[发明专利]列车防风安全监测、控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于列车防风安全监测及控制技术领域。

背景技术

目前，随着铁路跨越式发展，我国高速铁路、客运专线等的建设速度大大加快。对于铁路运输而言，行车安全是第一位的。高速列车运营的安全性，是我国乃及全世界铁路部门都予以重视的问题。随着列车行驶速度的提高，列车的空气动力学问题变得更加突出和重要。高速列车运行时，由于升浮力的产生，使得风载对列车的影响随着列车速度的增加而显得越来越明显，特别是侧向风载，它会严重影响列车运行的安全性、稳定性和舒适性。1997年以前，我国各铁路分局对于大风的监测主要依靠车站人工感觉，凭借经验上报风力，测报准确率十分低。后来，随着科技的发展，各个分局也配备了EL型固定式测风仪和DEM型轻便测风仪，尽管这样一来测报的准确率有所提高，但是受科技水平限制，仪器的损坏率及数据的准确性等问题依然较为严重。风载可以使得行驶中的列车产生共振，引起乘客的不适，导致车辆结构的疲劳破坏。当风载达到一定程度时，可能会使列车横摆超限、脱轨，甚至出现翻车和人员伤亡事故。对于某些特定的列车行驶环境，比如桥梁、山区风口地段、路堤等，由于列车的流场明显改变，导致气动力显著改变，脱轨等事故发生的可能性就更高。由于对风载的测报不够准确、防风监测以及控制系统不够完善等原因造成的重大伤亡事故都说明一个问题：建立一套准确、及时、可靠的列车防风安全监测及控制系统，对于避免此类事故的再生以及提高铁路运输的安全性、可靠性和稳定性等方面是至关重要的。国际上现有的列车防风安全监测及控制系统主要分为两种模式：一种是德国铁路所采用的Nowcasting系统，1998年德国铁路(DeutscheBahn)开发出了一套智能短期风报警系统(Nowcasting)，其重要功能是通过对铁路沿线上强侧风的预测，来确定受到侧风影响的列车的最大允许速度，并且控制列车在该速度下运行以确保安全。在列车运行时，沿着线路布置的测风点不断将最新监测到的风信号传送给系统，然后通过预测模型预测列车运行前方的风向以及风速，并根据预测的情况、车型和线路情况来确定列车的最高运行速度。最后，通过列车控制系统控制列车的运行速度。这种模式的缺点是局限性较大，只能进行短期风载的预测，而且其预测是纯粹基于在线路上布置的风测点所收集和测量到的数据，再者，此系统在列车处于临界瞬态速度时，会产生短时期内频繁波动的现象，影响行车安全性，灵活性也不够理想，而且沿线布置测风点会大大增加投入，维护难度也较大，在某些环境下布置合适的测风点有一定的难度；另外一种是日本铁路在2000年开发的WINDAS强风预警系统，其目的是在保证安全的前提下提高铁路运输的效率。此种系统的工作原理为：首先预测沿线大风情况，分析计算列车所能够达到的临界运行速度，如果瞬态实际运行速度超过了此临界速度，那么就在说预测的时间点(或者时间段)之前进行风管制(即防风操作过程)，使得列车在处于预测点的时候其瞬态运行速度低于分析计算得到的临界运行速度，列车就相应处于一种安全的状态。此种预警系统对风载的监测是由布局在全国各地(重点是日本暴风雨天气较多的中西部地区)的测站来完成。这种模式的缺点是在速度、效率和安全性三者之间难以做到较高的平衡，在追求速度和效率的同时会丧失安全性保证，反之，追求安全有效就回丧失效率。而且由于自然环境的瞬息万变，会导致系统处于一种不断更迭的状态之中，长期下去会影响系统的稳定性和使用寿命。最后，本系统与德国的Nowcasting系统一样，都存在测风点布置的困难以及整个系统成本的提高。因为在整个铁路沿线或者固定的位置布置测风点，对于我国这样一个幅员辽阔的国家而言，可行性不够高，所以需要改进。

发明内容

本发明的一个目的，就是提供一种列车防风安全监测、控制方法，使用该方法的构造成本低，检修维护方便，对列车所在位置的风压、风向检测准确，可以有效地对行驶中的列车的风载进行安全监测，并自动控制列车运行速度，保证列车的安全高速运行。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是，一种列车防风安全监测、控制方法，其步骤是：

A、由列车上安装的全球卫星定位仪检测出列车在线路上运行的当前位置数据，并将该位置数据输送给总控计算机；

由车体上安装的至少一套测风仪检测出列车所在当前位置的风压、风向，并将该风压、风向数据输送给总控计算机；