CN110936984A - 一种基于lte-r的列车车载设备报警与记录方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LTE‑R的列车车载设备报警与记录方法。该方法采用的系统包括机车车载设备、机车台，预警服务器，便携式手持终端和列车车载安全维护设备；列车车载安全维护设备由主控模块、LTE模块、显示模块、电源模块组成；方法包括列车车载安全维护设备的注册和注销工作流程和列车车载安全维护设备的防护报警工作流程。升级使用LTE‑R网络可以提高铁路通信特别是铁路专用调度通信的性能，LTE‑R网络的高速率，低延时性，对于列车视频监控，可以实时传递列车视频信息，促进列车工作人员和地面调度人员协同工作，给无线报警和预警业务提供了更加可靠的网络通道。

Description

一种基于LTE-R的列车车载设备报警与记录方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及铁路数据传输技术，特别涉及一种基于LTE-R的列车车载设备报警与记录方法。

背景技术

我国现有铁路运输中使用的无线预警报警系统主要为450MHz-800Mhz列调系统和GSM-R通信系统。随着我国铁路向高速铁路、客运专线方向发展，既有无线通信系统提供的业务和功能与现代运输需要之间的差距不断扩大，其已成为制约我国铁路发展的瓶颈。目前已知的无线通信可靠通信距离不够长，无法保证通信过程的准确性和安全性都是现存的无线列调通信系统所存在的问题，新业务的开展也无法顺利进行 。

LTE 技术作为 4G 的移动通信系统核心技术，已在全球广泛推广和使用，具备高速率和极高的稳定性，目前成熟的 LTE 技术为 LTE-R 系统在铁路中专用数字移动通信系统的建设提供了可靠的技术基础，非常适用于列车安全预警与动态数据传递。

LTE-R（LTE for Railways）系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。LTE-R系统主要采用多输入多输出(MIMO)、正交频分复用(OFDM)等技术，在增强传输速率和抗干扰能力的同时，也使得其安全性得以提高，空间服用技术是将要传输的数据分成几个数据流，然后在不同的天线上进行传输，从而提高系统传输速率。

发明内容

本发明的目的是针对目前已经搭建完成LTE-R网络的铁路，而提出一种基于LTE-R的列车车载设备报警与记录方法，采用该方法可以提高无线预警报警的性能。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于LTE-R的列车车载设备报警与记录方法，其特征在于，所述方法采用的系统包括机车车载设备、机车台，预警服务器，便携式手持终端和列车车载安全维护设备；列车车载安全维护设备由主控模块、LTE模块、显示模块、电源模块组成；所述方法包括：（1）、列车车载安全维护设备的注册和注销工作流程；（2）、列车车载安全维护设备的防护报警工作流程。

本发明所述列车车载安全维护设备的注册和注销工作流程执行以下操作步骤：

步骤1、车载设备开机后，LTE模块自动注册LTE网络，将信息返回主控模块，然后执行步骤100，如果小区号发生变化，执行步骤112。

步骤100、车载设备开始定时向机车台主控发送心跳帧，等待心跳帧应答，执行步骤101，定期向机车台显示终端发送设备状态信息，执行步骤102。

步骤101、车载设备接收到心跳应答帧，记录列车信息判断是否满足注册条件，如果满足，执行步骤110，如果不满足，判断是否需要进行注销操作，如满足注销条件，则进行注销操作，执行步骤111，如不满足注销条件则不进行任何操作，如果信息和已经存储的信息发生变化，如果此时是注册成功状态，则发送位置信息，执行步骤114。

步骤102、机车台显示终端根据车载设备发送的设备状态信息，进行解析，如果已连接注册成功，显示车载设备已连接，如果没有收到心跳信息或者位置上报失败，则进行显示车载设备连接异常。

步骤110、车载设备向预警服务器发送注册信息，等待预警服务器应答，执行步骤112。

步骤111、车载设备向预警服务器发送注销信息，等待预警服务器应答，执行步骤113。

步骤112、如果收到预警服务器注册信息应答，进行解析，如果注册成功，则开始定时发送位置信息，执行步骤114，如果注册失败，记录注册失败日志；如果未收到预警服务器注册应答，到达指定发送次数后，机车台显示终端显示注册失败，继续定时发送注册信息执行步骤110。

步骤113、车载设备收到预警服务器注销应答，则将注册状态置为注销，如果未收到注销应答，则继续发送注销信息，重复步骤111。

步骤114、检测是否满足注册状态，如果不满足则无操作，如果满足，则进行位置上报，位置信息上报后等待位置信息应答，收到位置信息应答则正常继续定时发送位置信息，继续执行步骤114。

本发明所述列车车载安全维护设备的防护报警工作流程执行以下操作步骤：

步骤130、便携手持设备或施工防护设备向预警服务器发送线路防护报警信息，执行步骤131。

步骤131、预警服务器收到防护报警信息判断机车是否处在报警范围内，是的话执行步骤132。

步骤132、预警服务器将防护报警信息传递给车载设备，提醒列车注意前方道路施工，防护报警信息包括前方报警点公里标以及报警点距离列车的距离，然后执行步骤133。

步骤133、车载设备收到报警信息后，给预警服务器发送报警信息确认应答，将报警信息进行存储，然后执行步骤134。

步骤134、车载设备通过机车台主控透传至机车台显示终端进行显示。

步骤140、便携手持设备或列车车载安全维护设备向预警服务器发送线路防护报警解除信息，然后执行步骤141。

步骤141、预警服务器收到线路防护报警解除信息发送确认应答信息至便携手持设备或列车车载安全维护设备，判断接车是否脱离报警范围，若脱离执行步骤142。

步骤142、预警服务器发送防护报警解除信息，防护报警信息包括前方报警点公里标以及报警点距离列车的距离，然后执行步骤143。

步骤143、车载设备收到防护报警解除信息后，给预警服务器发送防护报警解除信息确认应答，将防护报警解除信息进行存储，然后执行步骤144。

步骤144、车载设备通过机车台主控透传至机车台显示终端显示防护报警解除。

本发明所产生的有益效果是：升级使用LTE-R网络可以提高铁路通信特别是铁路专用调度通信的性能，LTE-R网络的高速率，低延时性，对于列车视频监控，可以实时传递列车视频信息，促进列车工作人员和地面调度人员协同工作，给无线报警和预警业务提供了更加可靠的网络通道。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的列车车载安全维护设备结构示意图；

图3为本发明的列车车载安全维护设备的注册和注销工作流程示意图；

图4为本发明的列车车载安全维护设备的防护报警工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，为本发明的系统示意图，该系统由机车台1、车载设备2和预警服务器4和便携手持终端以及列车车载安全维护设备5组成，机车台1和车载设备2连接在同一个路由器上。车载设备2与预警服务器4之间以及便携手持终端以及列车车载安全维护设备5之间的数据传输均通过LTE-R网络进行。

本发明提出了一种基于LTE-R的列车车载设备报警与记录方法，该方法采用的系统包括列车车载设备、机车台，预警服务器，地面便携手持设备和列车车载安全维护设备。机车台位于司机驾驶室，包括至少一个显示终端和与其相连的主机，主机包括卫星定位单元、记录单元、主控单元和电源单元。机车车载设备位于主机上方。预警服务器位于网络管理中心，地面手持设备和道路施工防护设备由工作人员在巡线过程中使用。

如图2所示，为列车车载安全维护设备示意图，包括至少一个主控模块6，一个LTE模块7，一个电源模块8，LTE天线9以及卫星天线10，一个机车台11。各部件的功能如下：

1）主控模块6：控制设备工作，处理接收到的数据。

2）LTE模块7：数据通道，收发LTE数据。

3）电源模块8：为车载设备各部分提供电源。

4）LTE天线9：用于发送和接收LTE-R网络端的信号。

5）卫星天线10：用于发送和接收卫星定位信号。

6）机车台11：提供机车信息至车载设备，并将车载设备信息透传至显示终端；

如图3所示，列车车载安全维护设备的注册和注销工作流程执行以下操作步骤：

步骤1、车载设备开机后，LTE模块自动注册LTE网络，将信息返回主控模块，然后执行步骤100，如果小区号发生变化，执行步骤112。

步骤100、车载设备开始定时向机车台主控发送心跳帧，等待心跳帧应答，执行步骤101，定期向机车台显示终端发送设备状态信息，执行步骤102。

步骤101、车载设备接收到心跳应答帧，记录列车信息（包括车次号，机车号，机车台卫星定位信息等）判断是否满足注册条件，如果满足，执行步骤110，如果不满足，判断是否需要进行注销操作，如满足注销条件，则进行注销操作，执行步骤111，如不满足注销条件则不进行任何操作，如果信息和已经存储的信息发生变化，如果此时是注册成功状态，则发送位置信息，执行步骤114。

步骤102、机车台显示终端根据车载设备发送的设备状态信息，进行解析，如果已连接注册成功，显示车载设备已连接，如果没有收到心跳信息或者位置上报失败，进行显示车载设备连接异常。

步骤110、车载设备向预警服务器发送注册信息（包括设备ID，机车号，车次号，小区号，卫星定位信息等），等待预警服务器应答，执行步骤112。

步骤111、车载设备向预警服务器发送注销信息（包括设备ID，机车号，车次号，小区号，卫星定位信息等），等待预警服务器应答，执行步骤113。

步骤112、如果收到预警服务器注册信息应答，进行解析，如果注册成功，则开始定时发送位置信息，执行步骤114，如果注册失败，记录注册失败日志。如果未收到预警服务器注册应答，到达指定发送次数后，机车台显示终端显示注册失败，继续定时发送注册信息执行步骤110。

步骤113、车载设备收到预警服务器应答，则将注册状态置为注销，如果未收到注销应答，则继续发送注销信息，重复步骤103。

步骤114、检测是否满足注册状态，如果不满足则无操作，如果满足，则进行位置上报，位置信息上报后等待位置信息应答，收到位置信息应答则正常继续发送定时发送位置信息，继续执行步骤114。

如图4所示，列车车载安全维护设备的防护报警工作流程执行以下操作步骤：

步骤130、便携手持设备或列车车载安全维护设备向预警服务器发送线路防护报警信息，执行步骤131。

步骤131、预警服务器收到防护报警信息判断机车是否处在报警范围内，是的话执行步骤132。

步骤132、预警服务器将防护报警信息传递给车载设备，提醒列车注意前方道路施工（防护报警信息包括前方报警点公里标以及报警点距离列车的距离）执行步骤133。

步骤133、车载设备收到报警信息后，给预警服务器发送报警信息确认应答，将报警信息进行存储，执行步骤134。

步骤134、车载设备通过机车台主控透传至机车台显示终端进行显示。

步骤140、便携手持设备或施工防护设备向预警服务器发送线路防护报警解除信息，执行步骤141。

步骤141、预警服务器收到防护报警解除信息发送确认应答信息至便携手持设备或列车车载安全维护设备，判断接车是否脱离报警范围，脱离执行步骤142。

步骤142、预警服务器发送防护报警解除信息，（防护报警信息包括前方报警点公里标以及报警点距离列车的距离），执行步骤143；

步骤143、车载设备收到防护报警解除信息后，给预警服务器发送防护报警解除信息确认应答，将防护报警解除信息进行存储执行步骤144

步骤144、车载设备通过机车台主控透传至机车台显示终端显示防护报警解除。

本发明实现了通过LTE-R网络进行列车和地面的位置信息互传以及实时报警预警的功能。车载设备可以自行获取卫星定位信息，可以获取LTE网络信息，具备网络通道，可以转发报警操作，记录信息。

Claims (1)

1.一种基于LTE-R的列车车载设备报警与记录方法，其特征在于，所述方法采用的系统包括机车车载设备、机车台，预警服务器，便携式手持终端和列车车载安全维护设备；列车车载安全维护设备由主控模块、LTE模块、显示模块、电源模块组成；所述方法包括：（1）、列车车载安全维护设备的注册和注销工作流程；（2）、列车车载安全维护设备的防护报警工作流程；

所述列车车载安全维护设备的注册和注销工作流程执行以下操作步骤：

步骤1、车载设备开机后，LTE模块自动注册LTE网络，将信息返回主控模块，然后执行步骤100，如果小区号发生变化，执行步骤112；

步骤100、车载设备开始定时向机车台主控发送心跳帧，等待心跳帧应答，执行步骤101，定期向机车台显示终端发送设备状态信息，执行步骤102；

步骤101、车载设备接收到心跳应答帧，记录列车信息判断是否满足注册条件，如果满足，执行步骤110，如果不满足，判断是否需要进行注销操作，如满足注销条件，则进行注销操作，执行步骤111，如不满足注销条件则不进行任何操作，如果信息和已经存储的信息发生变化，如果此时是注册成功状态，则发送位置信息，执行步骤114；

步骤102、机车台显示终端根据车载设备发送的设备状态信息，进行解析，如果已连接注册成功，显示车载设备已连接，如果没有收到心跳信息或者位置上报失败，则进行显示车载设备连接异常；

步骤110、车载设备向预警服务器发送注册信息，等待预警服务器应答，执行步骤112；

步骤111、车载设备向预警服务器发送注销信息，等待预警服务器应答，执行步骤113；

步骤112、如果收到预警服务器注册信息应答，进行解析，如果注册成功，则开始定时发送位置信息，执行步骤114，如果注册失败，记录注册失败日志；如果未收到预警服务器注册应答，到达指定发送次数后，机车台显示终端显示注册失败，继续定时发送注册信息执行步骤110；

步骤113、车载设备收到预警服务器注销应答，则将注册状态置为注销，如果未收到注销应答，则继续发送注销信息，重复步骤111；

步骤114、检测是否满足注册状态，如果不满足则无操作，如果满足，则进行位置上报，位置信息上报后等待位置信息应答，收到位置信息应答则正常继续定时发送位置信息，继续执行步骤114；

所述列车车载安全维护设备的防护报警工作流程执行以下操作步骤：

步骤130、便携手持设备或施工防护设备向预警服务器发送线路防护报警信息，执行步骤131；

步骤131、预警服务器收到防护报警信息判断机车是否处在报警范围内，是的话执行步骤132；

步骤132、预警服务器将防护报警信息传递给车载设备，提醒列车注意前方道路施工，防护报警信息包括前方报警点公里标以及报警点距离列车的距离，然后执行步骤133；

步骤133、车载设备收到报警信息后，给预警服务器发送报警信息确认应答，将报警信息进行存储，然后执行步骤134；

步骤134、车载设备通过机车台主控透传至机车台显示终端进行显示；

步骤140、便携手持设备或列车车载安全维护设备向预警服务器发送线路防护报警解除信息，然后执行步骤141；

步骤141、预警服务器收到线路防护报警解除信息发送确认应答信息至便携手持设备或或列车车载安全维护设备，判断接车是否脱离报警范围，若脱离执行步骤142；

步骤142、预警服务器发送防护报警解除信息，防护报警信息包括前方报警点公里标以及报警点距离列车的距离，然后执行步骤143；

步骤143、车载设备收到防护报警解除信息后，给预警服务器发送防护报警解除信息确认应答，将防护报警解除信息进行存储，然后执行步骤144；

步骤144、车载设备通过机车台主控透传至机车台显示终端显示防护报警解除。

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