一种用于车站的列车运行监控系统的制作方法

本发明涉及轨道交通智慧感知技术领域，尤其涉及一种用于车站的列车运行监控系统。

背景技术：

在铁路客运和货运车站中，需要对列车进站、出站以及站内停留情况进行监控，现有技术中，主要是通过列车调度系统、人员现场指挥、车站视频监控等方式手段进行监控，这些方式主要是侧重对列车运行的宏观监控，缺乏对列车运行状态的细节感知，不能提供列车进出站、站内停留的实时感知数据测量，因此在列车进出、停留的安全性、准确性方面有待进一步提高。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于车站的列车运行监控系统，解决现有技术中对缺乏对列车进出站、站内停留的运行轨道监测、道岔安全性监测、列车进出站的运行速度、方向监测，以及列车节数进行有效监测的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种用于车站的列车运行监控系统，包括轨道感知子系统，所述轨道感知子系统包括临近设置在进站轨道旁和出站轨道旁的用于感应监测列车通过的车轮感应装置，所述车轮感应装置感应的车轮运行信号通过线路汇接到临近的感应控制箱，所述感应控制箱基于对车轮运行信号的计算处理对应得到列车进站信息和列车出站信息，所述感应控制箱通过有线通信或无线通信方式通信连接到到网络交换机，再由网络交换机传输到监控子系统，由监控子系统根据所述列车进站信息和列车出站信息对列车进出站进行监控管理。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，还包括道岔状态监测子系统，所述道岔状态监测子系统包括设置在道岔旁、用于监测道岔位置和密贴状况的道岔状态监测传感器，所述道岔状态监测传感器也与感应控制箱相连接，获得的监测信号被感应控制箱接收，然后再通过网络交换机将监测信号传输给监控子系统。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，还包括轨迹监控子系统，所述轨迹监控子系统包括沿车站内轨道近旁敷设的振动感应光纤，以及与所述振动感应光纤连接的光纤探测主机，所述光纤探测主机又进一步接入到监控子系统。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，通过该列车轨迹监测子系统对进站和出站的列车轨迹进行监测，当列车运行时对所在轨道旁的光纤产生振动效应，由此光纤探测主机监测到受到振动效应影响的光纤所在位置，对应的也就是列车整体车厢全部所在的位置，随着列车运行，对应监测到的列车位置也会变化，由此实时监测列车在车站内的运行轨迹。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，还包括视频监控子系统，所述视频监控子系统中的摄像头对进站列车和出站列车进行视频拍摄，对应的视频信号传输到监控子系统，所述监控子系统进一步与来自所述轨道感知子系统的列车进站信息和列车出站信息进行核验。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，所述车轮感应装置包括固定铁轨轨底的底面夹持件，以及将传感器临近铁轨轨腰侧面固定的侧面夹持件，所述底面夹持件和侧面夹持件固定连接；所述底面夹持件包括第一固定块和第二固定块，所述第一固定块和第二固定块设置在所述铁轨的轨底两侧，并通过在铁轨下方穿过的螺杆连接，所述螺杆通过螺母将所述第一固定块和第二固定块卡紧固定在所述铁轨轨底的两侧；所述第一固定块和第二固定块呈l型板状，均具有竖直部和横向部，所述横向部卡接在所述铁轨轨底的两侧面上。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，所述第一固定块和第二固定块的所述竖直部均开设有供所述螺杆穿过的过孔，所述过孔口径略大于所述螺杆的外径，所述螺杆两端均设置有螺母将所述第一固定块和第二固定块紧固在所述铁轨轨底两侧。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，所述车轮感应装置在车站的每一个道岔处分别设置在对应道岔附近的三股轨道上。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，所述列车进站信息包括列车进站速度信息，所述列车进站速度信息通过测量相邻两个车轮运行信号的脉冲时间间隔δt，并根据对应相邻两个车轮中心之间的距离δl，得到列车进站的实时速度为v＝δl/δt。

在本发明用于车站的列车运行监控系统另一实施例中，所述列车进站信息包括列车节数信息，先统计车轮运行信号的脉冲总数，再识别出每一节车厢对应的脉冲序号，将同属于一节车厢的脉冲序号划分为一组，则划分后对应得到的组数即为列车节数。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种用于车站的列车运行监控系统，包括轨道感知子系统，轨道感知子系统包括临近设置在进站轨道旁和出站轨道旁的用于感应监测列车通过的车轮感应装置，车轮感应装置感应的车轮运行信号通过线路汇接到临近的感应控制箱，基于对车轮运行信号的计算处理对应得到列车进站信息和列车出站信息，再通过有线通信或无线通信方式通信连接到到网络交换机，再由网络交换机传输到监控子系统，由监控子系统根据所述列车进站信息和列车出站信息对列车进出站进行监控管理。另外还包括道岔状态监测子系统、轨迹监控子系统、视频监控子系统，由此可以对进出站的列车运行进行实时的、高准确度的监控，提高了监控的准确度、安全性和时效性。

附图说明

图1是根据用于车站的列车运行监控系统一实施例的系统组成示意图；

图2是根据用于车站的列车运行监控系统另一实施例的感应装置的组成结构图；

图3是图2所示实施例组装后的剖视图；

图4是根据用于车站的列车运行监控系统另一实施例的道岔监控组成示意图；

图5和图6是列车下部车轮组成示意图；

图7是根据用于车站的列车运行监控系统另一实施例的车轮监测脉冲示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1显示了用于车站的列车运行监控系统一实施例的组成示意图。在图1中，示意显示了该车站内有三股轨道1，其中在车站左侧包括第一道岔11、第二道岔12，在车站右侧包括第三道岔13、第四道岔14，实际应用会用多个道岔，这里只是示意性说明。优选的，该列车运行监控系统包括轨道监测子系统，该轨道监测子系统包括临近设置在进站轨道旁和出站轨道旁的用于感应监测列车通过的车轮感应装置21。进一步的，所述车轮感应装置21在进站轨道的每一个道岔处分别设置在对应道岔的三股轨道上，如图1所示，第一道岔11、第二道岔12对应的三股轨道上就分别设置有三个车轮感应装置21。同样，在出站轨道的每一个道岔处，所述车轮感应装置21也分别设置在对应道岔的三股轨道上，如图1中第三道岔13、第四道岔14对应的三股轨道上就分别设置有三个车轮感应装置。

进一步的，在图1中，所述车轮感应装置21感应的车轮运行信号通过线路汇接到临近的感应控制箱23，所述感应控制箱23基于对车轮运行信号的计算处理对应得到列车进站信息和列车出站信息，所述感应控制箱23通过有线通信或无线通信方式通信连接到网络交换机24，再由网络交换机24传输到监控子系统51，由监控子系统51根据所述列车进站信息和列车出站信息对列车进出站进行监控管理。

这里，监控子系统51可以与车站调度系统互联，这样就可以通过调度系统进一步核验来自监控子系统51的列车进站信息和列车出站信息，并且基于轨道监测子系统实时对列车进站和出站情况的监控，能够为车站调度系统提供更加实时准确的列车进出站信息，增强了车站调度的准确性和安全性。

进一步优选的，在图1中还包括列车轨迹监测子系统，包括在临近车站内的轨道旁铺设的感应光纤41，该光纤覆盖到车站内的每一个轨道旁，并且与光纤探测主机42相连接，光纤探测主机42又进一步接入到监控子系统51。

优选的，该列车轨迹监测子系统是基于相位相干解调光时域反射仪的原理，通过光时域反射技术做的精确定位，当光脉冲在光纤中传播时，由于瑞利散射而发生能量损耗，通过监测后向散射光强度，就可以获得散射系数或衰减程度沿光纤分布的状况。这里优选采用超窄脉冲作为种子源，注入光纤中的光是高度相干的，输出为脉冲宽度区域内反射回来的瑞利散射光相干干涉的结果。系统采集光纤中的后向瑞利散射光，当光纤链路中有扰动发生时，系统所采集的后向瑞利散射光的折射率发生了改变，导致了在该位置处光相位发生了变化，从而导致了散射光光强的变化。系统通过实时监测光强，将前后两个信号光强进行对比，当光强有变换时，通过计算强度发生变化的反射时间来判断发生变化的扰动位置。

通过该列车轨迹监测子系统可以对进站和出站的列车轨迹进行监测，因为当列车运行时必然会对所在轨道旁的光纤产生振动效应，由此光纤探测主机就可以监测到受到振动效应影响的光纤所在位置，对应的也就是列车所在位置，而随着列车运行这个监测到位置也会变化，因此可以实时监测到列车的轨迹。

优选的，由列车轨迹监测子系统与监控子系统相连接，当监控子系统获得列车在车站内实时运行的轨迹后，可以通过无线通信的方式向手持监控终端52发出车辆运行通知，提醒在轨道附近进行监测作业的人员及时避让列车，由此保证了相关人员的人身安全，并且这种提醒报警具有实时性。

优选的，在图1中还包括道岔状态监测子系统，包括设置在道岔旁、用于监测道岔位置和密贴状况的道岔状态监测传感器22。利用该道岔状态监测传感器22，当监测到尖轨和基本轨密贴间隙小于4mm时，表明密贴正常，而当监测到尖轨和基本轨密贴间隙大于或等于4mm时，则该传感器进行故障报警。可以看出，道岔状态监测传感器22也与感应控制箱23相连接，表明该传感器获得的监测信号也被感应控制箱23接收，然后再通过网络交换机24将监测信号传输给监控子系统51。

优选的，对于车轮感应装置21，结合图2和图3进一步说明，该车轮感应装置21包括固定铁轨轨底g41的底面夹持件g1，以及将传感器g3临近铁轨轨腰g42侧面固定的侧面夹持件g2，所述底面夹持件g1和侧面夹持件g2固定连接。

所述底面夹持件g1包括第一固定块g11和第二固定块g12，所述第一固定块g11和第二固定块g12设置在所述铁轨g4的轨底g41两侧，并通过在铁轨g4下方穿过的螺杆g5连接，所述螺杆g5通过螺母m1将所述第一固定块g11和第二固定块g12卡紧固定在所述铁轨轨底g41的两侧。所述第一固定块g11和第二固定块g12呈l型板状，均具有竖直部和横向部，所述横向部卡接在所述铁轨轨底g41的两侧面g411上。

优选的，所述第一固定块横向部g111的下端面g1111及第二固定块横向部g121的下端面g1211设置成与所述铁轨轨底g41的侧面g411相吻合的斜面，在形状上与所述铁轨吻合，有利于第一固定块g11和第二固定块g12与铁轨轨底g41的契合固定，增强固定的稳定性。

优选的，所述竖直部开设有供所述螺杆g5穿过的过孔，所述过孔口径略大于所述螺杆g5的外径，所述螺杆g5两端均设置有螺母将所述第一固定块g11和第二固定块g12紧固在所述铁轨轨底g41两侧。

优选的，所述第一固定块g11和第二固定块g12的所述竖直部均开设有供所述螺杆穿过的过孔，所述过孔口径略大于所述螺杆的外径，所述螺杆两端均设置有螺母将所述第一固定块11和第二固定块g12紧固在所述铁轨轨底g41两侧。具体的，所述第一固定块g11的竖直部g112和第二固定块g12的竖直部g122均开设有过孔，螺杆穿过过孔连接第一固定块g11和第二固定块g12，在第一固定块g11和第二固定块g12外侧的螺杆上安装紧固螺栓用以将所述底面夹持件g1固定在铁轨上，螺杆g5与底面夹持件g1可拆卸组装，使得底面夹持件g1在铁轨上的安装固定更加灵活。

或者，进一步优选的，所述螺杆g5一端与所述第一固定块g11内侧固定连接，另一端穿过所述第二固定块g12并通过螺母将所述第一固定块g11与第二固定块g12紧固在所述铁轨轨底g41两侧。

优选的，所述第二固定块g12的所述竖直部g122开设有供所述螺杆穿过的过孔，所述过孔口径略大于所述螺杆g5的外径，所述螺杆g5一端与所述第一固定块g11内侧固定连接，另一端穿过所述第二固定块g12并通过螺母将所述第一固定块g11与第二固定块g12紧固在所述铁轨轨底g41两侧。具体的，第二固定块g12竖直部g122开设过孔，所述螺杆g5一端与所述第一固定块g11竖直部g112内侧固定连接，螺杆g5另一端穿过过孔连接第二固定块g12，并在螺杆上安装紧固螺栓使得第一固定块g11和第二固定块g12夹紧在铁轨轨底g41的侧面g411。此种设置简化了底面夹持件g1的安装过程，只需对第二固定块g12进行安装即可。

优选的，所述侧面夹持件g2包括在所述第一固定块11两侧用于夹持固定所述传感器g3的第一夹持板g21和第二夹持板g22。

所述第一夹持板g21和第二夹持板g22的结构相同，均包括与所述第一固定块g11固定连接的固定部，以及用于夹持传感器g3的夹持部，所述固定部位于夹持部的下方，所述固定部的形状与所述第一固定块g11的侧面相适配，所述夹持部的形状与所述传感器g3的侧面相适配，所述夹持部上开设有用于调整所述传感器g3竖向位置的夹持孔g23，螺栓l1穿过所述夹持孔g23将所述传感器g3与所述第一夹持板g21和第二夹持板g22固定。

优选的，所述固定部上开设有用于调整所述传感器g3横向位置的固定孔g24，螺栓l1穿过所述固定孔g24将所述第一夹持板g21和第二夹持板g22分别与所述第一固定块g11固定。

优选的，所述第一夹持板g21包括连接所述第一固定块g11的固定部g211，以及用于夹持所述传感器g3的夹持部g212，具体的，所述固定部g211为柄状，所述夹持部g212为方形板状，所述夹持部g212的横向宽度大于所述传感器g3宽度，这样利于夹持稳定，所述第二夹持板g22与所述第一夹持板g21结构相同，这里不再赘述。

优选的，所述第一夹持板g21上和第二夹持板g22上开设的所述夹持孔g23为竖向孔，螺栓穿过所述夹持孔g23任一位置将所述传感器g3与所述第一夹持板g21和第二夹持板g22固定。第一夹持板g21和第二夹持板g22上开设的所述固定孔g24为横向孔，螺栓穿过所述固定孔g24任一位置将所述第一夹持板g21和第二夹持板g22与所述第一固定块g11固定。设置所述夹持孔g23和固定孔g24可以通过螺栓将传感器g3在水平或竖直方向进行调整，调整传感器相对于铁轨的位置，使得传感器在铁轨上的位置固定的更加精准，保障了一次安装成功率，避免了安装位置出现偏差需要重新拆卸安装的情况。

优选的，所述固定孔g24是沿水平横向延伸的横向长圆孔，所述夹持孔g23是沿竖直纵向延伸的纵向长圆孔。

进一步优选的，所述横向设置的固定孔g24为两个呈上下布置，所述竖向设置的夹持孔v23为两个呈左右布置。同方向的固定孔或夹持孔设置为两个是增加了夹持的稳定，防止传感器g3晃动。

优选的，所述第一夹持板g21和第二夹持板g22之间还设置有同时固定连接传感器g3、第一夹持板g21和第二夹持板g22的垫板g6，所述垫板g6的两个侧边分别开设有螺孔，通过螺栓穿过所述夹持孔g23连接所述垫板g6侧边的螺孔，进而分别将第一夹持板g21、第二夹持板g22与垫板g6固定连接，所述垫板g6上表面也开设有螺孔，螺栓穿过传感器g3连接所述垫板g6上表面的螺孔，进而将传感器3与垫板g6固定连接。垫板g6作为传感器g3的载体，保障了传感器的稳固，而在通过螺栓调节传感器高度时，螺栓会多次与垫板拧紧和分离，增设垫板避免了螺栓与传感器的反复安装磨损，提高传感器寿命。

优选的，所述第一固定块g11的横向部g111宽度大于所述第二固定块g12横向部g121的宽度，所述第一固定块g11横向部g111的宽度与所述传感器g3宽度相适配，节省材料，安装便捷。

优选的，所述第二固定块g12的两侧也设置有所述第一夹持板g21和第二夹持板g22，所述第一夹持板g21和第二夹持板g22之间也设置有所述传感器g3，此种设置方式和前述在第一固定块g11上设置传感器方式相同，即第一固定块g11和第二固定块g12上均具有传感器，分设在每条铁轨的两侧，提高了传感器监测的精度。

优选的，所述第一固定块g11和第二固定块g12的横向部上表面均开设有螺栓孔，螺栓拧入所述螺栓孔抵紧在所述铁轨轨底g41两侧面使得所述第一固定块g11及第二固定块g12与所述铁轨g4固定。所述螺杆g5和底面夹持件g1的设置在水平方向对传感器g3进行固定，所述螺栓孔的开设在竖直方向对传感器进行固定，二者结合，使得传感器固定的更加牢靠。优选的，所述传感器为电感式接近传感器id5059。

所述列车进站信息包括列车运行方向信息，在图1所示实施例基础上，进一步的如图4所示，在该铁路道岔处，第一车轮感应装置211设置在第一轨道111，第二车轮感应装置212设置在第二轨道112，第三车轮感应装置213设置在第三轨道113。当列车车轮cl1从左向右由第一轨道111驶入到第二轨道112时，则有第一车轮感应装置211首先感应到车轮cl1通过，而后第二车轮感应装置212感应到车轮cl1通过。同样，当列车车轮cl1从左向右由第一轨道111驶入到第三轨道113时，则有第一车轮感应装置211首先感应到车轮cl1通过，而后第三车轮感应装置213感应到车轮cl1通过。由此可以对列车运行方向进行判断，当远离车站设置的车轮感应装置先感应到列车车轮通过，接着临近车站设置的车轮感应装置后感应到列车车轮通过，则判断列车的运行方向为进站驶入。对应的，当临近车站设置的车轮感应装置先感应到列车车轮通过，接着远离车站设置的车轮感应装置后感应到列车车轮通过，则判断列车的运行方向为出站驶出。当然，这里先后设置的两个车轮感应装置优选是设置同一个轨道上的车轮感应装置，或者是同一个道岔包括的轨道上的车轮感应装置。这里还可以结合前述对列车轨迹的监测而进行验证。

优选的，图4中的第一车轮感应装置211、第二车轮感应装置212和第三车轮感应装置213均是单个设置在轨道旁，还可以成对对称设置在轨道的两股股道上，这当车轮驶过时，两个车轮感应装置中的感应传感器能够同时感应产生输出脉冲信号，还可以对这两个输出的脉冲信号进行运算，例如可以进行相乘或者逻辑与运算，这样可以过滤掉只有一个脉冲信号输出的虚假信号，进一步增强检测的可靠性。

进一步的，所述列车进站信息包括列车进站速度信息，利用该车轮感应装置还可以进行车速测量，这是因为通常列车车轮通常是设置在列车车厢的两端，并且在每一端的车轮通常是由多个车轮构成的车轮组。如图5和图6所示，图5显示了列车车头包括两端的两组车轮组，其中每一个车轮组中包括三个车轮，图6则显示了列车普通车厢也包括两端的两组车轮组，其中每一个车轮组中包括两个车轮。而这些车轮中心之间的距离通常也是固定的，当车轮通过车轮感应装置时，该车轮感应装置会感应产生一个脉冲信号，其中脉冲信号的波峰最大值出对应的时刻就是车轮中心经过该车轮感应装置的时刻，因此通过测量每一个车轮组中相邻两个车轮通过车轮感应装置的时刻，可以进一步得到通过相邻两个车轮之间的时间差，再根据相邻两个车轮之间的距离即可计算得到此时的车速，即通过车轮感应装置测量相邻两个车轮运行的脉冲信号的时间间隔δt，并根据对应相邻两个车轮中心之间的距离δl，得到实时车速为v＝δl/δt。

可以看出，由于列车中每节车厢对应的下部车轮具有不确定性，特别是货车列车中，会有多种列车车厢进行混编的情况，这就需要通过测量车轮的情况来对列车节数进行识别。

由于可以对每一个通过的车轮感应到一个车轮监测脉冲，而每节车厢的车轮又分为多个车轮组，每一个车轮组对应的车轮数具有不确定性，比如可以分别包括三个车轮、两个车轮和一个车轮的情况。

优选的，所述列车进站信息包括列车节数信息，先统计车轮运行信号的脉冲总数，再识别出每一节车厢对应的脉冲序号，将同属于一节车厢的脉冲序号划分为一组，则划分后对应得到的组数即为列车节数。

优选的，当通过车轮感应装置对列车车厢和列车节数进行识别时，根据监测得到的车轮脉冲序列依次识别每一节列车车厢，其中包括步骤：

车轮监测，利用前述的车轮感应装置实时监测获得每一个通过的车轮对应的车轮监测脉冲；

计算速度，每一节车厢通常包括多个车轮组，每一个车轮组又包括多个车轮，而同一车轮组内的车轮间距通常是确定的，因此定义同一车轮组内车轮之间的距离为对于每一节车厢而言，第一车轮组至少包括第一车轮和第二车轮，因此通过测量得到第一车轮监测脉冲与第二车轮监测脉冲时间间隔为δt1,2，进而求出该车厢的运行速度为

估算长度，从监测获得的车轮监测脉冲中选取前n个车轮监测脉冲，若最后一个车轮脉冲为tn，则有第一车轮脉冲与第n车轮脉冲时间间隔为δt1,n，再估算出对应的列车车厢长度

验证分析，列车车厢长度通常具有标准型，例如客车列车的长度、货车列车的长度都有明确标准，若估算所得到的列车车厢长度符合规格标准，则表明该节车厢对应的车轮脉冲数选取是正确的，否则，表明该节车厢对应的车轮脉冲数是不正确的，需要重新选择该节车厢的车轮监测脉冲数，然后再重新估算该列车车厢长度并进行验证分析，直至通过该节车厢对应的车轮脉冲能够准确估算该节车厢的长度，进而确定了该节车厢对应的脉冲数。

优选的，该列车运行监控系统还包括视频监控子系统，所述视频监控子系统中的摄像头对进站列车和出站列车进行视频拍摄，对应的视频信号传输到监控子系统，所述监控子系统进一步与来自所述轨道感知子系统的列车进站信息和列车出站信息进行核验。

由此可见，本发明公开了一种用于车站的列车运行监控系统，包括轨道感知子系统，轨道感知子系统包括临近设置在进站轨道旁和出站轨道旁的用于感应监测列车通过的车轮感应装置，车轮感应装置感应的车轮运行信号通过线路汇接到临近的感应控制箱，基于对车轮运行信号的计算处理对应得到列车进站信息和列车出站信息，再通过有线通信或无线通信方式通信连接到到网络交换机，再由网络交换机传输到监控子系统，由监控子系统根据所述列车进站信息和列车出站信息对列车进出站进行监控管理。另外还包括道岔状态监测子系统、轨迹监控子系统、视频监控子系统，由此可以对进出站的列车运行进行实时的、高准确度的监控，提高了监控的准确度、安全性和时效性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。