专利名称：高速列车防追尾告警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种列车防追尾告警装置，特别涉及一种基于GPS定位信息和无线通信网络的列车防追尾告警装置。
背景技术：
列车一直以来都是国内城市间公共交通的主要运输力量，随着铁路交通的不断发展，列车的数量增多且运行速度不断提高，造成了铁路网密度的大大增加，加大了列车追尾事故发生的可能性，列车的行车安全成为民众关心的焦点。铁路信号系统是一套保障行车安全的设备和措施，目前的铁路信号系统用规定的信号显示指示司机行车，一般采用闭塞区间方法防止追尾。该种方法主要是通过列车进入闭塞区间，信号电流被车轮和车轴短路，设置在闭塞区间入口的继电器就会断开，信号灯显示为红灯，禁止其他列车驶入的方式来避免追尾。在高速列车上都设有自动检测系统，能够保持车距强制停下，中国动车采用CTCS2控制系统，其包括车载子系统和地面子系统，但由于自然原因(地震、泥石流等)或轨道老化等问题，CTCS2控制系统会出现轨道破损，继电器、甚至信号电源本身出现故障，在信号发射和接受系统出现问题时，需要调度中心的人工监控，以避免两车追尾，这种防追尾的方式，准确度、反应速度、可靠性等均无法得到有效保证。
实用新型内容本实用新型主要目在于解决上述问题和不足，提供一种能够通过无线方式防止列车追尾相撞的高速列车防追尾告警装置，可以提高列车控制系统的可靠性，有效防止追尾事故的发生，保证行车 安全。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:—种高速列车防追尾告警装置，包括用于实时接收定位信息的GPS数据接收器、用于实时向其它车辆发送本车GPS坐标及车辆运行数据的信号发射器、用于实时接收从其它车辆发送的GPS坐标及车辆运行数据并同时发射应答信号的信号接收器、用于采集数据信息并对前后车辆的运行数据进行计算以判断是否存在追尾风险及提供最佳行车方案的数据分析器、用于输入行车路线及显示计算结果和安全行车方案的输入显示设备及用于报警的告警器；所述信号发射器、信号接收器、GPS数据接收器、输入显示设备分别与本车的数据分析器电连接，本车的信号发射器、信号接收器与其它车辆的信号发射器、信号接收器通过无线通信网络连接，数据分析器通过无线通信网络与告警器无线连接。综上所述，本实用新型所述的高速列车防追尾告警装置，是能够在不改变现有的CTCS2铁路控制系统的前提下，增加的一种可以防止两辆列车追尾相撞的无线装置，安装较简单，功能实用。该装置采用GPS定位技术来确定车辆的位置，通过两辆列车间的相互发射、接受列车的GPS数据、行车速度、行车路线等无线信息，通过自身设备辨别车辆的行驶方向，计算两车间的距离和有无追尾危险，通过显示设备告知提醒前后车的驾驶员，同时给出最佳的安全行车建议方案，供驾驶员选择，并给调度中心发出预警信号。该装置可以有效提高列车控制系统的可靠性，防止追尾事故的发生，保证行车安全。此装置还可以在危机时亥IJ，给司机室驾驶人员提供及时准确的合理化行车建议，从而避免出现追尾相撞的情况，或者在无法避免追尾时，将人员损失降到最低。
图1是本实用新型的工作原理图。如图1所示，信号发射器1，信号接收器2，GPS数据接收器3，数据分析器4，输入显不设备5,告警器6。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述:如图1所示，本实用新型所述的是一种高速列车防追尾告警装置，由信号发射器
1、信号接收器2、GPS数据接收器3、数据分析器4、输入显示设备5和告警器6组成。在每列车的头车和尾车上都 安装有信号发射器1、信号接收器2、GPS数据接收器3、数据分析器
4、输入显不设备5,告警器6安装在车站的调度中心。本车的信号发射器1、信号接收器2、GPS数据接收器3、输入显示设备5分别与本车的数据分析器4电连接，本车的信号发射器1、信号接收器2与其它车辆的信号发射器1、信号接收器2通过无线通信网络连接，数据分析器4通过无线通信网络与调度中心的告警器6无线连接。其中，信号发射器I的作用是将从数据分析器4传送的本车目前运行的GPS坐标、车辆运行数据等信息实时向其它车辆发送，车辆运行数据包括本车与其它车辆之间的距离、车速、车辆的行驶方向、行车路线等。信号接收器2的作用是实时接受其它车辆发送的GPS坐标、车辆运行数据等无线数据，并将接收到的数据传送给数据分析器4，信号接收器2在接收信号的同时会向发射信号的车辆发射应答信号，应答信号也包括应答车辆的GPS坐标、车辆运行数据等信息。信号发射器I和信号接收器2始终处于信号发射和接收的状态，实时发射和接收无线数据。信号发射器I和信号接收器2应保证信号覆盖范围大于正常天气状况下的目视距离，在极端天气下仍能平稳工作，并具有一定的抗干扰和保密的功能。GPS数据接收器3是接受本车的GPS数据的设备，用于实时接收从GPS卫星发射的本车定位信息，实时对车辆的位置进行定位，GPS数据接收器3应保证高速下数据足够的精度。数据分析器4是从信号接收器2和GPS数据接收器3处接收传送的数据，通过接收的数据辨别相近列车的行车路线，并计算本车和相近列车的GPS、速度、加速度等数据，分析有无追尾危险，并得到相应的安全行车方案的设备，它是整个装置的核心设备。数据分析器4应具有高速的运算能力，能及时给出最合理化的行车建议方案，数据分析器4本身还存储有各个车站、桥梁、隧道的GPS数据地图等，以及会产生人员严重伤害而需要尽量避开的地域的数据地图。数据分析器4中包括数据获取单元、计算单元、判断单元和存储单元。其中，数据获取单元从信号接收器2及GPS数据接收器3获取前后车辆当前位置数据；计算单元用于根据本车与其它车辆的运行数据进行实时计算，车辆运行数据包括本车与其它车辆之间的距离、车速、车辆的行驶方向、行车路线等，通过每秒GPS定位数据的变化，计算车辆的实际位移方向及速率等运行参数，并将上述运行参数与前车的运行参数进行比较，得出是否存在追尾危险的计算结果；判断单元用于根据计算结果判断是否有追尾可能，如有追尾可能，则通过短信的方式向调度中心的告警器6发送报警信息，判断单元还用于提供最佳行车方案；存储单元用于存储各相关GPS数据，车辆、定位和速度等数据也最终存储在数据分析器4的存储单元中。输入显示设备5用于输入行车路线信息，并显示数据分析器4所得的结果和建议的安全行车方案，输入显示设备5应能在第一时间、醒目的位置让驾驶员得到需要的数据和资料。告警器6的作用是以短信等无线方式接收由数据分析器4发送的报警信息，报警信息最终显示在调度中心的控制屏上。下面详细描述该装置的工作过程:驾驶员在列车启动前，启动此装置，并通过输入显示设备5输入行车路线信息。该装置在列车行驶过程中，通过信号发射器I不断向车辆运行前后方发射信号，发射的信号包括本车的GPS坐标、列车速度、行车路线等数据。另一辆车的信号接收器2收到该信号后，再将收到的信号传输给本车的数据分析器4的同时，也会向发射信号的车辆发射应答信号，应答信号也包括此时应答车辆的GPS坐标、列车速度、行车路线等数据。列车的信号接收器2在收到另一辆车发射的应答信号后，将信号传输给数据分析器4。数据分析器4首先比较两车的行车路线信息，并对两车辆的行车路线进行判断。如果数据分析器4判断出两车为反向行驶，则会将判断结果传输给输入显示设备5，在输入显示设备5上显示出相关信息，但此时，数据分析器4并不进行任何计算工作。
·[0024]如果数据分析器4判断出两车为同向行驶，则通过两车GPS坐标、行驶速度等数据，计算出两车间距离和距离变化的趋势。如果计算后发现，两车之间距离变化的趋势为越来越靠近，则判断两车会有追尾的危险，此时，数据分析器4会以短信的方式发送给调度中心的告警器6发出预警，提醒调度中心这两辆列车间距过近，有追尾危险，同时，数据分析器4还可以计算出最佳的安全行车建议方案，包括需要加速、或减速等等，供驾驶员选择，计算结果和建议均显示在输入显示装置5上，驾驶员根据建议进行驾驶。当列车停在车站内时，数据分析器4通过比较本车的GPS数据和数据分析器4本身自带的车站GPS数据地图，认为列车是停靠在车站内，会对接受的各种数据不予计算。当列车进入隧道时，无法接受到GPS信号，但信号发射器I和信号接收器2还可以继续发射和接收无线信号，如果接收到有其它列车的无线信息，并通过辨别后发现两车是同向行驶，将会给两车驾驶员提醒信息，有列车进入信号覆盖范围。数据分析器4本身自带有各个车站、桥梁、隧道的GPS数据地图等，以及会产生人员严重伤害而需要尽量避开的地域的数据地图，当系统发现无论采取任何措施都无法避免相撞时，可以给驾驶员提供人员损失最小的相撞地点和需要的行车方案，避开如桥梁、隧道等会产生人员严重伤害的地域。该装置采用GPS定位技术来确定车辆的位置，通过两辆列车间的相互发射、接受列车的GPS数据、行车速度、行车路线等无线信息，通过自身设备辨别车辆的行驶方向，计算两车间的距离和有无追尾危险，通过显示设备告知提醒前后车的驾驶员，同时给出最佳的安全行车建议方案，供驾驶员选择，并给调度中心发出预警信号。该装置可以有效提高列车控制系统的可靠性，防止追尾事故的发生，保证行车安全。还可以在危机时刻，给司机室驾驶人员提供及时准确的合理化行车建议，从而避免出现追尾相撞的情况，或者在无法避免追尾时，将人员损失降到最低。如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种高速列车防追尾告警装置，其特征在于:包括用于实时接收定位信息的GPS数据接收器、用于实时向其它车辆发送本车GPS坐标及车辆运行数据的信号发射器、用于实时接收从其它车辆发送的GPS坐标及车辆运行数据并同时发射应答信号的信号接收器、用于采集数据信息并对前后车辆的运行数据进行计算以判断是否存在追尾风险及提供最佳行车方案的数据分析器、用于输入行车路线及显示计算结果和安全行车方案的输入显示设备及用于报警的告警器； 所述信号发射器、信号接收器、GPS数据接收器、输入显示设备分别与本车的数据分析器电连接，本车的信号发射器、信号接收器与其它车辆的信号发射器、信号接收器通过无线通信网络连接，数据分析 器通过无线通信网络与告警器无线连接。
专利摘要本实用新型公开了一种高速列车防追尾告警装置，包括用于实时接收定位信息的GPS数据接收器、用于实时向其它车辆发送本车GPS坐标及车辆运行数据的信号发射器、用于实时接收从其它车辆发送的GPS坐标及车辆运行数据并同时发射应答信号的信号接收器、用于采集数据信息并对前后车辆的运行数据进行计算以判断是否存在追尾风险及提供最佳行车方案的数据分析器、用于输入行车路线及显示计算结果和安全行车方案的输入显示设备及用于报警的告警器。本实用新型能够通过无线方式防止列车追尾相撞的高速列车防追尾告警装置，可以提高列车控制系统的可靠性，有效防止追尾事故的发生，保证行车安全。
文档编号B61L23/34GK203094106SQ201220580008
公开日2013年7月31日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者王进, 李明, 刘为亚, 周俊超, 王岩 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司