CN110884529A - 一种轨道交通调试线路末端防冒进装置和方法 - Google Patents

一种轨道交通调试线路末端防冒进装置和方法 Download PDF

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孙俊勇
曾军
杜求茂
陈建林
张�焕
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Abstract

本发明公开了一种轨道交通调试线路末端防冒进装置和方法，包括安装在车辆上的车载主机和安装在线路末端的地面终端；所述地面终端用于获取车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；所述车载主机包括：通信模块，用于接收所述地面终端发送过来的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；判断模块，用于判断车辆是否冒进风险，并在判定车辆存在冒进风险时发出车辆冒进信号；执行模块，用于当接收到判断模块发出的车辆冒进信号时，发出警报和/或使车辆紧急制动。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的车载设备只具备通信功能以及简单的判断功能，而雷达测距测速的功能则主要由地面设备来实现，极大地简化了车载设备，降低了成本。

Description

一种轨道交通调试线路末端防冒进装置和方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种轨道交通调试线路末端防冒进装置和方法。
背景技术
轨道交通车辆在正式线路上线前需要对车辆进行调试。目前各车辆制造厂，车辆维修基地的调试线路里程短，调试线路无地面信号系统，调试车辆较多等因素的叠加，调试人员稍不留神，容易出现调试车辆冒出线路末端的事故。车辆一旦冒出线路，轻则影响整个线路的调试作业，重则导致车辆严重损坏，造成百上千万元的经济损失。目前，车辆定位及列车防护技术已在轨道交通线路成熟应用。现有技术中，用于调试线路末端的防冒进装置一般采用基于地面应答器的列车定位技术，该技术需要在地面布置较多应答器，投资大，维护成本高，车载设备复杂等特点。不适合应用于调试线路零时定位和防护。因此，亟待开发一种投资成本低，使用方便，定位精度高的线路末端防冒进系统，以满足试验线路要求。
公开号为CN107662623A的发明专利，公开了一种“有轨电车安全形式监测预警系统和方法”，其中监测预警系统部分包括列车定位设备、雷达、线路数据库、控制中心、车载控制主机和声光报警器，所述列车定位设备、雷达、车载控制主机和声光报警器均设置在列车内，结合雷达探测技术，通过障碍物识别、线路数据匹配提取、障碍物危险等级划分、障碍物跟踪识别，以及列车定位信息、线路数据信息、线路设备状态信息等，来实现有轨电车前方危险工况检测预警功能，其缺点在于，列车搭载系统过于复杂，仅适用于正常运行车辆的安全驾驶，并不适合应用于调试线路零时定位和防护。
发明内容
为解决背景技术中现有有轨车辆防冒进装置的列车搭载系统过于复杂，投资大，维护成本高的问题，本发明提供了一种轨道交通调试线路末端防冒进装置，具体技术方案如下。
一种轨道交通调试线路末端防冒进装置，其特征在于：包括安装在车辆上的车载主机和安装在线路末端的地面终端；所述地面终端用于获取车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；所述车载主机包括：
通信模块，用于接收所述地面终端发送过来的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；
判断模块，用于根据车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，判断车辆是否冒进风险，并在判定车辆存在冒进风险时发出车辆冒进信号；
执行模块，用于当接收到判断模块发出的车辆冒进信号时，发出警报和 /或使车辆紧急制动。
地面终端将获取到的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离发送给车载主机，车载主机判断车辆是否冒进风险，并在车辆存在冒进风险时执行相应防护措施，即报警和/或紧急制动。由此，车载设备只具备通信功能以及简单的判断功能，而雷达测距测速的功能则主要由地面设备来实现，极大地简化了车载设备，降低了成本。
具体地，所述判断模块在当|s1-sε|≤σ时，判定车辆存在冒进风险；其中vt为车辆在t时刻的速度，S1为车辆距离所述地面终端的距离，aε为紧急制动减速度，σ为安全余量。
根据车辆的速度以及紧急制动减速度，即可计算出车辆紧急制动需要行驶的距离，再通过预设安全余量σ，确保车辆不会冒进。所述σ的值小于10 米，根据车辆程序响应延时确定。
优选地，所述通信模块还用于发送检测数据包，所述检测数据包的内容包括设备识别号、数据发送序列、数据发出时刻和地面终端接收数据时刻；所述地面终端包括雷达通信模块和雷达测距测速模块；所述雷达通信模块用于在接收到所述通信模块发送过来的检测数据包，所述雷达测距测速模块用于根据下列公式计算车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，并将车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离填入所述检测数据包后返回给所述通信模块：sn＝[(tn+1-tn)]×vE/2；sn+1＝[(tn+2-tn+1)]×vE/2；
Figure RE-GDA0002367386120000031
其中sn为第n次测量时车辆距离所述地面终端的距离，tn，1为第n次数据发出时刻， tn，2为第n次地面终端接收数据时刻，vE为电磁波速度，v为车辆的速度， n＝1,2,3…。
地面雷达(雷达测距测速模块)自动检测到对面迎面开过来的障碍物，根据雷达的飞行时间即可计算出车辆距离所述地面终端的距离以及车辆的速度，并将速度，距离参数按照固定格式发送出去，车载设备只要拥有通信功能，接收到地面雷达测出的数据同样也以类似的方法防止冒进。其通信数据采用预先定义格式，如下：设备识别号、发送序列、发出时间、从机处理时间。发送主机通过天线向配套的终端地面设备发送本机报文，报文包含设备识别号，发送信号的序列(如：1,2……16)，发送本帧数据的时间；当地面终端接收到主机数据，将启动地面通信雷达的雷达测距功能，将检测的速度与距离数据，通过无线通信，将终端机的响应时间填在定义的数据帧位置，并回复给车载主机。当车载设备故障，或者地面装置故障，无法进行通信时，车载设备将输出禁止车辆运行的指令，确保车辆安全。
优选地，所述车载主机为便携式，安装在所述车辆的首端和/或末端。
针对现有轨道交通车辆双司机室双向行驶的特点，该车载主机具备便携易固定安装的特点，在两端司机室各安装一套，即安装在车辆的首端和末端，当列车两个方向运行时都可以对调试线路两端进行末端防护。在司机占有司机室后分别启动防冒进设备，在列车运行时防冒进系统运行设备内部的软件，按照上述方式对列车进行安全运行保护。对于只有一个运行方向的移动设备也适用于上述安全防护原则，只需要安装一套防冒进设备即可，即安装在车辆的首端或末端。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种轨道交通调试线路末端防冒进方法，包括如下步骤：
S1、车载主机接收由地面终端获取并发送过来的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；
S2、车载主机根据车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，判断车辆是否存在冒进风险，若判定车辆存在冒进风险，则发出警报和/或使车辆紧急制动。
通过上述方法，车载设备只具备通信功能以及简单的判断功能，而雷达测距测速的功能则主要由地面设备来实现，极大地简化了车载设备，降低了成本。
优选地，所述步骤S2中判断车辆是否存在冒进风险的具体方法是：当|s1-sε|≤σ时，则判定车辆存在冒进风险；其中
Figure RE-GDA0002367386120000051
vt为车辆在t 时刻的速度，S1为车辆距离所述地面终端的距离，aε为紧急制动减速度，σ为安全余量。
根据车辆的速度以及紧急制动减速度，即可计算出车辆紧急制动需要行驶的距离，再通过预设安全余量σ，确保车辆不会冒进。
优选地，所述步骤S1具体包括如下步骤：
S11、地面终端接收车载主机发送过来的检测数据包，所述检测数据包的内容包括设备识别号、数据发送序列、数据发出时刻和地面终端接收数据时刻；
S12、地面终端计算出车辆距离所述地面终端的距离以及车辆的速度：
S13、地面终端将车辆距离所述地面终端的距离和车辆的速度填入检测数据包中后，返回给车载主机。
地面终端自动检测到对面迎面开过来的障碍物，根据雷达的飞行时间计算迎面而来的障碍物的距离和速度，并将速度，距离参数按照固定格式发送出去，车载设备只要拥有通信功能，接收到地面雷达测出的数据同样也以类似的方法防止冒进。其通信数据采用预先定义格式，如下：设备识别号、发送序列、发出时间、从机处理时间。发送主机通过天线向配套的终端地面设备发送本机报文，报文包含设备识别号，发送信号的序列(如：1,2……16)，发送本帧数据的时间；当地面终端接收到主机数据，将启动地面通信雷达的雷达测距功能，将检测的速度与距离数据，通过无线通信，将终端机的响应时间填在定义的数据帧位置，并回复给车载主机。当车载设备故障，或者地面装置故障，无法进行通信时，车载设备将输出禁止车辆运行的指令，确保车辆安全。
优选地，所述步骤S1中，所述地面终端根据如下公式计算出车辆距离所述地面终端的距离以及车辆的速度：s1＝[(t12-t11)]×vE/2； s2＝[(t22-t21)]×vE/2；
Figure RE-GDA0002367386120000061
其中sn为第n次测量距离，tn，1为第n次数据发出时刻，tn，2为第n次地面终端接收数据时刻，vE为电磁波速度，v为车辆的速度，n＝1,2,3…。根据雷达的飞行时间即可计算出车辆距离所述地面终端的距离以及车辆的速度。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本发明通过地面终端将获取到的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离发送给车载主机，车载主机判断车辆是否冒进风险，并在车辆存在冒进风险时执行相应防护措施，即报警和/或紧急制动。由此，车载设备只具备通信功能以及简单的判断功能，而雷达测距测速的功能则主要由地面设备来实现，极大地简化了车载设备，降低了成本。
附图说明
图1为本发明轨道交通调试线路末端防冒进装置的结构示意图；
图2为本发明轨道交通调试线路末端防冒进方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种轨道交通调试线路末端防冒进装置，包括安装在车辆上的车载主机和安装在线路末端的地面终端；
所述车载主机包括：
通信模块，用于向所述地面终端发送检测数据包，所述检测数据包的内容包括设备识别号、数据发送序列、数据发出时刻和地面终端接收数据时刻；还用于接收所述地面终端发送过来的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；
判断模块，用于根据车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，判断车辆是否冒进风险，并在判定车辆存在冒进风险时发出车辆冒进信号；
执行模块，用于当接收到判断模块发出的车辆冒进信号时，发出警报和 /或使车辆紧急制动；
所述地面终端包括雷达通信模块和雷达测距测速模块；所述雷达通信模块用于接收所述通信模块发送过来的检测数据包，所述雷达测距测速模块用于计算车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，并将车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离填入所述检测数据包后返回给所述通信模块。
其中，所述通信模块与所述雷达通信模块无线通信，所述通信模块与所述判断模块通信，所述判断模块与所述执行模块通信；所述雷达通信模块与所述雷达测距测速模块通信。
所述判断模块在当|s1-sε|≤σ时，判定车辆存在冒进风险；其中
Figure RE-GDA0002367386120000071
vt为车辆在t时刻的速度，S1为车辆距离所述地面终端的距离， aε为紧急制动减速度，σ为安全余量。
所述雷达测距测速模块根据如下公式计算车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离：
sn＝[(tn+1-tn)]×vE/2；sn+1＝[(tn+2-tn+1)]×vE/2；
Figure RE-GDA0002367386120000081
其中sn为第n次测量时车辆距离所述地面终端的距离，tn，1为第n次数据发出时刻，tn，2为第 n次地面终端接收数据时刻，vE为电磁波速度，v为车辆的速度，n＝1,2,3…。
工作时，首先由车载主机发送检测数据包给所述地面终端，所述地面终端上的雷达通信模块在接收到所述检测数据包后，所述雷达测距测速模块开始进行测距测速，并将计算出的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离发送给所述雷达通信模块，所述雷达通信模块将车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离按固定格式(固定格式如下：设备识别号、发送序列、发出时间、从机处理时间)填入所述检测数据包后，将填入数据后的检测数据包返回给所述通信模块，所述通信模块根据检测数据包中的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离数据，判断车辆是否冒进风险，并在判定车辆存在冒进风险时，向所述执行模块发出车辆冒进信号；所述执行模块若接收到判断模块发出的车辆冒进信号，发出警报并使车辆紧急制动。
如图2所示，种轨道交通调试线路末端防冒进方法，包括如下步骤：
S1、车载主机向地面终端发送检测数据包；其中所述检测数据包的内容包括设备识别号、数据发送序列、数据发出时刻和地面终端接收数据时刻；
S2、地面终端在接收到检测数据包后，计算出车辆距离所述地面终端的距离以及车辆的速度；
S3、地面终端将车辆距离所述地面终端的距离和车辆的速度填入检测数据包中后，返回给车载主机；
S4、车载主机根据车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，判断车辆是否存在冒进风险，若判定车辆存在冒进风险，则发出警报并使车辆紧急制动。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种轨道交通调试线路末端防冒进装置，其特征在于：包括安装在车辆上的车载主机和安装在线路末端的地面终端；所述地面终端用于获取车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；所述车载主机包括：
通信模块，用于接收所述地面终端发送过来的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；
判断模块，用于根据车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，判断车辆是否冒进风险，并在判定车辆存在冒进风险时发出车辆冒进信号；
执行模块，用于当接收到判断模块发出的车辆冒进信号时，发出警报和/或使车辆紧急制动。
2.根据权利要求1所述的轨道交通调试线路末端防冒进装置，其特征在于：所述判断模块在当|s1-sε|≤σ时，判定车辆存在冒进风险；其中
Figure FDA0002274124910000011
vt为车辆在t时刻的速度，S1为车辆距离所述地面终端的距离，aε为紧急制动减速度，σ为安全余量。
3.根据权利要求1或2所述的轨道交通调试线路末端防冒进装置，其特征在于：所述通信模块还用于发送检测数据包，所述检测数据包的内容包括设备识别号、数据发送序列、数据发出时刻和地面终端接收数据时刻；所述地面终端包括雷达通信模块和雷达测距测速模块；所述雷达通信模块用于接收所述通信模块发送过来的检测数据包，所述雷达测距测速模块用于根据下列公式计算车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，并将车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离填入所述检测数据包后返回给所述通信模块：sn＝[(tn+1-tn)]×vE/2；sn+1＝[(tn+2-tn+1)]×vE/2；
Figure FDA0002274124910000012
其中sn为第n次测量时车辆距离所述地面终端的距离，tn，1为第n次数据发出时刻，tn，2为第n次地面终端接收数据时刻，vE为电磁波速度，v为车辆的速度，n＝1,2,3…。
4.根据权利要求1或2所述的轨道交通调试线路末端防冒进装置，其特征在于：所述车载主机为便携式，安装在所述车辆的首端和/或末端。
5.一种轨道交通调试线路末端防冒进方法，包括如下步骤：
S1、车载主机接收由地面终端获取并发送过来的车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离；
S2、车载主机根据车辆的速度和车辆距离所述地面终端的距离，判断车辆是否存在冒进风险，若判定车辆存在冒进风险，则发出警报和/或使车辆紧急制动。
6.根据权利要求5所述的轨道交通调试线路末端防冒进方法，其特征在于，所述步骤S2中判断车辆是否存在冒进风险的具体方法是：当|s1-sε|≤σ时，则判定车辆存在冒进风险；其中
Figure FDA0002274124910000021
vt为车辆在t时刻的速度，S1为车辆距离所述地面终端的距离，aε为紧急制动减速度，σ为安全余量。
7.根据权利要求5或6所述的轨道交通调试线路末端防冒进方法，所述步骤S1具体包括如下步骤：
S11、地面终端接收车载主机发送过来的检测数据包，所述检测数据包的内容包括设备识别号、数据发送序列、数据发出时刻和地面终端接收数据时刻；
S12、地面终端计算出车辆距离所述地面终端的距离以及车辆的速度：
S13、地面终端将车辆距离所述地面终端的距离和车辆的速度填入检测数据包中后，返回给车载主机。
8.根据权利要求7所述的轨道交通调试线路末端防冒进方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述地面终端根据如下公式计算出车辆距离所述地面终端的距离以及车辆的速度：s1＝[(t12-t11)]×vE/2；s2＝[(t22-t21)]×vE/2；
Figure FDA0002274124910000031
其中sn为第n次测量距离，tn，1为第n次数据发出时刻，tn，2为第n次地面终端接收数据时刻，vE为电磁波速度，v为车辆的速度，n＝1,2,3…。
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