[發(fā)明專利]一種基于北斗定位技術(shù)的鐵路監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110040787.4
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112902912A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡軍;高云博;黃裕;徐帆;鐘琪;賴亞昕;趙思宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 武漢匯知云專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42283
• 代理人: 劉焓

1.一種基于北斗定位技術(shù)的鐵路監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：包括隧道監(jiān)測系統(tǒng)、路基監(jiān)測系統(tǒng)、觀測臺、全局監(jiān)測系統(tǒng)，在隧道口洞頂安裝隧道監(jiān)測系統(tǒng)，在隧道口路面與橋面交接處安裝兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)，遠(yuǎn)離隧道口處設(shè)置觀測臺，觀測臺上安裝全局監(jiān)測系統(tǒng)，通過北斗衛(wèi)星定位技術(shù)分別確定隧道監(jiān)測系統(tǒng)的坐標(biāo)、兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)的坐標(biāo)、全局監(jiān)測系統(tǒng)的坐標(biāo)，根據(jù)各個點的坐標(biāo)計算隧道監(jiān)測系統(tǒng)、兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)到全局監(jiān)測系統(tǒng)之間的距離，通過計算得到的距離確定隧道洞口是否發(fā)生異常，并啟動全局監(jiān)測系統(tǒng)對隧道口異常進(jìn)行圖像識別，以判斷隧道口出現(xiàn)的是形變還是坍塌事故，進(jìn)而確定隧道洞口形變情況，通過計算全局監(jiān)測系統(tǒng)分別到兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)的距離來計算路基的沉降量，當(dāng)隧道口出現(xiàn)坍塌或路基沉降量超出預(yù)設(shè)值時，通過5G通信技術(shù)向鐵路有關(guān)部門的監(jiān)控中心和該條線段上的列車發(fā)送報警信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗定位技術(shù)的鐵路監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述隧道監(jiān)測系統(tǒng)、兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)、全局監(jiān)測系統(tǒng)作為監(jiān)測點，采用北斗定位技術(shù)來計算出每個監(jiān)測點的具體位置坐標(biāo)，計算各個監(jiān)測點之間的距離，以獲得隧道監(jiān)測系統(tǒng)、兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)分別與全局監(jiān)測系統(tǒng)之間的相對位置，當(dāng)隧道口發(fā)生形變或者坍塌時，隧道監(jiān)測系統(tǒng)的相對位置也跟著改變，以此來判斷隧道洞口是否發(fā)生異常，而隧道口路面或橋面的路基發(fā)生沉降時，路基監(jiān)測系統(tǒng)與全局監(jiān)測系統(tǒng)也會發(fā)生相應(yīng)的改變，通過計算沉降后路基監(jiān)測系統(tǒng)與全局監(jiān)測系統(tǒng)的距離，進(jìn)而計算出路基的沉降量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗定位技術(shù)的鐵路監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述隧道監(jiān)測系統(tǒng)、兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)、全局監(jiān)測系統(tǒng)計算隧道口異常和路基沉降的方案為：

(1)令全局監(jiān)測系統(tǒng)處坐標(biāo)為O(x₀,y₀,z₀)，隧道監(jiān)測系統(tǒng)坐標(biāo)為A(x_A,y_A,z_A)，隧道口路面的路基監(jiān)測系統(tǒng)坐標(biāo)為B(x_B,y_B,z_B)，隧道口橋面的路基監(jiān)測系統(tǒng)坐標(biāo)為C(x_C,y_C,z_C)；

(2)計算O點分別到A、B、C三點的距離，以確定全局監(jiān)測系統(tǒng)與隧道監(jiān)測系統(tǒng)、兩個路基監(jiān)測系統(tǒng)之間的相對位置，其中：

(3)令隧道口發(fā)生形變或坍塌時隧道監(jiān)測系統(tǒng)的坐標(biāo)變?yōu)锳′(x′_A,y′_A,z′_A)，那么O點到A′之間的距離則變?yōu)榱耍?/p>

再計算OA與OA′之間的夾角：

OA的向量坐標(biāo)為OA′的向量坐標(biāo)為OA與OA′之間的夾角的余弦值為：

OA與OA′之間的夾角的正弦值為：

那么隧道口豎直方向上的形變量或者坍塌距離為：

A′H＝OA′×sinα (7)

通過比較OA與OA′的大小及A′H來確定隧道口是否發(fā)生異常；

(4)令隧道口路面路基發(fā)生沉降后的路基監(jiān)測系統(tǒng)坐標(biāo)為B′(x′_B,y′_B,z′_B)，那么隧道口路面的路基豎直方向上的沉降量為：

O點到B′之間的距離則變?yōu)榱耍?/p>

同理隧道口橋面的路基豎直方向上的沉降量為：

O點到C′之間的距離則變?yōu)榱耍?/p>

(5)通過比較OB與OB′的大小來判斷隧道口路面路基是否發(fā)生沉降，且沉降量為BB′，比較OC與OC′的大小來判斷隧道口橋面路基是否發(fā)生沉降，且沉降量為CC′。