CN109017880A - 一种轨道车辆管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轨道车辆管理系统，包括：卫星定位基准站用于获取轨道车辆的卫星定位数据，将所述卫星定位数据发送至机车定位终端；机车定位终端用于获取轨道车辆的运行状态数据及运行环境数据，根据卫星定位数据及运行状态数据生成轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标；基于轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、运行环境数据及非位置信息生成管理调度指令，对所述轨道车辆进行管理；如此，同时利用卫星定位数据及运行状态数据对车辆进行综合定位，因运行状态数据中可以确定出车辆实时所处的铁路线路以及所处的区段，再结合卫星定位数据确定出轨道车辆的实时位置，因此车辆的定位精度可以得到大幅提高，进而可以高效地对车辆运行的管理。
Description
技术领域
本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆管理系统。
背景技术
目前，随着列车技术的快速发展，列车全自动驾驶技术已成为轨道交通行业未来技术发展的重要方向。
但是现有技术中，常常因为不能高精度地对车辆进行定位，获取到的车辆的实时位置误差较大，导致对车辆运行的管理效率不高，进而增加了时间和运营成本，也降低了轨道交通的运营效率。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种轨道车辆管理系统，用于解决现有技术中在轨道交通中，由于不能对车辆进行高精度定位，导致对车辆运行的管理效率不高，进而导致轨道交通运行效率的技术问题。
本发明提供一种轨道车辆管理系统，所述系统包括：卫星定位基准站及机车定位终端；
所述卫星定位基准站，用于获取轨道车辆的卫星定位数据，将所述卫星定位数据发送至所述机车定位终端；
所述机车定位终端，用于获取所述轨道车辆的运行状态数据及运行环境数据，根据所述卫星定位数据及所述运行状态数据生成所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标，所述运行状态数据包括轨道电路信号及非位置信息；
基于所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及所述非位置信息生成管理调度指令，以对所述轨道车辆进行管理。
上述方案中，所述机车定位终端包括：
数据处理单元，用于对所述卫星定位数据、所述运行状态数据及所述运行环境数据进行分类压缩，生成数据包。
上述方案中，所述机车定位终端包括：
解码单元，用于对所述数据包进行解码，提取所述数据包中的卫星定位数据及所述运行状态数据中的位置信息，并将所述位置信息发送至坐标转化单元；
坐标转换单元，用于对所述位置信息进行坐标转换，生成地图坐标数据；
地图匹配单元，用于根据所述地图坐标数据生成与轨道精密电子地图相匹配的坐标。
上述方案中，所述机车定位终端包括：
空间地理信息输出单元，用于输出空间地理信息数据；
地图操作跟踪单元，用于根据所述空间地理信息数据及所述与轨道精密电子地图相匹配的坐标，在所述轨道精密电子地图上标注所述轨道车辆的位置。
上述方案中，所述机车定位终端与地面列车监控系统通信，获取所述轨道车辆的所述运行环境数据。
上述方案中，所述机车定位终端还用于：
将所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标发送至所述地面列车监控系统。
上述方案中，所述地面列车监控系统包括：
监控服务器，用于获取所述轨道车辆的所述运行状态数据，以及所述轨道车辆的运行环境数据；
监控终端，用于根据所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及所述运行状态数据中的所述非位置信息生成所述管理调度指令。
上述方案中，所述运行状态数据包括：所述轨道车辆所处的铁路线路信息及轨道车辆标识ID。
上述方案中，所述运行环境数据包括：站台屏蔽门的监测数据及道岔状态监测数据。
上述方案中，所述非位置信息包括：所述轨道车辆的运行速度、车次、正晚点信息及所述轨道车辆距前方信号机的距离。
本发明提供了一种轨道车辆管理系统，所述系统包括：卫星定位基准站及机车定位终端；所述卫星定位基准站，用于获取轨道车辆的卫星定位数据，将所述卫星定位数据发送至所述机车定位终端；所述机车定位终端，用于获取所述轨道车辆的运行状态数据及运行环境数据，根据所述卫星定位数据及所述运行状态数据生成所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标，所述运行状态数据包括轨道电路信号及非位置信息；基于所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及所述非位置信息生成管理调度指令，以对所述轨道车辆进行管理；如此，在对轨道车辆进行实时定位时，同时利用卫星定位数据及运行状态数据对车辆进行综合定位，因运行状态数据中的轨道电路信号可以确定出车辆实时所处的铁路线路以及所处的区段，再结合卫星定位数据确定出轨道车辆的实时位置，因此车辆的定位精度可以得到大幅提高，进而可以高效地对车辆运行的管理，提高轨道交通的运营效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的轨道车辆管理系统的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的机车定位终端的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的地面列车监控系统的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中在轨道交通中，由于不能对车辆进行高精度定位，导致对车辆运行的管理效率不高，进而导致轨道交通运行效率的技术问题，本发明提供了一种轨道车辆管理系统，所述系统包括：卫星定位基准站及机车定位终端；所述卫星定位基准站，用于获取轨道车辆的卫星定位数据，将所述卫星定位数据发送至所述机车定位终端；所述机车定位终端，用于获取所述轨道车辆的运行状态数据及运行环境数据，根据所述卫星定位数据及所述运行状态数据生成所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标，所述运行状态数据包括轨道电路信号及非位置信息；基于所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及所述非位置信息生成管理调度指令，以对所述轨道车辆进行管理。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
本实施例提供一种轨道车辆管理系统，参见图1，所述系统包括：卫星定位基准站1及机车定位终端2；其中，
所述卫星定位基准站1，一般建立在铁路轨道或站场区域，用于实时接收轨道车辆在该观测点的卫星定位数据，将卫星定位数据发送至所述机车定位终端2；这里所述的轨道车辆可以包括铁道列车或者城市轨道车辆；卫星定位数据一般是指GPS数据，但是由于轨道车辆所处环境复杂，在很多场景(比如厂房、隧道等)不能实时接收到GPS数据；并且由于卫星定位数据本身的定位精度一般为5m，而两个轨道之间的距离为4.5m，因此如果只依靠卫星定位数据对轨道车辆进行定位的话，定位精度得不到保证。
所述机车定位终端2，一般安装在列车的驾驶室内，用于获取轨道车辆的运行状态数据及运行环境数据，并根据所述卫星定位数及所述运行状态数据生成轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标，所述运行状态数据包括轨道电路信号及非位置信息；
根据所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及非位置信息生成管理调度指令，以对所述轨道车辆进行管理。
其中，运行状态数据包括：轨道电路信号、轨道车辆的运行速度、运动方向、车轮转动的次数、单位时间内经过的里程、车次、正晚点信息、轨道车辆距前方信号机的距离及车辆是否处于运动状态等；轨道电路信号包括：轨道车辆所处的铁路线路信息、具体的区段信息及轨道车辆标识ID等。非位置信息包括：轨道车辆的运行速度、车次、正晚点信息及轨道车辆距前方信号机的距离等。运行环境数据包括：站台屏蔽门的监测数据及道岔状态监测数据等。
这里，机车定位终端2可以通过无线网络或有线网络与地面列车监控系统通信，以从地面列车监控系统获取轨道车辆的运行环境数据及运行状态数据；当然机车定位终端2也可以通过无线网络直接与轨道电路设备通信，直接获取到轨道电路信号。
具体地，参见图2，机车定位终端2包括：数据处理单元21、解码单元22、坐标转换单元23、地图匹配单元24、空间地理信息输出单元25、地图输出单元26、地图操作跟踪单元27；其中，
数据处理单元21首先获取运行状态数据、运行环境数据及卫星定位数据，将获取到的数据进行分类压缩后打包，生成数据包，并将数据包发送至解码单元22。
解码单元22用于对数据包进行解码，提取数据包中的卫星定位数据及所述运行状态数据中的位置信息，并将位置信息发送至坐标转化单元23，将剩余的信息发送至地图操作跟踪单元27；这里，位置信息包括：卫星定位数据中的经度信息、纬度等信息、海拔信息以及运行状态数据中的轨道电路信号；剩余信息是指运行环境数据以及运行状态数据中的轨道车辆的运行速度、车次、正晚点信息及轨道车辆距前方信号机的距离等信息。
坐标转换单元23接收到解码后的位置信息后，对位置信息进行坐标转换，生成地图坐标数据。这里，因地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，因此需要利用投影变换方法将大地坐标系中的经度信息、纬度信息及海拔信息进行转换，生成平面地图上的直角坐标系中的坐标数据。
这里，投影变换方法可以包括：正轴等角圆柱投影、高斯-克吕格投影、斜轴等面积方位投影、双标准维线等角圆锥投影、等差分纬线多圆锥投影、正轴方位投影或数学解析法等。
其中，数学解析法是在球面与投影面之间建立点与点的函数关系，通过数学的方法确定经纬线交点位置的一种投影方法。一般是在透视投影的基础上，发展建立球面与投影面之间点与点的函数关系的。具体地，在地图投影的建立系假定有一个投影面(平面、可展的圆锥面或圆柱面)与投影原面(地球椭球面)相切、相割或多面相切，利用预设的投影函数将投影原面上的地理坐标点一一投影到平面(投影面)坐标系内，即可以获取平面地图上的坐标数据。其实质是将地球椭球面上地理坐标转化为平面直角坐标(x、y)。它们之间的数学关系式可以如公式(1)及公式(2)所示：
式中f1、f2为预设的投影函数。
坐标转换完成后，还需对转换后的坐标进行校准，本实施例中的校准方法包括两种方式：第一种方式是在卫星定位信号较好的情况下通过差分定位的方式进行校准。具体是利用卫星定位基准站1的测量坐标为基准，对轨道车辆的转换坐标进行校准。
第二种方式是当轨道车辆路过厂房、隧道等地点时，卫星定位信号不好的情况下，基于轨道车辆的运行轨迹，通过车轮滚动的距离来计算机车在轨道上的运动距离，从而对轨道车辆的转换坐标进行校准。
生成地图坐标数据后，地图匹配单元24用于根据地图坐标数据生成与轨道精密电子地图相匹配的坐标。这里，轨道精密电子地图是由地图输出单元26输出的，轨道精密电子地图是高精度地理信息系统(GIS，Geographic Information System)。
获取到空间与轨道精密电子地图相匹配的坐标后，空间地理信息输出单元25输出空间地理信息数据。这里，空间地理信息输出单元25可以与地面列车监控系统的空间地理信息数据库连接，从空间地理信息数据获取空间地理信息数据。空间地理信息数据可以包括地图上的动态元素(例如轨道信号机、道岔和轨道电路的状态)以及机车的运行数据(例如轨道车辆在特定时间的坐标、定位状态，信号强度和附属数据等)。
那么地图操作跟踪单元27就可以根据空间地理信息数据及与轨道精密电子地图相匹配的坐标，在轨道精密电子地图上标注所述轨道车辆的位置，操作人员可以从机车定位终端2的显示屏上真实直观地观察到轨道车辆的实时位置，以及该车辆的前方、后方站场及邻车等环境。这里，因轨道精密电子地图是通过测量对实际地图的等比例的还原，包含了所有的轨道、信号机、道岔等线路元素，那么通过将轨道车辆的坐标与地图上的相同坐标进行匹配吻合，就可以在轨道精密电子地图上标注所述轨道车辆的位置。并且这些坐标按照一定频率动态变化，形成了轨道车辆在地图的运行轨迹，该轨迹与实际的运行线路相吻合。
并且，地图操作跟踪单元27还可以根据道岔状态监测数据实时在轨道精密电子地图显示当前车辆所处的道岔状态，并实时显示轨道作业的防护点、线路特殊点及限速点等。
进一步地，机车定位终端2还包括监控单元28，监控单元28用于接收轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、运行环境数据及非位置信息，并根据轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、运行环境数据、非位置信息及生成管理调度指令。管理调度指令包括：对车辆的控制指令，比如控制启停、控制运行速度的指令；以及控制站台屏蔽门的开启或关闭的指令等，以实现车辆的上下乘客作业。其中，本实施例站台屏蔽门是指轨道车辆的安全门，这样就可以实现列车的全自动化运行。
监控单元28中还存储有车辆的历史轨迹信息及历史作业数据，所述历史作业数据包括：车辆的运行时间、运行地点、运行速度及带车情况，以方便监控单元28按照轨道车辆的作业区的实时查询或者给定时间段的历史查询和统计分析。
作为一种可选的实施例，也可以由人工对轨道车辆进行调度管理，那么当地图匹配单元24生成轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标后，机车定位终端2还用于将轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标发送至所述地面列车监控系统，列车监控系统可以根据轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、车辆运行状态数据及运行环境数据生成管理调度指令。
这里，参见图3，列车监控系统可以包括：监控服务器31及监控终端32，监控服务器31用于通过无线网络或有线网络采集轨道电路设备发送的运行状态数据，以及从站场微机连锁系统中获取轨道车辆的运行环境数据。
监控终端32是指连接在地面网络系统中的管理人员的桌面电脑，监控终端32用于根据轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及非位置信息生成管理调度指令，向轨道车辆发送管理调度指令，实现对机车、车辆、轨道、线路等要素的人工跟踪管理。
本发明实施例提供的轨道车辆管理系统能带来的有益效果至少是：
本发明提供了一种轨道车辆管理系统，所述系统包括：卫星定位基准站及机车定位终端；所述卫星定位基准站，用于获取轨道车辆的卫星定位数据，将所述卫星定位数据发送至所述机车定位终端；所述机车定位终端，用于获取所述轨道车辆的运行状态数据及运行环境数据，根据所述卫星定位数据及所述运行状态数据生成所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标，所述运行状态数据包括轨道电路信号及非位置信息；基于所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及所述非位置信息生成管理调度指令，以对所述轨道车辆进行管理；如此，在对轨道车辆进行实时定位时，同时利用卫星定位数据及运行状态数据对车辆进行综合定位，因运行状态数据中的轨道电路信号可以确定出车辆实时所处的铁路线路以及所处的区段，再结合卫星定位数据确定出轨道车辆的实时位置，因此车辆的定位精度可以得到大幅提高，定位精度可达0.5m以内，进而可以高效地对车辆运行的人工或自动管理，提高轨道交通的运营效率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道车辆管理系统，其特征在于，所述系统包括：卫星定位基准站及机车定位终端；
所述卫星定位基准站，用于获取轨道车辆的卫星定位数据，将所述卫星定位数据发送至所述机车定位终端；
所述机车定位终端，用于获取所述轨道车辆的运行状态数据及运行环境数据，根据所述卫星定位数据及所述运行状态数据生成所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标，所述运行状态数据包括轨道电路信号及非位置信息；
基于所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及所述非位置信息生成管理调度指令，以对所述轨道车辆进行管理。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机车定位终端包括：
数据处理单元，用于对所述卫星定位数据、所述运行状态数据及所述运行环境数据进行分类压缩，生成数据包。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述机车定位终端包括：
解码单元，用于对所述数据包进行解码，提取所述数据包中的卫星定位数据及所述运行状态数据中的位置信息，并将所述位置信息发送至坐标转化单元；
坐标转换单元，用于对所述位置信息进行坐标转换，生成地图坐标数据；
地图匹配单元，用于根据所述地图坐标数据生成与轨道精密电子地图相匹配的坐标。
4.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述机车定位终端包括：
空间地理信息输出单元，用于输出空间地理信息数据；
地图操作跟踪单元，用于根据所述空间地理信息数据及所述与轨道精密电子地图相匹配的坐标，在所述轨道精密电子地图上标注所述轨道车辆的位置。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机车定位终端与地面列车监控系统通信，获取所述轨道车辆的所述运行环境数据。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述机车定位终端还用于：
将所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标发送至所述地面列车监控系统。
7.如权利要求5-6任一项所述的系统，其特征在于，所述地面列车监控系统包括：
监控服务器，用于获取所述轨道车辆的所述运行状态数据，以及所述轨道车辆的运行环境数据；
监控终端，用于根据所述轨道车辆在轨道精密电子地图中的坐标、所述运行环境数据及所述运行状态数据中的所述非位置信息生成所述管理调度指令。
8.如权利要求1或5所述的系统，其特征在于，所述运行状态数据包括：所述轨道车辆所处的铁路线路信息及轨道车辆标识ID。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行环境数据包括：站台屏蔽门的监测数据及道岔状态监测数据。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述非位置信息包括：所述轨道车辆的运行速度、车次、正晚点信息及所述轨道车辆距前方信号机的距离。
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