CN108099962B

CN108099962B - 一种基于rfid技术的列车位置类型自动识别系统及应用

Info

Publication number: CN108099962B
Application number: CN201711253659.8A
Authority: CN
Inventors: 蔡东宝; 刘键; 刘帅; 孙金龙; 李中岭
Original assignee: Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Current assignee: Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority date: 2017-12-02
Filing date: 2017-12-02
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2037-12-02
Also published as: CN108099962A

Abstract

本发明涉及一种基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统及应用，该自动识别系统包括RFID接收天线、地面电子标签、系统主机和独立显示终端，其中，地面电子标签铺设在正线道岔附近的轨道上，用于列车位置类型识别；地面电子标签的按照部署位置类型分为A～G七种，包括：上行正线直向轨道上，靠近道岔基本轨的A型标签；下行正线直向轨道上，靠近道岔基本轨的D型标签；上行道岔所在轨道上，靠近辙叉心的B型标签；下行道岔所在轨道上，靠近辙叉心的E型标签；上行道岔所在轨道上，警冲标对应位置的C型标签；下行道岔所在轨道上，警冲标对应位置的F型标签；出、入段线上靠近正线位置的G型标签。该自动识别系统能够很好地识别列车此时所处的位置类型。

Description

一种基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统及应用

技术领域

本发明属于城轨列车追踪技术领域，具体涉及一种基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统及应用。

背景技术

当列车辅助防护系统运行过程中，可通过射频收发天线实现列车间的通信、测距功能，后车首端通过射频收发天线发送“问询信号”。前车尾端收到“问询信号”后，经过解码、计算，可获取后车的信息和距离，前车尾端处理完成后，发送“应答信号”给后车。后车首端收到“应答信号”后，经过解码、计算，可获取前车的信息和距离。通过射频收发天线间的“问询”和“应答”，即可实现列车间的通信和测距功能。

由于射频信号是广播发送，无论是当前方向运行的列车，还是对面方向运行的列车，都能够接收到信号并返回应答信息，所以对于图1后车来说，无法识别前车是当前运行方向还是对面运行方向，从而造成虚假预警，极大的影响系统可用性。

现有技术中列车辅助防护系统设备提供人机操作接口，地铁司机需要在设备启动后，人工设定当前列车是运行在“上行”方向还是“下行”方向。在列车间通信过程中，会相互传递列车运行方向信息。对于图1中的后车，就可以根据运行方向信息，区分出当前运行方向的列车和对面方向的列车，实现只对当前方向运行的列车进行预警，忽略对面方向运行的列车。但这种方式其存在下述不足：在设备启动后，司机需要进行人工设置，增加司机工作量，如果司机操作失误，系统就会工作异常；该方式同样无法识别在同一轨道上运行，但运行方向相反的列车。

如图2所示，P2车由下行站台发车准备做下行折返，折返过程中，会经过侧向线路运行到上行线路上。由于P2车当前运行方向为“下行”，P1车当前运行方向为“上行”，按照上述方式，P1、P2车是无法相互识别的，这种情况下，会造成漏警，存在较大的安全隐患。

术语解释

列车辅助防护系统：一种基于地铁列车间相互通信、测距技术的运行辅助系统。可在司机人工驾驶列车的情况下，提供当前列车运行前方可能存在追尾、正面撞击、侧面撞击风险的其他列车的速度、距离等信息，并在显示终端上显示出来，辅助司机安全驾驶。

RFID：Radio Frequency Identification，又称无线射频识别技术

BTM：Balise Transfer Module,应答器传输模块

发明内容

针对在列车辅助防护系统中，如何减少司机操作，同时又可准确判断前方列车与当前列车是否运行在同一条轨道(只有在同一条轨道上运行，才会有冲突的风险)的问题，本发明所要解决的技术问题是，提出一种基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统及应用，该自动识别系统能够很好地识别列车此时所处的位置类型，作为列车辅助防护系统的输入，来辅助司机进行安全驾驶，这样既可以减少司机操作，又可用于判断前方列车与当前列车是否运行在同一条轨道上。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统，其特征在于该自动识别系统包括RFID接收天线、地面电子标签、系统主机和独立显示终端，其中，地面电子标签铺设在正线道岔附近的轨道上，用于列车位置类型识别；RFID接收天线安装在列车首、尾两端的驾驶室底部，系统主机和独立显示终端均位于驾驶室内；系统主机为核心控制设备，独立显示终端为人机交互接口，为司机提供预警显示界面；

地面电子标签的按照部署位置类型分为A～G七种，包括：上行正线直向轨道上，靠近道岔基本轨的A型标签；下行正线直向轨道上，靠近道岔基本轨的D型标签；上行道岔所在轨道上，靠近辙叉心的B型标签；下行道岔所在轨道上，靠近辙叉心的E型标签；上行道岔所在轨道上，警冲标对应位置的C型标签；下行道岔所在轨道上，警冲标对应位置的F型标签；出、入段线上靠近正线位置的G型标签；

B型标签和E型标签，用于识别列车车头侧向轨道占用的识别；C型标签和F型标签用于列车车尾出清直向轨道识别；

每个地面电子标签的编号用NO_[A-G]表示，

其中，NO代表道岔位置编号，上行道岔为单数，下行道岔为双数；A-G为标签类型。

一种列车辅助防护系统，该防护系统使用上述的列车位置类型自动识别系统，列车辅助防护系统还包括射频收发天线，该射频收发天线用于实现列车间通信及测距。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明在地面布置地面电子标签，且将地面电子标签进行分类编号，该地面电子标签携带列车位置类型信息，可有效识别列车所属位置类型，为系统应用提供支持；通过地面电子标签代替人工设置，能实现列车位置类型的自动识别。

2)本发明基于列车位置类型的自动识别，可实现列车辅助防护系统中列车出入车辆段、上下行的自动识别，还能准确判断与当前列车存在位置冲突的前方列车，降低事故风险，提高系统安全性。

3)本发明在设备启动后，司机无需人工设置即可自动进入、退出工作模式，并自动判断上下行，降低司机工作量，减少出错概率。

4)本发明能够准确识别同一轨道上运行，或与本轨道运行列车有潜在位置冲突的列车。

附图说明

图1为现有列车辅助防护系统的工作原理示意图；

图2为折返场景示意图；

图3为本发明基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统的结构示意图；

图4为本发明中不同类型地面电子标签铺设位置示意图；

图5为本发明中A、B、C型标签的部署位置示意图；

图6为按照本发明地面电子标签设定的列车位置类型示意图；

图7为列车出库时的工作流程图；

图8为列车回库时的工作流程图；

图9为正线列车重启或上电时的工作流程图。

图中，1射频收发天线、2RFID接收天线、3地面电子标签、4系统主机、5独立显示终端、6轨道、P1～P6列车。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统(简称方法，参见图3-6)，包括RFID接收天线2、地面电子标签3、系统主机4和独立显示终端5。其中，地面电子标签铺设在正线道岔附近的轨道6上，用于列车位置类型识别；RFID接收天线安装在列车首、尾两端的驾驶室底部，系统主机和独立显示终端均位于驾驶室内；系统主机为核心控制设备，独立显示终端为人机交互接口，为司机提供预警显示界面；

每个地面电子标签的编号用NO_[A-G]表示，

其中，NO代表道岔位置编号，上行道岔为单数，下行道岔为双数；A-G为标签类型；

正线安装地面电子标签时，需按照如下要求进行：

A、D型标签:距叉尖L米处，L＝3～5米；

B、E型标签:距辙叉叉心M米处，M＝3～5米；

C、F型标签:距离警冲标N米处，N＝RFID接收天线距车头安装偏移距离+1.5米；

G型标签:出、入段线靠近正线轨道的位置。

本发明的进一步特征在于每种类型的标签在同一个位置上可以布置多个相同的标签，多个相同的标签独立工作，用于防止由于标签识别过程中的个别标签丢失而导致的位置识别错误等情况的发生。

本发明中C、F型标签的布置位置如果超出道岔所在轨道，则标签布置在当前侧向轨道的末端；不同类型标签部署间距需大于1.5米。

本发明中结合地面电子标签，列车辅助防护系统将列车所在的轨道位置分为如下3种类型L1～L3：

编号L1：下行直向轨道，A型标签所在轨道；

编号L2：上行直向轨道，D型标签所在轨道；

编号L3：上、下行间的侧向轨道，B、E、C、F型标签所在轨道。

列车辅助防护系统工作过程中，会对具有相同位置类型或等价位置类型的列车进行识别和预警：

相同位置类型：L1、L2

等价位置类型：L1转变为L3，等价为L2；L2转变为L3，等价为L1。

本发明还保护一种列车辅助防护系统，该系统使用上述的列车位置类型自动识别系统，包括射频收发天线2，该射频收发天线用于实现列车间通信及测距。

列车辅助防护系统只提供正线区域的列车间冲突预警功能，当车辆运行在车辆段或者车辆段联络线轨道时，系统处于休眠状态，休眠状态与预警状态自动切换。

列车上电后，列车由车辆段驶往正线时，当列车经过G型标签，之后又经过A或D型标签后，系统即可判断列车出库，并由休眠状态进入预警状态。此时，如果列车最后经过的标签类型为A标签，则可以判断列车运行在上行轨道上，如果最后经过的标签类型为D型标签，则可以判断列车运行在下行轨道上，完成列车出库的自动识别，具体工作流程如图7所示。

列车结束运营后，列车准备由正线回库时，当列车经过A或D型标签，且之后又经过G型标签，列车辅助防护系统即可判断列车回库，并由预警状态进入休眠状态，完成列车回库的自动识别，具体工作流程如图8所示。

当列车在正线运营期间重新上电，或在存车线上电时，列车进入休眠状态，当列车经过A型或D型标签时，系统即可判断列车在下行或上行轨道上运行，并由休眠状态进入预警状态，正线列车重启或上电过程，具体工作流程见图9。

使用本发明列车辅助防护系统进行列车追踪控制的过程是：

1)列车在线路上运行过程中，安装在列车首、尾端底部的RFID接收天线会持续检测安装在线路上的地面电子标签；

2)当列车经过地面电子标签上方时，RFID接收天线即可检测到地面电子标签，并将标签内的信息读取出来进行处理；由于电子标签中存储着位置相关信息，因此可以根据电子标签中的内容，实现列车位置类型自动识别；识别出该列车是属于何种轨道位置类型，所述轨道位置类型包括下行直向轨道、上行直向轨道和上、下行间的侧向轨道；

3)列车辅助防护系统会根据列车所在的轨道位置类型，实现前方列车距离预警功能。

前后两列车间位置信息的交互的过程如下：

1)后车首端主动问询，后车发送的问询信息包中包含本车的位置信息；

2)前车尾端接收到问询信息后，经过数据处理，就获取了后车的位置信息，完成信息获取；

3)前车尾端被动应答，前车给后车发送的应答信息中也包含本车的位置信息；

4)后车首端接收到应答信息后，经过数据处理，也获取到了前车的位置信息；从而完成前后两列车间位置信息的交互。

本发明的列车辅助防护系统能应用在正线直向追尾冲突情景、正线直向正面冲突情景、正线侧向轨道冲突情景的预警中。

以图6为例，

P1车首端的轨道位置类型为L1，P3车尾端的轨道位置类型为L1，P5车尾端的轨道位置类型为L1。这时，P1车可对P3、P5进行识别和预警。

P6车的轨道位置类型为L2，P3车首端的轨道位置类型为L3(P3车的等价位置类型为L1转变为L3,等价为L2)，P4车的轨道位置类型为L2，P2车的轨道位置类型为L2，这时，P6车可对P2、P3、P4进行识别和预警，P6对P4、P2车为正线直向追尾冲突情景，P6对P3车为正线直向正面冲突情景。

本发明中采用车载RFID接收天线和地面电子标签对列车所处的上下行线路、侧向线路情况进行定位识别替代传统方案中的人工设置列车位置，成本低，且定位精度高，该列车辅助防护系统的定位能独立于既有信号系统，不会与既有信号系统的产生关联，通过列车位置类型识别，解决传统列车辅助防护系统的弊端：如司机操作复杂、位置识别不准确导致的虚警、误报等，提供系统稳定性。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统，其特征在于该自动识别系统包括RFID接收天线、地面电子标签、系统主机和独立显示终端，其中，地面电子标签铺设在正线道岔附近的轨道上，用于列车位置类型识别；RFID接收天线安装在列车首、尾两端的驾驶室底部，系统主机和独立显示终端均位于驾驶室内；系统主机为核心控制设备，独立显示终端为人机交互接口，为司机提供预警显示界面；

每个地面电子标签的编号用NO_[A-G]表示，

电子标签中存储着位置相关信息，根据电子标签中的内容，实现列车位置类型自动识别；识别出该列车是属于何种轨道位置类型，所述轨道位置类型包括下行直向轨道、上行直向轨道和上、下行间的侧向轨道。

2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统，其特征在于，正线安装地面电子标签时，需按照如下要求进行：

A型标签和D型标签:距叉尖L米处，L＝3～5米；

B型标签和E型标签:距辙叉叉心M米处，M＝3～5米；

C型标签和F型标签:距离警冲标N米处，N＝RFID接收天线距车头安装偏移距离+1.5米；

G型标签:出、入段线靠近正线轨道的位置。

3.根据权利要求1所述的基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统，其特征在于，每种类型的标签在同一个位置上可以布置多个相同的标签，多个相同的标签独立工作。

4.根据权利要求1所述的基于RFID技术的列车位置类型自动识别系统，其特征在于，不同类型标签部署间距需大于1.5米。

5.一种列车辅助防护系统，其特征在于该防护系统使用权利要求1-4任一所述的列车位置类型自动识别系统，列车辅助防护系统还包括射频收发天线，该射频收发天线用于实现列车间通信及测距。

6.根据权利要求5所述的列车辅助防护系统，其特征在于列车辅助防护系统只提供正线区域的列车间冲突预警功能，当车辆运行在车辆段或者车辆段联络线轨道时，系统处于休眠状态，休眠状态和预警状态自动切换。

7.根据权利要求5所述的列车辅助防护系统，其特征在于列车辅助防护系统能应用在正线直向追尾冲突情景、正线直向正面冲突情景和正线侧向轨道冲突情景的预警中。