铁路铺架机车行车调度系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及铁路铺设自动化领域，尤其涉及一种铁路铺架机车行车调度系统。该系统包括中央监控调度中心、车载调度机和调令接收机，中央监控调度中心包括一系统数据库服务器、一中央处理服务器、一调度策略生成服务器以及一系统通信服务器和监控大屏，中央处理服务器与其他三个服务器双向通信连接，并与监控大屏单向连接；所述的车载调度机包括主机及与主机连接并位于机车外的显示装置，主机内设有核心控制单元及与其连接的定位模块、数据通信模块和摄像单元，并设有电源模块为各模块、单元供电。本发明的有益效果是利用铺架机车行车调度系统有效解决了原有调度系统的反映速度慢、全人工、易出错、不精确等问题。
【专利说明】铁路铺架机车行车调度系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路铺设自动化领域，尤其涉及一种用于铁路铺设过程中监控铺架机车状态并调度机车的铁路铺架机车行车调度系统。
【背景技术】
[0002]对于铁路铺设过程来说，随时跟踪铺架机车的状态对于提高铁路铺设效率、提高优化车辆调度方案有着非常重要的意义。施工单位对于铁路铺架机车监控的基本要求是明确车辆的状态，了解某辆铺架机车正在进行的作业任务、运行在什么位置。只有了解了以上信息，施工单位才有可能进一步采用先进的技术进行车辆调度，提高单位车辆的效率，进而提高整个企业的效率。以上监控采用传统的方法难以实现，尤其是在多辆机车同时作业时。
[0003]目前在铁路铺设过程中对铁路铺架机车的调度基本都是靠工作人员使用对讲机完成的。现在的调度过程是在施工的线路上划分多个区间，在每个区间的交汇处设置一名工作人员，这名工作人员的任务就是对车辆进出区间进行记录和上报。当有车辆由A区间进入到B区间后，此处的工作人员会通过对讲机通知调度中心，调度中心进行记录并实施车辆调度。由此可见，现有车辆调度系统存在严重的问题，调度的及时性、准确性完全取决于工作人员对当前形势判断，一旦工作人员疏忽大意将会造成调度失误，引起不良后果甚至造成严重事故发生。
【发明内容】
[0004]为克服铁路铺架机车在施工中的调度完全依靠工作人员的判断，有可能造成的调度失误这一问题，本发明提供了一种能自动调度的铁路铺架机车行车调度系统。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种铁路铺架机车行车调度系统，包括:
一中央监控调度中心，用于收集所有运行机车发来的运行轨迹信息并生成调度方案，发出调度指令及报警信息；
一车载调度机，用于采集施工车辆的运行轨迹信息并传给中央监控调度中心，同时接收中央监控调度中心发来的其他车辆运行轨迹信息和调度指令；
一调令接收机，用于接收中央监控调度中心下发的调度指令并回复确认；
所述的中央监控调度中心包括一系统数据库服务器，用于提供地理位置信息、车辆信息、车辆调度和施工调度信息及工程施工信息；一中央处理服务器，用于完成中央监控调度中心与各个运行机车之间的信息交互；一调度策略生成服务器，用于根据车辆位置信息和当前任务情况生成调度方案；以及一系统通信服务器和监控大屏，中央处理服务器与其他三个服务器双向通信连接，并与监控大屏单向连接；
所述的车载调度机包括主机及与主机连接并位于机车外的显示装置，主机内设有核心控制单元及与其连接的定位模块、数据通信模块和摄像单元，并设有电源模块为各模块、单元供电； 所述的调令接收机包括调度接收控制单元及与其连接的GSM语音通信模块、液晶显示器、GPRS数据通信模块和键盘。
[0006]在施工车辆上加装车载调度机，用于采集施工车辆的位置、速度、方向等运行轨迹信息，并将此信息传送给远方的中央监控调度中心，车载调度机不仅能将本机信息传送给调度中心，还能接收由调度中心发送来的其他车辆的运行轨迹信息以及语音、数据的调度指令。同时，调度中心还能将所有运行机车的超速信息、进入/接近禁行区信息、接近桥梁或隧道信息、相向接近距离报警信息等实时发送到车载调度机，实现了车辆状态信息查询、调度指令互动及确认、驾驶过程报警提示的电子化、自动化的整套调度方案。
[0007]调令接收机主要完成调令的接收和确认任务，为方便携带，可设计成手持式。调令接收机结合了现代通讯技术和PDA技术，能通过通讯网络及时收到调度中心下达的语音、数据调令，同时能及时回复调度中心已确认收到。接收机确认是接受人手动操作，其他均为自动操作。
[0008]中央监控调度中心通过收集运行车辆发来的信息，实时掌握全线运行机车的位置(包括车号、方向、里程碑、区间等信息)，能进行多车相对位置定位，与机车保持通信，实时发出调度指令，机车端确认应答。行车经过隧道等信号消失区时，能采用智能仿真技术，仿真机车的运行位置。在调度中心，能查询所有车辆的运行历史、运行视频及调度历史，并能应机车端的查询请求，查询机车位置或前后车辆情况。
[0009]中央监控调度中心设有存储基础数据和实时产生数据的系统数据库服务器，系系统数据库服务器包括地理信息数据库、车辆信息数据库和工程施工信息数据库；地理信息数据库存储有电子地图，为系统提供车辆位置信息；车辆信息数据库存储与车辆相关数据；工程施工信息数据库存储施工信息，用于管理施工调度和车辆对施工现场的碰撞检测。地理信息数据库是整个系统的定位基础，该数据库提供基本的经纬度，并具有区段定位功能、地图匹配功能。车辆信息数据库存储的数据包括车辆当前位置和车辆位置历史纪录、当前任务状态、当前任务的起讫位置、车上的工程材料、车辆空间使用状况等信息。以上三个数据库协同工作，共同完成系统数据库功能。
[0010]优选的，系统通信服务器采用GPRS/Evdo数据通讯平台。运行车辆通过无线网络把数据传输到GPRS/Evdo数据服务器，由其将数据传送到中央处理服务器，中央处理服务器进行数据匹配处理后把数据存入系统数据库的相应部分。从中央监控调度中心到运行车辆的信息传递是以上过程的逆过程。
[0011]进一步，调度策略生成服务器采用遗传算法生成调度方案，并利用模拟退火算法搜索出较优的调度方案。调度策略生成服务器根据车辆位置信息和当前的任务情况使用遗传算法生成几套静态的调度方案，把生成的方案发送到系统数据库供管理员选用。实施调配时，管理员通过中央处理服务器向调度策略生成服务器发送方案生成请求，调度策略生成服务器从数据库中查询相应的地理信息、目前使用的调度方案和当前的车辆信息，通过模拟退火算法搜索到几个相对较优的调度方案传送到数据库供系统管理员选用。
[0012]调度中心的监控大屏为施工单位监控公司车辆提供了可视化手段，管理人员通过大屏幕可以观察指定区域内的铁路铺架机车的分布状况，为手动调配提供一定的依据。
[0013]该系统还包括至少一个区间调度站，用于传达调度指令，确认里程碑区间。将一条铁路划分为若干连续的区间，区间两端设置区间调度站，调度站调度人员对进入本管理区间的车辆进出进行管理，禁止进入或允许通行，满足铁路按区间管理的要求。
[0014]优选的，所述车载调度机的显示装置包括两个分别位于机车前后的具有语音合成技术的智能信息屏，两智能信息屏通过CAN BUS总线与主机通信，同步显示调度信息。所述的智能信息屏为电容触控屏。智能信息屏能够独立处理传送来的数据和语音指令，并将相关信息(GIS信息)显示出来，相关调度指令的处理确认可通过触控屏完成。智能信息屏还具有语音合成技术(TTS)，可以将数据信息、报警信息转换成语音播报出来通知驾驶员。
[0015]优选的，所述车载调度机的定位模块采用北斗/GPS双模定位模块，可在北斗系统和GPS系统间任意切换，在一方出现搜星困难时及时切换定位系统，尤其在出现城市峡谷时有效提高定位精度，确保了定位的及时与准确。
[0016]优选的，所述车载调度机的数据通信模块包括GSM/GPRS数据通信模块和CDMA/Evdo数据通信模块，GSM/CDMA两种制式手机网络并存并互为补充，克服不同地域两种网络信号覆盖不全面的问题。机车和调度中心通过该网络完成信息交互。
[0017]优选的，所述车载调度机的摄像单元包括两组2通道硬盘录像机，分别录制机车前、机车后的影像，并将视频记录在主机内部的硬盘内，作为行车记录保存至少一个月时间。该单兀与系统米用CAN总线方式通讯。
[0018]本发明所述系统基于浮动车信息采集技术，是一个典型的中央服务器/客户端系统(车载调度机或者调令接收机)，其中中央服务器负责信息的处理和发布，客户端负责向中央服务器提供本终端位置信息，同时接收中央服务器的调度命令。中央服务器和客户端通过商用的GPRS/Evdo无线数据平台通讯。
[0019]本发明的优点如下:
1、车载调度机采用北斗/GPS双模定位模块，定位及时准确，可动态监测同向机车运动轨迹并在达到上限距离时发出报警信息。
[0020]2、中央监控调度中心可实时监控各铺架机车，并能全自动生成、甄选调度方案，从而合理有效地调度分配各铺架机车。
[0021]3、所有调度指令都可在调度中心和车载调度机之间实现语音、数据的双向互动。
[0022]4、该系统可对历史调度记录、车辆行驶视频进行查询。
[0023]5、调度中心能够协同区间调度站进行互补性、分布式车辆调度，在区间调度站完成人工干预调度后，其调度方案将会及时同步到调度中心，进行备份确认。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施方式的系统框架图；
图中，1、系统数据库服务器，2、中央处理服务器，3、系统通信服务器，4、调度策略生成服务器，5、监控大屏，6、GSM/GPRS数据通信模块，7、CDMA/Evdo数据通信模块，8、北斗/GPS双模定位模块，9、2通道硬盘录像机，10、核心控制单元，11、电源模块，12、智能信息屏，13、GSM语音通信模块，14、GPRS数据通信模块，15、调度接收控制单元，16、液晶显示器，17、键盘。
【具体实施方式】
[0025]一种铁路铺架机车行车调度系统，如图所示，包括装在铺架机车上的车载调度机、驾驶员和调度员手中的调令接收机及远方的中央监控调度中心，还包括设有每个区间的区间调度站。
[0026]中央监控调度中心由系统数据库服务器1、中央处理服务器2、调度策略生成服务器4、系统通信服务器3、监控大屏5以及相关外设组成，用于收集所有运行机车发来的运行轨迹信息并生成调度方案，发出调度指令及报警信息。系统数据库服务器I包括地理信息数据库、车辆信息数据库和工程施工信息数据库。地理信息数据库存储有电子地图(GIS)，为系统提供车辆位置信息；车辆信息数据库存储与车辆相关数据，包括车辆当前位置和车辆位置历史纪录、当前任务状态、当前任务的起讫位置、车上的工程材料、车辆空间使用状况等信息；工程材料信息数据库存储施工信息，包括工程施工计划、施工调令、禁行信息、零时施工信息、路边施工信息等。以上三个数据库协同工作，共同完成系统数据库的存储功能。中央处理服务器2主要负责中央监控调度中心和各个运行车辆之间的信息交互工作。系统通信服务器3采用商用的GPRS/Evdo数据通讯平台通信，完成运行车辆与中央处理服务器之间的信息交互。调度策略生成服务器4根据车辆位置信息和当前的任务情况使用遗传算法生成几套静态的调度方案，并通过模拟退火算法搜索到几个相对较优的调度方案传送到数据库供系统管理员选用。
[0027]车载调度机包括主机及与主机连接并位于机车外的显示装置，主机内设有核心控制单元10及与其连接的定位模块、数据通信模块和摄像单元，并设有电源模块11为各模块、单元供电。主机内的核心控制单元10采用高性能工控主板D25501，内部操作系统可选用Linux或Win平台系统。定位模块采用北斗/GPS双模定位模块8，数据通信模块有GSM/GPRS数据通信模块6和CDMA/Evdo数据通信模块7两种，GSM/CDMA两种制式手机网络并存并互为补充。主机外的显示装置包括两个分别位于机车前后的具有语音合成技术的智能信息屏12，两智能信息屏12分别通过两条电缆与主机连接，其中一条作为电源线，另一条作为通讯线，智能信息屏12与主机的通讯采用CAN BUS总线方式，两智能信息屏12同步显示调度信息，并可通过触控操作完成调度指令的确认操作，能合成语音播报信息。摄像单元设置两组，采用2通道硬盘录像机9，分别录制机车前、机车后的影像，并将视频记录在主机内部的硬盘内，与系统的通讯采用CAN总线方式。电源模块11完成电源变换处理，其中直流转换部分采用DC-DC转换模块，电源模块11负责将DCllOV变换为DC24V供给核心控制单元、硬盘录像机、智能信息屏等部件，核心控制单元再把DC24V转换为DC5V和DC3.3V为系统供电。
[0028]调令接收机为手持式，包括调度接收控制单元15及与其连接的GSM语音通信模块13、液晶显示器16、GPRS数据通信模块14和键盘17，完成调令的接收和确认工作。
[0029]管理人员通过本系统可以实时查询某辆车的位置、正在执行的调令等信息，可以通过系统的路径回溯功能查看它的运行轨迹；通过本系统，管理人员可以实现交互式车辆在线实时调度。当收到调度请求时，通过系统定位车辆所在位置，查询所属区间，向调度策略生成服务器发送策略生成请求，管理员显示调度策略生成服务器生成的几种备选方案，从中挑选一种作为本次调度的方案，在通过中央处理服务器把调度方案发送到相关的车辆执行。
【权利要求】
1.一种铁路铺架机车行车调度系统，包括: 一中央监控调度中心，用于收集所有运行机车发来的运行轨迹信息并生成调度方案，发出调度指令及报警信息； 一车载调度机，用于采集施工车辆的运行轨迹信息并传给中央监控调度中心，同时接收中央监控调度中心发来的其他车辆运行轨迹信息和调度指令； 一调令接收机，用于接收中央监控调度中心下发的调度指令并回复确认； 其特征在于: 所述的中央监控调度中心包括一系统数据库服务器，用于提供地理位置信息、车辆信息、车辆调度和施工调度信息及工程施工信息；一中央处理服务器，用于完成中央监控调度中心与各个运行机车之间的信息交互；一调度策略生成服务器，用于根据车辆位置信息和当前任务情况生成调度方案以及一系统通信服务器和监控大屏，中央处理服务器与其他三个服务器双向通信连接，并与监控大屏单向连接； 所述的车载调度机包括主机及与主机连接并位于机车外的显示装置，主机内设有核心控制单元及与其连接的定位模块、数据通信模块和摄像单元，并设有电源模块为各模块、单元供电； 所述的调令接收机包括调度接收控制单元及与其连接的GSM语音通信模块、液晶显示器、GPRS数据通信模块和键盘。
2.根据权利要求1所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:系统数据库服务器包括地理信息数据库、车辆信息数据库和工程施工信息数据库；地理信息数据库存储有电子地图，为系统提供车辆位置信息；车辆信息数据库存储与车辆相关数据；工程施工信息数据库存储施工信息，用于管理施工调度和车辆对施工现场的碰撞检测。
3.根据权利要求2所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:系统通信服务器采用GPRS/Evdo数据通讯平台。
4.根据权利要求1或2或3所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:调度策略生成服务器采用遗传算法生成调度方案，并利用模拟退火算法搜索出较优的调度方案。
5.根据权利要求4所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:该系统还包括至少一个区间调度站，用于传达调度指令，确认里程碑区间。
6.根据权利要求4所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:所述车载调度机的显示装置包括两个分别位于机车前后的具有语音合成技术的智能信息屏，两智能信息屏通过CAN BUS总线与主机通信，同步显示调度信息。
7.根据权利要求6所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:所述的智能信息屏为电容触控屏。
8.根据权利要求6所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:所述车载调度机的定位模块采用北斗/GPS双模定位模块。
9.根据权利要求6或8所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:所述车载调度机的数据通信模块包括GSM/GPRS数据通信模块和CDMA/Evdo数据通信模块，GSM/CDMA两种制式手机网络并存并互为补充。
10.根据权利要求9所述的铁路铺架机车行车调度系统，其特征在于:所述车载调度机的摄像单元包括两组2通道硬盘录像机，分别录制机车前、机车后的影像。
【文档编号】B61L27/00GK103661498SQ201310657489
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】陶云雷, 于伟, 李磊磊, 杨永兴, 王爱平, 余浚涛, 杨恒斌, 崔远新, 郭树通, 黄峻峻, 王福光, 毕研美, 秦真柱, 郭玉鹏 申请人:中铁十局集团有限公司