一種主動式軌道車輛防碰撞系統技術方案

一種主動式軌道車輛防碰撞系統，該系統的實施依靠車載主機、驅動裝置和斷路裝置三部分，車載主機控制驅動裝置和斷路裝置運行，發射、處理和分析測距信號；斷路裝置控制軌道車輛的輪軸兩端的連通狀態；驅動裝置用來驅動軌道車輛的運行，根據車載主機的命令實現軌道車輛的加速、減速、制動和啟動。本實用新型專利技術系統能夠精確測量出前后兩列軌道車輛的相對軌道距離，并能夠進行防碰撞預測，調節軌道車輛的運行參數，有效且主動避免軌道車輛發生碰撞事故。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于交通運輸領域，涉及軌道上車輛之間的防碰撞技術，尤其是主動防止軌道交通系統中運行車輛發生碰撞、追尾事故的發生，為一種主動式軌道車輛防碰撞系統。
技術介紹
在國民生產，人民生活中不可缺少會使用到軌道交通系統，如鐵路客貨運、地鐵、輕軌等。軌道交通系統中運行車輛一旦發生碰撞，必然造成對生命和財產的損害，尤其是載人軌道車輛等發生碰撞、追尾時，在造成物質損失的同時也給經歷事故的人們留下巨大的精神創傷。·分析引發軌道交通發生碰撞事故的原因主要有以下一些前后車被派上同一區間；前后車存在較大的速度差、前車停車或慢行、后車快于前車；軌道中心控制系統的調度出現問題；環境(惡劣天氣情況)和人為因素的影響等等。這些災禍的發生可以通過現有技術加以預防和控制，這就需要設計相應的軌道交通中車輛間的防碰撞方法。防止軌道交通中車輛間的碰撞、追尾可以采用的技術原理很多。已有系統中有通過信號燈系統、全球定位系統(GPS)以及在軌道電路中傳輸相位連續的鍵控移頻(FSK)信號進行區間閉塞等方法避免碰撞事故的發生。由于軌道交通防碰撞的特點要求在設計相應的方法時必須同時具有高可靠、高可用和高安全性的特性，防碰撞方法應該是具有多套冗余的方案，系統應獨立運行，不應互相聯鎖，并且各套系統應采用不同的技術原理，以確保冗余的有效性，不因某一共同原因同時失效，即共因失效。因此有必要提出和一種主動式軌道車輛防碰撞方法，保證軌道交通的安全高效運行。
技術實現思路
本技術要解決的問題是現有軌道交通中，已使用的中國列車運行控制系統CTCS (Chinese Train Control System)以及類似系統中，軌道車輛上并沒有相應的裝置實現車輛間主動探測以實現防止碰撞，不能有效保證車輛的安全運行，需要克服現有技術中的不足，提出一種主動防止軌道上車輛之間發生碰撞的系統，應用于現有的軌道運輸系統，能夠主動檢測軌道車輛前進方向上有無車輛信息，前車的速度以及兩車的相對軌道距離，并將估計結果用于車輛間防碰撞控制。本技術的技術方案為一種主動式軌道車輛防碰撞系統，包括雙軌軌道和軌道車輛，軌道為導電材料，雙軌軌道的兩根軌道平行且為開路狀態，雙軌軌道與大地之間絕緣，軌道車輛的車輪與雙軌軌道始終保持接觸，軌道車輛由車輪、輪軸、驅動裝置、斷路裝置、車載主機和電源模塊組成，軌道車輛包括主、從兩種狀態，主狀態指主動檢測本車前后是否有車輛的狀態，從狀態指本車處于被其他車輛檢測的狀態，車輪包括一對前輪和一對后輪，前輪之間和后輪之間通過輪軸連接，斷路裝置分別設置在前輪和后輪的輪軸上，主狀態時車載主機發送測距脈沖信號，斷路裝置斷路，使前輪和后輪的輪軸兩端為斷路狀態，從狀態時車載主機不發送測距脈沖信號，斷路裝置短路，使前輪和后輪的輪軸兩端為短路狀態；兩輛軌道車輪與雙軌軌道構成一個電回路，其中主狀態軌道車輛的車載主機輸出測距脈沖信號，經主狀態軌道車輛的輪軸、車輪傳輸至雙軌軌道中的一條，測距脈沖信號沿軌道到達從狀態軌道車輛，經短路狀態的斷路裝置傳輸至另一條軌道，再沿軌道回到主狀態軌道車輛，經由主狀態軌道車輛的車輪和輪軸輸入車載主機；軌道車輛的車載主機與驅動裝置雙向通訊連接，驅動裝置驅動軌道車輛運行，同時向車載主機反饋該車的運行參數，電源模塊向軌道車輛供電。所述車載主機由處理器核心、前脈沖發射電路、后脈沖發射電路、前高速比較器電路、后高速比較器電路、參考電壓電路、前差分運放、后差分運放、驅動裝置接口、前斷路裝置接口和后斷路裝置接口構成，前脈沖發射電路連接前輪，后脈沖發射電路連接后輪，處理器核心的輸出連接前、后脈沖發射電路和參考電壓電路，處理器核心通過驅動裝置接口連接驅動裝置，通過前、后斷路裝置接口連接前、后斷路裝置，前、后脈沖發射電路發出測距脈沖信號，參考電壓電路向前、后高速比較器電路提供參考電壓信號，軌道車輛接收的返回的 測距脈沖信號分別經前、后差分運放電路輸入前、后高速比較器電路，前、后高速比較器電路的輸出信號輸入處理器核心。本技術軌道車輛運行在雙軌軌道上，驅動裝置驅動軌道車輛的運行，根據車載主機的命令實現軌道車輛的行駛狀態控制，并向車載主機反饋軌道車輛的運行參數，所述車輛的運行參數包括行駛方向、速度和加速度；主狀態軌道車輛的車載主機控制前、后斷路裝置，使連接在同一輪軸上的車輪之間成開路狀態，然后再通過前脈沖發射電路發送測距脈沖信號，判斷軌道車輛測量范圍內是否有其他車輛行駛；當在測距脈沖信號有效傳輸范圍內沒有其他軌道車輛行駛時，車載主機將不會接收到返回的測距脈沖信號，此時由車載主機控制增寬發射脈沖的寬度，再次發射測距脈沖信號，如果直至脈沖寬度達到最大設定值還沒接收到返回測距脈沖信號，則周期性重復發射最大寬度的測距脈沖信號；當在測距脈沖信號有效傳輸范圍內有其他軌道車輛行駛時，測距脈沖信號將沿著遇到的處于從狀態的軌道車輛的車輪和短路狀態的斷路裝置傳到另一條軌道上，然后測距脈沖信號沿著另一條軌道返回到主狀態軌道車輛的車載主機，車載主機采集測距脈沖信號，通過計算發送的測距脈沖信號時間點與接收的測距脈沖信號峰值時間點的差值，獲得前輪的測距結果，重復上述發送脈沖信號、采集脈沖信號和處理脈沖信號的過程，進行多次測量，根據驅動裝置反饋給車載主機的本車運行參數計算出另一軌道車輛的運行參數；同時通過后脈沖發射電路發送測距脈沖信號到軌道上，獲得后輪的測距結果，將由同一時刻發出的測距脈沖信號獲得的前、后輪測距結果作比較，如果前輪的測距結果大于后輪的測距結果，則從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛行駛方向的后方，如果前輪的測距結果小于后輪的測距結果，則從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛行駛方向的前方；當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的前方行駛時，主狀態軌道車輛的車載主機控制測距脈沖信號從前輪發出，對前車再次進行測距，當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的后方行駛時，主狀態軌道車輛的車載主機控制測距脈沖信號從后輪發出，對后車再次進行測距；根據所得到的兩輛軌道車輛的運行參數和再次測距結果進行碰撞預測，車載主機向驅動裝置發出控制命令，調節本軌道車輛的運行參數，控制軌道車輛的運行狀態，實現軌道車輛之間的防碰撞，對軌道車輛防止碰撞做出的相應處理為當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的前方行駛時，如果兩車的軌道距離大于設定的安全距離，比較兩車的車速，若主狀態軌道車輛的車速小于從狀態軌道車輛，則退出處理流程，保持正常行駛，若主狀態軌道車輛的車速大于從狀態軌道車輛，則主狀態軌道車輛將車速降至等于從狀態軌道車輛，并再次獲取兩車的運行參數，確認兩車的目前的運行狀態，如果兩車的軌道距離小于設定的安全距離，則主狀態軌道車輛立即實施停車動作，同時再次獲取兩車的運行參數，直到兩車的軌道距離重新回到安全距離以外再啟動；當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的后方行駛時，如果兩車的軌道距離大于設定的安全距離，比較兩車的車速，若從狀態軌道車輛的車速小于主狀態軌道車輛，則退出處理流程，保持正常行駛，若從狀態軌道車輛的車速大于主狀態軌道車輛，則主狀態軌道車輛將車速提高至等于從狀態軌道車輛，并再次獲取兩車的運行參數，確認兩車的目前的運行狀態，如果兩車的軌道距離小于設定的安全距離，則主狀態軌道車輛將車速提高至高于從狀態軌道車輛，同時再次獲取兩車的運行參數本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種主動式軌道車輛防碰撞系統，其特征是包括雙軌軌道和軌道車輛，軌道為導電材料，雙軌軌道的兩根軌道平行且為開路狀態，雙軌軌道與大地之間絕緣，軌道車輛的車輪與雙軌軌道始終保持接觸，軌道車輛由車輪、輪軸、驅動裝置、斷路裝置、車載主機和電源模塊組成，軌道車輛包括主、從兩種狀態，主狀態指主動檢測本車前后是否有車輛的狀態，從狀態指本車處于被其他車輛檢測的狀態，車輪包括一對前輪和一對后輪，前輪之間和后輪之間通過輪軸連接，斷路裝置分別設置在前輪和后輪的輪軸上，主狀態時車載主機發送測距脈沖信號，斷路裝置斷路，使前輪和后輪的輪軸兩端為斷路狀態，從狀態時車載主機不發送測距脈沖信號，斷路裝置短路，使前輪和后輪的輪軸兩端為短路狀態；兩輛軌道車輪與雙軌軌道構成一個電回路，其中主狀態軌道車輛的車載主機輸出測距脈沖信號，經主狀態軌道車輛的輪軸、車輪傳輸至雙軌軌道中的一條，測距脈沖信號沿軌道到達從狀態軌道車輛，經短路狀態的斷路裝置傳輸至另一條軌道，再沿軌道回到主狀態軌道車輛，經由主狀態軌道車輛的車輪和輪軸輸入車載主機；軌道車輛的車載主機與驅動裝置雙向通訊連接，驅動裝置驅動軌道車輛運行，同時向車載主機反饋該車的運行參數，電源模塊向軌道車輛供電。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李建清，吳劍鋒，于忠洲，徐高志，毛志鵬，王愛民，胡異煒，劉華程，李亨，駱楊，劉海洋，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：實用新型
國別省市：