列车来临预警装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种列车来临预警装置与方法，属于列车到达预警领域。所述列车来临预警装置包括用于设置在待检测轨道的侧面的列车检测装置和设置在施工处的声光报警器，声光报警器与列车检测装置的距离为2‑3公里；列车检测装置包括壳体，壳体内设置有磁感应模块、数据处理模块、无线发送模块；壳体的外部上方设置有光电感应模块，光电感应模块包括两个光电传感器，磁感应模块、光电感应模块均连接至数据处理模块的输入端，数据处理模块的输出端连接至无线发送模块；声光报警器包括无线接收模块和与无线接收模块连接的报警模块；无线发送模块和无线接收模块均为433无线模块。本发明专利技术的误报率低，可长距离信息传递，还可以检测列车行车方向。

Train arrival warning device and method

The invention discloses a train arrival early warning device and method, which belongs to the field of train arrival early warning. The train arrival early warning device includes a train detection device for the side of the track to be detected and an acousto-optic alarm device for the construction site. The distance between the acousto-optic alarm device and the train detection device is 2 3 km. The train detection device includes a shell, which is provided with magnetic induction module, data processing module and wireless transmission module; and the photoelectricity is arranged above the outer part of the shell. Induction module, photoelectric induction module includes two photoelectric sensors, magnetic induction module and photoelectric induction module are connected to the input end of data processing module, the output end of data processing module is connected to wireless transmission module; acoustooptic alarm includes wireless receiving module and alarm module connected with wireless receiving module; both wireless sending module and wireless receiving module are 433 wireless modules. Block. The invention has the advantages of low false alarm rate, long distance information transmission and train direction detection.

【技术实现步骤摘要】
列车来临预警装置与方法
本专利技术涉及列车到达预警
，特别是指一种列车来临预警装置与方法。
技术介绍
铁路上的道轨、道基、信号设备、管线等需要经常维护，在铁路上从事维护工作存在很大的危险，经常出现铁路维护人员被过往列车撞伤甚至撞死的事故。目前铁路上的列车很多，也很快，特别是高铁线路上尤其如此。列车全面提速的大局势已经形成，这对预警系统提出了更高要求，以保障铁路个沿线人员的人身安全。然而，目前实际应用的预警方式大多采用人工预警、计算时段限速限时等方法，不仅低效，同时也不具有高可靠性，迫切需要设计一种新型的预警系统，来解决这一现状。申请号为200910309382.5的专利技术专利，公开了一种防误检环形线圈车辆检测器，该专利的主要原理是电磁感应，由于线圈间的串扰、馈线过长、接触不良、线圈附近存在含铁量高的金属(如地下井盖等)以及某些车的特殊性(如大车的底盘高、车体铁质材料不均匀等)，可能会出现系统漏报或误报。另外，当检测装置附近含铁质物质较多或在位于并列的多条轨道时，系统误报的可能性会提高；该专利的检测装置置于车辆通过的轨道上，这种布置方式会危及行车安全，不能用于火车来临预警；列车来临预警装置一般用于列车铁轨施工，为保证施工顺畅，应当保证列车开往施工队方向的列车报警，而远离施工队方向的列车则无需报警，且该专利不能检测车辆的行车方向。申请号为201220092252.8的技术专利，公开了一种列车到达预警系统，该专利的检测传感器选择三轴加速度传感器，当列车来临时，常常会涉及很多震动源，如施工修理造成的震动或是其他车道列车驶过等，这些因素很可能造成误报；该专利中报警信息采用zigbee通信协议，该通信协议是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点是近距离、自组织、低功耗、低数据速率、低成本，显然，不能满足长距离的信息传递；并且，该技术也不能检测火车的行车方向。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种误报率低，可长距离信息传递，可检测列车行车方向的列车来临预警装置与方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一方面，提供一种列车来临预警装置，包括列车检测装置和声光报警器，其中：所述列车检测装置用于设置在待检测轨道的侧面，所述声光报警器用于设置在施工处，所述声光报警器与列车检测装置的距离为2-3公里；所述列车检测装置包括壳体，所述壳体内设置有磁感应模块、数据处理模块、无线发送模块和蓄电池，所述磁感应模块为位于所述壳体内部上方的磁传感器，所述磁传感器为三轴磁传感器；所述壳体的外部上方设置有光电感应模块，所述光电感应模块包括两个光电传感器，两个光电传感器设置在所述壳体的前端两侧，所述磁感应模块、光电感应模块均连接至所述数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接至所述无线发送模块；所述声光报警器包括无线接收模块和与所述无线接收模块连接的报警模块；所述无线发送模块和无线接收模块均为433无线模块。进一步的，所述数据处理模块包括为所述磁感应模块、光电感应模块、数据处理模块和无线发送模块提供电压的电源管理电路和分析所述磁感应模块的信号和光电感应模块的信号的主控芯片电路。进一步的，两个光电传感器对称位于所述壳体的上方，所述光电传感器距离所述壳体的侧边5-10cm。进一步的，所述壳体的侧面设置有指示灯和品字电源接口，所述壳体的底部设置有手柄；所述报警模块包括报警灯和/或喇叭。另一方面，提供一种上述的列车来临预警装置的预警方法，包括：步骤1：所述列车检测装置通过所述磁感应模块和光电感应模块检测列车来临信号，得到磁感应信号和光电感应信号，并将所述磁感应信号和光电感应信号传递至所述数据处理模块；步骤2：所述数据处理模块基于自身误差和环境干扰对磁感应信号进行数据修正，并对磁感应信号进行初次中值平均滤波；步骤3：所述数据处理模块对初次中值平均滤波后的磁感应信号进行局部巴特沃兹滤波，实现接收数据的同时进行滤波，得到最终的磁感应信号；步骤4：所述数据处理模块将最终的磁感应信号与动态基准值进行比较，判断火车来临信号，并将火车来临信号发送至所述声光报警器；步骤5：接收火车来临信号并将信号传递至所述报警模块，实现报警。进一下的，所述步骤2包括：步骤21：建立磁感应信号的误差模型为：Hm＝CsiCn(CsHi+bh)+bo+ε(1)其中，Hm是磁传感器的输出值，Hi是磁传感器没有误差影响条件下的磁场矢量，Csi表示灵敏度误差矩阵，Cn表示非正交误差矩阵，Cs表示软磁误差矩阵，bh表示硬磁误差矢量，bo表示偏置误差矢量，ε表示高斯白噪声，由此得到磁传感器误差补偿模型为：Hi＝C-1(Hm-b-ε)(2)步骤22：根据椭圆方程进行最小二乘拟合，得到：其中，磁传感器输出的磁场矢量为Hi＝[XiYiZi]T，E是椭圆方程部分参数构成的矩阵，F也是椭圆方程剩下参数构成的矢量，G为常数，将公式(3)转化为：(Hi-ω)TK(Hi-ω)＝1(4)其中，ω＝-E-1F，矩阵步骤23：令M＝KH2，对M进行奇异值分解，得到M＝UAUT，因此，最终得到对磁感应信号进行数据修正的补偿方程：进一步的，所述步骤2中，所述中值平均滤波进一步为：规定一个的窗口长度w1，随着传感器的数据积累，数据不断向窗口中填充，当窗口未填满的时候，得到的数据会不断的填入窗口中；当窗口填满的时候，计算该窗口中的平均值作为这个窗口内的滤波结果，之后，每次得到一个数据就删去窗口中的第一个位置的数据，在末尾添加上新采集到的数据，并在这个新得到的窗口中计算这个窗口的滤波结果，最后将所有滤波结果顺序排列起来，即得到整体的中值平均滤波结果。进一步的，所述步骤3中，所述局部巴特沃兹滤波进一步为：规定一个窗口长度w2，当窗口初次积累满的时候，进行第一次对这个窗口的巴特沃兹滤波，把最终得到的结果作为初始结果，之后，窗口不断向后滑动，每滑动一次，就对得到的窗口进行巴特沃兹滤波，并将得到结果的最后一个数作为该窗口的局部巴特沃兹滤波的结果，最终将得到的所有结果顺序排列，即得最后的滤波结果。进一步的，所述步骤4中，所述动态基准值的计算过程为：规定一个窗口的长度为w3，根据中值平均滤波过后的结果计算局部波动性，将描述局部波动性的值不断地去填充窗口，当窗口填满后，对窗口中的值由小到大进行排序，选取排序结果的前n个值，取它们的平均值作为这一时刻的动态基准值，在此之后，每次磁传感器得到一次数据，窗口就向后滑动一位，每次得到一个数据就删去窗口中的第一个位置的数据，在末尾添加上新采集到的数据，更新此时刻的动态基准值。进一步的，所述步骤4中判定列车来临的标准计算公式为：judgej＝(var_arrj-adaptive_thresj)/mean(min_v)(6)其中，judgej为最终判定值，var_arrj为一个局部窗口内的方差，adaptive_thresj为动态基准值，min_v为一个全局的最小方差数组，反映一段时间的环境状况。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的列车来临预警装置，在使用时，列车检测装置的磁感应模块和光电感应模块检测实时的列车来临信号(是否列车经过以及来临方向)，并传递至数据处理模块，数据处理模块对列车来临信号进行处理，判断火车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车来临预警装置，其特征在于，包括列车检测装置和声光报警器，其中：所述列车检测装置用于设置在待检测轨道的侧面，所述声光报警器用于设置在施工处，所述声光报警器与列车检测装置的距离为2‑3公里；所述列车检测装置包括壳体，所述壳体内设置有磁感应模块、数据处理模块、无线发送模块和蓄电池，所述磁感应模块为位于所述壳体内部上方的磁传感器，所述磁传感器为三轴磁传感器；所述壳体的外部上方设置有光电感应模块，所述光电感应模块包括两个光电传感器，两个光电传感器设置在所述壳体的前端两侧，所述磁感应模块、光电感应模块均连接至所述数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接至所述无线发送模块；所述声光报警器包括无线接收模块和与所述无线接收模块连接的报警模块；所述无线发送模块和无线接收模块均为433无线模块。

【技术特征摘要】
1.一种列车来临预警装置，其特征在于，包括列车检测装置和声光报警器，其中：所述列车检测装置用于设置在待检测轨道的侧面，所述声光报警器用于设置在施工处，所述声光报警器与列车检测装置的距离为2-3公里；所述列车检测装置包括壳体，所述壳体内设置有磁感应模块、数据处理模块、无线发送模块和蓄电池，所述磁感应模块为位于所述壳体内部上方的磁传感器，所述磁传感器为三轴磁传感器；所述壳体的外部上方设置有光电感应模块，所述光电感应模块包括两个光电传感器，两个光电传感器设置在所述壳体的前端两侧，所述磁感应模块、光电感应模块均连接至所述数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接至所述无线发送模块；所述声光报警器包括无线接收模块和与所述无线接收模块连接的报警模块；所述无线发送模块和无线接收模块均为433无线模块。2.根据权利要求1所述的列车来临预警装置，其特征在于，所述数据处理模块包括为所述磁感应模块、光电感应模块、数据处理模块和无线发送模块提供电压的电源管理电路和分析所述磁感应模块的信号和光电感应模块的信号的主控芯片电路。3.根据权利要求1所述的列车来临预警装置，其特征在于，两个光电传感器对称位于所述壳体的上方，所述光电传感器距离所述壳体的侧边5-10cm。4.根据权利要求3所述的列车来临预警装置，其特征在于，所述壳体的侧面设置有指示灯和品字电源接口，所述壳体的底部设置有手柄；所述报警模块包括报警灯和/或喇叭。5.权利要求1-4任一所述的列车来临预警装置的预警方法，其特征在于，包括：步骤1：所述列车检测装置通过所述磁感应模块和光电感应模块检测列车来临信号，得到磁感应信号和光电感应信号，并将所述磁感应信号和光电感应信号传递至所述数据处理模块；步骤2：所述数据处理模块基于自身误差和环境干扰对磁感应信号进行数据修正，并对磁感应信号进行初次中值平均滤波；步骤3：所述数据处理模块对初次中值平均滤波后的磁感应信号进行局部巴特沃兹滤波，实现接收数据的同时进行滤波，得到最终的磁感应信号；步骤4：所述数据处理模块将最终的磁感应信号与动态基准值进行比较，判断火车来临信号，并将火车来临信号发送至所述声光报警器；步骤5：接收火车来临信号并将信号传递至所述报警模块，实现报警。6.根据权利要求5所述的列车来临预警装置的预警方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤21：建立磁感应信号的误差模型为：Hm＝CsiCn(CsHi+bh)+bo+ε(1)其中，Hm是磁传感器的输出值，Hi是磁传感器没有误差影响条件下的磁场矢量，Csi表示灵敏度误差矩阵，Cn表示非正交误差矩阵，Cs表示软磁误差矩阵，bh表示硬磁误差矢量，bo...

【专利技术属性】
技术研发人员：董亮，包煜，钱韬，
申请(专利权)人：北京腾客科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11