CN109436040A - 一种铁路道口智能预警系统及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路道口智能预警系统及预警方法，数据输入模块与时间模块相连；定位模块、数据输入模块、时间模块、预警模块和供电模块均与中央控制模块相连；根据列车的运行状况设置系统运行时刻，当达到所设定的时刻时启动中央控制模块，接收定位模块获得的火车实时运行位置信息，以获取的列车位置信息并结合预警模块物理运行时间与已在轨道内的行人、车辆安全通过时间对预警模块启动时间进行不断优化计算改正；在列车通过道口后，根据设置的安全间隔距离以及列车长度信息结束预警并及时放行车辆与行人。本发明可以实现自动化、智能化地对铁路道口预警装置进行控制，在大大节省了人力的同时，也提高了铁路道口交通的安全性与可靠性。

Description

一种铁路道口智能预警系统及预警方法

技术领域

本发明涉及铁路交通技术领域，具体涉及一种铁路道口智能预警系统及预警方法。

背景技术

随着我国经济实力不断地提高，铁路运输行业也快速发展；但随之而来的是交通安全问题的不断凸显；尤其是在铁路道口的安全问题，铁路道口是列车安全运行的关键环节，它与我们的人身安全和高效的交通运输息息相关。目前在无人看守的铁路道口依旧存在着安全隐患，尤其是在偏远地区的无人看守的铁路道口安全形势更为严峻。

目前大部分地区的无人看守铁路道口缺少一套完整有效的智能预警系统，仍采用传统的栏木装置；缺少警示性，更无法实现智能化、自动化控制，存在不安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以自动决定预警模块运行时刻，同时可以做到在列车驶离铁路道口一定的安全间隔距离后，及时放行车辆与行人的铁路道口智能预警系统。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：本发明提供了一种铁路道口智能预警系统，它包含数据输入模块、时间模块、定位模块、中央控制模块、预警模块和供电模块，所述数据输入模块与所述时间模块相连；所述定位模块安置在列车上；所述数据输入模块、所述时间模块和所述供电模块均与所述中央控制模块相连，并受其控制；所述中央控制模块与所述预警模块相连；所述供电模块分别与所述数据输入模块、所述时间模块以及所述预警模块相连。

作为本发明的进一步改进；所述数据输入模块由相互连接的数据输入及操作装置和数据存储器组成，其数据存储器存储的所需数据为列车运行时刻数据、列车长度数据、预警装置物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据，且数据输入模块所需数据应提前导入与设置。

作为本发明的进一步改进；所述时间模块包括可更新校正的精确电子钟表，为控制方法提供时刻确认服务，时间模块的时间标准应与列车所用时间标准、理论运行时刻表所用时间标准一致。

作为本发明的进一步改进；所述定位模块包含卫星定位装置、信号发射与接收装置，且卫星定位装置、信号发射与接收装置相互连接。定位模块设置在列车上，并实现对列车运行位置的实时定位，为所述中央控制模块发送列车位置数据；同时也起到接收所述中央控制模块发送的信号数据提醒列车驾驶员应对突发情况的作用。

作为本发明的进一步改进；所述中央控制模块由中央控制芯片、信号接收与发射装置组成，中央控制芯片、信号接收与发射装置相互连接。

作为本发明的进一步改进；所述预警模块包含语音播放装置、报警装置和摄像装置，且语音播放装置、报警装置和摄像装置均与中央控制模块连接。预警模块安装在铁路道口处，用于对铁路道口的行人及车辆的警示与提醒，以及对预警启动后进入铁路内的车辆与行人进行拍照取证。

作为本发明的进一步改进；所述供电模块包括相互连接的太阳能电池板及蓄电池，为所述数据输入模块、所述中央控制模块、所述预警模块和所述时间模块提供电源。

作为本发明的进一步改进；所述数据输入模块、所述时间模块、所述中央控制模块、所述预警模块和所述供电模块集成于一防水装置内设置于铁路道口，该防水装置不影响电磁波信号接收与发射，所述防水装置采用硅胶防水结构。

本发明还提供了一种铁路道口智能预警方法，它包含如下步骤：

A、利用数据输入模块中的预设数据确定中央控制模块开始接收定位模块发送的定位数据及优化计算的时刻，当时间模块提供的时间到达所设时刻时执行步骤B；

B、中央控制模块开始接收定位模块发送的列车位置数据，中央控制模块结合数据输入模块中的铁路道口预警模块物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据，运用内置优化计算方法确定铁道道口预警模块运行时刻，即在列车到来前预先启动时间应为：T1+D1/V1+D/V2；

T1为铁路道口预警模块物理运行时间，D1为铁路道口宽度，V1为行人行走速度（采用老弱病残幼最慢行走速度），D是预设的列车安全间隔距离（根据列车运行速度进行设定），V2为列车运行速度；

当由时间模块提供的时间达到计算得到的时刻时，预警模块启动开始预警，预警模块正常运行后则执行步骤C；

C、中央控制模块在系统关闭前保持接收列车上设置的定位模块发送的列车位置数据，当S>L+D时放行车辆与行人，本系统关闭，并结束预警；

S是道口预警模块与列车上设置的定位模块的距离，L是列车的长度，D是预设的安全间隔距离，此安全间隔距离根据列车运行速度进行设定（运行速度快的列车设置的安全间隔距离应加长）。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、本发明根据列车的运行状况设置系统运行时刻，当达到所设定的时刻时启动中央控制模块，接收定位模块获得的火车实时运行位置信息，以获取的列车位置信息并结合预警模块物理运行时间与已在轨道内的行人、车辆安全通过时间对预警模块启动时间进行不断优化计算改正，得到最佳的铁路道口预警模块启动时刻；在列车通过道口后，根据设置的安全间隔距离以及列车长度信息结束预警并及时放行车辆与行人；

2、本发明考虑到了预警系统应对突发情况（如：突发自然灾害、预警装置正常运行后仍有行人或车辆进入铁路轨道内）的能力，此时可由所述中央控制模块向所述定位模块发送信号数据，以提醒列车驾驶员采取紧急制动及时应对措施；

3、本发明可以实现自动化、智能化地对铁路道口预警装置进行控制，在大大节省了人力的同时，也提高了铁路道口交通的安全性与可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供实施例的结构框图；

图2为本发明所提供实施例的列车通过前后安全间隔距离示意图；

图3为本发明所提供实施例的预警方法流程图；

附图标记：

1—数据输入模块；2—时间模块；3—定位模块；4—中央控制模块；5—预警模块；6—供电模块；7—列车；8—铁路道口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-图2，本具体实施方式采用以下技术方案：一种铁路道口智能预警系统及预警方法，它包含数据输入模块1、时间模块2、定位模块3、中央控制模块4、预警模块5和供电模块6，其中，

所述数据输入模块1用于预设数据导入，及确定系统开始接收列车定位数据并优化计算的时刻阈值。数据输入模块1由相互连接的数据输入及操作装置和数据存储器组成，其数据存储器存储的所需数据为列车运行时刻数据、列车长度数据、预警装置物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据，且数据输入模块1所需数据应提前导入与设置，数据输入及操作装置采用TELESKY AD7705 双路16位ADC数据采集模块，数据存储器采用TELESKY SD卡读写模块；

所述时间模块2用于提供标准一致的时间服务，包括可更新校正的精确电子钟表以及相关电路元件（TELESKY DS3231 高精度时钟模块），为控制方法提供时刻确认服务，时间模块2的时间标准应与列车所用时间标准、理论运行时刻表所用时间标准一致；

所述定位模块3用于定位运行列车的精确位置，定位模块3包含卫星定位装置、信号发射与接收装置一，且卫星定位装置、信号发射与接收装置相互连接，卫星定位装置采用BDS（北斗定位系统）、信号发射与接收装置一采用TELESKY SIM800A GSM无线数据传输模块。定位模块3设置在列车7上，并实现对列车7运行位置的实时定位，为所述中央控制模块4发送列车位置数据，同时也起到接收所述中央控制模块4发送的信号数据提醒列车驾驶员应对突发情况的作用；

所述中央控制模块4用于控制其它模块并计算得到最佳的预警装置启动时刻，它由中央控制芯片、信号接收与发射装置二组成，中央控制芯片、信号接收与发射装置二相互连接，且中央控制芯片采用TELESKY STM32F103C8T6 STM32 LQFP48 芯片微控制器、信号发射与接收装置二采用TELESKY SIM800A GSM无线数据传输模块。中央控制芯片4内置控制程序及相关优化算法，可以根据所述数据输入模块1中的数据决定开始接收所述定位模块3发送的列车位置信息的时刻，在达到此时刻时开始不断接收列车上的定位模块3所获取的列车位置数据，并结合所述数据输入模块1中的数据（列车长度数据、预警装置物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据）通过优化计算，以得到最为精确的铁路道口所述预警模块5运行时刻，并控制整个系统的有效运行；

所述预警模块5用于对铁路道口8行人及车辆的警示与提醒，它包含语音播放装置、报警装置和摄像装置，且语音播放装置、报警装置和摄像装置均与中央控制模块4连接，语音播放装置采用TELESKY FS-VMP-27语音装置，报警装置采用电磁式有源蜂鸣报警器，摄像装置采用数码相机；

所述供电模块6用于为所述数据输入模块1、所述中央控制模块4、所述预警模块5和所述时间模块2提供电源，它包括相互连接的太阳能电池板及蓄电池；

所述数据输入模块1与所述时间模块2相连；所述定位模块3安置在列车7上；所述数据输入模块1、所述时间模块2和所述供电模块6均与所述中央控制模块4相连；所述中央控制模块4与所述预警模块5相连；所述供电模块6分别与所述数据输入模块1、所述时间模块2以及所述预警模块5相连。

所述数据输入模块1、所述时间模块2、所述中央控制模块4、所述预警模块5和所述供电模块6集成于一防水装置内设置于铁路道口8，该防水装置不影响电磁波信号接收与发射，所述防水装置采用硅胶防水结构。

如图1所示，所述中央控制模块4通过所述数据输入模块1导入的数据确定本系统启动时刻，并将时刻数据传送到所述时间模块2；当达到确定的开始接收列车定位数据的时刻后，所述时间模块2向所述中央控制模块4输出信号，所述中央控制模块4开始接收所述定位模块3发送的列车定位数据，所述中央控制模块4利用定位数据结合各列车长度数据、预警装置物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据确定预警装置启动时刻，并将信号输出到预警模块5。通过对列车实时位置的精确定位并不断改正确定最佳的预警模块运行时刻，可以在保证安全的情况下极大地提高工作效率。

所述中央控制模块4开始接收定位信息时刻的确定应根据列车运行时刻表进行确定，在预计到达时刻前如5min-10min时宜启动本系统，开始后续流程；如若存在到达本铁路道口8的前后相邻列车时间间隔较短、列车延误情况时，则应相应的改变系统启动时刻阈值。

所述定位模块3可以对列车7进行动态定位（如GPS、BDS定位方式）；但鉴于列车运行速度较快，可采用精度更高的组合定位方式（如DBDS/ZigBee、DBDS/RFID组合定位技术）；在达到系统启动时刻阈值后，应根据一定的时间间隔（如10s）对列车位置进行实时定位，并将定位数据及时传入所述中央控制模块4。

所述中央控制模块4接收到所述定位模块3传入的列车定位数据后，可以利用内置计算方法（如爬坡算法、遗传算法）并结合所述数据输入模块1中的各种预设数据（铁路道口装置物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据），计算得到铁路道口8所述预警模块5最佳运行时刻，控制预警模块5的启动；其中装置物理运行时间主要考虑为本系统报警装置启动反应时间；其中列车安全间隔距离应根据列车运行的速度、周边环境确定，其中轨道内行人与车辆安全通行时间可以T= D1/V1记。

T是轨道内行人、车辆安全通行时间；D1是铁路道口宽度；V1是行人行走速度（采用老弱病残幼最慢行走速度）。

如图2所示，在列车7通过铁路道口8前以及通过铁路道口8后，应设置一定的安全间隔距离D；列车通过前，除所设的安全间隔距离之外，也应考虑到已在铁路内行人安全通过时间、装置运行时间；在列车7通过后，当列车尾部与铁路道口预警模块5间距离大于D时，即S>L+D时即可放行车辆与行人，本预警系统关闭，并结束预警，例如D可设置为100-200 m，但应根据列车的运行速度进行研究确定，对于运行速度较快的列车其安全间隔距离需要相应的增大；

S是道口预警模块与列车上设置的定位模块的距离，L是列车的长度, D是预设的列车安全间隔距离（根据列车速度进行设定）。

请参阅图3，本具体实施方式还提供了一种铁路道口智能预警方法，它包含如下步骤：

A、利用数据输入模块1中的预设数据确定中央控制模块4开始接收定位模块3发送的定位数据及优化计算的时刻，当时间模块2提供的时间到达所设时刻时执行步骤B；

B、中央控制模块4开始接收定位模块3发送的列车位置数据，中央控制模块4结合数据输入模块1中的铁路道口预警模块5物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据，运用内置优化计算方法确定铁道道口预警模块5运行时刻，即在列车到来前预先启动时间应为：T1+D1/V1+D/V2；

T1为铁路道口预警模块物理运行时间，D1为铁路道口宽度，V1为行人行走速度（采用老弱病残幼最慢行走速度），D是预设的列车安全间隔距离（根据列车运行速度进行设定），V2为列车运行速度；

当由时间模块提供的时间达到计算得到的时刻时，预警模块启动开始预警，预警模块正常运行后则执行步骤C；

C、中央控制模块4在系统关闭前保持接收列车上设置的定位模块3发送的列车位置数据，当S>L+D时放行车辆与行人，本系统关闭，并结束预警；

S是道口预警模块与列车上设置的定位模块的距离，L是列车的长度，D是预设的安全间隔距离，此安全间隔距离根据列车运行速度进行设定（运行速度快的列车设置的安全间隔距离应加长）。

在具体实施过程中也应考虑到应对突发状况（如：突发自然灾害、预警装置正常运行后仍有行人或车辆进入铁路轨道内）的能力，此时由所述中央控制模块4向所述定位模块3发送信号，以提醒列车驾驶员采取紧急制动及时应对措施，以提高安全性和可靠性，实现本系统的自动化及智能化。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，它包含数据输入模块、时间模块、定位模块、中央控制模块、预警模块和供电模块，所述数据输入模块与所述时间模块相连；所述定位模块安置在列车上；所述数据输入模块、所述时间模块和所述供电模块均与所述中央控制模块相连；所述中央控制模块与所述预警模块相连；所述供电模块分别与所述数据输入模块、所述时间模块以及所述预警模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，所述数据输入模块由相互连接的数据输入及操作装置和数据存储器组成。

3.根据权利要求1所述的一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，所述时间模块包括可更新校正的精确电子钟表。

4.根据权利要求1所述的一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，所述定位模块包含卫星定位装置、信号发射与接收装置，且卫星定位装置、信号发射与接收装置相互连接。

5.根据权利要求1所述的一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，所述中央控制模块由中央控制芯片、信号接收与发射装置组成，中央控制芯片、信号接收与发射装置相互连接。

6.根据权利要求1所述的一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，所述预警模块包含语音播放装置、报警装置和摄像装置，且语音播放装置、报警装置和摄像装置均与中央控制模块连接。

7.根据权利要求1所述的一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，所述供电模块包括相互连接的太阳能电池板及蓄电池。

8.根据权利要求1所述的一种铁路道口智能预警系统，其特征在于，所述数据输入模块、所述时间模块、所述中央控制模块、所述预警模块和所述供电模块集成于一防水装置内设置于铁路道口。

9.一种铁路道口智能预警方法，其特征在于，它包含如下步骤：

(A)、利用数据输入模块中的预设数据确定中央控制模块开始接收定位模块发送的定位数据及优化计算的时刻，当时间模块提供的时间到达所设时刻时执行步骤(B)；

(B)、中央控制模块开始接收定位模块发送的列车位置数据，中央控制模块结合数据输入模块中的铁路道口预警模块物理运行时间数据、轨道内行人与车辆安全通行时间数据、列车安全间隔距离数据，运用内置优化计算方法确定铁道道口预警模块运行时刻，即在列车到来前预先启动时间应为：T1+D1/V1+D/V2；

T1为铁路道口预警模块物理运行时间，D1为铁路道口宽度，V1为行人行走速度，D是预设的列车安全间隔距离，V2为列车运行速度；

当由时间模块提供的时间达到计算得到的时刻时，预警模块启动开始预警，预警模块正常运行后则执行步骤(C)；

(C)、中央控制模块在系统关闭前保持接收列车上设置的定位模块发送的列车位置数据，当S>L+D时放行车辆与行人，本系统关闭，并结束预警；

S是道口预警模块与列车上设置的定位模块的距离，L是列车的长度，D是预设的安全间隔距离，此安全间隔距离根据列车运行速度进行设定。