运行中列车抛车的检测方法及告警装置 技术领域：
本发明涉及列车安全运行的控制方法和装置。更具体地说是一种运行中列车抛车的检测方法及告警装置。
背景技术：
近年来，随着铁路列车频繁提速，困扰铁道部多年的问题是：如何保障列车的运行及运输安全。众所周知：一列火车由若干节车厢通过挂钩相互连接而成，该挂钩根据需要可装可卸，灵活组合。但是这种灵活组合的结构方式同时也存在着安全隐患。在过去铁路运输过程中时常发生一列火车的若干节车厢脱钩的情况，俗称“抛车”，由此造成货物的丢失，以及因失控的车厢所引发的安全事故。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种运行中列车抛车的检测方法及告警装置。以实现在列车运行过程中自动检查列车的完整性，当列车发生“抛车”现象时，可以自动及时通知列车司机并向附近其他列车、沿线铁道施工维护人员及道口发送告警信号，以避免其他事故的发生。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明运行中列车抛车的检测方法的特点是所述方法包括如下检测方式中的一种或多种组合：
a、实时测定列车车头及列尾的位置参数，直接判断车头与列尾之间的距离与实际车长的关系；b、比较车头及列尾速度值；c、比较车头及列尾加速度值；d、比较车头及列尾地运行方向。
本发明检测方法的特点还在于以GPS定位法确定列尾位置。
本发明实施上述方法的运行中列车抛车告警装置的结构特点是设置可实时接收以纬度、经度和高度表征列尾位置信息的GPS信息接收单元；车头及列尾加速度检测单元；通过测算车长、或比较车头及列尾速度、或比较车头及列尾加速度、或比较车头及列尾的运行方向判断列尾完整性的CPU微处理器中央控制单元；接收列车运行信息并发送抛车报警信息的信道机单元，以及存贮有铁路线路公里标与纬度、经度和高度对应数据库的数据库单元所构成。
本发明是与安装在机车的“车载综合电台”共同组成一个完整的系统，采用包括有列车运行数据采集控制电路、收发信机、天馈及声光告警电路的车载综合电台。该车载综合电台应具有的功能：
1、采集列车运行的速度、公里标、车次号、机车号、时间等参数，并将这些参数以一定的间隔，通过收发音发送给列尾设备；
2、接收列尾装置的“抛车”告警信号，并通过声、光方式发出告警，表明“抛车”事故可能发生；
3、接收列尾装置的GPS时间信息，对机车的时间进行校正；
4、可以向列尾装置发送身份查寻信号，以保证列尾与机车装置的一一对应。
作为安装在列车尾部的本发明所具有的功能包括：
1、内置的数据库中存贮有详尽的，铁路线路公里标与纬度、经度、高度对应的数据库以及铁路各路段的坡度、磨擦系数等路况信息。
2、可接收机车车载设备发送的列车速度、公里标、车次号、机车号、时间等参数。
3、通过GPS接收模块接收实时的表征列尾位置的纬度、经度、高度、时间等信息，并通过自身的数据库准确查到列尾位置的公里标。
4、根据列尾公里标及机车车载设备发送的公里标，计算出列车车长度；并根据不断变化的列尾公里标及机车车载设备发送的公里标，实时计算列车车长度，并判断列车车长度是否有变化。
5、根据GPS接收模块接收到的列尾当前速度，并将这一速度与列车车头的实际运行速度进行比较，以判断列尾运行速度是否异常。
6、记录列车机车车载设备所传递的公里标变化规律判定列车运行方向；可以通过记录列尾公里标变化规律，判断列尾的运行方向，当比较列车运行方向和列尾的运行方向不一致时则出现异常情况。
7、根据实时所测的加速度值及其变化趋势，并通过调用的实时所在的铁路路况信息，判断该路况下，加速度的变化趋势是否合理，是否有抛车发生。
8、判断列尾是否完整，是否抛车；如果发现列车不完整(或抛车)，立刻发送告警信息，该告警信息可以被本列车机车车载设备接收，可以被附近的其他机车车载设备接收，可以被道口设备接收、也可以被铁路沿线作业人员所接收，以最大限度地保障行车安全。
9、以一定的时间间隔向机车车载设备传递GPS时间信息，供时间校正之用。
10、接收机车车载设备发送的身份查寻信息，并向机车车载设备发送身份确认信号。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明可以在列车运行过程中自动检查列车的完整性，当列车发生“抛车”现象时，可以自动及时通知列车司机并向附近其他列车、沿线铁道施维护人员及道口发送告警信号，有效地避免其他事故的发生。
附图说明：
图1为本发明所在的系统结构图。
图2为本发明硬件原理框图。
图3为本发明的工作过程示意图。
图4为本实用新型电路原理示意图。
具体实施方式：
本实施例中，对于列车抛车的检测方法可以是如下检测方式中的一种或多种组合：
a、实时测定列车车头及列尾的位置参数，直接判断车头与列尾之间的距离与实际车长的关系；b、比较车头及列尾速度值；c、比较车头及列尾加速度值；d、比较车头及列尾的运行方向。
上述四种方法可以独立应用，为了保证检测结果的准确性和实时性，也可以将多种方法组合应用。如列车下坡时，只检测车头及列尾的速度则其实时性较差，应配合其它方法进行检测；再如列尾所抛的车厢数较少时，单独使用比较车头及列尾的加速度值的检测方法则不够理想，可以配合其它方式提高其准确性和实时性。
参见附图1，本实施例中用来实施上述方法的告警装置由安装在机车车头的“车载综合电台”针对列车所采集的列车运行速度、车次号、公里标、时间、加速度等参数，并将这些参数不断地向外发送。作为列尾装置的本告警装置接收到这些参数后通过内置于其中的特定算法自动进行比对、判断列车的完整性，当发现列车有抛车现象时，首先由本设备向安装在车头的“车载综合电台”发出抛车报警信息，“车载综合电台”立即以声光等形式提示司机采取紧急补救措施。同时向周边的“无人道口告警设备”、“有人道口设备”、“巡道工用告警器”、“施工防护告警器”等设备发出报警信息，以提示在被抛车厢附近的上道作业人员、沿线施工人员及附近道口采取相关措施，保证安全。
参见附图2，本告警装置包括GPS信息接收单元、CPU微处理器中央控制单元、对列车运行信息进行接收并发送报警信息的信道机单元、数据库单元及加速度检测单元等。
GPS接收及解码部分，利用接收到的GPS信息确定列尾当前所在位置的公里标值。公里标值的确定方法在由本发明人提出的申请号为03113125.5的发明专利申请“利用GPS确定线路里程的方法及其应用”，中已作具体公开。
数据库单元中，包含有预先制作的线路里程L和经度J、纬度W、高度G三者关系的对应表及判断是否抛车的算法。
信道机部分负责接收列车运行信息、发送抛车报警信息。
CPU部分负责处理对接收到的信号与本机信息比较，实时地进行车长、车速、加速度、行驶方向等判断，并依据内置的算法判定是否有抛尾。如发现抛尾立刻由报警信息单元发送报警信息。
加速度检测单元，负责检测列尾加速度的变化情况，并将加速度信息发送给CPU，由CPU做出加速度是否异常的判断。
参见图3，本装置通过GPS不断查询自身所在列尾位置的公里标数。列车离站之前，先由车头的车载综合电台向本装置发送列尾设备身份查询信息，查询通过后，车载综合电台向本装置发送列车运行综合信息(包括车头公里标、车速、时间等信息)。本装置接收到该信号后，将车头的公里标值L1与其所在公里标L2相差，得到本车的车长ΔL。以后本装置每隔一个时间间隔，接收一次列车运行信息，将接收到的车头信息与自身的信息进行计算比较，观察车头与列尾之间的距离是否加大？车头与列尾的运动方向是否一致？车头与列尾的速度是否一致？列尾的加速度是否异常？并由内置于装置内的判断算法确定列车的完整性，判断是否有抛尾故障发生。如有则向车载综合电台及其它告警设备发出告警信息。如果没有，则继续监视。
参见图4，本实例中，CPU微处理器U1采用51系列单片机，列车运行信息的接收采用RF射频接收模块，U2为解码芯片，U11为GPS信号接收模块。加速度控制单元U10中采用高灵敏度的加速度检测传感器。加速度检测传感器的输出信息经放大及模数转换后送CPU的输入/输出口(P1.0、P1.1)。
来自车载设备中的列车运行综合信息通过天线及RF射频接收模块U12接收，再经运算放大器U5放大，后送解码芯片U2进行解码，解码后的信息送中央控制单元U1的输入输出端口P2进行存储。
GPS信号经天线及U11接收模块接收后，信号通过232口U4送中央控制单元U1的存储单元。
中央控制单元U1根据内置于片中的特定算法及数据库，对目前列车是否有抛尾现象作出判断。当发现列车有抛车现象时，中央控制单元U1将报警信息通过二种方式向外发送。一种是通过中央控制单元U1的输出端P0.2、P0.3、P0.4脚输出至调制解调芯片U3，经调制后的信号再经运放U6放大处理后通过模拟开关U7至列尾信道机，通过列尾信道机将这一报警信号向“车载综合电台”发送。另一种报警信息经软件对其编码后通过中央控制单元U1的输出端P0.5、P0.6脚输出，再经模拟开关U7至列尾信道机，通过列尾信道将这一报警信号向附近的其它告警设备设备(如“有人道口设备”、“无人道口设备”、“巡道工用告警器”、“施工防护用告警器”)发送。
这二种报警信息的输出使得当列车抛车时，车头的司机、周围的巡道工、施工作业人员及道口均可收到来自于列尾的报警信号，及时采取规避措施。
本装置安装在列车的尾部，可以做为一独立的装置；也可以与现已有的列尾风压检测设备配合使用，资源共享；还可将此功能融合在列尾风压设备中，在现有列尾设备的基础上，增加相应的硬件及软件实现检查列车完整性、列车抛车告警的功能。