CN102602432A - 列车尾部安全防护无线数字控制系统 - Google Patents

Abstract

列车尾部安全防护无线数字控制系统，包括司机控制盒及列尾主机，它还包括安装在每节车厢上的复数个无线路由器，本发明的司机控制盒、列尾主机及无线路由器构成无线数据通信网络，解决了信号盲区的问题，实现无线通信信号的全面覆盖，可靠传输有关列车尾部风压等信息及相关控制指令，采用2.4GHzISM频段，避免了与其它通信系统之间的互相干扰，该控制系统性价比高，有利于推广应用，将彻底解决目前列车尾部安全防护装置存在的问题，为列车行车安全提供强有力的保障，提高列车的运输生产效率。

Description

列车尾部安全防护无线数字控制系统

技术领域

    本发明涉及一种列车尾部安全防护装置，具体来说是指列车尾部安全防护无线数字控制系统。

背景技术

列车尾部安全防护装置是保证铁路运输安全的重要行车设备。2002年以来，全路实施取消货运列车尾部守车及运转车长工程，利用列车尾部安全防护装置实现对列车尾部标志、风压检查、排风制动、主管风压不正常自动报警等功能，列车尾部安全防护装置在铁路货运列车上的大量运用，节省了大量的人力，提高了运输生产效率，在保证列车行车安全中发挥了十分重要的作用。随着铁路六次大提速以及行车装备现代化的不断推进，重载货物列车在全路已经普遍开行，列车速度的提高以及列车编组数量的增加，对列车运行安全提出了更高的要求，列车尾部安全防护装置在运用中存在的问题日渐凸显，列车在运行过程中以及停靠站查询不到列尾风压的问题时有发生，不仅危及行车安全，而且降低列车运行效率，已经成为运输安全生产中的热点与难点问题。

综合各铁路局实际使用情况，列车尾部安全防护装置（简称列尾装置）主要存在下列问题：1、列尾装置使用400M或800M无线通道，占用了铁路行车通信通道，出现列尾装置与调度及运转通信互相干扰的情况，在一定程度上影响行车安全；2、为了提高通信的可靠性，列尾装置主机装配了功率较大的信号发射电台，从而使得主机功耗大，主机能源无法支持48小时以上；3、因为列车制动风压随时在变化，列尾装置主机信号发送频繁，既增耗了主机能源，也增大了干扰机车电台行车通信的概率；4、由于功耗过大，为保证工作时间，列尾主机配置了加大存量的电池，电池体积大，使得列尾装置结构笨重，安装不方便；5、列车在运行在弱场强区段时，发生系统通信中断的情况，这样使得列尾装置保证行车安全的功能大打折扣。

针对上述问题，各铁路局对列车尾部安全防护装置采取了改进措施，如专设列车尾部安全防护装置频率、采用中继组网方式、采用400kHz感应通信、加大主机输出功率等，开设专用频率，占用宝贵的频率资源，只能解决列尾主机对无线列调的干扰问题；中继组网方式很难做到全覆盖而且受供电、系统改造等因素制约，即使在列车上加挂中继器也无法解决像隧道、复杂地形通信盲区的问题；感应通信虽然解决了山岳区段以及隧道内一般无线电台无法通信的难题,由于频率较低,受分相和干扰影响较大,也不能完全解决大型编组枢纽站因干扰场强大影响和分相绝缘造成400kHz信号衰减的问题。

综上所述，目前列车尾部安全防护装置存在的主要问题可概括为：与无线列调的同频干扰问题；隧道、复杂地形及列车编组变化引起的场强覆盖；功耗大等问题。目前采取的技术和管理措施，虽取得了一定的成效，但存在的问题未能从根本上予以解决。

发明内容

本发明提供列车尾部安全防护无线数字控制系统，以解决现有的列车尾部安全防护装置的控制存在以上所述缺点。

本发明采用如下技术方案：

列车尾部安全防护无线数字控制系统，包括司机控制盒及列尾主机，该系统还包括安装在每节车厢上的复数个无线路由器，所述司机控制盒、列尾主机及无线路由器构成短距离无线数据通信网络，在所述司机控制盒及列尾主机之间传输有关列车尾部风压的信息及相关指令。

上述无线路由器采用直接序列扩频方式、O-QPSK调制，其数据传输速率为250kb/s，接收灵敏度为-94dBm，其工作频段为2.4GHz ISM频段，该无线路由器采用风能发电、太阳能电池、锂电池作为供电装置。

上述无线数据通信网络采用数字加密以防止信息被窃取。

上述司机控制盒与列尾主机之间由所述无线路由器实现语音通讯，建立列车内无线对讲系统。

上述司机控制盒包括电源、控制器、显示器、键盘、数据存储器、无线通信电路、A/D模块、D/A模块、音频电路、话筒及喇叭，所述无线通信电路与所述无线路由器连接，所述显示器、键盘、数据存储器和无线通信电路均与所述控制器连接，所述话筒及喇叭与所述音频电路连接再分别通过A/D模块、D/A模块与所述的控制器连接，操作者通过键盘向控制器输入控制、查询等命令，控制器通过显示器显示信息，确认后经无线通信电路发送，同时将该信息存储到数据存储器；与列尾主机进行语音通信时，话筒经语音电路进行信号放大后通过A/D进行模数变换传送给控制器，经语音信号处理后的数据由无线通信电路发送；来自列尾主机的语音信号经无线通信电路接收，传送到控制器，控制器将接收到的语音数据经D/A进行数模转换后由语音电路放大输出到喇叭发声。

上述列尾主机也包括电源、控制器、显示器、键盘、无线通信电路、A/D模块、D/A模块、音频电路、话筒及喇叭，它还包括传感器和执行机构，所述无线通信电路与所述无线路由器连接，所述显示器、键盘、传感器、执行机构及无线通信电路均与控制器连接，所述执行机构与控制器之间连接有一控制电路，所述话筒及喇叭与所述音频电路连接再分别通过A/D模块、D/A模块与所述的控制器连接。控制器控制传感器实时或定时采集列尾风压等信号，并将采集到的数据通过无线通信电路发送到司机控制盒，同时通过显示器显示对应信息，异常时发出声光提示；无线通信电路接收司机控制盒的控制命令，控制器读取数据，解码后通过控制电路控制执行机构完成相应的动作，同时通过显示器显示对应信息；与司机控制盒进行语音通信时，话筒经语音电路进行信号放大后通过A/D进行模数变换传送给控制器，经语音信号处理后的数据由无线通信电路发送；来自司机控制盒的语音信号经无线通信电路接收，传送到控制器，控制器将接收到的语音数据经D/A进行数模转换后由语音电路放大输出到喇叭发声。

进一步地，该司机控制盒还设有USB、RS232C数据通信接口并可与其它控制器进行数据通信或提取所存储信息，其显示器上还设有电源指示灯和排风指示灯，实时显示风压、列尾主机工作状态。

更进一步地，所述司机控制盒的控制器及所述列尾主机的控制器、传感器的信息均记录保存在所述司机控制盒的数据存储器中并可在机查询。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

一、本发明在每节车厢内均设置有无线路由器，形成短距离无线数据网络，短距离无线数据网络具有抗干扰能力强、可靠性高、容量大、功耗低等优点。

二、本发明列车尾部安全防护无线数字控制系统采用2.4GHz ISM频段，避免了与其它通信系统之间的互相干扰。

三、由于无线路由器在100米范围内都有较强的无线信号，本发明每节车厢（标准长度是25米）都设有无线路由器解决了信号盲区的问题，因此，采用无线路由技术可以实现信号的全面覆盖，不受地形及列车编组的影响。

四、本发明基于短距离无线数据网络技术，自建协议，可以实现列车内的语音通讯，建立列车内无线对讲系统。

五、本发明基于短距离无线数据网络技术所需的电路已基本实现集成化，功耗低，体积小，且成本低。

六、本发明采用短距离无线数据网络技术构建新型的列车尾部安全防护装置控制系统性价比高，有利于推广应用，将彻底解决列车尾部安全防护装置存在的问题，为列车行车安全提供强有力的保障，提高了列车运输生产效率。

附图说明

图1为本发明无线控制系统的结构示意图；

图2为本发明司机控制盒的结构方框图；

图3为本发明列尾主机的结构方框图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。对于公知的电路、组件及方法、过程，以下不再详细描述。

参照图1，列车尾部安全防护无线数字控制系统，包括司机控制盒1及列尾主机2，还包括安装在每节车厢上的复数个无线路由器3，采用直接序列扩频、O-QPSK调制、无线通信协议传输有关列车尾部风压的信息及相关指令，无线数据通信网络采用数字加密以防止信息被窃取。本无线路由器3数据传输速率为250kb/s，接收灵敏度为-94dBm，其工作频段为2.4GHz ISM频段，具有很强的抗干扰能力、可靠性高、容量大、功耗低，同时避免了与其它通信系统之间的互相干扰。

参照图2，司机控制盒1包括控制器11、显示器12、键盘13、数据存储器14、数据通信接口15、无线通信电路16、A/D17、D/A18、音频电路19、话筒191、喇叭192、电源10，数据通信接口15可为USB或RS232C，可与其它控制器进行数据通信或提取所存储信息。显示器12上还设有电源指示灯和排风指示灯，实时显示风压、列尾主机2工作状态。操作者通过键盘13向控制器11输入控制命令，控制器11通过显示器12显示命令信息，确认后经无线通信电路16发送，同时将该信息存储到数据存储器14。无线通信电路16接收到列尾主机2的数据，向控制器11发出请求，控制器11读取无线通信电路16接收到的数据，通过显示器12显示相关信息，并将该数据写入数据存储器14，同时经D/A18、音频电路19、喇叭192播报对应的语音信息。操作者通过键盘13向控制器11输入查询命令，控制器11读取数据存储器14中的相关数据，通过显示器12显示相关信息，同时经D/A18、音频电路19、喇叭192播报对应的语音信息。读取存储信息时，将读取设备接入数据通信接口15，启动数据传输，控制器11读取数据存储器14中的数据按规定的数据格式和通信协议将数据传送到读取设备。与列尾主机进行语音通信时，话筒191经语音电路进行信号放大后通过A/D17进行模数变换传送给控制器11，经语音信号处理后的数据由无线通信电路16发送；来自列尾主机2的语音信号经无线通信电路16接收，传送到控制器11，控制器11将接收到的语音数据经D/A18进行数模转换后由语音电路放大输出到喇叭192发声。 

参照图3，列尾主机2主要包括：控制器21、显示器22、键盘23、传感器24、控制电路25、执行机构26、无线通信电路27、A/D281、D/A282、音频电路28、话筒283、喇叭284、电源20。控制器21控制传感器24实时或定时采集列尾风压等信号，并将采集到的数据通过无线通信电路27发送到司机控制盒1，同时通过显示器22显示对应信息，异常时发出声光提示。无线通信电路27接收司机控制盒1的控制命令，控制器21读取数据，解码后通过控制电路控制执行机构完成相应的动作，同时通过显示器22显示对应信息。与司机控制盒1进行语音通信时，话筒283经音频电路28进行信号放大后通过A/D281进行模数变换传送给控制器21，经语音信号处理后的数据由无线通信电路27发送；来自司机控制盒1的语音信号经无线通信电路27接收，传送到控制器21，控制器21将接收到的语音数据经D/A282进行数模转换后由音频电路28放大输出到喇叭284发声。

上述司机控制盒1的控制器11及所述列尾主机2的控制器21、传感器24的信息均记录保存在所述司机控制盒1的数据存储器14中并可在机查询。

无线路由器3负责司机控制盒1与列尾主机2之间无线数据信号的中转，采用风能发电、太阳能电池或锂电池作为供电装置。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (11)

1.列车尾部安全防护无线数字控制系统，包括司机控制盒及列尾主机，其特征在于：还包括安装在每节车厢上的复数个无线路由器，所述司机控制盒、列尾主机及无线路由器构成无线数据通信网络，在所述司机控制盒及列尾主机之间传输有关列车尾部风压的信息及相关指令。

2.根据权利要求1所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述司机控制盒包括电源、控制器、显示器、键盘、数据存储器、无线通信电路、A/D模块、D/A模块、音频电路、话筒及喇叭，所述无线通信电路与所述无线路由器连接，所述显示器、键盘、数据存储器和无线通信电路均与所述控制器连接，所述话筒及喇叭与所述音频电路连接再分别通过A/D模块、D/A模块与所述的控制器连接。

3.根据权利要求1所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述司机控制盒还设有USB、RS232C数据通信接口并可与其它控制器进行数据通信或提取所存储信息。

4.根据权利要求2或3所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述显示器上设有电源指示灯和排风指示灯，实时显示风压、列尾主机工作状态。

5.根据权利要求1或2所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述列尾主机包括电源、控制器、显示器、键盘、传感器、执行机构、无线通信电路、A/D模块、D/A模块、音频电路、话筒及喇叭，所述无线通信电路与所述无线路由器连接，所述显示器、键盘、传感器、执行机构及无线通信电路均与控制器连接，所述执行机构与控制器之间连接有一控制电路，所述话筒及喇叭与所述音频电路连接再分别通过A/D模块、D/A模块与所述的控制器连接。

6.根据权利要求5所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述司机控制盒的控制器及所述列尾主机的控制器、传感器的信息均记录保存在所述司机控制盒的数据存储器中并可在机查询。

7.根据权利要求1所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述司机控制盒与列尾主机之间由所述无线路由器实现语音通讯，建立列车内无线对讲系统。

8.根据权利要求1所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述无线路由器采用直接序列扩频方式、O-QPSK调制，其数据传输速率为250kb/s，接收灵敏度为-94dBm。

9.根据权利要求1所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述无线路由器的工作频段为2.4GHz ISM频段。

10.根据权利要求1所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述无线路由器采用风能发电、太阳能电池、锂电池作为供电装置。

11.根据权利要求1所述的列车尾部安全防护无线数字控制系统，其特征在于：所述无线数据通信网络采用数字加密以防止信息被窃取。

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