专利名称：基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统。适用于列车在道岔口处警冲标内方停车位置的监测和预警。
背景技术：
在当前的铁路网络的线路中，存在大量的道岔设计。道岔是线路的连接设备，从实际应用讲道岔的目的是可以使列车车辆从一条线路转往另一条线路。比如，在单线铁路上需要实现双向错车，停车等待的一方列车就需要从当前行车主道上转往停车辅道，等对向列车完全驶过道岔区域，再转往行车主道继续前行。针对道岔铁路交叉点处的会车安全，铁路系统中设置了警冲标这样的装置。警冲标是用来指示机车车辆停车时，不准向道岔方面或线路交叉点方面越过，以防止停留在该线上的机车车辆与邻线上的机车车辆发生侧面冲撞的标志。警冲标设在两会合线路间距离为4m的中间。线间距离不足4m时，设在两线路中心线最大间距的起点处。警冲标的作用是用来指示机车车辆的停留位置，在两交汇线路的交汇口都有警冲标，在线路上的机车车辆停放位置是不能超过两警冲标之间的线路位置的，只有这样，当另一辆机车车辆驶过交汇点时，两辆车刚好不能相碰，既不会碰到头，也不会碰到尾，这样机车车辆的停放才是安全的。如图1所示为典型警冲标应用场景示意图。靠准许停车线路的一方称为警冲标内方，靠道岔方面或线路平面交叉的一方称为警冲标的外方。辅道停靠列车进入辅道停靠时，必须使其车头和车尾都在警冲标的内方，才能保证不会与行车主道上的列车发生碰撞。现在面临的问题是，当需要停车等待的列车在铁道上停车时，如何保证列车的车头和车尾均保持在警冲标的内方。
目前的铁路系统的操作流程中，当列车遇到警冲标时，许多情况下都需要人工干预，虽然车头部分可以靠列车司机作判断，然而由于缺乏精确的辅助手段对司机进行预警，一旦出现人为疏忽，便容易造成列车侧撞事故，而这样的事故在铁路运行中并不少见。对列车车尾来说，由于司机根本不能知道它的位置，也就无法实现对车尾的监管，因此事故隐患更大。在实际操作中，往往需要铁路值班人员的现场协助才能保证安全停车。在这样的警冲标管理系统下，一是根本不能完全发挥警冲标的安全警示作用，二是造成了人力资源的浪费，而且靠人工的管理模式，存在着因人为疏忽因素而带来的行车安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统，以实现列车在道岔口处停车道上停车位置的监测和预警，增加轨道交通调度运行的安全可靠性。本发明所采用的技术方案是:一种基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统，其特征在于该系统包括列车车头的主控机和列车车尾的坐标信息机，主控机由主处理器、主控机GNSS模块和主控机无线通讯模块组成；坐标信息机由坐标信息机GNSS模块和坐标信息机无线通讯模块组成，其中:
主处理器内装载数字化GIS电子地图模块、铁路网络警冲标GNSS坐标数据库和安全停靠判定逻辑模块；
主处理器用于处理列车车头的GNSS坐标数据和列车车尾的GNSS坐标数据，利用GIS电子地图可视化显示当前的列车车头和车尾位置，通过数据分析和比对预存的警冲标坐标数据判断当前列车的停靠位置是否安全，并根据分析比对结果发出相应预警信号；
主控机GNSS模块和坐标信息机GNSS模块用于接收GNSS卫星定位数据；
主控机无线通讯模块和坐标信息机无线通讯模块用于主控机与坐标信息机之间的通讯并保持与无线通讯基站的通讯。所述主控机GNSS模块和坐标信息机GNSS模块为CORS差分型高精度GNSS模块或普通型GNSS模块。所述主控机无线通讯模 块和坐标信息机无线通讯模块通过Zigbee、Z-Wave> GSM、CDMA、GPRS网络、LTE、WLAN或北斗短信报文进行通信。一种防撞系统指挥列车道岔停车的自动预警方法，包括步骤:
1、在主处理器内装载数字化GIS电子地图模块、铁路网络警冲标GNSS坐标数据库和安全停靠判定逻辑模块，并在GIS电子地图上实现可视化显示；
2、主控机GNSS模块从GNSS卫星获取列车车头的坐标数据；
3、与步骤2同步，坐标信息机GNSS模块从GNSS卫星获取列车车尾的坐标数据，并通过坐标信息机无线通讯模块将列车车尾坐标数据发往主处理器；
4、主控机无线通讯模块接收坐标信息机无线通讯模块发来的列车车尾坐标数据；
5、将整列列车在GIS电子地图上图形化显示；
6、安全停靠判定逻辑模块把车头的GNSS坐标和车尾的GNSS坐标与当前停车位置的警冲标坐标进行比对；
7、安全停靠判定逻辑模块判断是否有列车车头或列车车尾停靠在警冲标的外方，如是，产生报警信息，如否，返回到步骤2继续循环。本发明的有益效果是:本发明利用警冲标GNSS坐标和GIS电子信息地图，实现道岔口的列车停靠位置的自动预警防撞，通过可视化的显示，让列车司机充分了解当前列车车头和车尾点相对于警冲标的位置，显著提高道岔口的列车行车安全，并简化了铁道值班人员操作过程，节省铁路运行管理成本。
图1为典型警冲标应用场景示意图。图2为本发明的系统框图。图3为本发明中车头主控机的系统框图。图4为本发明中车尾坐标信息机的系统框图。图5为本发明的工作流程图。图6为本发明的列车安全停靠判定逻辑图。
具体实施方式
如图2所示，本实施例为一种基于警冲标GNSS坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统，包括安装于列车车头内的主控机1、安装于列车车尾的坐标信息机2。
如图3所示，主控机I包括主处理器1-1、主控机GNSS模块1-2、主控机无线通讯模块1-3。其中主控机GNSS模块1-2用于接收车头GNSS卫星定位数据，该模块可以是CORS差分型高精度GNSS模块或普通型GNSS模块。无线通信模块1-3用于接收车尾坐标信息机2发来的车尾坐标数据。主处理器1-1内装载数字化GIS电子地图模块1-1-1 (可以购买全国的整幅电子地图(如WGS-84)并且要求精度在2M以内，也可以使用自行测量绘制电子地图的方法，如使用武汉立得公司的MMS铁路移动测量系统建立)、铁路网络警冲标GNSS坐标数据库1-1-2和安全停靠判定逻辑模块1-1-3，主处理器1-1处理列车车头的GNSS坐标数据和列车车尾的GNSS坐标数据，利用数字化GIS电子地图模块1-1-1可视化显示当前的列车车头和车尾位置，并结合铁路网络警冲标GNSS坐标数据库1-1-2可视化显示警冲标位置，安全停靠判定逻辑模块1-1-3通过数据分析和比对预存的警冲标坐标数据判断当前列车的停靠位置是否安全，并根据分析比对结果发出相应预警信号。如图4所示，坐标信息机2由坐标信息机GNSS模块2_1和坐标信息机无线通讯模块2-2组成，坐标信息机GNSS模块2-1用于接收车尾的GNSS卫星定位数据，可以是CORS差分型高精度GNSS模块或普通型GNSS模块。信息机无线通讯模块2-2将坐标信息机GNSS模块2-1输出的车尾GNSS坐标数据发往车头主控机I。主控机无线通讯模块1-3和坐标信息机无线通讯模块2-2用于主控机I与坐标信息机2之间的通讯并保持与无线通讯基站4的通讯。主控机无线通讯模块1-3与坐标信息机无线通讯模块2-2通过Zigbee、Z_Wave、GSM、CDMA、GPRS网络、LTE、WLAN或北斗短信报文进行通信。本实施例中系统的具体配置如下:
I)车头王控机:· 主控机I的主处理器1-1可以是一台工业级计算机系统，选型为研华IPG610H工控机。软件系统使用基于NET的计算机平台技术。NET提供了多语言的开发环境，支持C#，VB.NET,J#,VC.NET等。选用SQL Server7.0作为海量数据库。本系统的开发和应用环境在Windows平台下或是Linux下，同时由于NET平台下的AD0.NET提供了对SQL Server数据库的支持，实施中可通过北京超图公司的全组件式控制软件Super Map2008支持的SDB引擎和SDE引擎来读取数据和显示实时基于GIS的电子地图。主控机GNSS模块1_2(选用北京东方联星科技有限公司的CNS100)，即GNSS(GNSS)卫星导航定位终端，可以是采用差分单频、双频卫星定位接收机，或是未差分型单频、双频卫星定位接收机。常规的卫星导航单频伪距GNSS接收机的精度(95%)在5米左右，但是列车在轨道上运行的定位有其特殊性，首先是可靠性，95%的置信度是很难保证列车安全的；然后就是铁路轨道相邻间隔最小值为4.4M，因此要求精度至少为2M，为了保证轨道的正确识别，简单地使用成本较低、常规型的单频LI卫星定位接收机是不能满足铁路列车在轨道上的定位精度要求，因此必须以差分的方式进行修正后而实现IM以内的精度要求。主控机无线通讯模块1-3 (选用厦门才茂通信科技有限公司GSM/DTU/CM350P)为利用GSM、CDMA、GPRS中的任何一种来实时获取差分及业务数据，同时系统支持卫星导航系统终端间相互通信的数据格式如RTCA、CMR、RTCM2.x、RTCMV3.0、RTD等数据格式，同时支持国内外各主流样GNSS/GNSS接收机进行网络通信对无线通信进行以加密的方式传输。也可以是利用铁路的综合数字移动通信系统GSM-R通信或2.4GHz的无线通信以广播命令的方式进行无线信息数据的传输及通信。2)车尾坐标信息机:
车尾的坐标信息机坐标信息机由GNSS模块2-1和坐标信息机无线通讯模块2-2组成。坐标信息机GNSS模块2-1的选型可以和主控机GNSS模块1_2相同，坐标信息机无线通信模块2-2可以和主控机无线通信模块1-3相同。如图5所示，本实施例的工作方式如下:
1、在主处理器1-1内装载数字化GIS电子地图模块1-1-1、铁路网络警冲标GNSS坐标数据库1-1-2和安全停靠判定逻辑模块1-1-3，并在GIS电子地图上实现可视化显示铁路及警冲标位直；
2、主控机GNSS模块1-2从GNSS卫星3获取列车车头的坐标数据；
3、与步骤2同步，坐标信息机GNSS模块2-1从GNSS卫星3获取列车车尾的坐标数据，并通过坐标信息机无线通讯模块2-2将列车车尾坐标数据发往主处理器1-1 ；
4、主控机无线通讯模块1-3接收坐标信息机无线通讯模块2-2发来的列车车尾坐标数
据；
5、将整列列车在GIS电子地图上图形化显示；
6、安全停靠判定逻辑模块1-1-3把车头的GNSS坐标和车尾的GNSS坐标与当前停车位置的警冲标坐标进行比对，本例中安全停靠判定逻辑模块1-1-3进行；` 7、如图6所示，安全停靠判定逻辑模块1-1-3通过计算车头、车尾与警冲标之间距离判断是否有列车车头或列车车尾停靠在警冲标的外方，如是，产生报警信息，如否，返回到步骤2继续循环。
权利要求
1.一种基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统，其特征在于该系统包括列车车头的主控机(I)和列车车尾的坐标信息机(2)，主控机(I)由主处理器(1-1 )、主控机GNSS模块(1-2 )和主控机无线通讯模块(1-3 )组成；坐标信息机(2 )由坐标信息机GNSS模块(2-1)和坐标信息机无线通讯模块(2-2)组成，其中: 主处理器(1-1)内装载数字化GIS电子地图模块(1-1-1)、铁路网络警冲标GNSS坐标数据库(1-1-2)和安全停靠判定逻辑模块(1-1-3)；主处理器(1-1)用于处理列车车头的GNSS坐标数据和列车车尾的GNSS坐标数据，利用GIS电子地图可视化显示当前的列车车头和车尾位置，通过数据分析和比对预存的警冲标坐标数据判断当前列车的停靠位置是否安全，并根据分析比对结果发出相应预警信号；主控机GNSS模块(1-2)和坐标信息机GNSS模块(2_1)用于接收GNSS卫星(3)定位数据； 主控机无线通讯模块(1-3)和坐标信息机无线通讯模块(2-2)用于主控机(I)与坐标信息机(2)之间的通讯并保持与无线通讯基站(4)的通讯。
2.根据权利要求1所述的防撞系统，其特征在于:所述主控机GNSS模块(1-2)和坐标信息机GNSS模块(2-1)为CORS差分型高精度GNSS模块或普通型GNSS模块。
3.根据权利要求1所述的防撞系统，其特征在于:所述主控机无线通讯模块(1-3)和坐标信息机无线通讯模块(2-2)通过Zigbee、Z_Wave、GSM、CDMA、GPRS网络、LTE、WLAN或北斗短信报文进行通信。
4.一种采用如权利要求1所述的防撞系统指挥列车道岔停车的自动预警方法，包括步骤: 4.1、在主处理器(1-1)内装载数字化GIS电子地图模块(1-1-1)、铁路网络警冲标GNSS坐标数据库(1-1-2)和安全停靠判定逻辑模块(1-1-3)，并在GIS电子地图上实现可视化显示； 4.2、主控机GNSS模块(1-2)从GNSS卫星(3)获取列车车头的坐标数据； 4.3、与步骤4.2同步，坐标信息机GNSS模块(2_1)从GNSS卫星(3)获取列车车尾的坐标数据，并通过坐标信息机无线通讯模块(2-2)将列车车尾坐标数据发往主处理器(1-1)；4.4、主控机无线通讯模块(1-3)接收坐标信息机无线通讯模块(2-2)发来的列车车尾坐标数据； 4.5、将整列列车在GIS电子地图上图形化显示； 4.6、安全停靠判定逻辑模块(1-1-3)把车头的GNSS坐标和车尾的GNSS坐标与当前停车位置的警冲标坐标进行比对； 4.7、安全停靠判定逻辑模块(1-1-3)判断是否有列车车头或列车车尾停靠在警冲标的外方，如是，产生报警信息，如否，返回到步骤4.2继续循环。
全文摘要
本发明涉及一种基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统。本发明的目的是提供一种基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统，以实现列车在道岔口处停车道上停车位置的监测和预警，增加轨道交通调度运行的安全可靠性。本发明的技术方案是一种基于警冲标坐标的列车道岔停车自动预警防撞系统，其特征在于该系统包括列车车头的主控机和列车车尾的坐标信息机，主控机由主处理器、主控机GNSS模块和主控机无线通讯模块组成；坐标信息机由坐标信息机GNSS模块和坐标信息机无线通讯模块组成。本发明适用于列车在道岔口处警冲标内方停车位置的监测和预警。
文档编号B61L25/00GK103241267SQ20131017586
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月14日 优先权日2013年5月14日
发明者张健 申请人:张健