CN111796316A - 一种列车连挂定位检测系统及方法 - Google Patents

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Qingdao West Train Depot of China Railway Jinan Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种列车连挂定位检测系统，包括监控中心、司机室显示终端、挂车/被挂车位置检测装置及卫星定位地面基站；监控中心是一个挂车作业分析运营平台，通过该平台可以实时监控列车当前和历史的作业信息；司机室显示终端用于司机登录、站场轨道分布显示、挂车/被挂车在轨道上的位置显示、机车速度显示、机车长度、轨道几何形状、挂车和被挂车距离的显示，并将信息通过无线传输通讯，实时发送到监控中心；挂车/被挂车位置检测装置安装在作业火车上，用于接收卫星信号，同来实时检测两列车之间的距离以及挂车的速度，并通过无线通讯设备发送到监控中心；其优点在于，实现了铁路站场列车连挂作业时的数据信息自动检测，降低人工作业风险。

Description

一种列车连挂定位检测系统及方法
技术领域
本发明属于列车位置检测领域，具体涉及一种列车连挂定位检测系统及方法。
背景技术
铁路货车重组、连挂是货运站的主要作业内容，但由于作业环境恶劣、任务繁重、连挂要求高，在实际作业过程中，机车司机无法实时、准确地了解挂车与被挂车之间的距离、时速等数据，而导致一些作业过程中的事故发生。由于铁路货车工况复杂、周围干扰较多，目前仍为人工检测，利用对讲机实现列车的连挂，这对铁路工作人员来说，数据的准确度要靠长期实践的积累，人员的不足和时间效率的低下，没法满足现在列车连挂的要求。
发明内容
目前国内卫星定位使用广泛的主要是GPS和北斗定位系统，GPS系统具有响应速度快、定位准确地特点，但系统数据掌握在外国人手中，北斗定位系统是我国自主研发的全球定位系统，但目前处于推广和优化阶段，资源相对较少。本方案在设计时选用“GPS+北斗”的定位方式，在系统实验阶段可以用GPS来进行系统定位，北斗系统作为辅助定位方式，功能验证结束进入推广阶段时，采用北斗定位系统为主的作业模式。其技术方案为，
一种列车连挂定位检测系统，包括监控中心、司机室显示终端、挂车/被挂车位置检测装置及卫星定位地面基站；
所述监控中心是一个挂车作业分析运营平台，通过该平台可以实时监控列车当前和历史的作业信息；
所述司机室显示终端用于司机登录、站场轨道分布显示、挂车/被挂车在轨道上的位置显示、机车速度显示、机车长度、轨道几何形状、挂车和被挂车距离的显示，并将信息通过无线通讯设备，实时发送到监控中心；
所述挂车/被挂车位置检测装置安装在作业火车上，用于接收卫星信号，同来实时检测两列车之间的距离以及挂车的速度，并通过无线通讯设备发送到监控中心；
所述卫星定位地面基站用于接收和发送数据。
进一步的，还包括移动端，所述移动端设有对应的APP，所述移动端APP用于相关人员从监控中心随时随地监控和查询作业情况。
进一步的，所述司机室显示终端设置有定位装置和防误装置；所述定位装置可以检测司机室显示终端自身坐标、被挂车当前坐标、轨道几何形状、机车长度信息；防误装置用于提醒司机的防误碰操作。
进一步的，所述挂车/被挂车位置检测装置为两个功能完全相同的检测设备，实现挂车实时位置检测、距离测量、速度检测、数据发送的功能；
其中位置检测采用“GPS+北斗”的定位方式；
距离测量在被挂车和挂车距离大于卫星定位精度范围时，由监控中心根据挂车和被挂车的卫星定位坐标，计算挂车和被挂车的距离；
速度检测在被挂车和挂车距离较远时采用卫星定位方式，由司机室显示终端实现速度计算；在两车位置较近时，利用激光测距传感器测得的距离变化率，由挂车/被挂车位置检测装置计算货车行进速度；所述激光测距传感器安装在列车前端，与挂车/被挂车位置检测装置连接。
进一步的，所述挂车/被挂车位置检测装置采用注塑工艺，外置式天线，以磁性吸附方式安装于挂车和被挂车上，防护等级为IP65。
进一步的，所述无线通讯设备包括4G信号塔，采用LoRa星型网络架构，通过网关设备搭建局域网。
进一步的，所述监控中心设有备份数据库、恢复数据库和压缩数据库；
所述备份数据库用于备份监控中心所有数据，定期执行备份操作；
所述恢复数据库用于本机数据库损坏时可使用此功能恢复数据库至某个备份的状态，但未备份的数据不可恢复；
所述压缩数据库用于压缩监控中心数据库，减小数据库使用容量，提高系统运行速度。
一种列车连挂定位检测方法，具体步骤包括，
S1.每次作业时，将被挂车信息输入监控中心，包括目标轨道、被挂车车箱数、每箱长度、车箱号；
S2.监控中心根据被挂车所在轨道、车箱数、每箱长度及第一节车箱的坐标位置，自动计算出每节车箱的坐标位置，形成被挂车历史坐标信息；监控中心将数据发送至司机室显示终端；
S3.司机室显示终端自身具有厘米级精度定位功能，其根据自身坐标、被挂车当前坐标、轨道几何形状、机车长度信息，自动计算出挂车与被挂车的距离，并给出行驶速度、行驶时间提示，行驶轨迹在司机室数据终端上实时显示；
S4.司机根据步骤S3给出的行驶速度、行驶轨迹和行驶时间完成连挂。
进一步的，所述监控中心与移动端APP连接，所述移动端APP用于相关人员从监控中心随时随地监控和查询列车作业情况。
有益效果
1.本方案在设计时选用“GPS+北斗”的定位方式，在系统实验阶段可以用GPS来进行系统定位，北斗系统作为辅助定位方式，功能验证结束进入推广阶段时，采用北斗定位系统为主的作业模式。
2.通过挂车/被挂车位置检测装置，定时获得挂车和被挂车的相距位置，通过就算获得挂车的实时速度。
3.“卫星+基站”的方式弥补了卫星信号在室内、隧道等区域很弱，通过无线网络的室内分部系统等得到弥补，尤其是终端完全收不到卫星信号也可以完成定位，终端可以借助基于无线网络与移动终端的定位技术完成经纬度的计算。
附图说明
图1为本申请原理图；
其中1-4G信号塔；2-司机室显示终端；3-监控中心；4-移动端；5-挂车/被挂车位置检测装置；6-卫星定位地面基站；7-北斗卫星。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施例对技术作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，包括监控中心、司机室显示终端、挂车/被挂车位置检测装置、移动端及卫星定位地面基站；
所述监控中心是一个挂车作业分析运营平台，通过该平台可以实时监控列车当前和历史的作业信息；
所述监控中心设有备份数据库、恢复数据库和压缩数据库；
所述备份数据库用于备份监控中心所有数据，定期执行备份操作；
所述恢复数据库用于本机数据库损坏时可使用此功能恢复数据库至某个备份的状态，但未备份的数据不可恢复；
所述压缩数据库用于压缩监控中心数据库，减小数据库使用容量，提高系统运行速度。
所述司机室显示终端用于司机登录、站场轨道分布显示、挂车/被挂车在轨道上的位置显示、机车速度显示、机车长度、轨道几何形状、挂车和被挂车距离的显示，并将信息通过无线通讯设备，实时发送到监控中心；
所述司机室显示终端设置有定位装置和防误装置；所述定位装置可以检测司机室显示终端自身坐标、被挂车当前坐标、轨道几何形状、机车长度信息；防误装置用于提醒司机的防误碰操作，司机需要定时的按下防误碰复位按键，短暂超时发出提示音，长时间超时发出较为刺耳的警示音，用于防止在挂车作业过程中出现司机误碰的现象。
所述挂车/被挂车位置检测装置安装在作业火车上，用于接收卫星信号，同来实时检测两列车之间的距离以及挂车的速度，并通过无线通讯设备发送到监控中心；
所述无线通讯设备包括4G信号塔，采用LoRa星型网络架构，通过网关设备搭建局域网。
所述挂车/被挂车位置检测装置为两个功能完全相同的检测设备，实现挂车实时位置检测、距离测量、速度检测、数据发送的功能；
其中位置检测采用“GPS+北斗”的定位方式；在系统实验阶段可以用GPS来进行系统定位，北斗系统作为辅助定位方式，功能验证结束进入推广阶段时，采用北斗定位系统为主的作业模式。
距离测量在被挂车和挂车距离大于卫星定位精度范围时，由监控中心根据挂车和被挂车的卫星定位坐标，计算挂车和被挂车的距离；
速度检测在被挂车和挂车距离较远时采用卫星定位方式，由司机室显示终端实现速度计算；在两车位置较近时，利用激光测距传感器测得的距离变化率，由挂车/被挂车位置检测装置计算货车行进速度；所述激光测距传感器安装在列车前端，与挂车/被挂车位置检测装置连接。
所述挂车/被挂车位置检测装置采用注塑工艺，所述挂车/被挂车位置检测装置壳体上具有电源、地址选择操作开关，USB标准充电接口、外置式天线；其以磁性吸附方式安装于挂车和被挂车上，防护等级为IP65；内部设有Nebulas-II UC4C0芯片，支持全系统多频点高精度定位和定向，支持BDS、GPS、GLONASS、Galileo和QZSS等多个卫星导航系统。
所述卫星定位地面基站用于接收和发送数据。
移动端设有对应的APP，所述移动端APP用于相关人员从监控中心随时随地监控和查询作业情况。移动端包括手机、平板。
一种列车连挂定位检测方法，具体步骤包括，
S1.每次作业时，将被挂车信息输入监控中心，包括目标轨道、被挂车车箱数、每箱长度、车箱号；
S2.监控中心根据被挂车所在轨道、车箱数、每箱长度及第一节车箱的坐标位置，自动计算出每节车箱的坐标位置，形成被挂车历史坐标信息；监控中心将数据发送至司机室显示终端；
S3.司机室显示终端自身具有厘米级精度定位功能，其根据自身坐标、被挂车当前坐标、轨道几何形状、机车长度信息，自动计算出挂车与被挂车的距离，并给出行驶速度、行驶时间提示，行驶轨迹在司机室数据终端上实时显示；
S4.司机根据步骤S3给出的行驶速度、行驶轨迹和行驶时间完成连挂。
所述监控中心与移动APP端连接，所述移动APP端用于相关人员从监控中心随时随地监控和查询列车作业情况。
当然，上述说明并非对本技术的限制，本技术也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本技术的保护范围。

Claims (9)

1.一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，包括监控中心、司机室显示终端、挂车/被挂车位置检测装置及卫星定位地面基站；
所述监控中心是一个挂车作业分析运营平台，通过该平台可以实时监控列车当前和历史的作业信息；
所述司机室显示终端用于司机登录、站场轨道分布显示、挂车/被挂车在轨道上的位置显示、机车速度显示、机车长度、轨道几何形状、挂车和被挂车距离的显示，并将信息通过无线通讯设备，实时发送到监控中心；
所述挂车/被挂车位置检测装置安装在作业火车上，用于接收卫星信号，同来实时检测两列车之间的距离以及挂车的速度，并通过无线通讯设备发送到监控中心；
所述卫星定位地面基站用于接收和发送数据。
2.根据权利要求1所述的一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，还包括移动端，所述移动端设有对应的APP，所述移动端APP用于相关人员从监控中心随时随地监控和查询作业情况。
3.根据权利要求1所述的一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，所述司机室显示终端设置有定位装置和防误装置；所述定位装置可以检测司机室显示终端自身坐标、被挂车当前坐标、轨道几何形状、机车长度信息；防误装置用于提醒司机的防误碰操作。
4.根据权利要求1所述的一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，所述挂车/被挂车位置检测装置为两个功能完全相同的检测设备，实现挂车实时位置检测、距离测量、速度检测、数据发送的功能；
其中位置检测采用“GPS+北斗”的定位方式；
距离测量在被挂车和挂车距离大于卫星定位精度范围时，由监控中心根据挂车和被挂车的卫星定位坐标，计算挂车和被挂车的距离；
速度检测在被挂车和挂车距离较远时采用卫星定位方式，由司机室显示终端实现速度计算；在两车位置较近时，利用激光测距传感器测得的距离变化率，由挂车/被挂车位置检测装置计算货车行进速度；所述激光测距传感器安装在列车前端，与挂车/被挂车位置检测装置连接。
5.根据权利要求1所述的一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，所述挂车/被挂车位置检测装置采用注塑工艺，外置式天线，以磁性吸附方式安装于挂车和被挂车上，防护等级为IP65。
6.根据权利要求1所述的一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，所述无线通讯设备包括4G信号塔，采用LoRa星型网络架构，通过网关设备搭建局域网。
7.根据权利要求1所述的一种列车连挂定位检测系统，其特征在于，所述监控中心设有备份数据库、恢复数据库和压缩数据库；
所述备份数据库用于备份监控中心所有数据，定期执行备份操作；
所述恢复数据库用于本机数据库损坏时可使用此功能恢复数据库至某个备份的状态，但未备份的数据不可恢复；
所述压缩数据库用于压缩监控中心数据库，减小数据库使用容量，提高系统运行速度。
8.一种列车连挂定位检测方法，其特征在于，具体步骤包括，
S1.每次作业时，将被挂车信息输入监控中心，包括目标轨道、被挂车车箱数、每箱长度、车箱号；
S2.监控中心根据被挂车所在轨道、车箱数、每箱长度及第一节车箱的坐标位置，自动计算出每节车箱的坐标位置，形成被挂车历史坐标信息；监控中心将数据发送至司机室显示终端；
S3.司机室显示终端自身具有厘米级精度定位功能，其根据自身坐标、被挂车当前坐标、轨道几何形状、机车长度信息，自动计算出挂车与被挂车的距离，并给出行驶速度、行驶时间提示，行驶轨迹在司机室数据终端上实时显示；
S4.司机根据步骤S3给出的行驶速度、行驶轨迹和行驶时间完成连挂。
9.根据权利要求8所述的一种列车连挂定位检测方法，其特征在于，所述监控中心与移动端APP连接，所述移动端APP用于相关人员从监控中心随时随地监控和查询列车作业情况。
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