CN111572595A - 冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，提高干线机车调车作业接收站场联锁信息的可靠性，且提高干线机车调车防护装置的集成度。其技术方案为：装置包括：电源模块，给装置中各模块供电；主控模块，用于整体任务管理、数据处理并将其转发给外部LKJ；电台模块，用于通过组合天线接收地面站场广播的站场联锁信息，并解调及转发给主控模块；无线通信模块，集成公网移动通信模块及差分定位模块，通过组合天线接收站场联锁信息及地面差分基站发送的差分定位信息并转发给主控模块；POI模块，集成合路器与功分器，与组合天线连接，合路器将电台广播频段与公网移动通信频段信息分离或合路，功分器将差分定位信息分离为两路。

Description

冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置
技术领域
本发明涉及干线机车车辆调车安全防护技术，具体涉及一种冗余公网移动通信及电台通信的集成式干线机车调车安全防护装置。
背景技术
干线机车在执行出段到首发车站调车作业、区间调车作业、终点站调车作业及其他调车作业任务中，完全依靠人工(包括人工瞭望信号机信号、人工控速等)操作机车进行调车作业，缺少安全防护手段。特别是近年来，干线机车在执行调车作业中，越过关闭调车信号、越出站界、越过接触网终点标等冒进风险，侧面冲突、轧脱轨器、冲撞土挡安全事故频出，亟待开发一套调车作业安全防护系统来解决干线机车在调车作业过程出现的安全问题，特别涉及到防护系统中的调车防护装置。
现有调车防护技术中，主要有以下方案对机车调车作业进安全防护：
(1)设计了带电台通信的车载主机，如干线机车站场调车作业安全防护系统等，通过接收地面广播的站场联锁信息，再将信息解析后发给列车运行监控装置(以下简称LKJ)进行控车。
(2)设计了带公网移动通信、电台通信的车载主机，如干线机车站场调车作业安全防护系统、本务机车调车作业安全辅助防护系统方案研究。
上述机车调车防护装置方案存在的问题如下：
首先，方式(1)中车载设备接收地面联锁信息方式单一，该方式中只有电台通信功能，一旦车载电台发生故障，将导致机车不能收到地面电台广播的调车进路及调车信号灯信息，引起调车作业安全事故。
其次，上述(1)、(2)中引入了与LKJ通信的接口模块(或插件)，导致系统集成度不高、开发成本高。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，使得干线机车在各个车站不同调车作业场景中能够正常接收地面站场联锁信息，提高干线机车调车作业接收站场联锁信息的可靠性，且能提高干线机车调车防护装置的集成度。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，装置包括电源模块、主控模块、电台模块、无线通信模块、POI模块，主控模块分别与电台模块、外部的LKJ、无线通信模块通信，POI模块分别和电台模块和无线通信模块连接，其中：
电源模块，用于给装置中的各模块供电；
主控模块，用于装置整体任务管理、数据处理并将处理后的数据转发给外部的LKJ；
电台模块，用于电台通信，通过组合天线接收地面站场广播的站场联锁信息，并解调接收的站场连锁信息并转发给主控模块处理；
无线通信模块，集成公网移动通信模块及差分定位模块，通过组合天线接收站场联锁信息及地面差分基站发送的差分定位信息并转发给主控模块处理；
POI模块，集成合路器与功分器，与组合天线的接口连接，合路器用于将电台广播频段与公网移动通信频段信息分离或合路，功分器用于将差分定位信息分离为两路。
根据本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例，主控模块与电台模块之间通过RS232通信接口通信，主控模块与外部LKJ之间通过CAN通信接口进行通信，主控模块与无线通信模块之间通过以太网通信接口通信，POI模块和电台模块之间以及POI模块和无线通信模块之间通过同轴线连接。
根据本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例，装置还包括预留通信模块，与主控模块进行通过以太网通信接口通信
根据本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例，主控模块还预留了RS485通信接口及RS422通信接口，以和外部设备通信。
根据本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例，装置实施电台通信时配置为电台模块通过2路RS232接口与主控模块连接，其中一路用于数据通信，另一路用于主控插件对电台配，电台模块通过POI模块和组合天线接收地面电台广播的站场联锁信息，并将广播信息解调后发给主控模块，主控模块对电台模块转发的地面站场联锁信息进行处理后发送给外部LKJ进行干线机车调车作业控制。
根据本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例，装置实施公网移动通信时配置为无线通信模块通过一路以太网与主控模块连接，通过2路同轴线与POI模块连接，其中一路为接收公网移动通信信息，另一路为接收定位信息；无线通信模块通过POI模块及组合天线接收公网移动通信信息，并将信息解析、组织后通过以太网发送给主控模块，主控模块将信息进行处理后通过CAN总线发送给外部LKJ进行干线机车调车作业控制。
根据本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例，装置及外部的LKJ安装于车内，组合天线安装于车顶，组合天线通过同轴线与装置中的POI模块连接，LKJ通过2路CAN接口与装置连接。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的干线机车调车防护装置结合了电台通信功能与公网移动通信功能，满足干线机车在各种调车作业场景时的安全防护需求。并将与LKJ通信的接口插件集成到主控模块，将合路器及功分器等集成到装置内部，将公网移动通信模块及差分定位模块集成到无线通信模块，提高了装置的集成度。具体而言，本发明的技术效果分为：
(1)结合了电台通信功能及公网移动通信功能，提高系统接收站场联锁信息的可靠性，提高了干线机车调车作业安全防护能力。
(2)设计了POI模块，作为插件式模块安装于机箱内，提高了装置集成度
(3)主控模块结合了与LKJ通信的接口模块，提高了装置集成度。
(4)无线通信模块集成了公网移动通信模块GMS-R及GNSS定位模块，提高了装置集成度。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了本发明的装置与外部设备的连接示意图。
图2示出了本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例的原理图。
图3示出了图2实施例的装置实施电台通信方案的示意图。
图4示出了图2实施例的装置实施公网移动通信方案的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
图1示出了本发明的装置与外部设备的连接关系。参见图1，本实施例的装置101及LKJ 102安装于车内，组合天线103安装于车顶。组合天线103是干线机车调车防护系统的重要组合部分，通过同轴线与本发明装置101中的POI(Point of Interface，即多系统接入平台)模块连接。LKJ 102通过2路CAN接口与本发明装置101连接。
图2示出了本发明的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置的一实施例的原理。参见图2，本实施例的装置201包括：电源模块211、主控模块212、电台模块213、无线通信模块215、POI模块214。此外，装置还可以包括预留通信模块216。
电源模块211用于给本发明装置中的各模块供电，兼容74V/110V机车，通过电源接口和外部充电装置相连。
主控模块212通过2路RS232通信接口用于与电台模块213进行通信(电台模块与主控模块还可以通过其他类型的接口进行通信，比如RS485接口)，通过2路CAN通信接口用于与外部的LKJ通信，通过3路以太网通信接口和无线通信模块215(无线通信模块和主控模块也可以通过其他类型的接口进行通信，比如RS422接口)和预留通信模块216通信，并预留RS485通信接口及RS422通信接口以和外部设备连接。
主控模块212为本发明装置的核心模块，用于装置整体任务管理、数据处理并将处理后的数据转发给外部的LKJ。
电台模块213用于本发明装置的电台通信，通过同轴线与POI模块214连接，通过组合天线接收地面站场广播的400MHz～470MHz频段的站场联锁信息，并解调接收的站场连锁信息，通过RS232通信接口将信息转发给主控模块212处理。
无线通信模块215集成了公网移动通信模块及差分定位模块，通过同轴线与POI模块214连接，通过组合天线接收站场联锁信息及地面差分基站发送的差分定位信息，并通过以太网通信接口将信息发送给主控模块212进行处理。
POI模块214集成合路器与功分器，与组合天线的接口连接。其中合路器是将电台广播频段与公网移动通信频段信息分离或合路，功分器是将定位信息分离为两路。
预留通信模块216用于预留做后续扩展功能。
本实施例装置的电台通信过程如图3所示。电台模块313通过2路RS232接口与主控模块312连接，其中一路用于数据通信，另一路用于主控插件对电台配置(包括频点、空中波特率、串口波特率等)；通过同轴线与POI模块314连接。电台模块313通过POI模块314和组合天线303接收地面电台广播的站场联锁信息，并将广播信息解调后发给主控模块312。主控模块312对电台模块313转发的地面站场联锁信息进行处理后发送给外部LKJ 302进行干线机车调车作业控制。
本实施例装置的公网移动通信过程见图4。无线通信模块415通过一路以太网与主控模块412连接，通过2路同轴线与POI模块414连接，其中一路为接收公网移动通信信息，另一路为接收定位信息。无线通信模块415通过POI模块414及组合天线403接收公网移动通信信息，并将信息解析、组织后通过以太网发送给主控模块412，主控模块412将信息进行处理后通过CAN总线发送给外部的LKJ402进行干线机车调车作业控制。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (7)

1.一种冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，其特征在于，装置包括电源模块、主控模块、电台模块、无线通信模块、POI模块，主控模块分别与电台模块、外部的LKJ、无线通信模块通信，POI模块分别和电台模块和无线通信模块连接，其中：
电源模块，用于给装置中的各模块供电；
主控模块，用于装置整体任务管理、数据处理并将处理后的数据转发给外部的LKJ；
电台模块，用于电台通信，通过组合天线接收地面站场广播的站场联锁信息，并解调接收的站场连锁信息并转发给主控模块处理；
无线通信模块，集成公网移动通信模块及差分定位模块，通过组合天线接收站场联锁信息及地面差分基站发送的差分定位信息并转发给主控模块处理；
POI模块，集成合路器与功分器，与组合天线的接口连接，合路器用于将电台广播频段与公网移动通信频段信息分离或合路，功分器用于将差分定位信息分离为两路。
2.根据权利要求1所述的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，其特征在于，主控模块与电台模块之间通过RS232通信接口通信，主控模块与外部LKJ之间通过CAN通信接口进行通信，主控模块与无线通信模块之间通过以太网通信接口通信，POI模块和电台模块之间以及POI模块和无线通信模块之间通过同轴线连接。
3.根据权利要求1所述的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，其特征在于，装置还包括预留通信模块，与主控模块进行通过以太网通信接口通信。
4.根据权利要求1所述的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，其特征在于，主控模块还预留了RS485通信接口及RS422通信接口，以和外部设备通信。
5.根据权利要求2所述的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，其特征在于，装置实施电台通信时配置为电台模块通过2路RS232接口与主控模块连接，其中一路用于数据通信，另一路用于主控插件对电台配，电台模块通过POI模块和组合天线接收地面电台广播的站场联锁信息，并将广播信息解调后发给主控模块，主控模块对电台模块转发的地面站场联锁信息进行处理后发送给外部LKJ进行干线机车调车作业控制。
6.根据权利要求2所述的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，其特征在于，装置实施公网移动通信时配置为无线通信模块通过一路以太网与主控模块连接，通过2路同轴线与POI模块连接，其中一路为接收公网移动通信信息，另一路为接收定位信息；无线通信模块通过POI模块及组合天线接收公网移动通信信息，并将信息解析、组织后通过以太网发送给主控模块，主控模块将信息进行处理后通过CAN总线发送给外部LKJ进行干线机车调车作业控制。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的冗余公网移动及电台通信的集成式机车调车安全防护装置，其特征在于，装置及外部的LKJ安装于车内，组合天线安装于车顶，组合天线通过同轴线与装置中的POI模块连接，LKJ通过2路CAN接口与装置连接。
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