高速鐵路雷電信息采集和預(yù)警方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高速鐵路環(huán)境災(zāi)害預(yù)警的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種高速鐵路雷電信息采集和預(yù)警方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]安全是鐵路運(yùn)輸之本，高速鐵路列車運(yùn)行速度快，因此對安全保障體系提出了更尚的要求。而在影響尚速鐵路安全運(yùn)彳丁的環(huán)境災(zāi)害中，雷電是一種發(fā)生頻率尚、危害性大的自然環(huán)境災(zāi)害。因此，有效獲取雷電信息，對雷電災(zāi)害程度進(jìn)行合理評估，能夠?yàn)楦咚勹F路列車的安全運(yùn)行提供保障。
[0003]目前，日本、德國和法國這些高速鐵路發(fā)展較早的國家根據(jù)自身特點(diǎn)建立了防災(zāi)體系，日本主要致力于對雷電災(zāi)害的預(yù)測與防災(zāi)體系建設(shè)，德國和法國主要致力于對雷電和降雨的防災(zāi)體系建設(shè)。
[0004]國外高速鐵路防災(zāi)系統(tǒng)的建設(shè)都采用中心控制的模式，通常高速鐵路線路跨度較大，出于對數(shù)據(jù)通信和工程造價(jià)方面的考慮，外建立的防災(zāi)系統(tǒng)大都針對線路的一些特定地點(diǎn)或者路段的環(huán)境監(jiān)測，暴露出當(dāng)前的高速鐵路防災(zāi)系統(tǒng)雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是無法進(jìn)行全線監(jiān)測，監(jiān)測精度低的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種高速鐵路雷電信息采集和預(yù)警方法，旨在實(shí)現(xiàn)對高速鐵路沿線的雷電信息進(jìn)行采集和分析，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警，提高高速鐵路的行車安全性。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種高速鐵路雷電信息采集和預(yù)警系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的上述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征。
[0008]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一方面提出一種高速鐵路雷電信息采集和預(yù)警方法，包括以下步驟:
[0009]在高速鐵路沿線布置雷電信息采集裝置，獲取其所在位置的雷電信息，包括雷電強(qiáng)度和雷閃頻率信息，并以電流信號的形式傳輸至一電流信號/數(shù)值信號轉(zhuǎn)換裝置；
[0010]電流信號/數(shù)值信號轉(zhuǎn)換裝置接收前述電流信號，并將前述雷閃頻率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的雷閃頻率數(shù)值信號；
[0011]動態(tài)生成雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的參考閾值，即根據(jù)前述雷電信息采集裝置所在位置的歷史雷電災(zāi)害發(fā)生情況數(shù)據(jù)和當(dāng)前的雷閃頻率數(shù)值信號進(jìn)行比對，確定當(dāng)前所在線路地區(qū)的雷電災(zāi)害參考閾值；
[0012]判斷前述雷電信息采集裝置當(dāng)前采集的雷閃頻率數(shù)值信號即雷閃頻率信息是否超出所生成的參考閾值區(qū)間，如果超過則啟動預(yù)警程序，否則重復(fù)前述步驟；
[0013]在預(yù)警啟動后，獲取雷電信息采集裝置所在的空間坐標(biāo)信息，以對受影響的線路地區(qū)進(jìn)行地理位置定位；
[0014]定位成功后，啟動控車模式，控制在該段線路地區(qū)所行駛列車的速度；
[0015]判斷列車速度是否得到控制，如果得到控制則結(jié)束預(yù)警并將本次預(yù)警的雷閃頻率信息以及參考閾值存入歷史數(shù)據(jù)庫，否則返回前述步驟重新進(jìn)入預(yù)警程序。
[0016]進(jìn)一步地，前述方法更加包含以下步驟:
[0017]預(yù)先存儲每一個所述雷電信息采集裝置所獲取的雷閃頻率數(shù)值信號以及所確定的當(dāng)前所在線路地區(qū)的雷電災(zāi)害參考閾值，形成歷史數(shù)據(jù)庫。
[0018]進(jìn)一步地，前述方法中，在所述的控車模式下，控制在該段線路地區(qū)所行駛列車的速度，其實(shí)現(xiàn)包括:
[0019]根據(jù)不同等級的雷電災(zāi)害區(qū)間，控制使列車的車速降至預(yù)設(shè)的區(qū)間。
[0020]進(jìn)一步地，前述方法中，在所述的控車模式下，控制在該段線路地區(qū)所行駛列車的速度，其實(shí)現(xiàn)包括:
[0021]I)雷閃頻率為15-30次/平方公里，則控制使列車運(yùn)行速度在150km/h之內(nèi)，為I級的藍(lán)色預(yù)警；
[0022]2)雷閃頻率為30-45次/平方公里，則控制使列車運(yùn)行速度在100km/h之內(nèi)，為2
級的黃色預(yù)警；
[0023]3)雷閃頻率為45-55次/平方公里，則控制使列車運(yùn)行速度在50km/h之內(nèi)，為3級的橙色預(yù)警；
[0024]4)雷閃頻率大于55次/平方公里，則控制使列車停運(yùn)，為4級的紅色預(yù)警。
[0025]進(jìn)一步地，前述方法的動態(tài)生成雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的參考閾值，其具體實(shí)現(xiàn)包括:
[0026]以前述歷史雷電災(zāi)害發(fā)生情況數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用聚類算法得到雷閃頻率信息-雷電災(zāi)害參考閾值的等級區(qū)間分布；
[0027]以雷電信息采集裝置所在位置當(dāng)前的雷閃頻率信息進(jìn)行判斷，確定其所屬的等級區(qū)間；以及
[0028]以其所屬的等級區(qū)間的雷電災(zāi)害參考閾值作為當(dāng)前的雷閃頻率情況判斷的參考閾值。
[0029]進(jìn)一步地，前述方法更加包含以下步驟:
[0030]在啟動預(yù)警程序后，還通過無線通訊方式發(fā)送雷電災(zāi)害評估信息以及高速鐵路應(yīng)急措施信息，實(shí)現(xiàn)與車站上位機(jī)終端、列車駕駛室終端以及乘客手機(jī)終端的通信。
[0031]本發(fā)明的另一方面還提出一種高速鐵路雷電信息采集和預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0032]分布于高速鐵路沿線的雷電信息采集裝置，用于獲取其所在位置的雷電強(qiáng)度和雷閃頻率信息，并以電流信號的形式表達(dá)和傳輸；
[0033]電流信號/數(shù)值信號轉(zhuǎn)換裝置，用于接收前述的電流信號，并將雷閃頻率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的雷閃頻率數(shù)值信號；
[0034]用于動態(tài)生成雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的參考閾值的裝置，被設(shè)置成根據(jù)前述雷電信息采集裝置所在位置的歷史雷電災(zāi)害發(fā)生情況數(shù)據(jù)和當(dāng)前的雷閃頻率信息進(jìn)行比對，確定當(dāng)前所在線路地區(qū)的雷電災(zāi)害參考閾值；
[0035]預(yù)警程序啟動的決定裝置，被設(shè)置成根據(jù)前述雷電信息采集裝置當(dāng)前采集的雷閃頻率信息超出所生成的參考閾值區(qū)間的結(jié)果，決定啟動預(yù)警程序；
[0036]定位裝置，用于根據(jù)預(yù)警結(jié)果獲取發(fā)生預(yù)警的雷電信息采集裝置所在的空間坐標(biāo)信息，對受影響的高速鐵路線路地區(qū)進(jìn)行地理位置定位；
[0037]用于控制列車速度的控車裝置，被設(shè)置成根據(jù)預(yù)警結(jié)果控制在受影響的高速鐵路線路地區(qū)所行駛的列車的速度；
[0038]存儲裝置，被設(shè)置成用于存儲由每一個所述雷電信息采集裝置所獲取的雷閃頻率數(shù)值信號以及所確定的當(dāng)前所在線路地區(qū)的雷電災(zāi)害參考閾值所形成的歷史數(shù)據(jù)庫，該歷史數(shù)據(jù)庫為前述用于動態(tài)生成雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的參考閾值的裝置提供歷史數(shù)據(jù)；
[0039]控制裝置，被設(shè)置用于執(zhí)行對前述雷電信息采集裝置、電流信號/數(shù)值信號轉(zhuǎn)換裝置、用于動態(tài)生成雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的參考閾值的裝置、預(yù)警程序啟動的決定裝置、定位裝置、用于控制列車速度的控車裝置以及存儲裝置的運(yùn)行，并且將本次預(yù)警對應(yīng)的雷閃頻率信息以及參考閾值存入歷史數(shù)據(jù)庫。
[0040]進(jìn)一步地，前述用于控制列車速度的控車裝置被設(shè)置成根據(jù)不同等級的雷電災(zāi)害區(qū)間，控制使列車的車速降至預(yù)設(shè)的區(qū)間。
[0041]進(jìn)一步地，前述用于動態(tài)生成雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的參考閾值的裝置被設(shè)置成按照下述方式實(shí)現(xiàn)參考閾值的動態(tài)生成:
[0042]以前述歷史雷電災(zāi)害發(fā)生情況數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用聚類算法得到雷閃頻率信息-雷電災(zāi)害參考閾值的等級區(qū)間分布；
[0043]以雷電信息采集裝置所在位置當(dāng)前的雷閃