铁路无人道口监控方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明属于自动化控制技术，具体的说涉及一种用于铁路无人道口的监控方法及装置。本发明的铁路无人道口监控装置，包括控制器、电动栏杆、提示装置和列车信息采集装置；所述列车信息采集装置由多组传感器和信息收发器组成，并分别设置在铁路道口两侧；所述提示装置包括红绿灯和报警器，所述控制器分别与信息收发器、电动栏杆、红绿灯和报警器连接。本发明的有益效果为，实现对铁路道口的无人自动控制，避免人员操作可能出现的失误，有效提高铁路道口的安全性，同时实现方式简单，成本低廉。本发明尤其适用于铁路无人道口使用。
【专利说明】铁路无人道口监控方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于自动化控制技术，具体的说涉及一种用于铁路无人道口的监控方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前针对铁路道口防护所使用的设备是DX3型道口信号设备，其工作原理为:当无火车接近道口时，设备的接近通知点通知继电器吸起，使报警继电器经自闭接点保持吸起，此时无报警信号；当火车到达道口的接近通知点时，通知继电器落下，使报警继电器的励磁电路被切断，从而报警继电器落下，接通报警电路，此时给出报警信号，同时方向继电器吸起自闭，点亮方向指示灯，当火车驶入道口到达通知点时，到达通知继电器吸起，火车继续前进，驶离到达通知点后，到达通知继电器落下，通知继电器吸起，使报警继电器励磁电路接通，切断报警电路，停止声光报警。
[0003]尚处于研究阶段的系统设备有基于DSP和以太网的铁路道口监测系统、道口图像监控系统和基于GPS和GPRS的ARM控制系统等。
[0004]基于DSP和以太网的铁路道口监测系统由监控中心子系统和分布在道口附近的多个监测站子系统构成。原理为:一个检测站子系统通过两个速度传感器获取火车运行状态的信息，通过以太网控制芯片将该信息传送给监控中心，监控中心即可根据是否有火车到来进入报警状态或者解除报警状态。
[0005]道口图像监控系统原理为:在火车即将到达道口的时间段内启动摄像头，拍摄道口实时情况，并将采集到 的视频图像通过A/D采样，得到动态序列图像帧，并将这些图像经过处理后用代码的方式通过无线电传送给火车的特定接收设备，司机就可以根据接收到的信号代码了解前方道口的情况。
[0006]基于GPS和GPRS的ARM控制系统一部分安装在火车上，包括实现定位的GPS、运算速度快精度高的ARM内核芯片以及实现无线通信的GPRS发射模块，一部分安装在地面道口，包括单片机和GPRS接收模块等，系统利用GPS实现火车定位，通过GPRS无线传送方式将火车的位置信息传送给道口单片机，继而单片机对信号机和栏木等实现自动控制。
[0007]其中，Χ3型道口信号设备只能自动控制道口信号机的红绿灯亮灭，不能实现道口栏木和语音播报提示的自动控制，故该设备需要有道口看守人员进行看护；基于DSP和以太网的铁路道口监测系统成本较高并且以太网的可靠性和稳定性较差；道口图像监控系统只能使火车司机了解到前方道口的情况而不能实现对道口栏木和信号机的自动控制，另外该系统的实时性和稳定性不好；基于GPS和GPRS的ARM控制系统使用的GPRS无线通信网络在偏远地区存在GPRS网络盲区，火车与道口设备的通信实时性得不到保障，故具有一定的局限性；以上方案都是单个道口控制，没有及时把道口数据上传至监控中心，不能对道口状态实现全局监测。因此目前的铁路道口并没有一种可靠的自动化控制系统。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的，就是针对传统铁路道口防护设备存在的问题，提出一种铁路无人道口监控方法及装置:
[0009]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:如图1所示，铁路无人道口监控装置，包括控制器、电动栏杆、提示装置和列车信息采集装置；所述列车信息采集为多个，每个均由多组传感器和信息收发器组成，并分别设置在铁路道口两侧；所述提示装置包括红绿灯和报警器，所述控制器分别与信息收发器、电动栏杆、红绿灯和报警器连接。
[0010]具体的，还包括GPRS模块和监测设备，所述GPRS模块和监测设备分别与控制器连接，所述GPRS模块定位列车的位置，并发送给控制器。
[0011]具体的，所述传感器为多对红外对射传感器，包括发射端和接收端，所述发射端和接收端至少有4对，所述发射端和接收端设置在铁路的两侧，发射端设置在同一侧面或不同侧面。
[0012]具体的，所述发射端和接收端为4对，其中4个发射端设置在同一侧，4个接收端设置在另一侧，2对发射端和接收端设置在铁轨水平面上100-150mm位置处，另外2对发射端和接收端设置在铁轨水平面上2000-2500mm位置处。
[0013]如图2所示，铁路无人道口监控方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0014]a.在铁路无人道口两侧分别设置列车信息采集装置；
[0015]b.两侧的列车信息采集装置分别对两侧的铁路进行实时监测，并将采集到的信息发送到控制器；
[0016]c.控制器根据接收到的信息判断是否有列车通过，若是，则进入步骤d，若否，则回到步骤b ;
[0017]d.控制器控制栏杆落下，切断该铁路道口，并持续接收列车信息采集装置传递的采集信息，判断列车是否完全通过铁路道口，若是，则进入步骤e，若否，则重复步骤d ；
[0018]e.控制器控制栏杆抬起，回到步骤b。
[0019]具体的，步骤d中控制器判断列车是否完全通过铁路道口的具体方法为:
[0020]Cl.控制器根据接收到的信息判断左侧或右侧有列车通过，若是左侧，则进入步骤c2，若是右侧，则进入步骤c3 ；
[0021]c2.根据右侧的列车信息采集装置采集的信息，判断列车是否通过右侧，若是，则判断列车以完全通过铁路道口，进入步骤e，若否，则重复步骤c2 ；
[0022]c3.根据左侧的列车信息采集装置采集的信息，判断列车是否通过右侧，若是，则判断列车以完全通过铁路道口，进入步骤e，若否，则重复步骤c3。
[0023]具体的，步骤c中控制器根据接收到的信息判断是否有列车通过具体为:
[0024]同时接受左右两侧的列车信息采集装置传递的信息，判断左侧或右侧是否有列车通过。
[0025]进一步的，步骤d中判断列车是否完全通过铁路道口还包括:
[0026]dl.若左侧有列车通过，则通过右侧的列车信息采集装置采集的信息判断列车是否完全通过，同时判断右侧是否有列车通过，若是，则进入d2，若否，则继续判断列车完全通过后进入步骤e ；
[0027]d2.若右侧有列车通过，则通过左侧的列车信息采集装置采集的信息判断列车是否完全通过，同时判断左侧是否有列车通过，若是，则回到步骤dl，若否，则继续判断列车完全通过后进入步骤e。
[0028]更进一步的，每一步骤均通过控制器将处理信息发送到外部监控平台。
[0029]本发明的有益效果为，实现对铁路道口的无人自动控制，避免人员操作可能出现的失误，有效提高铁路道口的安全性，同时实现方式简单，成本低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明的逻辑结构示意框图；
[0031]图2为本发明的工作流程示意图；
[0032]图3为本发明的电源结构示意图；
[0033]图4为本发明的传感器的安装示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图，详细描述本发明的技术方案:
[0035]如图1所示，本发明的铁路无人道口监控装置，包括两个列车进入与离开状态信息检测传感器组及列车信息采集收发器、列车信息采集收发器、嵌入式控制机、电动栏杆、红绿灯装置、音频装置、GPRS模块、监测中心，其中列车进入与离开状态信息检测传感器组及列车信息采集收发器和列车信息采集收发器构成列车信息采集装置分别设置在道口两侧。
[0036]所述列车进入与离开状态信息检测传感器组用以采集列车到来和离开的信息，如采用红外对射传感器为列车进入与离开状态信息检测传感器组；本发明以红外对射传感器为例，该传感器组至少包括四对红外对射传感器，道口两边各布置一组，距道口一公里左右，负责列车接近道口和离开道口的状态检测。
[0037]所述列车信息采集收发器用于处理传感器组采集的列车信号，经过信号处理后得到列车接近或离开信息，同时将处理的信息发送给嵌入式控制机，传输的方式可以有很多，如通过485总线、以太网、CAN总线、无线的方式都可以。
[0038]所述嵌入式控制机依据列车信息采集收发器传来的信息，判断是否有列车驶向道口，若列车经过道口时，则需判断列车是否已经完全通过道口，依据判断结果控制所述电动栏杆是否落下，同时启动红绿灯装置进行红绿灯切换，启动音频装置进行提示或报警，启动GPRS模块向监控中心报送道口状态数据。
[0039]所述电动栏杆用以当列车经过道口时落下，阻止行人和车辆通过；当列车完全通过道口后抬起，允许行人和车辆通过。
[0040]所述红绿灯装置用以当列车经过道口时显示红灯，提示行人和车辆有列车要通过道口 ；当列车完全通过道口后显示绿灯，允许行人和车辆通过。
[0041]所述音频装置用以当列车经过道口时，由喇叭播报警示语言，提示行人和车辆有列车要通过道口 ；列车完全通过道口后，由喇叭提示列车已经通过，行人车辆可以通过道□。
[0042]所述GPRS模块用以定时将道口状态信息传送给远端的道口监测中心，在列车通过时，可将改变的状态信息实时传送给远端的道口监测中心；也可以使用其它方式传输。
[0043]所述监测中心I用以将道口嵌入式控制机所传信息进行存储、处理并呈现在大屏幕上，使远处监测中心的道口管理员掌握和观察到管辖区域内的每个道口状况。
[0044]如图2所示，为本发明的主要工作流程，包括:
[0045]步骤1.开始；
[0046]步骤2.嵌入式控制机初始化；
[0047]步骤3.没有列车驶向道口时，嵌入式控制机一直处于定时控制列车信息采集收发器检测列车是否通过该节点的状态，同时完成测试列车信息采集收发器是否正常工作；同时也向道口状态监测中心定时发送道口状态数据，接收监测中心返回数据，完成与监测中心的通信测试，如果发现相应的故障则给出故障提示，转向步骤9 ;无故障则重复3 ；
[0048]步骤4.当道口一侧的列车进入与离开状态信息检测传感器组输出信号发生变化时，说明有列车快要经过道口，则转向步骤5 ;无则转向步骤3 ;
[0049]步骤5.嵌入式控制机发出控制指令，控制电动栏杆落下，红绿灯装置显示红灯，音频装置喇叭播报，禁止行人通过；
[0050]步骤6.等待列车通过道口；
[0051]步骤7.列车完全通过道口后，道口另一侧的列车进入与离开状态信息检测传感器组输出信号发生变化时，说明列车已经完全离开道口，转向步骤8 ;
[0052]步骤8.列车已经完全远离道口，嵌入式控制机发出控制指令，控制电动栏杆抬起，红绿灯装置显示绿灯，音频装置播报行人可以安全通行，转向步骤10 ；
[0053]步骤9.说明系统装置已经出错，电动栏杆应放下，红灯亮，音频装置播报警示，禁止行人通行，并通过GPRS模块通知相关人员检测维修；
[0054]步骤10.结束。
[0055]其中，到达步骤10结束本次判断后即刻重新开始，持续的循环对铁路道口进行检测。
[0056]在一侧的列车为安全离开道口，另一侧又有列车通过时，则栏杆持续放下，并迅速转换判断列车是否离开道口的判断侧，如:由左侧判断离开转为右侧判断，该判断一直持续到两侧通过列车均完全离开道口为止。
[0057]本系统提供的电源可以是蓄电池，也可以是太阳能电池。太阳能电池的结构如图3所示，该电源系统由太阳能电池和蓄电池以及稳压电路组成。有阳光照射时，太阳能电池一方面给蓄电池充电，另一方面又为系统各模块供电；在阴天和夜晚时，则由蓄电池为各系统模块供电。蓄电池输出电压为6V，经过MAX667稳压，由OUT端输出+5V电压，Rl和R2组成分压电路。
[0058]如图4所示，采用红外对射传感器为列车进入与离开状态信息检测传感器组，红外对射传感器由发射端和接收端组成，图中的白色圆圈代表发射端，黑色的圆圈代表接收端。红外可以有多对，发射端可以在一侧，也可以在两侧，本例以4对为例进行说明，发射时可以两高两低，发射端在同一侧，如图4所示；两低平行对射，另两对可以向高对射，两低可以高出轨道面IOOmm到150mm之间，两高2000mm到2500mm之间，符合铁路限界要要求,水平放置的红外对射传感器可以检测车轮的遮挡，而一面是高一面是低则可以对平板车进行检测，这样，就可以保证铁路各种车辆都可以被检测到，同理，红外传感器可以多个，可以不同形式，也可以选其它此功能的传感器。
[0059]本发明的装置的工作原理为:采用列车进入与离开状态信息检测传感器组可以准确的检测到列车的到来和离去信息；通过通信的方式可以完成数据的传输，例如可以用CAN总线，CAN总线可以快速、准确无误的将列车信息传送给道口的嵌入式控制机，继而嵌入式控制机发出控制控制指令控制栏杆、红绿灯和报警器，从而提醒或阻止过往行人和车辆即将有列车到来或离去；GPRS可以定时将道口状态信息传送给远端的道口监测中心，以方便工作人员掌握管辖区域内每个道口的情况；监测中心可以将GPRS传送来的道口信息显示在大屏幕上。
【权利要求】
1.铁路无人道口监控装置，其特征在于，包括控制器、电动栏杆、提示装置和列车信息采集装置；所述列车信息采集为多个，每个均由多组传感器和信息收发器组成，并分别设置在铁路道口两侧；所述提示装置包括红绿灯和报警器，所述控制器分别与信息收发器、电动栏杆、红绿灯和报警器连接。
2.根据权利要求1所述的铁路无人道口监控装置，其特征在于，还包括GPRS模块和监测设备，所述GPRS模块和监测设备分别与控制器连接，所述GPRS模块定位列车的位置，并发送给控制器。
3.根据权利要求1或2所述的铁路无人道口监控装置，其特征在于，所述传感器为多对红外对射传感器,包括发射端和接收端,所述发射端和接收端至少有4对，所述发射端和接收端设置在铁路的两侧，发射端设置在同一侧面或不同侧面。
4.根据权利要求3所述的铁路无人道口监控装置，其特征在于，所述发射端和接收端为4对，其中4个发射端设置在同一侧，4个接收端设置在另一侧，2对发射端和接收端设置在铁轨水平面上100-150mm位置处，另外2对发射端和接收端设置在铁轨水平面上2000-2500mm 位置处。
5.铁路无人道口监控方法，其特征在于，包括以下步骤: a.在铁路无人道口两侧分别设置列车信息采集装置； b.两侧的列车信息采集装置分别对两侧的铁路进行实时监测，并将采集到的信息发送到控制器； c.控制器根据接收到的信息判断是否有列车通过，若是，则进入步骤d，若否，则回到步骤b ；` d.控制器控制栏杆落下，切断该铁路道口，并持续接收列车信息采集装置传递的采集信息，判断列车是否完全通过铁路道口，若是，则进入步骤e，若否，则重复步骤d ； e.控制器控制栏杆抬起，回到步骤b。
6.根据权利要求5所述的铁路无人道口监控方法，其特征在于，步骤d中控制器判断列车是否完全通过铁路道口的具体方法为: Cl.控制器根据接收到的信息判断左侧或右侧有列车通过，若是左侧，则进入步骤c2，若是右侧，则进入步骤c3; c2.根据右侧的列车信息采集装置采集的信息，判断列车是否通过右侧，若是，则判断列车以完全通过铁路道口，进入步骤e，若否，则重复步骤c2 ； c3.根据左侧的列车信息采集装置采集的信息，判断列车是否通过右侧，若是，则判断列车以完全通过铁路道口，进入步骤e，若否，则重复步骤c3。
7.根据权利要求5所述的铁路无人道口监控方法，其特征在于，步骤c中控制器根据接收到的信息判断是否有列车通过具体为: 同时接受左右两侧的列车信息采集装置传递的信息，判断左侧或右侧是否有列车通过。
8.根据权利要求7所述的铁路无人道口监控方法，其特征在于，步骤d中判断列车是否完全通过铁路道口还包括: dl.若左侧有列车通过，则通过右侧的列车信息采集装置采集的信息判断列车是否完全通过，同时判断右侧是否有列车通过，若是，则进入d2，若否，则继续判断列车完全通过后进入步骤e ； d2.若右侧有列车通过，则通过左侧的列车信息采集装置采集的信息判断列车是否完全通过，同时判断左侧是否有列车通过，若是，则回到步骤dl，若否，则继续判断列车完全通过后进入步骤e。
9.根据权利要求5~8任意一项所述的铁路无人道口监控方法，其特征在于，每一步骤均通过控制器 将处理信息发送到外部监控平台。
【文档编号】B61L29/22GK103770811SQ201410039653
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】华梓铮, 华泽玺, 孔繁军, 李秋浩 申请人:西南交通大学