一种用于动车组的警惕系统及方法.pdf

本发明公开了一种用于动车组的警惕系统，其包含用于获取第一警惕信号的第一警惕输入装置、与动车组的控制系统相连用于获取第二警惕信号的第二警惕输入装置、用于基于第一警惕信号以及第二警惕信号输出报警信号或制动信号的警惕装置、用于根据报警信号发出警报的报警装置以及用于基于制动信号控制所述动车组的制动装置。本发明还公开了一种用于动车组的警惕方法，所述方法包含第一警惕信号获取步骤、第二警惕信号获取步骤、警惕判断步骤、报警步骤以及制动步骤。本发明的警惕系统不仅更大程度上减轻了司机的劳动强度和负荷；而且本发明的警惕系统可以利用动车组的现有硬件进行构建，节约了硬件成本，减少了安装空间。

1.  一种用于动车组的警惕系统，其特征在于，所述系统包含：
第一警惕输入装置，用于获取第一警惕信号并输出；
第二警惕输入装置，其与动车组的控制系统相连，用于基于所述控制系统的 级位信息获取第二警惕信号并输出；
警惕装置，其与所述第一警惕输入装置以及第二警惕输入装置相连，用于基 于所述第一警惕信号以及所述第二警惕信号输出报警信号或制动信号；
报警装置，其与所述警惕装置相连，用于根据所述报警信号发出警报；
制动装置，其与所述警惕装置相连，用于基于所述制动信号控制所述动车组， 从而实现所述动车组的制动。

2.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一警惕输入装置包含警惕 按钮、警惕踏板以及第一警惕分析模块，其中：
所述第一警惕分析模块与所述警惕按钮、所述警惕踏板以及所述警惕装置相 连，用于基于所述警惕按钮以及所述警惕踏板的输入信号输出所述第一警惕信号 到所述所述警惕装置。

3.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二警惕输入装置包含：
级位信号获取模块，其与所述控制系统相连，用于获取所述动车组的级位信 号并输出；
级位信号分析模块，其与所述级位信号获取模块以及所述警惕装置相连，用 于基于所述级位信号获取并输出所述第二警惕信号。

4.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述警惕装置包含：
计时模块，其与所述第一警惕输入装置以及所述第二警惕输入装置相连，用 于基于所述第一警惕信号以及所述第二警惕信号计时并输出计时结果；
制动/报警模块，其与所述计时模块、所述制动装置以及所述报警装置相连， 用于根据所述计时结果输出所述制动信号或所述报警信号。

5.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二警惕输入装置采用所 述动车组上的数据记录及无线传输装置构建。

6.  一种用于动车组的警惕方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
第一警惕信号获取步骤，基于警惕按钮或警惕踏板的输入生成第一警惕信 号；
第二警惕信号获取步骤，基于对动车组的控制系统的监测生成第二警惕信 号；
警惕判断步骤，基于所述第一警惕信号以及所述第二警惕信号生成报警信号 或制动信号；
报警步骤，根据所述报警信号进行报警；
制动步骤，根据所述制动信号控制所述动车组进行制动。

7.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第二警惕信号获取步骤 中，当所述动车组的级位控制发生变化时输出所述第二警惕信号。

8.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述警惕判断步骤包含以下步 骤：
计时步骤，基于所述第一警惕信号或所述第二警惕信号进行计时并获得计时 结果；
信号生成步骤，根据所述计时结果生成在所述报警信号或所述制动信号。

9.  如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述计时步骤中，当接收到 所述第一警惕信号或所述第二警惕信号时所述计时结果清零并重新开始计时。

10.  如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述信号生成步骤中，当所 述计时结果达到第一特定时长时输出所述报警信号，当所述计时结果达到第二特 定时长时输出所述制动信号。

一种用于动车组的警惕系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，具体说涉及一种用于动车组的警惕系统及方法。
背景技术
为了监督动车组司机能否胜任动车组的操控工作，当前动车组上安装了警惕 系统。在动车组运行时，司机需每隔一段时间对警惕系统进行人工操作。如果在 规定时间内没有动作，警惕系统会发出警报。如果发出警报一段时间之内手动按 钮或脚踏板仍然没有动作，那么警惕系统会自动断开安全回路，使动车紧急制动 停车。
警惕系统能有效防止司机在动车组运行时发生睡觉、离岗等行为，并在司机 产生紧急情况失去控制动车组能力的时候进行紧急自动停车。但是在现有技术 中，警惕系统需要司机人工操作的配合，这就相当于增加了司机的劳动强度和负 荷。并且现有警惕系统采取的判断模式相当单一，容易发生误判。
因此，针对现有的警惕系统存在的问题，需要一种新的警惕系统以及警惕 方法以减小司机的劳动强度和负荷以及系统误判率。
发明内容
针对现有的警惕系统存在的问题，本发明提供了一种用于动车组的警惕系 统，所述系统包含：
第一警惕输入装置，用于获取第一警惕信号并输出；
第二警惕输入装置，其与动车组的控制系统相连，用于基于所述控制系统的 级位信息获取第二警惕信号并输出；
警惕装置，其与所述第一警惕输入装置以及第二警惕输入装置相连，用于基 于所述第一警惕信号以及所述第二警惕信号输出报警信号或制动信号；
报警装置，其与所述警惕装置相连，用于根据所述报警信号发出警报；
制动装置，其与所述警惕装置相连，用于基于所述制动信号控制所述动车组， 从而实现所述动车组的制动。
在一实施例中，所述第一警惕输入装置包含警惕按钮、警惕踏板以及第一警 惕分析模块，其中：
所述第一警惕分析模块与所述警惕按钮、所述警惕踏板以及所述警惕装置相 连，用于基于所述警惕按钮以及所述警惕踏板的输入信号输出所述第一警惕信号 到所述所述警惕装置。
在一实施例中，所述第二警惕输入装置包含：
级位信号获取模块，其与所述控制系统相连，用于获取所述动车组的级位信 号并输出；
级位信号分析模块，其与所述级位信号获取模块以及所述警惕装置相连，用 于基于所述级位信号获取并输出所述第二警惕信号。
在一实施例中，所述警惕装置包含：
计时模块，其与所述第一警惕输入装置以及所述第二警惕输入装置相连，用 于基于所述第一警惕信号以及所述第二警惕信号计时并输出计时结果；
制动/报警模块，其与所述计时模块、所述制动装置以及所述报警装置相连， 用于根据所述计时结果输出所述制动信号或所述报警信号。
在一实施例中，所述第二警惕输入装置采用所述动车组上的数据记录及无线 传输装置构建。
本发明还提供了一种用于动车组的警惕方法，所述方法包含以下步骤：
第一警惕信号获取步骤，基于警惕按钮或警惕踏板的输入生成第一警惕信 号；
第二警惕信号获取步骤，基于对动车组的控制系统的监测生成第二警惕信 号；
警惕判断步骤，基于所述第一警惕信号以及所述第二警惕信号生成报警信号 或制动信号；
报警步骤，根据所述报警信号进行报警；
制动步骤，根据所述制动信号控制所述动车组进行制动。
在一实施例中，在所述第二警惕信号获取步骤中，当所述动车组的级位控制 发生变化时输出所述第二警惕信号。
在一实施例中，所述警惕判断步骤包含以下步骤：
计时步骤，基于所述第一警惕信号或所述第二警惕信号进行计时并获得计时 结果；
信号生成步骤，根据所述计时结果生成在所述报警信号或所述制动信号。
在一实施例中，在所述计时步骤中，当接收到所述第一警惕信号或所述第二 警惕信号时所述计时结果清零并重新开始计时。
在一实施例中，在所述信号生成步骤中，当所述计时结果达到第一特定时长 时输出所述报警信号，当所述计时结果达到第二特定时长时输出所述制动信号。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的警惕系统及方法能够对司机的有效动作进行综合判断，更大程度上 减轻了司机的劳动强度和负荷，在设计上也更加人性化和智能化；
利用本发明的警惕系统可以利用动车组的现有硬件进行构建，不需要新增装 置，节约了硬件成本，减少了安装空间。
本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特 征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发 明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步 骤来实现或获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明 的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明一实施例的系统结构框图；
图2是根据本发明一实施例的方法流程图；
图3是根据本发明一实施例的方法的部分流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实 施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效 果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构 成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所 形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
在现有技术中，为了监督动车组司机能否胜任动车组的操控工作，当前动车 组上安装了警惕系统。由于通常警惕系统基于外部人工输入来判断司机的状态 (能否胜任动车组的操控工作)，因此司机在固定的时间间隔中需要对警惕系统 进行人工操作，这样就增加了司机的劳动强度和负荷。为了减小司机的劳动强度 和负荷，办发明提出了一种新的警惕系统以及警惕方法。
下面结合图1中的结构框图以及图2的逻辑流程框图来描述本发明一实施例 的警惕系统以及警惕方法。由于警惕系统的作用主要是在动车组高速运行时避免 出现司机意外离岗(例如司机打瞌睡、因身体原因意外昏迷等)而导致的动车组 失控。因此为了进一步减小司机的工作量，减少警惕系统对司机正常操作的干扰， 在本实施例中，在动车组启动、停车以及低速行驶过程中警惕系统是不启动的。
本实施例的警惕系统包含速度判断装置，如图2所示，警惕方法包含速度判 断步骤S200，在步骤S200中，判断动车组行驶速度是否超过特定速度(本实施 例中特定速度为5km/h)，如果超过，则启动警惕系统并执行其他步骤流程。
如图2所示，本发明的警惕方法包含第一警惕信号获取步骤(S201)，获取 第一警惕信号。对应步骤S201，如图1所示，本实施例的警惕系统包含第一警惕 输入装置100，用于获取第一警惕信号并输出。在本实施例中，首先利用警惕按 钮以及警惕踏板来检测司机的状态(如是否保持清醒)。如果司机可以主动的按 下警惕按钮或踩下警惕踏板那么此时可以证明司机处在一个正常的状态中，可以 驾驶动车组。
因此第一警惕输入装置100包含警惕按钮101、警惕踏板102以及第一警惕 分析模块103。第一警惕分析模块103与警惕按钮101以及警惕踏板102相连， 用于基于警惕按钮101以及警惕踏板102的输入信号输出第一警惕信号。
在图2的步骤S201中，本实施例采取的判定规则是当外部人工输入发生变化 时输出所述第一警惕信号。具体的说，即是当警惕按钮101或警惕踏板102的操作 状态发生改变时(警惕按钮101或警惕踏板102被操作或者是由被操作状态释放)， 第一警惕分析模块103输出第一警惕信号。反之，当警惕按钮101和警惕踏板102 的操作状态不变(保持被操作状态或释放状态)时，第一警惕分析模块103不输 出信号或输出正常状态信号。
按下警惕按钮以及踩下警惕踏板这类操作相当于变相的增加了司机的劳动 强度和负荷。考虑到如果司机可以正常的操作动车组的控制系统也可以说明司机 处在一个正常的状态中，可以驾驶动车组。因此为了减小司机的劳动强度和负荷， 本实施例的警惕方法还包含第二警惕信号获取步骤(S202)，基于对动车组的控 制系统的监测生成第二警惕信号。
对应步骤S202，本实施例的警惕系统构建了第二警惕输入装置110。第二警 惕输入装置包含级位信号获取模块112以及级位信号分析模块111。级位信号获取 模块112与动车组的控制系统相连，用于获取动车组的级位信号并输出。在本实 施例中，级位信号获取模块112通过动车组上的车辆信息控制装置连接到动车组 的司控器。级位信号获取模块112还与级位信号分析模块111相连，级位信号分析 模块111基于来自级位信号获取模块112的级位信号输出第二警惕信号。
为了节约硬件成本，在本实施例中，第二警惕输入装置采用动车组上的数据 记录及无线传输装置构建。具体方案为，在数据记录及无线传输装置(DRWTD) 里增加1块数字输出(DO)插件，利用数字输出(DO)插件构建级位信号分析模 块111。数字输出(DO)插件以特定的时间T为周期，分析获取的级位信息，判 断是否需要产生第二警惕信号。
在本实施例的第二警惕信号获取步骤(S202)中，当动车组的级位控制发生 变化时输出所述第二警惕信号。定义1s的高电平数字信号作为第二警惕信号。数 字输出(DO)插件中第二警惕信号的输出判定规则为：
(1)若级位信息与前一周期发生变化，且上一周期并无数字信号输出，则产 生1s的高电平数字信号输出。
(2)若级位信息与前一周期发生变化，而上一周期已产生过数字信号输出， 则不用产生1s的高电平数字信号输出，维持低电平。
(3)若级位信息与前一周期无变化，则继续维持低电平。
即若司机一直在操作司控器手柄，DRWTD会持续发出连续DO高电平信号输 出，且每两个高电平信号之间最少会有2s维持低电平。
因数字信号输出驱动电流较大，须由动车组配电盘提供DC100V电源给DO插 件，用于数字信号的输出。数字输出(DO)插件提供1路DC100V输出，预留3路 DC100V输出。警惕装置与DRWTD装置采用硬线连接，司控器将级位信号通过车 辆信息控制装置(MON)传送给DRWTD，从而判断是否符合预设逻辑，并将DO 输出信号提供给警惕装置。外部DC100V经数字输出(DO)插件的48芯矩形连接 器引入。DRWTD判断从车辆信息控制装置(MON)发过来的级位信息数据，如 符合预设逻辑，则通过数字输出(DO)插件产生1s的高电平信号输出，提供给既 有的警惕逻辑控制装置。
本发明的警惕系统，基于数据记录及无线传输装置(DRWTD)与警惕装置 的联动控制功能，能够对司机的有效动作(按下手动按钮、踩下应答踏板或司控 器手柄变化)进行综合判断，更大程度上减轻了司机的劳动强度和负荷，在设计 上也更加人性化和智能化。
在步骤S201以及S202的基础上，本实施例的警惕方法还包括警惕判断步骤 (S210)，并且基于步骤S210的输出结果还包括报警步骤S220以及制动步骤 S230。在步骤S210中，基于步骤S201的第一警惕信号以及步骤S202的第二警 惕信号生成报警信号或制动信号；在步骤S220中，根据步骤S210的报警信号进 行报警；在步骤S230中，根据步骤S210的制动信号控制所述动车组进行制动。
对应步骤S210、S220以及S230，如图1所示，本实施例的警惕系统包含警惕 装置120、制动装置130以及报警装置140。警惕装置120连接到第一警惕输入装置 100以及第二警惕输入装置110，用于基于第一警惕信号以及第二警惕信号输出报 警信号或制动信号。制动装置130与警惕装置120相连，用于基于制动信号控制所 述动车组，从而实现所述动车组的制动。报警装置140也与警惕装置120相连，用 于根据报警信号发出警报。
在本实施例中，基于第一警惕输入装置100以及第二警惕输入只能判断司机 当前是否有操作行为，为了对司机的当前状态做准确判断，本实施例通过判断司 机在一定时间段内是否有操作行为来确定司机的状态。因此本实施例的警惕装置 120包含计时模块121，计时模块121与第一警惕输入装置100以及第二警惕输入装 置110相连，用于基于第一警惕信号以及第二警惕信号计时并输出计时结果。
警惕装置120还包含制动/报警模块122，制动/报警模块122与计时模块121相 连，用于根据计时结果输出制动信号或报警信号。
接下来基于流程图详细描述图2中警惕判断步骤(S210)的执行流程，即图1 中警惕装置120的运行方式。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计 算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺 序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图3所示，本实施例的警惕装置开始运行后首先执行步骤S300，计时初始 化。然后执行步骤S301，计时。在步骤S301之后执行步骤S302，第一时长判断步 骤。在步骤S302中，判断当前的计时结果是否达到第一特定时长(在本实施例中， 定义第一特定时长为30s)。
持续执行步骤S302，在当前的计时结果未达到第一特定时长时，持续执行步 骤S310，读取第一警惕信号并执行步骤S311，第一警惕信号判断。如果当前存在 第一警惕信号则返回执行步骤S300。如果当前不存在第一警惕信号则执行步骤 S320，读取第二警惕信号并执行步骤S321，第二警惕信号判断。如果当前存在第 二警惕信号则返回执行步骤S300。如果当前不存在第二警惕信号则继续执行步骤 S301，继续计时。
在步骤S302中，如果当前的计时结果达到(或超过)第一特定时长时，即执 行步骤S330，生成报警信号。然后执行步骤S303，第二时长判断步骤，判断当前 的计时结果是否达到第二特定时长(在本实施例中，定义第二特定时长为40s)。 如果当前的计时结果达到第二特定时长，即执行步骤S340，生成制动信号。
如果当前的计时结果未达到第二特定时长，则返回执行步骤S310，继而进行 第一警惕信号以及第二警惕信号判断，进而选择继续计时(S301)或是计时初始 化(300)。
具体到本实施例的警惕系统(图1)即是：
(1)若司机一直不操作脚踏或手按按钮(第一警惕输入装置100未生成第一警 惕信号)，且DRWTD无DO脉冲信号输出(第二警惕输入装置110未生成第二警 惕信号)，则30s后警惕装置120输出报警信号，报警装置140进行报警动作(输出 声光警报)。
此时若司机操作脚踏或手按按钮(第一警惕输入装置100生成第一警惕信号) 或是对动车组控制系统进行操作(第二警惕输入装置110生成第二警惕信号)， 则报警装置140停止报警动作(声光警报消除)，动车组不施加制动。若此时司 机仍旧不操作脚踏或手按按钮或是仍旧不对动车组控制系统进行操作(第一警惕 输入装置100未生成第一警惕信号且第二警惕输入装置110未生成第二警惕信 号)，10s后警惕装置120输出制动信号，制动装置130启动，动车组制动。
(2)若司机一直操作脚踏或手按按钮(第一警惕输入装置100未生成第一警惕 信号)，且DRWTD无DO脉冲信号输出(第二警惕输入装置110未生成第二警惕 信号)，则30s后声光报警动作，此时若司机松开脚踏或手按按钮(第一警惕输入 装置100生成第一警惕信号)或是对动车组控制系统进行操作(第二警惕输入装 置110生成第二警惕信号)，则声光警报消除。若此时司机仍旧不操作脚踏或手 按按钮或是仍旧不对动车组控制系统进行操作，10s后动车组将施加制动。
本发明通过既有的DRWTD装置，可在一定的周期间隔内分析车辆信息控制 装置(MON)送过来的级位信息，同时产生1路数字输出信号，提供给既有的警 惕装置进行判断，既实现了地面对动车组运行情况的实时监测和远程维护，又实 现动车组警惕装置的联锁控制。利用本发明的警惕方法以及警惕系统可以利用动 车组的现有硬件进行构建，不需要新增装置，节约了硬件成本，减少了安装空间。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明 而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实 施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作 出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求 的保护范围。