CN113479239A - 一种轨道车辆及其障碍物检测方法与*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道车辆及其障碍物检测方法与***，通过障碍物检测信号的大小和持续时间来判断碰撞事件的有效性，避免了被推开的障碍物不影响行车而发出报警导致的误报现象，提高了障碍物检测的准确性，保证了在障碍物碰撞发生时进行制动控制的可靠性，提高了车辆安全性能，降低了障碍物碰撞故障的影响范围；并且主机采用二乘二取二架构，提高了障碍物检测***的可靠性，进一步提高了车辆安全性能；还对制动进行检测，保证输出的制动信号的有效性，实现了障碍物检测***的闭环反馈和故障自检，进一步保证了车辆安全性能。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通障碍物检测技术领域，尤其涉及一种轨道车辆及其障碍物检测方法与***。
背景技术
轨道车辆的运输具有运输量大、能源消耗低、安全性高、方便以及全天候运输等特点，世界上许多国家都将轨道车辆作为非常重要的基础交通设施。同时，随着城市轨道交通技术的发展，国内外一些大城市提出建设全自动无人驾驶地铁列车，提高运行效率。考虑到列车在运行的过程中速度快、惯性大，并且轨道运输中路面状况相对比较复杂，因此，非常有必要对轨道车辆运输***的安全问题，特别是列车的行车安全问题进行深入的研究，障碍物检测就是其中的重要技术之一。
目前，国内外有研究出非接触式检测装置，其作为障碍物检测的未来方向，但由于现有技术有限，可靠性不足等原因，还无法广泛应用，同时考虑到城市轨道交通运输特点，即列车行驶速度在0-100km/h范围内，非接触式检测方式的可靠性欠缺，考虑采用接触式检测装置更突出其可靠性，当遇到障碍物较轻时，检测装置可通过轻微碰撞将障碍物弹出行驶轨面，当遇到障碍物较重时，则可启动正常的触发机制，触发列车制动，避免事故发生或恶化。
例如，授权公告号为CN209305590U，名称为一种障碍物探测装置的专利文献，其中公开的障碍物探测装置包括排障横梁，在排障横梁的两个端部上分别设有一个探测器，所述探测器上设有安全防护罩，在所述安全防护罩的背部连接有固定支座，所述固定支座与列车前端的转向架进行固定连接；在列车前端的转向架上设有电气连接盒，所述电气连接盒与探测器进行电性连接，所述电气连接盒与列车的制动***或者中控***进行通信连接。当障碍物较小时，通过排障横梁对小型障碍物进行扫除，当障碍物的质量大于设定障碍物冲击力时，与排障横梁相连的弹簧板会发生变形，通过触发板带动触发杆生成与垂直轴不同的倾斜角，当倾斜角大于5°时，常闭触头打开，常开触头关闭，检测到障碍物，列车进行紧急制动。
但是这种障碍物探测装置未进行防误报措施设计或防误报措施设计不完善，容易引起误报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道车辆及其障碍物检测方法与***，以克服现有障碍物探测装置存在误报的问题。
第一方面，本发明提供一种轨道车辆障碍物检测方法，在每个司机室对应的车辆转向架的支架前端均设有一排障横梁，在每个所述排障横梁两端分别设有一检测箱，每个所述检测箱均与对应的障碍物检测***主机电性连接，每个所述障碍物检测***主机与车辆网络控制***通信连接；所述检测方法包括：
获取司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息；
获取对应的障碍物检测信号；
判断所述障碍物检测信号的大小是否大于设定能量阈值，且障碍物检测信号的持续时间是否大于设定时间，如果是，则发生障碍物碰撞事件，在发出报警信息的同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号，控制车辆进行紧急制动。
进一步地，所述障碍物检测***主机上的CPU采用二乘二取二架构，当单套障碍物检测***主机上的两个CPU同时判断发生障碍物碰撞事件时，才发出报警信息，同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号。
进一步地，所述检测方法还包括对制动信号进行检测的步骤，具体实现过程为：
获取所述车辆网络控制***向制动执行机构发出的制动指令；
将所述制动指令与紧急制动信号进行比对，如果相同，则制动正常，否则制动不正常。
第二方面，本发明还提供一种轨道车辆障碍物检测***，包括排障横梁、检测箱、报警模块以及主机；在每个司机室对应的车辆转向架的支架前端均设有一排障横梁，在每个所述排障横梁两端分别设有一检测箱，每个所述检测箱、报警模块均与对应的主机电性连接，每个所述主机与车辆网络控制***通信连接；
所述主机，用于：
获取司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息；
获取对应的障碍物检测信号；
判断所述障碍物检测信号的大小是否大于设定能量阈值，且障碍物检测信号的持续时间是否大于设定时间，如果是，则发生障碍物碰撞事件，在控制对应的报警模块发出报警信息的同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号，控制车辆进行紧急制动。
进一步地，每个所述检测箱内均设有两个障碍物探测传感器。
进一步地，所述主机通过DIO接口模块与所述报警模块电性连接。
进一步地，所述主机通过硬线接口与司机室占有继电器、方向手柄电性连接。
进一步地，所述主机上的CPU采用二乘二取二架构，当单套障碍物检测***主机上的两个CPU同时判断发生障碍物碰撞事件时，才发出报警信息，同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号。
进一步地，所述主机还用于：
获取所述车辆网络控制***向制动执行机构发出的制动指令；
将所述制动指令与紧急制动信号进行比对，如果相同，则制动正常，否则制动不正常。
第三方面，本发明还提供一种轨道车辆，包括第二方面所述的轨道车辆障碍物检测***。
有益效果
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所提供的一种轨道车辆及其障碍物检测方法与***，通过障碍物检测信号的大小和持续时间来判断碰撞事件的有效性，避免了被推开的障碍物不影响行车而发出报警导致的误报现象，提高了障碍物检测的准确性，保证了在障碍物碰撞发生时进行制动控制的可靠性，提高了车辆安全性能，降低了障碍物碰撞故障的影响范围；并且主机上的CPU采用二乘二取二架构，提高了障碍物检测***的可靠性，进一步提高了车辆安全性能；还对制动进行检测，保证输出的制动信号的有效性，实现了障碍物检测***的闭环反馈和故障自检，进一步保证了车辆安全性能；
本发明从整体架构设计、报警原理、防误报措施等方面进行设计，实现了障碍物碰撞事件时的紧急制动控车，为车辆被动式障碍物检测***提供一种可靠性控车方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中一种轨道车辆障碍物检测方法的流程图；
图2是本发明实施例中轨道车辆障碍物检测***的结构示意图；
图3是本发明实施例中制动信号检测流程图；
图4是本发明实施例中一种轨道车辆障碍物检测***的总体拓扑图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
第一方面，如图1所示，本实施例所提供的一种轨道车辆障碍物检测方法，在每个司机室对应的车辆转向架的支架前端均设有一排障横梁，在每个排障横梁两端分别设有一检测箱，每个检测箱均与对应的障碍物检测***主机电性连接，每个障碍物检测***主机与车辆网络控制***TCMS通信连接，如图2所示，车辆转向架的支架前端是指运行过程中靠近前进方向的一端。
该检测方法包括：
1、获取司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息。
轨道车辆，例如地铁列车，一般设有两个司机室，在正常运营的情况下地铁列车不需要掉头，只需要调转运行方向。因此，在每个司机室对应的车辆转向架的支架前端均设置一排障横梁，轨道车辆设有两套障碍物检测***。
假设两个司机室分别为第一司机室和第二司机室，当第一司机室被占有时，主机接收到第一司机室被占有信息；当方向手柄为方向向前时，主机接收到方向手柄的方向信息，则第一司机室对应的障碍物检测***工作；当第一司机室被占有，方向手柄为方向向后时，则第二司机室对应的障碍物检测***工作；当第二司机室被占有，方向手柄为方向向前时，则第二司机室对应的障碍物检测***工作；当第二司机室被占有，方向手柄为方向向后时，则第一司机室对应的障碍物检测***工作。
2、获取对应的障碍物检测信号。
根据司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息确定哪个障碍物检测***工作，该障碍物检测***的检测箱将检测信号反馈给对应的主机，由主机获取障碍物检测信号并进行判断。
3、障碍物检测信号判断过程
判断障碍物检测信号的大小是否大于设定能量阈值，且障碍物检测信号的持续时间是否大于设定时间，如果是，则发生障碍物碰撞事件，在发出报警信息的同时向车辆网络控制***发送紧急制动信号，控制车辆进行紧急制动。
当障碍物较轻或较小时，可能被排障横梁推开而不影响行车，障碍物检测信号持续时间短，不会发出报警信息和紧急制动信息；当障碍物较重或较大时，不能被排障横梁推开而影响行车，障碍物检测信号持续时间长，因此，通过障碍物检测信号的大小和持续时间来检测障碍物对行车的影响，保证碰撞事件的有效性。
本实施例中，设定时间是根据较轻或较小障碍物被推开时间来设置，具体值为0.3s。障碍物检测信号的大小是指在与障碍物发生碰撞时冲击能量的大小，设定能量阈值是根据冲击力和位移来设置，单侧的设定能量阈值为18J。
主机上的CPU采用二乘二取二架构，即每套***主机的板卡上采用两个相同的CPU进行数据处理，当单套障碍物检测***的两个CPU同时判断发生障碍物碰撞事件时，才发出报警信息，同时向车辆网络控制***发送紧急制动信号，进一步提高了行车安全性和可靠性。
4、对制动信号进行检测，具体实现过程为：
主机获取车辆网络控制***向制动执行机构发出的制动指令；
将制动指令与紧急制动信号进行比对，如果相同，则制动正常，否则制动不正常，实现障碍物检测***的闭环反馈和故障自检，如图3所示。
第二方面，本实施例所提供的一种轨道车辆障碍物检测***，包括排障横梁、检测箱、报警模块以及主机；在每个司机室对应的车辆转向架的支架前端均设有一排障横梁，在每个排障横梁两端分别设有一检测箱，每个检测箱、报警模块均与对应的主机电性连接，每个主机与车辆网络控制***通信连接，如图2和4所示。
主机用于：获取司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息；获取对应的障碍物检测信号；判断障碍物检测信号的大小是否大于设定能量阈值，且障碍物检测信号的持续时间是否大于设定时间，如果是，则发生障碍物碰撞事件，在控制对应的报警模块发出报警信息的同时向车辆网络控制***发送紧急制动信号，控制车辆进行紧急制动。
本实施例中，主机安装于车辆电气柜内，电气柜内还设有互为冗余的DC110V控制电源为障碍物检测***提供电源。主机通过DIO接口模块与报警模块电性连接，主机通过硬线接口与司机室占有继电器、方向手柄电性连接。报警模块为蜂鸣器和/或指示灯。
本实施例中，每个检测箱内均设有两个障碍物探测传感器，采用DIO接口模块定义左、右两端检测箱内两个障碍物探测传感器发生碰撞时的报警状态，其报警逻辑如表1所示。
表1左、右两端检测箱内两个障碍物探测传感器发生碰撞时的报警状态(0表示初始状态，1表示动作状态，EB表示产生紧急制动信号)
为了提高信息获取的可靠性，通过硬线接口获取司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息，如表2所示硬线接口定义。
表2硬线接口定义
主机上的CPU采用二乘二取二架构，即每套***的主机板卡上采用两个相同的CPU进行数据处理，当单套障碍物检测***的两个CPU同时判断发生障碍物碰撞事件时，才发出报警信息，同时向车辆网络控制***发送紧急制动信号，进一步提高了行车安全性和可靠性。
本实施例中，主机还用于：获取车辆网络控制***向制动执行机构发出的制动指令；将制动指令与紧急制动信号进行比对，如果相同，则制动正常，否则制动不正常，实现障碍物检测***的闭环反馈和故障自检，如图3所示。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道车辆障碍物检测方法，其特征在于，在每个司机室对应的车辆转向架的支架前端均设有一排障横梁，在每个所述排障横梁两端分别设有一检测箱，每个所述检测箱均与对应的障碍物检测***主机电性连接，每个所述障碍物检测***主机与车辆网络控制***通信连接；所述检测方法包括：
获取司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息；
获取对应的障碍物检测信号；
判断所述障碍物检测信号的大小是否大于设定能量阈值，且障碍物检测信号的持续时间是否大于设定时间，如果是，则发生障碍物碰撞事件，在发出报警信息的同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号，控制车辆进行紧急制动。
2.如权利要求1所述的一种轨道车辆障碍物检测方法，其特征在于，所述障碍物检测***主机上的CPU采用二乘二取二架构，当单套障碍物检测***主机上的两个CPU同时判断发生障碍物碰撞事件时，才发出报警信息，同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号。
3.如权利要求1或2所述的一种轨道车辆障碍物检测方法，其特征在于，还包括对制动信号进行检测的步骤，具体实现过程为：
获取所述车辆网络控制***向制动执行机构发出的制动指令；
将所述制动指令与紧急制动信号进行比对，如果相同，则制动正常，否则制动不正常。
4.一种轨道车辆障碍物检测***，包括排障横梁、检测箱、报警模块以及主机；其特征在于，在每个司机室对应的车辆转向架的支架前端均设有一排障横梁，在每个所述排障横梁两端分别设有一检测箱，每个所述检测箱、报警模块均与对应的主机电性连接，每个所述主机与车辆网络控制***通信连接；
所述主机，用于：
获取司机室被占有信息以及方向手柄的方向信息；
获取对应的障碍物检测信号；
判断所述障碍物检测信号的大小是否大于设定能量阈值，且障碍物检测信号的持续时间是否大于设定时间，如果是，则发生障碍物碰撞事件，在控制对应的报警模块发出报警信息的同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号，控制车辆进行紧急制动。
5.如权利要求4所述的一种轨道车辆障碍物检测***，其特征在于，每个所述检测箱内均设有两个障碍物探测传感器。
6.如权利要求4所述的一种轨道车辆障碍物检测***，其特征在于，所述主机通过DIO接口模块与所述报警模块电性连接。
7.如权利要求4所述的一种轨道车辆障碍物检测***，其特征在于，所述主机通过硬线接口与司机室占有继电器、方向手柄电性连接。
8.如权利要求4所述的一种轨道车辆障碍物检测***，其特征在于，所述主机上的CPU采用二乘二取二架构，当单套障碍物检测***主机上的两个CPU同时判断发生障碍物碰撞事件时，才发出报警信息，同时向所述车辆网络控制***发送紧急制动信号。
9.如权利要求4～8中任一项所述的一种轨道车辆障碍物检测***，其特征在于，所述主机还用于：
获取所述车辆网络控制***向制动执行机构发出的制动指令；
将所述制动指令与紧急制动信号进行比对，如果相同，则制动正常，否则制动不正常。
10.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求4～9中任一项所述的轨道车辆障碍物检测***。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211008 |
|
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