專利名稱：基于隧道活塞風的列車預警系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及軌道交通技術，特別是涉及一種基于隧道活塞風的列車預警系統的技術。
背景技術：
包括城市軌道交通列車在內的軌道交通工具一旦發生追尾或對撞等碰撞事故，會造成嚴重的生命和財產損失；尤其在隧道內發生碰撞事故時，事故的救援和處理都極其不便，更加重了事故帶來的危害和影響。目前，大部分國家均采用列車運行控制(Train Control System, TCS,或針對地鐵線路的Automatic Train Control, ATC)系統來保證列車的運行安全，以避免列車碰撞事故發生，盡管其技術發展和應用已經十分成熟，然而最近十幾年，列車安全事故仍然時有發生，尤其是近幾年在各國發生的嚴重地鐵列車追尾事故表明基于信號與通信(Signaling·and Communication)技術的列車運行控制系統雖嚴密但復雜,但任何外部的不利因素和系統的缺陷都可能導致系統整體或局部故障，或者迫使系統降級至安全系數低的備用模式，繼而增加列車碰撞事故發生的幾率。鑒于目前列車碰撞事故仍然時有發生，相關技術人員在完善現有系統安全措施的同時，也在開展新的獨立于現有安全措施的列車防撞技術的開發，包括衛星定位(Satellite Based Positioning)、圖像識別(Image Recognition)、防撞雷達(Anti-Crash/Collision Radar)等技術，以及利用單個技術的優點而集成的防撞系統。現有列車防撞技術都是基于電磁波感測、探測機制的防撞技術，這類技術的缺陷在于，當列車線路在隧道內時，基于電磁波感測、探測機制的防撞技術均不能有效發揮作用，對于長時間運行在長距離隧道中的地鐵列車而言，其缺陷尤其明顯，主要表現在I)在隧道內，尤其是長距離隧道內，列車無法利用電磁波直接與隧道外部的中繼(如衛星)建立通信；2)隧道的曲率和狹小的空間等因素限制了車載圖像感測方法的有效作用距離；3)由于隧道中內部設施的影響和空間的限制，隧道內中高頻電磁波衰減快、回波復雜，且地鐵線路有上下起伏坡度和彎道，造成探測盲區，因而電磁波雷達在隧道內無法發揮有效作用。由此可見，現有的列車防撞技術在隧道內的應用效果不佳，尤其是在非直形的長距離隧道內基本無法有效提高列車的行駛安全性，不能很好的避免列車碰撞事故發生，在地鐵線路中的應用效果較差。
發明內容針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能提高列車在隧道內的行駛安全性的基于隧道活塞風的列車預警系統。為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種基于隧道活塞風的列車預警系統，涉及包含有多輛列車的列車交通網絡，其特征在于包括與列車交通網絡中的列車數量一致的多個風速預警單元，每個風速預警單元對應一輛列車；所述風速預警單元包括一用于檢測風速的風速測量裝置、一無線信號收發裝置、一信號控制處理設備、一示警終端，每個風速預警單元均安裝在對應列車上；所述無線信號收發裝置設有發射數據輸入端、接收數據輸出端；所述信號控制處理設備設有數據采集端、后車預警信號輸出端、前車預警信號輸入端、本車預警信號輸出端，并內置有用于處理風速數據的信號處理模塊，其數據采集端接風速測量裝置，其后車預警信號輸出端接無線信號收發裝置的發射數據輸入端，其前車預警信號輸入端接無線信號收發裝置的接收數據輸出端，其預警信號輸出端接示警終端。進一步的，所述示警終端安裝在對應列車的駕駛室內，示警終端上設有示警信息 發生部件。進一步的，所述信號控制處理設備的本車預警信號輸出端接入對應列車的制動系統和/或自動運打保護系統。進一步的，所述風速預警單元還包括一供電設備，所述供電設備中內置有不間斷電源，所述不間斷電源的電源輸入端接到對應列車的供電輸出端，其供電端接到本單元各部件的電源輸入端。進一步的，所述風速測量裝置是速度式風速儀，或是壓力式風速儀。本實用新型提供的基于隧道活塞風的列車預警系統，利用風速測量裝置檢測后方來車產生的活塞風來判斷追尾風險，并適時向后車輸出單向預警指令，不依賴現有的信號、通信等相關設備和系統，具有很強的獨立性，而且由于指令內容簡單，傳遞指令的無線電波或聲波可采用在各類隧道中曲直線傳播且衰減率低的頻段，在正常運行或應急狀態下起到長距離示警、防撞保護作用，從而降低列車在隧道內的追尾風險和損失；相對現有列車防撞預警技術具有應用成本低、簡單可靠、兼容性好的優點；系統裝置完全車載因而幾乎不需要對線路做額外的施工和維護，而且對現有線路的電力、信號和通信系統不產生干擾，對人員無任何傷害，特別適合在城市地鐵線路中應用。
圖I是本實用新型實施例基于隧道活塞風的列車預警系統的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例基于隧道活塞風的列車預警系統中的風速預警單元的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例基于隧道活塞風的列車預警系統的第一種預警方法流程圖；圖4是本實用新型實施例基于隧道活塞風的列車預警系統的第二種預警方法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結構及其相似變化，均應列入本實用新型的保護范圍。[0025]如圖I-圖2所示，本實用新型實施例所提供的一種基于隧道活塞風的列車預警系統，涉及包含有多輛列車I的列車交通網絡，其特征在于包括與列車交通網絡中的列車I數量一致的多個風速預警單元，每個風速預警單元對應一輛列車I;所述風速預警單元包括一用于檢測風速的風速測量裝置2、一無線信號收發裝置
3、一信號控制處理設備4、一示警終端5，每個風速預警單元均安裝在對應列車I上；所述無線信號收發裝置設有發射數據輸入端、接收數據輸出端；所述信號控制處理設備設有數據采集端、后車預警信號輸出端、前車預警信號輸入端、本車預警信號輸出端，并內置有用于處理風速數據的信號處理模塊，其數據采集端接風速測量裝置，其后車預警信號輸出端接無線信號收發裝置的發射數據輸入端，其前車預警信號輸入端接無線信號收發裝置的接收數據輸出端，其預警信號輸出端接示警終端。本實用新型實施例中，所述示警終端安裝在對應列車的駕駛室內，示警終端上設·有示警信息發生部件。所述示警信息發生部件包括示警音發生部件(如蜂鳴器)、示警光發生部件(如示警燈)、示警顯示屏，示警終端的示警音發生部件、示警光發生部件、示警顯示屏各經示警電路接到示警終端的示警信號輸入端。本實用新型實施例中，所述信號控制處理設備的本車預警信號輸出端接入對應列車的制動系統和/或自動運打保護系統。本實用新型實施例中，所述風速預警單元還包括一供電設備，所述供電設備中內置有不間斷電源(UPS)，所述不間斷電源的電源輸入端接到對應列車的供電輸出端，其供電端接到本單元各部件的電源輸入端。本實用新型實施例中，所述無線信號收發裝置為現有技術，可以采用兼具無線信號收發功能的無線信號收發裝置，如兼具無線電信號收發功能的無線電收發器，也可以采用發射部與接收部相互獨立的無線信號收發裝置，如由一個無線電發射器及一個無線電接收器組合而成，或由一個聲波發射器及一個聲波接收器組合而成，采用發射部與接收部相互獨立的無線信號收發裝置時，最好將發射部安裝在列車車尾，將接收部安裝在列車車頭。本實用新型實施例中，所述風速測量裝置為現有技術，是用于測量風速的傳感裝置，可以是熱敏風速計、轉動葉輪式風速計、聲學式風速計、風杯式風杯式等速度式風速儀，也可以是管式風速儀、表面壓力傳感器等壓力式風速儀。本實用新型實施例中，所述信號控制處理設備是單片機，所述示警終端中的示警電路為現有技術。如圖3所示，本實用新型實施例所提供的基于隧道活塞風的列車預警系統的第一種預警方法如下每輛列車均在慢速行駛或停車時，利用風速測量裝置檢測列車后方來風的風速，并將檢測到的列車后方來風的風速值輸入到信號控制處理設備進行分析判斷，如果判斷出檢測到的列車后方來風的風速值超過安全風速閾值，或持續檢測到的列車后方來風的風速值逐漸增強，信號控制處理設備即通過無線信號收發裝置向列車后方發射一個無線預警信號;每輛列車均利用無線信號收發裝置接收前方列車發射的無線預警信號，并在收到前方列車發射的無線預警信號后，輸入到信號控制處理設備進行分析判斷，如果判斷出收到的無線預警信號是由前車發出的，信號控制處理設備即向本車示警終端輸出預警信號，使示警終端發出示警信息，并向本車的制動系統輸出制動信號，使本車的制動系統對本車實施制動操作，或向本車的保護系統輸出限速信號，使本車的保護系統對本車實施限速操作；所述安全風速閾值是由信號控制處理設備預先設定的固定值，或是由信號控制處理設備根據預先設定的固定值及本車行進速度計算出來的變量值；所述示警信息包括示警音(如蜂鳴器的蜂鳴聲)、示警光(如示警燈閃爍)、示警文字和/或示警圖案。如圖4所示，本實用新型實施例所提供的基于隧道活塞風的列車預警系統的第二種預警方法如下每輛列車均在慢速行駛或停車時，利用風速測量裝置檢測列車后方來風的風速，·并將檢測到的列車后方來風的風速值輸入到信號控制處理設備進行分析判斷，如果判斷出檢測到的列車后方來風的風速值超過安全風速閾值，或持續檢測到的列車后方來風的風速值逐漸增強，信號控制處理設備即通過無線信號收發裝置向列車后方發射一個無線預警信號，該無線預警信號中包含有檢測到的列車后方來風的實時風速值；每輛列車均利用風速測量裝置檢測本車行駛時的本車行駛風速值并輸入到信號控制處理設備存儲；每輛列車均利用無線信號收發裝置接收前方列車發射的無線預警信號，并在收到前方列車發射的無線預警信號后，輸入到信號控制處理設備進行分析判斷，如果判斷出收到的無線預警信號是由前車發出的，則信號控制處理設備先將收到的無線預警信號中的實時風速值，與所存儲的本車行駛風速歷史值進行比對分析，估算出本車與前車之間的間距，如果估算出的本車與前車之間的間距小于安全距離閾值，即向本車示警終端輸出預警信號，使本車示警終端發出示警信息，并向本車的制動系統輸出制動信號，使本車的制動系統對本車實施制動操作，或向本車的保護系統輸出限速信號，使本車的保護系統對本車實施限速操作；所述安全距離閾值是由信號控制處理設備預先設定的固定值，或是由信號控制處理設備根據預先設定的固定值及本車行進速度計算出來的變量值。
權利要求1.一種基于隧道活塞風的列車預警系統，涉及包含有多輛列車的列車交通網絡，其特征在于包括與列車交通網絡中的列車數量一致的多個風速預警單元，每個風速預警單元對應一輛列車； 所述風速預警單元包括一用于檢測風速的風速測量裝置、一無線信號收發裝置、一信號控制處理設備、一示警終端，每個風速預警單元均安裝在對應列車上； 所述無線信號收發裝置設有發射數據輸入端、接收數據輸出端； 所述信號控制處理設備設有數據采集端、后車預警信號輸出端、前車預警信號輸入端、本車預警信號輸出端，并內置有用于處理風速數據的信號處理模塊，其數據采集端接風速測量裝置，其后車預警信號輸出端接無線信號收發裝置的發射數據輸入端，其前車預警信號輸入端接無線信號收發裝置的接收數據輸出端，其預警信號輸出端接示警終端。
2.根據權利要求I所述的基于隧道活塞風的列車預警系統，其特征在于所述示警終端安裝在對應列車的駕駛室內，示警終端上設有示警信息發生部件。
3.根據權利要求I所述的基于隧道活塞風的列車預警系統，其特征在于所述信號控制處理設備的本車預警信號輸出端接入對應列車的制動系統和/或自動運行保護系統。
4.根據權利要求I所述的基于隧道活塞風的列車預警系統，其特征在于所述風速預警單元還包括一供電設備，所述供電設備中內置有不間斷電源，所述不間斷電源的電源輸入端接到對應列車的供電輸出端，其供電端接到本單元各部件的電源輸入端。
5.根據權利要求I所述的基于隧道活塞風的列車預警系統，其特征在于所述風速測量裝置是速度式風速儀，或是壓力式風速儀。
專利摘要一種基于隧道活塞風的列車預警系統，涉及軌道交通技術領域，所解決的是提高列車在隧道內的安全性的技術問題。該系統包括分別安裝各輛列車上的多個風速預警單元，每個風速預警單元包括一個無線信號收發裝置、一個信號控制處理設備，及至少一個風速測量裝置；該系統利用風速測量裝置檢測本車后方來風的風速，并在檢測的風速異常時利用無線信號收發裝置向后車適時預警。本實用新型提供的系統，特別適合在城市地鐵線路中應用。
文檔編號B61L23/00GK202703633SQ201220376969
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者李曉東, 周文晉, 汪欣, 章琦韻, 丁茫 申請人:上海中科高等研究院, 中國科學院聲學研究所