高速铁路温度信息采集和预警方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种高速铁路温度信息采集和预警系统，包括温度信息采集装置、电流信号/数值信号转换装置、用于动态生成温度灾害风险的参考阈值的装置、预警程序启动的决定装置、定位装置、用于控制列车速度的控车装置、存储装置以及控制装置，控制模块作为整个系统的核心，一方面控制前述各装置的运行，另一方面用于和外部的计算机装置等外部设备进行连接实现通讯和控制。本发明专利技术中，用于温度灾害风险评估的参考阈值采用动态生成的方式，结合历史的灾害发生情况，并在最新的预警发生后不断地更新历史情况，从而与历史数据对比，更加完整而科学地考虑某一地区的风险预评估。本发明专利技术还提供一种高速铁路温度信息采集和预警方法。

【技术实现步骤摘要】
高速铁路温度信息采集和预警方法与系统
本专利技术涉及高速铁路环境灾害预警的
，具体而言涉及一种高速铁路温度信息采集和预警方法与系统。
技术介绍
高速铁路蓬勃发展，成为客运的主力军。目前我国高速铁路轨道大部分使用的是无缝钢轨，所述的无缝钢轨在外界温度的影响下产生各种应力作用，即热胀冷缩现象，外界温度高，可能导致涨轨跑道的现象，外界温度低，则容易出现拉断钢轨的情况，因而对高速铁路轨道温度的监测显得尤为重要。目前，日本、德国和法国这些高速铁路发展较早的国家根据自身特点建立了防灾体系，如日本主要致力于对地震灾害的预测与防灾体系建设，德国和法国主要致力于对横风和降雨的防灾体系建设，其防灾体系中也部分涉及到轨道温度的监测与预警。传统的安全保障方法是人工检测法，这种方法通过工程技术人员在铁路上巡查火车铁轨的状况，这种人工检测法效率低、准确性差。后来出现人工与电子设备检测方法，提高了工作效率，仍需投入大量的人力和物力，不适合24小时不间断监测。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高速铁路温度信息采集和预警方法，旨在实现对高速铁路轨道的温度信息进行采集和分析，实现提前预警，提高高速铁路的行车安全性。本专利技术的另一目的在于，提供一种高速铁路温度信息采集和预警系统。为达成上述目的，本专利技术的第一方面提出一种高速铁路温度信息采集和预警方法，包括以下步骤：在高速铁路的轨道上布置温度信息采集装置，获取其所在位置的温度信息，并以电流信号的形式传输至一电流信号/数值信号转换装置；电流信号/数值信号转换装置接收前述电流信号，并将其转换为相应的温度数值信号；动态生成温度灾害风险的参考阈值，即根据前述温度信息采集装置所在位置的历史温度灾害发生情况数据和当前的温度信息进行比对，确定当前所在线路地区的温度灾害参考阈值；判断前述温度信息采集装置当前采集的温度数值信号即温度信息是否超出所生成的参考阈值区间，如果超过则启动预警程序，否则重复前述步骤；在预警启动后，获取温度信息采集装置所在的空间坐标信息，以对受影响的线路地区进行地理位置定位；定位成功后，启动控车模式，控制在该段线路地区所行驶列车的速度；判断列车速度是否得到控制，如果得到控制则结束预警并将本次预警的温度信息以及参考阈值存入历史数据库，否则返回前述步骤重新进入预警程序。进一步地，前述方法更加包含以下步骤：预先存储每一个所述温度信息采集装置所获取的温度数值信号以及所确定的当前所在线路地区的温度灾害参考阈值，形成历史数据库。进一步地，在所述的控车模式下，控制在该段线路地区所行驶列车的速度，其实现包括：根据不同等级的温度灾害区间，控制使列车的车速降至预设的区间。进一步地，前述方法中，在所述的控车模式下，控制在该段线路地区所行驶列车的速度，其实现包括：1)轨道温度在48～53℃，则控制使列车运行速度在160km/h之内，为1级的蓝色预警；2)轨道温度为53～58℃，则控制使列车运行速度在60km/h之内，为2级的黄色预警；3)轨道温度达到58℃以上，则控制使列车紧急制动，停止运行，为3级的橙色预警。进一步地，前述方法的动态生成温度灾害风险的参考阈值，其具体实现包括：以前述历史温度灾害发生情况数据为基础，采用聚类算法得到温度信息-温度灾害参考阈值的等级区间分布；以温度信息采集装置所在位置当前的温度信息进行判断，确定其所属的等级区间；以及以其所属的等级区间的温度灾害参考阈值作为当前的温度情况判断的参考阈值。进一步地，前述方法更加包含以下步骤：在启动预警程序后，还通过无线通讯方式发送温度灾害评估信息以及高速铁路应急措施信息，实现与车站上位机终端、列车驾驶室终端以及乘客手机终端的通信。本专利技术的另一方面还提出一种高速铁路温度信息采集和预警系统，该系统包括：分布于高速铁路轨道上的温度信息采集装置，用于获取其所在位置的温度信息，并以电流信号的形式表达和传输；电流信号/数值信号转换装置，用于接收前述的电流信号，并将其转换为相应的温度数值信号；用于动态生成温度灾害风险的参考阈值的装置，被设置成根据前述温度信息采集装置所在位置的历史温度灾害发生情况数据和当前的温度信息进行比对，确定当前所在线路地区的温度灾害参考阈值；预警程序启动的决定装置，被设置成根据前述温度信息采集装置当前采集的温度信息超出所生成的参考阈值区间的结果，决定启动预警程序；定位装置，用于根据预警结果获取发生预警的温度信息采集装置所在的空间坐标信息，对受影响的高速铁路线路地区进行地理位置定位；用于控制列车速度的控车装置，被设置成根据预警结果控制在受影响的高速铁路线路地区所行驶的列车的速度；存储装置，被设置成用于存储由每一个所述温度信息采集装置所获取的温度数值信号以及所确定的当前所在线路地区的温度灾害参考阈值所形成的历史数据库，该历史数据库为前述用于动态生成温度灾害风险的参考阈值的装置提供历史数据；控制装置，被设置用于执行对前述温度信息采集装置、电流信号/数值信号转换装置、用于动态生成温度灾害风险的参考阈值的装置、预警程序启动的决定装置、定位装置、用于控制列车速度的控车装置以及存储装置的运行，并且将本次预警对应的温度信息以及参考阈值存入历史数据库。进一步地，前述用于控制列车速度的控车装置被设置成根据不同等级的温度灾害区间，控制使列车的车速降至预设的区间。进一步地，前述用于动态生成温度灾害风险的参考阈值的装置被设置成按照下述方式实现参考阈值的动态生成：以前述历史温度灾害发生情况数据为基础，采用聚类算法得到温度信息-温度灾害参考阈值的等级区间分布；以温度信息采集装置所在位置当前的温度信息进行判断，确定其所属的等级区间；以及以其所属的等级区间的温度灾害参考阈值作为当前的轨道温度情况判断的参考阈值。进一步地，所述温度信息采集装置由红外温度传感器来实现。由以上本专利技术的技术方案可知，本专利技术的有益效果在于：(1)安全方便、维护简易。本专利技术以红外温度传感器获取环境数据，利用微型单片机作为控制中心，分析所处轨道的温度状况，进行数据信息传输，整个装置实现了高速铁路轨道温度信息采集和评估系统的便携式开发，具有安装方便的特点。同时，由于整个装置可采取分散式的布设，也降低了维护的难度。(2)提高监测的精度。本专利技术采取的是高速铁路轨道温度实时信息采集以及信息分析便携式设计，可以根据铁路线路具体情况选择布设精度，提高了铁路安全监控的精度。(3)简化防灾系统结构。利用本专利技术的信息采集、评估装置都具备对环境信息处理、安全评估的功能，不需要将原始数据集中到中心数据库处理，降低系统服务器的压力，简化系统构造。(4)在确定温度灾害风险的比对阈值区间时，采用动态生成参考阈值的方式来生成，结合历史的灾害发生情况，并在最新的预警发生后不断地更新历史情况，从而与历史数据对比，更加完整而科学地考虑某一地区的风险预评估，使得评估结果更加科学、合理，具有更佳的可信度。而且，随着历史数据的积累，参考阈值的生成将更加科学、精确。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速铁路温度信息采集和预警方法，其特征在于，包括以下步骤：在高速铁路的轨道上布置温度信息采集装置，获取其所在位置的温度信息，并以电流信号的形式传输至一电流信号/数值信号转换装置；电流信号/数值信号转换装置接收前述电流信号，并将其转换为相应的温度数值信号；动态生成温度灾害风险的参考阈值，即根据前述温度信息采集装置所在位置的历史温度灾害发生情况数据和当前的温度信息进行比对，确定当前所在线路地区的温度灾害参考阈值；判断前述温度信息采集装置当前采集的温度数值信号即温度信息是否超出所生成的参考阈值区间，如果超过则启动预警程序，否则重复前述步骤；在预警启动后，获取温度信息采集装置所在的空间坐标信息，以对受影响的线路地区进行地理位置定位；定位成功后，启动控车模式，控制在该段线路地区所行驶列车的速度；判断列车速度是否得到控制，如果得到控制则结束预警并将本次预警的温度信息以及参考阈值存入历史数据库，否则返回前述步骤重新进入预警程序。

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路温度信息采集和预警方法，其特征在于，包括以下步骤：在高速铁路的轨道上布置温度信息采集装置，获取其所在位置的温度信息，并以电流信号的形式传输至一电流信号/数值信号转换装置；电流信号/数值信号转换装置接收前述电流信号，并将其转换为相应的温度数值信号；动态生成温度灾害风险的参考阈值，即根据前述温度信息采集装置所在位置的历史温度灾害发生情况数据和当前的温度信息进行比对，确定当前所在线路地区的温度灾害参考阈值；判断前述温度信息采集装置当前采集的温度数值信号即温度信息是否超出所生成的参考阈值区间，如果超过则启动预警程序，否则重复前述步骤；在预警启动后，获取温度信息采集装置所在的空间坐标信息，以对受影响的线路地区进行地理位置定位；定位成功后，启动控车模式，控制在该段线路地区所行驶列车的速度；判断列车速度是否得到控制，如果得到控制则结束预警并将本次预警的温度信息以及参考阈值存入历史数据库，否则返回前述步骤重新进入预警程序；并且，前述方法更加包含以下步骤：预先存储每一个所述温度信息采集装置所获取的温度数值信号以及所确定的当前所在线路地区的温度灾害参考阈值，形成历史数据库；并且，前述动态生成温度灾害风险的参考阈值，其具体实现包括：以前述历史温度灾害发生情况数据为基础，采用聚类算法得到温度信息-温度灾害参考阈值的等级区间分布；以温度信息采集装置所在位置当前的温度信息进行判断，确定其所属的等级区间；以及以其所属的等级区间的温度灾害参考阈值作为当前的温度情况判断的参考阈值；并且，在所述的控车模式下，控制在该段线路地区所行驶列车的速度，其实现包括：根据不同等级的温度灾害区间，控制使列车的车速降至预设的区间。2.根据权利要求1所述的高速铁路温度信息采集和预警方法，其特征在于，前述方法中，在所述的控车模式下，控制在该段线路地区所行驶列车的速度，其实现包括：1)轨道温度在48～53℃，则控制使列车运行速度在160km/h之内，为1级的蓝色预警；2)轨道温度为53～58℃，则控制使列车运行速度在60km/h之内，为2级的黄色预警；3)轨道温度达到58℃以上，则控制使列车紧急制动，停止运行，为3级的橙色预警。3.根据权利要求1所述的高速铁路温度信息采集和预警方法，其特征在于，前述方法更加包含以下步骤：在启动预警程序...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡启洲，郑丽媛，高宁波，刘倩茜，刘琛，吴鹏，诸云，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32