一种主动式轨道车辆防碰撞系统技术方案

一种主动式轨道车辆防碰撞系统，该系统的实施依靠车载主机、驱动装置和断路装置三部分，车载主机控制驱动装置和断路装置运行，发射、处理和分析测距信号；断路装置控制轨道车辆的轮轴两端的连通状态；驱动装置用来驱动轨道车辆的运行，根据车载主机的命令实现轨道车辆的加速、减速、制动和启动。本实用新型专利技术系统能够精确测量出前后两列轨道车辆的相对轨道距离，并能够进行防碰撞预测，调节轨道车辆的运行参数，有效且主动避免轨道车辆发生碰撞事故。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于交通运输领域，涉及轨道上车辆之间的防碰撞技术，尤其是主动防止轨道交通系统中运行车辆发生碰撞、追尾事故的发生，为一种主动式轨道车辆防碰撞系统。
技术介绍
在国民生产，人民生活中不可缺少会使用到轨道交通系统，如铁路客货运、地铁、轻轨等。轨道交通系统中运行车辆一旦发生碰撞，必然造成对生命和财产的损害，尤其是载人轨道车辆等发生碰撞、追尾时，在造成物质损失的同时也给经历事故的人们留下巨大的精神创伤。·分析引发轨道交通发生碰撞事故的原因主要有以下一些前后车被派上同一区间；前后车存在较大的速度差、前车停车或慢行、后车快于前车；轨道中心控制系统的调度出现问题；环境(恶劣天气情况)和人为因素的影响等等。这些灾祸的发生可以通过现有技术加以预防和控制，这就需要设计相应的轨道交通中车辆间的防碰撞方法。防止轨道交通中车辆间的碰撞、追尾可以采用的技术原理很多。已有系统中有通过信号灯系统、全球定位系统(GPS)以及在轨道电路中传输相位连续的键控移频(FSK)信号进行区间闭塞等方法避免碰撞事故的发生。由于轨道交通防碰撞的特点要求在设计相应的方法时必须同时具有高可靠、高可用和高安全性的特性，防碰撞方法应该是具有多套冗余的方案，系统应独立运行，不应互相联锁，并且各套系统应采用不同的技术原理，以确保冗余的有效性，不因某一共同原因同时失效，即共因失效。因此有必要提出和一种主动式轨道车辆防碰撞方法，保证轨道交通的安全高效运行。
技术实现思路
本技术要解决的问题是现有轨道交通中，已使用的中国列车运行控制系统CTCS (Chinese Train Control System)以及类似系统中，轨道车辆上并没有相应的装置实现车辆间主动探测以实现防止碰撞，不能有效保证车辆的安全运行，需要克服现有技术中的不足，提出一种主动防止轨道上车辆之间发生碰撞的系统，应用于现有的轨道运输系统，能够主动检测轨道车辆前进方向上有无车辆信息，前车的速度以及两车的相对轨道距离，并将估计结果用于车辆间防碰撞控制。本技术的技术方案为一种主动式轨道车辆防碰撞系统，包括双轨轨道和轨道车辆，轨道为导电材料，双轨轨道的两根轨道平行且为开路状态，双轨轨道与大地之间绝缘，轨道车辆的车轮与双轨轨道始终保持接触，轨道车辆由车轮、轮轴、驱动装置、断路装置、车载主机和电源模块组成，轨道车辆包括主、从两种状态，主状态指主动检测本车前后是否有车辆的状态，从状态指本车处于被其他车辆检测的状态，车轮包括一对前轮和一对后轮，前轮之间和后轮之间通过轮轴连接，断路装置分别设置在前轮和后轮的轮轴上，主状态时车载主机发送测距脉冲信号，断路装置断路，使前轮和后轮的轮轴两端为断路状态，从状态时车载主机不发送测距脉冲信号，断路装置短路，使前轮和后轮的轮轴两端为短路状态；两辆轨道车轮与双轨轨道构成一个电回路，其中主状态轨道车辆的车载主机输出测距脉冲信号，经主状态轨道车辆的轮轴、车轮传输至双轨轨道中的一条，测距脉冲信号沿轨道到达从状态轨道车辆，经短路状态的断路装置传输至另一条轨道，再沿轨道回到主状态轨道车辆，经由主状态轨道车辆的车轮和轮轴输入车载主机；轨道车辆的车载主机与驱动装置双向通讯连接，驱动装置驱动轨道车辆运行，同时向车载主机反馈该车的运行参数，电源模块向轨道车辆供电。所述车载主机由处理器核心、前脉冲发射电路、后脉冲发射电路、前高速比较器电路、后高速比较器电路、参考电压电路、前差分运放、后差分运放、驱动装置接口、前断路装置接口和后断路装置接口构成，前脉冲发射电路连接前轮，后脉冲发射电路连接后轮，处理器核心的输出连接前、后脉冲发射电路和参考电压电路，处理器核心通过驱动装置接口连接驱动装置，通过前、后断路装置接口连接前、后断路装置，前、后脉冲发射电路发出测距脉冲信号，参考电压电路向前、后高速比较器电路提供参考电压信号，轨道车辆接收的返回的 测距脉冲信号分别经前、后差分运放电路输入前、后高速比较器电路，前、后高速比较器电路的输出信号输入处理器核心。本技术轨道车辆运行在双轨轨道上，驱动装置驱动轨道车辆的运行，根据车载主机的命令实现轨道车辆的行驶状态控制，并向车载主机反馈轨道车辆的运行参数，所述车辆的运行参数包括行驶方向、速度和加速度；主状态轨道车辆的车载主机控制前、后断路装置，使连接在同一轮轴上的车轮之间成开路状态，然后再通过前脉冲发射电路发送测距脉冲信号，判断轨道车辆测量范围内是否有其他车辆行驶；当在测距脉冲信号有效传输范围内没有其他轨道车辆行驶时，车载主机将不会接收到返回的测距脉冲信号，此时由车载主机控制增宽发射脉冲的宽度，再次发射测距脉冲信号，如果直至脉冲宽度达到最大设定值还没接收到返回测距脉冲信号，则周期性重复发射最大宽度的测距脉冲信号；当在测距脉冲信号有效传输范围内有其他轨道车辆行驶时，测距脉冲信号将沿着遇到的处于从状态的轨道车辆的车轮和短路状态的断路装置传到另一条轨道上，然后测距脉冲信号沿着另一条轨道返回到主状态轨道车辆的车载主机，车载主机采集测距脉冲信号，通过计算发送的测距脉冲信号时间点与接收的测距脉冲信号峰值时间点的差值，获得前轮的测距结果，重复上述发送脉冲信号、采集脉冲信号和处理脉冲信号的过程，进行多次测量，根据驱动装置反馈给车载主机的本车运行参数计算出另一轨道车辆的运行参数；同时通过后脉冲发射电路发送测距脉冲信号到轨道上，获得后轮的测距结果，将由同一时刻发出的测距脉冲信号获得的前、后轮测距结果作比较，如果前轮的测距结果大于后轮的测距结果，则从状态轨道车辆在主状态轨道车辆行驶方向的后方，如果前轮的测距结果小于后轮的测距结果，则从状态轨道车辆在主状态轨道车辆行驶方向的前方；当从状态轨道车辆在主状态轨道车辆的前方行驶时，主状态轨道车辆的车载主机控制测距脉冲信号从前轮发出，对前车再次进行测距，当从状态轨道车辆在主状态轨道车辆的后方行驶时，主状态轨道车辆的车载主机控制测距脉冲信号从后轮发出，对后车再次进行测距；根据所得到的两辆轨道车辆的运行参数和再次测距结果进行碰撞预测，车载主机向驱动装置发出控制命令，调节本轨道车辆的运行参数，控制轨道车辆的运行状态，实现轨道车辆之间的防碰撞，对轨道车辆防止碰撞做出的相应处理为当从状态轨道车辆在主状态轨道车辆的前方行驶时，如果两车的轨道距离大于设定的安全距离，比较两车的车速，若主状态轨道车辆的车速小于从状态轨道车辆，则退出处理流程，保持正常行驶，若主状态轨道车辆的车速大于从状态轨道车辆，则主状态轨道车辆将车速降至等于从状态轨道车辆，并再次获取两车的运行参数，确认两车的目前的运行状态，如果两车的轨道距离小于设定的安全距离，则主状态轨道车辆立即实施停车动作，同时再次获取两车的运行参数，直到两车的轨道距离重新回到安全距离以外再启动；当从状态轨道车辆在主状态轨道车辆的后方行驶时，如果两车的轨道距离大于设定的安全距离，比较两车的车速，若从状态轨道车辆的车速小于主状态轨道车辆，则退出处理流程，保持正常行驶，若从状态轨道车辆的车速大于主状态轨道车辆，则主状态轨道车辆将车速提高至等于从状态轨道车辆，并再次获取两车的运行参数，确认两车的目前的运行状态，如果两车的轨道距离小于设定的安全距离，则主状态轨道车辆将车速提高至高于从状态轨道车辆，同时再次获取两车的运行参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动式轨道车辆防碰撞系统，其特征是包括双轨轨道和轨道车辆，轨道为导电材料，双轨轨道的两根轨道平行且为开路状态，双轨轨道与大地之间绝缘，轨道车辆的车轮与双轨轨道始终保持接触，轨道车辆由车轮、轮轴、驱动装置、断路装置、车载主机和电源模块组成，轨道车辆包括主、从两种状态，主状态指主动检测本车前后是否有车辆的状态，从状态指本车处于被其他车辆检测的状态，车轮包括一对前轮和一对后轮，前轮之间和后轮之间通过轮轴连接，断路装置分别设置在前轮和后轮的轮轴上，主状态时车载主机发送测距脉冲信号，断路装置断路，使前轮和后轮的轮轴两端为断路状态，从状态时车载主机不发送测距脉冲信号，断路装置短路，使前轮和后轮的轮轴两端为短路状态；两辆轨道车轮与双轨轨道构成一个电回路，其中主状态轨道车辆的车载主机输出测距脉冲信号，经主状态轨道车辆的轮轴、车轮传输至双轨轨道中的一条，测距脉冲信号沿轨道到达从状态轨道车辆，经短路状态的断路装置传输至另一条轨道，再沿轨道回到主状态轨道车辆，经由主状态轨道车辆的车轮和轮轴输入车载主机；轨道车辆的车载主机与驱动装置双向通讯连接，驱动装置驱动轨道车辆运行，同时向车载主机反馈该车的运行参数，电源模块向轨道车辆供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建清，吴剑锋，于忠洲，徐高志，毛志鹏，王爱民，胡异炜，刘华程，李亨，骆杨，刘海洋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
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