[发明专利]一种极端环境下铁路桥上列车脱轨控制方法、系统、终端设备及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种极端环境下铁路桥上列车脱轨控制方法、系统、终端设备及可读存储介质，所述方法针对大风、地震等极端环境下铁路桥上列车脱轨工况进行模拟，分别建立了横风、地震环境下铁路列车‑轨道‑桥梁系统空间振动矩阵方程；实现桥上列车脱轨全过程分析，即得到车轮悬浮量、转向架与钢轨横向相对位移的关键数据，并以车轮脱轨瞬间转向架与钢轨横向相对位移Y_tt为基础，将其除以安全系数σ作为提前评判列车脱轨的报警阈值，从而实时监督转向架与钢轨的实际横向相对位置Y_tt是否大于或等于Y_tt/σ，若是，列车存在脱轨风险，并对列车进行安全控制。

技术领域

本发明属于列车安全控制技术领域，具体涉及一种极端环境下铁路桥上列车脱轨控制方法、系统、终端设备及可读存储介质。

背景技术

随着我国重载铁路网的进一步形成，大规模的重载铁路建成运营，重载铁路服役期间列车行车安全性受到国内外学者广泛关注，尤其是桥上的行车安全。实际上，铁路是一种“带状”结构，其因运营里程长，在行车期间易受大风、地震等极端环境影响，如2004年一列代号“朱鹮325”号的新干线列车在日本新泻因地震在桥上发生脱轨、2006年美国Griggs郡一列800多米长的货物列车在Luverne桥上因大风而发生脱轨、2007年我国北京一列货物列车行至一座墩高40m桥上时两个集装箱被横风吹至桥下；2008年美国俄亥俄州一列车过桥时被风吹翻，导致4节车厢落入水中；2011年阿根廷一列车通过曲线线路时，遭遇风速28m/s狂风袭击，导致列车脱轨；2015年，美国德克萨斯州一列车在跨越公路的桥梁上时因强风脱轨。众所周知，列车脱轨将导致重大的人员伤亡和财产损失，严重影响我国铁路的国际形象。因此，保证极端环境下桥上列车行车安全是重载铁路快速发展及长期运营的首要任务。

要保证极端环境下桥上列车行车安全关键在于控制列车脱轨事故。针对大风、地震等极端环境引起的列车脱轨事故，最理想的控制措施是有效预报大风或地震等，可是现有技术仍难以对其进行准确预报。并且，重载铁路货物列车编组车辆数多，有时列车脱轨了，驾驶员未能及时察觉或人为管理不善，使得小事故变成了大事故。并且，与路基上脱轨事故不同，桥上列车脱轨事故不仅是车轮脱轨掉道，甚至会出现车辆冲出桥梁并掉落的二次事故，进一步加剧脱轨事故的损失。为了预防极端环境下重载铁路桥上列车脱轨，研发列车脱轨报警器十分必要。

目前，国内外针对列车脱轨报警技术的研发已有一些报道，如：

(1)在公开号为CN 1724300A、CN 101028823A、CN 101309824A、CN 100453374C的中国发明专利中，分别将应变传感器安装于机车钩尾筐上、将荷重传感器嵌装在上旁承和下旁承之间或将位移传感器安装在车体底架与轴箱导框之间、将运动传感器安装在车体上、加速度传感器安装于车轮上，通过采集机车钩尾应变、列车重心横向动态变化、车体加速度、车轮下坠速度等数据，通过GPRS通讯模块将采集数据传送检测中心后发出脱轨报警，或将采集的数据经过计算处理转化为轮轨力，传输到列车驾驶室，起到列车脱轨报警的作用。然而，采用机车钩尾应变、列车重心横向动态变化、车体加速度难以评判列车是否脱轨时，指标限值都是在列车正常行车条件下制定，超过限值是否会发生脱轨尚不清楚，由此，很容易出现误判的情况，进而影响行车。而采用车轮下坠速度作为评判列车是否脱轨时，车轮下坠速度会直接受到轮轨接触状态的影响，下坠速度会有很大的不同，确定下坠速度需要知道列车车轮何时脱轨掉道，以及脱轨掉道时的轮轨接触状态，而关于车轮下坠速度的限值还未见报道。因此，这类发明是否能够在第一时间判定车轮脱轨尚不清楚。

(2)在公开号为CN 101531202A、CN 101376394A的中国发明专利中，主要将多个传感器安装钢轨上，当列车脱轨的车轮压到传感器连接杆时，传感器向地面控制设备发出脱轨信号，地面控制设备接收脱轨信号后发出脱轨预警和紧急制动指令编码，或通过钢轨的形变/应力参数分别获取脱轨系数、轮重减载率和疤痕预警数据，由此对列车脱轨的趋势做出评价，根据评价结果做出报警。然而，在铁路线路上布置大量的传感器，对列车行车具有一定的实施检测作用，可是，传感器长期处于露天环境，铁路维修部门的工作量大大增加。