CN217643358U - 一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统。该系统包括依次连接的读卡模块、主控模块和WIFI模块，所述读卡模块用于读取RFID卡卡号，所述主控模块用于将所述RFID卡卡号进行处理得到处理后的RFID卡卡号数据帧，所述WIFI模块用于将所述处理后的RFID卡卡号数据帧发送给上位机，并将所述上位机收到的数据帧发送至所述主控模块。本实用新型能够保证在狭小空间内短距离应答器读取列车定位数据的实时性和准确性。

Description

一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统

技术领域

本实用新型涉及应答器领域，特别是涉及一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统。

背景技术

在铁路交通的发展过程当中，运输安全一直是人们最关心的话题。早在五十多年前，就有一些国家开始研究点式停车装置，在一些特定点，尤其是进站信号前方安装点式装置，这种点式装置和机车上都有感应线圈，如果需要列车在进站信号前方停车，点式装置可以产生特定的停车信号频率。列车通过装有该设备的点时，列车上的线圈与点式设备的线圈之间就会产生谐振，使列车接收到停车信息。

这种点式装置是点式应答器的前身，只是传输的信息太少。随着电子技术的发展，一种可以发送数据报文的高速数据点式传输设备得到大规模应用，这就是点式应答器，它已经成为现代铁路信号系统中的重要地面设备，成为列车与地面之间传输信息的重要装置。当列车通过装有该设备的点时，列车与该设备产生信息交换。应答器不仅可以完成列车与地面的信息交换，还可以根据其安装的物理位置检测列车的当前位置。应答器设备向列控车载设备传送以下信息:

(1)线路基本参数:如线路坡度、轨道区段等参数；

(2)线路速度信息:如线路最大允许速度、列车最大允许速度等；

(3)临时限速信息:当由于施工等原因引起的对列车运行速度进行限制时，向列车提供临时限速信息；

(4)车站进路信息:根据车站接发车进路，向列车提供“线路坡度”、“线路速度”、“轨道区段”等线路参数；

(5)道岔信息:给出前方道岔侧向允许列车运行的速度；

(6)特殊定位信息:如升降弓、进出隧道、鸣笛、列车定位等；

(7)其他信息:固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。

在应答器方面，欧洲应答器是目前国际上最完善、容量最大的标准点式应答器，并且在事实上已成为国际标准，在欧洲已进入了实用化阶段，并且当列车速度高达500km/h时仍能确保数据报文可以正确读出。以西门子公司为代表的一些国外公司已经开发出了以下四种不同的应答器系统类型:

类型1发送一种固定编制的电报。

类型2发送一种由使用者通过非接触接口可编制的电报。例如它可以是道路信息如倾斜度或速度特点等。

类型3发送出道路设备产生的电报(透明的应答器)。

类型4甚至实现了在列车驶过时从列车上下载数据。

欧洲应答器采用RFID技术，而RFID技术的关键在于RFID天线的性能和特点。RFID天线类型主要有偶极子天线、微带贴片天线、线圈天线等。偶极子天线辐射能力强，制造工艺简单，成本低，常用于远距离系统。微带贴片天线方向图是固定的，但工艺复杂。因此，目前欧洲应答器其不能较容易的在狭小空间内短距离内读取列车定位数据。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统包括依次连接的读卡模块、主控模块和WIFI模块，所述读卡模块用于读取RFID卡卡号，所述主控模块用于将所述RFID卡卡号进行处理得到处理后的RFID卡卡号数据帧，所述WIFI 模块用于将所述处理后的RFID卡卡号数据帧发送给上位机，并将所述上位机收到的数据帧发送至所述主控模块。

优选的，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述读卡模块、所述主控模块和所述WIFI模块连接。

优选的，所述电源模块采用XL1509－3.3。

优选的，所述读卡模块为RFID读卡模块，所述RFID读卡模块采用 M8-WD-TH-00。

优选的，所述主控模块采用STM32F103CBT6。

优选的，所述WIFI模块部分采用ESP-12F。

优选的，所述主控模块读取自身的芯片ID，将所述ID作为每台车的ID 号。

优选的，所述基于铁路沙盘模型的点式应答器系统的铁路沙盘模型由进口标准零部件组装而成，所述铁路沙盘模型和铁路实际比例为1:87。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，该系统包括依次连接的读卡模块、主控模块和WIFI模块，主控模块将从读卡模块读取的 RFID卡卡号进行处理得到处理后的RFID卡卡号数据帧，并发送至WIFI模块， WIFI模块将处理后的RFID卡卡号数据帧发送给上位机，并将上位机收到的数据帧发送至主控模块，从而保证在狭小空间内短距离应答器读取列车定位数据的实时性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于铁路沙盘模型的点式应答器系统组成结构图；

图2为本实用新型主控模块及WIFI模块原理示意图；

图3为本实用新型基于铁路沙盘模型的应答器传输系统组成结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，能够保证在狭小空间内短距离应答器读取列车定位数据的实时性和准确性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

应答器技术是RFID(Radio Frequency ldentification)技术的一种，点式应答器的发展与RFID技术的发展密切相关。

在应答器方面，欧洲应答器是目前国际上最完善、容量最大的标准点式应答器，并且在事实上已成为国际标准，在欧洲已进入了实用化阶段，并且当列车速度高达500km/h时仍能确保数据报文可以正确读出。以西门子公司为代表的一些国外公司已经开发出了以下四种不同的应答器系统类型:

类型1发送一种固定编制的电报。

类型2发送一种由使用者通过非接触接口可编制的电报。例如它可以是道路信息如倾斜度或速度特点等。

类型3发送出道路设备产生的电报(透明的应答器)。

类型4甚至实现了在列车驶过时从列车上下载数据。

基于RFID技术(无线射频技术)、无线通信技术等基础技术实现列车精确定位并将点式信息通过无线通信系统发送至地面列控系统，本实用新型提供的一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统是一种高速数据传输设备，负责向列车ATP车载设备提供控车信息(报文)。图1为本实用新型基于铁路沙盘模型的点式应答器系统组成结构图，如图1所示，该系统包括依次连接的读卡模块1、主控模块2和WIFI模块，所述读卡模块1用于读取RFID卡卡号，所述主控模块2用于将所述RFID卡卡号进行处理得到处理后的RFID卡卡号数据帧，所述WIFI模块用于将所述处理后的RFID卡卡号数据帧发送给上位机，并将所述上位机收到的数据帧发送至所述主控模块2。

作为一种可选的实施方式，该系统还包括电源模块，所述电源模块分别与所述读卡模块1、所述主控模块2和所述WIFI模块3连接。电源模块将轨道提供的12V交流电转换成3.3V直流电提供给主控模块2、读卡模块1、WIFI 模块3等使用。主控模块2将读卡模块1读取的RFID卡卡号收集整理，根据系统通过协议，重新组成数据帧通过串口发送给WIFI模块3。读卡模块1只负责读取RFID卡卡号通过串口发送给主控模块2。WIFI模块3负责发送主控模块2传来的数据帧给上位机，同时转发收到的上位机数据帧给主控模块2。

作为一种可选的实施方式，所述电源模块采用XL1509－3.3。

作为一种可选的实施方式，所述读卡模块1为RFID读卡模块，所述RFID 读卡模块采用M8-WD-TH-00。

作为一种可选的实施方式，所述主控模块2采用STM32F103CBT6。

作为一种可选的实施方式，所述WIFI模块3部分采用ESP-12F。

作为一种可选的实施方式，所述主控模块2读取自身的芯片ID，将所述ID作为每台车的ID号。

作为一种可选的实施方式，铁路沙盘模型由进口标准零部件组装而成，所述铁路沙盘模型和铁路实际比例为1:87。沙盘上所有线路均根据真实的地铁系统工程图纸按照一定的里程比例和时间比例精确计算后设计实现。

上电时，主控模块2读取自身的芯片唯一ID，以此ID作为每台车的ID 号，以区别于系统其它车辆。读卡模块1处于主动读卡模式，随时读取靠近的 RFID卡号并通过串口发送给主控模块2。主控模块2利用串口接收读卡模块1 发送来的RFID卡号，加上通信协议帧头、数据包长度、校验码、帧尾等通过串口发送给WIFI模块3。WIFI模块3收到主控模块2发来的数据帧，以UDP 数据包形式发送给上位机；同时接收上位机发来的心跳包，转发给主控模块2，主控模块2以此判断网络连接与否。

本实用新型为了能够更加精确短距离读取应答器数据的准确性，主控芯片采用了STM32F103CBT6，读卡模块1采用M8-WD-TH-00进行良好的改进。本实用新型使得定位方式不仅仅局限于轨道电路，而且还解决了轨道电路因为距离原因造成的不稳定。

传统的铁路沙盘模型相比较实物系统尺寸很小，难以实现车地信息点式传输。本实用新型提供的一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统能够模拟真实应答器功能将其做到和铁路沙盘模型等比例缩小。传统铁路沙盘主要依靠轨道电路分区识别列车位置，难以适用于需要精确识别列车的现金列控系统。本实用新型提供的一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统能够解决铁路沙盘模型只使用轨道电路导致列车定位不够精确及车地信息无法实时可靠传输问题。在1：87比例的狭小空间内实现可靠的实时点式感应系统收到多方便的客观条件制约，本实用新型提供的一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统能够解决铁路沙盘在相对快速度和短距离工况下无法保证实时准确读取应答器数据的问题。

本实用新型的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统提供了真实线轨道交通系统设计理念、行车设备构成和系统功能的设计说明，以及该系统的接口设计和建设建议。

1.关键技术说明：

基于真实系统：立体沙盘模型平台基于真实信号系统相关技术仿真实现，联锁仿真、线路及车辆仿真。

立体沙盘行车管理模型：采用模块化立体设计理念，采用拼装式的台体式设计，立体沙盘模型不仅有轨道线路及车辆本身，同时可以设计丰富的线路城市景观；一方面保证行车组织实训功能实现及空间的充分利用，另一方面真实地反映出城市轨道交通的线路要素和本地线路真实特点。

应答器系统基于实时嵌入式系统设计，系统硬件由电源模块使用但不限于XL1509－3.3作为电源降压转换器件、主控模块2使用但限于 STM32F103CBT6等单片作为主控模块2、读卡模块1使用便不限于 M8-WD-TH-00等RFID读卡模块、WIFI模块3使用但不限于ESP-12F等WIFI 模块组成。图2为本实用新型主控模块及WIFI模块原理示意图。

2.整体说明：

铁路沙盘系统模仿现实工作环境，能够满足模拟车辆段运营控制情况。本套系统中采用的线路数据及信号平面设置均以实际地铁工程的线路及列车等状况为对象，所提供的功能全面，控制及显示信息完全与工程保持一致。轨道交通立体模型零部件采用进口的标准配件组装，沙盘模型包括1个车辆段轨道交通立体模型；模型的信号控制设备包括联锁逻辑柜，联锁IO柜；

本系统建设力求结合轨道交通运营实际情况，突出硬件部分“模型实用立体化、拼接组装灵活化、实训功能成系统”的特色，软件部分以地铁多样的列车自动控制系统为技术基础，采用“立体可变实用模型体系化”模型结构和系统设计理念，从教学实训、技能鉴定和科学研究的实际需求角度出发进行建设。

3.系统构成概述：

系统主要由城市轨道交通运营沙盘模型、模型接口控制设备、信号仿真系统设备组成。

沙盘模型包括1个车辆段轨道交通立体模型。沙盘模型由进口标准零部件组装而成，比例为1:87，沙盘上所有线路均根据真实的地铁系统工程图纸按照一定的里程比例和时间比例精确计算后设计实现。

立体模型的信号控制设备包括车辆段联锁、沙盘控制系统，司控器、ATP系统。

应答器(欧标)传输系统(以下简称应答器系统)是一种点式信息传输设备，可用于城市轨道交通及大铁路CTCS1～4各级列车运行控制系统。图3为本实用新型基于铁路沙盘模型的应答器传输系统组成结构图，如图3所示，它由车载设备和地面设备两大部分组成。地面设备包含：欧标应答器(以下简称应答器)；车载设备为应答器传输模块(以下简称为BTM)，BTM由两大模块组成——车载查询主机(以下简称为BTM主机)和车载天线(以下简称为BTM 天线)。BTM用于对应答器报文的接收、滤波、数字解调与处理以及相关数据的传输。应答器主要提供上行数据链路，实现地对车的数据传输。

沙盘车辆必须安装点式应答器系统，实现列车精确定位并将点式信息通过无线通信系统发送至地面列控系统。

安装该车体内部的应答器技术参数如下表所示：

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，包括依次连接的读卡模块、主控模块和WIFI模块，所述读卡模块用于读取RFID卡卡号，所述主控模块用于将所述RFID卡卡号进行处理得到处理后的RFID卡卡号数据帧，所述WIFI模块用于将所述处理后的RFID卡卡号数据帧发送给上位机，并将所述上位机收到的数据帧发送至所述主控模块。

2.根据权利要求1所述的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述读卡模块、所述主控模块和所述WIFI模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，所述电源模块采用XL1509－3.3。

4.根据权利要求1所述的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，所述读卡模块为RFID读卡模块，所述RFID读卡模块采用M8-WD-TH-00。

5.根据权利要求1所述的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，所述主控模块采用STM32F103CBT6。

6.根据权利要求1所述的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，所述WIFI模块部分采用ESP-12F。

7.根据权利要求1所述的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，所述主控模块读取自身的芯片ID，将所述ID作为每台车的ID号。

8.根据权利要求1所述的基于铁路沙盘模型的点式应答器系统，其特征在于，所述基于铁路沙盘模型的点式应答器系统的铁路沙盘模型由进口标准零部件组装而成，所述铁路沙盘模型和铁路实际比例为1:87。

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