[发明专利]一种基于车身表面风速无人机实时测量的列车监测方法与系统

权利要求书

1.一种基于车身表面风速无人机实时测量的列车监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：依据铁路沿线历史风速数据和运行事故数据，从铁路轨道沿线中选取危险风速轨道区间，并对危险风速轨道区间进行等间距划分，每个轨道区间单元配置有3组无人机风速测量装置；

所述无人机风速测量装置包括飞行装置及装载在飞行装置上的超声波风速计、Kinect传感器和列车测速装置；

步骤2：将划分后的轨道区间单元编号，并将轨道区间单元标号、开始里程、结束里程、轨道线路状况以及该区间单元内管辖的无人机风速测量装置编号、列车编号和对应列车各风速下的列车安全车速，预先存储至地面列车控制中心中；

利用存储的轨道线路状况构建每个轨道区间单元中不同风速/车速/路况/车型下列车的大风倾覆模型；

步骤3：当待测量列车进入危险风速轨道区间，列车所在的轨道区间单元上的3组无人机风速测量装置接收到测量指令和待测量列车编号，无人机风速测量装置起飞，并同步跟踪待测量列车；

步骤4：若通过无人机风速测量装置上的Kinect传感器获取跟踪列车的编号，与待测量列车编号一致，则令3组无人机风速测量装置分别位于列车受电弓的上方以及列车的两侧，否则，令无人机风速测量停止返回起飞位置，返回步骤3，等待待测量列车；

步骤5：地面列车大数据中心基于列车大风倾覆模型计算出待测量列车实时危险倾覆点，利用列车危险倾覆点获得各无人机风速测量装置的最优测量点，并发送至无人机风速测量装置，使得无人机风速测量装置实时保持在最优测量点进行风速测量；

步骤6：将3组无人机风速测量装置采集的风速均值和列车速度均值以及采集的列车编号传输至地面列车控制中心，若当前风速下的列车速度高于列车安全速度，则发出预警信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中3组无人机风速测量装置同步跟踪待测量列车时，无人机风速测量装置所在的位置点位于一个与列车车身垂直的同心圆截面上；

位于受电弓上方的无人机风速测量装置距离受电弓的高度为H₁，取值范围为0.5-1m；

位于列车两侧的无人机风速测量装置距列车中心线和轨道平面的距离分别为S₁和H₂，S₁的取值范围为1.8-2.2m，H₂的取值范围为2.0-2.8m。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述3组无人机风速测量装置的实时最优测量点的计算过程如下：

利用3组无人机风速测量装置实时采集风速和列车车速，分别传输至地面风速大数据中心以及地面列车大数据中心，地面风速大数据中心调用与该车型号、轨道线路状况对应的倾覆模型，并利用列车的实时风速实时计算列车实时危险倾覆点位置，以经过列车实时危险倾覆点且与列车车身垂直的截面作为无人机风速测量装置所在的最佳平面，各无人机风速测量装置在所得的最佳平面上距离列车的距离保持不变，得到对应的最优测量点；

所述各无人机风速测量装置在所得的最佳平面上距离列车的距离保持不变，是指位于受电弓上方的无人机风速测量装置距离受电弓的高度为H₁，取值范围为0.5-1m；

位于列车两侧的无人机风速测量装置距列车中心线和轨道平面的距离分别为S₁和H₂，S₁的取值范围为1.8-2.2m，H₂的取值范围为2.0-2.8m。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，若当前列车的实时速度高于列车安全速度，则地面列车控制中心发出限速调度指令。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当无人机风速测量装置与待测量列车同步前行后，在待测量列车行驶至下个轨道区间时，无人机风速测量装置进行任务交接，地面列车控制中心向待测量列车进入的最新轨道区间内无人机风速测量装置发出指令，使得该轨道区间的三个无人机风速测量装置起飞同步跟踪待测量列车，原先飞行的三个无人机风速测量装置进入该轨道区间，进行充电，并将待测量列车的实时车速和位置发送至地面列车控制中心。