專(zhuān)利名稱(chēng)：基于智能光纖傳感和正反e字型漏纜安全行車(chē)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法及系統(tǒng)，屬于信息通信、光纖技術(shù)與行車(chē)控制相結(jié)合的技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于地鐵、鐵路、高速鐵路的通信信號(hào)一體化的行車(chē)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光纖傳感網(wǎng)將是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，但將智能光纖傳感技術(shù)與正反E字型漏泄同軸綜合光纜的車(chē)-地通信系統(tǒng)(誤碼率小于10_6)相結(jié)合以提高行車(chē)安全的方法，尚未見(jiàn)到有關(guān)報(bào)道。
19世紀(jì)后半期以來(lái)，鐵路安全運(yùn)行一直靠軌道電路、軌道應(yīng)答器等電磁感應(yīng)器件來(lái)確定列車(chē)的位置，凡是利用電磁感應(yīng)的定位器件由于電磁場(chǎng)的分布范圍很大，定位很難做到精確，同時(shí)電磁感應(yīng)的定位器件還將受到外部和相互間的干擾，其最大缺陷是極易受到雷擊，所以這種電磁感應(yīng)定位器件精度不高，而且安全性也差。列車(chē)定位還需要準(zhǔn)確知道行車(chē)的速度，目前我國(guó)鐵路一般都采用計(jì)軸的方法來(lái)確定行車(chē)速度，但由于車(chē)輪是磨損的，尤其高速列車(chē)磨損更甚，測(cè)軸所得的車(chē)速并不準(zhǔn)確。所以這種系統(tǒng)不僅定位精度不高，而且極易受到雷擊，經(jīng)常發(fā)生信號(hào)系統(tǒng)被雷擊的故障，如何防止雷擊，這是長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到解決的難題。目前我國(guó)已有9萬(wàn)多公里鐵路，其中高速鐵路約I萬(wàn)公里，在十二五期間，僅西部地區(qū)就需要增加I. 5萬(wàn)公里，總投資約2萬(wàn)億左右。但現(xiàn)在我國(guó)高速鐵路也是采用軌道電路、軌道應(yīng)答器、車(chē)軸計(jì)數(shù)、車(chē)載系統(tǒng)和GSM-R所組成的“C3系統(tǒng)”。由于高鐵路基都是由25m或50m長(zhǎng)的無(wú)渣道床架在橋墩上所組成，對(duì)于雷電來(lái)講，鋼軌是懸空的導(dǎo)體，更易受到雷擊，所以高速鐵路的信號(hào)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)雷擊事故，這是目前存在的難題。C3系統(tǒng)自投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)經(jīng)常發(fā)生故障，影響高速列車(chē)的正常運(yùn)行。關(guān)于城市地鐵，截止目前，中國(guó)共有13個(gè)城市擁有運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路，總里程約1600公里，現(xiàn)在25個(gè)城市在建軌道交通線(xiàn)路約1500公里，工程規(guī)模保持高位發(fā)展?！笆濉逼陂g，中國(guó)城市軌道交通仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，期間的建設(shè)規(guī)模為2500公里左右，總投資為I. 2萬(wàn)億元左右。而城市軌道交通所采用的列車(chē)控制系統(tǒng)為基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)(CBTC)。阿爾卡特、西門(mén)子、阿爾斯通等多家列車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)備提供商均開(kāi)發(fā)出自己的CBTC系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的列車(chē)定位傳感器都是采用電磁感應(yīng)的方法，容易受到外部和相互間的干擾，所以定位精度不高，而且各種CBTC的車(chē)-地通信系統(tǒng)都沒(méi)有明確提出誤碼率小于10_6的指標(biāo)。目前許多城市的地鐵雖然采用了 CBTC系統(tǒng)，但CBTC系統(tǒng)還處在發(fā)展和完善的過(guò)程中，所以許多城市經(jīng)常出現(xiàn)信號(hào)故障，例如北京I號(hào)地鐵線(xiàn)，信號(hào)故障頻繁，造成較大的安全隱
串
■/Qi、O

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是本發(fā)明在國(guó)際上首次將智能光纖傳感技術(shù)用于列車(chē)控制系統(tǒng)，以提高地鐵、鐵路、高速鐵路的行車(chē)安全，并提高其運(yùn)輸效率，其發(fā)明的主要內(nèi)容如下基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法及系統(tǒng)，獲得精確的列車(chē)定位信息，通過(guò)具有智能判決處理功能的行車(chē)指揮中心，精確算出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度，并立即由微波發(fā)送模塊經(jīng)引入纜接至車(chē)-地通信系統(tǒng)(誤碼率小于10_6)通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，各次列車(chē)駕駛室通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息。基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，包括以下步驟I、智能光纖傳感采集信息步驟，每隔一定距離100-200m (也可小于或等于列車(chē)的 長(zhǎng)度)，埋設(shè)在軌道下或附近的光纖壓力傳感頭和光纖傳感纜采集列車(chē)的車(chē)輪壓在傳感器上時(shí)的信息，受壓的光纖傳感頭立即以光速將信息傳到指揮中心；2、指揮中心接收信息步驟；指揮中心接收到各個(gè)光纖傳感頭的光信號(hào)，由光端機(jī)變成電信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理芯片和計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，可立即得出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度，并立即經(jīng)過(guò)微波發(fā)送模塊和引入電纜接至車(chē)-地通信系統(tǒng)；3、指揮中心通過(guò)該系統(tǒng)通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，在各次列車(chē)的駕駛室的屏幕上可顯示出該列車(chē)的最佳運(yùn)行速度、其前后列車(chē)相隔的距離和速度；當(dāng)某次列車(chē)發(fā)生故障時(shí)，指揮中心將對(duì)各次列車(chē)發(fā)出依次減速甚至停車(chē)的指令，可確保行車(chē)安全并提高: 倉(cāng)泛。4、各次列車(chē)駕駛室通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息?；谥悄芄饫w傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)系統(tǒng),包括智能光纖傳感系統(tǒng)、控制中心、雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)；智能光纖傳感系統(tǒng)是由光纖傳感頭和傳感光纜所組成。傳感頭可以由光纖Mach-Zehnder干涉腔、光纖Fabry-Perot腔、光纖光柵、光纖光柵組等和其它光纖壓力傳感器件所組成。傳感頭敷設(shè)在軌道下或附近，對(duì)于高速鐵路的整體道床，傳感頭設(shè)在整體道床的下邊，并具有相應(yīng)的保護(hù)層。只有當(dāng)列車(chē)車(chē)輪壓在傳感頭上時(shí)，傳感頭才發(fā)出閾值信號(hào)，經(jīng)光纖以光速傳輸至指揮中心，定位比電磁感應(yīng)器件定位更為精確，卻不受電磁干擾，并可防雷擊?？刂浦行挠晒獍l(fā)射模塊和光的接收模塊所組成的光端機(jī)(或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備)、高速數(shù)字信號(hào)處理芯片、地鐵線(xiàn)(或鐵路調(diào)度區(qū)段)的軌道數(shù)字電子地圖(包括整個(gè)線(xiàn)路的長(zhǎng)度、曲率半徑、坡度、各站間距離甚至地鐵站各個(gè)車(chē)廂門(mén)所對(duì)應(yīng)的停車(chē)位置)、計(jì)算系統(tǒng)、大屏幕顯示器、微波發(fā)送、接收模塊和放大器連接組成，各個(gè)光纖傳感頭經(jīng)光纜傳至控制中心的光信號(hào)，由光端機(jī)(或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備)變成電信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理芯片和計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，可立即精確算出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度(其精度是計(jì)軸器所不能比擬的)，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度。并立即由微波發(fā)送模塊經(jīng)引入纜接至漏纜雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)(誤碼率小于10_6)通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，各次列車(chē)駕駛室也可通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息。雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)，由具有正反E字型槽漏泄同軸綜合光纜(或其它各種開(kāi)槽形式的漏泄同軸)和各種型號(hào)的車(chē)載天線(xiàn)所組成，采取光的波分復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行光電變換與同軸電纜相連接，確保長(zhǎng)距離的車(chē)-地通信誤碼率小于10_6，可確保行車(chē)安全。列車(chē)上裝有車(chē)載天線(xiàn)，車(chē)載天線(xiàn)可以是微帶或其它形式的天線(xiàn)，列車(chē)上有電的發(fā)送模塊和接收模塊。每次列車(chē)都有地址編碼通信的編碼號(hào)，列車(chē)從指揮中心接收到的信息，可在屏幕上顯示出該列車(chē)的最佳運(yùn)行速度、其前后列車(chē)相隔的距離和速度，該系統(tǒng)還具有執(zhí)行指揮中心所下達(dá)的減速甚至停車(chē)命令的關(guān)鍵部件，列車(chē)的車(chē)頭和車(chē)尾還可以通過(guò)該車(chē)-地通信 系統(tǒng)向指揮中心發(fā)送列車(chē)編碼號(hào)，以防列車(chē)脫節(jié)事故，還可與指揮中心進(jìn)行雙向通信。當(dāng)某次列車(chē)發(fā)生故障時(shí)，指揮中心通過(guò)智能光纖傳感網(wǎng)準(zhǔn)確知道其故障位置，并通過(guò)車(chē)-地通信系統(tǒng)迅速發(fā)出各次列車(chē)依次減速的命令、甚至是停車(chē)的指令，如司機(jī)未執(zhí)行指令時(shí)，指揮中心可直接對(duì)司機(jī)操縱臺(tái)及常用的制動(dòng)裝置發(fā)出減速甚至停車(chē)命令，直接控制減速和停車(chē)，以確保行車(chē)的安全。如某次列車(chē)故障停車(chē)，則行車(chē)指揮中心計(jì)算系統(tǒng)可根據(jù)軌道數(shù)字電子地圖精確計(jì)算并下達(dá)后行列車(chē)的減速命令，使后行列車(chē)車(chē)頭在距前車(chē)車(chē)尾數(shù)十米或百米以上的地方完全停住，行車(chē)指揮中心更可指揮各次列車(chē)相應(yīng)的減速或停車(chē)。各次列車(chē)根據(jù)指揮中心行車(chē)指令可將列車(chē)停在各車(chē)廂門(mén)對(duì)準(zhǔn)旅客上下車(chē)的位置。行車(chē)指揮中心接到軌道路基下陷、塌方等災(zāi)害性的信息，將及時(shí)下達(dá)減速或停車(chē)等指令。各鐵路車(chē)站也具有相應(yīng)的通信地址碼，如車(chē)站出現(xiàn)微機(jī)聯(lián)鎖等方面的故障，指揮中心可立即調(diào)整實(shí)時(shí)的運(yùn)行圖。節(jié)假日、春運(yùn)期間有可能需要多次列車(chē)串接一體運(yùn)行，則指揮中心根據(jù)軌道數(shù)字電子地圖和智能光纖傳感數(shù)據(jù)精確計(jì)算出行車(chē)指令，指揮各次列車(chē)同時(shí)啟動(dòng)、加速、減速或停車(chē)，以確保行車(chē)安全。對(duì)于有多個(gè)車(chē)頭牽引的萬(wàn)噸級(jí)或數(shù)萬(wàn)噸級(jí)重載列車(chē)，則指揮中心根據(jù)軌道數(shù)字電子地圖和智能光纖傳感數(shù)據(jù)精確計(jì)算出行車(chē)指令，指揮各個(gè)車(chē)頭同時(shí)啟動(dòng)、加速、減速或停車(chē)，以確保行車(chē)安全。本發(fā)明的有益效果基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜提高行車(chē)安全的方法的本發(fā)明可以獲得精確的列車(chē)定位信息，并且不怕外界電磁干擾，并可解決鐵路信號(hào)系統(tǒng)遭受雷擊的重大技術(shù)難題，可確保行車(chē)安全，提高運(yùn)輸效率，而且每公里造價(jià)只為現(xiàn)有“C3系統(tǒng)”的20%。對(duì)于城市軌道交通，本發(fā)明比CBTC系統(tǒng)更加可靠地保證地鐵的行車(chē)安全和提高運(yùn)能，而且成本只有CBTC系統(tǒng)的20% -30%。所以本發(fā)明具有極其巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中圖I為本發(fā)明的光纖傳感頭、光纜分布情況、正反E字型漏纜架設(shè)情況和列車(chē)駕駛信息顯示屏的示意圖。圖2為本發(fā)明控制中心的示意圖。圖3為正反E字綜合光纜和波分復(fù)用光電變換示意圖。以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I :如圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是本發(fā)明在國(guó)際上首次將智能光纖傳感技術(shù)用于列車(chē)控制系統(tǒng)，以提高地鐵、鐵路、高速鐵路的行車(chē)安全，并提高其運(yùn)輸效率，其發(fā)明的主要內(nèi)容如下基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜提高行車(chē)安全的方法，實(shí)現(xiàn)該方法需由下列三部分設(shè)備來(lái)支撐(I)智能光纖傳感系統(tǒng)，每隔一定距離100-200m (也可小于或等于列車(chē)的長(zhǎng)度)，埋設(shè)在軌道下或附近的光纖壓力傳感頭和光纖傳感纜所組成，只有當(dāng)列車(chē)的車(chē)輪壓在傳感器上時(shí)，受壓的光纖傳感頭立即以光速將信息傳到指揮中心，列車(chē)定位信息極其精確，定位精度是電磁感應(yīng)定位器件所不能比擬的，且不受電磁干擾，防雷擊，可徹底解決鐵路信號(hào)系統(tǒng)雷擊的嚴(yán)重問(wèn)題。(2)列車(chē)控制中心-智能判決處理的核心，由光發(fā)射模塊和光的接收模塊所組成的光端機(jī)(或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備)、高速數(shù)字信號(hào)處理芯片、地鐵線(xiàn)(或鐵路調(diào)度區(qū)段)的軌道數(shù)字電子地圖(包括整個(gè)線(xiàn)路的長(zhǎng)度、曲率半徑、坡度、各站間距離甚至地鐵站各個(gè)車(chē)廂門(mén)所對(duì)應(yīng)的停車(chē)位置)、計(jì)算系統(tǒng)、大屏幕顯示器、微波發(fā)送、接收模塊和放大器連接組成，各個(gè)光纖傳感頭經(jīng)光纜傳至控制中心的光信號(hào)，由光端機(jī)(或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備)變成電信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理芯片和計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，可立即精確算出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度。并立即由微波發(fā)送模塊經(jīng)引入纜接至漏纜雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)(誤碼率小于10_6)。(3)車(chē)-地通信系統(tǒng)，由開(kāi)正反E字型槽漏泄同軸綜合光纜(或其它各種開(kāi)槽形式的漏泄同軸)和各種型號(hào)的車(chē)載天線(xiàn)所組成(該車(chē)-地通信系統(tǒng)誤碼率小于10_6，為雙向通信系統(tǒng))。指揮中心通過(guò)該系統(tǒng)通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，在各次列車(chē)的駕駛室的屏幕上可顯示出該列車(chē)的最佳運(yùn)行速度、其前后列車(chē)相隔的距離和速度。這從根本上改變了列車(chē)司機(jī)見(jiàn)紅燈停、見(jiàn)綠燈開(kāi)的半盲目狀態(tài)。當(dāng)某次列車(chē)發(fā)生故障時(shí)，指揮中心將對(duì)各次列車(chē)發(fā)出依次減速甚至停車(chē)的指令，同時(shí)列車(chē)駕駛室也可通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)送該次列車(chē)的地址碼及其它信息，可確保行車(chē)安全并提高運(yùn)能?；谥悄芄饫w傳感和正反E字型漏纜提高行車(chē)安全的裝置，包括智能光纖傳感系統(tǒng)、控制中心、雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)；智能光纖傳感系統(tǒng)是由光纖傳感頭和傳感光纜所組成。傳感頭可以由光纖Mach-Zehnder干涉腔、光纖Fabry-Perot腔、光纖光柵、光纖光柵組等和其它光纖壓力傳感器件所組成。傳感頭敷設(shè)在軌道下或附近，對(duì)于高速鐵路的整體道床，傳感頭設(shè)在整體道床的下邊，并具有相應(yīng)的保護(hù)層。只有當(dāng)列車(chē)車(chē)輪壓在傳感頭上時(shí)，傳感頭才發(fā)出閾值信號(hào)，經(jīng)光纖以光速傳輸至指揮中心，定位比電磁感應(yīng)器件定位更為精確，卻不受電磁干擾，并可防雷擊，而且現(xiàn)有的所有CBTC設(shè)備的定位信息不能實(shí)時(shí)直接傳輸至行車(chē)指揮中心。 控制中心-智能判決處理的核心，由光發(fā)射模塊和光的接收模塊所組成的光端機(jī)(或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備)、高速數(shù)字信號(hào)處理芯片、地鐵線(xiàn)(或鐵路調(diào)度區(qū)段)的軌道數(shù)字電子地圖(包括整個(gè)線(xiàn)路的長(zhǎng)度、曲率半徑、坡度、各站間距離甚至地鐵站各個(gè)車(chē)廂門(mén)所對(duì)應(yīng)的停車(chē)位置)、計(jì)算系統(tǒng)、大屏幕顯示器、微波發(fā)送、接收模塊和放大器連接組成，各個(gè)光纖傳感頭經(jīng)光纜傳至控制中心的光信號(hào)，由光端機(jī)(或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備)變成電信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理芯片和計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，可立即精確算出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度。并立即由微波發(fā)送模塊經(jīng)引入纜接至漏纜雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)(誤碼率小于10_6)通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，各次列車(chē)駕駛室也可通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息。車(chē)-地通信由具有正反E字型槽漏泄同軸綜合光纜(或其它各種開(kāi)槽形式的漏泄同軸)和各種型號(hào)的車(chē)載天線(xiàn)所組成的雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)，由于車(chē)-地通信距離一般都在數(shù)十公里甚至上百公里，所以需要采取光的波分復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行光電變換與同軸電纜相連接，這就是目前所稱(chēng)的ROF (Radio Over Fiber)，可確保長(zhǎng)距離的車(chē)-地通信誤碼率小于10_6，可確保行車(chē)安全。近來(lái)在北京地鐵2號(hào)線(xiàn)、北京地鐵機(jī)場(chǎng)線(xiàn)和深圳地鐵采用了漏泄波導(dǎo)，要求車(chē)載天線(xiàn)與漏泄波導(dǎo)的間距為O. 5m，耦合損耗仍高達(dá)65dB，外部場(chǎng)強(qiáng)弱、施工難度大且造價(jià)約為正反E字型槽漏泄同軸綜合光纜的3倍。列車(chē)上裝有車(chē)載天線(xiàn)，車(chē)載天線(xiàn)可以是微帶或其它形式的天線(xiàn)，列車(chē)上有電的發(fā)送模塊和接收模塊。每次列車(chē)都有地址編碼通信的編碼號(hào)，列車(chē)從指揮中心接收到的信息，可在屏幕上顯示出該列車(chē)的最佳運(yùn)行速度、其前后列車(chē)相隔的距離和速度，該系統(tǒng)還具有執(zhí)行指揮中心所下達(dá)的減速甚至停車(chē)命令的關(guān)鍵部件，列車(chē)的車(chē)頭和車(chē)尾還可以通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心發(fā)送列車(chē)編碼號(hào)，以防列車(chē)脫節(jié)事故，還可與指揮中心進(jìn)行雙向通信。當(dāng)某次列車(chē)發(fā)生故障時(shí)，指揮中心通過(guò)智能光纖傳感網(wǎng)準(zhǔn)確知道其故障位置，并通過(guò)車(chē)-地通信系統(tǒng)迅速發(fā)出各次列車(chē)依次減速的命令、甚至是停車(chē)的指令，如司機(jī)未執(zhí)行指令時(shí)，指揮中心可向該系統(tǒng)中具有執(zhí)行指揮中心所下達(dá)的減速甚至停車(chē)命令的關(guān)鍵部件直接控制減速和停車(chē)，以確保行車(chē)的安全。實(shí)施例2
圖I中所示的光纖傳感頭可以由光纖Mach-Zehnder干涉腔、光纖Fabry-Perot腔、光纖光柵、光纖光柵組等和其它光纖壓力傳感器件所組成。具有相應(yīng)保護(hù)層的傳感頭可以敷設(shè)在軌道下或附近，可通過(guò)其它器件將壓力傳至敷設(shè)在鋼軌旁的光纖傳感頭上；對(duì)于高速鐵路的整體道床，傳感頭設(shè)在整體道床的下邊或支撐無(wú)渣軌道梁的橋墩上。如圖I所示，列車(chē)I在軌道8上，列車(chē)I上有駕駛信息顯示屏2，列車(chē)上裝有車(chē)載天線(xiàn)9，正反E字型槽漏泄同軸綜合光纜(或其它各種開(kāi)槽形式的漏泄同軸及光纜)3可置于軌道8旁或掛在隧道的墻壁，其離地面距離或墻壁的距離大于電傳輸波長(zhǎng)的四分之一波長(zhǎng)處。正反E字漏纜3與車(chē)載天線(xiàn)9的間距可為O. 5m至2m。 在電氣化鐵道區(qū)段，正反E字漏纜3可掛在接觸網(wǎng)的電桿上。枕軌4連接軌道8，在枕軌4上均勻布置光纖傳感頭5，距離為100-200米，光纖傳感頭5連接光纖7，光纖7放置在鋼管6中，光纖7連接光纜10 ；圖2中所示的列車(chē)控制中心-智能判決處理的核心，是由光發(fā)射模塊和光的接收模塊所組成的光端機(jī)(或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備)12、數(shù)字信號(hào)處理芯片13、計(jì)算系統(tǒng)14、地鐵線(xiàn)(或鐵路調(diào)度區(qū)段)的軌道數(shù)字電子地圖17 (包括整個(gè)線(xiàn)路的長(zhǎng)度、曲率半徑、坡度、各站間距離甚至地鐵站各個(gè)車(chē)廂門(mén)所對(duì)應(yīng)的停車(chē)位置)、大屏幕顯示器18、微波發(fā)送和接收模塊15、電的放大器和各種天線(xiàn)所組成，重要關(guān)鍵器件和設(shè)備具有雙備份，指揮中心的光端機(jī)12通過(guò)光纜10和光纖7接收到各個(gè)光纖傳感頭5的光信號(hào)，由光端機(jī)12變成電信號(hào)，電信號(hào)再由數(shù)字信號(hào)處理芯片13和計(jì)算機(jī)14進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，可立即精確算出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)I的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度(其精度是計(jì)軸器所不能比擬的)，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)I最佳運(yùn)行速度，并立即由微波發(fā)送和接收模塊15連接電線(xiàn)16和正反E字漏纜3引入纜接至車(chē)-地通信系統(tǒng)，通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)1，各次列車(chē)I駕駛室也可通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)I的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息。當(dāng)某次列車(chē)發(fā)生故障時(shí)，圖2中所示的列車(chē)控制中心通過(guò)智能光纖傳感網(wǎng)準(zhǔn)確知道其故障位置，并通過(guò)車(chē)-地通信系統(tǒng)迅速發(fā)出各次列車(chē)依次減速的命令、甚至是停車(chē)的指令，如司機(jī)未執(zhí)行指令時(shí)，指揮中心可向該系統(tǒng)中具有執(zhí)行指揮中心所下達(dá)的減速甚至停車(chē)命令的關(guān)鍵部件直接控制減速和停車(chē)，以確保行車(chē)的安全。各個(gè)車(chē)站也有車(chē)-地通信系統(tǒng)中的地址編碼通信的地址碼，并有電的接收模塊和發(fā)送模塊、和與微機(jī)聯(lián)鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)所連通的信道，車(chē)站可以與指揮中心進(jìn)行雙向通信，指揮中心還可向車(chē)站發(fā)出有關(guān)微機(jī)聯(lián)鎖的指令。如圖3所示，在正反E字漏纜3上分布第一準(zhǔn)確位置標(biāo)點(diǎn)39、第二準(zhǔn)確位置標(biāo)點(diǎn)31、第三準(zhǔn)確位置標(biāo)點(diǎn)32等第N準(zhǔn)確位置標(biāo)點(diǎn)；第一準(zhǔn)確位置標(biāo)點(diǎn)39連接光電變換發(fā)送接收模塊33，光電變換發(fā)送接收模塊33連接光纖7傳送的信號(hào)，該信號(hào)是由列車(chē)控制中心接收和發(fā)送的。正反E字漏纜3的輻射的開(kāi)槽方向需對(duì)準(zhǔn)列車(chē)的天線(xiàn)32，列車(chē)的天線(xiàn)32連接車(chē)載數(shù)字信息處理系統(tǒng)38，如采用具有雙鋼絲加強(qiáng)內(nèi)導(dǎo)體可保正反E字型開(kāi)槽自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)機(jī)車(chē)的天線(xiàn)(見(jiàn) ZL200610169893. 8，ZL200610169894. 2)。如圖3所示，由于車(chē)-地通信距離一般都在數(shù)十公里甚至上百公里，所以需要采取光的波分復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行光電變換與同軸電纜相連接，這就是目前所稱(chēng)的ROF (Radio OverFiber)，可確保長(zhǎng)距離的車(chē)-地通信誤碼率小于10_6，可確保行車(chē)安全。 如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征是獲得精確的列車(chē)定位信息，通過(guò)具有智能判決處理功能的行車(chē)指揮中心，精確算出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度，并立即由微波發(fā)送模塊經(jīng)引入纜接至車(chē)-地通信系統(tǒng)，誤碼率小于10_6，通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，各次列車(chē)駕駛室通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I、智能光纖傳感采集信息步驟，每隔一定距離100-200m，或小于或等于列車(chē)的長(zhǎng)度，埋設(shè)在軌道下或附近的光纖壓力傳感頭和光纖傳感纜采集列車(chē)的車(chē)輪壓在傳感器上時(shí)的信息，受壓的光纖傳感頭立即以光速將信息傳到指揮中心； 步驟2、指揮中心接收信息步驟； 指揮中心接收到各個(gè)光纖傳感頭的光信號(hào)，由光端機(jī)變成電信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理芯片和計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，可立即得出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度，并立即經(jīng)過(guò)微波發(fā)送模塊和引入電纜接至車(chē)-地通信系統(tǒng)； 步驟3、指揮中心通過(guò)該系統(tǒng)通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，在各次列車(chē)的駕駛室的屏幕上可顯示出該列車(chē)的最佳運(yùn)行速度、其前后列車(chē)相隔的距離和速度；當(dāng)某次列車(chē)發(fā)生故障時(shí)，指揮中心將對(duì)各次列車(chē)發(fā)出依次減速甚至停車(chē)的指令，可確保行車(chē)安全并提高: 倉(cāng)泛; 步驟4、各次列車(chē)駕駛室通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于，在列車(chē)的駕駛室里設(shè)有執(zhí)行指揮中心所下達(dá)的加速、減速甚至停車(chē)命令的功能裝置，列車(chē)的車(chē)頭和車(chē)尾通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心發(fā)送列車(chē)編碼號(hào)，以防列車(chē)脫節(jié)事故，與指揮中心進(jìn)行雙向通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于，各次列車(chē)根據(jù)指揮中心行車(chē)指令可將列車(chē)停在各車(chē)廂門(mén)對(duì)準(zhǔn)旅客上下車(chē)的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于，行車(chē)指揮中心接到軌道路基下陷、塌方等災(zāi)害性的信息，將及時(shí)下達(dá)減速或停車(chē)等指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于，各鐵路車(chē)站也具有相應(yīng)的通信地址碼，如車(chē)站出現(xiàn)微機(jī)聯(lián)鎖等方面的故障，指揮中心可立即調(diào)整實(shí)時(shí)的運(yùn)行圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于，節(jié)假日、春運(yùn)期間有可能需要多次列車(chē)串接一體運(yùn)行，則指揮中心根據(jù)軌道數(shù)字電子地圖和智能光纖傳感數(shù)據(jù)精確計(jì)算出行車(chē)指令，指揮各次列車(chē)同時(shí)啟動(dòng)、加速、減速或停車(chē)，以確保行車(chē)安全。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于，對(duì)于有多個(gè)車(chē)頭牽引的萬(wàn)噸級(jí)或數(shù)萬(wàn)噸級(jí)重載列車(chē)，則指揮中心根據(jù)軌道數(shù)字電子地圖和智能光纖傳感數(shù)據(jù)精確計(jì)算出行車(chē)指令，指揮各個(gè)車(chē)頭同時(shí)啟動(dòng)、加速、減速或停車(chē)，以確保行車(chē)安全。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法，其特征在于，如某次列車(chē)故障停車(chē)，則行車(chē)指揮中心計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)軌道數(shù)字電子地圖精確計(jì)算并下達(dá)后行列車(chē)的減速命令，使后行列車(chē)車(chē)頭在距前車(chē)車(chē)尾數(shù)十米或百米以上的地方完全停住，行車(chē)指揮中心指揮各次列車(chē)相應(yīng)的減速或停車(chē)。
10.基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)系統(tǒng)，其特征在于，智能光纖傳感系統(tǒng)是由光纖傳感頭和傳感光纜所組成；傳感頭由光纖Mach-Zehnder干涉腔、光纖Fabry-Perot腔、光纖光柵、光纖光柵組和其它光纖壓力傳感器件連接組成；傳感頭敷設(shè)在軌道下或附近，對(duì)于高速鐵路的整體道床，傳感頭設(shè)在整體道床的下邊，并具有相應(yīng)的保護(hù)層；只有當(dāng)列車(chē)車(chē)輪壓在傳感頭上時(shí)，傳感頭才發(fā)出閾值信號(hào)，經(jīng)光纖以光速傳輸至指揮中心。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)系統(tǒng)，其特征在于，控制中心由光發(fā)射模塊和光的接收模塊所組成的光端機(jī)或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、高速數(shù)字信號(hào)處理芯片、地鐵線(xiàn)或鐵路調(diào)度區(qū)段的軌道數(shù)字電子地圖包括整個(gè)線(xiàn)路的長(zhǎng)度、曲率半徑、坡度、各站間距離甚至地鐵站各個(gè)車(chē)廂門(mén)所對(duì)應(yīng)的停車(chē)位置、計(jì)算系統(tǒng)、大屏幕顯示器、微波電發(fā)送和接收模塊、電的放大器連接組成，各個(gè)光纖傳感頭經(jīng)光纜傳至控制中心的光信號(hào)，由光端機(jī)或其它專(zhuān)用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備變成電信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理芯片和計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，可立即精確算出整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和加速度，并經(jīng)高速計(jì)算系統(tǒng)得出各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度；并立即由微波發(fā)送模塊經(jīng)引入纜接至漏纜雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)，誤碼率小于10_6，通知具有通信編碼地址的各次列車(chē)，各次列車(chē)駕駛室也可通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心實(shí)時(shí)發(fā)出該次列車(chē)的地址編碼號(hào)及其它有關(guān)信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)系統(tǒng)，其特征在于，雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)，由具有正反E字型槽漏泄同軸綜合光纜或其它各種開(kāi)槽形式的漏泄同軸及光纜和各種型號(hào)的車(chē)載天線(xiàn)所組成，采取光的波分復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行光電變換與同軸電纜相連接，長(zhǎng)距離的車(chē)-地通信誤碼率小于10_6 ;列車(chē)上裝有車(chē)載天線(xiàn)，車(chē)載天線(xiàn)可以是微帶或其它形式的天線(xiàn)，列車(chē)上有微波發(fā)送模塊和接收模塊；每次列車(chē)都有地址編碼通信的編碼號(hào)，列車(chē)從指揮中心接收到的信息，可在屏幕上顯示出該列車(chē)的最佳運(yùn)行速度、其前后列車(chē)相隔的距離、速度和加速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)系統(tǒng)，其特征在于，具有執(zhí)行指揮中心所下達(dá)的減速甚至停車(chē)命令的關(guān)鍵部件，列車(chē)的車(chē)頭和車(chē)尾還可以通過(guò)該車(chē)-地通信系統(tǒng)向指揮中心發(fā)送列車(chē)編碼號(hào)，以防列車(chē)脫節(jié)事故，還可與指揮中心進(jìn)行雙向通信。
全文摘要
基于智能光纖傳感和正反E字型漏纜安全行車(chē)方法及系統(tǒng)，是由智能光纖傳感、智能判決處理中心(列車(chē)控制中心)、正反E字型漏纜和車(chē)載天線(xiàn)等所組成的車(chē)-地雙向通信系統(tǒng)(誤碼率≤10-6)來(lái)提高行車(chē)安全的方法可獲得精確的列車(chē)定位信息、整個(gè)行車(chē)指揮區(qū)間內(nèi)各次列車(chē)的位置、相隔距離、行車(chē)速度和各次列車(chē)最佳運(yùn)行速度，經(jīng)車(chē)-地通信在列車(chē)上可顯示出前后列車(chē)間距、實(shí)時(shí)速度和本次列車(chē)的最佳運(yùn)行速度，可提高地鐵、鐵路、高速鐵路的行車(chē)安全，并提高其運(yùn)輸效率。智能光纖傳感不受外界電磁干擾，可徹底解決鐵路信號(hào)遭受雷擊的重大技術(shù)難題，且每公里造價(jià)只為目前高速列車(chē)的“C3系統(tǒng)”的20％，本發(fā)明具有極其巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B61L27/00GK102806932SQ201210310968
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者簡(jiǎn)水生, 簡(jiǎn)強(qiáng), 延鳳平, 劉艷, 譚中偉, 張建勇, 衛(wèi)延, 簡(jiǎn)偉, 李陽(yáng), 劉志波, 馬林, 任文華 申請(qǐng)人:簡(jiǎn)水生