CN101049833A - 铁路无线信号及精密调车作业方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于铁路轨道上无轨道电路的信号机设备、土挡设备，站内调车作业时的机车、车辆相互之间进行无缝隙无线通讯联系，适时反应信号机设备状态、车辆运行状态，精密控制调车作业以及机车运行、停留状态的自动化控制方法及系统。包括的步骤有：采取光感应方式采集铁路无轨道电路的信号机状态信息；以无线通讯方式将此与机车监控仪及位于车站的监控装置相联系；车站监控装置结合DMIS系统车站股道图形和机车上的监控仪和无线信号应答器实现对无轨道电路信号设备的安全防护以及精确控制机车作业全过程。同时本发明还提供了实现此方法的装置。

Description

铁路无线信号及精密调车作业方法及系统

技术领域

本发明属于铁路机车、车站、通讯相关安全行车自动化控制技术领域，涉及无线通讯、微电子技术应用领域。

背景技术

目前铁路的站场、区间由于种种客观原因，使一部分信号机设备、土挡设备、半自闭区间等地点没有轨道电路或闭塞分区内无法实现适时、无缝隙的对机车、车辆、图档等相关设备进行自动化的安全防护。而越过关闭的信号机设备发生冒进、区间或闭塞分区内发生相撞的危险倾向非常严重。对铁路行车安全造成严重威胁。

发明内容

本发明目的是提供一种用于铁路轨道上无轨道电路的信号机设备、土挡设备，站内调车作业时的机车、车辆相互之间进行无缝隙无线通讯联系，适时反应信号机设备状态、车辆运行状态，精密控制调车作业以及机车运行、停留状态的自动化控制方法及系统。

铁路无线信号机及精密调车作业方法，包括以下步骤：

(1)采取光感应方式采集铁路无轨道电路的信号机状态信息；

(2)以无线通讯方式将此与机车监控仪及位于车站的监控装置相联系；

(3)车站监控装置结合DMIS系统车站股道图形和机车上的监控仪和无线信号应答器实现对无轨道电路信号设备的安全防护以及精确控制机车作业全过程。

所述的铁路无线信号及精密调车作业方法及系统监控方法中步骤(3)包括：

(1)输入车辆信息，至少包括：车次号、司机号、站名、日间、日期、牵引辆数、计长、载重；

(2)调出车站平面图；

(3)人工校对股道、里程；

(4)人工输入调车作业单或者U盘导入，并且导入后调车完成状态并以图形显示；

(5)站内所有停留车有所在股道和距信号设备距离显示；

(6)数据记录，至少记录：速度、风压、司机动作、时间、停车、停留车、机车通过每架信号机时的车辆数、计长、车辆类别、机车车辆运动轨迹。

所述的铁路无线信号及精密调车作业方法及系统监控方法步骤(6)中数据记录密度为发生下列任何一项情形时：

(1)风压变化20KP时；

(2)速度变化2Km时；

(3)车辆位移一米时；

(4)司机动作时或开始操作设备时；

(5)车站发出指令时；

(6)机车信号变化时。

机车站内调车安全监控系统，其包括采取感应方式采集无轨道电路信号机信息的无线信号应答器与位于机车上的机车监控仪及车站监控装置及由车站人员手持的移动应答器通过无线方式相联系。

所述的固定应答器包括安装于信号机地点识别信号机状态的检测传感器，及测量通过信号机的机车的状态的雷达测量仪；且所述的检测传感器和雷达测量仪通过一个处理器与无线收发器相联系。

所述的监控系统中的机车监控仪，包括于信号机进行无线通讯联系的无线收发器、采集机车运行状态信息和轨道轨面信息的采集板、对采集板输入信息进行编码和数模转换以及处理并输入无线收发信息的控制板、将控制板给出的信息输入显示屏的屏显控制盒、控制板给出的相关信息发出报警的告警电路板、及提供电源的电源板；控制板、告警板和采集板之间通过CAN总线连接，控制板和无线收发器及屏显控制盒之间分别通过RS232接口和VGA接口连接。

所述安全监控系统中机车监控仪中的电源板、采集板、控制板、告警板及屏显控制盒均为主备用两套。

所述的采集板包括电源、采集机车状态信息、工况信息处理器，该处理器与主备用CAN总线及采集机车运行状态信息的传感器连接。

所述的告警板包括电源、处理器及与处理器连接的主备用CAN总线、RS485接口。

本发明的特点主要体现在：

1、对无轨道电路的信号设备以及机车、车辆健的防护监控和调车作业监控采取了感应方式和无线传输方式，它实现了上述设备状态的监控。

2、采用车站股道几何图形结合机车上电子监控仪和光感、无线传输方式实现对无轨道电路信号设备及相关的监控安防以及精确控制调车作业全过程。

本发明设计的机车站内调度监控方法及系统，由于采取了：1、不改动站内任何电务设备；2、与机车监控设备相结合的方式；3、与铁路DMIS系统结合运用；4、具有安装施工简单、投资小、维护量少等特点。可以有效解决机车调车作业或运用中存在的安全隐患问题。

附图说明

图1为本发明中机车监控仪结构原理框图。

图2为本发明中机车监控仪结构示意图。

图3为本发明中机车监控仪所用采集板原理图。

图4为本发明中机车监控仪所采用告警板原理图。

图5为本发明中无闲信号应答器结构原理图。

具体实施方式

附图1-5和发明内容部分已经给出了本发明的具体实施方式，对其方法及结构不在描述，下面结合附图说明本发明工作原理及一些技术细节。

本发明系统构成如下表：

序号	规格	名称			尺寸
						1	CK	车站监控装置	1套	主机1台(指电脑主机)
显示器1台(电脑显示器)
	监控箱1台(用于装电脑主机)
2		JK	机车监控仪	1套	配线1套(近似于运监装置配线)					机箱大小为19英寸，4U的标准机箱
	主机1台(监控主机，此系统核心部件，)
					显示器2台(运监装置控制盒10寸屏)
	3					GY	无线信号应答器	1台	1台(装在车站信号灯旁边)
4		YY	移动应答器	1台	1台(由车站人员使用)

系统构成部件的连接方式：车站监控装置实际是一套电脑装置，其中装有接收端软件和相关电路单元，车站监控装置以无线通讯方式与机车监控仪联系，机车监控仪为主要核心部件，其中装有主备用电源板、主备用控制板、主备用采集板、主备用信号板、主备用告警板、备用板，显示器采用10寸液晶显示器，无线信号应答器在铁路信号地点安装，以无线方式进行通讯。

一、技术要求及要求诠释

1.使用条件

1.1考虑到“JK”、“GY”、“YY”在露天工作，要有抗低温-25℃；要耐高热70℃；要防雨防潮。

1.2“YY”要抗震动良好。因其往车上贴挂时、车辆运行时均有较强震动。

1.3JK、CK均应有双机热备电路，且有检测故障电路，当一路断时，会有故障显示，及时使另一路上电工作。

1.4上述四种电路均应设备检测接口和检测电路以及仪器。

1.5上述四种仪器均应当设置自检电路。

1.6上述四种仪器均应当设置故障报警电路。

1.7产品必须按监控设备标准作相应型式试验，如高低温、抗振动等。

2.功能设置：

2.1开关机；

2.2输入车次号、司机号、站名、日间、日期、牵引辆数、计长、载重。

2.3调出车站平面图。

2.4人工校对股道、里程。

2.5人工输入调车作业单或者U盘导入。导入后调车完成状态有图形显示。

2.6站内所有停留车有所在股道和距信号设备距离显示。

2.7防止越过关闭的信号设备，其方法是：依据机车即时的运行速度和信号设备的距离，和在此速度下紧急停车不致冒进的制动距离制定限速曲线模式。一般来说，调车作业时最高时速在40km/h以下，其紧急制动距离为 Xkm，(具体数值可以自行计算)。

2.8地面数据所提供的限速和调车作业所规定的限速重叠且不相符时，按低的执行。

※2.9进入岔区时，对最近的一架信号设备进行防护，司机要确认股道，车股+关闭的信号设备条件不允许解锁操作。

3、记录和功能

3.1能实现对调车作业全过程的动态监测，数据记录密度应能满足对调车作业安全分析和事故分析的要求。

3.2对上述第2项功能要求的16条功能均应有速度、风压、司机动作、时间、停车、停留车。机车通过信号机(每架都记)时的车辆数、计长、车辆类别、机车车辆运动轨迹等作详细记录。

当各种数值不变化时，不记；当其中有一项变化时全记。

3.3记录密度

3.3.1风压变化20KP时；

3.3.2速度变化2Km时；

3.3.3车辆位移一米时；

3.3.4司机动作时或开始操作设备时。

3.3.5车站发出指令时；

3.3.6机车信号变化时(含兰、白灯变化)

4.文件建立的条件

4.1更改车次。

4.2更改司机号。

4.3重新开机。

4.4记录容量，连续工作160小时。

4.5机车和车站均同步记录存储。

5.语音提示功能

5.1自检，提示“自检开始”，“自检结束、设备正常”。

5.2故障，提示“设备故障，请查看画面提示”。

5.3紧急制动，提示“非常制动”

5.4常用制动，提示“常用制动”

5.5缓解，提示“缓解”

5.6解锁，提示“已经解锁”

5.7兰灯，提示“兰灯停车”

5.8白灯，提示“白灯、嘹望运行”

5.9紫灯，提示“＿＿＿＿＿＿”

5.10机车信号：①“红黄灯停车”；②“绿灯通过”；③“黄灯减速运行”；④“红灯停车”，等均按机车信号标准设置。

5.11“风压不足，风压不足”连续三遍。其判定是风压不足且产生速度。

5.12遛逸时，判定：①空档位+②速度从零开始递加，语音提示“车辆遛逸”三遍。

6供电电源

6.1采用电源总线方式及多级电源隔离技术。

6.2DC50V和DC24V两种。电源有接反保护、超、降20％自动断电保护，以及识别重新合乎电压值后启动功能。

7存储

7.1存储文件格式与2000运记相一致。

7.2可按时间检索。

7.3有图表、图形，画面重新回放三种形式。

7.4使用U盘转储和存入数据。

电源保护功能：

具有欠压、过压自动保护功能；

输入欠压保护：75V±2V；

输入过压保护：140V±2V；

输出5V回路过压保护：6V±0.2V；

输出12V回路过压保护：14V±0.2V；

主备用功能：

该电源板可采用双机热备使用，当其中一块电源板故障，要不影响另一块电源板工作。

本调度监控系统采用双机热备装置。其目的就是为了防止其中一块电路板出现故障时，整个系统停止工作，这样不会影响系统的正常运行。整个系统是通过无线的方式，将接收的信息通过一定的编码、A\D转换等，再用无线的方式进行传输。首先主要利用集成电路芯片将传感器采集到的机车工况信息进行一定的编码，同时将信号板接收的地面信号信息也进行编码，通过A/D转换，CAN总线对通讯数据块进行编码，这样可使网络内的节点个数不受限制。

利用CAN总线在控制板和采集板之间实现通讯，并将采集到的信息与控制板上的信息进行处理，最后将采集到的有故障的信息通过通过语音芯片，进行D/A转换将其输出，并有语音提示“设备故障，请查看画面提示”。同时单片机芯片还可以将雷达测到的距离信号设备信息进行处理，通过无线通讯在关闭的信号设备前停车。其中采用ARM920T 300MHZ的处理器S3C2440A进行编码、处理，声卡采用IIS接口的UDA1341TS，包括2个ADC和放大信号的PGA，并且采用SIPEX SP3223接口芯片，实现两路RS232通讯，同时有2路USB HOST接口，与1路USB DEVICE接口实现双向通讯，再将其中的调车作业单用U盘导出。S3C2440A在与CAN总线实现通讯的同时，还与SDRAM MT48LC16M、可擦除的FLASH K9F1G08之间实现通讯，其中K9F1G08是一种128M*8bit的可擦除的存储器。

控制板通过S3C2440A和CAN总线将接收到的信号与显示屏实现通讯，并将接收到的信号实时反映在屏上。

Claims (13)

1、铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是包括以下步骤：

(1)采取感应方式采集无轨道电路铁路信号设备状态信息；

(2)以无线通讯方式将上述设备信息与机车监控仪相联系；

2、根据权利1所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是采集信号设备状态信息的应答器、机车监控仪、车站监控装置以及移动应答器均以无线通讯方式相联系。

3、根据权利1和2所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是，通过无线通讯方法，将铁路DMIS系统相关信息传输至机车监控仪。

4、根据权利2所述的无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是应答器包括了使用RF射频卡型式的设置在铁路信号相关设施的应答器。

5、根据权利1、2、3所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征和方法是车站监控装置结合车站股道几何图形和机车上的机车监控仪和以无线通讯方式传输的信号设备状态信息实现对无轨道电路信号设备及机车、车辆的自动化监控以及精确控制机车作业全过程。

6、根据权利1、2、3所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征和方法是机车监控仪、车站监控装置与铁路DMIS系统相关信息以及调车作业信息和结合实施自动化控制。

7、根据权利要求1所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是监控仪和装置所涵盖的文件内容包括相互之间以无线通讯方式取得的：

(1)输入车辆信息，至少包括：车次号、司机号、站名、日间、日期、牵引辆数、计长、载重；

(2)调出车站平面图，机车、车辆进路状态，机车运行的目标距离及速度的监控，对无轨道电路信号设备的无线信号运用及监控；

(3)一次性人工校对股道、里程和自动化计量和标准；；

(4)人工输入调车作业单或者U盘导入，并且导入后调车完成状态并以图形显示；

(5)站内所有停留车的数量、长度以及有所在股道和距信号距离显示，各机车、车辆在站场位置以及运动状态，调车作业的适时过程、进度；

(6)数据记录，至少记录：速度、风压、司机动作、时间、停车、停留车、机车通过每架信号机时的车辆数、计长、车辆类别、机车车辆运动轨迹以及相关内容；

(7)结合DMIS相关信息内容；

(8)对上述状态的完整显示、记录。

8、根据权利要求2所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是数据记录密度为发生下列任何一项情形时：

(1)风压变化20KP时；

(2)速度变化3Km时；

(3)车辆位移一米时；

(4)司机动作时或开始操作设备时；

(5)车站发出指令时；

(6)机车信号变化时。

9、根据权利要求1、2、3、5、6所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是所述的应答器包括安装于铁路信号设备地点的识别信号机状态的检测传感器，及测量通过信号设备的机车状态的雷达测量仪；且所述的检测传感器和雷达测量仪通过一个处理器与无线收发器相联系。

10、根据权利要求2、3、5、6、7、8所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是所述的机车监控仪，包括传输信号机状态信息的无线收发器、采集机车运行状态信息和轨道信号信息的采集板、对采集板输入信息进行编码和数模转换处理并输入无线通讯信息的控制板、将控制板给出的信息输入显示屏的屏显控制盒、控制板给出的相关信息发出报警信息的告警电路板、及提供电源的电源板；控制板、告警板和采集板之间通过CAN总线连接，控制板和无线收发器及屏显控制盒之间分别通过RS232接口和VGA接口连接。

11、根据权利要求9、10所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是所述的电源板、采集板、控制板、告警板及屏显控制盒均为主备用两套。

12、根据权利要求10所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是所述的采集板包括电源、采集机车运行状态信息的处理器，该处理器与主备用CAN总线及采集机车运行状态信息的传感器连接。

13、根据权利要求10所述的铁路无线信号及精密调车作业方法和系统，其特征是所述的告警板包括电源、处理器及与处理器连接的主备用CAN总线、RS485接口。

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