CN109515476A - 一种作业安全防护系统车载装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种作业安全防护系统车载装置及其方法，实现在机车/轨道车作业过程中，实时接收卫星经纬度信息、机车/轨道车速度信息并通过无线发送至地面服务器；同时车载装置将接收目标距离信息、信号机信息、速度信息及车载位置信息等进行综合处理并传输至车载显示终端进行实时显示或输出被控设备进行机车/轨道车减速或停车控制。该设备包括机箱和电子设备，电子设备安装在机箱内部，通过螺丝或卡槽进行连接固定。该装置优点：在机车/轨道车作业过程中，能够对卫星信号、车载信息进行实时高速采集、实时处理，并实时不间断输出精确安全作业防护信息。
Description
技术领域
本发明属于铁路机车/轨道车作业安全防护应用领域，具体是涉及一种在机车/轨道车作业过程中对车载信息、卫星信息等进行实时采集、处理并输出，同时与地面设备进行远程交互的装置及其方法。
背景技术
目前，全路运行的机车/轨道车在牵引列车时已经实现了设备控车，但在调车作业时完全靠司机人为确认地面信号并操纵机车运行。由于机车/轨道车作业一般均在运输繁忙的车站或编组场进行，不仅增加了司机的工作负担，一旦司机判断失误发生事故，将会对铁路运输造成较大的影响。现有车辆定位技术主要采用地面应答器方式，该方法的缺点是，不能持续实时定位，铺设和后期维护成本高，需要整车站覆盖。
“机车/轨道车作业安全防护系统”是针对机车/轨道车在站场和机务段内进行出库、入库、转线、挂车等作业中，可能发生的越过关闭调车信号、撞土挡、压脱轨器、越出站界、闯入无电区、机车冲突等事故进行安全防护的系统，能够使用车站站场、铁路线路等多种不同运行场景安全防护。一种作业安全防护系统车载装置为机车/轨道车作业安全防护系统子部件，主要采用计算机技术、卫星定位技术、无线通信技术、高速采集技术等，能够在机车/轨道车运行过程中实时采集车载设备传输速度等信息、接收卫星经纬度信息及地面服务器传输的行车许可信息(MA信息，MA英文全称Movement Authority)，对接收信息进行处理并输出给显示设备或被控设备；同时，将车载信息通过无线发送给地面服务器。该装置有效解决车载速度信息、位置信息高速采集及输出显示或控制，能够实现对车载装置信息至地面服务器信息进行远程交互。
发明内容
本发明的目的是提供一种作业安全防护系统车载装置及其方法，实现在机车/轨道车作业过程中，实时接收卫星经纬度信息、机车/轨道车速度信息并通过无线发送至地面服务器；同时车载装置将接收目标距离信息、信号机信息、速度信息及车载位置信息等进行综合处理并传输至车载显示终端进行实时显示或输出被控设备进行机车/轨道车减速或停车控制。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种作业安全防护系统车载装置，包括机箱和电子设备；所述电子设备安装在机箱内部，通过螺丝或卡槽进行连接固定；
所述机箱，用于安装固定电子设备；
所述电子设备，用于信息采集、处理及信息发送。
所述机箱，采用机架式结构，安装固定在车载机柜内；所述机箱固定，通过机箱前面板左右凸出部分或独立结构部件将机箱固定在外部车载机柜上。
所述电子设备，包括CPU处理模块、车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块、后备电源模块、电源转换模块、控车接口单元及总线底板；所述CPU处理模块、车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块、后备电源模块、电源转换模块、控车接口单元通过总线底板进行电连接；所述车载采集模块与外部车载设备TAX箱通过线缆进行电连接；所述显示屏接口模块与外部车载显示终端通过线缆进行电连接；所述控车接口单元与外部车载被控设备通过线缆进行电连接；所述无线通讯模块与地面服务区通过无线方式相连接；所述车载被控设备为机车/轨道车放风设备或机车/轨道车控制装置；
所述CPU处理模块，用于对各模块传输的信息进行处理，并将处理后信息经显示屏接口模块传输至至车载显示终端；同时，CPU处理模块将车载信息通过无线通讯模块发送至地面服务器；所述车载显示终端，为外部带人机操作显示单元，用于显示目标距离信息、信号机信息及报警信息；
所述车载采集模块，用于接收外部设备TAX箱传输的机车/轨道车的运行方向信息、速度信息、车次信息、司机、工作模式等信息；
所述显示屏接口模块，用于将CPU处理模块传输的目标距离信息、信号机信息及报警信息转发至与车载显示终端；同时接收车载显示终端状态信息、按钮信息并转发至CPU处理模块；
所述无线通讯模块，用于车载设备与地面服务器之间信息无线接收和转发；
所述卫星定位接收模块，用于接收卫星信号传输的经纬度信息；
所述控车接口单元，用于采集或接收机车/轨道车控车设备传输的运行状态信息并发送至CPU处理模块，同时接收CPU处理模块控车信息并发送至机车/轨道车控车设备；
所述后备电源模块，用于车载装置电源断电后提供后备工作电源，防止电源断电造成系统损坏；
所述电源转换模块，用于将输入电源转换为各模块所需工作电压。
所述电子设备，能够根据实际现场功能需要选择不同模块类型、数量进行组合配置；所述电子装置各模块，采用插板式结构，插接在总线底板上，并通过模块的前面板螺丝固定在作业安全防护系统车载装置的外壳上。
所述CPU处理模块，模块的前面板设置有工作指示灯、通信状态指示灯及电源指示灯；所述CPU处理模块，配置有高速RS485接口、高速以太网接口；所述CPU处理模块通过高速RS485接口与车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块进行通信连接及数据传输；所述CPU处理模块通过高速以太网接口与外部车载显示终端设备进行通信连接及数据传输。
所述车载采集模块，模块的前面板设置有工作指示灯、通信状态指示灯及电源指示灯；所述车载采集模块，配置有高速RS485接口，用于接收外部TAX箱传输速度信息、司机信息等；所述车载采集模块通过高速485接口与外部TAX箱设备进行通信连接及数据传输。
所述显示屏接口模块，根据需要能够配置多个显示屏接口模块；所述显示屏接口模块，前面板设计有防松动插头，防止线缆接头因机车/轨道车运行过程振动造成接触不良；所述显示屏接口模块，通过以太网接口与外部显示屏终端进行通信连接。
所述无线通讯模块，采用GPRS或移动4G无线通讯模块，但不限于以上两种无线通讯模块；所述无线通讯模块，能够根据实际环境需求配置为单个或多个。
所述卫星定位接收模块，采用北斗卫星接收模块且不限于该种卫星接收模块；所述卫星定位接收模块，根据应用场景不同配置不同卫星接收模块类型。
一种作业安全防护系统车载装置实现的方法，它包括如下步骤：
①、在机车/轨道车作业过程中，车载装置卫星定位接收模块接收卫星信号、车载采集模块接收机车/轨道车信息并传输至车载装置CPU处理模块；
②、车载装置CPU处理模块对接收信息进行处理，通过无线通讯模块发送给地面服务器；同时，车载装置CPU处理模块接收地面传输的信息，经CPU处理模块综合处理后相关信息通过显示屏接口模块发送给外部车载显示终端或通过控车接口单元输出被控车载设备；
③、当软件或存储数据需要升级或更新时，车载装置CPU处理模块存储软件、数据能够通过远程或人工进行软件或数据的升级、更新。
步骤1中，所述车载装置卫星定位接收模块，接收卫星信号信息及CPU处理模块发送的差分信息和方向信息，并对接收信息进行解析处理输出精确的经纬度信息及其它相关信息并传输至CPU处理模块；
所述卫星定位接收模块解析出经纬度信息及相关信息，包括机车/轨道车当前精确的经度信息及维度信息、时间信息、速度信息，但不限于以上信息；
所述卫星定位接收模块，采用北斗卫星定位接收模块但不限于该类型卫星定位接收模块；
所述卫星定位接收模块与CPU处理模块通信，包含但不限于采用RS485通信接口方式。
步骤1中，所述车载采集模块，接收外部设备传输的机车/轨道车速度信息及其它相关信息，然后将接收信息经过解析处理后按照软件设定周期发送至CPU处理模块；
所述车载采集模块与外部设备接口，采用RS485通信接口但不限于该通信接口方式；
所述外部设备，为机车安全信息综合监测装置但不限于该种设备；
所述机车/轨道车速度信息及其它相关信息，包括时间信息、速度信息，但不限于该两种信息；
所述车载采集模块与CPU处理模块通信，采用RS485通信接口但不限于该通信接口方式。
步骤2中，所述无线通讯模块，接收地面服务器传输的行车许可信息、命令包信息等信息并传输至CPU处理模块；同时，无线通讯模块接收CPU处理传输的车载信息并发送至地面服务器；
所述无线通讯模块，采用GPRS通讯模块或移动4G通讯模块，但不限于以上两种无线通
信模块类型；
所述无线通讯模块，通过移动公网或铁路专网与地面服务器进行通信连接及数据传输；所述无线通讯模块，在工作过程中对通信状态进行实时检查，包括但不限于对接收信息是否超时检查。
步骤2中，所述CPU处理模块，对接收各设备信息进行综合处理后，向车载显示终端发送行车许可目标距离信息、信号机信息及报警信息，向控车接口单元发送控车信息，向地面服务器发送车载信息；
所述CPU处理模块，接收各设备信息包括但不限于车载传输方向信息和速度信息、地面服务器传输的差分信息和行车许可信息、卫星接收模块传输的经纬度信息、控车接口单元传输状态信息、车载显示终端传输状态及按键信息；
所述CPU处理模块向地面服务器发送车载信息，包括卫星精确定位信息、机车/轨道车方向信息、计算后运行距离信息，但不限于以上信息。
步骤2中，所述CPU处理模块数据处理，包括对各模块接收数据解析、业务数据处理、信息控制发送及数据记录；
所述各模块接收数据解析，包括对车载采集模块传输信息解析、卫星定位接收模块传输信息解析、无线通讯模块传输信息解析；
所述车载采集模块传输信息解析，解析信息包含但不限于机车/轨道车速度信息、时间信息、方向信息；
所述卫星定位接收模块传输信息解析，解析信息包含但不限于机车/轨道车当前所在经度信息、纬度信息；
所述业务数据处理，包括对业务数据的处理分析、回传数据的打包及数据转发；所述业务数据，包括但不限于机车/轨道车TAX箱传输车载信息，经纬度信息，行车许可信息，控车信息及其它设备解析信息；
所述业务数据中行车许可信息处理，由车载装置CPU处理模块通过无线通讯模块发送车载经纬度信息至外部地面服务器；外部地面服务器对接收信息综合处理后发送对应的经纬度的行车许可信息；车载装置CPU处理模块根据向地面服务器发送经纬度信息与机车/轨道车当前位置计算机车/轨道车走行距离差，然后根据接收到地面服务器发送的行车许可目标距离长度、天线与车头距离及走行距离差计算机车/轨道车最终行车许可目标距离；所述车载装置发送经纬度信息与地面服务器传输的行车许可信息，通过在信息上加时间戳方式保证唯一对应关系；所述天线与车头距离，可通过数据配置或软件设置获取；
所述信息控制发送，包括对无线通讯模块传输数据的有序传输、远程文件传输、远程升级及远程控制，向外部显示屏终端发送信息，向车载设备输出控车指令或开关状态；所述对无线通讯模块传输数据的有序传输，将传输数据进行压缩、并按照设定的编码规则按照设定时间间隔进行安全有序数据传输；
所述向外部显示屏终端发送信息，包含但不限于目标距离信息、前方信号机信息、距离前方信号距离信息及报警信息；所述报警信息，如果CPU处理模块判断机车/轨道车越过禁止信号或设备异常等异常情况，则产生报警信息发送至车载显示终端，否则不发送报警信息；
所述向车载设备输出控车指令或开关状态，由CPU处理模块向控车接口单元发送控制信号，外部控车设备收到控制信号，控制机车/轨道车减速或停车；所述控车接口单元，根据外接控车设备类型、型号配置不同控车接口单元；所述控车接口单元输出控制信号，根据外接设备及控车接口单元型号确定；
所述数据记录，由CPU处理模块将接收到的数据记录到本地存储设备中，同时在存储信息时检查存储设备的剩余空间，当存储设备的剩余空间小于设定容量时，清除最早记录的信息；所述设备记录的信息，包含但不限于数据名称信息、时间信息、车号信息、数据类型信息。
步骤3中，所述软件或存储数据升级或更新，有两种方式，一种通过网络进行远程升级或更新，一种通过人工对车载软件或数据进行升级或更新；
所述远程升级或更新，由外部设备通过无线通讯模块与CPU处理模块建立连接，获取车载装置设备信息，并查看设备状态及数据状态，若外部设备判断被连接车载装置信息需要更新，发送升级信息；车载装置无线通讯模块接收到发送的软件升级指令信息、升级包信息、数据信息后传输至CPU处理模块，CPU处理模块对接收信息进行判断处理，若符合软件设定升级条件进行自动软件升级、数据更新；
所述人工升级或更新，通过服务人员或生产人员对车载软件或数据进行升级或更新。
采用上述技术方案的本发明，它具有以下优点：
(1)本发明采用北斗卫星定位技术、无线通信技术、网络通信技术、计算机技术等，能够对卫星信号、车载信息进行实时高速采集、实时处理，在机车/轨道车作业过程中实时不间断输出安全作业防护信息。
(2)本发明采用机架式设备结构，方便车载装置在狭小机车/轨道车室内空间进行设备安装。
(3)本发明考虑车载矫正行车许可信息，在机车/轨道车运行过程中对车载运行误差进行实时矫正，提高实际行车许可精确度，从而提高机车/轨道车作业安全防护系统可靠性、精确性。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
图2为本发明的数据处理流程图。
图3为本发明的车载矫正MA信息方法示意图。
具体实施方式
下面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描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种作业安全防护系统车载装置，包括机箱和电子设备；所述电子设备安装在机箱内部，通过螺丝或卡槽进行连接固定；
所述机箱，用于安装固定电子设备；
所述电子设备，用于信息采集、处理及信息发送。
所述机箱，采用机架式结构，安装固定在车载机柜内；所述机箱固定，通过机箱前面板左右凸出部分或独立结构部件将机箱固定在外部车载机柜上。
如图1所示，所述电子设备，包括CPU处理模块、车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块、后备电源模块、电源转换模块、控车接口单元及总线底板；所述CPU处理模块、车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块、后备电源模块、电源转换模块、控车接口单元通过总线底板进行电连接；所述车载采集模块与外部车载设备TAX箱通过线缆进行电连接；所述显示屏接口模块与外部车载显示终端通过线缆进行电连接；所述控车接口单元与外部车载被控设备通过线缆进行电连接；所述无线通讯模块与地面服务区通过无线方式相连接；所述车载被控设备为机车/轨道车放风设备或机车/轨道车控制装置；
所述CPU处理模块，用于对各模块传输的信息进行处理，并将处理后信息经显示屏接口模块传输至至车载显示终端；同时，CPU处理模块将车载信息通过无线通讯模块发送至地面服务器；所述车载显示终端，为外部带人机操作显示单元，用于显示目标距离信息、信号机信息及报警信息；
所述车载采集模块，用于接收外部设备TAX箱传输的机车/轨道车的运行方向信息、速度信息、车次信息、司机、工作模式等信息；
所述显示屏接口模块，用于将CPU处理模块传输的目标距离信息、信号机信息及报警信息转发至与车载显示终端；同时接收车载显示终端状态信息、按钮信息并转发至CPU处理模块；
所述无线通讯模块，用于车载设备与地面服务器之间信息无线接收和转发；
所述卫星定位接收模块，用于接收卫星信号传输的经纬度信息；
所述控车接口单元，用于采集或接收机车/轨道车控车设备传输的运行状态信息并发送至CPU处理模块，同时接收CPU处理模块控车信息并发送至机车/轨道车控车设备；
所述后备电源模块，用于车载装置电源断电后提供后备工作电源，防止电源断电造成系统损坏；
所述电源转换模块，用于将输入电源转换为各模块所需工作电压。
所述电子设备，能够根据实际现场功能需要选择不同模块类型、数量进行组合配置；所述电子装置各模块，采用插板式结构，插接在总线底板上，并通过模块的前面板螺丝固定在作业安全防护系统车载装置的外壳上。
所述CPU处理模块，模块的前面板设置有工作指示灯、通信状态指示灯及电源指示灯；所述CPU处理模块，配置有高速RS485接口、高速以太网接口；所述CPU处理模块通过高速RS485接口与车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块进行通信连接及数据传输；所述CPU处理模块通过高速以太网接口与外部车载显示终端设备进行通信连接及数据传输。
所述车载采集模块，模块的前面板设置有工作指示灯、通信状态指示灯及电源指示灯；所述车载采集模块，配置有高速RS485接口，用于接收外部TAX箱传输速度信息、司机信息等；所述车载采集模块通过高速485接口与外部TAX箱设备进行通信连接及数据传输。
所述显示屏接口模块，根据需要能够配置多个显示屏接口模块；所述显示屏接口模块，前面板设计有防松动插头，防止线缆接头因机车/轨道车运行过程振动造成接触不良；所述显示屏接口模块，通过以太网接口与外部显示屏终端进行通信连接。
所述无线通讯模块，采用GPRS或移动4G无线通讯模块，但不限于以上两种无线通讯模块；所述无线通讯模块，能够根据实际环境需求配置为单个或多个。
所述卫星定位接收模块，采用北斗卫星接收模块且不限于该种卫星接收模块；所述卫星定位接收模块，根据应用场景不同配置不同卫星接收模块类型。
如图2所示，在机车/轨道车在作业过程中，作业安全防护系统车载装置通过车载采集模块实时采集外部TAX箱传输的机车/轨道实时运行的速度等信息，通过无线通讯模块接收地面服务器传输的MA信息、差分信息等信息，通过卫星定位接收模块实时接收卫星信号信息及CPU处理模块传输对差分信息、方向信息并输出精确经纬度信息至CPU处理模块，CPU处理模块对各模块接收信息进行综合处理输出最终目标距离信息、信号机信息及报警信息至外部车载显示终端；同时，CPU处理模块将输出车载信息通过无线通讯模块传输至地面服务器，CPU处理模块将输出控车信息通过控车接口单元传输至被控车载设备；所述CPU处理模块，在工作过程中，实时接收外部车载显示终端发送的按键信息、状态信息等。
一种作业安全防护系统车载装置实现的方法，它包括如下步骤：
①、在机车/轨道车作业过程中，车载装置卫星定位接收模块接收卫星信号、车载采集模块接收机车/轨道车信息并传输至车载装置CPU处理模块；
②、车载装置CPU处理模块对接收信息进行处理，通过无线通讯模块发送给地面服务器；同时，车载装置CPU处理模块接收地面传输的信息，经CPU处理模块综合处理后相关信息通过显示屏接口模块发送给外部车载显示终端或通过控车接口单元输出被控车载设备；
③、当软件或存储数据需要升级或更新时，车载装置CPU处理模块存储软件、数据能够通过远程或人工进行软件或数据的升级、更新。
步骤1中，所述车载装置卫星定位接收模块，接收卫星信号信息及CPU处理模块发送的差分信息和方向信息，并对接收信息进行解析处理输出精确的经纬度信息及其它相关信息并传输至CPU处理模块；
所述卫星定位接收模块解析出经纬度信息及相关信息，包括机车/轨道车当前精确的经度信息及维度信息、时间信息、速度信息，但不限于以上信息；
所述卫星定位接收模块，采用北斗卫星定位接收模块但不限于该类型卫星定位接收模块；
所述卫星定位接收模块与CPU处理模块通信，包含但不限于采用RS485通信接口方式。
步骤1中，所述车载采集模块，接收外部设备传输的机车/轨道车速度信息及其它相关信息，然后将接收信息经过解析处理后按照软件设定周期发送至CPU处理模块；
所述车载采集模块与外部设备接口，采用RS485通信接口但不限于该通信接口方式；
所述外部设备，为机车安全信息综合监测装置但不限于该种设备；
所述机车/轨道车速度信息及其它相关信息，包括时间信息、速度信息，但不限于该两种信息；
所述车载采集模块与CPU处理模块通信，采用RS485通信接口但不限于该通信接口方式。
步骤2中，所述无线通讯模块，接收地面服务器传输的行车许可信息、命令包信息并传输至CPU处理模块；同时，无线通讯模块接收CPU处理传输的车载信息并发送至地面服务器；
所述无线通讯模块，采用GPRS通讯模块或移动4G通讯模块，但不限于以上两种无线通信模块类型；
所述无线通讯模块，通过移动公网或铁路专网与地面服务器进行通信连接及数据传输；所述无线通讯模块，在工作过程中对通信状态进行实时检查，包括但不限于对接收信息是否超时检查。
步骤2中，所述CPU处理模块，对接收各设备信息进行综合处理后，向车载显示终端发送行车许可目标距离信息、信号机信息及报警信息，向控车接口单元发送控车信息，向地面服务器发送车载信息；
所述CPU处理模块，接收各设备信息包括但不限于车载传输方向信息和速度信息、地面服务器传输的差分信息和行车许可信息、卫星接收模块传输的经纬度信息、控车接口单元传输状态信息、车载显示终端传输状态及按键信息；
所述CPU处理模块向地面服务器发送车载信息，包括卫星精确定位信息、机车/轨道车方向信息、计算后运行距离信息，但不限于以上信息。
步骤2中，所述CPU处理模块数据处理，包括对各模块接收数据解析、业务数据处理、信息控制发送及数据记录；
所述各模块接收数据解析，包括对车载采集模块传输信息解析、卫星定位接收模块传输信息解析、无线通讯模块传输信息解析；
所述车载采集模块传输信息解析，解析信息包含但不限于机车/轨道车速度信息、时间信息、方向信息；
所述卫星定位接收模块传输信息解析，解析信息包含但不限于机车/轨道车当前所在经度信息、纬度信息；
所述业务数据处理，包括对业务数据的处理分析、回传数据的打包及数据转发；所述业务数据，包括但不限于机车/轨道车TAX箱传输车载信息，经纬度信息，行车许可信息，控车信息及其它设备解析信息；
如图3所示，所述车载矫正MA信息方法如下：由车载装置CPU处理模块通过无线通讯模块发送车载经纬度信息至外部地面服务器；外部地面服务器对接收信息综合处理后发送对应的经纬度的行车许可信息；车载装置CPU处理模块根据向地面服务器发送经纬度信息与机车/轨道车当前位置计算机车/轨道车走行距离差，然后根据接收到地面服务器发送的行车许可目标距离长度、天线与车头距离及走行距离差计算机车/轨道车最终行车许可目标距离；所述车载装置发送经纬度信息与地面服务器传输的行车许可信息，通过在信息上加时间戳方式保证唯一对应关系；所述天线与车头距离，可通过数据配置或软件设置获取；
所述信息控制发送，包括对无线通讯模块传输数据的有序传输、远程文件传输、远程升级及远程控制，向外部显示屏终端发送信息，向车载设备输出控车指令或开关状态；所述对无线通讯模块传输数据的有序传输，将传输数据进行压缩、并按照设定的编码规则按照设定时间间隔进行安全有序数据传输；
所述向外部显示屏终端发送信息，包含但不限于目标距离信息、前方信号机信息、距离前方信号距离信息及报警信息；所述报警信息，如果CPU处理模块判断机车/轨道车越过禁止信号或设备异常等异常情况，则产生报警信息发送至车载显示终端，否则不发送报警信息；
所述向车载设备输出控车指令或开关状态，由CPU处理模块向控车接口单元发送控制信号，外部控车设备收到控制信号，控制机车/轨道车减速或停车；所述控车接口单元，根据外接控车设备类型、型号配置不同控车接口单元；所述控车接口单元输出控制信号，根据外接设备及控车接口单元型号确定；
所述数据记录，由CPU处理模块将接收到的数据记录到本地存储设备中，同时在存储信息时检查存储设备的剩余空间，当存储设备的剩余空间小于设定容量时，清除最早记录的信息；所述设备记录的信息，包含但不限于数据名称信息、时间信息、车号信息、数据类型信息。
步骤3中，所述软件或存储数据升级或更新，有两种方式，一种通过网络进行远程升级或更新，一种通过人工对车载软件或数据进行升级或更新；
所述远程升级或更新，由无线通讯模块接收外部发送的软件升级指令信息、升级包信息、数据信息并传输至CPU处理模块，CPU处理模块对接收信息进行判断处理，若符合要求进行自动软件升级、数据更新；
所述人工升级或更新，通过服务人员或生产人员对车载软件或数据进行升级或更新。
本发明采用北斗卫星定位技术、无线通信技术、网络通信技术、计算机技术等，能够对卫星信号、车载信息进行实时高速采集、实时处理，在机车/轨道车作业过程中实时不间断输出安全作业防护信息。
本发明采用机架式设备结构，方便车载装置在狭小机车/轨道车室内空间进行设备安装。
本发明考虑车载矫正行车许可信息，在机车/轨道车运行过程中对车载运行误差进行实时矫正，提高实际行车许可精确度，从而提高机车/轨道车作业安全防护系统可靠性、精确性。
Claims (16)
1.一种作业安全防护系统车载装置及其方法，它包括如下步骤：
①、在机车/轨道车作业过程中，车载装置卫星定位接收模块接收卫星信号、车载采集模块接收机车/轨道车信息并传输至车载装置CPU处理模块；
②、车载装置CPU处理模块对接收信息进行处理，通过无线通讯模块发送给地面服务器；同时，车载装置CPU处理模块接收地面传输的信息，经CPU处理模块综合处理后相关信息通过显示屏接口模块发送给外部车载显示终端或通过控车接口单元输出被控车载设备；
③、当软件或存储数据需要升级或更新时，车载装置CPU处理模块存储软件、数据能够通过远程或人工进行软件或数据的升级、更新。
2.根据权利要求1所述的一种作业安全防护系统车载装置及其方法，其特征是，步骤1中，所述车载装置卫星定位接收模块，接收卫星信号信息及CPU处理模块发送的差分信息和方向信息，并对接收信息进行解析处理输出精确的经纬度信息及其它相关信息并传输至CPU处理模块；
所述卫星定位接收模块解析出经纬度信息及相关信息，包括机车/轨道车当前精确的经度信息及维度信息、时间信息、速度信息，但不限于以上信息；
所述卫星定位接收模块，采用北斗卫星定位接收模块但不限于该类型卫星定位接收模块；
所述卫星定位接收模块与CPU处理模块通信，包含但不限于采用RS485通信接口方式。
3.根据权利要求1所述的一种作业安全防护系统车载装置及其方法，其特征是，步骤1中，所述车载采集模块，接收外部设备传输的机车/轨道车速度信息及其它相关信息，然后将接收信息经过解析处理后按照软件设定周期发送至CPU处理模块；
所述车载采集模块与外部设备接口，采用RS485通信接口但不限于该通信接口方式；
所述外部设备，为机车安全信息综合监测装置但不限于该种设备；
所述机车/轨道车速度信息及其它相关信息，包括时间信息、速度信息，但不限于该两种信息；
所述车载采集模块与CPU处理模块通信，采用RS485通信接口但不限于该通信接口方式。
4.根据权利要求1所述的一种作业安全防护系统车载装置及其方法，其特征是，步骤2中，所述无线通讯模块，接收地面服务器传输的行车许可信息、命令包信息并传输至CPU处理模块；同时，无线通讯模块接收CPU处理传输的车载信息并发送至地面服务器；
所述无线通讯模块，采用GPRS通讯模块或移动4G通讯模块，但不限于以上两种无线通信模块类型；
所述无线通讯模块，通过移动公网或铁路专网与地面服务器进行通信连接及数据传输；所述无线通讯模块，在工作过程中对通信状态进行实时检查，包括但不限于对接收信息是否超时检查。
5.根据权利要求1所述的一种作业安全防护系统车载装置及其方法，其特征是，步骤2中，所述CPU处理模块，对接收各设备信息进行综合处理后，向车载显示终端发送行车许可目标距离信息、信号机信息及报警信息，向控车接口单元发送控车信息，向地面服务器发送车载信息；
所述CPU处理模块，接收各设备信息包括但不限于车载传输方向信息和速度信息、地面服务器传输的差分信息和行车许可信息、卫星接收模块传输的经纬度信息、控车接口单元传输状态信息、车载显示终端传输状态及按键信息；
所述CPU处理模块向地面服务器发送车载信息，包括卫星精确定位信息、机车/轨道车方向信息、计算后运行距离信息，但不限于以上信息。
6.根据权利要求1、5所述的一种作业安全防护系统车载装置及其方法，其特征是，步骤2中，所述CPU处理模块数据处理，包括对各模块接收数据解析、业务数据处理、信息控制发送及数据记录；
所述各模块接收数据解析，包括对车载采集模块传输信息解析、卫星定位接收模块传输信息解析、无线通讯模块传输信息解析；
所述车载采集模块传输信息解析，解析信息包含但不限于机车/轨道车速度信息、时间信息、方向信息；
所述卫星定位接收模块传输信息解析，解析信息包含但不限于机车/轨道车当前所在经度信息、纬度信息；
所述业务数据处理，包括对业务数据的处理分析、回传数据的打包及数据转发；所述业务数据，包括但不限于机车/轨道车TAX箱传输车载信息，经纬度信息，行车许可信息，控车信息及其它设备解析信息；
所述业务数据中行车许可信息处理，由车载装置CPU处理模块通过无线通讯模块发送车载经纬度信息至外部地面服务器；外部地面服务器对接收信息综合处理后发送对应的经纬度的行车许可信息；车载装置CPU处理模块根据向地面服务器发送经纬度信息与机车/轨道车当前位置计算机车/轨道车走行距离差，然后根据接收到地面服务器发送的行车许可目标距离长度、天线与车头距离及走行距离差计算机车/轨道车最终行车许可目标距离；所述车载装置发送经纬度信息与地面服务器传输的行车许可信息，通过在信息上加时间戳方式保证唯一对应关系；所述天线与车头距离，可通过数据配置或软件设置获取；
所述信息控制发送，包括对无线通讯模块传输数据的有序传输、远程文件传输、远程升级及远程控制，向外部显示屏终端发送信息，向车载设备输出控车指令或开关状态；所述对无线通讯模块传输数据的有序传输，将传输数据进行压缩、并按照设定的编码规则按照设定时间间隔进行安全有序数据传输；
所述向外部显示屏终端发送信息，包含但不限于目标距离信息、前方信号机信息、距离前方信号距离信息及报警信息；所述报警信息，如果CPU处理模块判断机车/轨道车越过禁止信号或设备异常情况，则产生报警信息发送至车载显示终端，否则不发送报警信息；
所述向车载设备输出控车指令或开关状态，由CPU处理模块向控车接口单元发送控制信号，外部控车设备收到控制信号，控制机车/轨道车减速或停车；所述控车接口单元，根据外接控车设备类型、型号配置不同控车接口单元；所述控车接口单元输出控制信号，根据外接设备及控车接口单元型号确定；
所述数据记录，由CPU处理模块将接收到的数据记录到本地存储设备中，同时在存储信息时检查存储设备的剩余空间，当存储设备的剩余空间小于设定容量时，清除最早记录的信息；所述设备记录的信息，包含但不限于数据名称信息、时间信息、车号信息、数据类型信息。
7.根据权利要求1所述的一种作业安全防护系统车载装置及其方法，其特征是，步骤3中，所述软件或存储数据升级或更新，有两种方式，一种通过网络进行远程升级或更新，一种通过人工对车载软件或数据进行升级或更新；
所述远程升级或更新，由外部设备通过无线通讯模块与CPU处理模块建立连接，获取车载装置设备信息，并查看设备状态及数据状态，若外部设备判断被连接车载装置信息需要更新，发送升级信息；车载装置无线通讯模块接收到发送的软件升级指令信息、升级包信息、数据信息后传输至CPU处理模块，CPU处理模块对接收信息进行判断处理，若符合软件设定升级条件进行自动软件升级、数据更新；
所述人工升级或更新，通过服务人员或生产人员对车载软件或数据进行升级或更新。
8.一种作业安全防护系统车载装置，其特征在于，包括机箱和电子设备；所述电子设备安装在机箱内部，通过螺丝或卡槽进行连接固定；
所述机箱，用于安装固定电子设备；
所述电子设备，用于信息采集、处理及信息发送。
9.根据权利要求8所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述机箱，采用机架式结构，安装固定在车载机柜内；所述机箱固定，通过机箱前面板左右凸出部分或独立结构部件将机箱固定在外部车载机柜上。
10.根据权利要求8所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述电子设备，包括CPU处理模块、车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块、后备电源模块、电源转换模块、控车接口单元及总线底板；所述CPU处理模块、车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块、后备电源模块、电源转换模块、控车接口单元通过总线底板进行电连接；所述车载采集模块与外部车载设备TAX箱通过线缆进行电连接；所述显示屏接口模块与外部车载显示终端通过线缆进行电连接；所述控车接口单元与外部车载被控设备通过线缆进行电连接；所述无线通讯模块与地面服务区通过无线方式相连接；所述车载被控设备为机车/轨道车放风设备或机车/轨道车控制装置；
所述CPU处理模块，用于对各模块传输的信息进行处理，并将处理后信息经显示屏接口模块传输至至车载显示终端；同时，CPU处理模块将车载信息通过无线通讯模块发送至地面服务器；所述车载显示终端，为外部带人机操作显示单元，用于显示目标距离信息、信号机信息及报警信息；
所述车载采集模块，用于接收外部设备TAX箱传输的机车/轨道车的速度信息；
所述显示屏接口模块，用于将CPU处理模块传输的目标距离信息、信号机信息及报警信息转发至与车载显示终端；同时接收车载显示终端状态信息、按钮信息并转发至CPU处理模块；
所述无线通讯模块，用于车载设备与地面服务器之间信息无线接收和转发；
所述卫星定位接收模块，用于接收卫星信号传输的经纬度信息；
所述控车接口单元，用于采集或接收机车/轨道车控车设备传输的运行状态信息并发送至CPU处理模块，同时接收CPU处理模块控车信息并发送至机车/轨道车控车设备；
所述后备电源模块，用于车载装置电源断电后提供后备工作电源，防止电源断电造成系统损坏；
所述电源转换模块，用于将输入电源转换为各模块所需工作电压。
11.根据权利要求8所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述电子设备，能够根据实际现场功能需要选择不同模块类型、数量进行组合配置；所述电子装置各模块，采用插板式结构，插接在总线底板上，并通过模块的前面板螺丝固定在作业安全防护系统车载装置的外壳上。
12.根据权利要求8、10所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述CPU处理模块，模块的前面板设置有工作指示灯、通信状态指示灯及电源指示灯；所述CPU处理模块，配置有高速RS485接口、高速以太网接口；所述CPU处理模块通过高速RS485接口与车载采集模块、显示屏接口模块、无线通讯模块、卫星定位接收模块进行通信连接及数据传输；所述CPU处理模块通过高速以太网接口与外部车载显示终端设备进行通信连接及数据传输。
13.根据权利要求8、10所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述车载采集模块，模块的前面板设置有工作指示灯、通信状态指示灯及电源指示灯；所述车载采集模块，配置有高速RS485接口，用于接收外部TAX箱传输速度信息、司机信息；所述车载采集模块通过高速485接口与外部TAX箱设备进行通信连接及数据传输。
14.根据权利要求8、10所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述显示屏接口模块，根据需要能够配置多个显示屏接口模块；所述显示屏接口模块，前面板设计有防松动插头，防止线缆接头因机车/轨道车运行过程振动造成接触不良；所述显示屏接口模块，通过以太网接口与外部显示屏终端进行通信连接。
15.根据权利要求8、10所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述无线通讯模块，采用GPRS或移动4G无线通讯模块，但不限于以上两种无线通讯模块；所述无线通讯模块，能够根据实际环境需求配置为单个或多个。
16.根据权利要求8、10所述的一种作业安全防护系统车载装置，其特征是，所述卫星定位接收模块，采用北斗卫星接收模块且不限于该种卫星接收模块；所述卫星定位接收模块，根据应用场景不同配置不同卫星接收模块类型。
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