基于光学感应的行车危险反馈系统的制作方法

本实用新型属于轨道交通技术领域，特别是涉及一种基于光学感应的行车危险反馈系统，该系统仅限于目前的城市轨道线路和普通铁路。

背景技术：

目前我国铁路里程为8万公里的保有量，线路之间站间距离较长，司机纯凭肉眼来驾驶列车工作负荷量较大，且如果线路突发危险事故(如落石塌方影响正常的行车安全)难以预料。因此，基于更好有效的解决行车安全问题，特对此研究出该基于光学感应的行车危险反馈机制以应对前方行车区间出现阻碍行车安全的事故，从而起到预判危险，及时制动保障行车安全的效果。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种基于光学感应的行车危险反馈系统，该系统实现了列车能够预先急停防止撞车的功能，具有造价低、效率好、大大降低风险发生事故几率的特点。

本实用新型所采用的技术方案是：

基于光学感应的行车危险反馈系统，包括发射端和接收端，所述发射端位于列车上；所述接收端位于轨道旁；所述发射端包括列车工控机、无线电信号解码接收单元、四单元激光发射单元和供电电缆；所述列车工控机与所述无线电信号解码接收单元电性连接；所述列车工控机与所述无线电信号解码接收单元的外部设有防护壳；所述四单元激光发射单元为四个固体激光发射器；该四个固体激光发射器排列呈长方形；所述列车工控机通过数据线分别与所述无线电信号解码接收单元、四单元激光发射单元和供电电缆相连；所述接收端包括接收端工控机、无线电信号编码发射单元、激光信号接收单元、列车接近感应器和供电电缆；所述接收端工控机和所述无线电信号编码发射单元的外侧设置有铝质防护壳；所述接收端工控机通过数据线分别与所述无线电信号编码发射单元、激光信号接收单元、列车接近感应器和供电电缆相连；所述激光信号接收单元和所述列车接近感应器分别设置在轨道中间；所述激光信号接收单元的高度小于轨道平面高度，且具有86°向上的倾斜角宽面；所述列车接近感应器为感应线圈，所述列车接近感应器的高度与轨枕高度持平；所述接收端工控机和所述无线电信号编码发射单元距近轨道30cm；所述接收端每隔1千米设置一组。

进一步地，所述四单元激光发射单元位于列车前方下部，且与轨道方向呈0.4°倾斜角向下发射，其探测距离为1千米，其中固体激光发射器距离地面高度小于等于1米。

进一步地，所述列车工控机内部还设置有列车安全预警终端；所述列车安全预警终端与列车内的声光报警单元和列车atp电性连接。

进一步地，该反馈系统还包括地面应答器，所述地面应答器位于轨道预判区段前2km处；所述地面应答器与列车的车载应答器发生感应电流，并将信息传递该列车工控机。

进一步地，所述无线电信号解码接收单元和所述无线电信号编码发射单元分别包括一个外置0.2m的偶极天线；其中天线的尾端设置有螺旋线圈以增强信号；所述无线电信号解码接收单元的天线设置在列车前端的旁侧；所述无线电信号编码发射单元的天线外置于所述接收端工控机的外侧。

进一步地，所述发射端设置有终止重启设备；所述终止重启设备与列车车载ats联动。

进一步地，所述列车工控机通过数据线与列车运行监控记录装置相连。

进一步地，所述激光信号接收单元为基恩士光学感应器或者ams光学感应器；所述固体激光发射器为红宝石激光器、yag激光器和钕玻璃激光器中的一种。

进一步地，该系统还包括中转设备，所述中转设备设置于铁路弯道切线处。

进一步地，所述中转设备为镜面反射器。

采用上述技术方案后，本实用新型具有的有益效果为：

该系统基于光学感应的相关光的特征，通过以车载激光为探测设备，以项目设定光源作为探测介质，当前方无障碍物时，激光照射在设在区间的感应器中，随后工控设备将无障碍物信号以电信号回馈到列车设备当中，从而实现前方有无危险的基本探测，实现了列车能够预先急停防止撞车的功能，具有造价低、效率好、大大降低风险发生事故几率的特点，可广泛应用于目前的主要大铁路或者城市轨道交通之中，从而为当前人们所担忧的行车安全问题和人民的生命财产提供了一定的保障。

附图说明

图1是本实用新型行车危险反馈系统的俯视图；

图2是本实用新型行车危险反馈系统中发射端的结构组成示意图；

图3是本实用新型行车危险反馈系统中接收端的结构组成示意图；

图4是本实用新型中列车部分发射端在列车上的位置示意图；

图5是本实用新型中接收端在轨道的分布示意图；

图6是本实用新型行车危险反馈系统在直线路段的工作状态示意图；

图7是本实用新型行车危险反馈系统在弯道路段的工作状态示意图；

图8是本实用新型行车危险反馈系统接收端的电路连接示意图；

图9是本实用新型行车危险反馈系统发射端的电路连接示意图；

图中，1-接收端工控机，2-激光信号接收单元，3-无线电信号编码发射单元，4-列车接近感应器；5-列车工控机，6-无线电信号解码接收单元，7-四单元激光发射单元，8-防护壳，9-中转设备。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下、首、尾等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。以下结合具体实施例对本实用新型实现进行详细描述。

实施例1基于光学感应的行车危险反馈系统，参照图1-9所示，包括发射端和接收端，发射端位于列车上；接收端位于轨道旁；发射端包括列车工控机5、无线电信号解码接收单元6、四单元激光发射单元7和供电电缆；列车工控机5与无线电信号解码接收单元6电性连接；列车工控机5与无线电信号解码接收单元6的外部设有防护壳8；四单元激光发射单元7为四个固体激光发射器；该四个固体激光发射器排列呈长方形；列车工控机5通过数据线分别与无线电信号解码接收单元6、四单元激光发射单元7和供电电缆相连；

具体的，固体激光发射器选取为532nm绿色激光束，发射功率约为5w，该激光发射器点射次数在100000次以上；发射端设置有终止重启设备；终止重启设备与列车车载ats联动。列车工控机5通过数据线与列车运行监控记录装置相连；固体激光发射器为红宝石激光器、yag激光器和钕玻璃激光器中的一种。其中发射端与接收端内部设备连接均采用usb3.0标准数据线或minipcie标准数据通道连接，均采用dc12v2a电源供电；同时发射端拥有紧急制动控制权限，即在激光信号发射后无回传时，通过发射端向列车司机发出预警信号，若30秒内无回应，自动执行制动命令。

其中，四单元激光发射单元7位于列车前方下部，且与轨道方向呈0.4°倾斜角向下发射，其探测距离为1千米，其中固体激光发射器距离地面高度小于等于1米。

在本实施例中，接收端包括接收端工控机1、无线电信号编码发射单元3、激光信号接收单元2、列车接近感应器4和供电电缆；接收端工控机1和无线电信号编码发射单元3的外侧设置有铝质防护壳8；接收端工控机1通过数据线分别与无线电信号编码发射单元3、激光信号接收单元2、列车接近感应器4和供电电缆相连；激光信号接收单元2和列车接近感应器4分别设置在轨道中间；激光信号接收单元2的高度小于轨道平面高度，且具有86°向上的倾斜角宽面；列车接近感应器4为感应线圈，列车接近感应器4的高度与轨枕高度持平；接收端工控机1和无线电信号编码发射单元3距近轨道30cm；接收端每隔1千米设置一组。具体地，激光信号接收单元2为基恩士光学感应器或者ams光学感应器，负责接受车载固体激光器所传输的激光介质，从而用if语句指控无线电设备传输制动指令。

具体地，接收端通过通信光缆与列车车站调度中心相连接；通过通信光缆光缆向调度中心传递计数经过列车数量信号信号，若故障，向调度中心发布信号，调度中心可关闭或开启该区间内的接收端，调度中心也可向接收端工控机1录入限速命令，接收端工控机1通过无线电回传给经过的列车，同时，也预留其他各类信号发射的空间。其中接收端工控机1采用j1900工控机，各接收端工控机1同调度中心铺设标准型通讯光缆用于数据传输，采用星状拓扑网络结构链接，保证各接收端工控机互不影响。

具体地，列车工控机5内部还设置有列车安全预警终端；列车安全预警终端与列车内的声光报警单元和列车atp电性连接。列车预警终端位于列车工控机内部在检测到激光信号发射后自动开始10秒计时，若10秒后没有收到无线电安全回馈信号，则自动向车内发布声光报警信号，超过10秒后若无反应，自动指令机车atp执行紧急制动，与其他设备采用usb3.0标准数据线连接。另外，列车安全预警终端与列车内声光报警单元的连接电路采用继电器控制的运行方式，安全则处于不触发状态，危险则启动声光报警单元中的激光发射器，以电信号的形式传递信息至列车。

具体地，该反馈系统还包括地面应答器，地面应答器位于轨道预判区段前2km处；地面应答器与列车的车载应答器发生感应电流，并将信息传递该列车工控机5，进而执行启动程序。列车工控机5的型号可以是阿尔泰科技提供cpci工控机，冬田系列工控机等。

无线电信号解码接收单元6和无线电信号编码发射单元3分别包括一个外置0.2m的偶极天线；其中天线的尾端设置有螺旋线圈以增强信号；无线电信号解码接收单元6的天线设置在列车前端的旁侧；无线电信号编码发射单元3的天线外置于接收端工控机1的外侧。

该系统还包括中转设备9，中转设备9设置于铁路弯道切线处；中转设备9为镜面反射器。具体地，中转设备设立于弯道切线处，切线具体位置根据弧度和弯道半径决定，满足反射需求，除了镜面反射器，也有二次激光发射设备，先接收信号，后向中转设备发送二次激光信号，通过接收端的接收情况来确认最终的反馈信息给予列车是否通过。

本新型行车危险反馈系统的总体运行过程为：发射端的激光束发射后，有5秒钟的延迟时间，当超过该延迟时间后，列车设备仍未接收到无线电信号，系统会联动ats自动启动列车安全系统。当接收到该信号时，列车继续运行，同时激光束关闭，当运行到接收端位置时，接收端再向列车发送信号，表明已通过该信号终端，列车再次启动激光发射单元，并重复以上流程。当遇到车站，机务段的时候，发射端的终止重启设备(可与车载ats设备进行联动)，使得列车在该区间内不发射激光束和进行校验，保证列车正常的运作。

该系统基于光学感应的相关光的特征，通过以车载激光为探测设备，以项目设定光源作为探测介质，当前方无障碍物时，激光照射在设在区间的感应器中，随后工控设备将无障碍物信号以电信号回馈到列车设备当中，从而实现前方有无危险的基本探测，实现了列车能够预先急停防止撞车的功能，具有造价低、效率好、大大降低风险发生事故几率的特点，可广泛应用于目前的主要大铁路或者城市轨道交通之中，从而为当前人们所担忧的行车安全问题和人民的生命财产提供了一定的保障。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。