CN104865589A - 铁路机车车辆安全导航*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路机车车辆安全导航***，包括机车车载导航装置、地面机车监控中心和铁路轨道精确电子地图；所述机车车载导航装置、所述地面监控中心通过无线通信网络相连接；所述铁路轨道精确电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上；所述地面机车监控中心接收轨道状态数据、卫星基准站的差分数据和通过无线网络传输的机车精确位置数据，经中心服务器软件综合解算后发送到***中所有远程机车车载导航装置的显示屏上，驱动语音播报、声光报警、警报提醒，实现机车驾驶的安全导航。与现有技术相比，本发明可实现铁路机车车辆运输过程的安全导航，实现机车车辆的远程监控、动态跟踪和安全管理，具有推广应用价值。

Description

铁路机车车辆安全导航***

技术领域

本发明涉及一种铁路机车车辆安全运行管理***，尤其涉及一种铁路机车车辆运输作业过程中的安全导航***。

背景技术

铁路机车车辆的安全运行在铁路运输***中有着至关重要的作用。目前的铁路运管环境，虽然在地面和机车上装备了多项设备和***，对铁路运输的安全管理也可以起到一定的保障作用，但基于机车精确位置的铁路机车车辆安全导航***仍是空白。

本发明通过采集机车运行状态信息数据、采集站场轨道监测***数据和采集卫星定位（GNSS）数据，使用自主软件算法，对机车精确位置、机车运行状态、铁路信号开放状态、本机车辆前后轨道运行机车车辆的情况、机车车辆相隔的精确距离和乘务员作业状态等进行综合分析，解算出满足铁路机车车辆安全行车的条件，通过远程监控、智能播报、声光报警等方式，引导机车安全驾驶，通过智能提醒、安全预警、实时监控或自动控制等方式，达到防止机车车辆运行中安全事故的发生。

本发明为解决机车车辆运输管理中的安全问题、效率问题、辅助驾驶问题等提供了一种全新的技术手段。

发明内容

本发明的目的在于为解决铁路运输安全运营管理问题提供一种铁路机车车辆安全导航***。

本发明通过以下技术方案来达到机车车辆运行安全保障的目的：

本发明所述的一种铁路机车车辆安全导航***，包括机车车载导航装置、地面机车监控中心和铁路轨道精确电子地图；所述机车车载导航装置、所述地面监控中心通过无线通信网络相连接；所述铁路轨道电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上；所述地面机车监控中心接收轨道状态数据、卫星差分数据和通过无线网络传输的机车精确位置数据，经综合解算后发送到***中所有远程机车车载导航装置的显示屏上，驱动语音播报、声音报警，实现机车车辆运行的安全导航，与现有技术相比，本发明可实现铁路机车车辆运输过程中精准的安全导航，可有效防止铁路行车事故的发生，具有推广应用价值。

本发明所述的铁路机车车辆安全导航***的实现方式，包括以下步骤：

（1）本发明通过地面机车监控中心，解算铁路机车运行条件，实现铁路运营中“车—地”、“车—车”、“车—轨”、“车—人”之间位置关系的自动解算和结果输出，通过网络数据的实时传输，可实现铁路机车远程监控管理；

（2）本发明地面机车监控中心对***数据的解算结果，通过无线通信网络实时传输到机车上，机车车载导航装置对本机车安全条件进行综合判定，对机车行车环境进行实时分析，筛选出能引导机车安全驾驶的辅助条件，以语音播报、声音告警等方式进行安全导航；

（3）本发明的机车车载安全导航***设置以语音播报、声光报警、警报提醒等为表现形式，同时对于特别紧急的状况，可以联动机车制动装置，通过执行制动指令，完成机车在非正常情况下的自动停车，以保障机车车辆运行的安全。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明将铁路站场对机车作业的进路开放、作业限制条件、作业计划等信息通过无线通信网络传输至作业中的机车上，所述机车车载导航装置实现机车信号、作业进路、作业计划等在机车上的实时显示和语音播报，并对机车的作业过程数据进行全程记录；

（2）本发明通过获取机车实时的卫星精确定位数据，结合机车运行状态数据和铁路轨道电路、信号灯的实时状态数据（如站场微机联锁数据），运用独有算法解算出机车任意时刻的精确位置，实现对目标机车的动态管理；

（3）本发明综合运用卫星定位***（GNSS）、无线通信网络和地理信息***（GIS）等技术，实现对运行机车车辆的高精度定位、轨迹追踪，实现机车的实时调度和故障预警；可有效防止机车运行中的冒进信号和超速行驶，防止机车作业的冲、脱、挤、撞事故的发生，所有数据同时可以全程记录，以便事后进行回放分析；

（4）本发明还建立了一套智能化的管理机制，可通过作业优化、智能调度和辅助驾驶，实现铁路运输部门优化人员、提高效率、保障安全的目的。

附图说明

图1是本发明的***结构示意图。

图2是本发明的***管理平台。

图3是本发明的机车车载导航装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示：本发明包括地面机车监控中心、机车车载导航装置和铁路轨道精确电子地图；所述机车车载导航装置、所述地面监控中心通过无线通信网络相连接；所述铁路轨道电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上；

（1）所述地面机车监控中心，其作用在于完成机车安全导航***中信心心管理软件的运行，通过有线通信网络传输、无线通信网络传输实现数据连接；通过连接服务器和网络微机终端，搭建机车监控平台，运行机车远程监控软件，完成铁路站场线路轨道数据、信号灯状态数据、卫星差分基准站数据和机车数据的综合解算，支撑机车安全导航***全部管理功能的完成，并实现对***中所有机车的远程管理；

（2）所述机车车载导航装置，是指安装于机车车载端，接收机车精确位置定位装置数据和地面机车监控中心数据，实现数据综合解算、结果输出并显示到机车车载导航装置的显示屏上，驱动语音播报，实现机车运行安全导航；

（3）所述铁路轨道电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上，电子地图需要建立基于铁路轨道、机车、站场、线路等的空间地理信息数据库，为***实现精确的地图操作和机车动态跟踪监控提供完整的基础信息数据支撑，通过实现精确的地图操作和机车动态跟踪，完成铁路机车运行的安全导航。

如图2所示：本发明所述的铁路机车车辆安全导航***，是指在地面机车监控中心的管理计算机上建立起一套铁路机车管理平台软件***，主要包含：“站场图”、“实时地图”、“显示内容”、“历史回放”、“动态监控”、“机车列表”、“日志”、“管理”、“帮助”等分项管理模块，具体功能如下：

（1）站场图功能，选择一个站场后，上方显示界面为铁路专用的站场运行图（折线图形式），下方为正在该站场运行的机车信息，包括：调别、机车编号、车头方向、运行速度、前后方信号灯距离和状态、运行线路、计划号、执行内容等信息，默认情况下站场图中只显示机车编号、方向、速度、轨道名称等信息，可选择显示更多需要显示的内容，如调别、信号灯名、道岔名、图例和当前机车信号灯距离等；

（2）实时地图功能，选择一个站场后，显示该站场的实时地图，通过滚动鼠标滚轮可方便的进行地图缩放，按住鼠标左键拖动可平移地图，按住鼠标右键拖动旋转地图；默认情况下实时地图只显示部分主要内容，如调别、信号灯名、道岔名、罗盘（指南针）、标尺等，网格、道路、建筑、卫星照片等可通过选择方式进行显示；本功能还可实现机车定位状态的标示，实现卫星定位、运态推演定位和无定位情况的区分；本功能可设置轨道信息、测距和路径规划等实用工具，以完成对轨道选取、地图上点到点测距和运输路径自动规划；

（3）历史回放功能，是通过调用服务器保存的历史数据，可重现所选时段站场的所有机车运行状况，包括所有机车的运行状态、速度、作业计划、轨道电路状态以及所有信号灯的状态，以供管理人员分析；回放历史数据时，在所选择的任意历史时间段内，可采用从1倍速或多倍速的方式进行数据回放；

（4）动态监控功能，通过选择***中的任意机车，跟踪显示机车当前运行的情况，也可以选择多台机车同时跟踪、监控、显示；

（5）机车列表功能，是通过列表的方式显示所有机车的运行状况，显示所有机车的调别、机车编号、数据延时、车头方向、运行速度、所在站场、所在线路、作业计划、终端地址、待执行指令等信息，本功能模块还设置了管理员权限，对具有管理员权限的用户，可以执行机车作业的手动清钩、重启计划程序、重启车载终端、车载终端软件升级、强制反向、强制定位、定位失效处理和卫星模块重启复位等操作；

（6）日志功能，可查询统计机车的报警信息和管理员发出的管理指令信息等，机车报警选项可以按日期、报警类型、机车号等分类显示报警详细信息，可显示定位检查、超速行驶、轨道电路分路不良、计划冲突、未停稳换挡和状态传感器重启等非正常情况记录信息；机车指令选项可按日期、指令类型、机车号等分类表示，可以显示的管理指令信息可设置为卫星数据复位、更改配置、强制卫星定位、强制定位失效、手动清钩、终端升级、重启计划程序、重启计算机和取消指令等操作；

（7）管理功能，设置为只限具有管理员权限的用户使用，用于配置机车的各项参数、监控各基准站、各站场轨道电路通信机的串口数据、手持移动终端的授权和卫星定位信息，机车配置选项包括：配置机车的车号、IP地址、轮径、速度传感器参数、是否启用信号播报、自动清钩、卫星定位、记录卫星信息、调试信息以及经纬度修正等参数，远程串口监控可随时监控各基准站和各站场微机联锁通信机串口服务器的串口数据，以便及时发现和解决问题；通过卫星定位信息设置可随时查看每个卫星设备当前接收到的卫星星图，并可根据卫星信息校准机车轮径。

如图3所示：本发明所涉及的一种铁路机车车辆安全导航***，其重要组成部分还在于机车车载导航装置，可以完成但不仅限于如下功能：

（1）本发明基于铁路机车精确位置、机车状态和站场微机联锁数据信息，架构起一套功能庞大的机车驾驶安全导航***，通过语音提示、声音告警可辅助乘务员作业，确保机车车辆运输作业过程中的行车安全；

（2）本发明在实际设计中，对所述的安全导航内容可根据机车运行状态、机车作业场景和机车作业管理要求任意设定；

（3）本发明基于机车状态和作业规范要求的安全导航语音提醒功能设置主要依据机车状态检测装置输出的数据信息（如机车车次、乘务员代码、时间、限速、实速、公里标、列车管压力等）、结合作业过程中产生的指定场景、人工操作的特定环境和标准化作业要求等进行条件预设，当符合预设的工作场景条件时，机车车载导航装置会作出相应的语音提示，提醒机车驾驶员完成相应的操作，或可通过人工按键确认的方式解除语音提醒；如机车驾驶员未按作业标准操作，***将自动形成事件记录存储到机车车载导航装置内，同时将违章结果传输到地面服务器和网络微机客户端，便于安全管理人员的检查分析；

（4）本发明基于机车精确位置的安全导航语音告警和控制功能，主要依据机车的实时精确位置定位信息进行设置，本发明可完成机车运行过程所在股道的精确定位，结合站场微机联锁***的实时数据，机车车载导航装置可以准确地判定机车运行前方的信号机状态、道岔开闭状态、机车与运行前方信号机的距离、尽头线土挡的精确位置和距离等，机车导航功能的实时提醒，可有效辅助机车驾驶员安全驾驶机车；

（5）本发明所述的机车车载导航装置，在综合判定机车运行处于非正常情况时，可以自动发出机车控制指令，驱动机车自动停车装置使机车车辆在危险情况下自动停车；

（6）本发明依据机车任意时刻位置信息设置的语音导航功能包含但不仅限于如下内容：前方信号机状态与距离播报，机车冒进信号机告警，尽头线土挡语音提示、距离播报和接近告警；机车超速行驶语音提示和告警；轨道线路特征点位置的语音提示和告警；轨道电路分路不良的语音提示和告警等。

本发明所涉的一种铁路机车车辆安全导航***，可实现铁路运营管理中“车—地”、“车—车”、“车—轨”、“车—人”之间位置关系的***自动解算，实现铁路机车车辆的远程监控管理，实现机车车辆运输过程的安全导航，本发明可保障铁路安全运行、提高铁路安全监控水平，目前在国内未见相同应用。

以上描述了本发明的基本原理和主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和部分使用效果，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种铁路机车车辆安全导航***，包括机车车载导航装置、地面机车监控中心和铁路轨道精确电子地图；所述机车车载导航装置、所述地面监控中心通过无线通信网络相连接；所述铁路轨道电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上；所述地面机车监控中心接收轨道状态数据、卫星差分基准站数据和通过无线网络传输的机车精确位置数据，上述数据经过监控中心服务器软件综合解算后发送到***中所有远程机车车载导航装置内，通过机车车载导航装置显示在导航显示屏上，驱动语音播报、声光报警，实现机车运行的安全导航，对机车运行的非正常情况可发出制动指令，控制机车停车。

2.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航***，其特征在于：所述无线通信网络，是主流应用的无线网络，分为通过公众移动通信网实现的无线网络（如4G，3G或GPRS）和无线局域网（WiFi）两种方式，网络通信也可设置为VPDN无线专用虚拟网络的模式，建立与行业（或企业）地面专用网络的数据连接，实现***数据的安全管理。

3.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航***，其特征在于：

（1）所述地面机车监控中心，其作用在于可以运行机车安全导航***管理软件，完成铁路站场线路轨道数据、信号灯状态数据、卫星数据和机车数据的收集与综合解算，并支撑机车安全导航***全部管理功能的实现；

（2）所述地面机车监控中心，其作用还在于完成机车安全导航***中所有数据的有线网络通信传输、无线网络通信传输的数据连接和管理；

（3）所述机车车载导航装置，安装于机车车载端，接收机车精确位置定位装置数据和地面机车监控中心数据，实现数据综合解算、结果输出并显示到机车车载导航装置的显示屏上，驱动语音播报，实现机车驾驶的安全导航；

（4）所述铁路轨道电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上，电子地图需要建立基于铁路轨道、机车、站场、线路等的空间地理信息数据库，为***实现精确的地图操作和机车动态跟踪监控提供完整的基础信息数据支撑，通过实现精确的地图操作和机车动态跟踪，完成铁路机车车辆运行的安全导航。

4.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航***，其特征在于：

（1）本发明将铁路站场对机车作业的进路开放、作业限制条件、作业计划等信息通过无线通信网络传输至作业中的机车上，所述机车车载导航装置实现机车信号、作业进路、作业计划等在机车上的实时显示和语音播报，并对机车的作业过程数据进行全程记录；

（2）本发明能有效防止机车运行中的冒进信号和超速行驶，防止机车作业的冲、脱、挤、撞事故的发生，还可以通过作业优化、智能调度和辅助驾驶，实现铁路运输部门优化人员、提高效率、保障安全的目的；

（3）本发明通过获取机车实时的卫星精确定位数据，结合机车运行状态数据和铁路轨道电路、信号灯的实时状态数据（如站场微机联锁数据），运用独有算法解算出机车任意时刻的精确位置，实现对目标机车的远程动态管理。

5.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航***，其特征在于：

本发明综合运用卫星定位***（GNSS）、无线通信网络和地理信息***（GIS）等技术，实现对运行机车（车辆）的高精度定位、轨迹追踪，实现机车的实时调度、故障预警、安全保障等功能，本发明可保障铁路运输安全，实现机车车辆的远程监控，优化铁路运输管理工序和人员，提高铁路运输效率。

6.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航***，其实现方式包括以下步骤：

步骤1：本发明所述的铁路精确电子地图，是实现机车车辆安全导航的前提和基础，是通过专业手段和方法，对铁路轨道、站场、信号设备等关键特征点进行定向精确测量所形成的，能在计算机环境准确映射后形成的站场图（折线图）和实时地图（按比例缩放）；

步骤2：本发明通过地面机车监控中心，解算铁路机车车辆安全运行条件，实现铁路运输中“车—地”、“车—车”、“车—轨”、“车—人”之间位置关系的自动解算和结果输出，可架构起一套智能化、自动化的基于机车车辆精确位置信息的安全管理***；

步骤3：本发明地面机车监控中心对***数据的解算结果，通过无线通信网络实时传输到机车上，机车车载导航装置对本机车安全条件进行综合判定，对机车行车环境进行实时分析，筛选出能引导机车安全驾驶的辅助条件，以语音播报、声音告警等方式进行安全导航；

步骤4：本发明的机车车载安全导航***设置以语音播报、声音提醒、警报等为表现形式，同时对于特别紧急的状况，可以联动机车制动装置，通过执行制动指令，完成机车在非正常情况下的自动停车。