基于绝对位移的轨道车辆运行状态分析系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防碰撞技术领域，尤其是涉及一种防碰撞控制中精确分析轨道车运动关系和距离的基于绝对位移的轨道车辆运行状态分析系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着铁路电气化运营里程的快速增长，接触网作业车的数量也随之迅速增长，轨道车在运行、施工作业等情况下的安全压力也急剧增大。虽然通过加强、改进轨道车的各项安全管理制度，很大程度减少了轨道车在运行、作业过程中的不安全因素，但是还是存在违章操作、管理盲区等危及行车、作业安全的重要隐患。
[0003]因此有必要研制和开发适合于轨道车运行、作业等特点的防撞装置，用于满足目前轨道车之间的防撞要求，消除轨道车发生相互碰撞事故的隐患，保障轨道车在运行、作业过程中的安全。
[0004]在防碰撞控制中一般需要用到轨道车之间的距离，而现有技术中采用GPS设备来计算获取接轨道车之间的距离，而采用GPS设备时容易受轨道路线、地形环境等条件影响，使得计算的结果不准确，影响防碰撞控制。
【发明内容】
[0005]本发明主要是解决防碰撞控制中获取轨道车运行状态参数不准确，影响防碰撞控制的问题，提供了一种防碰撞控制中运行状态参数分析准确的基于绝对位移的轨道车辆运行状态分析系统。
[0006]本发明还提供了一种防碰撞控制中运行状态参数分析准确的基于绝对位移的轨道车辆运行状态分析方法。
[0007]本发明适用于轨道车等自轮运转特种设备，轨道车等自轮运转特种设备系指在国铁营业线上运行的轨道车、养路机械、作业车以及其他具有80km/h以上自运行能力的检测、维修设备，以下简称轨道车。
[0008]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种基于绝对位移的轨道车辆运行状态分析系统，包括至少两辆运行在同一轨道上的轨道车，在轨道车上设置有速度位移信息采集单元、位置状态检测单元、处理单元和进行轨道车之间相互通讯的网络连接单元，速度位移信息采集单元和位置状态检测单元分别与处理单元相连，网络连接单元分别与处理单元、速度位移信息采集单元相连；
速度位移信息采集单元:实时获取轨道车的运行速度、速度相位及轨道车的绝对位移数据；
位置状态检测单元:检测轨道车是否与其他轨道车连挂；
处理单元:判断轨道车绝对位移值变化趋势关系、轨道车前后位置关系，根据轨道车之间前后位置关系以及轨道车绝对位移值的变化趋势关系判断两轨道车之间的运动关系。
[0009]本发明采用速度位移信息采集单元可以为GYK设备，能够输出绝对位移值，绝对位移值根据运行方向改变数值递增或递减也相应改变。且能输出车辆运行速度。每辆轨道车上都设置有速度位移信息采集单元，通过网络连接单元获取其他轨道车的运行状态，即绝对位移值、运行速度等信息。处理单元根据相邻车辆的绝对位移值通过判断和计算得到轨道车之间的运行状态，即轨道车间运动关系和轨道车间距离，为防碰撞策略提供了精确可靠的数据。本发明采用速度位移信息采集单元，通过绝对位移值分析判断轨道车运行状态，相比采用GPS设备计算距离，克服了受轨道路线、地形环境等条件影响较大的问题。
[0010]处理单元包括变化趋势关系判断模块、前后位置关系判断模块和运行状态分析模块，图中未示出。网络连接单元分别与变化趋势关系判断单元和前后位置关系判断单元连接，速度位移信息采集单元分别与变化趋势关系判断单元连接和前后位置关系判断单元连接，位置状态检测单元分别与变化趋势关系判断单元和前后位置关系判断单元连接，变化趋势关系判断单元和前后位置关系判断单元分别与运行状态分析单元连接。
[0011]作为一种优选方案，所述车辆间位置状态检测单元包括距离传感器，距离传感器分别安装在轨道车前后两端上。距离传感器安装在轨道车端头上，且沿轨道车长度方向朝向端头外，即向轨道车该端前方检测。轨道车其中一端上距离传感器向前检测到物体，检测出到物体的距离值，若距离值落在预设的距离值内，则可以判断轨道车该距离传感器所在一端与另一轨道车连挂，并根据轨道车行进的方向判断本车与邻车的前后位置关系。为了分析两轨道车之间运动关系及距离时，需事先挂靠情况下确认两轨道车之间前后位置关系。位置状态检测单元用于检测本车在前还是邻车在前。
[0012]—种基于绝对位移的轨道车辆运行状态分析方法，包括以下步骤:
51.在轨道车连挂状态下，检测轨道车绝对位移值的变化趋势关系；
52.在轨道车连挂状态下，检测轨道车之间的前后位置关系；
53.轨道车脱离连挂后，根据轨道车之间前后位置关系以及轨道车之间绝对位移值的变化趋势关系确定两轨道车之间的运动关系；
54.根据轨道车的绝对位移值，确定轨道车之间的距离。
[0013]本发明基于绝对位移值分析判断轨道车之间位置关系和距离，相比采用GPS设备计算距离，克服了受轨道路线、地形环境等条件影响较大的问题。获得的两轨道车间运动关系和距离值，为后续防碰撞策略提供数据基础。本发明不仅仅适用于接触网作业车也适用于其他轨道车。
[0014]作为一种优选方案，步骤S1中确定轨道车绝对位移值的变化趋势关系过程包括:
511.判断轨道车是否处于连挂状态，若轨道车本车其中一端的距离传感器向前检测到物体，检测与物体之间的距离值，若距离值落在预设的距离值内，则判断本车该距离传感器所在端与邻车相连挂；
512.根据轨道车各自绝对位移的变化趋势，确定轨道车之间的绝对位移值变化是同相还是反相。由于绝对位移值变化趋势的不确定，需要轨道车连挂运行一段时间进行确定。确定轨道车之间绝对位移值变化趋势是否一致。
[0015]作为一种优选方案，所述步骤S2中确定轨道车之间的前后位置关系的过程包括: S21.判断轨道车是否处于连挂状态，若轨道车本车其中一端的超声波测距装置向前检测到物体，并计算到物体之间的距离值，若距离值落在预设的距离值内，则判断本车该超声波测距装置所在端与邻车相连挂；若轨道车其中一端上超声波测距装置向前检测到物体，则超声波测距装置计算出到物体的距离值，将距离值发送给处理单元，在处理单元内预先设置有一个距离值，即两车连挂时两轨道车之间的合适距离范围。若计算的距离值落在预设的距离值内，则可以判断轨道车该超声波测距装置所在一端与另一轨道车连挂。
[0016]S22.根据轨道车移动方向判断本车与邻车的前后关系，检测轨道车行进方向，若本车与行进方向相对的一端连挂有邻车，判断在行进方向上本车位于前，邻车位于后，反之在本车行进方向一端连挂有邻车，则本车位于后，邻车位于前。处理单元接收轨道车行进方向信息，根据轨道车行进的方向判断本车与邻车的前后位置关系。
[0017]作为一种优选方案，所述步骤S3中确定两轨道车之间的运动关系的方法为:
a.当步骤S1和S2中检测到绝对位移值变化趋势关系和轨道车之间前后位置关系为本车与邻车的绝对位移值都是递增且本车在前的情况:
当两轨道车都处于静止状态，根据步骤S2确定的信息为两轨道车的位置关系；
当只有一辆轨道车移动的状态，不论本车还是邻车运动，若运动的轨道车绝对位移值递增，则本车位置在前，邻车位置在后；若运动的轨道车绝对位移值递减，则本车在后，邻车在前；
当两轨道车都移动，若本车和邻车绝对位移值都递增，则两轨道车运行方向相同，且本车位置在前，邻车位置在后；若本车和邻车绝对位移值都递减，则两轨道车运行方向相同，且本车在后，邻车在前；若本车绝对位移值递增、邻车绝对位移值递减，则两轨道车运动方向相反，互为后车；若本车绝对位移值递减、邻车绝对位移值递增，则两轨道车方向相反，互为前车；
b.当步骤S1和S2中检测到绝对位移值变化趋势关系和轨道车之间前后位置关系为本车与邻车的绝对位移值都是递减且本车在前的情况:
当