CN107650948A - 一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，包括定位基站、车头模块和车位模块，所述定位基站包括UWB接收模块、处理模块和通信模块，所述UWB接收模块和处理模块电连接，所述处理模块和通信模块电连接；所述车头模块包括UWB发射模块、通信模块、处理模块、测速模块和行驶模块，所述UWB发射模块的输出端与定位基站中的UWB接收模块的输入端电连接，所述通信模块输入端与定位基站中的通信模块输出端电连接，且通信模块和测速模块的输出端均与处理模块的输入端电连接，所述处理模块的输出端与行驶模块的输入端电连接。本发明能够实现对列车的实时定位，确保轨道交通车辆高效、安全地运行，通过UWB进行测距、定位，功耗低，准确性高。
Description
技术领域
本发明涉及列车防碰撞技术领域，尤其涉及一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统。
背景技术
随着国民生产、生活的需要不断扩大，交通运输业也在飞速地发展，其中轨道交通发展尤为迅速，如铁路客货运、地铁、轻轨等。轨道交通系统中一旦发生故障，必然会造成巨大的损害，尤其是在载人轨道车辆等发生碰撞或追尾时，造成的物质损失和精神创伤将是无法弥补的。造成轨道车辆发生碰撞或追尾事故的原因有很多，大致可以分为两类：一类是人为因素，一类是环境因素。人为因素包括：列车控制中心调度人员的操作失误，列车控制员对列车控制失误等；环境因素包括：雨雪天气轨道路面情况复杂，雷电天气可能对列车控制系统产生影响等。这些灾祸都可以通过现有的技术加以预防和控制，这就需要设计相应的轨道车辆防碰撞系统来有效避免该类事故的发生。
轨道列车的运行安全，关系着乘客的生命财产安全，同时也是线路高效运营的前提。列车交通网络中的各列车在运行过程中，前后列车之间保持一定的距离是行车安全的基本前提。现有的列车交通网络都采用（准）移动或传统的固定闭塞、联锁等机制来控制网络中各列车之间的间距，由于列车缺乏向前后车自主示警的手段，也缺乏自主探测与前后车之间间距的手段，因此一旦这些控制机制因各种原因引起的故障或疏漏而失效时，会将列车置于严重的碰撞风险中。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，能够实现对列车的实时定位，可以作为一种确实可行的冗余系统，确保轨道交通车辆高效、安全地运行，通过UWB进行测距、定位，功耗低，准确性高。
本发明的技术方案是：
一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，包括定位基站、车头模块和车位模块，所述定位基站包括UWB接收模块、处理模块和通信模块，所述UWB接收模块输出端和处理模块的输入端电连接，所述处理模块的输出端和通信模块的输入端电连接；
所述车头模块包括UWB发射模块、通信模块、处理模块、测速模块和行驶模块，所述UWB发射模块的输出端与定位基站中的UWB接收模块的输入端电连接，所述通信模块输入端与定位基站中的通信模块输出端电连接，且通信模块和测速模块的输出端均与处理模块的输入端电连接，所述处理模块的输出端与行驶模块的输入端电连接；
所述车尾模块的包括UWB接收模块、通信模块、UWB发射模块和处理模块，所述UWB接收模块的输入端与另一列车的UWB发射模块的输出端电连接，且UWB接收模块的输出端与处理模块的输入端电连接，所述UWB发射模块的输出端与定位基站的UWB接收模块的输入端电连接，所述通信模块输入端与定位基站中的通信模块输出端电连接，且通信模块与处理模块电连接，所述车尾模块中的通信模块与车头模块中的通信模块电连接。
优选的，所述通信模块为无线模块。
优选的，所述定位基站针对一辆列车的个数为3-5个。
采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统的防碰撞方法：所述车头模块和车尾模块的UWB发射模块定期发射的脉冲信号，相邻两定位基站中的UWB接收模块接收信号，并记录接收的时间，计算分析得到车头和车位距离各定位基站的距离；将距离信息反馈给车头模块和车位模块中，通过处理模块进一步计算得出此时列车的位置；车尾模块中的UWB接收模块可接收其他列车车头的UWB信号，并通过计算可得出两列车间距，并将距离信息反馈给车头模块中，并根据列车的实时速度来实现对列车进行控制。
本发明中的有益效果：本发明是一个主动式的防碰撞系统，能够实现对列车的实时定位，可以作为一种确实可行的冗余系统，确保轨道交通车辆高效、安全地运行；缩短了现有闭塞区间的长度，提高了列车行驶的密度，增强了运行效率；通过UWB进行测距、定位，功耗低，准确性高；通过无线通信模块将位置信息进行传输，并根据两车辆间的位置信息和行驶速度自动控制车辆对车辆进行制动，避免了由于人为操作失误而引起的列车事故的发生，能够有效防止列车碰撞事故发生，提高了列车行驶的安全性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统的框架图。
具体实施方式
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。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，包括定位基站、车头模块和车位模块，所述定位基站包括UWB接收模块、处理模块和通信模块，所述UWB接收模块输出端和处理模块的输入端电连接，所述处理模块的输出端和通信模块的输入端电连接；
所述车头模块包括UWB发射模块、通信模块、处理模块、测速模块和行驶模块，所述UWB发射模块的输出端与定位基站中的UWB接收模块的输入端电连接，所述通信模块输入端与定位基站中的通信模块输出端电连接，且通信模块和测速模块的输出端均与处理模块的输入端电连接，所述处理模块的输出端与行驶模块的输入端电连接；
所述车尾模块的包括UWB接收模块、通信模块、UWB发射模块和处理模块，所述UWB接收模块的输入端与另一列车的UWB发射模块的输出端电连接，且UWB接收模块的输出端与处理模块的输入端电连接，所述UWB发射模块的输出端与定位基站的UWB接收模块的输入端电连接，所述通信模块输入端与定位基站中的通信模块输出端电连接，且通信模块与处理模块电连接，所述车尾模块中的通信模块与车头模块中的通信模块电连接。
所述通信模块为无线模块。
所述定位基站针对一辆列车的个数为3-5个。
采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统的防碰撞方法：所述车头模块和车尾模块的UWB发射模块定期发射的脉冲信号，相邻两定位基站中的UWB接收模块接收信号，并记录接收的时间，计算分析得到车头和车位距离各定位基站的距离；将距离信息反馈给车头模块和车位模块中，通过处理模块进一步计算得出此时列车的位置；车尾模块中的UWB接收模块可接收其他列车车头的UWB信号，并通过计算可得出两列车间距，并将距离信息反馈给车头模块中，并根据列车的实时速度来实现对列车进行控制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，包括定位基站、车头模块和车位模块，其特征在于：所述定位基站包括UWB接收模块、处理模块和通信模块，所述UWB接收模块输出端和处理模块的输入端电连接，所述处理模块的输出端和通信模块的输入端电连接；
所述车头模块包括UWB发射模块、通信模块、处理模块、测速模块和行驶模块，所述UWB发射模块的输出端与定位基站中的UWB接收模块的输入端电连接，所述通信模块输入端与定位基站中的通信模块输出端电连接，且通信模块和测速模块的输出端均与处理模块的输入端电连接，所述处理模块的输出端与行驶模块的输入端电连接；
所述车尾模块的包括UWB接收模块、通信模块、UWB发射模块和处理模块，所述UWB接收模块的输入端与另一列车的UWB发射模块的输出端电连接，且UWB接收模块的输出端与处理模块的输入端电连接，所述UWB发射模块的输出端与定位基站的UWB接收模块的输入端电连接，所述通信模块输入端与定位基站中的通信模块输出端电连接，且通信模块与处理模块电连接，所述车尾模块中的通信模块与车头模块中的通信模块电连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，其特征在于：所述通信模块为无线模块。
3.根据权利要求1所述的一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，其特征在于：所述定位基站针对一辆列车的个数为3-5个。
4.根据权利要求1所述的一种采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统，其特征在于：所述采用微功率测距与通信的列车防碰撞系统的防碰撞方法是：所述车头模块和车尾模块中的UWB发射模块定期发射的脉冲信号，相邻两定位基站中的UWB接收模块接收信号，并记录接收的时间，计算分析得到车头和车位距离各定位基站的距离；将距离信息反馈给车头模块和车位模块中，通过处理模块进一步计算得出此时列车的位置；车尾模块中的UWB接收模块可接收其他列车车头的UWB信号，并通过计算可得出两列车间距，并将距离信息反馈给车头模块中，并根据列车的实时速度来实现对列车进行控制。
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