[发明专利]一种铁路车辆转向架冰雪的无人机智能测量与预警方法及系统

权利要求书

1.一种铁路车辆转向架冰雪的无人机智能测量与预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：依据列车沿铁路沿线轨道上运行时车辆转向架上的历史冰雪积累数据与列车运行事故数据，选出车辆转向架上冰雪积累超过安全值和运行事故对应的连续轨道区间，对所选轨道区间进行等间距划分，并在每个轨道区间单元设置工作站，每个工作站配置两组无人机冰雪测量装置；

所述无人机冰雪测量装置包括飞行装置以及装载在飞行装置上的超声波雪深测量仪、结冰厚度测量仪、Kinect传感器、距离传感器以及列车测速装置；

步骤2：对步骤1获得的每个轨道区间单元进行编号，并记录每个轨道区间单元的开始里程、结束里程、区间单元内列车安全速度、工作站编号和无人机冰雪测量装置编号；

步骤3：当列车进入步骤1所选的轨道区间时，通过地面列车控制中心向冰雪积累监测大数据中心发出列车监控指令，冰雪积累监测大数据中心再发送测量任务初始化指令至列车所在轨道区间单元的工作站，工作站控制该站的两组无人机冰雪测量装置起飞并同步跟踪列车；

两组无人机冰雪测量装置分别飞行在列车的转向架左侧和右侧，且与转向架上端呈同一水平面；

步骤4：利用无人机冰雪测量装置获取跟踪列车编号，并与列车监控指令中的列车编号比对，若一致，则进入步骤5，若不一致，则控制无人机冰雪测量装置返回工作站，停止跟踪，等待下一次指令；

步骤5：无人机冰雪测量装置对列车车速、转向架的冰雪积累值进行测量，并将测量值实时传输至工作站；

步骤6：地面列车控制中心依据工作站将接收的消息，以列车编号为检索关键字，实时地对列车车速、积雪深度数据和结冰厚度数据与预先存储的安全数据进行比较，利用实时的积雪深度数据和结冰厚度数据寻找对应列车的安全车速，若列车的实时车速超过实时的积雪深度数据和结冰厚度数据对应安全车速时，则冰雪积累监测大数据中心发出警报信息；

步骤7：目标列车驶出冰雪危险轨道区间后，地面列车控制中心向雪灾监测大数据中心发送任务完成的信号，冰雪积累监测大数据中心向工作站发送任务完成的信号，工作站向两组无人机冰雪测量装置发送任务完成的信号，两组无人机冰雪测量装置返回工作站进入待机状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两组无人机冰雪测量装置同步跟踪目标列车时，距离目标列车车身和轨道平面高度的距离分别为H₁和H₃，且H₁>H₃；

其中，H₁的取值范围为1700-2400mm，H₃的取值范围为840mm到1250mm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当积雪深度数据或结冰厚度数据超过列车安全运行对应的积雪深度安全值或结冰厚度安全值时，冰雪积累监测大数据中心发出警报信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预先存储的安全数据中，列车安全速度随积雪与结冰厚度的增加而降低。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，当无人机冰雪测量装置与目标列车同步前行后，在目标行驶至下个工作站时，无人机冰雪测量装置进行任务交接，地面列车控制中心向目标列车进入的最新工作站发出指令，使得该工作站的两个无人机冰雪测量装置起飞同步跟踪目标列车，原先飞行的两个无人机冰雪测量装置进入该工作站，进行充电，并将目标列车的实时车速和位置发送至地面列车控制中心。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过冰雪积累监测大数据中心的无人机调度模块实时改变无人机冰雪测量装置的飞行高度与速度以改变其与列车的相对位置，对转向架易积雪与易结冰位置进行监测：

冰雪积累监测大数据中心控制无人机冰雪测量装置与列车保持速度差为0.3-0.5m/s，无人机冰雪测量装置利用机载的Kinect传感器模块从前向后捕捉转向架各部位的深度图像数据，将得到的图像与存储在冰雪积累数据存储模块中的关键部位图像作比对，当两图像匹配时，冰雪积累监测大数据中心中向无人机冰雪测量装置发送指令，令其与列车保持相对静止，从而对关键部位进行重点监测。