CN114559908A - 激光检测式脱轨自动制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光检测式脱轨自动制动系统，所述的系统包括:激光测距模块,包括有若干个激光测距传感器，用于测量列车偏离轨道的距离；数据处理模块，设定标准误差区间和标准距离值，提取所述的测量数据，如果所述的测量数据位于所述的标准误差区间之外，则判定所述的测量数据为异常数据；脱轨判断模块，提取所述的异常数据，获取所述的异常数据所对应的激光测距传感器两侧的若干个激光测距传感器所测得的测量数据作为对比数据，如果所述的比对数据异常概率超过所设定的阈值时，判定为脱轨；制动模块，用于在脱轨状态下，沟通主风管与大气的通路，引起列车发生紧急制动。相比于传统方式，本发明判断更加准确，减少误判的概率。

Description

激光检测式脱轨自动制动系统
技术领域
本发明涉及列车脱轨制动技术领域，具体涉及一种激光检测式脱轨自动制动系统。
背景技术
脱轨亦称出轨，车轮轮对在列车运行时离开钢轨的现象，脱轨事故可造成铁路损坏或人员损伤，按照脱轨过程，脱轨可分为爬上脱轨、滑上脱轨、跳上脱轨和掉轨四种类型。脱轨情况非常复杂，除因线路破坏造成脱轨外，主要是车轮横向力过大或垂向力减小引起的。另外，损坏或歪斜的铁轨、列车超速、列车或钢轮异状或是轨道上的阻碍物，都会造成脱轨。脱轨也可能发生在两个以上或多数列车相撞时发生。
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定(又称激光测距)的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。
在常规的脱轨自动制动系统中，大多是利用脱轨时车体与轮对的相对位移，通过脱轨时车轴的运动来顶断或者是拉断制动阀杆，沟通主风管与大气的通路，引起列车发生紧急制动作用。这种脱轨自动制动方式虽然简单，但是需要依据脱轨时车轴的运动来进行自动制动，相比于激光测距的方式，其反应较为迟钝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光检测式脱轨自动制动系统，以解决常规脱轨自动制动系统反应迟钝的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
激光检测式脱轨自动制动系统，所述的系统包括:
激光测距模块,包括有若干个激光测距传感器，用于测量列车偏离轨道的距离，所述的列车偏离轨道的距离定义为测量数据；
数据处理模块，设定标准误差区间和标准距离值，提取所述的测量数据，如果所述的测量数据位于所述的标准误差区间内，则令所述的测量数据等于所述的标准距离值，并判定所述的测量数据为安全数据；如果所述的测量数据位于所述的标准误差区间之外，则判定所述的测量数据为异常数据；
脱轨判断模块，提取所述的异常数据，获取所述的异常数据所对应的激光测距传感器两侧的若干个激光测距传感器所测得的测量数据作为对比数据，如果所述的比对数据异常概率超过所设定的阈值时，判定为脱轨；
制动模块，用于在脱轨状态下，沟通主风管与大气的通路，引起列车发生紧急制动。
作为本发明进一步的方案：在脱轨判断模块中，如果所述的对比数据中的异常概率为0时，则判定为测量异常，与所述的异常数据所对应的激光测距传感器判定为设备损坏，并停止使用
作为本发明进一步的方案：在脱轨判断模块中，如果所述的对比数据中的异常概率不为0且小于所设定的阈值时，将所述的对比数据和异常数据按照其所对应的激光测距传感器的空间顺序进行排序，生成参考数列，如果所述的参考数列为单调递增数列时，则判定为可能脱轨。
作为本发明进一步的方案：当系统判定为可能脱轨时，提取所述的参考数列的最后一项，计算出其与标准距离值之间的差值，当所述的差值的绝对值超过所设定的脱离阈值时，判定为脱轨。
作为本发明进一步的方案：当系统判定为可能脱轨时，提取所述的参考数列的最后一项，计算出其与标准距离值之间的差值，当所述的差值的绝对值不超过所设定的脱离阈值时，判定列车具有脱轨倾向，对所述的参考数列的最后一项所对应的激光测距传感器接下来一定时间间隔内所测得测量数据进行实时提取，所提取的测量数据定义为监测数据，如果所述的监测数据单调递增并超过脱离阈值时，则判定为脱轨。
作为本发明进一步的方案：如果所述的监测数据单调递减，则判定为路轨异常。
作为本发明进一步的方案：如果所述的监测数据先单调递增再单调递减，且最大值不超过脱离阈值时，则判定为路轨异常。
作为本发明进一步的方案：如果所述的参考数列先单调递增再单调递减，则判定为路轨异常。
本发明的有益效果：本发明通过激光测距这种具体的技术手段来实时获得列车偏离轨道的距离，具体可以通过测量车轴与轨道边缘的距离来实现，而通过对实时提取的数据进行相应的数据处理进行进行误差处理，从而排除轨道瑕疵对日常数据检测的影响，并对若干组测量数据进行集中处理，判断出列车的实际情况，从而执行是否进行制动。相比于传统方式，本发明判断更加准确，减少误判的概率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种优选的实施例提供的一种激光检测式脱轨自动制动系统的结构示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种激光检测式脱轨自动制动系统执行时的具体流程，所述的系统包括：
激光测距模块,包括有若干个激光测距传感器，用于测量列车偏离轨道的距离，所述的列车偏离轨道的距离定义为测量数据；
数据处理模块，设定标准误差区间和标准距离值，提取所述的测量数据，如果所述的测量数据位于所述的标准误差区间内，则令所述的测量数据等于所述的标准距离值，并判定所述的测量数据为安全数据；如果所述的测量数据位于所述的标准误差区间之外，则判定所述的测量数据为异常数据；
脱轨判断模块，提取所述的异常数据，获取所述的异常数据所对应的激光测距传感器两侧的若干个激光测距传感器所测得的测量数据作为对比数据，如果所述的比对数据异常概率超过所设定的阈值时，判定为脱轨；
制动模块，用于在脱轨状态下，沟通主风管与大气的通路，引起列车发生紧急制动。
作为本发明另一个优选实施例，在脱轨判断模块中，如果所述的对比数据中的异常概率为0时，则判定为测量异常，与所述的异常数据所对应的激光测距传感器判定为设备损坏，并停止使用。
在本实施例另一种情况中，在脱轨判断模块中，如果所述的对比数据中的异常概率不为0且小于所设定的阈值时，将所述的对比数据和异常数据按照其所对应的激光测距传感器的空间顺序进行排序，生成参考数列，如果所述的参考数列为单调递增数列时，则判定为可能脱轨。
而在在本实施中，如果所述的参考数列先单调递增再单调递减，则判定为路轨异常。
可以理解的是，当系统判定为可能脱轨时，提取所述的参考数列的最后一项，计算出其与标准距离值之间的差值，当所述的差值的绝对值超过所设定的脱离阈值时，判定为脱轨。
在本发明另一种优选的实施例中，当系统判定为可能脱轨时，提取所述的参考数列的最后一项，计算出其与标准距离值之间的差值，当所述的差值的绝对值不超过所设定的脱离阈值时，判定列车具有脱轨倾向，对所述的参考数列的最后一项所对应的激光测距传感器接下来一定时间间隔内所测得测量数据进行实时提取，所提取的测量数据定义为监测数据，如果所述的监测数据单调递增并超过脱离阈值时，则判定为脱轨。
值得注意的是，如果所述的监测数据单调递减，则判定为路轨异常。
同样的是，如果所述的监测数据先单调递增再单调递减，且最大值不超过脱离阈值时，则判定为路轨异常。
所述一种激光检测式脱轨自动制动系统所能实现的功能均由计算机设备完成，所述计算机设备包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现所述一种激光检测式脱轨自动制动系统的功能。
处理器从存储器中逐条取出指令、分析指令，然后根据指令要求完成相应操作，产生一系列控制命令，使计算机各部分自动、连续并协调动作，成为一个有机的整体，实现程序的输入、数据的输入以及运算并输出结果，这一过程中产生的算术运算或逻辑运算均由运算器完成；所述存储器包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，所述只读存储器用于存储计算机程序，所述存储器外部设有保护装置。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，上述服务设备的描述仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比上述描述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，上述处理器是上述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个用户终端的各个部分。
上述存储器可用于存储计算机程序和/或模块，上述处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现上述终端设备的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如信息采集模板展示功能、产品信息发布功能等)等；存储数据区可存储根据泊位状态显示系统的使用所创建的数据(比如不同产品种类对应的产品信息采集模板、不同产品提供方需要发布的产品信息等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例系统中的全部或部分模块/单元，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个系统实施例的功能。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.激光检测式脱轨自动制动系统，其特征在于，所述的系统包括:
激光测距模块,包括有若干个激光测距传感器，用于测量列车偏离轨道的距离，所述的列车偏离轨道的距离定义为测量数据；
数据处理模块，设定标准误差区间和标准距离值，提取所述的测量数据，如果所述的测量数据位于所述的标准误差区间内，则令所述的测量数据等于所述的标准距离值，并判定所述的测量数据为安全数据；如果所述的测量数据位于所述的标准误差区间之外，则判定所述的测量数据为异常数据；
脱轨判断模块，提取所述的异常数据，获取所述的异常数据所对应的激光测距传感器两侧的若干个激光测距传感器所测得的测量数据作为对比数据，如果所述的对比数据异常概率超过所设定的阈值时，判定为脱轨；
制动模块，用于在脱轨状态下，沟通主风管与大气的通路，引起列车发生紧急制动。
2.根据权利要求1所述的激光检测式脱轨自动制动系统,其特征在于，在脱轨判断模块中，如果所述的对比数据中的异常概率为0时，则判定为测量异常，与所述的异常数据所对应的激光测距传感器判定为设备损坏，并停止使用。
3.根据权利要求1所述的激光检测式脱轨自动制动系统,其特征在于，在脱轨判断模块中，如果所述的对比数据中的异常概率不为0且小于所设定的阈值时，将所述的对比数据和异常数据按照其所对应的激光测距传感器的空间顺序进行排序，生成参考数列，如果所述的参考数列为单调递增数列时，则判定为可能脱轨。
4.根据权利要求3所述的激光检测式脱轨自动制动系统,其特征在于，当系统判定为可能脱轨时，提取所述的参考数列的最后一项，计算出其与标准距离值之间的差值，当所述的差值的绝对值超过所设定的脱离阈值时，判定为脱轨。
5.根据权利要求3所述的激光检测式脱轨自动制动系统,其特征在于，当系统判定为可能脱轨时，提取所述的参考数列的最后一项，计算出其与标准距离值之间的差值，当所述的差值的绝对值不超过所设定的脱离阈值时，判定列车具有脱轨倾向，对所述的参考数列的最后一项所对应的激光测距传感器接下来一定时间间隔内所测得测量数据进行实时提取，所提取的测量数据定义为监测数据，如果所述的监测数据单调递增并超过脱离阈值时，则判定为脱轨。
6.根据权利要求5所述的激光检测式脱轨自动制动系统,其特征在于，如果所述的监测数据随时间单调递减，则判定为路轨异常。
7.根据权利要求5所述的激光检测式脱轨自动制动系统,其特征在于，如果所述的监测数据随时间先单调递增再单调递减，且最大值不超过脱离阈值时，则判定为路轨异常。
8.根据权利要求3所述的激光检测式脱轨自动制动系统,其特征在于，如果所述的参考数列先单调递增再单调递减，则判定为路轨异常。
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