN,yN)，则有
Figure BDA0001299988260000134
在采样周期足够小，头尾传输延时足够小，且线路曲线半径足够大的前提下，假设在一个周期或在TN时间内，速度的方向和大小不改变，则CN、 CN-1、BN-1在同一条直线上。CN、CN-1、BN-1、BN的矢量关系，如图6所示。假设列尾位置为CN时列尾速度为VN，则有：
Figure BDA0001299988260000135
Figure BDA0001299988260000136
由于上式中含有CN+1，其为超前量，故实际只能求出
Figure BDA0001299988260000137
即只能求出SWN-1，亦即只能求出
Figure BDA0001299988260000138
这代表了第N个周期只能判断第N-1个周期及之前的完整性状态，因推导出上述公式(1)-(4)。
综上所述，若不存在累积误差项，假定列车为刚性物体，长度保持不变，则应有：
Figure BDA0001299988260000141
其中，L1是第一周期的车长，LN-1是第N-1周期的车长。
若实际计算结果得出：
Figure BDA0001299988260000142
即：
LN-1＞L1
即列车长度变长，说明列车发生了解体，可判断列车完整性丢失。
但是在实际工程应用应考虑的误差因素，由于列车实际上不是刚性物体，会因车钩伸缩而发生变化，且由于累积误差项的存在，实际计算中的判据应为：
STN-1-SWN-1＞E
其中，E为预定完整性阈值，E可以根据实际情况进行设置，例如可以考虑以下因素的一者或多者来确定E值：
(1)因车钩拉伸而导致的列车长度最大变化范围；
(2)计算ST时将地理坐标系距离(直线长)近似转换为公里标坐标系距离 (弧长)产生的计算误差(与N的取值有关)；
(3)定位设备的定位误差；
(4)计算SW时将地理坐标系距离(直线长)近似转换为公里标坐标系距离 (弧长)产生的计算误差(与N的取值有关)；
(5)列尾到列首无线通道信息的传输延迟(包括传输延迟和处理延迟)的计算误差。
此外，在实际计算中，可以以收到应答器定位信息为触发，清空完整性判断的迭代计算结果，以清除累积的计算误差。
实施例5
在该实施例5中，将描述处理模块12根据来自列尾设备的列尾风压数据确定列车是否完整的一种示例过程。具体地，所述列尾风压数据可以包括列尾排风速率以及列尾风管压力值。所述处理模块12可以在以下至少一者满足的情况下确定所述列车不完整：
(1)列尾排风速率大于或等于预定排风速率，例如≥80kPa/s等的其他值，采用这一判据的原因在于，发明人发现：列车减压或充风过程中，列尾风压跟随总风管压力变化，但滞后于总风管压力的变化，且变化幅度与总风管压力一致。当发生列车发生解体、脱节等完整性丢失故障时，很有可能导致主风管断裂和漏风，出现的现象为风管排风速率过高(≥80kPa/s)，因此可以判定列车完整性丢失。
(2)列尾风压管压力值与列首风压管压力值之差大于或等于预定压力值，例如≥10kPa等的其他值，采用这一判据的原因在于，发明人发现：通常列车在运行过程中，机车位于列车头部(即列首)，列尾设备吸附在列车尾部(即列尾)。在列车运行过程中，在列车未减压或减压后的稳定状态下，总风管压力与列尾汇报的尾部风管压力基本保持一致，因此当首尾风压之差≥预定压力值时，则可以判定列车完整性丢失。
此外，处理模块12还可以被配置成实时更新列首的人机交互界面(DMI) 上列尾风压信息的显示，可以有效降低司机的劳动强度。
采用这样的实施例5，通过比较列车首尾的风压值，自动判断列车的完整性情况并通过DMI反馈给乘务员。列车在非零速的状态下，若判断列车完整性丢失，车载设备应立即实施紧急制动停车(例如，重载列车速度低于20km/h时，实施常用制动)，确保行车安全。
实施例6
图7是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测系统的结构示意图，如图7所示，该实施例6与实施例1的不同之处在于，考虑到现有技术的列车的一般使用安装于列车列首内的车载列车运行控制设备(简称车载设备)，因此可以将本发明提供的列车完整性检测装置以硬件的形式集成在车载列车运行控制设备中或者以软件的形式配置车载列车运行控制设备实现列车完整性检测装置的功能。此外，还可以将第一定位设备加装到车载设备内，将第二定位设备加装到列尾设备中，以减少整个系统的结构复杂性。车载设备还可以包括机柜和人机交互界面(DMI)并与机车控制网络和无线通信设备(例如车载无线收发单元，该元件也可以在车载设备中集成，而不作为独立的元件)连接，将这些组件统称为机车设备，如图7所示，列尾设备可以采集列尾的列车管压力和定位数据并通过无线网络以及无线通信设备与车载设备通信，完成数据的传输，例如采用LTE网络等。具体车载列车运行控制设备的配置可以采用上述实施例1-5中一者或多者的组合，在此不再赘述。
并且，本领域技术人员可以根据本发明的公开选择上述各种实施例1-6 的任一者，或者选择上述各种实施例的组合来配置列车完整性检测装置以及列车完整性检测系统，并且其他的替换实施方式也落入本发明的保护范围。
采用本发明提供的列车完整性检测装置以及系统具有以下优点：
(1)不需要对车载设备进行硬件升级，只需要配置定位设备即可实现；
(2)列尾定位信息直接通过既有的无线通信通道传输，无需对通信通道进行改造；
(3)可以直接利用定位设备给出的地理坐标定位信息进行计算，不需要进行地理坐标到公里标的坐标变换，降低算法复杂度，减少设备的功耗；
(4)判据结构简单，易于实现，且包括列尾风压变化检测，增强系统的实用性；
(5)列尾风压无需乘务员人工查询，车载设备定期查询后，实时更新 DMI上列尾风压信息的显示，可以有效降低司机的劳动强度；
(6)一旦出现列车完整性丢失的情况，车载设备发现得更早、判断更准、响应更快，增加行车的安全性。
综上所述，本发明提出的列车完整性检测装置以及系统能够有效为货运铁路运输重载高密度的发展提供有力的安全保障。
图8是根据本发明的一种实施方式的示例列车完整性检测方法的流程图，如图8所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S11，获取列车定位数据和列尾风压数据；以及
步骤S12，根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据，确定列车是否完整。
优选地，所述根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
优选地，所述根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第一结果，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第二结果，根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
优选地，所述根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整包括：在所述第一结果与所述第二结果一致的情况下，当所述第一结果与所述第二结果均为列车完整，则确定所述列车完整；当所述第一结果与所述第二结果均为列车不完整，则确定所述列车不完整；以及在所述第一结果与所述第二结果不一致的情况下，确定列车不完整。
优选地，在确定列车不完整的情况下，对列车进行制动操作和/或报警操作。
优选地，所述列车定位数据包括N个周期的列首定位坐标以及列尾定位坐标，以及根据所述列车定位数据确定列车是否完整包括：根据第N-1个周期的列首定位坐标以及列车行驶速度，计算列首从第一个周期到第N-1个周期的列首走行距离STN-1；根据第N-1个周期的列尾定位坐标、列车行驶速度、以及传输延迟，计算列尾从第一个周期到第N-1个周期的列尾走行距离SWN-1；计算所述列首走行距离STN-1与所述列尾走行距离SWN-1的差值；在所述差值大于预定完整性阈值的情况下，确定列车不完整，其中N为大于或等于1的正整数。
优选地，所述列尾走行距离SWN-1根据以下公式计算：
Figure BDA0001299988260000181
其中：
Figure BDA0001299988260000182
其中B1、B2、B3……,BN-2、BN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列尾公里标位置；CN-2、CN-1、CN分别为第N-2个周期至第N个周期的列尾定位坐标；VN-2和VN-1分别为对应列尾定位坐标CN-2和CN-1位置的列车行驶速度； TN-2和TN-1分别为第N-2个周期和第N-1个周期的将所述列尾定位坐标发送到列首的传输延迟。
优选地，所述列尾风压数据包括列尾排风速率以及列尾风管压力值，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：在以下至少一者满足的情况下，确定所述列车不完整：所述列尾排风速率大于或等于预定排风速率；以及所述列尾风压管压力值与列首风压管压力值之差大于或等于预定压力值。
应当理解的是，上述列车完整性检测方法的各个具体实施方式，均已在示例列车完整性检测装置以及列车完整性检测系统的实施方式中做了详细地说明(如上所述)，在此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.一种列车完整性检测方法，其特征在于，该方法包括：
实时获取列车定位数据和列尾风压数据，其中，所述列车定位数据包括N个周期的列首定位坐标以及列尾定位坐标；以及
根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据，确定列车是否完整，
其中，根据所述列车定位数据确定列车是否完整包括：
根据第N-1个周期的列首定位坐标以及列车行驶速度，计算列首从第一个周期到第N-1个周期的列首走行距离STN-1；
根据第N-1个周期的列尾定位坐标、列车行驶速度、以及传输延迟，计算列尾从第一个周期到第N-1个周期的列尾走行距离SWN-1；
计算所述列首走行距离STN-1与所述列尾走行距离SWN-1的差值；
在所述差值大于预定完整性阈值的情况下，确定列车不完整，其中N为大于或等于1的正整数，
其中，所述列首走行距离可以根据以下公式计算：
STN-1＝A2-A1+A3-A2+…+AN-1-AN-2，
所述列尾走行距离SWN-1根据以下公式计算：
Figure FDA0002381632170000011
其中：
Figure FDA0002381632170000012
其中A1、A2、A3……AN-2、AN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列首公里标位置，B1、B2、B3……,BN-2、BN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列尾公里标位置；CN-2、CN-1、CN分别为第N-2个周期至第N个周期的列尾定位坐标；VN-2和VN-1分别为对应列尾定位坐标CN-2和CN-1位置的列车行驶速度；TN-2和TN-1分别为第N-2个周期和第N-1个周期的将所述列尾定位坐标发送到列首的传输延迟。
2.根据权利要求1所述的列车完整性检测方法，其特征在于，所述根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：
在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整；以及
在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
3.根据权利要求1所述的列车完整性检测方法，其特征在于，所述根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：
在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第一结果，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第二结果，根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整；以及
在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
4.根据权利要求3所述的列车完整性检测方法，其特征在于，所述根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整包括：
在所述第一结果与所述第二结果一致的情况下，当所述第一结果与所述第二结果均为列车完整，则确定所述列车完整；当所述第一结果与所述第二结果均为列车不完整，则确定所述列车不完整；以及
在所述第一结果与所述第二结果不一致的情况下，确定列车不完整。
5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的列车完整性检测方法，其特征在于，在确定列车不完整的情况下，对列车进行制动操作和/或报警操作。
6.根据权利要求5所述的列车完整性检测方法，其特征在于，所述列尾风压数据包括列尾排风速率以及列尾风管压力值，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整包括：在以下至少一者满足的情况下，确定所述列车不完整：
所述列尾排风速率大于或等于预定排风速率；以及
所述列尾风压管压力值与列首风压管压力值之差大于或等于预定压力值。
7.一种列车完整性检测装置，其特征在于，该装置包括：
获取模块，用于实时获取列车定位数据和列尾风压数据，其中，所述列车定位数据包括N个周期的列首定位坐标以及列尾定位坐标；以及
处理模块，用于根据所述列车定位数据和所述列尾风压数据确定列车是否完整，其中，根据所述列车定位数据确定列车是否完整包括：
根据第N-1个周期的列首定位坐标以及列车行驶速度，计算列首从第一个周期到第N-1个周期的列首走行距离STN-1；
根据第N-1个周期的列尾定位坐标、列车行驶速度、以及传输延迟，计算列尾从第一个周期到第N-1个周期的列尾走行距离SWN-1；
计算所述列首走行距离STN-1与所述列尾走行距离SWN-1的差值；
在所述差值大于预定完整性阈值的情况下，确定列车不完整，其中N为大于或等于1的正整数，
其中，所述列首走行距离可以根据以下公式计算：
STN-1＝A2-A1+A3-A2+…+AN-1-AN-2，
所述列尾走行距离SWN-1根据以下公式计算：
Figure FDA0002381632170000041
其中：
Figure FDA0002381632170000042
其中A1、A2、A3……AN-2、AN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列首公里标位置，B1、B2、B3……,BN-2、BN-1分别为第1个周期至N-1个周期的列尾公里标位置；CN-2、CN-1、CN分别为第N-2个周期至第N个周期的列尾定位坐标；VN-2和VN-1分别为对应列尾定位坐标CN-2和CN-1位置的列车行驶速度；TN-2和TN-1分别为第N-2个周期和第N-1个周期的将所述列尾定位坐标发送到列首的传输延迟。
8.根据权利要求7所述的列车完整性检测装置，其特征在于，所述处理模块进一步用于：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
9.根据权利要求7所述的列车完整性检测装置，其特征在于，所述处理模块进一步用于：在获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列车定位数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第一结果，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整并将确定的是否完整的结果作为第二结果，根据所述第一结果和第二结果确定列车是否完整；以及在未获取到所述列车定位数据的情况下，根据所述列尾风压数据确定列车是否完整。
10.根据权利要求9所述的列车完整性检测装置，其特征在于，所述处理模块进一步用于：在所述第一结果与所述第二结果一致的情况下，当所述第一结果与所述第二结果均为列车完整，则确定所述列车完整；当所述第一结果与所述第二结果均为列车不完整，则确定所述列车不完整；以及在所述第一结果与所述第二结果不一致的情况下，确定列车不完整。
11.根据权利要求7-10中任一项权利要求所述的列车完整性检测装置，其特征在于，所述处理模块还用于在确定列车不完整的情况下对列车进行制动操作和/或报警操作。
12.根据权利要求11所述的列车完整性检测装置，其特征在于，所述列尾风压数据包括列尾排风速率以及列尾风管压力值，所述处理模块进一步用于：在以下至少一者满足的情况下，确定所述列车不完整：
所述列尾排风速率大于或等于预定排风速率；以及
所述列尾风压管压力值与列首风压管压力值之差大于或等于预定压力值。
13.一种列车完整性检测系统，其特征在于，该系统包括：
第一定位设备和第二定位设备，分别安装在列车的列首和列尾，用于检测列车定位数据；
列尾设备，安装在列车尾部，用于检测列尾风压数据；
根据权利要求7-12中任一项权利要求所述的列车完整性检测装置，所述列车完整性检测装置分别与所述第一定位设备、所述列尾设备和所述第二定位设备连接。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述列车完整性检测装置为车载列车运行控制设备，安装于列车列首内。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述车载列车运行控制设备包括所述第一定位设备，所述第一定位设备用于检测列首定位坐标；以及所述列尾设备包括所述第二定位设备，所述第二定位设备用于检测列尾定位坐标。
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