[发明专利]一种隧道内轨道交通车辆防追尾系统和方法

说明书

本发明公开一种隧道内轨道交通车辆防追尾系统和方法，防追尾系统包括分别设于列车头部和尾部的两个防追尾机构，头部所设防追尾机构作为问询机构，尾部所设防追尾机构作为应答机构，两个防追尾机构之间通过车辆总线相连，防追尾方法包括进行防追尾机构属性定义、待跟踪应答机构的搜索和选定、问询机构以固定频率发送跟踪询问信号、待跟踪应答机构收到跟踪问询信号并发送跟踪应答信号、问询机构接收跟踪应答信号并进行距离解算、主控系统将解算距离与报警门限进行比较并对超门限状况进行预警。本发明能够满足当前高速列车最大跟踪距离的应用要求，且提高了测量精度，同时能够应用于高速动车组列车在内的多种城市轨道交通车型，应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及轨道交通安全防护技术领域，尤其涉及一种隧道内轨道交通车辆防追尾系统和方法。

背景技术

目前，轨道交通领域主流的几种列车防追尾系统主要是GNSS定位、一次雷达和二次雷达这三种，其优缺点具体如下：

(1)GNSS定位：通过GNSS卫星信号来获取列车的运行状态信息，在隧道等环境下借助里程计(或涡流传感器、惯性导航仪和陀螺仪等传感器)得到列车的位置信息，再通过车-车通信或者车-地通信方式与前后车进行数据传输，实现列车防追尾预警。

这种方式由于传感器数据容易产生累积误差，从而影响到列车的定位精度。国内北京交通大学余祖俊团队设计的追尾预警系统，前后行列车间依靠CTCS-3级列控的GSM-R的基站及无线闭塞中心实现间接通信，通信环节多、可靠性不高。当列控中心或无线闭塞中心故障，仍会导致追踪运行列车问追尾事故的发生。

(2)一次雷达：利用雷达测量前后车相对距离信息，再根据距离信息做相应预警判断。

一次雷达当发现前方有目标时就会进行报警，这种方式在隧道内、拐弯处、爬坡处受到诸多限制，极易发生误报警，目前难以在高速列车上使用。

(3)二次雷达：基于二次雷达测距获得前后两车相对距离信息。

这种方法目前在城市轨道交通领域已有应用先例，同基于GNSS定位的手段相比，可应用于隧道中，且测距实时性大幅提高。但是，目前的二次雷达测距方法测量距离较近，无法满足最大跟踪距离Rm10km的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道内轨道交通车辆防追尾系统和方法，能够满足当前高速列车最大跟踪距离的应用要求，且提高了测量精度，同时能够应用于高速动车组列车在内的多种城市轨道交通车型，应用范围广泛。

本发明采用的技术方案为：

一种隧道内轨道交通车辆防追尾系统，其特征在于：包括两个防追尾机构，一个防追尾机构设于列车头部作为问询机构，另一个防追尾机构设于列车尾部作为应答机构，两个防追尾机构之间通过车辆总线相连；

所述防追尾机构包括系统主机、人机界面和测距天线，系统主机分别连接人机界面和测距天线；

系统主机包括主控处理单元、射频收发单元和电源管理单元；

主控处理单元包括中频信号采集及产生板卡模块和数字信号处理及接口控制板卡模块；中频信号采集及产生板卡模块输入端通过射频收发单元接收信号，中频信号采集及产生板卡模块通讯端连接数字信号处理及接口控制板卡模块；中频信号采集及产生板卡模块包括时钟分配模块、模数转换模块ADC和数模转换模块DAC；数字信号处理及接口板卡模块包括FPGA模块、ARM模块及接口组，FPGA模块和ARM模块上分别设有数字接口，FPGA模块第一通讯端连接模数转换模块ADC，FPGA模块第二通讯端连接数模转换模块DAC，FPGA第三通讯端连接ARM通讯端。