基于衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于列車安全運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信進(jìn)行車地信息傳輸?shù)牧熊嚢踩\(yùn)行控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]列車控制系統(tǒng)采用定位、通信等相關(guān)技術(shù)對(duì)列車運(yùn)行方向、運(yùn)行間隔和運(yùn)行速度進(jìn)行控制，使得列車能夠安全高效運(yùn)行。列車控制系統(tǒng)的閉塞控制設(shè)備和車站聯(lián)鎖設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)進(jìn)路控制和追蹤間隔控制，并生成行車許可，再通過車地?zé)o線傳輸通道將行車許可傳送給列車，車載設(shè)備接收到行車許可后，生成列車速度控制曲線，監(jiān)督控制列車安全高效運(yùn)行。
[0003]目前應(yīng)用在時(shí)速300km/h?350km/h客運(yùn)專線上的CTCS-3級(jí)列車控制系統(tǒng)主要采用軌道電路進(jìn)行列車占用檢測，獲取列車位置，通過GSM-R專用無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連續(xù)、雙向的車地信息傳輸，同時(shí)通過應(yīng)答器向車載設(shè)備發(fā)送線路信息。這樣的工作方式需要全線無線通信覆蓋。然而，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)并且人煙稀少的西部地區(qū)以及廠礦專線鐵路，無線通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)造價(jià)太過昂貴。
[0004]列控系統(tǒng)車地傳輸?shù)男畔⒅饕熊囅虻孛姘l(fā)送的位置報(bào)告，地面向列車發(fā)送的行車許可、臨時(shí)限速等信息，這些信息的數(shù)據(jù)量都比較小。因此公共蜂窩通信或者衛(wèi)星通信可以滿足列控系統(tǒng)車地傳輸?shù)男阅芤?。目前國?nèi)有三大公共蜂窩通信運(yùn)營商，在鐵路沿線絕大多數(shù)地區(qū)都具備良好覆蓋和較好的通信質(zhì)量保障。在少數(shù)無公共蜂窩通信覆蓋的區(qū)域，可以采用衛(wèi)星通信作為補(bǔ)充。結(jié)合衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信可以用來完成列控系統(tǒng)車地信息傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種基于衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信的列車控制方法，采用公共蜂窩通信和衛(wèi)星通信保證車地間的信息傳輸，克服了現(xiàn)有技術(shù)中無線信息傳輸網(wǎng)絡(luò)造價(jià)高的缺陷，進(jìn)而達(dá)到控制列車安全行駛的目的。
[0006]本發(fā)明提供一種基于衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統(tǒng)，包括車載設(shè)備和地面設(shè)備；所述車載設(shè)備包括無線通信單元；所述地面設(shè)備包括通信接口服務(wù)器；所述無線通信單元，用于通過衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)與所述通信接口服務(wù)器之間進(jìn)行信息傳輸；所述通信接口服務(wù)器，用于接收無線通信單元發(fā)來的位置報(bào)告，并將地面設(shè)備生成的行車許可和臨時(shí)限速信息發(fā)送給無線通信單元。
[0007]進(jìn)一步，所述車載設(shè)備還包括車載安全計(jì)算機(jī)、定位單元、列車完整性監(jiān)視單元、列車接口單元、應(yīng)答器單元、軌道電路讀取單元、司法記錄器、人機(jī)交互裝置；所述車載安全計(jì)算機(jī)，用于接收列車的原始定位數(shù)據(jù)并生成列車位置報(bào)告，通過無線通信單元發(fā)送給所述地面設(shè)備；同時(shí)還接收所述地面設(shè)備發(fā)來的行車許可、線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息并進(jìn)行處理，按照目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式生成動(dòng)態(tài)速度曲線，監(jiān)控列車運(yùn)行；所述定位單元，用于獲取當(dāng)前列車的位置、速度、里程等信息，并發(fā)送給所述車載安全計(jì)算機(jī)；所述列車完整性監(jiān)視單元，用于監(jiān)視列車運(yùn)行途中完整性；所述列車接口單元，用于與列車制動(dòng)接口，控制列車運(yùn)行速度；所述應(yīng)答器單元，用于讀取軌道上的應(yīng)答器信息，并發(fā)送給車載安全計(jì)算機(jī)；所述軌道電路讀取單元，用于讀取軌道上的軌道電路信息，并發(fā)送給車載安全計(jì)算機(jī)；所述司法記錄器，用于記錄列車運(yùn)行中的各項(xiàng)信息，并生成列車行駛?cè)罩?；所述人機(jī)交互裝置，用于與機(jī)車司機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互，為機(jī)車司機(jī)提供駕駛過程的參考信息；所述車載安全計(jì)算機(jī)分別與定位單元、列車完整性監(jiān)視單元、列車接口單元、應(yīng)答器單元、軌道電路讀取單元、司法記錄器、人機(jī)交互裝置、無線通信單元連接。
[0008]進(jìn)一步，所述定位單元采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，包括GPS、北斗、Glonass、Galileo。
[0009]進(jìn)一步，所述地面設(shè)備還包括無線閉塞中心、車站聯(lián)鎖、差分基站；所述無線閉塞中心，用于獲取聯(lián)鎖進(jìn)路、臨時(shí)限速等信息，并結(jié)合所述車載設(shè)備發(fā)送的列車位置報(bào)告生成行車許可，并將行車許可、線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息傳輸給所述車載設(shè)備；所述車站聯(lián)鎖，用于控制車站內(nèi)的進(jìn)路；所述差分基站，用于為所述車載設(shè)備提供差分基準(zhǔn)信息；所述無線閉塞中心、差分基站、車站聯(lián)鎖互相之間采用有線傳輸網(wǎng)絡(luò)連接至通信接口服務(wù)器；所述通信接口服務(wù)器與無線閉塞中心連接，所述無線閉塞中心分別與車站聯(lián)鎖、差分基站連接。
[0010]進(jìn)一步，所述無線閉塞中心包括臨時(shí)限速接收模塊、車站聯(lián)鎖信息接收模塊、列車位置報(bào)告接收模塊和行車許可生成模塊；其中，所述臨時(shí)限速接收模塊，用于接收地面調(diào)度中心發(fā)送的臨時(shí)限速信息；所述車站聯(lián)鎖信息接收模塊，用于接收車站聯(lián)鎖發(fā)送的進(jìn)路信息；所述列車位置報(bào)告接收模塊，用于接收所述車載設(shè)備發(fā)送的列車位置報(bào)告；所述行車許可生成模塊，用于根據(jù)所述臨時(shí)限速接收模塊、車站聯(lián)鎖信息接收模塊、列車位置報(bào)告接收模塊接收的信息，生成行車許可信息，并通過通信接口服務(wù)器發(fā)送給所述車載設(shè)備。
[0011]進(jìn)一步，所述無線通信單元包括衛(wèi)星通信模塊和若干公共蜂窩通信模塊以及通信管理模塊；所述衛(wèi)星通信模塊，用于衛(wèi)星通信；所述公共蜂窩通信模塊，用于公共蜂窩通信；所述通信管理模塊分別與衛(wèi)星通信模塊和若干公共蜂窩通信模塊連接，用來指定某一種或某幾種信號(hào)強(qiáng)度較好的通信模塊建立通信通道。
[0012]進(jìn)一步，所述無線通信單元還包括無線通信專網(wǎng)模塊，用于無線專網(wǎng)通信；所述通信管理模塊分別與無線通信專網(wǎng)模塊、衛(wèi)星通信模塊和若干公共蜂窩通信模塊連接，用來指定某一種或某幾種信號(hào)強(qiáng)度較好的通信模塊建立通信通道。
[0013]進(jìn)一步，所述通信接口服務(wù)器還包括通信控制器，用于根據(jù)無線通信單元發(fā)送的位置報(bào)告，解析出列車車次號(hào)及當(dāng)前使用的通信通道，并指定該通信通道將行車許可發(fā)送給無線通信單元。
[0014]由上可見，本發(fā)明利用衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了車載設(shè)備和地面設(shè)備之間的穩(wěn)定可靠的不間斷的互相通信，大大降低了車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行自動(dòng)控制。
【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中:
[0016]圖1為本發(fā)明提供的基于衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例5提供的基于衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例6提供的無線通信單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]圖1為本實(shí)施例基于衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明基于衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統(tǒng)，包括車載設(shè)備I和地面設(shè)備2 ;所述車載設(shè)備I，包括無線通信單元3，用于通過衛(wèi)星通信和公共蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)與地面設(shè)備2之間進(jìn)行信息傳輸；所述地面設(shè)備2，包括通信接口服務(wù)器4，用于接收無線通信單元3發(fā)來的位置報(bào)告，并將地面設(shè)備2生成的行車許可和臨時(shí)限速信息發(fā)送給車載設(shè)備I ;所述車載設(shè)備I的無線通信單元3與地面設(shè)備2的通信接口服務(wù)器4 一起配合實(shí)現(xiàn)了車載設(shè)備I與地面設(shè)備2之間的無線傳輸。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]如圖1所示，作為實(shí)施例1的一種優(yōu)選方案，車載設(shè)備I還包括車載安全計(jì)算機(jī)
11、定位單元12、列車完整性監(jiān)視單元13、列車接口單元14、應(yīng)答器單元15、軌道電路讀取單元16、司法記錄器17、人機(jī)交互裝置18。其中，
[0025]車載安全計(jì)算機(jī)11，生成列車位置報(bào)告并通過無線通信單元3發(fā)送給所述地面設(shè)備2 ;同時(shí)還接收所述地面設(shè)備2發(fā)來的行車許可、線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息并進(jìn)行處理，按照目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式生成動(dòng)態(tài)速度曲線，監(jiān)控列車運(yùn)行；
[0026]所述定位單元12，用于獲取當(dāng)前列車的位置、速度、里程等信息，并發(fā)送給所述車載安全計(jì)算機(jī)；
[0027]所述列車完整性監(jiān)視單元13，用于監(jiān)視列車運(yùn)行途中完整性；
[0028]所述列車接口單元14，用于與列車制動(dòng)接口，控制列車運(yùn)行速度；
[0029]所述應(yīng)答器單元15，用于讀取軌道上的應(yīng)答器信息，并發(fā)送給車載安全計(jì)算機(jī)11;
[0030]所述軌道電路讀取單元16，用于讀取軌道上的軌道電路信息，并發(fā)送給車載安全計(jì)算機(jī)11 ;
[0031]所述司法記錄器17，用于記錄列車運(yùn)行中的各項(xiàng)信息，并生成列車行駛?cè)罩荆痪唧w地，司法記錄器JRU用來記錄列車運(yùn)行中，車載設(shè)備I采集的原始信息、車載設(shè)備I輸出的控制信息、以及相關(guān)日志；
[0032]所述人機(jī)交互裝置18，用于與機(jī)車司機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互，為機(jī)車司機(jī)提供駕駛過程的參考信息；具體地，人機(jī)交互裝置DMI安裝在機(jī)車司機(jī)操作和觀察的位置，為機(jī)車司機(jī)提供駕駛過程的參考信息，顯示的內(nèi)容主要包括警示信息、速度信息、設(shè)備狀態(tài)信息、距離信息和報(bào)警信息；
[0033]所述車載安全計(jì)算機(jī)11分別與定位單元12、列車完整性監(jiān)視單元13、列車接口單元14、應(yīng)答器單元15、軌道電路讀取單元16、司法記錄器17、人機(jī)交互裝置18、無線通信單元3連接。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]作為實(shí)施例2的一種優(yōu)選方案，定位單元12采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，包括GPS、北斗、Glonass,Galileo等系統(tǒng)中的一種或多種，并結(jié)合車輪速度傳感器或者慣性傳感器，以及軌道電子地圖，獲取列車位置、速度。
[0036]實(shí)施例4:
[0037]如圖1所示，作為上述實(shí)施例的一種優(yōu)選方案，地面設(shè)備2還包括無線閉塞中心21、車站聯(lián)鎖23、差分基站22 ；
[0038]所述無線閉塞中心21，用于獲取聯(lián)鎖進(jìn)路、臨時(shí)限速等信息，并結(jié)合所述車載設(shè)備I發(fā)送的列車位置報(bào)告生成行車許可，并將行車許可、線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息傳輸給所述車載設(shè)備I ;
[0039]所述車站聯(lián)鎖23，用于控制車站內(nèi)的進(jìn)路；
[0040]所述差分基站22，用于為車載設(shè)備I提供差分基準(zhǔn)信息。此時(shí)，車載設(shè)備的定位單元12還包括GNSS接收機(jī)，差分基站22用來向車載設(shè)備I的GNSS接收機(jī)發(fā)送差分修正信息，以修正誤差求解更加精確的坐標(biāo)。
[0041]所述無線閉塞中心21、差分基站22、車站聯(lián)鎖22互相之間采用有線傳輸網(wǎng)絡(luò)連接至通信接口服務(wù)器4;
[0042]所述通信接口服務(wù)器4，用于接收車載設(shè)備I發(fā)來的位置報(bào)告，并將無