[发明专利]一种铁路强降雨量无人机实时智能测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于铁路轨道检测领域，特别涉及一种铁路强降雨量无人机实时智能测量方法及系统。

背景技术

如果铁路沿线区间遭受严重的泥石流灾害,将会危及行车安全。在强降雨条件下，列车司机的视距严重降低，在大雨中很难发现前方险情。同时，由暴雨引起的泥石流、山体滑坡对铁路路基构成严重的危害。中国铁路历史上旅客伤亡最为惨重的事故——成昆铁路列车坠桥事故，事故原因即暴雨引发泥石流冲毁铁路桥。日本新干线规定，1h降水量超过25mm列车开始警戒，1h降水量达40～45mm时列车限速170km/h运行。按照我国铁路部门规定，1h雨量达到暴雨标准，需开始限速警戒。《铁路技术管理规程》(高速铁路部分)第347条规定，遇有降雨天气，重点防洪地段1h降雨量达到45mm及以上时，列车限速120km/h；1h降雨量达到60mm及以上，列车限速45km/h。

为了降低强降雨对高速铁路运营所造成的危害，近年来，包括我国在内的铁路大国开始关注于研建一种新型铁路雨量实时监控与预警系统，如JR东日本铁路公司雨量监测技术，我国原铁道部主持开发RY2型铁路雨情自动监测报警网络系统，发明专利《采用光纤测量的雨量计和铁路防灾雨量监测系统》(专利号：201210333228.3)。这类预警系统的工作机理相似，是在艰险山区铁路易发生滑坡、泥石流及危岩、落石或崩塌地段等易造成灾害处所装设雨量计，监测小时降雨量和连续降雨量。当小时降雨量和连续降雨量超过规定值时，在工务段和地区调度所内报警，报警级别根据小时降雨量和连续降雨量的大小设置，设置依据主要是根据历史灾害情况的统计数据，建立降雨-路基稳定状态模型，对不同型号的列车在不同铁路路况/区域和降雨级别下进行实时调度指挥。虽然上述这种铁路强降雨预警技术已开始投入使用，但这种预警技术的前期投入建设费用和后期的技术维护费用都非常高，而且存在预警盲区。铁路部门出于安全的考虑，不得不在整条铁路线上尽可能地安装数量非常庞大的雨量监测站，因为只有这样才能做到对这条铁路沿线降雨实现尽可能密集的雨量采集和覆盖。但从理论上讲，只要做不到对整条线路安装有无限个雨量监测站，那么这种基于铁路沿线雨量监测站的预警技术方案难免就会在某些没有安装雨量监测站的铁路区域存在预警盲区。

发明内容

本发明提供了一种铁路强降雨量无人机实时智能测量方法及系统，其目的在于，实现对铁路沿线降雨量的无盲区测量以及降低铁路部门安装沿线雨量监测站的成本，扩大列车驾驶员在强降雨条件下的视距，提高对高速铁路和高速列车在强降雨环境下的运营安全性。

一种铁路强降雨量无人机实时智能测量方法，包括以下步骤：

步骤1：收集铁路沿线的雨量观测信息，选出超过历史年降雨量的铁路轨道暴雨危险区间，对铁路轨道暴雨危险区间进行等间距划分，每个铁路轨道暴雨危险区间单元配置两组无人机装置，分别为无人机降雨量测量装置和无人机图像采集装置；

所述无人机降雨量测量装置包括飞行装置及装载在飞行装置上的微波式雨量计、Kinect传感器、温度计、湿度计、无线通信模块和列车测速装置，所述无人机图像传输装置包括飞行装置及装载在飞行装置上的Kinect传感器、图像增强模块和无线通信模块；

步骤2：将各个暴雨危险区域编号、开始里程、结束里程以及不同暴雨危险区域辖内的2组无人机装置编号事先保存到地面列车控制中心中；

建立不同列车车型-粘着系数-降雨量下列车的安全行车速度限值模型；

建立不同列车车型-坡度-降雨量-车速下列车的视距模型；

根据现有技术，列车在强降雨条件下的安全行车速度限值与降雨量/粘着系数/车型有关，建立不同车型/粘着系数/降雨量下列车的安全行车速度限值模型；

列车在强降雨条件下视距与车型/坡度/降雨量/车速有关，建立不同车型/坡度/降雨量/车速下列车的视距模型；

降雨量信息由无人机降雨量测量装置携带微波式雨量计实时测量，粘着系数根据无人机降雨量测量装置测量列车所处温度、湿度实时查询轮轨粘着系数，线路坡度、车型信息从地面列车控制中心获取，列车速度信息由无人机降雨量测量装置携带列车测速装置实时测量；利用上述建立的列车安全行车速度限值模型，输入列车所处的降雨量、粘着系数以及列车型号、时速信息，动态生成当前列车安全行车速度限值；利用上述建立的列车的视距模型，输入列车所处的降雨量、线路坡度以及列车型号、时速信息，动态生成当前列车的视距；