本发明涉及一种基于无线通信的机车信号系统。
背景技术：
目前机车信号是机车信号主机通过有线的方式接受车载天线感应到的轨道电路信号，对感应到的轨道电路信号进行译码，并将译码结果输出给lkj和车载机车信号机。
现有机车信号存在如下不足：机车信号的记录器数据需要通过u盘和机车信号进行接触式的数据转储，受到列车运行的限制，无法实时转储记录器数据。且转储记录数据时需要到设备间进行转储，给操作带来不便。
目前的机车信号升级程序时需要将板卡拔出进行程序升级，或者通过can总线、usb(u盘)等方式对程序进行升级，升级程序时影响列车运营，且目前只能在机务段库内进行程序升级，也就是说，升级时必须要将升级范围的对象列车拉回库内升级，而回库升级的时间通常很长，这给线路上运行的众多列车升级程序时的操作带来诸多不便，极大损害了列车运营效率。
技术实现要素：
本发明主要在现有机车信号译码功能的基础上增加地面服务器与机车信号间的远程监测，实现车地无线通信(数据转储、程序升级)等功能；并改进信号机的显示方式，由原并口通信传输数据修改为串口通信传输数据。
本发明提供一种新型机车信号，其特征在于，机车信号显示部分与机车信号主机通过串行通信方式进行通信，机车信号利用安装于机车信号显示部分的无线通信模块和地面服务器通过无线方式进行通信，
所述无线通信模块实时向地面服务器发送机车信号信息，包括记录器记录的信息，以及远程监测需要的识别统计信息，并可实时接收地面服务器发送的程序升级信息或查询统计命令，
地面服务器，对列车发送的所述机车信号信息进行存储、识别统计或处理分析以实现远程监测；
所述地面服务器接收控制端推送的、特定范围内的机车信号需要升级的程序，通过识别统计，对该服务器统计范围内对应的列车远程定向推送该需要升级的程序版本；
所述机车信号可在运行中、库内及站内实现无线下载所述地面服务器推送的程序数据，并实现停车升级程序，尤其是站内停车时升级程序。
本发明在现有机车信号功能基础上增加智能化，具有自动数据转储、远程监控，在线程序升级等功能。
附图说明
图1为本发明机车信号的工作原理示意图；
图2为本发明机车信号的系统结构设计框图；
图3为本发明机车信号显示器显示界面示意图；
图4为现有双面八显示机车信号机示意图；
图5为本发明机车信号显示器系统结构设计框图；
图6为本发明改良后的双面八灯机车信号机；
图7为图6信号机下端显示控制部分的放大图；
图8为从记录器向主机板flash直接刷写程序的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应该指出的是，对本领域的普通技术人员来讲，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
机车信号包括记录器、主机板、连接板、电源板1、电源板2和背板，如图2所示，本发明新型机车信号主要包括增加了无线程序升级功能，并改进了机车信号显示部分。机车信号利用安装于机车信号显示部分的无线通信模块和地面服务器通过无线方式进行通信，机车信号显示部分与机车信号通过有线方式进行通信，例如机车信号显示部分通过有线串行通信方式(如can，以太网，rs422，rs485，rs232等)和机车信号进行通信。
改进的机车信号显示部分可以是双面八灯机车信号机(如图6)，其主要包括led(八显示灯、上下行led、制式led、状态指示灯)、上下行操作开关、无线通信模块、程序升级确认按钮(具有led显示功能的按钮，升级过程会闪烁提示)、和重启动开关(用于司机重启机车信号，使机车信号主机冷启动)。其中程序升级确认按钮、工作状态指示灯、重启动开关是相比于现有双面八显示信号机新增的按钮(参见图7，图7是图6信号机下端显示控制部分的放大图)。该改进的机车信号机可显示当前地面轨道电路译码结果(即灯位信息，和现有双面八显示机车信号机(如图4)完全相同)，同时可显示机车信号工作状态(包括上下行、制式、状态异常)。司机可在该信号机选择上下行，操作完成后信号机将操作信息发送给机车信号主机。
优选地，机车信号显示部分为液晶显示器(见图3)，液晶显示器界面主要划为3个区域，分别是灯位区、状态信息区、操作区。灯位区可显示当前地面轨道电路译码结果(即灯位信息，通过屏幕显示不同颜色的灯表示，和图4的现有双面八显示机车信号机所显示的灯位相对应)，状态信息区可显示机车信号工作状态(包括但不限于灯位、上下行、制式、工作主机、主机版本、故障代码、升级完成状态信息，其中，升级完成状态信息包括如升级进度或完成提示)。操作区可供司机在操作界面选择上下行信息、升级确认信息，操作确认完成后机车信号显示器将操作信息发送给机车信号；司机还可通过操作界面选择工作主机。在操作界面的所有选择均需经过二次确认才会生效，避免司机误触造成行车隐患。
该液晶显示器系统结构主要包括触摸屏、处理器模块、无线通信模块、数据转储模块、电源模块及重启动开关(设置在壳体上，如壳体侧面，用于司机冷重启机车信号)，重启动开关使得司机在驾驶室即可以对机车信号主机进行冷启动，所有模块间均是通过有线通信。电源模块为机车信号显示器提供工作电源；
处理器模块将接收到的数据处理后通过触摸屏显示，同时将上下行、工作主机选择等操作信息发送给机车信号。液晶显示器的处理器模块具有对显示灯位信息的判断功能，即处理器模块通过截取屏幕，利用图像识别技术读取当前实际显示的灯位，并和收到的机车信号发送的灯位进行比对，当实际显示灯位和收到的机车信号发送的灯位不一致时发送切机命令给机车信号进行切机；切机后仍旧显示不一致时停止显示(指示灯熄灭)并进行报警(包括但不限于屏幕闪烁，语音报警等)。
数据转储模块实现对机车信号记录器数据的转储等；操作人员可通过数据转储模块转储机车信号记录器记录的数据，避免操作人员进入设备间转储数据，使转储数据更加便捷；当需要转储机车信号记录器数据时，可在液晶显示器的usb接口上通过u盘等存储设备转储数据。
无线通信模块实现和地面服务器的无线通信功能(包括但不限于3g/4g/5g/wlan)，其他类型的改进的机车信号显示部分，其无线通信模块与液晶显示器的相同，支持移动数据通信和wlan通信，例如可以是dtu模块，通过串行总线满足向记录器数据下载的带宽和速度要求。
无线通信模块向地面服务器发送机车信号信息，如记录器记录的信息，以及dtu号、车次号、主机版本号等远程监测需要的识别统计信息，无线通信模块接收地面服务器发送的程序升级信息或查询统计命令等。
地面服务器实现对列车发送的信息进行存储、识别统计及处理分析以实现远程监测，同时接收控制端推送的、特定范围内机车信号对象需要升级的程序，可能是多种机车信号分别升级不同版本的程序，通过识别统计，对服务器统计范围内对应的列车发送需要升级的程序版本，远程定向推送，从而实现列车运行中程序的在线下载、到站停车时进行升级，同时还能避免操作人员进入设备间进行程序升级的麻烦。
机车信号的程序升级分为两类，一种是当针对某区间出现的偶发故障进行程序升级，该问题对列车运营影响较小，不会造成列车停车，为非强制性升级内容，可选择在合适的时机升级程序；另一类是当针对普遍性故障(例如多车在某条线路区段)或严重故障(例如停车)进行程序升级，该问题对列车运营影响较大，为强制性升级内容，需要立刻升级程序。此时地面服务器则会向主控端指定的升级对象推送相应版本的升级程序及换装时限(即列车在线路上运行到某站之前的新程序启用时限)。由于机车信号的程序换装比较复杂，针对的机车信号种类和版本较多，与lkj的程序换装针对数据统一更换不一样，所以升级前进行程序版本备份及备份版本程序的可恢复能极大地提高换装故障的处理效率。
机车信号工作过程中(列车在运行中或在库内、站内)通过无线方式(移动数据通信和wlan通信)和地面服务器实时进行通信，并接收地面服务器发送的信息或下载程序数据，将下载数据存储于记录器的存储部分(例如，记录器包括两片flash，其一为下载升级程序使用，另一片则为备份flash，存储升级前的程序版本的备份，见图8)；下载程序通过crc校验确保下载完整。校验完毕后记录器板的cpu通知主机板cpu下载程序可更新，同时通过信号机或液晶显示器通知司机确认更新(参见图2)，确保在预定换装时限内(即列车运行到线路上的某站之前的新程序启用时限)完成程序版本更新。
地面服务器可利用现有的机车信号服务器安装处理机车信号信息的软件实现，也可增设安装有处理机车信号信息软件的服务器。
下面以实施例的形式具体描述本申请的机车信号的改进方案。
实施例一：机车信号无线升级程序
列车运行中，车载机车信号实时将机车信号记录器数据发送给地面服务器，当需要对记录器数据进行分析时，可直接从地面服务器下载记录器数据(可根据车次号及运行时间段进行数据的选择，也可选择其他的数据选择方式，包括但不限于机车信号的dtu号等)，供远程监测使用。控制端(如电务段)推送限定范围的机车信号系统的升级程序，服务器接收到升级推送命令后，针对其范围内远程监测运行的列车进行统计分析，向符合升级条件的机车信号发送程序升级信息(包括对应版本的程序及换装时限)，相应列车通过记录器下载要升级的程序数据，并通过信号机或显示器向司机推送升级提示，经司机确认后在停车状态再开始引导相应程序进行升级，并显示升级完成状态信息。
为了行车安全，机车信号在执行程序升级前需判断程序升级条件：a)车速为0，b)列车位置为站内或库内。
当列车停在库内时，可利用机务段的wlan基站系统，对机车信号主机板、记录器和机车信号显示器进行程序升级，例如在液晶显示器的操作区域选择对机车信号整机升级，或只对某一个部件升级；状态信息区显示升级完成状态信息(包括进度等)，升级完毕会提示重启，工作人员通过重启动开关对机车信号主机进行冷启动后，状态信息区显示更新后的主机版本号，并提示状态正常，升级后须由操作人员进行功能测试。
当列车停在站内时，由于在站内无法进行功能测试，为保证行车安全，此时可只对记录器进行程序升级。但也可以站内对整机进行升级，整机升级后，司机须确认机车信号主机及信号机工作是否正常，如发现升级不成功，及时远程与控制端交互。
站内升级过程为：下载的新程序和备份程序均存放于记录器的存储部分，下载的程序经校验完整后，推送升级提示，停车后，在换装时限内，由记录器通过can总线向主机板的cpu推送升级的程序数据，对主机板的flash直接进行刷写(参见图8)，升级完毕后重新上电，主机板的cpu即可调用升级完成后的程序版本。
当机车信号收到程序升级命令时，会在机车信号显示部分上推送程序升级的提示，例如站内停车升级时，八灯显示机的程序升级确认按钮指示灯闪烁，此时由司机(或操作人员)确认后进行升级，按下程序升级确认按钮，该按钮上指示灯变成常亮。升级完成后，指示灯再次闪烁提示完成，由司机按下重启动开关对机车信号进行冷启动，重启后状态指示灯常亮，提示可以开车。
综上，本申请的基于无线通信的新型机车信号具备如下技术功能效果：
1.方便车地无线通信，实现软件无线升级、无线上传记录器数据、远程监测查询；
2.通过显示器的显示判断功能，防止灯位信息显示错误；增加信号机对程序升级过程的确认、启动等支持，方便司机操作，避免操作人员进入设备间进行程序升级的麻烦。
以上所述仅为本发明方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。