[发明专利]一种基于激光通信的列车防撞系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于轨道交通通信技术领域，特别是涉及一种基于激光通信的列车防撞系统及其使用方法。

背景技术

在现代城市轨道交通管控中，行车精确测距是行车安全的重要手段。准确判断前后两车之间的车距，便于行车系统的协调监控，安排各车辆的出发、运行和等待时间，同时也使得后车的驾驶者完全掌握与前车的车距，在保证安全的前提下，灵活选择车速，有效避免列车因发生追尾或对撞等碰撞事故而造成的生命和财产损失。

现有行车测距主要是采用交通通信信号无线收发的方式，通常是由列车自动控制系统（Automatic Train Control，ATC）来实现，ATC系统是利用列车和地面之间的双向数据通信来完成行车测距任务。尽管ATC系统应用技术已经成熟，然而ATC系统受外部环境干扰因素的影响以及自身测距可靠性精度的影响，行车安全事故依然时有发生。

为克服ATC系统存在的不足，当今又出现了许多优于ATC系统的行车防撞方法，如卫星定位、图像识别、防撞雷达等，但这些行车防撞方法大多是基于电磁波感测或探测条件下的防撞机制，对长时间行车在隧道内的轨道列车仍然没有从根本上解决问题，其主要不足在于：一是在隧道尤其是长距离隧道内，轨道列车无法利用电磁波直接与隧道外部的中继（如卫星等）建立不间断可靠通信；二是隧道内的曲率和狭小的空间等因素限制了车载图像感测方法的有效作用距离；三是由于隧道中内部设施的影响和空间的限制，隧道内中高频电磁波衰减快、回波复杂，且行车线路有上下起伏坡度和弯道，造成探测盲区，因而电磁波雷达在隧道内无法发挥有效作用。

如何克服现有技术的不足已成为当今轨道交通通信技术领域中亟待解决的重大难题之一。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术存在的不足而提供一种基于激光通信的列车防撞系统及使用方法，本发明不受外部环境干扰因素的影响，保证列车在待测路段的直道、弯道和坡道行驶中实现可靠的激光测距，从而有效地避免轨道交通管控中因列车发生追尾或对撞等碰撞事故而造成生命和财产损失。

根据本发明提出的一种基于激光通信的列车防撞系统，它包括在待测路段上运行的前列车和后列车，其特征在于还包括询问单元、应答单元、信号综合处理单元、示警单元、激光传播器和不间断供电电源；所述询问单元设置在待测路段的后列车前端、应答单元相向设置在待测路段的前列车后端；所述询问单元包括激光发射装置、激光接收装置和解码器，该激光接收装置与解码器输入端信号连接；所述应答单元包括激光探测装置、激光调制器、检测处理器和反射棱镜，该激光调制器分别与激光探测装置和检测处理器信号连接；所述信号综合处理单元包括计时模块、判断模块和显示模块，该计时模块输出端与判断模块输入端信号连接，该判断模块输出端与显示模块输入端信号连接，该显示模块输出端与显示屏信号连接；所述询问单元的激光发射装置与信号综合处理单元的计时模块信号连接，所述询问单元的解码器输出端与信号综合处理单元输入端信号连接，所述信号综合处理单元的判断模块输出端与示警单元输入端信号连接，该示警单元输出端与列车制动器信号连接；激光传播器包括用于激光传播的光纤、用于补偿激光衰减的激光放大电路和用于接收传播激光的透镜，每个激光传播器设置于待测路段的各个拐弯点或坡道点上；所述不间断供电电源输出端分别与询问单元、应答单元、信号综合处理单元、示警单元和激光传播器组的输入端连接。

本发明所述列车防撞系统的进一步优选方案是：本发明所述询问单元设置在待测路段的后列车前端、应答单元相向设置在待测路段的前列车后端是指，该询问单元设置在后列车的车头顶部，该应答单元设置在前列车的尾部；所述询问单元（2）的激光发射装置发射的激光波长为1.55nm、激光脉冲的频率为1kHz～2kHz；所述示警单元为设置于列车驾驶室内的示警灯或示警喇叭；所述不间断供电电源至少为2个；所述不间断供电电源的最大配置功率为1000VA、输入电压为160V～200V、输入电压频率为50/60Hz+/-3Hz、输出电压为220V和输出频率为50Hz。

本发明提出的一种基于激光通信的列车防撞系统的使用方法，其特征是基于本发明所述的一种基于激光通信的列车防撞系统为条件，其使用过程包括如下具体步骤：

步骤一，后列车激光经由激光编码器对无特征激光进行编码，编码后激光经激光调制器调制成激光询问码和待调制码两部分激光信号，通过激光发射装置发射该激光信号；其中：激光发射装置发射的激光波长为1.55μm、激光脉冲的频率为1kHz～2kHz；