[發明專利]一種主動式軌道車輛防碰撞系統及其防碰撞方法

有效

• 申請號: 201210173191.2
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102700573A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李建清;吳劍鋒;于忠洲;徐高志;毛志鵬;王愛民;胡異煒;劉華程;李亨;駱楊;劉海洋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B61L23/18
• 分類號: B61L23/18;B61L23/34
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

1.一種主動式軌道車輛防碰撞系統，其特征是包括雙軌軌道和軌道車輛，軌道為導電材料，雙軌軌道的兩根軌道平行且為開路狀態，雙軌軌道與大地之間絕緣，軌道車輛的車輪與雙軌軌道始終保持接觸，

軌道車輛由車輪、輪軸、驅動裝置、斷路裝置、車載主機和電源模塊組成，軌道車輛包括主、從兩種狀態，主狀態指主動檢測本車前后是否有車輛的狀態，從狀態指本車處于被其他車輛檢測的狀態，車輪包括一對前輪和一對后輪，前輪之間和后輪之間通過輪軸連接，斷路裝置分別設置在前輪和后輪的輪軸上，主狀態時車載主機發送測距脈沖信號，斷路裝置斷路，使前輪和后輪的輪軸兩端為斷路狀態，從狀態時車載主機不發送測距脈沖信號，斷路裝置短路，使前輪和后輪的輪軸兩端為短路狀態；兩輛軌道車輪與雙軌軌道構成一個電回路，其中主狀態軌道車輛的車載主機輸出測距脈沖信號，經主狀態軌道車輛的輪軸、車輪傳輸至雙軌軌道中的一條，測距脈沖信號沿軌道到達從狀態軌道車輛，經短路狀態的斷路裝置傳輸至另一條軌道，再沿軌道回到主狀態軌道車輛，經由主狀態軌道車輛的車輪和輪軸輸入車載主機；

軌道車輛的車載主機與驅動裝置雙向通訊連接，驅動裝置驅動軌道車輛運行，同時向車載主機反饋該車的運行參數，電源模塊向軌道車輛供電。

2.根據權利要求1所述的一種主動式軌道車輛防碰撞系統，其特征是所述車載主機由處理器核心、前脈沖發射電路、后脈沖發射電路、前高速比較器電路、后高速比較器電路、參考電壓電路、前差分運放、后差分運放、驅動裝置接口、前斷路裝置接口和后斷路裝置接口構成，前脈沖發射電路連接前輪，后脈沖發射電路連接后輪，處理器核心的輸出連接前、后脈沖發射電路和參考電壓電路，處理器核心通過驅動裝置接口連接驅動裝置，通過前、后斷路裝置接口連接前、后斷路裝置，前、后脈沖發射電路發出測距脈沖信號，參考電壓電路向前、后高速比較器電路提供參考電壓信號，軌道車輛接收的返回的測距脈沖信號分別經前、后差分運放電路輸入前、后高速比較器電路，前、后高速比較器電路的輸出信號輸入處理器核心。

3.權利要求1或2所述的一種主動式軌道車輛防碰撞系統的防碰撞方法，其特征是軌道車輛運行在雙軌軌道上，驅動裝置驅動軌道車輛的運行，根據車載主機的命令實現軌道車輛的行駛狀態控制，并向車載主機反饋軌道車輛的運行參數，所述車輛的運行參數包括行駛方向、速度和加速度；主狀態軌道車輛的車載主機控制前、后斷路裝置，使連接在同一輪軸上的車輪之間成開路狀態，然后再通過前脈沖發射電路發送測距脈沖信號，判斷軌道車輛測量范圍內是否有其他車輛行駛；

當在測距脈沖信號有效傳輸范圍內沒有其他軌道車輛行駛時，車載主機將不會接收到返回的測距脈沖信號，此時由車載主機控制增寬發射脈沖的寬度，再次發射測距脈沖信號，如果直至脈沖寬度達到最大設定值還沒接收到返回測距脈沖信號，則周期性重復發射最大寬度的測距脈沖信號；

當在測距脈沖信號有效傳輸范圍內有其他軌道車輛行駛時，測距脈沖信號將沿著遇到的處于從狀態的軌道車輛的車輪和短路狀態的斷路裝置傳到另一條軌道上，然后測距脈沖信號沿著另一條軌道返回到主狀態軌道車輛的車載主機，車載主機采集測距脈沖信號，通過計算發送的測距脈沖信號時間點與接收的測距脈沖信號峰值時間點的差值，獲得前輪的測距結果，重復上述發送脈沖信號、采集脈沖信號和處理脈沖信號的過程，進行多次測量，根據驅動裝置反饋給車載主機的本車運行參數計算出另一軌道車輛的運行參數；

同時通過后脈沖發射電路發送測距脈沖信號到軌道上，獲得后輪的測距結果，將由同一時刻發出的測距脈沖信號獲得的前、后輪測距結果作比較，如果前輪的測距結果大于后輪的測距結果，則從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛行駛方向的后方，如果前輪的測距結果小于后輪的測距結果，則從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛行駛方向的前方；當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的前方行駛時，主狀態軌道車輛的車載主機控制測距脈沖信號從前輪發出，對前車再次進行測距，當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的后方行駛時，主狀態軌道車輛的車載主機控制測距脈沖信號從后輪發出，對后車再次進行測距；

根據所得到的兩輛軌道車輛的運行參數和再次測距結果進行碰撞預測，車載主機向驅動裝置發出控制命令，調節本軌道車輛的運行參數，控制軌道車輛的運行狀態，實現軌道車輛之間的防碰撞，對軌道車輛防止碰撞做出的相應處理為：當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的前方行駛時，如果兩車的軌道距離大于設定的安全距離，比較兩車的車速，若主狀態軌道車輛的車速小于從狀態軌道車輛，則退出處理流程，保持正常行駛，若主狀態軌道車輛的車速大于從狀態軌道車輛，則主狀態軌道車輛將車速降至等于從狀態軌道車輛，并再次獲取兩車的運行參數，確認兩車的目前的運行狀態，如果兩車的軌道距離小于設定的安全距離，則主狀態軌道車輛立即實施停車動作，同時再次獲取兩車的運行參數，直到兩車的軌道距離重新回到安全距離以外再啟動；當從狀態軌道車輛在主狀態軌道車輛的后方行駛時，如果兩車的軌道距離大于設定的安全距離，比較兩車的車速，若從狀態軌道車輛的車速小于主狀態軌道車輛，則退出處理流程，保持正常行駛，若從狀態軌道車輛的車速大于主狀態軌道車輛，則主狀態軌道車輛將車速提高至等于從狀態軌道車輛，并再次獲取兩車的運行參數，確認兩車的目前的運行狀態，如果兩車的軌道距離小于設定的安全距離，則主狀態軌道車輛將車速提高至高于從狀態軌道車輛，同時再次獲取兩車的運行參數，直到兩車的軌道距離重新回到安全距離以外。