本實用新型涉及一種鐵路電子警沖標。

背景技術：

現(xiàn)有鐵路警沖標是涂有紅白相間顏色的鐵或水泥柱，用來確定機車車輛停車位置，保證行車安全的信號標志之一。其作用是使停放在道岔后部兩線匯合處的車輛不妨礙鄰線上的列車運行，保證行車安全。因此，任何車輛在道岔后部兩線匯合處停放時都不得超越警沖標。警沖標的位置應設在道岔后部，兩股軌道匯合的中間處，設置高度為超過軌面300-400mm。為保證行車安全，其設置位置必須保證停放車輛與運行的車輛最突出部分之間的距離大于0.2m?！惰F路技術管理規(guī)程》第284條規(guī)定，“列車進站后，應停于接車線警沖標內(nèi)方，否則屬于越過警沖標事故?！?/p>

目前列車運行監(jiān)控記錄裝置的廣泛運用和列車超速防護、調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)的不斷推廣，對有效防止列車越過警沖標事故起到了良好作用。但是，由于違章作業(yè)且警沖標不具備聲光報警功能，導致列車越過警沖標事故時有發(fā)生。

現(xiàn)有鐵路警沖標都沒有實現(xiàn)電子化，不能判斷車輛是否超越警沖標停車，并發(fā)出明顯的報警信息，提醒司機注意停車位置。

現(xiàn)有警沖標不具備聲光報警功能，不便于司機和地面調(diào)車輔助作業(yè)人員在夜間、陰雨、大霧天氣進行觀察。

現(xiàn)有警沖標沒有通信功能，不能將警沖標狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心，不便于車站監(jiān)控中心對于壓標作業(yè)進行監(jiān)視。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有鐵路警沖標面臨的問題，提供一種鐵路電子警沖標，判斷車輛是否超越警沖標停車，發(fā)出報警信息，提醒司機注意停車位置，并將警沖標狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心，便于車站監(jiān)控中心對于壓標作業(yè)進行監(jiān)視。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種智能化鐵路電子警沖標，其特征在于,包括警沖標帽和警沖標體，所述警沖標帽頂部設有透明的燈罩，所述燈罩內(nèi)安裝報警燈和喇叭；所述警沖標內(nèi)設有位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、CPU處理模塊、報警控制模塊、無線通信模塊和供電單元；

所述位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，用于接收外部傳感裝置感應的列車位置信息，并將整理好的列車位置信息發(fā)送給CPU處理模塊；

所述CPU處理模塊，用于根據(jù)列車的位置信息，判斷列車是否越過警沖標，并控制輸出報警命令；

所述報警控制模塊，用于接收CPU處理模塊的報警命令，并控制所述報警燈和喇叭發(fā)出聲光報警信息；

所述無線通信模塊，與所述CPU處理模塊連接，用于將電子警沖標的工作狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心；接收地面監(jiān)控中心的系統(tǒng)參數(shù)配置命令；

所述供電單元，用于向所述位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、CPU處理模塊、報警控制模塊、無線通信模塊、報警燈和喇叭提供電源。

優(yōu)選地，所述位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，還用于接收外部的傳感裝置感應的列車速度信息，并將整理好的列車速度信息發(fā)送給CPU處理模塊；

所述CPU處理模塊，還用于根據(jù)列車的位置信息和速度信息，判斷列車是否越過警沖標停車，并控制輸出告警命令；

所述報警控制模塊，還用于接收CPU處理模塊的告警命令，并控制所述報警燈和喇叭發(fā)出聲光告警信息。

優(yōu)選地，所述報警控制模塊和喇叭安裝于燈罩之內(nèi)。

優(yōu)選地，報警燈發(fā)出閃爍的光線。

優(yōu)選地，燈罩外觀與現(xiàn)有鐵路警沖標一致，顏色為一側(cè)紅色一側(cè)白色。

優(yōu)選地，所述無線通信模塊采用電臺、WLAN、ZigBee、CDMA、GSM、GPRS、LTE等方式與地面監(jiān)控中心進行通信，將電子警沖標狀態(tài)信息發(fā)送給地面監(jiān)控中心，并接收參數(shù)配置命令。

優(yōu)選地，所述供電單元連接太陽能電池或車站交流電源。

本實用新型的智能化鐵路警沖標具有如下的有益效果：

一、能自動判斷車輛是否超越警沖標停車，并發(fā)出明顯的聲光報警信息，提醒司機注意停車位置。

二、本實用新型的智能化鐵路警沖標便于司機和地面調(diào)車輔助作業(yè)人員在夜間、陰雨、大霧天氣進行觀察。

三、本實用新型的智能化警沖標具有通信功能，除了發(fā)出聲光告警，還能夠?qū)⒕瘺_標狀態(tài)發(fā)送到地面監(jiān)控中心，便于車站監(jiān)控中心對于壓標作業(yè)進行監(jiān)視，及時作出相應的調(diào)度調(diào)整。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型的技術方案作進一步具體說明。

圖1為本實用新型的鐵路電子警沖標結(jié)構圖。

圖2為鐵路電子警沖標外觀及尺寸圖。

圖3為鐵路電子警沖標安裝位置示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型的鐵路電子警沖標包括：警沖標帽1、警沖標體2、燈罩3、走線孔4、電纜孔5、報警燈6、報警控制模塊7、喇叭8、CPU處理模塊9、無線通信模塊10、位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊11、走線孔12、供電單元13。

警沖標帽1和警沖標體2拼裝在一起，構成完整的鐵路電子警沖標。

燈罩3位于警沖標帽1的上方，與傳統(tǒng)警沖標不同，電子警沖標需要具備透明的燈罩3，用來傳輸報警光源。

走線孔4配有專門的橡膠堵頭，用于引入紅外、雷達(激光雷達、微波雷達等)、激光、圖像等外部位置速度傳感器的線路。如果只采用車輪傳感器采集列車位置和速度，則走線孔4不必走線，需用橡膠堵頭將走線孔4封閉，僅作為無線通信信號的傳輸通道使用。

位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊11，用于接收外接傳感器的位置速度信息，并將信息轉(zhuǎn)化為CPU處理模塊9的規(guī)范輸入格式。位置信息為軌道上兩點之間的電子警沖標監(jiān)視區(qū)域內(nèi)是否有列車占用，速度信息為監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的列車運行速度。

報警控制模塊7接收CPU處理模塊9的報警命令，控制報警燈6和喇叭8發(fā)出聲光報警信息，CPU處理模塊9可以設置報警控制模塊7的報警持續(xù)時間。

報警燈可以采用燈泡轉(zhuǎn)燈、LED閃光和氙氣管頻閃等光源形式。

CPU處理模塊9向無線通信模塊10發(fā)送電子警沖標狀態(tài)，包括：空閑、移動占用、停車占用報警和占用報警。無線通信模塊10采用電臺、WLAN、ZigBee、CDMA、GSM、GPRS、LTE等方式，將電子警沖標狀態(tài)信息發(fā)送至監(jiān)控中心。

同時，無線通信模塊10可以接收外部手持機、監(jiān)控中心等設備通過無線發(fā)送的標準格式的配置參數(shù)，并轉(zhuǎn)送給CPU處理模塊9進行設置。

走線孔5配有專門的橡膠堵頭，用于引入太陽能電池或車站交流220v電源，或者車輪傳感器的線纜。

供電單元13接入外部太陽能電池或車站交流220v電源，轉(zhuǎn)化成電子警沖標內(nèi)各電子單元的工作電壓，通過走線孔12實現(xiàn)與各電子單元的供電線路連接。

如圖2所示，本實用新型的鐵路電子警沖標與現(xiàn)有鐵路警沖標的尺寸一致。距軌枕頂面高度為300mm，一側(cè)為白色，一側(cè)為紅、白、紅相間，寬度均為100mm。電子警沖標高出軌枕面距離為300至350mm。

如圖3所示，鐵路電子警沖標設在兩會合線路間距為4m的中間，圖中電子警沖標與線路上的垂直點b和d點之間的距離均為2m。當股道間距不足4m時，電子警沖標應設在兩線路中心線最大間距的起點處；在線路曲線部分所設道岔附近的電子警沖標與線路中心線的間距，應按限界的加寬增加。a、b、c和d為監(jiān)視邊界點，a與b之間和c與d之間分別為電子警沖標旁邊的2條相鄰線路上的監(jiān)視區(qū)域。a與b之間的距離D_ab可設置為20m；c與d之間的距離D_cd可設置為20m。

位置速度傳感器安裝方面，如采用紅外、雷達、激光、圖像等方式，則可以將紅外、雷達、激光、圖像傳感器安裝在電子警沖標上，監(jiān)視a、b、c和d監(jiān)視邊界點。

如采用車輪傳感器，為了考慮車輪與車頭、車尾之間的距離，則需在軌道上的a₀、b₀、c₀和d₀共4個車輪監(jiān)視邊界點上安裝車輪傳感器，車輪監(jiān)視邊界點與監(jiān)視邊界點的距離F_a、F_b、F_c和F_d可配置為3.5m。

需要采集的位置信息為相同軌道上兩個監(jiān)視邊界點之間的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)是否有列車占用。如果采用雷達和圖像等扇形區(qū)域檢測技術，則可直接獲得監(jiān)視區(qū)域的占用或空閑信息；如果采用紅外、激光等點式位置檢測技術，則需檢測監(jiān)視區(qū)域兩端的監(jiān)視邊界點，兩點之中有任一點檢測到列車則認為監(jiān)視區(qū)域被占用，否則空閑；如果采用車輪傳感器，則需要比較進入和駛離監(jiān)視區(qū)域兩端車輪監(jiān)視邊界點的列車軸數(shù)，來完成監(jiān)視區(qū)域空閑與占用狀態(tài)檢查。

如果監(jiān)視區(qū)域被列車占用，則需要進一步采集列車速度信息。如果采用雷達和圖像等扇形區(qū)域檢測技術，則可直接獲得監(jiān)視區(qū)域內(nèi)列車的速度；如果采用紅外、激光等點式檢測技術，則取兩端監(jiān)視邊界點列車速度信息的平均值，當只有一個點有列車速度信息時，則單點速度為列車速度；如果采用車輪傳感器，由于車輪與軌道接觸點不連續(xù)，只有在列車車輪通過車輪傳感器時才能檢測出列車速度，需要利用公式計算列車當前速度，計算公式為：

公式(1)和(2)中，s為列車速度，s_o為車輪通過車輪傳感器瞬間測量到的速度，s_o＇是下一個車輪通過任意車輪傳感器的速度，t是當前時間，t_o為當前車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的時間，t_o＇為下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的時間，d是a₀和b₀或c₀和d₀之間的距離，t_d是按列車速度為勻速s_o計算的列車勻速通過監(jiān)視區(qū)域的時間。

在列車加速行駛的情況下，下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的時間t_o＇小于列車勻速通過時間t_d。按照公式(1)，當前時間t在下一個車輪還未經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域之前，列車當前速度s為車輪通過車輪傳感器瞬間測量到的速度s_o；當前時間t在下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域之后，列車當前速度為下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的速度s_o＇。

在列車減速行駛不改變運行方向的情況下，下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的時間t_o＇大于列車勻速通過時間t_d。按照公式(2)，當前時間t在列車勻速通過時間t_d之前，列車當前速度s為車輪通過車輪傳感器瞬間測量到的速度s_o；當前時間t在列車勻速通過時間t_d之后，在下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域之前，列車當前速度s為通過距離除以時間估算列車速度，當估算速度小于規(guī)定值時，設s為零；當前時間t在下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域之后，列車當前速度為下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的速度s_o＇。

在列車減速行駛并改變運行方向的情況下，列車速度值可為負。當下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的時間t_o＇小于列車勻速通過時間t_d的時候，可按照公式(1)計算列車速度；當下一個車輪經(jīng)過監(jiān)視區(qū)域任一端的時間t_o＇大于列車勻速通過時間t_d的時候，可按照公式(2)計算列車速度，當估算速度小于規(guī)定值時，設s為零。

智能化鐵路電子警沖標具有停車越界報警和越界報警兩種工作模式，其中：停車越界報警，需要根據(jù)列車的位置信息和速度信息，判斷列車是否越過警沖標停車，并控制輸出報警命令；越界報警，需要根據(jù)列車的位置信息，判斷列車是否越過警沖標，并控制輸出報警命令。

當智能化鐵路電子警沖標工作在“停車越界報警”模式下，CPU處理模塊9向無線通信模塊10發(fā)送的電子警沖標狀態(tài)包括：空閑、移動占用、停車占用報警；當智能化鐵路電子警沖標工作在“越界報警”模式下，CPU處理模塊9向無線通信模塊10發(fā)送的電子警沖標狀態(tài)包括：空閑、占用報警。

在“越界報警”模式下，CPU處理模塊9只根據(jù)列車位置信息判斷列車是否越過警沖標停車的分析處理過程包括如下步驟：

步驟(a)：位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊接收列車位置信息，將列車位置發(fā)送給CPU處理模塊；

步驟(b)：CPU處理模塊判斷列車位置是否超越警沖標，如否，命令無線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標狀態(tài)為“空閑”并返回步驟(a)，如是，則執(zhí)行

步驟(c)：CPU處理模塊命令無線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標狀態(tài)為“越界報警”，并命令報警控制模塊通過報警燈和喇叭發(fā)出時長大于一個控制周期的報警警報；

返回步驟(a)。

在“停車越界報警”模式下，CPU處理模塊9根據(jù)列車的位置和速度信息，判斷列車是否越過警沖標的分析處理過程，包括如下步驟：

步驟1：位置速度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊接收列車位置和速度信息，將列車位置和速度發(fā)送給CPU處理模塊；

步驟2：CPU處理模塊判斷列車位置是否越過警沖標，如否，命令無線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標狀態(tài)為“空閑”并返回步驟1執(zhí)行，如是，則執(zhí)行

步驟3：CPU處理模塊判斷列車速度是否為零，如否，命令無線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標狀態(tài)為“移動占用”并返回步驟1執(zhí)行，如是，則執(zhí)行

步驟4：CPU處理模塊命令無線發(fā)送模塊向地面發(fā)送警沖標狀態(tài)為“停車占用報警”，并命令報警控制模塊通過報警燈和喇叭發(fā)出時長大于一個控制周期的警報；

返回步驟1。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。