高速铁路横风信息采集和预警方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种高速铁路横风信息采集和预警系统，包括横风信息采集装置、电流信号/数值信号转换装置、用于动态生成横风灾害风险的参考阈值的装置、预警程序启动的决定装置、定位装置、用于控制列车速度的控车装置、存储装置以及控制装置，控制模块作为整个系统的核心，一方面控制前述各装置的运行，另一方面用于和外部的计算机装置等外部设备进行连接实现通讯和控制。本发明专利技术中，用于横风灾害风险评估的参考阈值采用动态生成的方式，结合历史的灾害发生情况，并在最新的预警发生后不断地更新历史情况，从而与历史数据对比，更加完整而科学地考虑某一地区的风险预评估。本发明专利技术还提供一种高速铁路横风信息采集和预警方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高速铁路环境灾害预警的
，具体而言涉及一种高速铁路横风信息采集和预警方法与系统。
技术介绍
安全是铁路运输之本，高速铁路列车运行速度快，因此对安全保障体系提出了更高的要求。而在影响高速铁路安全运行的环境灾害中，横风是一种发生频率高、危害性大的环境灾害。因此，有效获取横风信息，对横风灾害程度进行合理评估，能够为高速铁路列车的安全运行提供保障。目前，日本、德国和法国这些高速铁路发展较早的国家根据自身特点建立了防灾体系，日本主要致力于对横风灾害的预测与防灾体系建设，德国和法国主要致力于对横风和降雨的防灾体系建设。国外高速铁路防灾系统的建设都采用中心控制的模式，通常高速铁路线路跨度较大，出于对数据通信和工程造价方面的考虑，外建立的防灾系统大都针对线路的一些特定地点或者路段的环境监测，暴露出当前的高速铁路防灾系统虽结构复杂，但是无法进行全线监测，监测精度低的缺点。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高速铁路横风信息采集和预警方法，旨在实现对高速铁路沿线的横风信息进行采集和分析，实现提前预警，提高高速铁路的行车安全性。本专利技术的另一目的在于，提供一种高速铁路横风信息采集和预警系统。本专利技术的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。为达成上述目的，本专利技术的第一方面提出一种高速铁路横风信息采集和预警方法，包括以下步骤:在高速铁路沿线布置横风信息采集装置，获取其所在位置的横风信息，包括横风强度和风向信息，并以电流信号的形式传输至一电流信号/数值信号转换装置；电流信号/数值信号转换装置接收前述电流信号，并将前述横风强度转换为相应的横风强度数值信号；动态生成横风灾害风险的参考阈值，即根据前述横风信息采集装置所在位置的历史横风灾害发生情况数据和当前的横风强度数值信号进行比对，确定当前所在线路地区的横风灾害参考阈值；判断前述横风信息采集装置当前采集的横风强度数值信号即横风强度信息是否超出所生成的参考阈值区间，如果超过则启动预警程序，否则重复前述步骤；在预警启动后，获取横风信息采集装置所在的空间坐标信息，以对受影响的线路地区进行地理位置定位；定位成功后，启动控车模式，控制在该段线路地区所行驶列车的速度；判断列车速度是否得到控制，如果得到控制则结束预警并将本次预警的横风强度信息以及参考阈值存入历史数据库，否则返回前述步骤重新进入预警程序。进一步的实施例中，前述方法更加包含以下步骤:预先存储每一个所述横风信息采集装置所获取的横风强度数值信号以及所确定的当前所在线路地区的横风灾害参考阈值，形成历史数据库。进一步的实施例中，前述方法中，在所述的控车模式下，控制在该段线路地区所行驶列车的速度，其实现包括:根据不同等级的横风灾害区间，控制使列车的车速降至预设的区间。进一步的实施例中，前述方法中，在所述的控车模式下，控制在该段线路地区所行驶列车的速度，其实现包括:I)瞬时风速为15.0-20.0m/s，则控制使列车运行速度在250km/h之内，为I级的蓝色预警；2)瞬时风速为20.0-25.0m/s，则控制使列车运行速度在150km/h之内，为2级的黄色预警；3)瞬时风速为25.0-30.0m/s,则控制使列车运行速度在50km/h之内，为3级的橙色预警；4)瞬时风速大于30.0m/s,则控制使列车停运，为4级的红色预警。进一步的实施例中，前述方法的动态生成横风灾害风险的参考阈值，其具体实现包括:以前述历史横风灾害发生情况数据为基础，采用聚类算法得到横风强度信息-横风灾害参考阈值的等级区间分布；以横风信息采集装置所在位置当前的横风强度信息进行判断，确定其所属的等级区间；以及以其所属的等级区间的横风灾害参考阈值作为当前的横风强度情况判断的参考阈值。进一步的实施例中，前述方法更加包含以下步骤:在启动预警程序后，还通过无线通讯方式发送横风灾害评估信息以及高速铁路应急措施信息，诸如通过无线发射天线以无线信号方式向外界发送，或者通过移动基站接口以短信的形式传输编码信息和短信信息，实现与车站上位机终端、列车驾驶室终端以及乘客手机终端的通信。进一步的实施例中，前述方法更加包含以下步骤:前述横风信息采集装置通过横风风速传感器和横风风向传感器的组合来实现。本专利技术的另一方面提出一种高速铁路横风信息采集和预警系统，包括:分布于高速铁路沿线的横风信息采集装置，用于获取其所在位置的横风强度和横风风向信息，并以电流信号的形式表达和传输；电流信号/数值信号转换装置，用于接收前述的电流信号，并将横风强度转换为相应的横风强度数值信号；用于动态生成横风灾害风险的参考阈值的装置，被设置成根据前述横风信息采集装置所在位置的历史横风灾害发生情况数据和当前的横风强度信息进行比对，确定当前所在线路地区的横风灾害参考阈值；预警程序启动的决定装置，被设置成根据前述横风信息采集装置当前采集的横风强度信息超出所生成的参考阈值区间的结果，决定启动预警程序；定位装置，用于根据预警结果获取发生预警的横风信息采集装置所在的空间坐标信息，对受影响的高速铁路线路地区进行地理位置定位；用于控制列车速度的控车装置，被设置成根据预警结果控制在受影响的高速铁路线路地区所行驶的列车的速度；存储装置，被设置成用于存储由每一个所述横风信息采集装置所获取的横风强度数值信号以及所确定的当前所在线路地区的横风灾害参考阈值所形成的历史数据库，该历史数据库为前述用于动态生成横风灾害风险的参考阈值的装置提供历史数据；控制装置，被设置用于执行对前述横风信息采集装置、电流信号/数值信号转换装置、用于动态生成横风灾害风险的参考阈值的装置、预警程序启动的决定装置、定位装置、用于控制列车速度的控车装置以及存储装置的运行，并且将本次预警对应的横风强度信息以及参考阈值存入历史数据库。进一步的实施例中，前述用于控制列车速度的控车装置被设置成根据不同等级的横风灾害区间，控制使列车的车速降至预设的区间。进一步的实施例中，前述用于动态生成横风灾害风险的参考阈值的装置被设置成按照下述方式实现参考阈值的动态生成:以前述历史横风灾害发生情况数据为基础，采用聚类算法得到横风强度信息-横风灾害参考阈值的等级区间分布；以横风信息采集装置所在位置当前的横风强度信息当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速铁路横风信息采集和预警方法，其特征在于，包括以下步骤：在高速铁路沿线布置横风信息采集装置，获取其所在位置的横风信息，包括横风强度和风向信息，并以电流信号的形式传输至一电流信号/数值信号转换装置；电流信号/数值信号转换装置接收前述电流信号，并将前述横风强度转换为相应的横风强度数值信号；动态生成横风灾害风险的参考阈值，即根据前述横风信息采集装置所在位置的历史横风灾害发生情况数据和当前的横风强度数值信号进行比对，确定当前所在线路地区的横风灾害参考阈值；判断前述横风信息采集装置当前采集的横风强度数值信号即横风强度信息是否超出所生成的参考阈值区间，如果超过则启动预警程序，否则重复前述步骤；在预警启动后，获取横风信息采集装置所在的空间坐标信息，以对受影响的线路地区进行地理位置定位；定位成功后，启动控车模式，控制在该段线路地区所行驶列车的速度；判断列车速度是否得到控制，如果得到控制则结束预警并将本次预警的横风强度信息以及参考阈值存入历史数据库，否则返回前述步骤重新进入预警程序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡启洲，吴鹏，高宁波，刘琛，刘倩茜，郑丽媛，诸云，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32