CN110667652A - 一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，包括列车导航装置、地面基站、数据服务中心、交换机、监控中心和调度中心，所述数据服务中心均通过无线信号与列车导航装置、地面基站连接。可以通过专用网络通道实现紧急状态下的远程指令交互，所有发生的数据记录全部保存于系统中，可不受时限地通过数据回放再现历史，为事后分析提供准确的依据，所有列车的精确位置数据全部进入列车监控中心服务器，系统数据分析可自动优化列车的运行计划，实现地铁列车智能调度，以本技术方案为基础，还可设计基于地铁列车精确位置的多样服务，可大幅提升地铁列车的运营效率。

Description

一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统

技术领域

本发明涉及列车调度技术领域，具体领域为一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统。

背景技术

尽管已有的列车安全装备非常“完备”，但列车的碰撞追尾事故还在不断发生，而且列车的碰撞事故后果特别严重，触目惊心，香港四条地铁线出现信号故障导致机车延误，持续时间超过6个小时，上百万人的通勤受到影响，成为香港地铁开通以来最严重的故障，黑龙江省铁路集团宝清铁路有限公司(地方铁路)，该公司管内13km500m处无人道口一辆货车与一列货运机车相撞，事故造成货车驾驶员受伤入院，上海地铁10号线机车居然“开错方向”，这已是上海地铁最近发生的第二起事故，因实施CBTC信号升级的调试中发生信息阻塞故障所致，由此可见，一套独立的机车主动安全防御系统，通过技术手段彻底杜绝类似事故的发生，因此本技术方案提出了一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，对列车导航系统进行调度，从而达到调度列车的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，包括列车导航装置、地面基站、数据服务中心、交换机、监控中心和调度中心，所述数据服务中心均通过无线信号与列车导航装置、地面基站连接，所述数据服务中心通过互联网与交换机连接，所述交换机通过互联通分别与监控中心和调度中心连接，所述监控中心和调度中心通过互联网进行互联，所述调度中心通过数据处理装置与列车导航装置连接。

优选的，所述数据处理装置包括数据维护模块、列车定位映射算法模块、数据表示层接口、监控显示模块和通信接口，所述调度中心通过互联网分与数据维护模块相连，所述调度中心通过数据表示层接口分别与列车定位映射算法模块和监控显示模块相连，所述数据维护模块和列车定位映射算法模块相连接，所述列车定位映射算法模块和调度中心均通过通信接口与列车导航模块相连接。

优选的，所述列车定位映射算法模块需要通信接口通过互联网反馈线路地图数据、列车信息、设备信息、轨道数据、站台数据和历史轨迹。

优选的，所述通信接口上连接有测距装置，所述测距装置包括收发器、处理器和ID寄存器，所述测距装置与外接电源相连，所述收发器通过天线与互联网连接，所述收发器与处理器电性连接，所述处理器和ID寄存器电性连接。

优选的，所述列车定位映射算法模块生成动态数据表通过互联网经过数据表示层接口传输给监控显示模块。

优选的，所述地面基站发出的信号为纳秒级窄脉冲。

优选的，所述测距装置利用起、止点的时域脉冲直接实现调制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，通过监控中心、调度中心、数据服务中心和交换机的配合，对列车导航系统进行调度，从而达到调度列车的目的，系统可设置调度中心指令流程，根据列车动态和实时监测要求，可以通过专用网络通道实现紧急状态下的远程指令交互，所有发生的数据记录全部保存于系统中，可不受时限地通过数据回放再现历史，为事后分析提供准确的依据，所有列车的精确位置数据全部进入列车监控中心服务器，系统数据分析可自动优化列车的运行计划，实现地铁列车智能调度，以本技术方案为基础，还可设计基于地铁列车精确位置的多样服务，可大幅提升地铁列车的运营效率。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的数据处理系统示意图；

图3为本发明的测距装置系统示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，包括列车导航装置、地面基站、数据服务中心、交换机、监控中心和调度中心，数据服务中心均通过无线信号与列车导航装置、地面基站连接，数据服务中心通过互联网与交换机连接，交换机通过互联通分别与监控中心和调度中心连接，监控中心和调度中心通过互联网进行互联，调度中心通过数据处理装置与列车导航装置连接。

地面端设备及车载端设备全部组网之后，所有测距设备的工作状态，都可自动发到监控中心，监控中心可设置大屏幕实时显示全部线路上所有列车位置，车与车间距，列车状态及设备状态等，远程监控系统的数据分为从车载端移动设备实时传输的列车动态数据，和相对固定的地面设备监测信息等数据，会优先处理实时动态数据，可智能实现车与车动态监测、车与地实时测距和远程数据传输，通过运态推演算法形成与轨道线路地图的映射关系，并将数据推送到监控中心和调度中心，可设置调度中心指令流程，根据列车动态和实时监测要求，可以通过专用网络通道实现紧急状态下的远程指令交互，所有发生的数据记录全部保存于系统中，可不受时限地通过数据回放再现历史，为事后分析提供准确的依据，通过在隧道内轨道两侧部署基站，以人员佩戴标签、关键设备安装标签的方式，实现对隧道内所有工作人员和关键设备的管理，从而确定人员和关键设备所在位置和区域。系统容量大，实时性好，无漏卡，定位精度高达10cm，实时动态的记录显示被定位目标的位置信息。系统记录了隧道内每个人员的精确动态位置信息和关键设备的位置信息，若在隧道中发生坍塌、或人员受困等突发情况时，可根据定位信息快速做出应对措施，有效的提高施工救援工作的目标效率，摒除盲目性和不确定性，在发生事故时，可以精确记录人员和关键设备所处的具体位置，为后续进行的灾后急救提供可靠数据信息，具有不可替代的适用价值，列车导航装置安装在列车上，随列车一起移动，列车导航装置和地面基站随时通过无线网络将信号传递给数据服务中心，进行数据传输的过程中设置内部防火墙，增加安全性能，数据服务中心将信号传递给交换机，交换机分别将信号传递给监控中心和调度中心，监控中心用于对列车前进的检测，调度中心在数据处理装置的配合下对列车导航装置发出指令，从而达到对列车调度的效果，调度中心通过数据表示层接口与监控显示模块和列车定位映射算法模块连接到一起，列车导航模块将信号通过无线网络的方式传递给通信接口，通信接口将信号传递给列车定位映射算法模块，列车定位映射算法模块根据线路地图数据、列车信息、设备信息、轨道数据、站台数据和历史轨迹计算出动态数据表，将动态数据表通过通信接口传递给监控显示模块，根据动态数据表上的数据做出相应的调度指示，传递给列车导航模块，从而实现对地铁列车的调度，采用现有技术中的点对点无线精确测距和通信装置，获得同一轨道线路上前后列车的实时间距，自动判定列车运行的安全条件，为地铁列车运行提供一套完全独立的全自动安全防护系统，系统内置测距信息收发机制和安全距离告警机制，并设计了列车控制输出机制(预留列车控制器输出接口)，可防止地铁列车碰撞追尾、保护铁路关键设施等，为地铁列车车辆实现全线运行跟踪、精确定位、安全导航和智能调度提供传感器检测数据，可实现基于地铁列车高精度位置服务的全新应用，把测距和传感器通信能力直接集成到一起，通过自定制软件算法，支持接口与列车安全预警设备或列车控制设备相连接，实现主动事故防御，利用纳秒级窄脉冲发射无线信号，可达到同一轨道运行前后列车间距超过1500米的可靠距离精确计算，测距精度可达厘米级，使地铁列车运行达到超长安全距离监控效果，地铁线路都有其固定的轨道，可对地铁线路、车辆段/停车场等进行精密电子地图绘制和显示，对轨道线路关键点位置或设备位置进行精确的地理标注，可实现地铁线路的数字化管理，通过精确测距装置，获得在可测范围内列车与铁路线路固定节点的距离，自动判定列车在轨道线路上的精确位置，通过高精度铁路轨道电子地图与列车运行轨迹的映射关系，实现地铁列车精确定位与安全导航，另外在轨道线路固定点增加地面端设备，地面端设备内置精确的轨道线路公里标，形成列车移动位置与固定点测距的采样标准，保证任意时刻列车的“点定位”。

具体而言，数据处理装置包括数据维护模块、列车定位映射算法模块、数据表示层接口、监控显示模块和通信接口，调度中心通过互联网分与数据维护模块相连，调度中心通过数据表示层接口分别与列车定位映射算法模块和监控显示模块相连，数据维护模块和列车定位映射算法模块相连接，列车定位映射算法模块和调度中心均通过通信接口与列车导航模块相连接。

列车导航模块将信号通过无线网络的方式传递给通信接口，通信接口将信号传递给列车定位映射算法模块，列车定位映射算法模块根据线路地图数据、列车信息、设备信息、轨道数据、站台数据和历史轨迹计算出动态数据表，将动态数据表通过通信接口传递给监控显示模块，根据动态数据表上的数据做出相应的调度指示，传递给列车导航模块，从而实现对地铁列车的调度。

具体而言，列车定位映射算法模块需要通信接口通过互联网反馈线路地图数据、列车信息、设备信息、轨道数据、站台数据和历史轨迹。

具体而言，通信接口上连接有测距装置，测距装置包括收发器、处理器和ID寄存器，测距装置与外接电源相连，收发器通过天线与互联网连接，收发器与处理器电性连接，处理器和ID寄存器电性连接。

采用独特的无线脉冲射频信号机制进行双向飞行时间测距和通信，基于直接采样信号签名的测距质量监控机制检测装置之间的测距路径上是否有阻挡，装置内置收发器可以用于碰撞规避、实时定位跟踪及关键设施保护等，为列车运行跟踪、导航定位，提供实时距离和传感器数据，在无线测距装置非易失性ID寄存器中设置一个唯一的识别号，这台设备可以自动对任何它所能收到的测距请求进行响应，根据软件设置管理，还可以作为一个无主机连接的、仅仅用于响应的设备使用，把接收到的所有数据，包括测距请求、测距响应、或者是其它信息数据汇报给外围的微处理器设备，实现装置间多对一的测距和定位功能。

具体而言，列车定位映射算法模块生成动态数据表通过互联网经过数据表示层接口传输给监控显示模块。

具体而言，地面基站发出的信号为纳秒级窄脉冲，是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，接收机直接用一级前端交叉相关器就把脉冲序列转换成基带信号，省去了传统通信设备中的中频级，极大地降低了设备复杂性，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率，抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小，U发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信，低发射功率大大延长系统电源工作时间，而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，应用广泛。

具体而言，测距装置利用起、止点的时域脉冲直接实现调制。

工作原理：列车导航装置安装在列车上，随列车一起移动，列车导航装置和地面基站随时通过无线网络将信号传递给数据服务中心，这进行数据传输的过程中设置内部防火墙，增加安全性能，数据服务中心将信号传递给交换机，交换机分别将信号传递给监控中心和调度中心，监控中心用于对列车前进的检测，调度中心在数据处理装置的配合下对列车导航装置发出指令，从而达到对列车调度的效果，调度中心通过数据表示层接口与监控显示模块和列车定位映射算法模块连接到一起，列车导航模块将信号通过无线网络的方式传递给通信接口，通信接口将信号传递给列车定位映射算法模块，列车定位映射算法模块根据线路地图数据、列车信息、设备信息、轨道数据、站台数据和历史轨迹计算出动态数据表，将动态数据表通过通信接口传递给监控显示模块，根据动态数据表上的数据做出相应的调度指示，传递给列车导航模块，从而实现对地铁列车的调度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，其特征在于：包括列车导航装置、地面基站、数据服务中心、交换机、监控中心和调度中心，所述数据服务中心均通过无线信号与列车导航装置、地面基站连接，所述数据服务中心通过互联网与交换机连接，所述交换机通过互联通分别与监控中心和调度中心连接，所述监控中心和调度中心通过互联网进行互联，所述调度中心通过数据处理装置与列车导航装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，其特征在于：所述数据处理装置包括数据维护模块、列车定位映射算法模块、数据表示层接口、监控显示模块和通信接口，所述调度中心通过互联网分与数据维护模块相连，所述调度中心通过数据表示层接口分别与列车定位映射算法模块和监控显示模块相连，所述数据维护模块和列车定位映射算法模块相连接，所述列车定位映射算法模块和调度中心均通过通信接口与列车导航模块相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，其特征在于：所述列车定位映射算法模块需要通信接口通过互联网反馈线路地图数据、列车信息、设备信息、轨道数据、站台数据和历史轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，其特征在于：所述通信接口上连接有测距装置，所述测距装置包括收发器、处理器和ID寄存器，所述测距装置与外接电源相连，所述收发器通过天线与互联网连接，所述收发器与处理器电性连接，所述处理器和ID寄存器电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，其特征在于：所述列车定位映射算法模块生成动态数据表通过互联网经过数据表示层接口传输给监控显示模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，其特征在于：所述地面基站发出的信号为纳秒级窄脉冲。

7.根据权利要求1所述的一种基于列车精确位置的地铁运营智能调度系统，其特征在于：所述测距装置利用起、止点的时域脉冲直接实现调制。

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