CN113129642B - 一种安全车距预警系统及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安全车距预警系统，包括：车载终端、车距预警终端；所述车载终端安装在列车的指定位置上，用于获取列车的GPS位置信息，通过导电轨传输到车距预警终端；所述车距预警终端安装在导电轨的指定位置上，与车载终端以电力载波通信的方式通过导电轨连接，用于接收、处理所述GPS位置信息，得到列车与列车之间的实时距离，并根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令，发送至车载终端；所述车载终端还用于接收安全车距预警指令并执行报警操作，或者执行列车制动操作，或者执行报警操作和列车制动操作。本发明解决了现有安全车距控制方式存在的设备及人力成本高、控制可靠性低、精度有限、容易产生人为意外的问题。

Description

一种安全车距预警系统及预警方法

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及的是一种安全车距预警系统及预警方法。

背景技术

现有轨道交通的安全车距控制主要由三种方式：一是通过在轨道旁边设置信号系统设备对列车位置进行标注，然而这种方式由于轨旁信号系统造价昂贵且需要专人定期对设备进行维护，成本高且维护困难；二是通过人工监控调度来实现安全车距控制，然而这种方式的人力成本较高，难以预防人为的意外情况；三是通过在列车上安装车载雷达测距模块对列车位置进行检测，尽管这种方式成本低，但容易受到外界环境的影响，特别是当轨道弯道多、穿梭于社区楼宇间时，安全车距控制的可靠程度低。

综上所述，现有轨道交通的安全车距控制方式存在设备及人力成本高、控制可靠性低、精度有限、容易产生人为意外的问题。

发明内容

本发明提供一种安全车距预警系统及预警方法，以解决现有轨道交通的安全车距控制方式存在设备及人力成本高、控制可靠性低、精度有限、容易产生人为意外的问题。

本发明是这样实现的，一种安全车距预警系统，包括：

车载终端、车距预警终端；

所述车载终端安装在列车的指定位置上，用于获取列车的GPS位置信息，并将所述GPS位置信息通过导电轨传输到所述车距预警终端；

所述车距预警终端安装在所述导电轨的指定位置上，与所述车载终端以电力载波通信的方式通过导电轨连接，用于接收所述车载终端传输过来的GPS位置信息，对所述GPS位置信息处理，得到列车与列车之间的实时距离，并根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令，将所述安全车距预警指令通过所述导电轨发送至所述车载终端；

所述车载终端还用于接收所述安全车距预警指令，并根据所述安全车距预警指令执行报警操作，或者执行列车制动操作，或者执行报警操作和列车制动操作。

可选地，所述车载终端包括第一中央处理器，分别与所述第一中央处理器连接的GPS模块、第一通信模块、报警模块以及制动模块；

所述GPS模块安装在车厢的指定位置上，用于实时采集所在车厢的GPS位置信息；

所述第一通信模块用于将所述GPS模块采集的GPS位置信息调制为第一模拟信号，并将所述第一模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车距预警终端；

所述第一通信模块还用于接收所述导电轨传输过来的第二模拟信号，对所述第二模拟信号解耦解调得到所述安全车距预警指令，并将所述安全车距预警指令发送至所述第一中央处理器；

所述第一中央处理器根据所述安全车距预警指令控制所述报警模块执行报警操作，或者控制所述制动模块执行列车制动操作，或者控制所述报警模块执行报警操作和控制所述制动模块执行列车制动操作。

可选地，所述列车包括至少一节车厢，所述车载终端包括至少一个GPS模块，每一所述GPS模块安装在所述列车的一节车厢上；

每节车厢上的GPS模块用于采集所在车厢对应的GPS位置信息。

可选地，所述车距预警终端包括第二中央处理器，分别与所述第二中央处理器连接的第二通信模块、计算模块；

所述第二通信模块用于接收所述导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到所述GPS位置信息，并将所述GPS位置信息发送至所述计算模块；

所述计算模块用于对所述GPS位置信息进行筛选，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离；

所述第二中央处理器用于根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令；

所述第二通信模块还用于将所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端。

可选地，所述计算模块还用于：

按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于所述电子围栏内的GPS位置信息；

根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离。

一种基于安全车距预警系统的预警方法，包括：

所述安全车距预警系统为如上所述的安全车距预警系统，包括：

接收车载终端通过导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到GPS位置信息；

对所述GPS位置信息进行筛选，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离；

根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令；

将所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端。

可选地，所述GPS位置信息包括列车上的每节车厢对应的GPS位置信息；

所述对所述GPS位置信息进行筛选包括：

针对每一列车上的车载终端发送的GPS位置信息，按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于电子围栏内的GPS位置信息；

对于每一位于电子围栏内的GPS位置信息，获取所述GPS位置信息对应的车厢编号以及列车的车厢数，以所述GPS位置信息及其对应的车厢编号、车厢数作为所述列车对应的一组有效位置信息。

可选地，所述根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离包括：

对于前后两个列车，根据前车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、后车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离，所述车厢距离为两个列车的有效位置信息中车厢编号对应车厢上的GPS模块之间的距离；

根据所述车厢距离、前车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、后车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、车厢数以及车厢长度，得到所述前后两个列车之间的实时距离，所述实时距离为前车车尾与后车车头之间的距离。

可选地，当所述前车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的任意一组有效位置信息、后车对应的有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离；

当所述后车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的有效位置信息、后车对应的任意一组有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离；

当所述前车对应多组有效位置信息和后车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的任意一组有效位置信息、后车对应的任意一组有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离。

可选地，所述安全车距预警指令包括报警指令和制动指令；

所述根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令包括：

当所述实时距离小于安全距离且大于或等于第一预警距离，生成报警指令和一级制动指令；

当所述实时距离小于所述第一预警距离且大于或等于第二预警距离，若后车速度大于前车速度时，生成报警指令和二级制动指令，若后车速度小于或等于前车速度时，生成报警指令和一级制度指令；

当所述实时距离小于或等于所述第二预警距离，生成报警指令和二级制动指令；

其中，所述第一预警距离大于所述第二预警距离，所述二级制动指令的制动幅度大于所述一级制动指令的制动幅度。。

本发明提供一种安全车距预警系统，包括车载终端、车距预警终端；所述车载终端安装在列车的指定位置上，所述车距预警终端安装在所述导电轨的指定位置上，与所述车载终端以电力载波通信的方式通过导电轨连接。本发明实施例依据高精度GPS位置信息，通过列车上现有的车载终端采集GPS位置信息，无需额外增加位置检测设备，并通过电力载波通信的方式以导电轨实现车车联网，无需额外布置电缆或无限设备，有效地降低了设备成本；且通过所述车距预警终端根据所述GPS位置信息进行实时距离检测以及预警，从而有效地提高了安全预警的可靠性控制精度，实现安全预警的自动化，有利于避免人为意外问题产生以及降低人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的安全车距预警系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的安全车距预警系统中车载终端的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的安全车距预警系统中车距预警终端的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的基于安全车距预警系统的预警方法的实现流程图；

图5是本发明另一实施例提供的基于安全车距预警系统的预警方法中对所述GPS位置信息进行筛选的实现流程图；

图6是本发明另一实施例提供的电子围栏示意图；

图7是本发明另一实施例提供的基于安全车距预警系统的预警方法中根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离的实现流程图；

图8是本发明另一实施例提供的车厢距离与实时距离的示意图；

图9是本发明另一实施例提供的基于安全车距预警系统的预警方法中根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

图1是本发明提供的安全车距预警系统的结构示意图。如图1所示，所述系统包括：车载终端1、和车距预警终端2；

所述车载终端1安装在列车的指定位置上，用于获取列车的GPS位置信息，并将所述GPS位置信息通过导电轨传输到所述车距预警终端2；

所述车距预警终端2安装在所述导电轨的指定位置上，与所述车载终端1以电力载波通信的方式通过导电轨连接，用于接收所述车载终端1传输过来的GPS位置信息，对所述GPS位置信息处理，得到列车与列车之间的实时距离，并根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令，将所述安全车距预警指令通过所述导电轨发送至所述车载终端1；

所述车载终端1还用于接收所述安全车距预警指令，并根据所述安全车距预警指令执行报警操作，或者执行列车制动操作，或者执行报警操作和列车制动操作。

在本发明实施例中，所述安全车距预警系统适用于云轨，所述车载终端1为现有的已安装在云轨列车上的车载终端。所述车载终端1与所述车距预警终端2之间以电力载波通信的方式通过导电轨连接，是一种典型的总线型的主从通信结构。

各列车上的车载终端1负责采集列车的GPS位置信息，并通过导电轨传输所述GPS位置信息，车距预警终端2接收所述GPS位置信息，进行集中处理后得到列车与列车之间的实时距离，然后根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令，并将所述安全车距预警指令下发至车载终端1，车载终端1通过识别所述安全距离预警指令执行相应的预警操作。由于所述GPS位置信息在导电轨上传输会衰减，为了防止信号过度衰减，本发明实施例进一步在所述导电轨上加上中继器3，所述中继器3安装在所述导电轨上，用于对所述导电轨上传输的信号进行放大。通过所述中继器3以对所述导电轨上传输的信号进行放大，扩大了网络传输的距离。

可见，本发明实施例沿用云轨列车上的车载终端对列车进行实时定位，并通过电力载波的方式以导电轨为通信介质实现车载终端与车距预警终端之间的连接通信，以及根据实时的GPS位置信息监控各列车之间的实时距离并下发不同的预警指令，无需额外增加GPS位置信息采集模块，也无需额外布置电缆或无线设备，有效地降低了设备成本、提高了控制可靠性和控制精度，一定程度上也降低了人力成本。

需要说明的是，图1中包括三个车载终端1、一个中继器3，图示中的车载终端的个数、中继器的个数并不用于对本发明进行限制，实际应用中，还可以包括一个或多个车载终端1、一个或多个中继器3。

具体地，作为一种实施方式，如图2所示，所述安全车距预警系统中的车载终端1还包括：第一中央处理器11，分别与所述第一中央处理器11连接的GPS模块12、第一通信模块13、报警模块14以及制动模块15；

所述GPS模块12安装在车厢的指定位置上，用于实时采集所在车厢的GPS位置信息；

所述第一通信模块13用于将所述GPS模块12采集的GPS位置信息调制为第一模拟信号，并将所述第一模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车距预警终端2；

所述第一通信模块13还用于接收所述导电轨传输过来的第二模拟信号，对所述第二模拟信号解耦解调得到所述安全车距预警指令，并将所述安全车距预警指令发送至所述第一中央处理器13；

所述第一中央处理器13根据所述安全车距预警指令控制所述报警模块14执行报警操作，或者控制所述制动模块15执行列车制动操作，或者控制所述报警模块14执行报警操作和控制所述制动模块15执行列车制动操作。

在这里，所述GPS模块12为高精度的GPS模块。优选为基于A-GPS技术的GPS模块，通过结合网络基站信息和和全球卫星定位系统，有效地提高了车载的定位精度，使定位精度达到1米以内，而现有技术仅单独使用GPS模块进行定位时通常是在10米以内。

所述第一通信模块13为电力载波通信模块。在本发明实施例中，所述第一通信模块13作为发送端时，将所述GPS位置信息调制为第一模拟信号并耦合到所述导电轨上进行传输，以通过已有的所述导电轨传输到所述车距预警终端2；作为接收端时，接收所述导电轨传输过来的第二模拟信号，对所述第二模拟信号解耦解调得到所述安全车距预警指令，并将所述安全车距预警指令发送至所述第一中央处理器13，从而实现车载终端1与所述车距预警终端2之间的连接通信，无需重新架设网络即可实现车车联网，有效地降低了设备成本。

所述第一中央处理器13对接收到的所述安全车距预警指令进行识别和处理，然后控制所述报警模块14执行报警操作和/或控制所述制动模块15执行列车制动操作，实现安全距离的自动预警及制动，有利于降低人为意外操作的可能性。

进一步地，为了提高车距检测的准确度，本发明实施例还可按照列车的车厢来布局所述GPS模块。若所述列车包括至少一节车厢，所述车载终端包括至少一个GPS模块，每一所述GPS模块安装在所述列车的一节车厢上。通过在列车的每节车厢上配备GPS模块，车载终端在同一时刻可以采集到至少一个GPS位置信息提供给车距预警终端2使用，有利于车距预警终端2选择精确的GPS位置信息进行车距预警。可见，本发明实施例通过采用GPS与基站定位相结合以及多GPS模块冗余方案，大大地提高了安全车距预警的可靠性。

具体地，作为一种实施方式，如图3所示，所述车距预警终端2包括第二中央处理器21，分别与所述第二中央处理器21连接的第二通信模块22、计算模块23；

所述第二通信模块22用于接收所述导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到所述GPS位置信息，并将所述GPS位置信息发送至所述计算模块23；

所述计算模块23用于对所述GPS位置信息进行筛选，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离；

所述第二中央处理器21用于根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令；

所述第二通信模块22还用于将所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端1。

其中，所述第二通信模块22也为电力载波通信模块。在本发明实施例中，所述第二通信模块22作为接收端时，接收所述导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到所述GPS位置信息，并将所述GPS位置信息发送至所述计算模块23；作为发送端时，将第二中央处理器21生成的所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，并耦合到所述导电轨上，以通过已有的所述导电轨传输到所述车载终端1。

所述计算模块23接收所述第二通信模块22提供过来的所述GPS位置信息，根据所述GPS位置信息得出列车与列车之间的实时距离。如前所述，列车上的每一节车厢安装有GPS模块，同一时刻列车上的车载终端可以同时采集多个GPS位置信息提供给所述计算模块23使用。为了提高实时距离的准确性，本发明实施例按照一定的筛选规则对所述多个GPS位置信息进行筛选，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离，再将所述实时距离发送至所述中央处理器21。

所述第二中央处理器21根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令，并通过所述第二通信模块22下发至所述车载终端1。

具体地，作为一种实施方式，所述计算模块23还用于：

按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于所述电子围栏内的GPS位置信息；

根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离。

在这里，列车在实际运行过程中各节车厢的GPS位置信息可能会因为故障导致数据异常，因此为了提高实时距离的准确性，本发明实施例通过预设电子围栏对所述多个GPS位置信息进行筛选。其中，所述电子围栏是指在列车轨道上根据预设GPS位置信息组成的区域。所述列车轨道上包括若干个电子围栏。若所述车载终端1发送过来的GPS位置信息落在任意电子围栏内时，则确认该GPS位置信息是准确的，若所述GPS位置信息未落在电子围栏内，则确认该GPS位置信息是错误的。本发明实施例按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于所述电子围栏内的GPS位置信息，然后根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离，再将所述实时距离发送至所述中央处理器21，从而有效地提高了实时距离的准确度，有利于提高车距预警的可靠性。

实施例2

图4是本发明提供的基于安全车距预警系统的预警方法的实现流程。所述安全车距预警系统为上述图1至图3任一实施例中所述的安全车距预警系统。本发明实施例对所述安全车距预警系统中的车距预警终端2的功能进行详述。如图4所示，所述预警方法包括：

在步骤S401中，接收车载终端通过导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到GPS位置信息。

在这里，所述GPS位置信息以电力载波通讯的方式，在车载终端1调制成第一模拟信号，并耦合到导电轨传输到所述车距预警终端2。所述车距预警终端2接收车载终端1通过所述导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到GPS位置信息。

在本发明实施例中，所述GPS位置信息优选为经过基于A-GPS技术的GPS模块采集得到，以提高车载的定位精度。所述GPS位置信息包括列车上的每节车厢对应的GPS位置信息。为了提高车距检测的准确度，本发明实施例按照列车的车厢来布局所述GPS模块。若所述列车包括至少一节车厢，所述车载终端包括至少一个GPS模块，每一所述GPS模块安装在所述列车的一节车厢上。车载终端1在同一时刻可以采集到至少一个车厢对应的GPS位置信息提供给车距预警终端2使用，有利于车距预警终端2选择精确的GPS位置信息进行车距预警。可见，本发明实施例通过采用GPS与基站定位相结合以及多GPS模块冗余方案，大大地提高了安全车距控制的可靠性。

在步骤S402中，对所述GPS位置信息进行筛选，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离。

在列车实际运行过程中各节车厢的GPS模块可能会因为故障导致数据异常。鉴于此，本发明实施例按照一定的筛选规则对所述多个GPS位置信息进行筛选，排除异常的GPS位置信息，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离，以提高实时距离的准确性。

在步骤S403中，根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令。

在这里，本发明实施例将所述实时距离分别与不同预警级别的预警距离比对，并结合两个列车速度，生成安全预警指令。

在步骤S404中，将所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端。

由于所述车距预警终端2与所述车载终端1之间以电力载波的方式通过导电轨连接通信，在得到安全车距预警指令之后，所述车距预警终端2将其调制为第二模拟信号，并耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端1，使得所述载终端1通过识别所述安全距离预警指令并执行相应的预警操作。

具体地，作为一种实施方式，如图5所示，步骤S402中所述的对所述GPS位置信息进行筛选包括：

在步骤S501中，针对每一列车上的车载终端发送的GPS位置信息，按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于电子围栏内的GPS位置信息。

其中，所述电子围栏是指在列车轨道上根据预设GPS位置信息组成的区域。如图6所示，为本发明实施例提供的电子围栏示意图。在图6中，每一所述电子围栏为由4个预设GPS位置信息组成四边形区域，比如图中的位置a、位置b、位置c、位置d对应的预设GPS位置信息。为了实现对列车车厢的定位，所述预设GPS位置信息通常设置在列车轨道两侧，以使得所述4个预设GPS位置信息组成的电子围栏包围一段列车轨道。需要说明的是，图6中每一所述电子围栏对应的4个预设GPS位置信息，仅为本发明的一个示例，并不用于限制本发明，在其他一些实施例中，也可以为其他数目的预设GPS位置信息。列车轨道上包括若干个电子围栏。若所述车载终端1发送过来的GPS位置信息落在任意电子围栏内时，则确认该GPS位置信息是准确的，若所述GPS位置信息未落在电子围栏内，则确认该GPS位置信息是错误的。

本发明实施例按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于所述电子围栏内的GPS位置信息，过滤列车在实际运行过程中因为故障导致的异常数据，有利于提高了实时距离的准确度。

在步骤S502中，对于每一位于电子围栏内的GPS位置信息，获取所述GPS位置信息对应的车厢编号以及列车的车厢数，以所述GPS位置信息及其对应的车厢编号、车厢数作为所述列车对应的一组有效位置信息。

在这里，所述车厢编号为以车头算起的编号，比如从车头算起的第一节车厢对应的车厢编号为1，第二节车厢对应的车厢编号为2，以此类推……所述车厢数是指所述GPS位置信息对应列车的车厢总数。对于每一位于电子围栏内的GPS位置信息，本发明实施例以所述GPS位置信息及其对应的车厢编号、车厢数作为所述列车对应一组有效位置信息。

具体地，作为一种实施方式，本发明实施例先计算前后两个列车之间的车厢距离，然后再计算该前后两个列车之间的实时距离。如图7所示，步骤S402中所述的根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离包括：

在步骤S701中，对于前后两个列车，根据前车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、后车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离。

其中，所述车厢距离为两个列车的有效位置信息中车厢编号对应车厢上的GPS模块之间的距离。在本发明实施例中，GPS位置信息通过纬度和经度表示，其中纬度表示一个地方的地面法线和地球赤道平面形成的线面角，经度表示经过一个地方的经线面与本初子午线形成的二面角。对于需要计算实时距离的列车A和列车B，假设列车A为后车，对应的一组有效位置信息中，GPS位置信息为纬度lat1、经度lon1，对应的车厢编号i、车厢数x；列车B为前车，对应的一组有效位置信息中，GPS位置信息为纬度lat2、经度lon2，对应的车厢编号j、车厢数y；地球半径R，单位为千米。

所述车厢距离的计算公式为：

Lat1＝π*lat1/180

Lat2＝π*lat2/180

Lon1＝π*lon1/180

Lon2＝π*lon2/180

在上式中，D表示车厢距离，单位为米；Lat1表示列车A中编号为i的车厢纬度lat1对应的弧度；Lat2表示列车B中编号为y的车厢纬度lat2对应的弧度；la表示列车A中编号为i的车厢纬度lat1对应的弧度Lat1与列车B中编号为y的车厢纬度lat2对应的弧度Lat2之间的弧度差的一半的正弦值；Lon1表示列车A中编号为i的车厢经度lon1对应的弧度；Lon2表示列车B中编号为y的车厢经度lon2对应的弧度；lb表示列车A中编号为i的车厢经度lon1对应的弧度Lon1与列车B中编号为y的车厢经度lon2对应的弧度Lon2之间的弧度差的一半的正弦值。

在步骤S702中，根据所述车厢距离、前车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、后车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、车厢数以及车厢长度，得到所述前后两个列车之间的实时距离。

其中，所述实时距离为前车车尾与后车车头之间的距离。在得到车厢距离之后，若所述GPS模块安装在前车和后车的每一节车厢的相同位置上时，比如均安装在每一节车厢的头部或尾部或中间位置，根据所述车厢距离按照以下公式计算列车之间的实时距离：

d＝D-(y-j+i)*L

在上式中，d表示实时距离，D表示车厢距离，L表示车厢长度。

若所述GPS模块安装在前车每一节车厢的第一位置和安装在后车每一节车厢的第二位置上，且第一位置和第二位置不相同时，比如所述GPS模块安装在前车每一节车厢的中间位置和安装在后车每一节车厢上距离车厢头部三分之一处的位置上时，则根据所述车厢距离按照以下公式计算列车之间的实时距离：

在上式中，d表示实时距离，D表示车厢距离，L表示车厢长度。

为了便于理解，图8是本发明实施例提供的车厢距离与实时距离的示意图。在图8中，所述GPS模块安装在前车和后车的每一节车厢的相同位置上，具体为车厢头部。可见，本发明实施例通过将所述车厢距离减去所述车厢距离所包括的前车车厢长度和后车车厢长度，从而得到前车车尾与后车车头之间的实时距离，即所述前后两个列车之间的实时距离，有效地提高了实时距离的准确度。

应当理解，本发明实施例假设云轨上列车的车厢长度是一致的，并且GPS模块的外置天线安装在同一列车每节车厢的相同位置上，此时，车厢长度为同一列车上相邻两个GPS模块的外置天线之间的距离。

可选地，当所述前车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的任意一组有效位置信息、后车对应的有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离；

当所述后车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的有效位置信息、后车对应的任意一组有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离；

当所述前车对应多组有效位置信息和后车对应多组有效位置信息时，则从所述多组有效位置信息中任意选择一组有效位置信息，根据前车对应的任意一组有效位置信息、后车对应的任意一组有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离。

具体地，作为一种实施方式，所述安全车距预警指令包括报警指令和制动指令，本发明实施例设置了多级预警方式。如图9所示，步骤S403中所述的根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令包括：

在步骤S901中，当所述实时距离小于安全距离且大于或等于第一预警距离，生成报警指令和一级制动指令。

在这里，本发明实施例预先设置多级预警距离。所述安全距离为两列车间的最小安全行驶距离，所述第一预警距离小于所述安全距离。将所述实时距离分别与所述安全距离和第一预警距离进行比对，若所述实时距离小于所述安全距离且大于或等于第一预警距离时，生成报警指令和一级制动指令。所述报警指令用于使车载终端1中的报警模块执行声光报警。所述一级制动指令用于使车载终端1中的制动模块执行轻微制动。

在步骤S902中，当所述实时距离小于所述第一预警距离且大于或等于第二预警距离，若后车速度大于前车速度时，生成报警指令和二级制动指令，若后车速度小于或等于前车速度时，生成报警指令和一级制度指令。

所述第二预警距离小于所述第一预警距离。将所述实时距离分别与所述第一预警距离和第二预警距离进行比对，若所述实时距离小于所述第一预警距离且大于或等于第二预警距离时，比较前车速度与所述后车速度，若所述后车速度大于前车速度时，生成报警指令和二级制动指令。所述报警指令用于使车载终端1中的报警模块执行声光报警。所述二级制动指令用于使车载终端1中的制动模块执行紧急制动，其制动幅度大于所述一级制动指令的制动幅度。若后车速度小于或等于前车速度时，生成报警指令和一级制动指令。

在步骤S903中，当所述实时距离小于或等于所述第二预警距离，生成报警指令和二级制动指令。

当所述实时距离小于或等于所述第二预警距离，触发紧急制动，生成报警指令和二级制动指令。

可选地，作为本发明的一个优选示例，所述安全距离优选为100米，第一预警距离优选为80米，第二预警距离优选为60米。

通过上述步骤S901至步骤S903得到的安全车距预警指令，进一步调制为第二模拟信号，以电力载波的方式耦合到导电轨，通过导电轨传输到车载终端1，使得所述载终端1通过识别所述安全距离预警指令并执行相应的预警操作。

综上所述，本发明实施例基于电力载波通信的方式接收车载终端通过导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到GPS位置信息；接着对所述GPS位置信息进行筛选，排除不在电子围栏内的GPS位置信息，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离，有效地提高了实时距离的准确性；然后根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令；最后将所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端，从而有效地提高了安全预警的可靠性，实现安全制动的自动化，有利于避免人为意外的问题产生。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种安全车距预警系统，其特征在于，包括：车载终端、车距预警终端；

所述车载终端安装在列车的指定位置上，用于获取列车的GPS位置信息，并将所述GPS位置信息通过导电轨传输到所述车距预警终端；所述GPS位置信息包括列车上的每节车厢对应的GPS位置信息；列车轨道上包括若干个电子围栏；

所述车距预警终端安装在所述导电轨的指定位置上，与所述车载终端以电力载波通信的方式通过导电轨连接，用于接收所述车载终端传输过来的GPS位置信息，按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于所述电子围栏内的GPS位置信息，根据筛选出的所述GPS位置信息得到列车与列车之间的实时距离，并根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令，将所述安全车距预警指令通过所述导电轨发送至所述车载终端；所述对所述GPS位置信息进行筛选包括：对于每一位于电子围栏内的GPS位置信息，获取所述GPS位置信息对应的车厢编号以及列车的车厢数，以所述GPS位置信息及其对应的车厢编号、车厢数作为所述列车对应的一组有效位置信息；所述根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离包括：对于前后两个列车，根据前车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、后车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离，所述车厢距离为两个列车的有效位置信息中车厢编号对应车厢上的GPS模块之间的距离；根据所述车厢距离、前车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、后车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、车厢数以及车厢长度，得到所述前后两个列车之间的实时距离，所述实时距离为前车车尾与后车车头之间的距离；

所述车载终端还用于接收所述安全车距预警指令，并根据所述安全车距预警指令执行报警操作，或者执行列车制动操作，或者执行报警操作和列车制动操作。

2.如权利要求1所述的安全车距预警系统，其特征在于，所述车载终端包括第一中央处理器，分别与所述第一中央处理器连接的GPS模块、第一通信模块、报警模块以及制动模块；

所述GPS模块安装在车厢的指定位置上，用于实时采集所在车厢的GPS位置信息；

所述第一通信模块用于将所述GPS模块采集的GPS位置信息调制为第一模拟信号，并将所述第一模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车距预警终端；

所述第一通信模块还用于接收所述导电轨传输过来的第二模拟信号，对所述第二模拟信号解耦解调得到所述安全车距预警指令，并将所述安全车距预警指令发送至所述第一中央处理器；

所述第一中央处理器根据所述安全车距预警指令控制所述报警模块执行报警操作，或者控制所述制动模块执行列车制动操作，或者控制所述报警模块执行报警操作和控制所述制动模块执行列车制动操作。

3.如权利要求2所述的安全车距预警系统，其特征在于，所述车载终端包括至少一个GPS模块，每一所述GPS模块安装在所述列车的一节车厢上；

每节车厢上的GPS模块用于采集所在车厢对应的GPS位置信息。

4.如权利要求3所述的安全车距预警系统，其特征在于，所述车距预警终端包括第二中央处理器，分别与所述第二中央处理器连接的第二通信模块、计算模块；

所述第二通信模块用于接收所述导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到所述GPS位置信息，并将所述GPS位置信息发送至所述计算模块；

所述计算模块用于按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于所述电子围栏内的GPS位置信息；根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离；

所述第二中央处理器用于根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令；

所述第二通信模块还用于将所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端。

5.一种基于安全车距预警系统的预警方法，其特征在于，所述安全车距预警系统为权利要求1至4任一项所述的安全车距预警系统，包括：

接收车载终端通过导电轨传输过来的第一模拟信号，对所述第一模拟信号解耦解调得到GPS位置信息；所述GPS位置信息包括列车上的每节车厢对应的GPS位置信息；

对所述GPS位置信息进行筛选，并根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离；

根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令；

将所述安全车距预警指令调制为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号耦合到所述导电轨上，以通过所述导电轨传输到所述车载终端；

其中，所述对所述GPS位置信息进行筛选包括：针对每一列车上的车载终端发送的GPS位置信息，按照预设的电子围栏对所述GPS位置信息进行筛选，得到位于电子围栏内的GPS位置信息；

所述对所述GPS位置信息进行筛选还包括：

对于每一位于电子围栏内的GPS位置信息，获取所述GPS位置信息对应的车厢编号以及列车的车厢数，以所述GPS位置信息及其对应的车厢编号、车厢数作为所述列车对应的一组有效位置信息；

所述根据筛选出的所述GPS位置信息计算列车与列车之间的实时距离包括：

对于前后两个列车，根据前车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、后车对应的一组有效位置信息中的GPS位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离，所述车厢距离为两个列车的有效位置信息中车厢编号对应车厢上的GPS模块之间的距离；

根据所述车厢距离、前车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、后车对应的一组有效位置信息中的车厢编号、车厢数以及车厢长度，得到所述前后两个列车之间的实时距离，所述实时距离为前车车尾与后车车头之间的距离。

6.如权利要求5所述的基于安全车距预警系统的预警方法，其特征在于，当所述前车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的任意一组有效位置信息、后车对应的有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离；

当所述后车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的有效位置信息、后车对应的任意一组有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离；

当所述前车对应多组有效位置信息和后车对应多组有效位置信息时，根据前车对应的任意一组有效位置信息、后车对应的任意一组有效位置信息、地球半径，得到所述前后两个列车之间的车厢距离以及实时距离。

7.如权利要求6所述的安全车距预警系统的预警方法，其特征在于，所述安全车距预警指令包括报警指令和制动指令；

所述根据所述实时距离和列车速度生成安全车距预警指令包括：

当所述实时距离小于安全距离且大于或等于第一预警距离，生成报警指令和一级制动指令；

当所述实时距离小于所述第一预警距离且大于或等于第二预警距离，若后车速度大于前车速度时，生成报警指令和二级制动指令，若后车速度小于或等于前车速度时，生成报警指令和一级制动指令；

当所述实时距离小于或等于所述第二预警距离，生成报警指令和二级制动指令；

其中，所述第一预警距离大于所述第二预警距离，所述二级制动指令的制动幅度大于所述一级制动指令的制动幅度。

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