技术领域
[0001] 本
发明涉及车辆安全领域，尤其涉及一种轨道运营安全监测报警系统及方法。
背景技术
[0002] 地
铁轻轨等轨道交通在城市公共交通方面所占有的比例越来越大，其安全性对公共安全的影响所占的
位置也日益重要。尽大程度的保证轨道交通的安全运营，是运营者必须要做到的。
[0003] 轨道交通的车辆运行在固定的轨道上，在沿轨道延长线的周边一定范围内的封闭区间，是保证列车安全通行的区域。在这个区域内，保证不会有任何影响列车通行的事物和事件发生，是列车安全运行的基本保证。
[0004] 为保证列车在运营中的安全行驶，就需要对上述区域内的环境进行监测，目前大量使用的摄像头和人员巡视的方式。
[0005] 如中国
专利《车辆安全信息实时监测系统》，
申请号：200920211732.X，公开了一种车辆安全信息实时监测系统,实时监测系统包括告警信息发送模
块、音频/视频信息获取模块、车载告警子系统、远程监控子系统；告警信息发送模块在检测到车辆安全隐患及突发情况后发出告警信息；音频/视频信息获取模块可以实时反应车厢内的状况信息；车载告警子系统接收告警信息发送模块发送的告警信息,并控制音频/视频信息获取模块获取相应车辆的状况信息,予以保存并发送至远程监控子系统；远程监控子系统能够以图形及文字的方式反应车载告警子系统发送的车辆状况信息并可以通过车地无线宽带网络自动或手动调阅告警车载的视频及录像信息。
[0006] 上述公开的监测系统和方法有一定局限性，摄像头监视范围有限，还不能对突发情况进行判断，人员巡视只局限于车辆停止运营之后的时间。这就要求检测系统能够对车辆运行的区间和周边环境进行实时监测，对影响行车辆的任何情况，包括人和物，以及与行车有关的设备运行状态等，及时通知到车辆管理系统。同时对异常事件做出判断，并及时通知到车辆管理系统。以期在最短时间内车辆能够采取处理措施，最大限度的保证行车安全。
[0007] 鉴于上述
缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种轨道运营安全监测报警系统及方法，用以克服上述技术缺陷。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供一种轨道运营安全监测报警系统，包括设置在车辆运营线路上的移动监测装置、驱动监测装置按照指令移动的行走系统、
信号处理系统、和即时处理系统；
[0010] 其中，所述的移动监测装置在相邻
站点之间设置至少一个，分别对监测区间内的图像、音频、
生物信息和环境信息进行采集；在每次车辆运行之前，对车辆运行轨道完成完整的移动监测过程；当车辆在站台停止时，移动监测装置已经完成对该站台的检测；当车辆出发向前一站台运行时，停留在该站台的移动监测装置反向运行，开始下一周期的移动监测过程；
[0011] 所述的
信号处理系统分别通过各级信号处理单元获取实时监控数据，通过指挥中心的
数据处理单元判定采集的各类型数据是否符合标准，并在不符合标注的情况下，确定故障类型，向即时处理系统发送指令，由即时处理系统排除故障。
[0012] 进一步地，所述的移动监测装置包括对检测区间进行信号采集的模块和信号处理模块，包括图像信号采集单元、
音频信号采集单元、生物信号采集单元和环境信号采集单元，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集并传输至设置在移动监测装置内的初级信号处理单元中，将采集的信号转化为既定格式的
数字信号。
[0013] 进一步地，所述的初级信号处理单元将转换后的数字
信号传输至次级信号处理单元内进行处理、过滤，每一个移动监测装置附有一个次级信号处理系统，固定设于车站或区间内；经次级信号处理单元处理的信号上传至指挥中心内。
[0014] 进一步地，所述的行走系统包括监测轨道，其设置在车辆运行轨道的沿线上，为设置在车辆运行轨道两侧的专用轨道或设置在车辆运行轨道的
侧壁或车辆运行轨道的运营区域、隧道空间内。
[0015] 进一步地，还包括：
[0016] 供电系统，为系统内所有设备设施提供动
力能源；
[0017] 报警系统，采用声
光信号直接向列车发出警示。
[0018] 本发明还提供一种轨道运营安全监测报警方法，该具体过程为：
[0019] 设置在车辆运营线路上的移动监测装置；在每次车辆运行之前，对车辆运行轨道完成完整的移动监测过程；当车辆在站台停止时，移动监测装置已经完成对该站台的检测；当车辆出发向前一站台运行时，停留在该站台的移动监测装置反向运行，开始下一周期的移动监测过程；分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集；
[0020] 所述的移动监测装置将实时采集的各类型数据逐级上传至指挥中心的数据处理单元，判定采集的各类型数据是否符合标准，并在不符合标准的情况下，确定故障类型，向即时处理系统发送指令，由即时处理系统排除故障。
[0021] 进一步地，所述的移动监测装置根据运营线路的距离、车辆
密度、信号处理的复杂程度、监测区间复杂程度在不同站点之间设置至少一个；
[0022] 在相邻站点之间设定的移动监测装置数量由下式确定，
[0023] N＝N0×a×b×(D-d)×(T-T2)/Td
[0024] 示中，N0表示根据相邻站台之间的距离d与预设距离D确定的移动监测装置的数量；T表示移动监测周期；T2为预设的时间；a表示信号处理的复杂程度系数，a的取值范围为1.0-1.5；b表示监测区间复杂程度系数，b的取值范围为1.1-1.2；通过上述得出的移动监测装置的数量最终经过取整得出。
[0025] 进一步地，所述的移动监测装置内设置的比较模块，分别采集各个
传感器采集的
电压和
电流值；其对所有信号处理单元内存储的电流和电压采集信号进行重合度运算处理；
[0026] 所述的指挥中心包括数据处理单元和数据
存储器，数据处理单元包括MCU处理器，其从数据存储器中获取重合度
阈值P0，所述MCU处理器将所述计算所得的重合度值与重合度阈值P0进行比对，若所述重合度值大于阈值，则断定某一监测指标超出预期，存在故障。
[0027] 进一步地，相邻两站台之间相邻两车的时间间隔t,预设时间T1和T2,并且，满足T1>T2；当t>T1时，表示运营线路处于停歇时间，此时，移动监控装置处于自检过程中，停止在轨道上运行，仅在停靠点的信息进行监测，对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集。
[0028] 进一步地，设置一预留时间T3，在车辆初始运行时刻T0之前的预留时间T3内，站台区间内的所有移动监测装置开始运行，并在预留时间T3小于移动监测装置的移动监测周期T。
[0029] 与
现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的轨道运营安全监测报警系统及方法，在移动过程中对运营轨道的各种潜在因素进行监测、排查，包括车辆运行的区间和周边环境，及时完成对运营轨道的清理及维护；整个运营轨道的监测机动、全面。
[0030] 1、灵活性，比人员、摄像机监测更机动、更灵活；
[0031] 2、全时监测
覆盖；运营、非运营时间均可进行监测；
[0032] 3、全天候监测，不受其它条件限制；
[0033] 4、高智能化。信息处理智能化，
风险排除智能化；
[0034] 5、站区、隧道、高架桥、车辆段所有车辆行驶区域内无盲区无缝隙监测覆盖；
[0035] 6、低风险，在减少人员监测的风险同时，自身设备不会对运行增加意外风险。
附图说明
[0036] 图1为本发明的轨道运营安全监测报警系统的功能
框图；
[0037] 图2为本发明的移动监测装置的功能框图；
[0038] 图3为本发明的行走系统的结构示意图。
具体实施方式
[0039] 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0040] 请参阅图1所示，其为本发明的轨道运营安全监测报警系统的功能框图，该系统包括设置在车辆运营线路上的移动监测装置、驱动监测装置按照指令移动的行走系统2、信号处理系统3、供电系统6、即时处理系统4和报警装置5。
[0041] 其中，所述的移动监测装置根据运营线路的距离、车辆密度、信号处理的复杂程度、监测区间复杂程度可设置第一移动监测装置1、第N移动监测装置，满足运营线路的监测需求。
[0042] 请参阅图2所示，本发明
实施例的移动监测装置包括对检测区间进行信号采集的模块和信号处理模块，包括图像信号采集单元11、音频信号采集单元12、生物信号采集单元13和环境信号采集单元14，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集并传输至设置在移动监测装置内的初级信号处理单元15中，将采集的信号转化为既定格式的数字信号。
[0043] 所述的初级信号处理单元15件转换后的数字信号传输至次级信号处理单元16内进行处理、过滤，每一个移动监测装置附有一个次级信号处理系统，固定设于车站或区间内。经次级信号处理单元16处理的信号上传至指挥中心内，对各个移动检测装置的信号进行汇总，并对异常情况做出处理。
[0044] 本发明实施例的信号处理系统3由上述三级构成。
[0045] 请参阅图3所示，本发明实施例的行走系统包括监测轨道22，其设置在车辆运行轨道21的沿线上，可为设置在车辆运行轨道21两侧的专用轨道或设置在车辆运行轨道21的侧壁或车辆运行轨道21的运营区域、隧道空间内。
[0046] 行走系统2包括行走装置，其沿监测轨道22运行；驱动行走装置运行的驱动装置，控制行走装置运动的控制系统以及确定行走移动监测装置的
定位系统。
[0047] 本发明实施例的移动监测装置在每次车辆运行之前，对车辆运行轨道完成完整的移动监测过程；当车辆在站台停止时，移动监测装置已经完成对该站台的检测；当车辆出发向前一站台运行时，停留在该站台的移动监测装置反向运行，开始下一周期的移动监测过程。
[0048] 在本发明实施例中，运营线路的距离采取的标准为相邻站台之间的距离d，设定标准的移动监测装置的预设距离D，当相邻站台之间的距离d<预设距离D时，在两个站台之间的区域只需设置一个移动监测装置，此时，由对应站台内设置的信号处理与供电系统进行上级信号处理与供电。
[0049] 当相邻站台之间的距离d>预设距离D时，一个移动监测装置在预设的行走周期内不能满足对全距离的监测，设置至少两个移动监测装置，各个移动监测装置分别在相应的区域内移动；具体数量为在每个距离d的区域内设置一个移动监测装置；两个站台区域内的车辆运营线路的所有移动监测装置相应的站台进行上级信号处理。
[0050] 车辆密度的标准测量值为运营线路上的相邻两站台之间相邻两车的时间间隔t,预设时间T1和T2,并且，满足T1>T2；当t>T1时，表示运营线路处于停歇时间，此时，移动监控装置处于自检过程中，停止在轨道上运行，仅在停靠点的信息进行监测，对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集。在本发明实施例中，在车辆处于停歇状态时，移动监测装置对相应站台的信息进行检测。若该区间内的移动监测装置多余一个，则同时对站台信息进行采集，并传输至相应站台的次级信号处理单元中。
[0051] 当预设的站台区间车辆初始运行时刻T0到达时，移动监测装置必须完成至少一次全行程的移动监测，并排除其中的障碍。本实施例中，设置一预留时间T3，在车辆初始运行时刻T0之前的预留时间T3内，站台区间内的所有移动监测装置开始运行，并在预留时间T3小于移动监测装置的移动监测周期T。
[0052] 相邻两站台之间相邻两车的时间间隔t,当T2
[0053] 相邻两站台之间相邻两车的时间间隔t,当tT2,则移动监测装置能够完成区间内的检测；因此，在站台区间内设置的移动监测装置的数量与移动监测周期T成反比。
[0054] N＝N0×a×b×(D-d)×(T-T2)/Td (1)
[0055] 示中，N0表示根据相邻站台之间的距离d与预设距离D确定的移动监测装置的数量；T表示移动监测周期；T2为预设的时间；a表示信号处理的复杂程度系数，a的取值范围为1.0-1.5；b表示监测区间复杂程度系数，b的取值范围为1.1-1.2；通过上述得出的移动监测装置的数量最终经过取整得出。在本发明实施例中，区间复杂程度系数与信号处理的复杂程度系数均为经验值，区间复杂程度系数受轨道的曲线程度、轨道维修时间等系数影响，当曲线程度的
曲率半径较小时，轨道维修时间较长时，系数的数值较大。
[0056] 在本发明实施例中，在移动监测装置上设置有多种检测传感器，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集；包括CCD相机、声音传感器、湿度和
温度传感器、气敏传感器和
位置传感器，为了保证检测的
精度，各种传感器均成组设置。
[0057] 所述的次级信号处理系统对每种信号的多种采集数据进行判定，确定是否超出阈值范围；在其内设置一比较模块，具体为比较器，分别采集各个传感器采集的电压和电流值；其对所有信号处理单元内存储的电流和电压采集信号进行运算处理，并按照下述公式计算某一种
采样数值的多组电流和电压信号中第二传感器对第一传感器采集数值的重合度P21，
[0058]
[0059] 式中，P21(u1,i1)表示每组电流和电压信号的重合度，u1和i1分别表示第一传感器采集的电压信号、电流信号，u2和i2分别表示所述第二传感器采集的电压信号、电流信号，T表示均方差运算，I和I'表示积分运算；
[0060] 所述第二传感器对第一传感器的信号重合度P21按照下述公式进行计算；
[0061]
[0062] 式中，M表示取样组数，j表示序列数，P1j(u1,i1)表示每组信号中所述第二传感器对第一传感器的信号重合度。
[0063] 所述比较单元计算第二传感器对第传感器的信号重合度P21，第三传感器对第一传感器的信号重合度P31，第三传感器对第二传感器的信号重合度P32，并将其上传至指挥中心。
[0064] 在所述的指挥中心包括数据处理单元和数据存储器，数据处理单元包括MCU处理器，其从数据存储器中获取重合度阈值P0，所述MCU处理器将所述计算所得的重合度值与重合度阈值P0进行比对，若所述重合度值大于阈值，则断定某一监测指标超出预期，存在故障。
[0065] 同时，数据处理单元通过位置传感器获取该处的位置信息，通过即时处理系统进行即时处理。
[0066] 在本发明实施例中，所述的数据存储器中存储有各个监测指标的阈值以及对应的故障类型及解决方案的
数据库；通过监测信息的类型确定实际的解决方案。
[0067] 所述的供电系统6由不间断电源供电滑道等组成，与次级信号处理系统设于相同位置，用于为系统内所有设备设施提供动力能源。
[0068] 所述的即时处理系统4，对监测到异常情况，在可处理范围内时，由设置在行走系统上的机械手臂等设施，进行即时处理。用以保证以最快的速度排除影响行车的异常情况。
[0069] 在本发明实施例中，机械手臂设置在行走系统上，并且依靠行走系统与指挥中心的数据交互，获取实时的故障处理信息；在机械手臂将故障处理完成后，向指挥中心发送反馈，指挥中心控制移动监测装置二次监测，直到故障排除。
[0070] 所述的报警系统5，包括采用声光等措施，异常情况发生时，在通过运营管理系统发出信号的同时，直接向列车发出警示，以便最快的速度采取措施，避免险情。
[0071] 上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
