CN117048663A - 一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统，包括：测速装置，用于获取电车车轮的转动信号；定位装置，用于获取电车的定位信息；车载主机，与所述测速装置、所述定位装置连接，用于根据所述转动信号计算电车当前前进的第一电车速度信息，以及根据所述第一电车速度信息、所述定位信息计算电车的实时位置；显示装置，与所述车载主机连接，用于显示电车的运行信息和行驶路段信息。本发明通过设置测速装置，配合定位装置，可以得到电车当前的实时位置和速度，以为司机提供驾驶辅助。

Description

一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统

技术领域

本发明属于有轨电车驾驶系统技术领域，具体涉及一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统。

背景技术

现有有轨电车控制系统主要以司机驾驶为主，司机在兼顾复杂多变的路面情况的同时无法及时兼顾轨旁设备相关情况。司机只能通过目视的方式驾驶电车，无法获取电车的位置信息，无法获取到电车前方路口信号机状态、前方进路表示器状态、前方道岔状态以及前车位置，使得司机无法以合理的速度驾驶电车。同时，电车无法根据相关信息对司机进行辅助驾驶告警提示，如超速告警、闯红灯告警等。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统，其能为司机提供驾驶辅助帮助。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现：

一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统，包括：

测速装置，用于获取电车车轮的转动信号；

定位装置，用于获取电车的定位信息；

车载主机，与所述测速装置、所述定位装置连接，用于根据所述转动信号计算电车当前前进的第一电车速度信息，以及根据所述第一电车速度信息、所述定位信息计算电车的实时位置；

显示装置，与所述车载主机连接，用于显示电车的运行信息和行驶路段信息。

作为本发明的进一步改进，所述测速装置包括：

电车速度位移测量仪，用于获取测量脉冲；

所述车载主机获取所述测量脉冲，根据所述测量脉冲所产生的频率，结合电车轮径值信息，计算所述第一电车速度信息。

作为本发明的进一步改进，所述定位装置包括：信标天线；

当电车通过地面信标时，所述信标天线读取地面信标的ID以获取第一电车位置信息；

在所述信标天线读取地面信标的ID时，所述车载主机将所述第一电车位置信息设定为基准位置，记录电车速度位移测量仪的计数值作为基准计数值，结合基准计数值、当前时刻电车速度位移测量仪的计数值与电车轮径值信息，计算得到所述实时位置。

作为本发明的进一步改进，电车每一次经过地面信标时，对所述第一电车位置信息进行校验，如连续两次校验失败，则将校验失败的所述第一电车定位进行丢定位处理；

所述定位装置还包括：5G通信/GPS/BD天线；

所述5G通信/GPS/BD天线用于获取第二电车位置信息和第二电车速度信息；

当电车发生空转打滑时，如果当前第二电车位置信息及第二电车速度信息有效，则使用第二电车位置信息作为电车实时位置，使用第二电车速度信息作为电车当前速度。

作为本发明的进一步改进，若车载主机没有获取到所述第二电车位置信息及所述第二电车速度信息时，所述车载主机依据电车最大加速度值或电车最大减速度值，结合滑行时间推算电车速度和位移作为当前速度和当前位移。

作为本发明的进一步改进，所述车载主机还与外部子系统连接，以计算电车的推荐速度、保护速度、目标速度、目标距离；所述车载主机与正线道岔控制子系统连接，用于向正线道岔控制子系统发送电车状态信息和人工排路请求信息，以及接收正线道岔控制子系统发送的前方进路表示器信息。

所述车载主机还用于根据所述推荐速度、所述保护速度、所述前方进路表示器信息和所述前方路口信号机信息，对电车进行违规行驶判断，在判定电车有违规行驶的可能时，发出第一告警信息；

和/或所述车载主机还与调度中心连接以获取其他电车运行信息，所述车载主机还用于根据所述第一电车速度信息、所述实时位置、其他电车运行信息，在判定电车和其他电车有发生碰撞的可能时，发出第二告警信息；

所述车载主机还用于向调度中心发送电车信息，同时接收调度中心发送的线路信息和路况信息。

作为本发明的进一步改进，所述车载主机设置有5G通信/GPS/BD板，所述5G通信/GPS/BD板与调度中心通讯，向调度中心上报电车运行信息、第一告警信息、所述第二告警信息。

作为本发明的进一步改进，本发明还包括：报警装置，与所述车载主机连接，用于根据所述第一告警信息、所述第二告警信息开启。

作为本发明的进一步改进，所述显示装置通过所述车载主机获取到调度中心的允许信号时，获取用户的操作指令，以进行人工排路。

作为本发明的进一步改进，所述车载主机与路口电车控制子系统连接，用于向路口电车控制子系统发送电车运行信息以及电车优先通过请求、电车离去信息，同时接收路口电车控制子系统发送的路口信号机状态信息。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过设置测速装置，配合定位装置，可以得到电车当前的实时位置和速度，以为司机提供驾驶辅助。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为实施例1所述车载辅助驾驶系统的结构示意图；

图2为实施例1所述车载主机的结构示意图。

标记说明：1、测速装置；2、定位装置；3、车载主机；31、电源板；32、MVB板；33、I/O板；34、5G通信/GPS/BD板；35、网卡板；36、CPU板；37、24V电源输出板；4、显示装置。

100、调度中心；101、正线道岔控制子系统；102、路口电车控制子系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统，如图1所示，包括：测速装置、定位装置、车载主机和显示装置；其中，测速装置用于获取电车车轮的转动信号；定位装置用于获取电车的定位信息；车载主机与测速装置、定位装置连接，用于根据转动信号计算电车当前前进的第一电车速度信息，以及根据第一电车速度信息、定位信息计算电车的实时位置；显示装置与车载主机连接，用于显示电车的运行信息和行驶路段信息。

基于上述结构的设置，可以实时获取电车的运行信息以及行驶路段信息，为司机提供辅助驾驶，通过电车的运行信息，根据运行信息，可以实现超速报警功能、闯红灯防护功能、红灯报警功能或者碰撞报警功能。

在本发明的实施例中，测速装置包括：用于获取测量脉冲的电车速度位移测量仪，车载主机设置有硬件计数器接口，以获取测量脉冲，根据测量脉冲所产生的频率，结合电车轮径值信息，计算第一电车速度信息。电车速度位移测量仪包括霍尔传感器和安装在齿轮上的测速齿轮盘，当电车运行时，车轮带动测速齿轮盘转动，霍尔传感器通过测速齿轮盘的转动得到测量脉冲。

进一步地，定位装置包括：信标天线；当电车通过地面信标时，信标天线读取地面信标的ID以获取第一电车位置信息；在信标天线读取地面信标的ID时，车载主机将第一电车位置信息设定为基准位置，记录电车速度位移测量仪的计数值作为基准计数值，结合基准计数值、当前时刻电车速度位移测量仪的计数值与电车轮径值信息，计算得到实时位置。

电车每一次经过地面信标时，对第一电车位置信息进行校验，如连续两次校验失败，说明定位系统存在故障，则将校验失败的第一电车定位进行丢定位处理，后续需要维护人员对定位系统进行维护，此时本发明其中一些实施例中，定位装置还包括：5G通信/GPS/BD天线；5G通信/GPS/BD天线用于获取第二电车位置信息和第二电车速度信息；当电车发生空转打滑时，如果当前第二电车位置信息及第二电车速度信息有效，则使用第二电车位置信息作为电车实时位置，使用第二电车速度信息作为电车当前速度。

电车每经过一次地面信标都需要进行校验的目的在于：为消除因仪表误差、车轮打滑或空转、轮径损耗等产生的测距误差，因此，当电车发生打滑或者空转的情况时，则可以采用5G通信/GPS/BD天线进行辅助定位。

在本发明的另外的一些实施例中，如果5G通信/GPS/BD天线的信号较弱，则会出现车载主机没有办法获取到第二电车位置信息及所述第二电车速度信息的情况，此时，车载主机依据电车最大加速度值或最大减速度值，结合滑行时间推算电车速度和位移作为当前速度和当前位移。

此外，车载主机还与外部子系统连接，以计算电车的推荐速度、保护速度、目标速度、目标距离；车载主机与正线道岔控制子系统连接，用于向正线道岔控制子系统发送电车状态信息和人工排路请求信息，以及接收正线道岔控制子系统发送的前方进路表示器信息。

车载主机还用于根据推荐速度、保护速度，对电车进行违规行驶判断，在判定电车有违规行驶的可能时，发出第一告警信息；示例性地，车载主机根据速度，将电车当前速度与计算的保护速度值进行比较，当电车当前速度超过计算的保护速度值时，则表明，电车此时属于超速行驶，车载主机发出第一告警信息，以提示司机减速；或者车载主机根据电车当前的速度以及实时位置，结合前方进路表示器信息和前方路口信号机信息，判断电车是否会出现闯红灯的情况，若存在闯红灯的可能性，车载主机发出第一告警信息，以确保电车在安全停车点前可靠停车；再或者当电车轨旁进路表示器或路口信号灯为禁止信号时，为防范司机未按指示灯停车，冒进平交路口或闯入道岔区，电车在进路表示器或路口信号灯前如接收到禁止信号，车载主机发出第一告警信息，以提示司机实施常用制动，速度降低后，解除第一告警信息。车载主机还与调度中心连接以获取其他电车运行信息，车载主机还用于根据速度、实时位置、其他电车运行信息，在判定电车和其他电车有发生碰撞的可能时，发出第二告警信息。具体地，车载主机从调度中心获取前方车辆的行驶方向、速度和距离信息，通过综合判断分析，发现电车前方潜在的碰撞威胁时，车载主机发出第二告警信息，以提示司机采取必要措施防止碰撞。

车载主机还用于向调度中心发送电车位置、电车状态等信息信息，同时接收调度中心发送的下一站、终点站、前方电车位置、前方障碍物等信息。

如图2所示，车载主机包括：电源板、MVB板、I/O板、5G通信/GPS/BD板、网卡板、CPU板、24V电源输出板，电源板主要为VOBC主机MVB板、IO板、网卡板、CPU板提供背板供电，实现过流保护等功能。MVB板主要提供MVB接口，采用双线接入的方式接入车辆MVB总线，实现与车辆数据交互的功能。I/O板主要采集电车数字输入输出信息，包括选路开关状态、确认按钮状态、司机室激活状态、电车连挂状态等信息，并与OPG连接获取电车位置及速度信息。网卡板主要与CPU板连接，可作为CPU板扩展网口使用，供CPU板与其他设备进行网络连接。CPU板主要部署车载控制软件，通过采集各设备的数据并进行处理和输出，实现电车定位、进路确认、人工排路、告警等功能。24V电源输出板主要为5G通信/GPS/BD板、OPG等设备供电，实现过流保护等功能。5G通信/GPS/BD板主要提供5G车载无线天线接口和GPS/BD天线接口，实现车地数据备用通道传输和车辆辅助定位的功能。

5G通信/GPS/BD板提供了5G公网作为信号系统数据传输的备用通道，与调度中心、正线道岔控制子系统、路口控制子系统进行系统数据交互，负责信号系统中电车与地面信号设备之间数据报文的发送和接收，实现信号系统地面调度中心、车站、车辆基地、轨旁和车载信号设备之间的数据信息传输，保证信号系统通信业务数据正常以及提高数据传输的可靠性。其中5G网通过以太网线与车载信号设备相连，使用UDP协议与车载控制设备进行通信，使用TCP协议与通信接口服务器进行通信。在LTE网出现故障的情况下，5G网络能无缝衔接继续为车载设备与各系统间提供持续性、有保障的数据信号传输功能，避免电车与调度中心失联、电车无法正常运行等事故的产生。

在本发明的其他一些实施例中，还包括：报警装置，与车载主机连接，用于根据第一告警信息、第二告警信息开启。示例性地，报警装置可以采用声光报警器实现，为了节省成本，第一告警信息、第二告警信息可以采用同一声光报警器实现，为了实现两种告警信息的区分，可以采用不同灯光、和/或不同声音实现区分；此外，还可以采用两个不同的声光报警器，分别对第一告警信息、第二告警信息进行提醒。

显示装置提供了列控车载设备人机界面显示对相关信息进行显示，同时还提供了排路界面，显示装置通过车载主机获取到调度中心的允许信号时，司机可以在排路界面上进行排路。具体地，在调度中心允许下，司机可通过排路界面进行排路和确定进路情况。显示装置显示了当前道岔控制器道岔的状态信息、区段占用信息、电车实时位置信息和进路表示器表示信息。电车可根据当前运行情况选择进路并排列进路。运行过程中排路界面自动退出。车载主机与道岔控制器通信正常，排路界面接收前面道岔控制器信息绘制排路界面，司机点击排路按钮可查看电车位置，前面信号机名称，岔区内区段占用情况，可排列进路选项，通过点击进路ID选择进路并确定，可正常排列进路。在调度中心故障情况下，提供备用排路功能，避免电车因中央排路故障导致无法运行的事故。显示装置向驾驶司机提供必须的信息，包括：电车速度、前后方障碍物距离、下一站、终点站、前方进路、电车基本信息、电车状态、时间、告警等信息。

同时，车载主机与路口电车控制子系统连接，用于向路口电车控制子系统发送电车运行信息以及发送电车优先通过请求、电车离去等信息，同时接收路口电车控制系统发送来的路口信号机状态等信息。

综上所述，本发明通过设置测速装置，配合定位装置，可以得到电车当前的实时位置和速度，通过与调度中心、正线道岔控制子系统、路口控制子系统进行交互，获取电车前方电车位置信息、前方障碍物信息、前方进路表示器信息、前方路口信号机信息，可以得到电车推荐速度、保护速度、目标速度、目标距离，以为司机提供驾驶辅助。

以上仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有轨电车控制系统的车载辅助驾驶系统，其特征在于，包括：

测速装置，用于获取电车车轮的转动信号；

定位装置，用于获取电车的定位信息；

车载主机，与所述测速装置、所述定位装置连接，用于根据所述转动信号计算电车当前前进的第一电车速度信息，以及根据所述第一电车速度信息、所述定位信息计算电车的实时位置；

显示装置，与所述车载主机连接，用于显示电车的运行信息和行驶路段信息。

2.根据权利要求1所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，所述测速装置包括：

电车速度位移测量仪，用于获取测量脉冲；

所述车载主机获取所述测量脉冲，根据所述测量脉冲所产生的频率，结合电车轮径值信息，计算所述第一电车速度信息。

3.根据权利要求1所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，所述定位装置包括：信标天线；

当电车通过地面信标时，所述信标天线读取地面信标的ID以获取第一电车位置信息；

在所述信标天线读取地面信标的ID时，所述车载主机将所述第一电车位置信息设定为基准位置，记录电车速度位移测量仪的计数值作为基准计数值，结合基准计数值、当前时刻电车速度位移测量仪的计数值与电车轮径值信息，计算得到所述实时位置。

4.根据权利要求3所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，电车每一次经过地面信标时，对所述第一电车位置信息进行校验，如连续两次校验失败，则将校验失败的所述第一电车定位进行丢定位处理；

所述定位装置还包括：5G通信/GPS/BD天线；

所述5G通信/GPS/BD天线用于获取第二电车位置信息和第二电车速度信息；

当电车发生空转打滑时，如果当前第二电车位置信息及第二电车速度信息有效，则使用第二电车位置信息作为电车实时位置，使用第二电车速度信息作为电车当前速度。

5.根据权利要求4所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，若车载主机没有获取到所述第二电车位置信息及所述第二电车速度信息时，所述车载主机依据电车最大加速度值或电车最大减速度值，结合滑行时间推算电车速度和位移作为当前速度和当前位移。

6.根据权利要求1所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，所述车载主机还与外部子系统连接，以计算电车的推荐速度、保护速度、目标速度、目标距离；所述车载主机与正线道岔控制子系统连接，用于向正线道岔控制子系统发送电车状态信息和人工排路请求信息，以及接收正线道岔控制子系统发送的前方进路表示器信息；

所述车载主机还用于根据所述推荐速度、所述保护速度、所述前方进路表示器信息和所述前方路口信号机信息，对电车进行违规行驶判断，在判定电车有违规行驶的可能时，发出第一告警信息；

和/或所述车载主机还与调度中心连接以获取其他电车运行信息，所述车载主机还用于根据所述第一电车速度信息、所述实时位置、其他电车运行信息，在判定电车和其他电车有发生碰撞的可能时，发出第二告警信息；

所述车载主机还用于向调度中心发送电车信息，同时接收调度中心发送的线路信息和路况信息。

7.根据权利要求6所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，所述车载主机设置有5G通信/GPS/BD板，所述5G通信/GPS/BD板与调度中心通讯，向调度中心上报电车运行信息、第一告警信息、所述第二告警信息。

8.根据权利要求6所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，还包括：报警装置，与所述车载主机连接，用于根据所述第一告警信息、所述第二告警信息开启。

9.根据权利要求7所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，所述显示装置通过所述车载主机获取到调度中心的允许信号时，获取用户的操作指令，以进行人工排路。

10.根据权利要求1所述的车载辅助驾驶系统，其特征在于，所述车载主机与路口电车控制子系统连接，用于向路口电车控制子系统发送电车运行信息以及电车优先通过请求、电车离去信息，同时接收路口电车控制子系统发送的路口信号机状态信息。