一种基于5G通信的铁路列车区间闭塞检测系统及方法与流程

本发明涉及安全控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统。

背景技术：

在当今的铁路运行方式上，多采用列车闭塞区间运行的方式。众所周知铁路上的列车运行不比公路运输自由，列车必须依靠轨道才可运行，所以在一条轨道线路上自然也不存在超车这种情况的发生。铁路列车的运行速度较大，无法用肉眼来判断距离、把控速度，而且列车在减速时的加速度也较小，遇到紧急情况很难及时刹车。因此为保证列车运行安全和铁路线路必要的通过能力，把铁路线路分成若干个长度不同的段落，每一条线路叫做一个闭塞分区，闭塞分区划分时要求对列车运行兼顾安全、经济与效率，一个闭塞区间内最多只允许一列列车在区间内运行。闭塞分区这一理念对于改善铁路运行能力具有重要的意义。

我国现有主要列车区间闭塞方式有以下两种：1.半自动闭塞、2.自动闭塞。除去以上两种，其他闭塞法由于缺点明显，已经被我国淘汰。

半自动闭塞法原理是在区间两端车站各装设一台具有相互电气锁闭关系的半自动闭塞机，并以出站信号机开放显示为行车凭证的闭塞方法。此时，在车站进站信号机内侧设有一小段专用轨道电路，它和闭塞机、出站信号机间也具有电气锁闭关系。出站信号机不能任意开放，它受闭塞机控制，只有区间空闲时，双方办理闭塞手续后(双线半自动闭塞为前次列车的到达复原信号)才能开放。列车驶离车站时，出站信号机自动关闭，并使双方闭塞机处于“区间闭塞”状态，直到此趟列车到达接车站办理“到达复原”时止。其办理手续简单，效率高，降低了值班员的劳动强度，因此它成为了我国单线铁路和开行对数少的双线铁路的主要闭塞类型。但区间轨道和到达列车是否完整仍然需要通过人工检查才可以确认，所以还是会浪费一定的劳动力用于检查轨道和列车。

自动闭塞法是通过信号机把站间区间划分为若干个装设轨道电路的闭塞分区，通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来，使信号机的显示随着列车运行位置而自动变换的一种闭塞方式。在每个闭塞分区始端都设置一个显示该分区状态的通过色灯信号机，这些信号机平时显示绿灯，称为“定位开放式”，当列车占用该闭塞分区或轨道断裂时，自动显示红灯，要求后续列车停车。由于划分成闭塞分区，可在站间区间开行追踪列车，提高了区间通过能力；整个区间装设了连续的轨道电路，可以自动检查轨道的完整性，提高了行车安全。但它仍以闭塞分区来保障列车行车安全。因此还是会有各种运行空间的浪费，而且轨道电路本身也具有一定危险性，他的铺设和后期维护成本也不低，轨道电路的维修如果不能有效利用天窗期间，还需要线路停运才能完成检修。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统及方法。本发明主要利用车载卫星定位系统对列车定位和5g信息传递系统传达信息，根据不同的线路状况和列车运输的货物性质进行分类，计算出每趟列车之间的最小安全距离，再对应的留有余量，合理的控制每趟列车之间的距离，达到缩短每趟列车之间运行空隙、提高区间发车效率、增大区间通过能力的目的，在保证运行安全的同时提高运输能力。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统，包括：控制中心、5g信息传递系统、车载卫星定位系统，所述5g信息传递系统、车载卫星定位系统、控制中心实现电连接。

进一步地，所述的车载卫星定位系统，包括卫星信号发射器和卫星信号接收器；

所述卫星信号发射器安装在铁路列车上，用于列车进行卫星定位，确定列车的具体位置；

所述卫星信号接收器安装在车站的屋顶上，用于接收卫星信号发射器发射的电磁波信号，同时卫星信号接收器连接第一信号转化器，用于将电磁波信号转化为电信号，传递给控制中心，得到列车的实时位置并计算列车速度。

进一步地，所述的5g信息传递系统包括5g信号发射器和5g通信接收器；

所述5g信号发射器设置在微基站，同时5g信号发射器连接第一信号转化器，用于将电信号转化为电磁波信号，5g信号发射器将电磁波信号发送至列车；

所述5g通信接收器安装在列车的机车内部控制台正上方的车顶内部，同时连接第二信号转换器，用于将电磁波信号转化为电信号。

进一步地，所述第一信号转化器设置在中控室内，所述第二信号转换器连接所述控制中心内部电路。

进一步地，所述的第二信号转换器还连接语音播放器，用于传递语音信息给列车驾驶员。

进一步地，所述车载卫星定位系统通过三星定位方式来确定列车的实时状态。

进一步地，所述车载卫星定位系统还可采用四星定位方式来确定列车的实时状态。

本发明还提供了一种基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测方法，包括如下步骤：

s1、将中国所有铁路运行线路划分为若干个区段，在铁路上运行的每一趟列车都配备车载卫星定位系统，通过三星定位原理，确定列车的具体位置；

s2、将每个区段中的列车运行信息利用5g信息传递系统，传递给负责每个站间区间的控制中心，再由控制中心的微基站将运行线路上所有班次列车的运行状态信息进行汇总发送给对应的列车机车，将光波信号转化为电信号通过语音播放器通知驾驶人员，驾驶人员根据实时信息确定列车的运行状态；

s3、根据不同的列车类型设定不同的最小追踪间隔时间距离。

进一步地，所述步骤s3的具体过程如下：

s31、列车类型分为快速旅客列车、普通旅客列车和货物列车；

s32、控制每趟列车之间安全距离时间，安全距离时间设定为最长制动时间×1.25；

s33、得出快速旅客列车的安全距离时间为100s，普通旅客列车的安全距离时间为60s，货物列车的安全距离时间为80s。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统，利用车载卫星定位系统对列车定位和5g信息传递系统传达信息，根据不同的线路状况和列车运输的货物性质进行分类，计算出每趟列车之间的最小安全距离，再对应的留有余量，合理的控制每趟列车之间的距离，达到缩短每趟列车之间运行空隙、提高区间发车效率、增大区间通过能力的目的，在保证运行安全的同时提高运输能力。

2、本发明提供的基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统，采用卫星定位控制列车间的运行间隔，无需轨道电路的帮助，轨道电路一旦发生问题就可以明确的知道是线路问题，而非区间运行问题，减少铺设成本、提高轨道电路的安全性。

3、本发明提供的基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统，采用5g信息传递系统传达信息，通过发射电磁波来传递信息，相比于区间信号机无需铺设大量线路，并且列车驾驶员在操作列车运行时不用时刻关注信号机，只需要注意接收信息即可，降低了列车驾驶员的工作强度。

基于上述理由本发明可在安全控制等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统工作流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本发明提供了一种基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统，包括：控制中心、5g信息传递系统、车载卫星定位系统，所述5g信息传递系统、车载卫星定位系统、控制中心实现电连接。

车载卫星定位系统，包括卫星信号发射器和卫星信号接收器；车载卫星定位系统通过三星定位方式来确定列车的实时状态，还可采用四星定位方式来确定列车的实时状态。

卫星信号发射器安装在铁路列车上，用于列车进行卫星定位，确定列车的具体位置；

卫星信号接收器安装在车站的屋顶上，用于接收卫星信号发射器发射的电磁波信号，同时卫星信号接收器连接第一信号转化器，第一信号转化器设置在中控室内，方便于维修，用于将电磁波信号转化为电信号，传递给控制中心，得到列车的实时位置并计算列车速度。

5g信息传递系统包括5g信号发射器和5g通信接收器；

5g信号发射器设置在微基站，同时5g信号发射器连接第一信号转化器，用于将电信号转化为电磁波信号，5g信号发射器将电磁波信号发送至列车；

5g通信接收器安装在列车的机车内部控制台正上方的车顶内部，同时连接第二信号转换器，第二信号转换器连接所述控制中心内部电路，用于将电磁波信号转化为电信号。第二信号转换器还连接语音播放器，用于传递语音信息给列车驾驶员。5g信号发射器、5g通信接收器以及第二信号转换器均由机车的控制台电源供电，节省资源，降低成本，同时方便列车驾驶员接收信息。

本发明还提供了一种基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测方法，包括如下步骤：

s1、将中国所有铁路运行线路划分为若干个区段，在铁路上运行的每一趟列车都配备车载卫星定位系统，通过三星定位原理，确定列车的具体位置；用卫星定位好每趟列车的位置后，对列车的运行状态进行实时监控。

s2、将每个区段中的列车运行信息利用5g信息传递系统，传递给负责每个站间区间的控制中心，再由控制中心的微基站将运行线路上所有班次列车的运行状态信息进行汇总发送给对应的列车机车，将光波信号转化为电信号通过语音播放器通知驾驶人员，驾驶人员根据实时信息确定列车的运行状态；在本实施例中，控制a、b两辆列车之间的保持安全距离，需要通过车载卫星定位系统测得a、b两趟列车的运行状态，即实时运行速度。将a、b两车的信息通过5g信息传递系统传递给b趟列车的列车驾驶员，根据a车的速度变化随之改变b车的运行速度。

s3、根据不同的列车类型设定不同的最小追踪间隔时间距离。

步骤s3的具体过程如下：

s31、列车类型分为快速旅客列车、普通旅客列车和货物列车；

s32、控制每趟列车之间安全距离时间，安全距离时间设定为最长制动时间×1.25；

s33、得出快速旅客列车的安全距离时间为100s，普通旅客列车的安全距离时间为60s，货物列车的安全距离时间为80s。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。