[发明专利]轨道曲线地段列车运行安全的远程监控预警方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于轨道交通安全领域。

背景技术

随着我国铁路与城市轨道交通的高速化发展，列车进行提速后所带来的安全问题日益突出，曲线地段的动力响应也越来越明显，国外高速铁路的运行经验表明，高速列车的安全问题是高速化铁路最难解决的三大问题之一，其它两个问题分别是环境问题和舒适性问题。而如何高效、实时地监测曲线地段列车运行安全问题是列车运行安全问题的一大课题，因此有效地保障列车安全运行，是铁路运输工作的重中之重，关系到铁路提速后的安全运行，也关系到人民生命及财产安全。由于曲线地段设置了超高，使得列车经过时会出现较多的不平顺，因此曲线地段为列车运行事故多发地段。日本一列开往尼崎市的列车在转弯时，因速度过快脱轨撞上铁轨外的公寓造成了曾经震惊日本的福知山线事故。日本新干线在东京和大阪设置了对行驶的列车进行监视和远距离控制的中央控制系统，每条线路上还安装了被称为“ATC”的列车速度自动控制系统。当司机无视红色信号的提醒而贸然继续前行时，“ATC”就会无视人的存在而让列车强行自动停止。因此研究制定科学、合理的监测预警技术和管理措施，有效发挥工程监测及预警在轨道交通建设的安全保障作用，为实现安全管理目标和工程建设的安全、顺利与快捷推进保驾护航，是高速铁路发展亟待解决的重大问题之一。

随着列车运行速度的提高，对列车运行安全进行评价是保障铁路安全运输生产的前提。因此，对轨道进行安全监测是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供轨道曲线地段列车运行安全的远程监控预警系统及其方法。为列车在曲线地段安全运行评价提供依据。

本发明通过对列车运行在轨道曲线地段时钢轨动力响应数据的采集，再计算出轮轨垂直作用力及水平作用力，传入GPRS数据传输服务器，经由通信网络模块，再通过GPRS数据接收服务器，由控制台接收数据进行分析并计算出轮轨脱轨系数、轮重减载率和倾覆系数，根据列车运行安全标准来评价列车运行安全性，利用预警软件对危险情况进行报警。

本发明以轨道曲线地段监控数据为基础，以无线传输技术为依托，实现列车安全运行评价。

本发明所述的远程监控预警系统包括远端采集模块、数据传输设备、GPRS数据传输服务器、GPRS数据接收服务器、控制台。远端采集模块由垂向应变传感器、水平应变传感器组成。远端采集模块连接到数据传输设备、数据传输设备连接到GPRS数据传输服务器，数据传输设备将从远端采集模块采集到的钢轨动力响应数据进行处理，然后传输给GPRS数据传输服务器，再由GPRS数据传输服务器将数据发送到Internet网络上；GPRS数据接收服务器与控制台连接，GPRS数据接收服务器通过Internet网络接收由GPRS数据传输服务器发送的数据，输出到控制台，由控制台进行数据处理，绘出应变-时间关系图，结合轮轨垂直力和水平力标定出轮轨的垂直力和水平力，算出脱轨系数、轮重减载率和倾覆系数。

本发明所述的应变传感器为应变片。应变片的设置分为两种：测试垂直力时将应变片贴在轨腰两侧的中和轴上为垂向应变传感器；测试水平力时将应变片贴在轨底的上表面和下表面为水平应变传感器。

本发明所述的远程监控预警方法包括如下步骤。

（1）根据轨道曲线地段动力响应设置测点，将测点设置在轨道曲线地段钢轨动力响应最大截面处。

（2）在测点处钢轨的不同位置设置应变传感器并采集该测点的钢轨动力响应数据。

（3）将钢轨动力响应数据通过GPRS无线传输的方式传输到控制台。由远端监测点的数据传输设备将各测点的钢轨动力响应数据发送数据到GPRS数据传输服务器，再经过GPRS数据传输服务器将数据发送到Internet网络上； GPRS数据接收服务器通过Internet网络接收由GPRS数据传输服务器发送的数据，并将数据传输到控制台。本发明采用无线数据通讯的方法实现控制台与远端监控点之间的联系。

（4）控制台根据钢轨动力响应数据计算出脱轨系数、轮重减载率和倾覆系数。

通过步骤（3）组成的无线数据通讯平台将步骤（2）采集的各测点的钢轨动力响应数据传输到控制台，由控制台通过软件绘出应变-时间关系图，结合轮轨垂直力和水平力标定可得出钢轨的垂直力和水平力，并计算出各测点的脱轨系数、轮重减载率和倾覆系数。

（5）将脱轨系数、轮重减载率和倾覆系数与列车运行安全判定标准比较，进行安全评价。

本发明所述的轨道曲线地段钢轨动力响应最大截面处为直缓点，缓圆点，圆缓点和缓直点。