基于绝对位移的轨道车辆防碰撞系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防碰撞技术领域，尤其是涉及一种受轨道、地形影响小，控制准确 度高的基于绝对位移的轨道车辆防碰撞系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着铁路电气化运营里程的快速增长，轨道车的数量也随之迅速增长，轨道车在 运行、施工作业等情况下的安全压力也急剧增大。虽然通过加强、改进轨道车的各项安全 管理制度，很大程度减少了轨道车在运行、作业过程中的不安全因素，但是还是存在违章操 作、管理盲区等危及行车、作业安全的重要隐患。
[0003] 因此有必要研制和开发适合于轨道车运行、作业等特点的防撞装置，用于满足目 前轨道车之间的防撞要求，消除轨道车发生相互碰撞事故的隐患，保障轨道车在运行、作业 过程中的安全。
[0004] 现有防碰撞控制中一般采用GPS设备来计算获取轨道车之间的距离，而采用GPS 设备时容易受轨道路线、地形环境等条件影响，使得计算的结果不准确，而轨道车之间距离 的不准确会影响后续防碰撞控制，可能会造成轨道车相碰撞，造成事故。
【发明内容】
[0005] 本发明主要是解决现有技术中防碰撞控制不够准确，还存在碰撞隐患的问题，提 供了一种受轨道、地形影响小，控制准确度高的基于绝对位移的轨道车辆防碰撞系统。
[0006] 本发明还提供了一种受轨道、地形影响小，控制准确度高的基于绝对位移的轨道 车辆防碰撞方法。
[0007] 本发明适用于轨道车等自轮运转特种设备，轨道车等自轮运转特种设备系指在国 铁营业线上运行的轨道车、养路机械、作业车以及其他具有80km/h以上自运行能力的检 测、维修设备，以下简称轨道车。
[0008] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：基于绝对位移的轨 道车辆防碰撞系统，包括至少两辆运行在同一轨道上的轨道车，在轨道车上设置有速度位 移信息采集单元、进行轨道车之间通讯的网络连接单元、位置状态检测单元、变化趋势关系 判断单元、前后位置关系判断单元、运行状态分析单元、防碰策略输出单元，网络连接单元 分别与速度位移信息采集单元、位置状态检测单元、变化趋势关系判断单元连接和前后位 置关系判断单元连接，速度位移信息采集单元分别与变化趋势关系判断单元连接和前后位 置关系判断单元连接，位置状态检测单元分别与变化趋势关系判断单元连接和前后位置关 系判断单元连接，变化趋势关系判断单元和前后位置关系判断单元分别与运行状态分析单 元连接，运行状态分析单元与防碰策略输出单元连接；
[0009] 速度与位移信息采集单元：实时获取轨道车的运行速度、速度相位及轨道车的绝 对位移数据；
[0010] 位置状态检测单元：检测轨道车是否与其他轨道车连挂； toon] 变化趋势关系判断单元：根据连挂和绝对位移值确定轨道车之间绝对位移值的变 化趋势关系；
[0012] 前后位置关系判断单元：根据连挂和运行方向确定轨道车之间的前后位置关系；
[0013] 运行状态分析单元：根据轨道车之间前后位置关系以及轨道车绝对位移值的变化 趋势关系判断两轨道车之间的运动关系；
[0014] 防碰撞策略输出单元：根据轨道车之间的运动关系，计算当前限制速度，通过当前 速度与当前限制速度比较判断是否输出防碰控制。本发明采用速度位移信息采集单元可以 为GYK设备，能够输出绝对位移值，绝对位移值根据运行方向改变数值递增或递减也相应 改变。且能输出车辆运行速度。速度位移信息采集单元也可以是其他传感器检测设备。每 辆轨道车上都设置有速度位移信息采集单元，通过网络连接单元获取其他轨道车的运行状 态，即绝对位移值、运行速度等信息。运行状态分析单元根据相邻车辆的绝对位移值通过判 断和计算得到轨道车之间的运行状态，即轨道车间运动关系和轨道车间距离。本发明采用 速度位移信息采集单元，通过绝对位移值分析判断轨道车运行状态，相比采用GPS设备计 算距离，克服了受轨道路线、地形环境等条件影响较大的问题，准确分析轨道车之间距离和 运动关系，为防碰撞计算提供了准确的数据，提高防碰撞控制精确度。
[0015] 作为一种优选方案，所述车辆间位置状态检测单元距离传感器，距离传感器分别 安装在轨道车前后两端上。距离传感器安装在轨道车端头上，且沿轨道车长度方向朝向端 头外，即向轨道车该端前方检测。轨道车其中一端上距离传感器向前检测到物体，并计算出 到物体的距离值，若距离值落在预设的距离值内，则可以判断轨道车该距离传感器所在一 端与另一轨道车连挂，并根据轨道车行进的方向判断本车与邻车的前后位置关系。
[0016] 一种基于绝对位移的轨道车辆防碰撞方法，包括以下步骤：
[0017] S1.轨道车分开运行，防碰撞检测开始；
[0018] S2.根据连挂状态下轨道车之间前后位置关系和绝对位移值变化趋势关系检测轨 道车之间的运动关系，同时根据各轨道车的绝对位移值，检测轨道车之间的距离；
[0019] S3.根据轨道车之间的运动关系，判断是否实施防碰撞，若实施防碰撞则根据当前 轨道车之间距离输出限制速度，通过与当前速度的比较，选择是否输出防碰撞控制。
[0020] 本发明采用速度位移信息采集单元，通过绝对位移值分析判断轨道车运行状态， 相比采用GPS设备计算距离，克服了受轨道路线、地形环境等条件影响较大的问题，准确分 析轨道车之间距离和运动关系，为防碰撞计算提供了准确的数据，提高防碰撞控制精确度。
[0021] 作为一种优选方案，步骤S2中包括轨道车之间连挂状态的判断，判断过程为：若 轨道车本车其中一端的距离传感器向前检测到物体，计算出到物体之间的距离值，若距离 值落在预设的距离值内，则判断本车该距离传感器所在端与邻车相连挂。距离传感器检测 到有连挂的邻车后，将连挂状态信号发送给前后位置关系判断单元和变化趋势关系判断单 J L· 〇
[0022] 作为一种优选方案，轨道车之间前后位置关系判断过程为：检测轨道车行进方向， 若本车与行进方向相对的一端连挂有邻车，判断在行进方向上本车位于前，邻车位于后，反 之在本车行进方向一端上接触开关发出信号，则本车位于后，邻车位于前。
[0023] 作为一种优选方案，轨道车之间绝对位移值变化趋势关系判断过程为：检测轨道 车当前行进方向，以及相连挂轨道车各自的绝对位移值，若轨道车绝对位移值变化趋势都 为递增，则判断轨道车之间绝对位移值为同相且都为正向；若都为递减，则判断轨道车之间 绝对位移值为同相且都为反向；若本车绝对位移值递增，邻车绝对位移值递减，则判断轨道 车之间绝对位移值为反相，且本车正向，邻车反向；若本车绝对位移值递减，邻车绝对位移 值递增，则判断轨道车之间绝对位移值为反相，且本车反向，邻车正向。
[0024] 作为一种优选方案，步骤S2中检测轨道车之间的运动关系的方法包括：
[0025] a.当步骤S2中绝对位移值变化趋势关系和轨道车之间前后位置关系为：本车与 邻车的绝对位移值都是递增且本车在前的情况：
[0026] 当两轨道车都处于静止状态，根据步骤S2确定的信息为两轨道车的位置关系；
[0027] 当只有一辆轨道车移动的状态，不论本车还是邻车运动，若运动的轨道车绝对位 移值递增，则本车位置在前，邻车位置在后；若运动的轨道车绝对位移值递减，则本车在后， 邻车在前；
[0028] 当两轨道车都移动，若本车和邻车绝对位移值都递增，则两轨道车运行方向相同， 且本车位置在前，邻车位置在后；若本车和邻车绝对位移值都递减，则两轨道车运行方向相 同，且本车在后，邻车在前；若本车绝对位移值递增、邻车绝对位移值递减，则两轨道车运动 方向相反，互为后车；若本车绝对位移值递减、邻车绝对位移值递增，则两轨道车方向相反， 互为前车；
[0029] b.当步骤S2中绝对位移值变化趋势关系和轨道车之间前后位置关系为：本车与 邻车的绝对位移值都是递减且本车在前的情况：
[0030] 当两轨道车都处于静止状态，根据步骤S2确定的信息为两轨道车的位置关系；
[0031] 当只有一辆轨道车移动的状态，不论本车还是邻车运动，若运动的轨道车绝对位 移值递增，则本车位置在后，邻车位置在前；若运动的轨道车绝对位移值递减，则本车在前， 邻车在后；
[0032] 当两轨道车都移动，若本车和邻车绝对位移值都递增，则两轨道车运行方向相同， 且本车位置在后，邻车位置在前；若本车和邻车绝对位移值都递减，则两轨道车运行方向相 同，且本车在前，邻车在后；若本车绝对位移值递增、邻车绝对位移值递减，则两轨道车运动 方向相反，互为前车；若本车绝对位移值递减、邻车绝对位移值递增，则两轨道车方向相反， 互为后车；
[0033] c.当步骤S2中绝对位移值变化趋势关系和轨道车之间前后位置关系为：本车与 邻车的绝对位移值都是递增且本车在后的情况：
[0034] 当两轨道车都处于静止状态，根据步骤S2确定的信息为两轨道车的位置关系；
[0035] 当只有一辆轨道车移动的状态，不论本车还是邻车运动，若运动的轨道车绝对位 移值递增，则本车位置在后，邻车位置在前；若运动的轨道车绝对位移值递减，则本车在前， 邻车在后；
[0036] 当两轨道车都移动，若本车和邻车绝对位移值都递增，则本车位置在后，邻车位置 在前；若本车和邻车绝对位移值都递减，则两轨道车运行方向相同，且本车在前，邻车在后； 若本车绝对位移值递增、邻车绝对位移值递减，则两轨道车运行方向相同，且两轨道车运动 方向相反，互为前车；若本车绝对位移值递减、邻车绝对位移值递增，则两轨道车方向相反， 互为后车；
[0037] d.当步骤S2中绝对位移值变化趋势关系和轨道车之间前后位置关系为：本车与 邻车的绝对位移值都是递减且本车在后的情况：
[0038] 当两轨道车都处于静止状态，根据步骤S2确定的信息为两轨道车的位置关系；
[0039] 当只有一辆轨道车移动的状态，不论本车还是邻车运动，若运动的轨道车绝对位 移值递增，则本车位置在前，邻车位置在后；若运动的轨道车绝对位移值递减，则本车在后， 邻车在前；
[0040] 当两轨道车都移动，若本车和邻车绝对位移值都递增，则两轨道车运行方向相同， 且本车位置在前，邻车位置在后；若本车和邻车绝对位移值都递减，则两轨道车运行方向相 同，且本车在后，邻车在前；若本车绝对位移