CN101786459A - 基于自组织网的列车临时限速方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自组织网的列车临时限速方法，方法如下：将铁路沿线划分为多个区段，每个区段内铺设多个无线节点及一个数据汇聚点，列车运行控制中心通过数据汇聚点指定相关节点为限速节点。当列车经过目标区段时，列车应答装置发出列车到达信号，目标区段内的所有正常工作节点都将收到此信号。当列车经过各节点所在位置时，列车应答装置采集限速节点发出的限速信息并将此信息传送给列车主控装置，控制列车的行驶速度。本发明与现有技术相比，利用自组织网的方法，可实现快速发布限速命令，准确配置限速信息，减少人工巡检工作量，并可准确、及时向控制中心报告路面状况信息，提高列车行车安全性。

Description

基于自组织网的列车临时限速方法

技术领域

本发明涉及铁路列车运行安全领域，具体涉及一种基于自组织网的列车临时限速方法。

背景技术

为了保证列车的运行安全，在列车行驶过程中经常需要进行限速操作。目前，我国铁路管理部门对列车进行限速有两种方式：固有限速和临时限速。对于路段的固有限速，可以通过预先设置车载运行监控装置(LKJ装置)以实现限速，减少了人为因素的影响，提高了行车安全性；而当铁路沿线发生突发事件或者临时施工需要临时限速时，车载LKJ装置行车信息无法及时获得更新，而通过放置临时限速标识告知司机进行限速的方式又受人为和外界因素的影响比较大，容易出现漏识别和误识别等问题，导致安全事故的发生。

为解决上述问题，目前已有涉及列车临时限速的技术，如中国发明专利“火车机车临时限速的方法”(专利号为200810241476.9，公开日为2009年7月22日)，该发明通过安装在轨道上的便携式临时限速装置和机车双向电子标签，来实现临时限速的自动化。这种临时限速方法减少了人为和环境因素的影响。又如中国实用新型专利“一种铁路线路临时限速警示装置”(专利号为200820015513.X，公开日为2009年7月1日)，该实用新型的技术方案包括射频卡、读卡器和报警装置，射频卡安装在临时限速目标区段两侧或铁轨中间地面上，读卡器和报警装置安装在火车上，该实用新型所提供的临时限速警示装置结构简单、功能可靠，而且可及时做出提醒。

然而，上述两种临时限速的技术方案还存在以下不足：1.临时限速时，需要在铁路沿线人工铺设临时限速装置或射频卡，这种方式对于突发事故的反应较慢，存在临时限速装置或射频卡无法及时布置的问题，造成限速信息无法及时读取，从而危及行车安全；2.临时限速装置或射频卡铺设完毕后，需要经常检查其工作状况，以防临时限速装置或射频卡出现损坏或被盗窃，增加了人工巡检的工作量，并可能由于人员疏忽而未能发现临时限速装置或射频卡损坏或丢失，以致临时限速时造成限速信息读取失败，容易发生安全事故；

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自组织网的列车临时限速方法，本发明实现了减少人员工作量的同时，保证了临时限速信息广播的及时性，以及读取的可靠性，从而提高列车行车安全。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种基于自组织网的列车临时限速方法，首先在列车上安装主控装置和用于发送列车到达信号的应答装置；将铁路沿线划分为多个区段，每个区段内均匀铺设多个无线节点和一个数据汇聚点，每个区段内的无线节点以自组织的方式构成一个无线网络并与区段内的数据汇聚点进行通信，另外，数据汇聚点还与列车运行控制中心进行通信；无线节点存储有自身所在的铁路位置信息；当有限速任务时，本发明依照如下的步骤进行临时限速：

S1、列车运行控制中心向目的区段的数据汇聚点发布限速命令；

S2、数据汇聚点从限速命令中解析出节点配置信息和限速信息，在目的区段自组织网内部按照预定路由规则广播节点配置信息和限速信息，指定节点配置信息中所指定的无线节点为限速节点，目的区段内其它未被指定的无线节点为普通节点，限速节点存储所述限速信息；

S3、当列车经过限速节点所在位置时，限速节点将限速信息发送给列车应答装置，应答装置将限速信息传送给主控装置，主控装置根据该限速信息进行限速操作。

上述方法中，所述限速信息包括限速命令号、限速值和限速类型等信息。

上述方法中，所述无线节点和同区段内的数据汇聚点的布置方式优选如下：

所述无线节点按照最优的距离间隔均匀地分布在铁路沿线的各个区段内，以使无线节点通信过程中总的能耗最小；所述数据汇聚点分布在铁路沿线的各个区段的中心位置附近，负责一个区段内部的信息汇聚和发布。

数据汇聚点具有两种无线工作模式，包括短距离无线通信模式和远距离无线通信模式，短距离无线通信模式用于和无线节点进行通信，远距离无线通信模式用于和列车运行控制中心进行通信。

在指定限速节点过程中，被指定的无线节点或者其它的普通节点都有可能已损坏或丢失，这将造成限速命令下达失败，为解决这个问题，本发明采用以下方案：

步骤S2所述数据汇聚点广播节点配置信息和限速信息后，如果列车还没有到达目的区段，则数据汇聚点每隔一段时间a对目标区段内的无线节点工作状况进行检查，其中，所述时间a的具体数据为经验值，可以根据实际情况进行具体设置。所述检查包括以下步骤：

S21、数据汇聚点向无线节点发送同步信号，两者同步计时，无线节点每隔时间T向数据汇聚点发送工作正常信号，时间T可以根据实际情况进行具体设置；

S22、如果数据汇聚点计时到时间T+t之前收到无线节点发送的工作正常信号，则认为该无线节点工作正常，否则执行下一步操作；所述时间t可以根据实际情况进行具体设置；

S23、数据汇聚点向该无线节点发送询问信号；

S24、如果数据汇聚点在发出询问信号后的t时间内收到该无线节点返回的ACK信号，则停止对该无线节点发送询问信号，并认为该无线节点工作正常，否则执行下一步操作；

S25、如果数据汇聚点已经是第n次发送询问信号却没有收到当前节点返回的ACK信号，则执行下一步操作，如果不到第n次，则跳回步骤S23；所述n优选为3；

S26、数据汇聚点认为该无线节点不能正常工作，如果当前节点为普通节点，数据汇聚点将此故障节点信息发送给列车运行控制中心，如果当前节点为所指定的限速节点，则执行下一步操作；

S27，数据汇聚点将此故障限速节点信息发送给列车运行控制中心，并指定此故障限速节点在同区段内的相邻普通节点作为新的限速节点，该新的限速节点存储所述限速信息，以此取代故障限速节点。

步骤S27所述数据汇聚点指定此故障限速节点在同区段内的相邻普通节点作为新的限速节点，其具体方法如下：

S271、数据汇聚点向被指定的普通节点发送工作状态转换命令，指定的普通节点收到工作状态转换命令后，进入限速节点工作状态，成为新的限速节点，此新的限速节点按照预定路由规则，确定返回数据汇聚点的路由路径，并根据该路径返回一个ACK信号；

S272、如果数据汇聚点在发出工作状态转换命令后的t时间内收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则停止发送工作状态转换命令，并认为此次限速节点指定成功，否则执行下一步操作；

S273、如果数据汇聚点已经是第m次发送工作状态转换命令却没有收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则执行下一步操作，如果不到第m次，则跳回步骤S271；所述m优选为3；

S274、认为当前指定的普通节点不能正常工作，则认为此次限速节点指定失败，数据汇聚点将重新指定此普通节点的相邻普通节点为限速节点，重复以上步骤S271至S274，直到指定出能够正常工作的限速节点；

S275、数据汇聚点将不能正常工作的节点信息发送给列车运行控制中心，告知控制中心地面状况，以便工作人员采取相关措施。

上述方法中，步骤S 3所述当列车经过限速节点所在位置时，限速节点将限速信息发送给列车，列车根据该限速信息进行限速操作，其具体方法如下：

S31、列车应答装置实时向外发送列车到达信号；

S32、目标区段内的第一个收到列车到达信号的无线节点成为信息广播发起节点，在自组织网内部广播列车到达信息，广播信息将按照预定路由规则选择本目标区段内的后继节点进行传递，保证目标区段内所有能工作的节点至少收到一次列车到达信息；

S33、限速节点收到列车到达信号后做好发送数据的准备，当列车经过限速节点所在位置时，限速节点把限速信息发送给列车，普通节点不发送信息，当步骤S32所述目标区段内的第一个收到列车到达信号的无线节点为限速节点时，操作一样；

S34、列车应答装置把采集到的限速信息传送给列车上的主控装置；

S35、主控装置根据该限速信息进行限速操作，并将限速事件记录到主控装置的存储单元。

所述列车根据该限速信息进行限速操作，可采用手动控制方式或自动控制方式，优选采用手动控制方式。

在手动控制方式下，主控装置接收到限速信息时发出警报，显示限速信息以提醒司机进行手动限速操作，主控装置可以通过图像显示和语音提示方式提醒司机进行限速；

在自动控制方式下，主控装置接收到限速信息时，发出警报以提示当前路段需要限速，并告知司机列车当前处于自动状态；发出警报后，司机可以输入一个指令以切换到手动控制方式，进行手动控制，如果在一定时间内司机没有输入上述指令，主控装置根据限速信息输出车速控制信号到列车的制动模块进行限速。

所述预定路由规则具体为：传递信息时上一无线节点优先选择本区段内，能够通信的且距离最短的后继节点进行信息的传递。

本发明相对于上述现有技术的优点和有益效果如下：

1、利用自组织网的方法，可以通过网络改变临时目标区段和限速信息的具体类型，解决在恶劣环境下人员设置临时限速标识困难的问题；

2、能快速下达临时限速命令，防止紧急限速时无法及时设置临时限速标识而导致限速失败，造成安全事故；

3、减少人工巡检的工作量，并能准确了解路面信息，一旦发现故障节点，可以及时将故障节点位置通知给控制中心；

4、限速节点出现故障时可以及时启用其相邻节点作为新的限速节点，实现列车限速自动化，从而提高行车安全。

附图说明

图1为本发明的布置示意图；

图2为本发明方法的流程示意图；

图3为本发明的节点工作状况检查流程图；

图4为本发明的限速节点指定流程图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的限速过程实施步骤示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

为了实现本发明的目的，采用如下方案，如图1所示，首先在列车上安装主控装置，列车车头底部安装用于发送列车到达信号的应答装置。

将铁路沿线划分为多个区段，每个区段内均匀铺设多个无线节点和一个数据汇聚点，每个区段内的无线节点以自组织的方式构成一个无线网络并与区段内的数据汇聚点进行通信，另外，数据汇聚点还与列车运行控制中心进行通信；无线节点存储有自身所在的铁路位置信息；

上述方法中，所述无线节点和同区段内的数据汇聚点的布置方式优选如下：

所述无线节点按照最优的距离间隔均匀地分布在铁路沿线的各个区段内，以使无线节点通信过程中总的能耗最小；所述数据汇聚点分布在铁路沿线的各个区段的中心位置附近，负责一个区段内部的信息汇聚和发布。

数据汇聚点具有两种无线工作模式，包括短距离无线通信模式和远距离无线通信模式，短距离无线通信模式用于和无线节点进行通信，远距离无线通信模式用于和列车运行控制中心进行通信。

如图2所示，当有限速任务时，本发明基于自组织网的列车临时限速方法依照如下的步骤进行临时限速：

S1、列车运行控制中心向目的区段的数据汇聚点发布限速命令；

S2、数据汇聚点从限速命令中解析出节点配置信息和限速信息，在目的区段自组织网内部按照预定路由规则广播节点配置信息和限速信息，指定节点配置信息中所指定的无线节点为限速节点，目的区段内其它未被指定的无线节点为普通节点，限速节点存储所述限速信息；

S3、当列车经过限速节点所在位置时，限速节点将限速信息发送给列车应答装置，应答装置将限速信息传送给主控装置，主控装置根据该限速信息进行限速操作。

上述方法中，所述限速信息包括限速命令号、限速值和限速类型等信息。

在指定限速节点过程中，被指定的无线节点或者其它的普通节点都有可能已损坏或丢失，这将造成限速命令下达失败，为解决这个问题，本发明采用以下方案：

步骤S2所述数据汇聚点广播节点配置信息和限速信息后，如果列车还没有到达目的区段，则数据汇聚点每隔一段时间a对目标区段内的无线节点工作状况进行检查，其中，所述时间a的具体数据为经验值，可以根据实际情况进行具体设置。如图3所示，检查包括以下步骤：

S21、数据汇聚点向无线节点发送同步信号，两者同步计时，无线节点每隔时间T向数据汇聚点发送工作正常信号，时间T可以根据实际情况进行具体设置；

S22、如果数据汇聚点计时到时间T+t之前收到无线节点发送的工作正常信号，则认为该无线节点工作正常，否则执行下一步操作；所述时间t可以根据实际情况进行具体设置；

S23、数据汇聚点向该无线节点发送询问信号；

S24、如果数据汇聚点在发出询问信号后的t时间内收到该无线节点返回的ACK信号，则停止对该无线节点发送询问信号，并认为该无线节点工作正常，否则执行下一步操作；

S25、如果数据汇聚点已经是第n次发送询问信号却没有收到当前节点返回的ACK信号，则执行下一步操作，如果不到第n次，则跳回步骤S23；所述n优选为3；

S26、数据汇聚点认为该无线节点不能正常工作，如果当前节点为普通节点，数据汇聚点将此故障节点信息发送给列车运行控制中心，如果当前节点为所指定的限速节点，则执行下一步操作；

S27，数据汇聚点将此故障限速节点信息发送给列车运行控制中心，并指定此故障限速节点在同区段内的相邻普通节点作为新的限速节点，该新的限速节点存储所述限速信息，以此取代故障限速节点。

步骤S27所述数据汇聚点指定此故障限速节点在同区段内的相邻普通节点作为新的限速节点，如图4所示，其具体方法如下：

S271、数据汇聚点向被指定的普通节点发送工作状态转换命令，指定的普通节点收到工作状态转换命令后，进入限速节点工作状态，成为新的限速节点，此新的限速节点按照预定路由规则，确定返回数据汇聚点的路由路径，并根据该路径返回一个ACK信号；

S272、如果数据汇聚点在发出工作状态转换命令后的t时间内收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则停止发送工作状态转换命令，并认为此次限速节点指定成功，否则执行下一步操作；

S273、如果数据汇聚点已经是第m次发送工作状态转换命令却没有收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则执行下一步操作，如果不到第m次，则跳回步骤S271；所述m优选为3；

S274、认为当前指定的普通节点不能正常工作，则认为此次限速节点指定失败，数据汇聚点将重新指定此普通节点的相邻普通节点为限速节点，重复以上步骤S271至S274，直到指定出能够正常工作的限速节点；

S275、数据汇聚点将不能正常工作的节点信息发送给列车运行控制中心，告知控制中心地面状况，以便工作人员采取相关措施。

上述方法中，步骤S 3所述当列车经过限速节点所在位置时，限速节点将限速信息发送给列车，列车根据该限速信息进行限速操作，如图5所示，其具体方法如下：

S31、列车应答装置实时向外发送列车到达信号；

S32、目标区段内的第一个收到列车到达信号的无线节点成为信息广播发起节点，在自组织网内部广播列车到达信息，广播信息将按照预定路由规则选择本目标区段内的后继节点进行传递，保证目标区段内所有能工作的节点至少收到一次列车到达信息；

S33、限速节点收到列车到达信号后做好发送数据的准备，当列车经过限速节点所在位置时，限速节点把限速信息发送给列车，普通节点不发送信息，当步骤S32所述目标区段内的第一个收到列车到达信号的无线节点为限速节点时，操作一样；

S34、列车应答装置把采集到的限速信息传送给列车上的主控装置；

S35、主控装置根据该限速信息进行限速操作，并将限速事件记录到主控装置的存储单元。

所述列车根据该限速信息进行限速操作，可采用手动控制方式或自动控制方式，优选采用手动控制方式。

在手动控制方式下，主控装置接收到限速信息时发出警报，显示限速信息以提醒司机进行手动限速操作，主控装置可以通过图像显示和语音提示方式提醒司机进行限速；

在自动控制方式下，主控装置接收到限速信息时，发出警报以提示当前路段需要限速，并告知司机列车当前处于自动状态；发出警报后，司机可以输入一个指令以切换到手动控制方式，进行手动控制，如果在一定时间内司机没有输入上述指令，主控装置根据限速信息输出车速控制信号到列车的制动模块进行限速。

所述预定路由规则具体为：传递信息时上一无线节点优先选择本区段内，能够通信的且距离最短的后继节点进行信息的传递。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于，首先在列车上安装主控装置和用于发送列车到达信号的应答装置；将铁路沿线划分为多个区段，每个区段内均匀铺设多个无线节点和一个数据汇聚点，每个区段内的无线节点以自组织的方式构成一个无线网络并与区段内的数据汇聚点进行通信，另外，数据汇聚点还与列车运行控制中心进行通信；无线节点存储有自身所在的铁路位置信息；当有限速任务时，依照如下的步骤进行临时限速：

S1、列车运行控制中心向目的区段的数据汇聚点发布限速命令；

S2、数据汇聚点从限速命令中解析出节点配置信息和限速信息，在目的区段自组织网内部按照预定路由规则广播节点配置信息和限速信息，指定节点配置信息中所指定的无线节点为限速节点，目的区段内其它未被指定的无线节点为普通节点，限速节点存储所述限速信息；

S3、当列车经过限速节点所在位置时，限速节点将限速信息发送给列车应答装置，应答装置将限速信息传送给主控装置，主控装置根据该限速信息进行限速操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于：所述限速信息包括限速命令号、限速值和限速类型。

3.根据权利要求1所述的一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于：所述无线节点按照最优的距离间隔均匀地分布在铁路沿线的各个区段内，所述数据汇聚点分布在铁路沿线的各个区段的中心位置附近；数据汇聚点具有两种无线工作模式，包括短距离无线通信模式和远距离无线通信模式，短距离无线通信模式用于和无线节点进行通信，远距离无线通信模式用于和列车运行控制中心进行通信。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于：步骤S2所述数据汇聚点广播节点配置信息和限速信息后，如果列车还没有到达目的区段，则数据汇聚点每隔一段时间a对目标区段内的无线节点工作状况进行检查，其中，所述时间a的具体数据为经验值，所述检查包括以下步骤：

S21、数据汇聚点向无线节点发送同步信号，两者同步计时，无线节点每隔时间T向数据汇聚点发送工作正常信号，时间T根据实际情况进行具体设置；

S22、如果数据汇聚点计时到时间T+t之前收到无线节点发送的工作正常信号，则认为该无线节点工作正常，否则执行下一步操作；时间t根据实际情况进行具体设置；

S23、数据汇聚点向该无线节点发送询问信号；

S24、如果数据汇聚点在发出询问信号后的t时间内收到该无线节点返回的ACK信号，则停止对该无线节点发送询问信号，并认为该无线节点工作正常，否则执行下一步操作；

S25、如果数据汇聚点已经是第n次发送询问信号却没有收到当前节点返回的ACK信号，则执行下一步操作，如果不到第n次，则跳回步骤S23；；

S26、数据汇聚点认为该无线节点不能正常工作，如果当前节点为普通节点，数据汇聚点将此故障节点信息发送给列车运行控制中心，如果当前节点为所指定的限速节点，则执行下一步操作；

S27，数据汇聚点将此故障限速节点信息发送给列车运行控制中心，并指定此故障限速节点在同区段内的相邻普通节点作为新的限速节点，该新的限速节点存储所述限速信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于：步骤S27所述数据汇聚点指定此故障限速节点在同区段内的相邻普通节点作为新的限速节点，其具体方法如下：

S271、数据汇聚点向被指定的普通节点发送工作状态转换命令，指定的普通节点收到工作状态转换命令后，进入限速节点工作状态，成为新的限速节点，此新的限速节点按照预定路由规则，确定返回数据汇聚点的路由路径，并根据该路径返回一个ACK信号；

S272、如果数据汇聚点在发出工作状态转换命令后的t时间内收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则停止发送工作状态转换命令，并认为此次限速节点指定成功，否则执行下一步操作；所述时间t根据实际情况进行具体设置；

S273、如果数据汇聚点已经是第m次发送工作状态转换命令却没有收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则执行下一步操作，如果不到第m次，则跳回步骤S271；

S274、认为当前指定的普通节点不能正常工作，则认为此次限速节点指定失败，数据汇聚点将重新指定此普通节点的相邻普通节点为限速节点，重复以上步骤S271至S274，直到指定出能够正常工作的限速节点；

S275、数据汇聚点将不能正常工作的节点信息发送给列车运行控制中心，告知控制中心地面状况。

6.根据权利要求4所述的一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于：步骤S27所述数据汇聚点指定此故障限速节点在同区段内的相邻普通节点作为新的限速节点，其具体方法如下：

S271、数据汇聚点向被指定的普通节点发送工作状态转换命令，指定的普通节点收到工作状态转换命令后，进入限速节点工作状态，成为新的限速节点，此新的限速节点按照预定路由规则，确定返回数据汇聚点的路由路径，并根据该路径返回一个ACK信号；

S272、如果数据汇聚点在发出工作状态转换命令后的t时间内收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则停止发送工作状态转换命令，并认为此次限速节点指定成功，否则执行下一步操作；所述时间t根据实际情况进行具体设置

S273、如果数据汇聚点已经是第m次发送工作状态转换命令却没有收到被指定的普通节点返回的ACK信号，则执行下一步操作，如果不到第m次，则跳回步骤S271；

S274、认为当前指定的普通节点不能正常工作，则认为此次限速节点指定失败，数据汇聚点将重新指定此普通节点的相邻普通节点为限速节点，重复以上步骤S271至S274，直到指定出能够正常工作的限速节点；

S275、数据汇聚点将不能正常工作的节点信息发送给列车运行控制中心，告知控制中心地面状况。

7.根据权利要求1所述的一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于：步骤S3所述当列车经过限速节点所在位置时，限速节点将限速信息发送给列车，列车根据该限速信息进行限速操作，其具体方法如下：

S31、列车应答装置实时向外发送列车到达信号；

S32、目标区段内的第一个收到列车到达信号的无线节点成为信息广播发起节点，在自组织网内部广播列车到达信息，广播信息将按照预定路由规则选择本目标区段内的后继节点进行传递，保证目标区段内所有能工作的节点至少收到一次列车到达信息；

S33、限速节点收到列车到达信号后做好发送数据的准备，当列车经过限速节点所在位置时，限速节点把限速信息发送给列车，普通节点不发送信息；

S34、列车应答装置把采集到的限速信息传送给列车上的主控装置；

S35、主控装置根据该限速信息进行限速操作，并将限速事件记录到主控装置的存储单元。

8.根据权利要求1、5、6或7所述的一种基于自组织网的列车临时限速方法，其特征在于：所述预定路由规则为传递信息时，上一无线节点优先选择本区段内，能够通信的且距离最短的后继节点进行信息的传递。

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