CN101786461A - 动车组位置跟踪系统 - Google Patents

Abstract

一种动车组位置跟踪系统，包括服务器、车站联控子系统、车号识别子系统，以及位置跟踪子系统；所述服务器包括通信模块、数据库访问模块、微机监测系统模块及WebServices接口；车号识别子系统通过车号自动识别设备读取动车组车号标签实现车号的识别，车号标签信息传送给车号识别终端；位置跟踪子系统包括传感器以及采集传感器信息的下位机；车站联控子系统包括车站复示终端以及调度终端；所述通信模块连接的设备包括下位机，调度终端、车号识别终端、车站复示终端，根据不同设备的IP地址和端口号进行实时通信。本发明的优点在于：完全计算机自动控制显示，提高了调度人员的作业效率以及减少了安全隐患。

Description

动车组位置跟踪系统

【技术领域】

本发明是关于铁路自动化控制系统，特别是指一种动车组位置跟踪系统。

【背景技术】

随着我国客运专线建设项目启动，我国已建成了多个动车所，其余的多个动车所和动车检修基地也正在紧锣密鼓地建设之中。这些建成的动车所和正在筹建的动车组检修基地必须解决动车组在动车所或者检修基地股道上的位置跟踪和行车安全联控问题。否则运用调度和检修调度很难知道动车所或检修基地有哪些车，在哪些股道上，不便于安排运用和检修作业计划。

在已建成的动车所的信息化工程中，由于确乏动车组股道位置跟踪设备，因此，动车组停放位置、进出时间等信息仍然依靠人工填写，这与动车组信息化建设水平是不相适应的。在此情况下，铁道部装备部召集相关设备厂家进行动车所及检修基地动车组位置跟踪系统的方案设计。

综上，现有技术因没有动车组位置追踪的完整解决方案，主要是依靠人来手工填写各股道的车辆进出及停靠情况，缺乏科学性和正确性，对调度和运用作业不能全面掌控，影响铁路设备自动化和现代化的水平，对现场管理存在一定的安全隐患。针对上述存在的问题，动车所及检修基地急需一套先进的动车组位置追踪系统，便于提高调度作业的效率，减少安全隐患，充分发挥动车组列车的优势，更好的为人民服务。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种完全计算机自动控制显示，提高调度人员的作业效率以及减少安全隐患的动车组位置跟踪系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种动车组位置跟踪系统，其特征在于：包括服务器、车站联控子系统、车号识别子系统，以及位置跟踪子系统；

所述服务器包括四个模块：a)通信模块：负责整个系统内部及外部的数据通信；b)数据库访问模块，将动车的状态信息记录写入数据库；c)微机监测系统模块：实时采集轨道电路的光带，道岔及信号灯信息；d)WebServices接口：该动车组位置跟踪系统在对现场实时的数据进行处理后，通过该WebServices接口按照既定的协议格式发送给动车所信息化系统服务器；

所述车号识别子系统包括车号自动识别设备、车号标签以及车号识别终端，所述车号自动识别设备安装在动车组检修库、咽喉处，所述车号标签安装在动车组两端，车号读取的实现是通过车号自动识别设备读取动车组车号标签实现，然后该车号标签信息通过网络实时传送给车号识别终端，车号识别终端实时绑定显示该车号标签信息，沿轨道电路行进方向进行动态跟踪；

所述位置跟踪子系统包括传感器以及采集传感器信息的下位机，车辆进入存车线之后，根据车号识别子系统识别的车号标签信息和传感器的信息，实时在下位机上显示动车组在该股道的具体存放位置；

所述车站联控子系统包括调度终端，所述调度终端放置在动车所调度室内；

所述通信模块连接的设备包括所述下位机，调度终端、车号识别终端、车站复示终端，根据不同设备的IP地址和端口号进行实时通信。

所述车号自动识别设备直接使用与电子标签配套的地面读卡器设备。

所述传感器为地圈传感器，设在股道的轨枕间。

或者所述传感器为车轮传感器，设在动车的车轮上。

或者所述传感器为红外线传感器，安装在股道上。

或者所述传感器为超声波传感器，安装在股道上。

所述服务器的工作流程包括下述步骤：

步骤1：开始，接受连接请求；

步骤2：创建新连接；

步骤3：接收数据/命令；

步骤4：判断是否读到车辆的电子标签及光带信息？如果读到，进入步骤5，否则进入步骤9；

步骤5：读取新数据；

步骤6：读到轨道电路数据，包括轨道电路的光带，道岔及信号灯信息；

步骤7：将轨道电路数据发送给数据库；

步骤8：将该轨道电路数据保存在数据库，然后返回步骤3，循环执行；

步骤9：动车所内需要调车；

步骤10：判断SQL是否正常，如果正常，进步步骤11，否则，进入步骤12；

步骤11：将车辆的电子标签及光带信息添加到数据库中，然后返回步骤3，循环执行；

步骤12：将车辆的电子标签及光带信息添加到系统服务器的临时表中，然后返回步骤3，循环执行。

所述动车组位置跟踪系统采用异步的Socket通信方式，所述下位机设置为服务器端，所述调度终端、车号识别终端、车站复示终端设置为客户端与服务器相连接。

所述下位机有两个。

所述车站联控子系统还包括车站复示终端，所述车站复示终端放置在车站信号楼，满足信号楼值班员与动车所调度员之间办理动车组调度、动车组进、出检查库作业线的安全照查。

本发明动车组位置跟踪系统的优点在于：采用轨道电路光带信息进行实时的动车进出跟踪，利用在咽喉处加装的车号识别设备，在存车线和检查库内加装的传感器设备，对动车的运动状态及停靠股道进行实时显示，使得动车所调度人员能够准确的掌握车辆的位置信息，指导其进行相关的业务操作，同时在车站信号楼处预留一个复示终端，能够帮助车站调度了解站场的相关信息，对其是一个必要的信息补充，有助于更加全面的掌控。提高了调度人员的作业效率以及减少了安全隐患。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明动车组位置跟踪系统的硬件组成结构图。

图2是本发明动车组位置跟踪系统的服务器端界面示意图。

图3是本发明动车组位置跟踪系统的服务器端软件的工作流程流程图。

【具体实施方式】

本发明动车组位置跟踪系统包括系统服务器、车站联控子系统、车号识别子系统，以及位置跟踪子系统。

请参阅图1，是本发明动车组位置跟踪系统的硬件组成结构图。本发明动车组位置跟踪系统的硬件结构包括作为上位机的服务器、车号自动识别设备、车号标签以及车号识别终端、车站复示终端、调度终端、传感器，以及采集传感器信息的下位机1和下位机2。

1、所述系统服务器包括四个模块：

a)通信模块

本系统网络结构采用IEEE 802.3LAN组网技术，所有设备通过标准的Windows Socket底层进行数据通信，由于通信任务量比较大，连接设备比较多，在服务器端启动了一个专用的通信服务模块，负责整个系统内部及外部的数据通信，所连接的设备包括两个48路I/O采集下位机，调度终端、车号识别终端、车站复示终端等，根据不同设备的IP地址和端口号进行实时通信。

b)数据库访问模块

考虑到系统数据的重要性，数据库使用了甲骨文公司的Oracle9i产品，对数据的并发访问，数据同步，处理能力都有很好的支持，在此基础上，构建标准的三层数据访问模型，分别是界面层，业务逻辑层，数据访问层，具有较强的可扩展性和易维护性，适应日后管理业务的变化及修改。

c)微机监测系统模块

实时采集轨道电路的光带，道岔及信号灯信息。

d)WebServices接口

该动车组位置跟踪系统在对现场实时的数据进行处理后，需按照既定的协议格式发送给动车所信息化系统服务器，使其能够根据现有的数据做实时的界面刷新，动态显示所内的车辆信息。

2、车号识别子系统

所述车号识别子系统包括车号自动识别设备(AEI)、车号标签以及车号识别终端，所述车号自动识别设备安装在动车组检修库、咽喉处，所述车号标签通过机车监控设备安装在动车组两端。车号读取功能的实现是通过车号自动识别设备(AEI)读取动车组车号标签实现。所述车号自动识别设备可直接使用与电子标签配套的地面读卡器设备。通过车号自动识别设备读取车辆内包含的车号标签信息，如车号、车次、端位，进出方向、辆数、进站速度等，然后该车号标签信息通过网络实时传送给车号识别终端，车号识别终端实时绑定显示该车号标签信息，沿轨道电路行进方向(红光带)进行动态跟踪。

3、位置跟踪子系统

所述位置跟踪子系统包括安装在股道上的传感器以及采集传感器信息的下位机1和下位机2，车辆进入存车线之后，根据车号识别子系统识别的车号标签信息和传感器的信息，实时在下位机1和下位机2上显示动车组在该股道的具体存放位置。所述安装在股道上的传感器为超声波传感器，实际应用中，可以只在部分股道安装传感器，其它股道则根据动车组的编组信息进行逻辑判断。使用其他的传感器也可以实现位置跟踪，其具体的使用方式及优缺点下文将详细描述。

4、车站联控子系统

车站联控子系统包括车站复示终端以及调度终端，所述车站复示终端放置在车站信号楼，所述调度终端放置在动车所调度室内，满足信号楼值班员与动车所调度员之间办理动车组调度、动车组进、出检查库作业线的安全照查，确保动车组进、出安全。

该动车组位置跟踪系统的关键技术是动车在股道上的位置跟踪与显示，目前动车所内的存车线约450～480米，动车长度约201米。一般情况下一条存车线存放动车1～2列(8节编组和16节编组)，在此使用条件约束下，希望能对动车的定位误差小于5米，要满足这样的定位精度，显然使用即有的轨道信号技术是难于满足要求的。同时，对所用的传感器要求严格，要耐高温、耐寒冷、耐潮湿、耐油污、耐振动、耐雨雪、耐行人干扰等。以下为几种动车在存车线上的定位方案：

a)地圈式定位法：

采用地圈传感器，地圈式定位法是根据频率锁定原理，地圈为振荡器的电感部件，当机车经过设在轨枕间的地圈时，改变振荡器频率，锁相环电路随即进行锁定，以此检测机车位置。这种传感器经试验能达到技术要求，但由于检查库下有排污地沟，安装有难度，且数量较多时，会给工务系统维护带来不便。

b)车轮传感器定位法：

车轮传感器有很多种，而适用于库内使用的，应选择低速性能较好的有源传感器(库内限速10公里/小时)，它的原理是通过对机车车轮的计轴、测速、测距来判定机车位置。试验小组在进行上线试验时发现这种方式对运动的机车效果较好，但对于低速或静止的整备线机车来说就难以计轴、测速、测距，来判定机车位置。

c)红外线定位法：

利用红外线传感器对障碍物有反射作用的原理来对机车定位进行试验。该方案在做室内试验时可以，但上线试验时发现红外线的灵敏度太高，对下雨、下雪天气容易引起干扰，因此不具备实用价值。

d)超声波定位法：

同样超声波传感器也有遇到障碍物有反射作用的特性。经上道试验证明，超声波传感器对下雨、下雪、灰尘、油污没有误动现象，抗干扰能力较强，能达到了理想效果，具有实用价值。

动车定位功能的实现除了能满足调度人员在室内一目了然地看到整个所内动车的进出状态，重要的是：对动车运动过程实时跟踪，准确的知道动车的停放股道编号，端位，头车尾车方向，并结合接触网有电无电状态，合理调度检查库内检修作业流程。结合AEI设备的车号信息，加上进所轨道电路的排路，实时动态跟踪动车的进出和转场作业。

5、服务器端做为主控软件与各远程终端通信互联，实时采集车号识别子系统，微机监测系统的数据，负责与后台Oracle9i数据库通信，经处理后写入系统数据库。同时为调度终端提供数据显示驱动，使得动车所调度人员能够全面掌握所内动车实时状态。具体功能如下：

a)与车号识别子系统通信，实时采集车辆的电子标签信息；

b)与微机监测系统(安装在服务器内的监测软件)通信，实时采集轨道电路的光带，道岔及信号灯信息；

c)与数据库服务器Oracle9i(可与系统服务器使用同一个服务器)通信，实时刷新所内动车的状态信息，将记录写入数据库；

d)与车站复示终端通信，实时将动车的状态信息变化的数据传送给车站复示终端，将整个站场的车辆信息动态刷新，涉及光带，道岔，信号机，车辆运行动态显示等；

e)与调度终端通信，负责驱动调度显示大屏，实时刷新所内动车显示状态；

f)与铁科院电子动车所信息化系统服务器的WebServices接口通信，上传所内动车实时信息；

g)数据处理过程记录及日志；

h)显示各远程终端的连接的状态；

服务器端界面如图2所示，请参阅图3，该服务器端软件的工作流程如下所述：

步骤1：开始，接受连接请求；

步骤2：创建新连接；

步骤3：接收数据/命令；

步骤4：判断是否读到车辆的电子标签及光带信息？如果读到，进入步骤5，否则进入步骤9；

步骤5：读取新数据；

步骤6：读到轨道电路数据，包括轨道电路的光带，道岔及信号灯信息；

步骤7：将轨道电路数据发送给数据库服务器；

步骤8：将该轨道电路数据保存在数据库服务器，然后返回步骤3，循环执行；

步骤9：动车所内需要调车；

步骤10：判断SQL是否正常，如果正常，进步步骤11，否则，进入步骤12；

步骤11：将车辆的电子标签及光带信息添加到数据库服务器中，然后返回步骤3，循环执行；

步骤12：将车辆的电子标签及光带信息添加到系统服务器的临时表中，然后返回步骤3，循环执行。

该服务器端软件开放一个端口：50005，分别与AEI设备，车站复示终端，调度终端，下位机1，下位机2进行通信，都采用TCP/IP协议。

该服务器端通信模块的通信接口逻辑如下所述。

本系统采用异步的Socket通信方式，其中下位机1和下位机2分别为设备UT-660和EL-200，设备UT-660和EL-200分别设置为Server端，其它终端计算机则为客户端与服务器相连接。服务器端IP地址为192.168.0.210，port为50005，UT-660的IP地址为192.168.0.211，port分别为50000和50001，EL-200的IP地址为192.168.0.205，port为4000，具体IP配置见附件7.1。

业务处理逻辑的通信格式为：(类型，序号，值，分割符，结束标志)，具体定义如下表：

类型	序号	值	分割符	结束标志
					1.SL(信号灯)	1～100整数值	0或1	＞	∧
2.DC(道岔)3.GD(股道)4.PS(停车位置)5.DL(有无电)6.HTK(哈科数据)7.Javas(佳维斯数据)

该服务器端WebServices接口逻辑如下所述：

WebServices主要为铁科电子所提供上传数据，接口地址为http://10.135.95.6/DeviceIntf/Service.asmx，处理逻辑分为股道ChangedData，IOData和AllData三种数据格式，具体数据格式定义见附件7.4。

该服务器端微机监测系统模块接口逻辑如下所述：

该接口主要负责从终端计算机串口中读取监测数据，获取整个站场的光带，信号机和道岔信息，结合AEI车号设备，可以对股道上的车辆进行动态跟踪。

6、目前，该动车组位置跟踪系统的客户端分为调度终端、车站复示终端，根据不同的业务需要，可任意添加终端数量并设置其功能，服务器端采用C/S架构来实现业务逻辑的处理。用户接口(软件界面)采用Form窗体结构，设置只读属性，防止用户更改。

调度终端的一个主要功能就是动车实时数据显示，实现这个功能需要终端能得到完整的所内动车调度数据。为了满足调度人员了解动车进车情况和位置信息，客户端启动后自行连接到服务端，获得所内股道占用信息，通过大屏幕显示在动车所调度室内。

车站复示终端使用sokect通信与服务器端保持实时连接，一旦所内动车的状态信息发生变化，则立即发生数据给车站复示终端，将整个站场的车辆信息动态刷新，涉及光带，道岔，信号机，车辆运行动态显示等，给车站调度提供一目了然的所内信息，确保行车安全。

7、综上，该动车组位置跟踪系统具有如下功能：

7.1车号识别功能

a.当动车组出入存车场、检查库时自动读取动车组车号；

b.自动记录动车组出入存车场、检查库时间；

7.2位置跟踪显示

a.显示动车所内存车场、检查库内股道上停放的动车组位置及编组信息；

b.可输入动车组车号查找动车组所在位置；

c.可点击存车场、检查库股道，查找股道上停放的动车组信息；

d.实时动态显示轨道电路的车辆进出情况；

7.3车站联控

提供动车所调度员与车站联控操作界面，对动车的实时调度信息互相确认后安排动车组的进出，确保动车组在所内的运行安全。

7.4接口功能

向“铁科院电子所动车组管理信息系统”提供动车组出入库时间、编组信息、股道停放位置、股道进路等实时信息。

目前该动车组位置跟踪系统经过在上海南动车所6个月的实验，系统稳定可靠。

Claims (10)

1.一种动车组位置跟踪系统，其特征在于：包括服务器、车站联控子系统、车号识别子系统，以及位置跟踪子系统；

所述服务器包括四个模块：a)通信模块：负责整个系统内部及外部的数据通信；b)数据库访问模块，将动车的状态信息记录写入数据库；c)微机监测系统模块：实时采集轨道电路的光带，道岔及信号灯信息；d)WebServices接口：该动车组位置跟踪系统在对现场实时的数据进行处理后，通过该WebServices接口按照既定的协议格式发送给动车所信息化系统服务器；

所述车号识别子系统包括车号自动识别设备、车号标签以及车号识别终端，所述车号自动识别设备安装在动车组检修库、咽喉处，所述车号标签安装在动车组两端，车号读取的实现是通过车号自动识别设备读取动车组车号标签实现，然后该车号标签信息通过网络实时传送给车号识别终端，车号识别终端实时绑定显示该车号标签信息，沿轨道电路行进方向进行动态跟踪；

所述位置跟踪子系统包括传感器以及采集传感器信息的下位机，车辆进入存车线之后，根据车号识别子系统识别的车号标签信息和传感器的信息，实时在下位机上显示动车组在该股道的具体存放位置；

所述车站联控子系统包括调度终端，所述调度终端放置在动车所调度室内；

所述通信模块连接的设备包括所述下位机，调度终端、车号识别终端，根据不同设备的IP地址和端口号进行实时通信。

2.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述车号自动识别设备直接使用与电子标签配套的地面读卡器设备。

3.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述传感器为地圈传感器，设在股道的轨枕间。

4.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述传感器为车轮传感器，设在动车的车轮上。

5.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述传感器为红外线传感器，安装在股道上。

6.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述传感器为超声波传感器，安装在股道上。

7.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述服务器的工作流程包括下述步骤：

步骤1：开始，接受连接请求；

步骤2：创建新连接；

步骤3：接收数据/命令；

步骤4：判断是否读到车辆的电子标签及光带信息？如果读到，进入步骤5，否则进入步骤9；

步骤5：读取新数据；

步骤6：读到轨道电路数据，包括轨道电路的光带，道岔及信号灯信息；

步骤7：将轨道电路数据发送给数据库；

步骤8：将该轨道电路数据保存在数据库，然后返回步骤3，循环执行；

步骤9：动车所内需要调车；

步骤10：判断SQL是否正常，如果正常，进步步骤11，否则，进入步骤12；

步骤11：将车辆的电子标签及光带信息添加到数据库中，然后返回步骤3，循环执行；

步骤12：将车辆的电子标签及光带信息添加到系统服务器的临时表中，然后返回步骤3，循环执行。

8.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述动车组位置跟踪系统采用异步的Socket通信方式，所述下位机设置为服务器端，所述调度终端、车号识别终端、车站复示终端设置为客户端与服务器相连接。

9.如权利要求1或8所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述下位机有两个。

10.如权利要求1所述的动车组位置跟踪系统，其特征在于：所述车站联控子系统还包括车站复示终端，所述车站复示终端放置在车站信号楼，满足信号楼值班员与动车所调度员之间办理动车组调度、动车组进、出检查库作业线的安全照查。

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