基于车载信号的列车防撞系统分析

基于车载信号的列车防撞系统分析

陈岳超

中国铁路北京局集团有限公司天津电务段

天津300143

摘要：在列车行驶过程中，应重视避免碰撞的发生，保护列车行驶的安全，而列车防撞系统则是起到这一作用。本文主要是基于车载信号，对列车防撞系统进行研究，主要是从关键技术、列车定位、障碍物探测、车距计算四个方面入手，促使相关工作人员能够对列车防撞系统有一个深入了解。

关键词：车载信号；防撞系统；定位

前言：在列车信号控制系统中，车载信号系统是其中非常重要的子系统，为了能够保障列车行驶的安全性，车载信号系统具备了防撞功能。通过利用此功能可以保障列车行驶的安全性，降低碰撞事故发生的概率，从而降低事故造成的损失。下面就针对防撞系统相关内容进行详细阐述。

一、关键技术

在列车运行过程中，如果前方存在障碍物，或是前后车两者间的距离过近，没有达到安全距离，那么便会发出障碍物警告提示，司机需要采取紧急制动方法。若是车辆拥有鸣笛接口，那么车载控制器便可以鸣笛警示，向列车前方人员与车辆发出提示[1]。尤其是在雾霾与大雾较为严重的情况中，此功能可以为司机安全驾驶提供保障。所以，针对拥有防撞功能的列车而言，关键技术主要包括了列车定位、障碍物探测与车距计算，合理利用各项技术提高防撞功能的作用。

二、列车定位

对列车进行定位可以用的方法较多，例如RFID电子标签、卫星定位等等，然而此类方法都存在着缺陷，如果想要让定位拥有较高的精准度与可靠性，应当采用组合定位方案[2]。因为卫星定位设施较为完善，再加上RFID电子标签技术变得越来越成熟，而且此项技术的应用价格也较低，所以采取组合定位方式能够有效完成列车定位，即GPS/BDS+RFID+里程计，使得列车定位具有更高的精准度。采用此种组合式定位方案，只有三者同时出现故障，才会无法对列车进行定位，但三者一同出现故障的概率极低，若是其中任何定位方式出现了故障，系统都会发出警示，便可以及时进行处理，因此组合定位方案拥有更高的稳定性。

三、障碍物探测

如果想要确保列车行驶的安全性，以免出现碰撞事故，特别是在能见度较低的情况下，需要借助障碍物探测状态对前方障碍物进行探测，当障碍物进入到距离列车非常近的位置，便立刻发出警示，此时司机则可以采取措施规避，避免出现碰撞事故[3]。根据当前列车中可采用的探测技术，主要包括了：红外线探测技术，距离探测精确性与全天候探测能力较差；雷达探测不仅拥有较高的精确性，能够有效应对全天候的探测，而且还拥有非常高的抗干扰能力；超声波探测，由于会对人体造成危害，不适合应用在人流密集区域中。由此能够看出，为了能够让列车准确探测出障碍物，应当采用毫米波雷达探测技术，此项技术具有良好适应性、较强的抗干扰能力等优势，在障碍物探测方面能够产生良好效果。

（一）防撞系统构成

在车载防撞系统中，主要是由以下部分构成：（1）毫米波雷达，用于探测障碍物信息；（2）车载控制器，用于对列车各方面信息与障碍物信息进行处理，从而准确判断障碍物与列车之间的相对位置；（3）列车定位设备，用于获取列车实时信息；（4）司机显示模块，用于将车载控制器处理结果显示在屏幕上，给予司机相应的提示；（5）告警模块，当出现了碰撞事故则会发出语音提示。

（二）毫米波雷达原理

所谓毫米波，主要指的是波长在1毫米到10毫米的波段，毫米波同时具备了红外与微波的波普特点。由于毫米波雷达在使用时可以应对全天候，拥有较宽的频带以及较高的角分辨率，可以有效利用脉冲压缩技术，并且所使用的元器件尺寸都很小，使得整体系统的体积也很小[4]。毫米波雷达的构成部分包括了：（1）天馈模块，该模块包括了伺服、馈线以及毫米波天线三个部分，用于接收处理模块发出的控制命令，将发射模块中发出的信号定向辐射到相应的空间中，同时接收大量回波信号；（2）发射模块，用于接收处理模块发送的信号，能够产生低占空比与高功率的射频信号；（3）接收模块，用于处理天馈模块发出的信号，再将其发送到视频与数字处理模块中；（4）数字处理模块，能够产生全天定时信号，为其他模块提供信号与指令，清除通道零漂；（5）电源模块，为设备提供能源。

（三）探测流程

列车在探测障碍时，雷达将探测得到的信号传输给车载控制器，然后再根据列车运行情况、目标与列车之间的相关信息，对目标运动情况进行判断。如果目标是静止的，应判断目标是否会发生碰撞故障，若会发生碰撞，则将其标记为障碍物，反之忽略不计。如果目标是运动的，应对目标与列车运动轨迹进行计算，再根据两者位置关系，确定是否将目标标记为障碍物。当系统将目标标记为障碍物，那么则向司机发出警报，避免司机由于各方面因素而无法有效处理。

四、车距计算

列车在获取自身速度时主要是借助速度传感器，利用定位设备得到列车运行与位置等方面的信息，由于位置、速度以及方向等方面的信息都要上传到运营调度中心。并且，列车通过运营调度中心了解到其前后列车运行状态信息，再利用毫米波雷达探测设备获得前后方列车的距离，通过车载控制器进行计算与处理，若是列车前后的距离已经低于安全距离，那么车载设备则发出报警提示，避免出现碰撞事故。对列车间距进行计算时，如果列车定位信息都是车头处的信息，进行计算时主要包括了前车对向与同向静止、前后车对向与同向运行四种情况。

总结：总之，加强对列车防撞系统的开发，使其拥有更加良好的防撞功能，可以有效应对各种天气与路况，当预测到列车有可能发生碰撞事故，及时发出报警提示，让司机可以根据具体情况采取有效的方法与措施，规避碰撞事故的发生，从而提升列车行驶的安全性，保障了人们的生命与财产安全。

参考文献：

[1] 周国军,程贵良.基于车载信号的列车防撞系统研究[J].电脑知识与技术：学术版, 2020, 16(11):3.

[2] 凌飞邹臣国张福景王琦.一种基于防撞记录单元的列车故障诊断系统设计[J].内燃机车, 2021, 000(010):28-31.

[3] 王冠翰,杨长卫,袁成,等.隧道内弹塑性钢管混凝土防撞系统设计及列车撞击荷载研究[J].铁道建筑, 2023, 63(9):111-116.

[4] 宋丹,刘登.基于二次雷达技术的地铁防撞预警系统研究[J].铁路通信信号工程技术, 2019, 16(04):57-61.