随列车巡检通信系统、方法及列车动况指标估算方法与流程

1.本发明涉及交通列车技术领域，具体涉及一种随列车巡检通信系统、方法及列车动况指标估算方法。


背景技术：

2.轨道交通技术不断发展，列车运行速度越来越快，列车状态和故障数据等需要巡检的数据也越来越多样和复杂。比如弓网系统等会产生大量图片或视频等的数据，此类数据往往是作为随车机师对列车巡检检查的数据依据，故将其统称为巡检原始数据，因此上述巡检原始数据均需及时传输至随车机师所能看到的地方。
3.现有技术中对于车辆巡检时通信原理：通常采用车地传输系统，将各种数据从列车内传输至地面的调度室/3c控制室，在经地面调度室/3c控制室统一存储和管理后，可能会将部分数据传输至列车上的随车机师室和司机室内。但随车机师必须去随车机师室和司机室才能查看到弓网系统的部分状态或故障数据、图像和视频等。
4.即，现有技术存在以下缺陷：1、列车上的随车机师不能即时获得所需巡检数据，而必须得经过有线和无线等形式的复杂转输过程才能获得，而且必须得去随车机师室和司机室才可能获得；2、巡检数据往往具有较高安全性及传输速率要求，且通常所需传输容量较大，但是传统wifi传输安全性较差、传输速度较低，且巡检数据采用传统wifi传输时，是与列车内其他业务传输需求共用有限的传输容量，因而会大大影响随车巡检数据的传输效率和安全性。


技术实现要素：

5.本发明提供一种随列车巡检通信系统、方法及列车动况指标估算方法，用以克服现有技术中随车机师获得所需数据即时性差、传统wifi传输安全性差、传输速率低且传输容量小的缺陷，实现即时快速地传输及获取所需巡检数据的效果。
6.本发明提供一种随列车巡检通信系统，包括：状态监测器，用于实时获取列车状态监测数据；多个分设于各车厢顶部的无线通信器，所述无线通信器包括发射端、接收端和无线cpe模块，各相邻无线通信器的接收端之间均形成无线顺向通路，同时发射端之间均形成无线逆向通路；其中一个无线通信器的接收端与所述状态监测器相连接，用于实时接收所述列车状态监测数据；各无线顺向通路和各无线逆向通路均用于实时传输所述列车状态监测数据；可移动智能终端，用于与自身所处车厢的所述无线通信器中的无线cpe模块进行双向无线通信，以实时获得所述列车状态监测数据供随车机师进行随车巡检；其中，各所述无线通信器以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信。
7.根据本发明提供的随列车巡检通信系统，还包括：
随车机师室监控设备和/或司机室监控设备，所述随车机师室监控设备和/或司机室监控设备均与自身所处车厢的所述无线通信器相连，用于将存储的历史列车状态监测数据分出一路传输至所述无线通信器。
8.根据本发明提供的随列车巡检通信系统，所述列车状态监测数据包括弓网系统状态监测和故障诊断数据，相应地，所述状态监测器安装于列车一车厢顶部，用于实时获取所述弓网系统状态监测和故障诊断数据。
9.根据本发明提供的随列车巡检通信系统，所述可移动智能终端采用智能手持终端和智能穿戴终端中的一种。
10.本发明还提供一种随列车巡检通信方法，包括：实时获取列车状态监测数据；实时接收所述列车状态监测数据，并通过多个分设于各车厢顶部的无线通信器的各接收端之间均形成的无线顺向通路，以及各发射端之间均形成的无线逆向通路，双向实时传输所述列车状态监测数据；通过可移动智能终端与自身所处车厢的所述无线通信器中的无线cpe模块进行双向无线通信，实时获得所述列车状态监测数据，以供随车机师进行随列车巡检；其中，各所述无线通信器以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信。
11.根据本发明提供的随列车巡检通信方法，还包括：还通过均与自身所处车厢的所述无线通信器相连的随车机师室监控设备和/或司机室监控设备，将存储的历史列车状态监测数据分出一路传输至所述无线通信器。
12.根据本发明提供的随列车巡检通信方法，所述列车状态监测数据包括弓网系统状态监测和故障诊断数据；和，所述可移动智能终端采用智能手持终端和智能穿戴终端中的一种。
13.本发明还提供一种基于随列车巡检通信系统的列车动况指标估算方法，应用于各所述无线通信器以无线激光通信模式进行通信的场景，且所述方法包括：确定目标动况指标；基于相邻车厢两接收端形成的无线顺向通路和两发射端形成的无线逆向通路之间的激光光斑的偏移情况，估算所述目标动况指标。
14.根据本发明提供的基于随列车巡检通信系统的列车动况指标估算方法，所述目标动况指标为车厢振动、车厢摇头、车厢横摆、车厢点头、车厢浮沉和车厢侧滚中的一种或多种，相应地，所述目标动况指标为车厢振动时，所述方法包括：确定所述无线顺向通路和所述无线逆向通路之间的间距值；获取激光光斑在沿与无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的各方向上的偏移情况；根据所述激光光斑的偏移情况和所述间距值估算车厢在该方向上的车厢振动补偿；和/或，所述目标动况指标为车厢摇头时，所述方法包括：确定列车车厢长度、列车最小转弯半径及对应的转向角；
获取激光光斑在沿与无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的水平方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于所述平面的中心点的同侧，若是，则判定为车厢摇头；根据所述激光光斑的偏移情况和列车车厢长度、列车最小转弯半径及对应的转向角估算所述车厢摇头幅度；和/或，所述目标动况指标为车厢横摆时，所述方法包括：获取激光光斑在沿与无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的水平方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于所述平面的中心点的异侧，若是，则判定为车厢横摆；根据所述激光光斑的偏移情况；和/或，所述目标动况指标为车厢点头时，所述方法包括：确定列车车厢长度和前车厢与后车厢的相对坡度角；获取激光光斑在沿列车竖直方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面的中心点的同侧，若是，则判定为车厢点头；根据所述激光光斑的偏移情况和列车车厢长度和前车厢与后车厢的相对坡度角估算所述车厢点头幅度；和/或，所述目标动况指标为车厢沉浮时，所述方法包括：获取激光光斑在沿列车竖直方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面的中心点的异侧，若是，则判定为车厢沉浮；根据所述激光光斑的偏移情况估算所述车厢沉浮幅度；和/或，所述目标动况指标为车厢侧滚时，所述方法包括：确定所述无线顺向通路和所述无线逆向通路之间纵向连接线与列车原竖直方向的偏移角，以及确定所述无线顺向通路和所述无线逆向通路之间的间距值；根据所述偏移角和所述间距值估算所述车厢侧滚幅度。
15.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现根据如上所述的随列车巡检通信方法或如上所述的列车动况指标估算方法的步骤。
16.本发明提供一种随列车巡检通信系统、方法及列车动况指标估算方法，所述随列车巡检通信系统包括状态监测器、多个分设于各车厢顶部的无线通信器以及可移动智能终端，其中，各所述无线通信器之间以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信，所述状态监测器实时获取列车状态监测数据，并通过无线通信器的接收端之间形成的无线顺向通路和发射端之间形成的无线逆向通路进行实时全列车传输，从而随车机师通过可移动智能终端与其所在车厢的无线通信器中无线cpe模块进行的双向无线通信即时获取实时的列车状态监测数据，并能够据此对列车进行巡检，该通信系统传输速率高、通信即时且传输安全性好，并且能够进行大容量数据通信，大大提升了随车巡检的效率和质量。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
18.图1是本发明提供的随列车巡检通信系统的结构示意图；图2是本发明提供的随列车巡检通信系统于列车中架构示意图；图3是本发明提供的随列车巡检通信方法的流程示意图；图4是本发明提供的列车动况指标估算方法的流程示意图；图5是列车动况指标为车厢无振动时激光光斑偏移图；图6是列车动况指标为车厢摇头时激光光斑偏移图之一；图7是列车动况指标为车厢摇头时激光光斑偏移图之二；图8是列车动况指标为车厢横摆时激光光斑偏移图；图9是列车动况指标为车厢点头时激光光斑偏移图之一；图10是列车动况指标为车厢点头时激光光斑偏移图之二；图11是列车动况指标为车厢侧滚时激光光斑偏移图；图12是本发明提供的电子设备的结构示意图。
19.附图标记：110：状态监测器；1201：无线通信器一；1202：无线通信器二；1203：无线通信器三；130：可移动智能终端；1210：处理器；1220：通信接口；1230：存储器；1240通信总线。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清除完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
21.以下结合附图1
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12描述本发明提供的随列车巡检通信系统、方法及列车动况指标估算方法。
22.本发明提供一种随列车巡检通信系统，图1是本发明提供的随列车巡检通信系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括状态监测器110、多个无线通信器和可移动智能终端130，图1中举例为3个无线通信器，图2是本发明提供的随列车巡检通信系统于列车中架构示意图，还可以结合图2，其中，状态监测器110，用于实时获取列车状态监测数据；多个分设于各车厢顶部的无线通信器，所述无线通信器包括发射端、接收端和无线cpe模块，各相邻无线通信器的接收端之间均形成无线顺向通路，同时发射端之间均形成无线逆向通路；其中一个无线通信器的接收端与所述状态监测器相连接，用于实时接收所述列车状态监测数据；各无线顺向通路和各无线逆向通路均用于实时传输所述列车状态监测数据；可移动智能终端130，用于与自身所处车厢的所述无线通信器中的无线cpe模块进
行双向无线通信，以实时获得所述列车状态监测数据供随车机师进行随列车巡检；其中，各所述无线通信器以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信。
23.具体地，所述状态监测器110根据所需监测列车状态监测数据的实际需求，固定安装在某节列车车厢的顶部，具体可以是安装在列车车厢的车厢内顶（车厢内部的车厢顶）或者车厢外顶（车厢外部的车厢顶），根据实际需要进行设定，且安装于车厢内顶和车厢外顶的状态监测器的安装与使用原理相一致。具体的列车状态监测数据则可以包括弓网系统的状态监测及故障诊断所产生的数据、图片和视频，以及列车的车底巡检监测数据和列车状态故障监测数据等等。比如想要监测弓网系统的状态监测数据，则将所述状态监测器110固定安装在具有受电弓的该车厢的顶部，可以设置一个，也可以设置多个。比如设置两个状态监测器且均设置在车厢外顶时，结合图2，图2所示列车包括1号车、2号车、3号车、4号车、5号车、6号车、7号车、8号车共8节车厢，并且各车厢之间光路通信传输连接原理均一致，其中，2号车、4号车、7号车在图中省略未示出。而设置的两个状态监测器，一个安装在图2中列车3号车厢的外顶部，同时另一个安装在列车6号车厢的外顶部，以分别监测列车的3号车厢和6号车厢的弓网系统的状态监测数据。当然，若还需监测其他列车状态监测数据，则将所述状态监测器安装于所需对应的位置即可，比如监测车底是否结冰，则状态监测器110固定安装于列车车厢的底部，其虽然安装位置有所变化，但其仍可以将列车状态监测数据、图片和视频等有效地传输到安装于列车车厢顶部的无线通信器中。
24.多个无线通信器如无线通信器一1201、无线通信器二1202和无线通信器三1203，分设于各车厢顶部，具体可以是所有无线通信器均分设于各车厢内顶上，或者，还可以将所有无线通信器均分设于各车厢外顶上。还需要说明的是，各所述无线通信器以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信。当各所述无线通信器以无线激光通信模式进行通信时，无线通信器一、无线通信器二和无线通信器三等分别可以理解为激光通信器一、激光通信器二和激光通信器三等，且各激光通信器之间形成的无线顺向通路为无线激光顺向通路，所述无线逆向通路为无线激光逆向通路。各激光通信器之间均通过无线激光通信原理进行双向通信。而当各所述无线通信器以无线cpe通信模式进行通信时，无线cpe通信是一种类wifi传输和5g移动信号传输相结合的无线通信模式，因此，各无线通信器之间形成的无线顺向通路和无线逆向通路均为cpe通信通路。此外，各无线通信器通信模式的设置还与无线通信器的安装位置有关。无线激光通信模式，既适用于将所有无线通信器均设置于各车厢内顶的各无线通信器间的通信过程，又适用于将所有无线通信器均设置于各车厢外顶上的各无线通信器间的通信过程。而无线cpe通信模式由于易受外界环境电磁干扰，因此其仅适用于将所有无线通信器均设置于各车厢内顶的各无线通信器间的通信过程。
25.当将所有的无线通信器均分设于各车厢内顶上进行设置时，各所述无线通信器之间可以无线激光通信模式进行通信，也可以无线cpe通信模式进行通信。如图2中以8节车厢8个无线通信器为例，且8个无线通信器的设置和应用原理同3个无线通信器一致。各个所述无线通信器均包括发射端、接收端和无线cpe模块（图中未示出），且发射端和接收端相连，各相邻无线通信器的接收端之间均形成无线顺向通路，同时各相邻无线通信器的发射端之间均形成无线逆向通路，所述无线顺向通路和无线逆向通路如图1和图2中两相邻无线通信器之间的双向连接线所示，图1中用虚线表示，图2中为实线表示，且所谓顺向和逆向是相对而言的，比如图1中位于上方的向右箭头为顺向，则位于下方的左向箭头为逆向，具体根据
列车实际需求而定此次不做具体限定。且其中一个无线通信器，比如图1中无线通信器一1201的接收端与所述状态监测器110直接相连，用于实时接收所述列车状态监测数据。所述每两个相邻无线通信器之间的无线顺向通路和无线逆向通路，均通过无线激光通信模式进行通信形成双向激光通信通路。或者所述每两个相邻无线通信器之间的无线顺向通路和无线逆向通路，均通过无线cpe通信模式进行通信，以在每两个相邻车厢之间形成双向无线cpe通信通路。而其中的无线cpe模块，可以理解为是无线通信器中的一个内部模块，也可以理解为与无线通信器电线连接而附属于无线通信器的一个模块，各个无线cpe模块也均随着无线通信器一同设置在各个车厢内顶上，且其是用于与同属于同一车厢的可移动智能终端进行双向通信使用的。
26.而当将所有的无线通信器均分设于各车厢外顶上进行设置时，各所述无线通信器之间仅可以无线激光通信模式进行通信，形成每两个相邻车厢之间短程的双向无线激光通信通路，用于实时传输所述列车状态监测数据。此时各个无线通信器均设置于各车厢外顶，而无线通信器分别包括的各个无线cpe模块，则更适宜理解为是通过可穿过车顶车皮的光纤或电缆线与无线通信器相连接的、附属于无线通信器的模块，此时各个无线cpe模块分别设置在各个车厢内顶上，且分别与自己所附属的无线通信器所处的车厢相对应。其是用于与同属于同一车厢的可移动智能终端进行双向通信使用的。
27.当然若状态监测器110设置为多个时，既可以设置为该一个无线通信器（图1中激光通信器一）与所有的多个状态监测器分别直线连接，也可以设置为某几个无线通信器和各个状态监测器分别一一对应地直线连接。具体连接方式可以是通过光缆的分支通路实现穿过车顶车皮的有线连接。而各无线顺向通路和各无线逆向通路均用于实时传输所述列车状态监测数据。并且，对于多个无线通信器分别对应与不同的状态监测器相连接的设置，由于有各无线顺向通路和各无线逆向通路的存在，因此各不同车厢的列车状态监测数据均可以快速地在整条路径中传输。
28.需要说明的是，所述无线顺向通路和所述无线逆向通路不但可以上下布置，还可左右布置，即将上下布置的结构在几何空间上旋转九十度。两种布置方式基本原理一致。
29.可移动智能终端130，用于与自身所处车厢的所述无线通信器中的无线cpe模块（比如图1中的可移动智能终端130与和其同一车厢的无线通信器一1201中的无线cpe模块）进行双向无线通信，以实时获得所述列车状态监测数据，供随车机师进行随列车巡检。所述可移动智能终端130，可以采用智能手持终端和智能穿戴终端，比如可以采用智能穿戴设备中的ar眼镜或者vr眼镜，佩戴ar眼镜或者vr眼镜的随车机师只需进入某车厢然后抬头，或看向该车厢内的无线通信器一1201，就会触发ar眼镜或者vr眼镜自动启动工作，此时ar眼镜或者vr眼镜则会自动建立与该无线通信器一中的无线cpe模块之间的双向无线通信，这种双向无线通信采用的则是无线cpe通信技术，从而能在ar眼镜或者vr眼镜上第一时间看到实时的列车状态监测数据，进而实现了状态监测器与随车机师的ar眼镜或者vr眼镜之间的数据通信。进而随车机师则可以根据最终获得的列车状态监测数据进行随车巡检。
30.本发明提供一种随列车巡检通信系统，包括状态监测器、多个分设于各车厢顶部的无线通信器以及可移动智能终端，其中，各所述无线通信器之间以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信，所述状态监测器实时获取列车状态监测数据，并通过无线通信器的接收端之间形成的无线顺向通路和发射端之间形成的无线逆向通路进行实时全列车
传输，从而随车机师通过可移动智能终端与其所在车厢的无线通信器中无线cpe模块进行的双向线通信即时获取实时的列车状态监测数据，并能够据此对列车进行巡检，该通信系统传输速率高、通信即时且传输安全性好，并且能够进行大容量数据通信，大大提升了随车巡检的效率和质量。
31.根据本发明提供的随列车巡检通信系统，还包括：随车机师室监控设备和/或司机室监控设备，所述随车机师室监控设备和/或司机室监控设备均与自身所处车厢的所述无线通信器相连，用于将存储的历史列车状态监测数据分出一路传输所述无线通信器。
32.所述随车机师室监控设备是指固定设置在列车某中间车厢的随车机师室里的监控设备，所述司机室监控设备是指固定设置于列车头和列车尾的司机室里的监控设备。这些监控设备均通过自身的通信线缆或光缆等与数据采集设备相连接，由数据采集设备预先采集与列车状态监测有关的所有数据，并且存储在自身的存储单元中，即形成有用的历史列车状态监测数据并存储起来备用。随车机师室监控设备和/或司机室监控设备里的历史列车状态监测数据，在必要时分别供随车机师在随车机师室查看和使用，和/或，供列车司机在司机室查看和使用。并且本发明在上述各实施例的基础上，还设置所述随车机师室监控设备和/或司机室监控设备均与自身所处车厢的所述无线通信器相连，用于在需要时将已经存储的历史列车状态监测数据，由所述主监控设备和/或司机监控设备分别分出一路传输给各自对应的无线通信器，以供随车机师在需要获取该历史列车状态监测数据时，通过可移动智能终端130随时在任意车厢获取和使用。尤其是，列车司机仅能固定在司机室里查看司机室监控设备存储的数据。随车机师在随车机师室坐班或休息时，则可以查看随车机师室监控设备存储的数据。而当随车机师进行移动巡检时，除了直接通过当前所处车厢的无线通信器直接获取状态监测器的一路实时的列车状态监测数据外，经常还需要该实时数据的前后相关的历史数据或图片、视频等等，此时则需利用可移动智能终端130与当前所处车厢内的无线通信器建立双向通信联系，并通过各无线顺向通路和各无线逆向通路再从所述随车机师室监控设备和/或司机室监控设备分别分出一路来获取历史列车状态监测数据了。
33.根据本发明提供的随列车巡检通信系统，所述列车状态监测数据可以包括弓网系统状态监测和故障诊断数据，相应地，所述状态监测器安装于列车一车厢顶部，用于实时获取所述弓网系统状态监测和故障诊断数据。
34.具体地，可以随机选择一节车厢或者选择离受电弓最近的该车厢，将所述状态监测器安装于该车厢顶部，可以是该车厢外顶或车厢内顶，优选地在具有受电弓的车厢的外顶上方固定安装所述状态监测器。
35.根据本发明提供的随列车巡检通信系统，所述可移动智能终端采用智能手持终端和智能穿戴终端中的一种，具体可以采用采用智能穿戴设备中的ar眼镜或者vr眼镜等等。
36.下面对本发明提供的一种随列车巡检通信方法进行介绍，所述方法可以理解为是通过上述各实施例所述随列车巡检通信装置来执行的方法，二者应用原理相一致，可相互参照，此处不作赘述。
37.本发明还提供一种随列车巡检通信方法，图3是本发明提供的随列车巡检通信方
法的流程示意图，如图3所示，该方法包括：310、实时获取列车状态监测数据；320、实时接收所述列车状态监测数据，并通过多个分设于各车厢顶部的无线通信器的各接收端之间均形成的无线顺向通路，以及各发射端之间均形成的无线逆向通路，双向实时传输所述列车状态监测数据；330、通过可移动智能终端与自身所处车厢的所述无线通信器中的无线cpe模块进行双向无线通信，实时获得所述列车状态监测数据，以供随车机师进行随列车巡检；其中，各所述无线通信器以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信。
38.本发明提供的随列车巡检通信方法，有效地实现了状态监测器、多个分设于各车厢顶部的无线通信器以及可移动智能终端的配合协作，使得所述状态监测器实时获取列车状态监测数据，并通过各无线通信器的接收端之间形成的无线顺向通路和发射端之间形成的无线逆向通路进行实时全列车传输，从而随车机师通过可移动智能终端与其所在车厢的无线通信器中无线cpe模块进行的双向无线通信即时获取实时的列车状态监测数据，并能够据此对列车进行巡检，该通信方法的通信传输速率高、通信即时且传输安全性好，并且能够进行大容量数据通信，大大提升了随车巡检的效率和质量。
39.根据本发明提供的随列车巡检通信方法，还包括：还通过均与自身所处车厢的所述无线通信器相连的随车机师室监控设备和/或司机室监控设备，将存储的历史列车状态监测数据分出一路传输至所述无线通信器。
40.根据本发明提供的随列车巡检通信方法，所述列车状态监测数据包括弓网系统状态监测和故障诊断数据；和，所述可移动智能终端采用智能手持终端和智能穿戴终端中的一种。
41.下面对本发明提供的基于随列车巡检通信系统的列车动况指标估算方法进行介绍。
42.本发明还提供一种基于随列车巡检通信系统的列车动况指标估算方法，应用于各所述无线通信器以无线激光通信模式进行通信的场景，图4是本发明提供的列车动况指标估算方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括：410、确定目标动况指标；420、基于相邻车厢两接收端形成的无线顺向通路和两发射端形成的无线逆向通路之间的激光光斑的偏移情况，估算所述目标动况指标。
43.本列车动况指标估算方法虽然是基于随列车巡检通信系统进行，但是其仅适用于各所述无线通信器以无线激光通信模式进行通信的场景，由此才能以激光通信过程中激光光斑的偏移情况进行相关分析。而不同的目标动况指标，可以为车厢振动、车厢摇头、车厢横摆、车厢点头、车厢浮沉和车厢侧滚中的一种或多种。而估算一种或多种目标动况指标的总体作用是对高速运行列车的实时运行状态进行总体评估提供有效的参考依据。具体可以限定诸如车厢振动、车厢摇头、车厢横摆、车厢点头、车厢浮沉和车厢侧滚等等动况指标的正常波动范围或者标准范围，从而在某一项或某几项指标出现异常时，比如检测到具有车厢摇头幅度过大或者车厢沉浮剧烈的倾向时，则自动联合列车本身管理系统进行异常情况的预先报警，以通知相关列车工作人员采取合理的动作措施，以降低对列车以及弓网系统等的损害。比如，对于高铁弓网系统来说，一般是升后弓，而后弓一般在6号车厢左右，与1号
车厢之间一般隔着4个车厢（约100米）。即使高铁正在以最高速度300公里/小时运行，100米也需1.2秒。而若能提前1.2秒预警或采取动作，有些事故就可避免，或者说至少能降低事故损失。比如，在收到异常预警后，可以降低取流甚至彻底断开电流，从而减小拉弧或者使拉弧消失，进而可以降低异常事故发生对受电弓滑板的损害程度。
44.还需要说明的是，所述无线顺向通路和所述无线逆向通路不但可以上下布置，还可左右布置，即，在几何空间上旋转九十度，而相应地，在基于随列车巡检通信系统的列车动况指标估算方法中，尤其是在各个对激光光斑的偏移情况进行分析判断的过程中，也将相应地将所述无线顺向通路和所述无线逆向通路在几何空间上旋转九十度后再进行计算分析。
45.不同的目标动况指标需要利用不同的具体估算策略，下面进行更为具体的说明：根据本发明提供的基于随列车巡检通信系统的列车动况指标估算方法，所述目标动况指标为车厢振动、车厢摇头、车厢横摆、车厢点头、车厢浮沉和车厢侧滚中的一种或多种，相应地，所述目标动况指标为车厢振动时，图5是列车动况指标为车厢无振动时激光光斑偏移图，结合图5所示，所述方法包括：确定所述无线顺向通路和所述无线逆向通路之间的间距值；获取激光光斑在沿与无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的各方向上的偏移情况；根据所述激光光斑的偏移情况和所述间距值估算车厢在该方向上的车厢振动补偿。
46.车厢振动的情况中，激光光斑在沿与无线激光顺向通路和所述无线激光逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的周围任意的各个方向上均有可能产生振动。此处以激光光斑在沿与无线激光顺向通路和所述无线激光逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的水平方向（y轴方向）上为例进行说明。设定各车厢之间的无线通信均是双向的，此时是双向无线激光通信，并且无线通信器均为激光通信器，各无线通信器的发射端之间形成的无线顺向通路和各无线通信器的接收端之间形成的无线逆向通路，分别可以称为是无线激光顺向通路和无线激光逆向通路。并且假定顺向激光传输在上方，逆向激光在下方，见图5，确定上、下两束激光光路的间距h。列车直线运行时，俯视图中的顺、逆向激光光路在在理论上是重合的，没有振动。激光通信器接收端的激光光斑在理论上不会在y轴上产生偏移，即激光光斑会在y轴方向上的中心（零点），其中y轴为激光光斑在沿与无线激光顺向通路和所述无线激光逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的水平方向上的坐标轴。但由于车厢在y轴方向上总有一定程度的振动，因而激光通信器上的激光光斑也会在y轴方向上随之振动并且存在一个振动中心，激光光斑会以该中心振动，由此则会在图5的基础上在y轴上产生振动，因而计算其振动幅度，可作为车厢在y轴方向上振动程度的参考指标，最终可用来辅助估算车厢在y轴方向上的振动补偿，甚至还可估算接触电网在y轴方向上的振动补偿。
47.和/或，所述目标动况指标为车厢摇头时，图6是列车动况指标为车厢摇头时激光光斑偏移图之一；图7是列车动况指标为车厢摇头时激光光斑偏移图之二，结合图6和图7所示，所述方法包括：
确定列车车厢长度、列车最小转弯半径及对应的转向角；获取激光光斑在沿与无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的水平方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于所述平面的中心点的同侧，若是，则判定为车厢摇头；根据所述激光光斑的偏移情况和列车车厢长度、列车最小转弯半径及对应的转向角估算所述车厢摇头幅度。
48.设定各车厢之间的无线通信均是双向的，此时是双向无线激光通信，并且无线通信器均为激光通信器，各无线通信器的发射端之间形成的无线顺向通路和各无线通信器的接收端之间形成的无线逆向通路，分别可以称为是无线激光顺向通路和无线激光逆向通路。设定列车中间车厢长宽高几何尺寸分别为25米、3米、4米。运行速度越高，最小转弯半径越大。如图6，以客专线动车组运行速度为250公里/小时为例，最小转弯半径约为2800米为例，通过激光通信器上的激光光斑在y轴上的偏移dy（约为111.607毫米）来估算车厢的摇头幅度（参见放大图，放大图即为图7所示图）。计算偏移dy=l*0.5*tan(α)，其中l为车厢长度，α为最小转弯半径r时对应的转向角，tan(α)=l/r =25/28000= 0.00892857142857143，α=0.5116度。dy=l*0.5* l/r = l2/(2r) =25*25/(2*28000)=0.111607142857143米=111.607毫米。若客专线动车组运行速度为300公里/小时，则最小转弯半径r约为4500米，dy= l2/(2r) =25*25/(2*45000)米≈69.444毫米，则车厢摇头幅度减小。
49.和/或，所述目标动况指标为车厢横摆时，图8是列车动况指标为车厢横摆时激光光斑偏移图，结合图8所示，所述方法包括：获取激光光斑在沿与无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面垂直且处于所述平面的中心点的水平方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于所述平面的中心点的异侧，若是，则判定为车厢横摆；根据所述激光光斑的偏移情况估算所述车厢横摆幅度。
50.设定各车厢之间的无线通信均是双向的，此时是双向无线激光通信，并且无线通信器均为激光通信器，各无线通信器的发射端之间形成的无线顺向通路和各无线通信器的接收端之间形成的无线逆向通路，分别可以称为是无线激光顺向通路和无线激光逆向通路。在同样假定列车中间车厢长宽高几何尺寸下，激光通信器上的激光光斑在y轴上的偏移dy与最小转弯半径为2800米时的偏移大致差不多，都约为111.607毫米。但区别在于，横摆时前车激光光斑的偏移在y轴的负半侧，而后车激光光斑的偏移在y轴的正半侧。而如图6所示的转弯导致的摇头，前、后车激光光斑的偏移都在y轴的负半侧。所以，尽管图6和图7中，激光光斑的偏移dy都约为111.607毫米，但因为图6中的前、后车厢激光光斑的偏移都在y轴的负半侧，即都在同一侧，因而可判断这是车厢摇头所导致的，并非车厢横摆所导致的。反之，若观察到前、后车厢的激光光斑偏移dy在y轴的不同侧，那就基本可判定不是摇头所导致的，有可能是前后车厢之间的相对横摆所导致的，最终确定横摆幅度dy。
51.和/或，所述目标动况指标为车厢点头时，图9是列车动况指标为车厢点头时激光光斑偏移图之一，对应零坡度的场景，图10是列车动况指标为车厢点头时激光光斑偏移图之二，对应坡度为8.92934
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的场景，结合图9和图10所示，所述方法包括：
确定列车车厢长度和前车厢与后车厢的相对坡度角；获取激光光斑在沿列车竖直方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面的中心点的同侧，若是，则判定为车厢点头；根据所述激光光斑的偏移情况和列车车厢长度和前车厢与后车厢的相对坡度角估算所述车厢点头幅度。
52.设定各车厢之间的无线通信均是双向的，此时是双向无线激光通信，并且无线通信器均为激光通信器，各无线通信器的发射端之间形成的无线顺向通路和各无线通信器的接收端之间形成的无线逆向通路，分别可以称为是无线激光顺向通路和无线激光逆向通路。图10是列车动况指标为车厢点头时激光光斑偏移图之二，也可以理解为是前后车厢相对坡度差约为8.92934
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时的右视图，会导致前车厢相对于后车厢出现类似于点头的情况。在某些极端情况下，客专线最大坡度可能为30
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，但一般均存在平滑上升坡度变化过程，不能瞬时从零坡度上升到30
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坡度。而且在申请所假设的列车中间车厢长宽高尺寸下，前后车厢相对坡度差约为8.92934
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时，激光光斑在z轴方向上（沿列车竖直方向上）产生的偏移也约为111.607毫米，相当于转弯半径为2800米时激光光斑在y轴方向上产生的偏移的大小。偏移dz=l*0.5*tan(α)，其中l为车厢长度，α为坡度tan(α)时对应坡角，tan(α)=l/r =25/28000=0.00892857142857143，α=0.5116度。dz=l*0.5*l/r=l2/(2r) =25*25/(2*28000)=0.111607142857143米=111.607毫米。同理，前、后车激光光斑的偏移都在z轴的负半侧，即都在同一侧。图10只画出了顺向激光光路在前车厢所产生的激光光斑在z轴方向上的偏移，逆向激光光路在后车厢所产生的激光光斑在z轴方向上的偏移类似，因而不再画出。
53.和/或，所述目标动况指标为车厢沉浮时，所述方法包括：获取激光光斑在沿列车竖直方向上的偏移情况；判断前车厢激光光斑偏移和后车厢激光光斑偏移是否位于无线顺向通路和所述无线逆向通路所形成的平面的中心点的异侧，若是，则判定为车厢沉浮；根据所述激光光斑的偏移情况估算所述车厢沉浮幅度。
54.与车厢点头同理，车厢浮沉时前后车厢之间在z轴方向上（竖直方向上）的相对沉浮与前后车厢之间在y轴方向上的相对横摆类似，因而未重复画出。前后车厢之间在z轴方向上的相对沉浮所导致的在前后车厢上的激光光斑的偏移也都在z轴的不同侧，可据此区分沉浮和点头，沉浮幅度就是dz。
55.和/或，所述目标动况指标为车厢侧滚时，图11是列车动况指标为车厢侧滚时激光光斑偏移图，结合图11所示，所述方法包括：确定所述无线顺向通路和所述无线逆向通路之间纵向连接线与列车原竖直方向的偏移角，以及确定所述无线顺向通路和所述无线逆向通路之间的间距值；根据所述偏移角和所述间距值估算所述车厢侧滚幅度。
56.设定各车厢之间的无线通信均是双向的，此时是双向无线激光通信，并且无线通信器均为激光通信器，各无线通信器的发射端之间形成的无线顺向通路和各无线通信器的接收端之间形成的无线逆向通路，分别可以称为是无线激光顺向通路和无线激光逆向通
路。由此，顺向的激光光路产生的激光光斑在理论上应在逆向的激光光路产生的激光光斑的正上方。但有侧滚时，如图11由轮轨超高引起的侧滚，则长度为h的红色短实线与长度为h的红色短虚线之间的夹角β等于车体侧滚角α，其中h为前向激光光路与后向激光光路的间距。注意：车体本身即使侧滚一个很小的角度，受电弓中心所受到的位移程度也会随着侧滚方变化很大。最后根据所述偏移角和所述间距值估算所述车厢侧滚幅度。
57.本发明提供的一种基于随列车巡检通信系统的列车动况指标估算方法，应用于各所述无线通信器以无线激光通信模式进行通信的场景，该方法能够充分高效地利用随列车巡检通信系统各部件以及无线通信光路中激光光斑在各方向的偏移情况，并结合列车车厢的相关参数，较为准确地估算出列车动况指标情况，以即时发现列车是否存在异常动态情况，为相关工作人员进行提醒。
58.本发明还提供一种电子设备，图12是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图12所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1210、通信接口(communications interface)1220、存储器(memory)1230和通信总线1240，其中，处理器1210，通信接口1220，存储器1230通过通信总线1240完成相互间的通信。处理器1210可以调用存储器1230中的逻辑指令，以实现根据如上所述的随列车巡检通信方法或如上所述的列车动况指标估算方法的全部或部分步骤。
59.具体地，当实现根据如上所述的随列车巡检通信方法的步骤时，该方法包括：实时获取列车状态监测数据；实时接收所述列车状态监测数据，并通过多个分设于各车厢顶部的无线通信器的各接收端之间均形成的无线顺向通路，以及各发射端之间均形成的无线逆向通路，双向实时传输所述列车状态监测数据；通过可移动智能终端与自身所处车厢的所述无线通信器中的无线cpe模块进行双向无线通信，实时获得所述列车状态监测数据，以供随车机师进行随列车巡检；其中，各所述无线通信器以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信。
60.而当实现如上所述的列车动况指标估算方法的步骤时，应用于各所述无线通信器以无线激光通信模式进行通信的场景，且该方法包括：确定目标动况指标；基于相邻车厢两接收端形成的无线顺向通路和两发射端形成的无线逆向通路之间的激光光斑的偏移情况，估算所述目标动况指标。
61.此外，上述的存储器1230中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明如上各个实施例所述的随列车巡检通信方法或如上所述的列车动况指标估算方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read
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only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
62.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序
指令被计算机执行时，计算机能够实现根据如上所述的随列车巡检通信方法或如上所述的列车动况指标估算方法的步骤。
63.具体地，当实现根据如上所述的随列车巡检通信方法的步骤时，该方法包括：实时获取列车状态监测数据；实时接收所述列车状态监测数据，并通过多个分设于各车厢顶部的无线通信器的各接收端之间均形成的无线顺向通路，以及各发射端之间均形成的无线逆向通路，双向实时传输所述列车状态监测数据；通过可移动智能终端与自身所处车厢的所述无线通信器中的无线cpe模块进行双向无线通信，实时获得所述列车状态监测数据，以供随车机师进行随列车巡检；其中，各所述无线通信器以无线激光通信模式或无线cpe通信模式进行通信。
64.而当实现如上所述的列车动况指标估算方法的步骤时，应用于各所述无线通信器以无线激光通信模式进行通信的场景，且该方法包括：确定目标动况指标；基于相邻车厢两接收端形成的无线顺向通路和两发射端形成的无线逆向通路之间的激光光斑的偏移情况，估算所述目标动况指标。
65.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
66.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的随列车巡检通信方法或如上所述的列车动况指标估算方法的全部或部分步骤。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。