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CN114435429A - 一种电力机车驾驶用安全管控系统 - Google Patents

一种电力机车驾驶用安全管控系统 Download PDF

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CN114435429A
CN114435429A CN202210231226.7A CN202210231226A CN114435429A CN 114435429 A CN114435429 A CN 114435429A CN 202210231226 A CN202210231226 A CN 202210231226A CN 114435429 A CN114435429 A CN 114435429A
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China
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locomotive
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curved track
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value
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江利国
江鹏
李立群
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Hunan Vocational College of Railway Technology
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Hunan Vocational College of Railway Technology
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Abstract

本发明公开了一种电力机车驾驶用安全管控系统，涉及安全驾驶技术领域，解决了车速过快时，车辆人员无法及时完成车辆制动，导致车辆在弯道区域侧偏较大，存在较大的危险系数的技术问题；通过采集模块对多组不同的数据进行采集，监测模块同时对机车前方的场景进行监控，并将监控场景传输至处理器内，处理器对弯曲轨道的弧度以及弧长进行获取，计算得到对应的弯曲轨道半径值R，在机车进入弯曲轨道的预设位置时，对应力F进行测算获取，再将应力F与采集的轨道承受应力值Y进行比对，针对所超过的应力F，对机车行驶速度进行降低，使车辆可平稳安全经过弯曲轨道区域，确保了行驶安全，保障了安全驾驶。

Description

一种电力机车驾驶用安全管控系统
技术领域
本发明属于安全驾驶技术领域，具体是一种电力机车驾驶用安全管控系统。
背景技术
电力机车、又称电力火车，是指从供电网或供电轨中获取电能，再通过电动机驱动车辆行驶的火车，电力机车运行所需的电能由电气化铁路的供电系统提供。
电力机车行驶于弯道区域处，一般通过操作人员对车辆速度进行控制，确保车辆可正常通过弯道区域，不会发生侧移或其他情况，但因操作人员对车辆速度进行控制存在主观因素，当车速过快时，车辆人员无法及时完成车辆制动，便导致车辆在弯道区域侧偏较大，存在较大的危险系数，故亟需一种针对于电力机车驾驶过程中的安全管控系统，对车辆的弯道区域行驶速度进行控制，达到制动效果，保障行驶安全。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种电力机车驾驶用安全管控系统，用于解决车速过快时，车辆人员无法及时完成车辆制动，导致车辆在弯道区域侧偏较大，存在较大的危险系数的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种电力机车驾驶用安全管控系统，包括：
采集模块，用于对本机车速度以及前机车速度数据进行采集，同时对轨检车的轨检应力数据进行采集，所采集的数据还包括本机车以及前机车的位置信息，以及本机车的质量数值，将所采集的数据传输至处理器内；
监测模块，用于对车辆前方的场景进行监测，并实时生成场景画面，传输至处理器内；
处理器，通过所接收的数据对车辆经过弯曲轨道时，进行应力检测，并将应力数据与轨检应力数据内部的应力值进行比对，通过比对结果，对车辆的行驶速度进行降低限定，处理器同时对本机车速度以及前机车速度数据进行处理，并将处理结果输送至外部显示终端内。
优选的，轨检车在轨检应力数据测算时，与对应的弯曲轨道进行捆绑标记，当车辆行驶到对应弯曲轨道时，提取对应的应力数据，并将应力数据标记为Yi，其中i代表不同的弯曲轨道标记。
优选的，处理器进行应力检测的步骤如下：
S1、监测模块监测到对应的弯曲轨道时，将监测画面传输至处理器内，处理器内通过监测画面测得弯曲轨道的弧度为Hi，并将弧长标记为Ci，采用
Figure BDA0003540612640000021
得到半径值R；
S2、将本机车的质量数值标记为M，在机车进入弯曲轨道区域预设位置处，提取对应机车的速度数值V，采用
Figure BDA0003540612640000022
得到应力值F，将应力值F与Yi进行比对，当F≤Yi时，代表此机车正常通过，不产生任何信号，当F＞Yi时，代表此机车行驶速度过快，产生调整信号；
S3、处理器对调整信号进行接收处理，采用
Figure BDA0003540612640000023
得到通过速度值Vj，将速度值Vj输送至制动系统内，制动系统接收到对应的速度值Vj，对机车的行驶速度进行降低，达到Vj，确保机车可正常通过弯道区域；
S4、当出现连续弯道时，便对多组弯道的弧度Hi以及弧长Ci进行获取，继续执行步骤S1至S3，计算出多组弯道的不同通行速度值，提取最低的通行速度值并传递至制动系统内，改变机车的行驶速度。
优选的，S2中预设位置位于弯曲轨道前方500米处。
优选的，本机车以及前机车之间的预设间隔距离范围设定为X1m，预警间隔距离范围为X2m，将行驶过程中的本机车速度标记为Vb，将前机车的速度标记为Vq。
优选的，处理器对本机车速度以及前机车速度数据进行处理的步骤如下：
W1、当本机车在行驶过程中，与前机车的间隔范围进入至X1m时，处理器对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行间隔时间段采集，间隔时间段为T0，针对Vb＞Vq时，处理器执行步骤W2，当Vb≤Vq时，处理器不进行数据处理；
W2、采用
Figure BDA0003540612640000031
得到预估时间值T1，并将预估时间值T1实时传输至数据发送模块内；
W3、每间隔时间段T0，执行步骤W2，并实时将预估时间值T1进行计算，将预估时间值T1通过数据发送模块传送至外部显示终端，供外部操作人员进行查看；
W4、当X1-(Vb-Vq)×T0≤X2时，处理器产生预警信号，预警信号传输至预警模块内，预警模块接收到对应的预警信号开始进行预警，同时对前机车的行驶速度Vq进行实时提取并发送至外部显示终端内。
优选的，数据发送模块对处理器所处理后的数据进行发送，传输至外部显示终端，供外部人员进行查看。
优选的，还包括计时模块，间隔时间段T0由计时模块进行控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先通过采集模块对多组不同的数据进行采集，监测模块同时对机车前方的场景进行监控，并将监控场景传输至处理器内，处理器对弯曲轨道的弧度以及弧长进行获取，计算得到对应的弯曲轨道半径值R，在机车进入弯曲轨道的预设位置时，对应力F进行测算获取，再将应力F与采集的轨道承受应力值Y进行比对，针对所超过的应力F，对机车行驶速度进行降低，使车辆可平稳安全经过弯曲轨道区域，确保了行驶安全，保障了安全驾驶；
同时，机车在行驶过程中，在间隔时间段T0内，对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行实时分段采集，进入间隔距离为X1时，通过对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行处理，得到对应的预设时间值T1，此时的预设时间值T1便是前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb保持不变时，本机车在行驶T1时间段时，便可到达预警距离X2处，预设时间值T1处于实时改变的状态，且实时改变的预设时间段T1数值输送至外部显示终端内，外部操作人员对外部显示终端进行查看，对行驶过程中的前机车以及本机车的行驶状态进行充分了解，提前告警，避免追尾事故发生。
附图说明
图1为本发明原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本申请提供了一种电力机车驾驶用安全管控系统，包括采集模块、监测模块、处理器、预警模块、计时模块以及数据发送模块；
所述采集模块和监测模块输出端均与处理器输入端电性连接，所述预警模块与处理器之间双向连接，所述处理器与计时模块之间双向连接，且处理器输出端与数据发送模块输入端电性连接；
采集模块，用于对本机车速度以及前机车速度数据进行采集，同时对轨检车的轨检应力数据进行采集，所采集的数据还包括本机车以及前机车的位置信息，以及本机车的质量数值，将所采集的数据传输至处理器内；
监测模块，用于对车辆前方的场景进行监测，并实时生成场景画面，传输至处理器内；
计时模块，用于进行计时处理，其中间隔时间段为T0，T0可为5min；
处理器，用于对车辆经过弯曲轨道时，进行应力检测，并将应力数据与轨检应力数据内部的应力值进行比对，通过比对结果，对车辆的行驶速度进行降低限定，其中处理器进行应力检测的步骤如下：
S1、轨检车在轨检应力数据测算时，与对应的弯曲轨道进行捆绑标记，当车辆行驶到对应弯曲轨道时，提取对应的应力数据，并将应力数据标记为Yi，其中i代表不同的弯曲轨道标记；
S2、监测模块监测到对应的弯曲轨道时，将监测画面传输至处理器内，处理器内通过监测画面测得弯曲轨道的弧度为Hi，并将弧长标记为Ci，采用
Figure BDA0003540612640000051
得到半径值R；
S3、将本机车的质量数值标记为M，在机车进入弯曲轨道区域预设位置出，预设位置位于进入弯曲轨道前方500米处，提取对应机车的速度数值V，采用
Figure BDA0003540612640000052
得到应力值F，将应力值F与Yi进行比对，当F≤Yi时，代表此机车正常通过，不产生任何信号，当F＞Yi时，代表此机车行驶速度过快，产生调整信号；
S4、处理器对调整信号进行接收处理，采用
Figure BDA0003540612640000061
得到通过速度值Vj，将速度值Vj输送至制动系统内，制动系统接收到对应的速度值Vj，对机车的行驶速度进行降低，达到Vj，确保机车可正常通过弯道区域；
S5、当出现连续弯道时，便对多组弯道的弧度Hi以及弧长Ci进行获取，继续执行步骤S2至S4，计算出多组弯道的不同通行速度值，提取最低的通行速度值并传递至制动系统内，改变机车的行驶速度。
对应力F进行测算时，确保机车在行驶过程中处于稳定状态，不会出现脱轨情况，轨检应力数据由外部的轨检车进行采集获取测算。
采集模块，将采集的本机车速度以及前机车速度数据传输至处理器内，同时本机车以及前机车的位置信息也传输至处理器内，本机车以及前机车之间的预设间隔距离范围设定为X1m，预警范围为X2m，将行驶过程中的本机车速度标记为Vb，将前机车的速度标记为Vq，处理器对此类数据进行处理，处理的步骤如下：
W1、当本机车在行驶过程中，与前机车的间隔范围进入至X1m时，处理器对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行间隔时间段采集，其中所提取的行驶速度Vq为间隔时间段节点末端的速度值，间隔时间段为T0，间隔时间T0由计时模块进行计时控制，针对Vb＞Vq时，处理器执行步骤W2，当Vb≤Vq时，处理器不进行数据处理；
W2、采用
Figure BDA0003540612640000062
得到预估时间值T1，并将预估时间值T1实时传输至数据发送模块内；
W3、每间隔时间段T0，执行步骤W2，并实时将预估时间值T1进行计算，将预估时间值T1通过数据发送模块传送至外部显示终端，供外部操作人员进行查看；
W4、当X1-(Vb-Vq)×T0≤X2时，处理器产生预警信号，预警信号传输至预警模块内，预警模块接收到对应的预警信号开始进行预警，同时对前机车的行驶速度Vq进行实时提取并发送至外部显示终端内，外部操作人员接收至对应的预警信号，对本机车的行驶速度Vb进行控制，降低行驶速度，保持与前机车的安全行驶距离。
在间隔时间段T0内，对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行实时分段采集，进入间隔距离为X1时，通过对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行处理，得到对应的预设时间值T1，此时的预设时间值T1便是前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb保持不变时，本机车在行驶T1时间段时，便可到达预警距离X2处，预设时间值T1处于实时改变的状态，且实时改变的预设时间段T1数值输送至外部显示终端内，外部操作人员对外部显示终端进行查看，便可对行驶过程中的前机车以及本机车的状态进行充分了解。
数据发送模块，用于对处理器所处理后的数据进行发送，传输至外部显示终端，供外部人员进行查看；
预警模块，与机车操控端内部的警报仪电性连接，接收到处理器所发送的预警信号时，警报仪通过预警信号发出警报，警示操作人员。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：首先通过采集模块对多组不同的数据进行采集，并将所采集的数据传输至处理器内，监测模块同时对机车前方的场景进行监控，并将监控场景传输至处理器内，处理器根据监控场景，对弯曲轨道的弧度以及弧长进行获取，采用公式计算得到对应的弯曲轨道半径值R，在机车进入弯曲轨道的预设位置时，采用公式对应力F进行测算获取，再将应力F与采集的轨道承受应力值Y进行比对，针对未超过的应力F，不进行处理，针对所超过的应力F，对机车行驶速度进行降低，使车辆可平稳安全经过弯曲轨道区域，确保了行驶安全；
同时，机车在行驶过程中，在间隔时间段T0内，对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行实时分段采集，进入间隔距离为X1时，通过对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行处理，得到对应的预设时间值T1，此时的预设时间值T1便是前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb保持不变时，本机车在行驶T1时间段时，便可到达预警距离X2处，预设时间值T1处于实时改变的状态，且实时改变的预设时间段T1数值输送至外部显示终端内，外部操作人员对外部显示终端进行查看，便可对行驶过程中的前机车以及本机车的状态进行充分了解。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于对本机车速度以及前机车速度数据进行采集，同时对轨检车的轨检应力数据进行采集，所采集的数据还包括本机车以及前机车的位置信息，以及本机车的质量数值，采集模块将所采集的数据传输至处理器内；
监测模块，用于对车辆前方的场景进行监测，并实时生成场景画面，传输至处理器内；
处理器，通过所接收的数据在车辆经过弯曲轨道时进行应力检测，并将应力数据与轨检应力数据内部的应力值进行比对，通过比对结果，对车辆的行驶速度进行降低限定，处理器同时对本机车速度以及前机车速度数据进行处理，并将处理结果输送至外部显示终端内。
2.根据权利要求1所述的一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，轨检车在轨检应力数据测算时，与对应的弯曲轨道进行捆绑标记，当车辆行驶到对应弯曲轨道时，提取对应的应力数据，并将应力数据标记为Yi，其中i代表不同的弯曲轨道标记。
3.根据权利要求1所述的一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，处理器进行应力检测的步骤如下：
S1、监测模块监测到对应的弯曲轨道时，将监测画面传输至处理器内，处理器内通过监测画面测得弯曲轨道的弧度为Hi，并将弧长标记为Ci，采用
Figure FDA0003540612630000011
得到半径值R；
S2、将本机车的质量数值标记为M，在机车进入弯曲轨道区域预设位置处，提取对应机车的速度数值V，采用
Figure FDA0003540612630000012
得到应力值F，将应力值F与Yi进行比对，当F≤Yi时，代表此机车正常通过，不产生任何信号，当F＞Yi时，代表此机车行驶速度过快，产生调整信号；
S3、处理器对调整信号进行接收处理，采用
Figure FDA0003540612630000021
得到通过速度值Vj，将速度值Vj输送至制动系统内，制动系统接收到对应的速度值Vj，对机车的行驶速度进行降低，达到Vj，确保机车可正常通过弯道区域；
S4、当出现连续弯道时，便对多组弯道的弧度Hi以及弧长Ci进行获取，继续执行步骤S1至S3，计算出多组弯道的不同通行速度值，提取最低的通行速度值并传递至制动系统内，改变机车的行驶速度。
4.根据权利要求3所述的一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，S2中预设位置位于弯曲轨道前方500米处。
5.根据权利要求1所述的一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，本机车以及前机车之间的预设间隔距离范围设定为X1m，预警间隔距离范围为X2m，将行驶过程中的本机车速度标记为Vb，将前机车的速度标记为Vq。
6.根据权利要求5所述的一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，处理器对本机车速度以及前机车速度数据进行处理的步骤如下：
W1、当本机车在行驶过程中，与前机车的间隔范围进入至X1m时，处理器对前机车的行驶速度Vq和本机车速度Vb进行间隔时间段采集，间隔时间段为T0，针对Vb＞Vq时，处理器执行步骤W2，当Vb≤Vq时，处理器不进行数据处理；
W2、采用
Figure FDA0003540612630000022
得到预估时间值T1，并将预估时间值T1实时传输至数据发送模块内；
W3、每间隔时间段T0，执行步骤W2，并实时将预估时间值T1进行计算，将预估时间值T1通过数据发送模块传送至外部显示终端，供外部操作人员进行查看；
W4、当X1-(Vb-Vq)×T0≤X2时，处理器产生预警信号，预警信号传输至预警模块内，预警模块接收到对应的预警信号开始进行预警，同时对前机车的行驶速度Vq进行实时提取并发送至外部显示终端内。
7.根据权利要求6所述的一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，数据发送模块对处理器所处理后的数据进行发送，传输至外部显示终端，供外部人员进行查看。
8.根据权利要求6所述的一种电力机车驾驶用安全管控系统，其特征在于，还包括计时模块，间隔时间段T0由计时模块进行控制。
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