CN1337335A - 一种铁路行车指挥系统 - Google Patents

Abstract

一种铁路行车指挥系统,包括调度分机、机车分机、车站分机、机务段分机、列车长分机,其特征在于各分机间通过可以交换语言和文字信息的GSM网络实现无线互联,各分机也通过本地的局域网与其他设备互联。

Description

一种铁路行车指挥系统

技术领域

本发明属于一种铁路行车指挥系统。

技术背景

目前铁路行车指挥系统，采用有线和无线两种通话方式，主要以语言通信指挥行车工作；当需要进行文字(如调度命令等)交流时，或采用停车方式、或以《附件八》方式进行交接。前者降低了运输效率；而后者又存在诸多安全隐患。故此“4·20”事故发生后，已基本停止执行。

对运动的列车，大部分线路以车站观察报点方式记录列车的行驶过程。组织、指挥列车运行的调度员，在大部分线路，一直采用传统的“老三件”(铅笔、橡皮、三角板)记点、划图，忙于事务性管理；不仅劳动强度大，更主要是由此消耗了大量的精力，反而没有精力对运行中的各次列车因多种原因造成的“晚点”进行分析、调整，失去了组织、指挥作用。

车站值班员办理行车，忙于“记点”、“报点”，而协助调度员组织、指挥列车的作用发挥不够。更有个别人员报“假点”，失去了“报点”信息作为指挥列车运行重要依据的作用。

对于已部分装备DMIS的线路，虽然已部分实现自动报点和自动绘制列车运行图，但指挥、组织列车运行的调度员，不能直接与机车乘务员进行信息交换，而必须通过车站进行人工转接，不能实时掌握、了解运行列车的基本信息，如位置、速度、列车长度、机车号、司机名称、作业类型等。由于信息量小、信息传递速度慢且不可靠，所谓优化调度仍然是一句空话。

由于天灾、人祸等诸多原因，出现非正常行车时，现行的铁路行车指挥系统，更加显得苍白无力，往往由于错失了许多良机，延缓了事故救援、抢险救灾等工作，造成不应有的损失。此类事例，举不胜数，今年的“4·20”事故就是典型的一例。

另外，现行机车监控装置或其他监控设备采集的信息，缺乏有效的途径及时反馈到机务段或其他相关部门，往往只能在机车入库后通过转储才能了解机车的状况，不利于及时处理和预防机破事故，不利于压缩机车在库时间。

综上所述，现行的调度指挥系统，已经不能适应高速、重载、安全、效率各方面的要求，必须进行彻底的改造。

对于铁路行车指挥系统来说，信息流量的大小，信息传递的速度决定了系统的功能、效率及可靠性。信息流量大了、传递速度高了，不仅效率显然会提高，原来看来不可能实现的新功能将轻易实现，新功能由于自动化程度高、智能化水平高，又将反过来促进效率和可靠性。

所以，铁道交通一直重视采用新技术、新装备来改造现行指挥系统，基本方法是建立硬件平台，提高信息流量和传递速度。但现在推广的DMIS系统由于是基于有线网络，地面设施多，投资大，推广难度大。

技术内容

本发明目的在于提供一种铁路行车指挥系统。该系统应采用目前最新的信息技术、电子技术，利用成熟的、覆盖面广的、技术不断发展的无线网络技术，克服现有的行车指挥系统的不足，并扩展新功能；另外，希望这套系统相对DMIS，投资小(不需要投资建网络，不需要进行网络维护)，无地面施工或很少地面施工，推广快。并且能随着网络技术的发展，网络服务商不断推出新的增值服务，只需极少的投资，又可为系统扩展大量新的功能，有效保护投资。

本发明的技术方案是：包括调度分机、机车分机、车站分机、机务段分机、列车长分机，其特征在于各分机间通过可以交换语言和文字信息的GSM网络实现无线互联，各分机也可通过本地的局域网与其他设备互联。

所述机车分机包括一个装在机车中部的主机和两个分别安装在两端司机室的从机，主机内部包括无线调制解调器、GPS等，并与两个从机相连接。

列车长分机除不包括GPS外，其他与机车分机相同；

调度分机、车站分机、机务段分机属于固定的地面分机，均采用多媒体计算机与无线调制解调器连接的硬件结构。

A：所述机车分机还包括一个靠软件实现的列车长度自动测量装置，该装置按照以下公式自动测量列车长度L：

L＝v_T1-T2×(T2-T1)，其中

T1：列车头部进入后一闭塞分区时刻，由车站分机提供；

T2：列车尾部离开前一闭塞分区时刻，由车站分机提供；

v_T1-T2：机车分机根据GPS测得的在T1和T2时刻之间的平均速度。

B：所述车站分机包括一个靠软件实现的列车间空线距离测量装置；

C：所述调度分机机车号与列车车次自动匹配器；

D：所述调度分机与机车分机间包括一个调度命令实时传输接口；

F：直接语音通话接口，所述各分机通过基于GSM网络的该接口实现语音传输；

G：所述调度分机包括一个依软件实现的“运行图”自动绘制装置，机车分机自动向调度分机提供通过关键位置的时间等信息，调度分机根据此信息可自动绘制“运行图”；

H：所述各分机包括信息加密传输、存储装置，采用加密传输技术防止取所传输的信息并将所传输的信息全部存储下来组织成合理的数据库；

I：所述机车分机还包括一个依软件实现的信息自动无线转储装置，将存储的信息利用通讯间隙，插空将数据传输到其他分机，实现无线转储功能。

此外，所述机车分机还包括一个靠软件实现的开机自动登录装置；

一个靠软件实现的自动转台装置，当机车进入不同的调度辖区时，自动完成转换；

一个靠软件实现的信息源过滤装置，以防止非法使用和非法信息进入；有益效果

该系统基于成熟的GMS通信系统，安全可靠、成本较低，功能齐全。由于它是开放的，可以通过与现有的DMIS系统、机车监控系统、列车网络、机车网络实现互连，获取这些系统提供的信息，这些系统也可以本系统为平台，实现无线连网。

附图说明

图1：系统框图

图2：机车分机硬件结构图

图3：地面分机硬件构成

图4a、4b：列车长度自动测量装置

图5：列车间空线距离测量装置

图6：机车号与列车车次自动匹配器

图7：调度命令实时传输接口

图8：“运行图”自动绘制装置

图9：信息加密传输、存储装置

图10：信息自动无线转储装置

图11：密码保护装置工作原理图

图12：自动转台装置工作原理示意图

图13a、13b：使用限制工作原理示意图

具体实施方式：

包括调度分机、机车分机、车站分机、机务段分机、列车长分机，其特征在于各分机间通过可以交换语言和文字信息的GSM网络实现无线互联，各分机也可通过本地的局域网与其他设备互联(如图1所示)；

所述机车分机包括一个装在机车中部的主机和两个分别安装在两端司机室的从机，主机包括无线调制解调器、GPS等，并与两个从机相连接(如图2所示)；

列车长分机除不包括GPS外，其他与机车分机相同；

调度分机、车站分机、机务段分机属于固定的地面分机，均采用多媒体计算机与无线调制解调器连接的硬件结构(如图3所示)；

A：所述机车分机还包括一个列车长度自动测量装置。机车分机上采用GPS，可以不间断地测量机车位置、速度等信息。机车分机也可不装备GPS，而从其他装备GPS的机车设备中读取位置、速度等信号。机车分机的这些信息与车站分机的信息配合，可以每次当列车进入或离开某一闭塞分区(长度约为1.2公里)时，计算出列车长度，有效防止车辆脱离事故。其原理见图4a与图4b。

两个相互绝缘的闭塞分区的分界点为A点。在T1时刻，列车头部进入后一闭塞分区，在这之前，轨道继电器1由于前一闭塞分区有列车通过而处于落下状态，而轨道继电器2由于后一闭塞分区空闲而处于吸起状态。T1时刻列车头部进入后一闭塞分区，轨道继电器2由吸起变为落下，车站分机将这一时刻记录下来。在T2时刻，列车尾部离开前一闭塞分区，轨道继电器1由落下变为吸起，车站分机记录下这一时刻T2。车站分机将时刻T1、T2通过GSM网络及时发送到机车分机，机车分机根据GPS测得的在T1和T2时刻之间的平均速度v_T1-T2，由以下公式可计算出列车长度L：

L＝v_T1-T2×(T2-T1)

该装置按照以下公式自动测量列车长度L：(其原理见图4a、4b)

L＝v_T1-T2×(T2-T1)，其中

T1：列车头部进入后一闭塞分区时刻；

T2：列车尾部离开前一闭塞分区时刻；

v_T1-T2：机车分机根据GPS测得的在T1和T2时刻之间的平均速度。

B：所述车站分机包括一个列车间空线距离测量装置(其原理如图5所示)，机车分机计算得到的列车长度L发送到车站分机，由车站分机将该机车位置坐标、速度、车次号及列车长度发送到该列车前后的机车，根据这些信息，每一台机车都可以计算出其距前、后方列车的距离，前、后方列车的车次号、速度等信息，消除安全隐患，有利于提高列车密度，从而提高运输效率。

C：所述调度分机机车号与列车车次自动匹配器(原理如图6所示)，机务段分机与调度分机的信息交换后，可将机车号与列车号对应起来，便于信息管理。调度所的列车运行计划输入调度分机后，自动转发到需派出机车的机务段分机，机务段由此制定相应的派车计划(即哪一台机车牵引哪一次列车)，该派车计划自动发送到调度所后，机车号与列车车次就能一一对应。当计划临时变更时，变更决定拟订方及时将变更信息发送到相关分机。机车号与列车车次的对应关系也发送到机车分机并显示出来，提示司机确认，确保机车号与列车车次的对应关系。另外，各分机都具备智能判断功能，可根据机车的行驶方向等信息及时判断机车号与列车号的对应关系是否有误，并及时发出提示信息到各相关分机，提请改变或确认。

D：所述调度分机与机车分机间包括一个调度命令实时传输接口，这是本系统的重要功能之一，解决停车接调度命令的问题，从而提高运输效率。传输流程如图7所示。调度员输入调度命令、选择发送对象后，其他工作都自动完成，不用人工干预。除非出现报警，此时调度员可采取其他措施与发送对象联系。对于机车司机，只需在阅读完后按键确认，操作简单。机车分机接收到的调度命令都自动保存，司机可随时调出阅读。

F：直接语音通话接口，所述各分机通过基于GSM网络的该接口实现语音传输。利用本功能，调度员、司机、车站值班员、机务段值班员、列车长之间可随时进行语音交流，特别有利于解决突发事故。

G：所述调度分机包括一个“运行图”自动绘制装置，机车分机自动向调度分机提供通过关键位置的时间等信息，调度分机根据此信息可自动绘制“运行图”，减轻了调度员劳动强度，为将来实现调度自动化提供了硬件平台。此功能如图8所示。

H：所述各分机包括信息加密传输、存储装置，(如图9所示)，为防止截取，所传输的信息采用加密传输技术。另外，所传输的信息全部被存储下来，并组织成合理的数据库，便于随时调阅、查对、分析。

I：所述机车分机还包括一个信息自动无线转储装置，(如图10所示)，机车分机由于安装在机车上，存储量受到限制，必须将数据转储到地面计算机。本系统将存储的信息利用通讯间隙，插空将数据传输到其他分机，实现无线转储功能，避免了繁琐的IC卡转储，完全不用人工干预。

J：所述机车分机还包括一个开机自动登录装置(软件实现)，其原理见图11。每次分机得电开启后，机车分机从机务段分机自动获取派车计划，得知司机名称、代号等，然后提示司机输入密码，如密码正确，则自动向调度台和机务段报告。每次当机务段的计划变更或到达换乘车站后，机车分机获取相关信息后自动再次执行开机自动登录过程。

K：所述机车分机还包括一个自动转台装置(软件实现)，如图12所示。由于每一个调度台只管理某一个辖区，而机车往往跨区运行，在不同的辖区，机车分机需接受不同调度台的管理。所以，机车分机具备自动转台功能，根据运行区间的变化，自动转换相联系的调度台。

L：所述机车分机还包括一个信息源过滤装置(软件实现)，防止非法使用和非法信息进入，(其原理见图13a与图13b)。

本系统还包括：

密码保护功能。各分机设开机密码功能，防止非法使用。对于各地面分机，以调度分机为例，软件启动时要求值班调度员输入调度员号和密码，每次发送调度命令或执行需人工干预的动作前需再次输入密码。对于机车分机，每次分机得电开启后，机车分机从机务段分机自动获取派车计划，得知司机名称、代号等，然后提示司机输入密码，如密码正确，则自动向调度台和机务段报告。每次当机务段的计划变更或到达换乘车站后，机车分机获取相关信息后自动再次执行开机密码确认过程。上述过程如图11所示。

本系统需要的关键技术可归结为三点，分别为无线调制解调器应用技术、嵌入式计算机技术(采用WINDOW CE操作系统)和GPS卫星定位定点测量技术。

(1)采用无线调制解调器技术，即将广泛使用的手机功能与计算机强大的数据处理功能相结合。无线调制解调器已完成手机内核功能的各种协议、SIM卡接口电路、信号处理电路、射频电路、基带滤波器等，并具备与单片机或计算机的接口，使用方便。该技术已在国内外众多工业领域取得应用。

(2)由于机车分机为系统的焦点，需要高速处理大量数据，并且考虑到功能扩展的需要，采用一般单片机系统难以胜任，必须采用嵌入式计算机技术。硬件采用广泛使用的嵌入式计算机PC104。PC104已被广泛使用并成为工业嵌入式计算机的标准，性能指标完全达到军用标准，且象普通计算机一样具有配置灵活，软件移植性好的优点。与之配套的软件有多种选择，而Microsoft公司最新开发的WINDOWS CE3.0是最好的选择，一方面软件开发工具完善且与常用软件开发工具相似，另一方面无启动时间。目前WINDOWS CE3.0已在众多的工业领域被采用，其中不乏国外的铁路行车指挥系统。

(3)GPS卫星定位定点的测量技术，已经被国内外各领域广泛使用，是一项成熟的技术，本系统实施仅是与铁路的具体结合。

另外，本系统采用的通用技术还包括网络技术、数据库技术、信息管理技术等。特别需要指出的是，由于本系统是基于我国覆盖面最宽的GSM网络，且事实证明该网络所提供的信息传递服务是高效和可靠的，所以该系统所需的网络技术问题实际上已经不存在。需要做的是在铁路沿线极少的盲区地带补建基站。为进一步提高可靠性和快速性，可与GSM服务供应商协商，将用于该系统的分机号码优先级提高，使其信息传递服务优先于一般GSM用户。

本系统不仅可以完成前述功能，还可以传送其他行车凭证，如绿色许可证、红色警告书、调车作业计划单、旅客列车运行中发生重大事件的文字报告等。该系统的一些技术还可扩展到铁路的其他领域，如旅客列车的收费IC卡电话等。

通过该系统，甚至全路的列车调度中心可及时掌握各在途列车的运行情况。各旅客车站也可了解列车的运行状况并实时显示，将为旅客带来极大的方便。

当第三代移动通信技术普遍推广后，可在本系统基础上增加图形传输功能，司机可通过本系统了解前方列车的运行动态、线路及信号显示状况。该系统与其它信息系统(如DIMS系统、机车总线、列车总线)互连后，可以资源共享，本系统可成为各系统的信息交换界面。

Claims (3)

1、一种铁路行车指挥系统，包括调度分机、机车分机、车站分机、机务段分机、列车长分机，其特征在于各分机间通过可以交换语言和文字信息的GSM网络实现无线互联，各分机也通过本地的局域网与其他设备互联。

2、如权利要求1的一种铁路性行指挥系统，其特征在于：

A：所述机车分机包括一个装在机车中部的主机和两个分别安装在两端司机室的从机，主机包含无线调制解调器、GPS，并两个从机相连接；

B：列车长分机除不包括GPS外，其他与机车分机相同；

C：调度分机、车站分机、机务段分机属于固定的地面分机，均采用多媒体计算机与无线调制解调器连接的硬件结构。

3、如权利要求1的一种铁路行车指挥系统，其特征在于：

A：所述机车分机还包括一个列车长度自动测量装置，该装置按照以下公式自动测量列车长度L：

L＝v_T1-T2×(T2-T1)，其中

T1：列车头部进入后一闭塞分区时刻；

T2：列车尾部离开前一闭塞分区时刻；

v_T1-T2：机车分机根据GPS测得的在T1和T2时刻之间的平均速度。

B：所述车站分机包括一个列车间空线距离测量装置；

C：所述调度分机机车号与列车车次自动匹配器；

D：所述调度分机与机车分机间包括一个调度命令实时传输接口；

F：直接语音通话接口，所述各分机通过基于GSM网络的该接口实现语音传输；

G：所述调度分机包括一个“运行图”自动绘制装置，机车分机自动向调度分机提供通过关键位置的时间等信息，调度分机根据此信息可自动绘制“运行图”；

H：所述各分机包括信息加密传输、存储装置，采用加密传输技术防止截取所传输的信息并将所传输的信息全部存储下来组织成合理的数据库；

I：所述机车分机还包括一个信息自动无线转储装置，将存储的信息利用通讯间隙，插空将数据传输到其他分机，实现无线转储功能。

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