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新型RFID传感网技术及其在铁路交通中的应用

专利权人:广东工业大学

我国幅员辽阔,铁路交通对于我国经济与社会发展至关重要,列车的安全运行问题尤其突出。在我国铁路交通布局中,20%为高速铁路,而80%为普速铁路(即时速在200 公里以下),普速铁路交通承载了大部分交通运输任务。目前我国普速列车主要采用的信息化技术为CTCS-1系统。该系统采用传统的人控优先、超速防护方法。在列车经过铁路临时施工地点相关区段时,需要进行临时限速操作以保障行车安全。在临时限速应用场景中,CTCS-1 系统的车载LKJ 装置通常难以及时更新其临时限速信息,只能依靠人工辅助方式进行限速信息发布,因此

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我国幅员辽阔,铁路交通对于我国经济与社会发展至关重要,列车的安全运行问题尤其突出。在我国铁路交通布局中,20%为高速铁路,而80%为普速铁路(即时速在200 公里以下),普速铁路交通承载了大部分交通运输任务。目前我国普速列车主要采用的信息化技术为CTCS-1系统。该系统采用传统的人控优先、超速防护方法。在列车经过铁路临时施工地点相关区段时,需要进行临时限速操作以保障行车安全。在临时限速应用场景中,CTCS-1 系统的车载LKJ 装置通常难以及时更新其临时限速信息,只能依靠人工辅助方式进行限速信息发布,因此CTCS-1系统在列车临时限速场景中存在严重的安全隐患,直接导致了多起重大事故。如2008年的4-28 特大事故,T195 次列车在临时限速区段超速行驶而脱轨,造成288 人死伤;2006年的4-11事故,T159 次列车在限速区段超速行驶撞向另一列车,多名施工人员当场死亡及多名乘客受伤。普速列车的临时限速应用,迫切需要稳定可靠的信息化手段辅助,以提高列车运行安全性。 针对传统普速列车临时限速信息发布方式的缺陷,项目组在国家自然科学基金、铁道部科技项目和广东省产学研项目的支持下,以自主创新的多功能融合RFID传感器技术为核心,成功研制出基于新型RFID传感网的列车临时限速预警与控制系统。本项目成果主要贡献包括:1)在国内外首次采用新型RFID传感网技术构建列车与铁道之间的信息协同系统,形成列车临时限速应用的有效解决方案;2)针对新型传感网在列车限速区域内部署,提出了标签传感器的最佳线型拓扑自组网架构及拓扑控制方法,使传感网的抗毁性和鲁棒性显著提高;3)通过多天线技术、盲分离抗干扰等物理层信号处理方法,有效解决阅读器快速识读标签易漏读的技术难题,提高了复杂车道电磁环境下标签识读的可靠性;4)通过多传感信息融合处理,并与列车运动预测模型相结合,解决列车运行过程中遇到的断链与轮滑问题,并提出基于动态规划和事件触发原理的列车临时限速嵌套识别方法;5)提出基于可再生能源的限速标签传感器能源供给方案,并采用智能跟踪系统显著提高能源采集效率,大大延长了传感网的生存期。 本项目所研发的系统及新装置,均通过铁道部产品质量监督检验中心等检测机构检测,制定广东省地方标准2项(已被地方标准组织推荐为铁道行业标准),申请国家发明专利29项,获得授权21项,获得实用新型专利4项,软件著作权4项,发表论文38篇。 本项目成果分别在广州铁路集团公司、济南铁路局、南昌铁路局、武汉铁路局成功推广应用,产生经济效益20359.86万。本项目成果一方面为普速列车安全运行增加了有效保障,所形成的新产品能有效提高我国普速列车的信息化水平;另一方面,成果整体技术水平达到国际先进,填补了国内空白,提升了我国在本领域的国际竞争力,带来显著的经济效益和社会效益。