技术领域本发明涉及防追尾装置技术领域，尤其涉及一种基于点对点精确测距的铁路列车防碰撞防追尾装置。
背景技术：
追尾是指同车道行驶的车辆尾随而行时，后车车头与前车车尾相撞的行为。主要由于跟进间距小于最小安全间距和驾驶员反应迟缓或制动系统性能不良所致。一直以来，轨道交通都被认为是最安全的出行方式，但是，近年来，轨道交通事故的发生率有所上升，使得人们对轨道交通的安全性一时产生了怀疑，而且轨道交通与汽车不同，其载客量很大，一旦出现事故，伤亡情况难以估计。所以对于轨道交通来说，必须把事故发生率降到最低。传统的防追尾措施有以下几种：激光测距、防撞雷达以及超声波防撞。这些技术均为主动防撞技术，车辆通过向前方发送电磁波或声波然后检测回波的方式确认前方是否存在障碍物、障碍物的距离，并以此判断是否需要实施制动。但上述技术在轨道交通中实施存在一定难度，其原因主要是上述技术适用于车辆运行空间较大且车辆一直处于直线运动的状态，而轨道交通中的运行环境为多隧道和弯道，因此上述技术很难应用于轨道交通。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于点对点精确测距的铁路列车防碰撞防追尾装置。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于点对点精确测距的铁路列车防碰撞防追尾装置，包括自检模块、第一测距模块、第二测距模块、第一主控模块、第二主控模块、第一信息显示模块、第二信息显示模块、第一语音播报模块、第二语音播报模块、第一声光报警模块、第二声光报警模块、第一列车制动控制模块、第二列车制动控制模块、通信转换接口和后备电源，所述后备电源的输出端分别与自检模块、第一主控模块、第二主控模块的输入端连接，所述第一主控模块的输入端分别与自检模块、通信转换接口、后备电源的输出端连接，所述第一主控模块的输出端分别与第一信息显示模块、第一语音播报模块、第一声光报警模块、第一列车制动控制模块、通信转换接口的输入端连接；所述第二主控模块的输入端分别与自检模块、通信转换接口、后备电源的输出端连接，所述第二主控模块的输出端分别与第二信息显示模块、第二语音播报模块、第二声光报警模块、第二列车制动控制模块、通信转换接口的输入端连接，所述自检模块的输出端分别与第一主控模块、第二主控模块、通信转换接口、后备电源的输入端连接，所述通信转换接口分别与第一测距模块、第二测距模块双向连接，所述第一测距模块、第二测距模块均与天线电连接。优选的，所述第一测距模块、第二测距模块均包括无线信号收发器，所述无线信号收发器通过纳秒级窄脉冲发射无线信号。优选的，所述第一信息显示模块、第二信息显示模块均包括信息显示屏。优选的，所述第一语音播报模块、第二语音播报模块均包括语音播报器。优选的，所述第一声光报警模块、第二声光报警模块均包括声光报警器。优选的，所述第一列车制动控制模块、第二列车制动控制模块均与列车自动驾驶系统电连接。优选的，所述后备电源采用自适应列车环境的电源适配接口，内置智能充放电电路。无线载波通信测距是通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有足够的带宽，即不采用正弦载波，而是利用纳秒级的二阶导数构成的函数为窄脉冲传输数据，该信号表现为超宽频信号。飞行时间精确测距是利用到达时间来计算距离。到达时间方法是利用发送端和接收端之间的传播时延来计算两点距离，电波的传播速度为光速c,假设信号从发送端到接收端的时间为t，则两者间的距离为ct。采用双向测距法，以提高点对点的测量精度。如图2所示，从发送端到接收端两点间往返时间可以用来计算这两个节点间的距离,这种方法就是双向测距，图中，节点A在时刻发送含有时间标记信息的包给节点B,等节点B和此时间标记信息做好同步后,便会回送一个信号给节点A,以表示同步完成,节点A根据收到的信号来决定传播时间。节点A到B间的距离可以由下列公式计算得到：Tf=12[(T1-T0)-Tr]]]>DAB＝Tf×cDAB为节点A到节点B之间的距离。所采用的技术模式具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供厘米级的测距精度。通过将双单元冗余设计的主控模块、测距模块和后备电源等集成为一体化设备，可以方便地安装于列车前后两端驾驶室的设备间。基于前后列车的精确测距，目的是要实现列车安全运行与管控，配套的外置设备有信息显示屏、声光报警器和语音播报器，主控模块还可根据系统预设的安全运行条件，实现列车运行非正常情况下的自动停车(即向列车自动驾驶系统发出控车指令)，可以实现列车运行的安全导航和自动控制。在列车前后两端驾驶室安装本装置，根据多个装置之间的相互距离信息计算出装置之间的相对位置。对单一的设备单元全部采用模块化设计，装置设计了设备工作状态的实时自动检测功能，可以对所有设备运行状态进行实时跟踪。通过自检模块实时或定时对装置各独立的工作单元进行状态检测，对各工作单元进行及时检查，相关检测结果存储于自检模块的存储器内或输出到外部设备，一旦发现设备的某一单元出现故障或工作不正常，可实时通知现场维护人员对设备进行检修或更新全部采用独立运行系统设计思路，即不管是系统的数据发生、检测、通信、处理和结果输出，以及系统供电设计都是一套完全独立的系统，与现有列车的其它信号和通信系统不发生任何数据和检测方面的交叉接口，也不需要依赖现有的通信通道，就是说在既有信号系统或其它安全检测系统全部失灵的情况下，也不会影响本装置的独立工作，为铁路列车的安全管理提供了一套全新的保障方法。本发明中，通过采用无线载波脉冲射频信号机制进行点对点双向飞行时间测距和通信，获得在前后列车之间的测距路径上同一铁路线路轨道上运行的前后列车的实时距离，自动判定前后列车的安全运行范围，通过基于直接采样信号签名的测距质量监控机制，检测铁路同一轨道是否有阻挡，装置内置测距信息收发器和安全距离告警、机车控制机制，可以防止列车碰撞、防止前后列车跟踪追尾、保护铁路关键设施等，可为铁路机车车辆运行跟踪、导航定位、智能运输调度提供实时距离和传感器检测数据。附图说明图1为本发明提出的一种基于点对点精确测距的铁路列车防碰撞防追尾装置的结构示意图；图2为本发明的点对点双向测距法的原理示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1，一种基于点对点精确测距的铁路列车防碰撞防追尾装置，包括自检模块、第一测距模块、第二测距模块、第一主控模块、第二主控模块、第一信息显示模块、第二信息显示模块、第一语音播报模块、第二语音播报模块、第一声光报警模块、第二声光报警模块、第一列车制动控制模块、第二列车制动控制模块、通信转换接口和后备电源，所述后备电源的输出端分别与自检模块、第一主控模块、第二主控模块的输入端连接，所述第一主控模块的输入端分别与自检模块、通信转换接口、后备电源的输出端连接，所述第一主控模块的输出端分别与第一信息显示模块、第一语音播报模块、第一声光报警模块、第一列车制动控制模块、通信转换接口的输入端连接；所述第二主控模块的输入端分别与自检模块、通信转换接口、后备电源的输出端连接，所述第二主控模块的输出端分别与第二信息显示模块、第二语音播报模块、第二声光报警模块、第二列车制动控制模块、通信转换接口的输入端连接，所述自检模块的输出端分别与第一主控模块、第二主控模块、通信转换接口、后备电源的输入端连接，所述通信转换接口分别与第一测距模块、第二测距模块双向连接，所述第一测距模块、第二测距模块均与天线电连接。所述第一测距模块、第二测距模块均包括无线信号收发器，所述无线信号收发器通过纳秒级窄脉冲发射无线信号，第一信息显示模块、第二信息显示模块均包括信息显示屏，所述第一语音播报模块、第二语音播报模块均包括语音播报器，第一声光报警模块、第二声光报警模块均包括声光报警器，第一列车制动控制模块、第二列车制动控制模块均与列车自动驾驶系统电连接，后备电源采用自适应列车环境的电源适配接口，内置智能充放电电路，以保证装置的正常供电和在外电缺失时的电池供电。采用双单元冗余设计配置，即系统数据发生、检测、通信、处理和结果输出，以及系统供电等设计全部采用二单元配置，按照二取一的可靠性验证设计，保证系统在某一单元设备故障的情况下，不影响系统功能。本发明的工作模式为：装置上电启动，自检模块通过设定的程序对设备各模块的工作电压、电流和通信状态等分别自动检测，如果各模块参数完好，确认设备状态正常，装置即进入各模块协同工作状态；如果确认设备状态异常，则将检测出的故障模块和故障点记录在自检模块的存储器中，装置同时发出报警；正常工作的主控模块分别控制对应的测距模块，双单元并行工作，数据相互验证；主控模块对测距模块获取的检测数据通过串口通信获取，并实时驱动信息显示模块，根据预设的条件门限分级展示测距信息；主控模块对测距信息进行实时判定，对超出安全门限时发出警报；主控模块对超出极限的数值实时判定，并通过列车制动控制模块对列车发出制动指令。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。