CN111016966A - 基于北斗定位的无线机车信号与stp集成***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***及方法，该***包括车载设备和地面设备，所述的车载设备包括相互连接的车载无线机车信号与STP集成子***和LKJ设备，所述的地面设备包括地面无线机车信号与STP集成子***、以及分别与地面机车信号与STP集成子***连接的卫星差分基站、联锁***，所述的车载无线机车信号与STP集成子***分别与卫星差分基站和地面机车信号与STP集成子***连接。与现有技术相比，本发明确保了车载和地面设备的高度集成性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号***，尤其是涉及一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***及方法。
背景技术
机车信号设备曾被作为机车“三大件”之一，是提高运输安全、实现车上自动报警、自动停车功能所必备的车载设备。STP***(无线调车机车信号和监控***)是实现调车作业安全防护所必备的设备。
传统的机车信号受限于地面轨道电路受干扰的问题，可采用无线机车信号，并通过GSM-R网络实现车地通信。另外，对于无线机车信号所需的定位应答器，传统的无源应答器，需要增加设备成本、维护成本，可采用基于北斗定位***的虚拟应答器。
STP***可由基于北斗定位的虚拟应答器、车载主机、地面设备、北斗卫星定位模块、GSM-R通信模块组成。
现有无线机车信号与STP***的***结构如图1所示，针对现有的机车信号和STP***，面临着以下问题：
1、机车信号受限于地面轨道电路受干扰，信号质量差；
2、无线机车信号采用固定有源应答器时，增加了设备的维护成本；
3、在无线机车信号与STP***均采用北斗卫星定位模块定位的情况下，两个***车载和地面设备的北斗卫星定位模块独立存在，引起设备不必要的冗余；
4、在无线机车信号与STP***均采用GSM-R通信模块实现车地通信的情况下，两个***车载和地面设备的GSM-R通信模块独立存在，引起设备不必要的冗余；
5、在无线机车信号与STP***均与联锁***通信获取信号状态的情况下，联锁***为此两个***建立独立的通信进程，轨道交通信号***中存在多个子***，各个子***之间也存在通信通道，如果此两个信号设备状态采集占用资源过多，势必影响其他***正常运行；
6、无线机车信号与STP***均与列车运行记录装置(LKJ)通信，LKJ为此两个***建立独立的通信进程，如果信息传输占用资源过多，势必影响其他***正常运行。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，该***包括车载设备和地面设备，所述的车载设备包括相互连接的车载无线机车信号与STP集成子***和LKJ设备，所述的地面设备包括地面无线机车信号与STP集成子***、以及分别与地面机车信号与STP集成子***连接的卫星差分基站、联锁***，所述的车载无线机车信号与STP集成子***分别与卫星差分基站和地面机车信号与STP集成子***连接。
优选地，所述的车载无线机车信号与STP集成子***包括STP车载主机、无线机车信号车载设备、车载北斗卫星定位模块和无线传输单元RTM，所述的STP车载主机分别与无线机车信号车载设备、车载北斗卫星定位模块和无线传输单元RTM连接，所述的车载北斗卫星定位模块与卫星差分基站连接，所述的无线传输单元RTM与地面机车信号与STP集成子***连接。
优选地，所述的无线传输单元RTM采用车载GSM-R通信模块。
优选地，所述的地面机车信号与STP集成子***包括STP地面主机、无线机车信号地面设备、地面北斗卫星定位模块和数据交换中心DSC，所述的STP地面主机分别与无线机车信号地面设备、地面北斗卫星定位模块和数据交换中心DSC连接，所述的地面北斗卫星定位模块与卫星差分基站连接，所述的数据交换中心DSC与车载无线机车信号与STP集成子***连接。
优选地，所述的数据交换中心DSC采用地面GSM-R通信模块。
优选地，所述的地面设备还包括与卫星差分基站对应设置的虚拟应答器。
优选地，所述的LKJ设备包括相互连接的人机界面和列车运行监控记录装置。
一种采用所述的基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***的方法，所述的方法包括以下步骤：
1)地面设备启动后，对设备各接口信息进行初始化，并创建多个线程，分别在缓存区保存设定的数据结构；
2)地面设备建立与联锁***的通信，并接收联锁***的设备状态信息；
3)地面设备周期等待判断是否有待入网机车的申请信息；
4)车载设备启动后，对设备各接口信息进行初始化，并创建多个线程，分别在缓存区保存设定的数据结构；
5)车载设备根据北斗定位信息计算列车是否在某车站的范围内，若为是，继续执行步骤6)，若为否，则车载设备每2s判断一次机车所在位置，继续执行步骤步骤5)；
6)如果判定机车在车站范围内，车载设备控制RTM与DSC建立通信，如果通信建立成功，则执行步骤7)，如果建立不成功，则等待10s后继续尝试通信建立；
7)车载设备GSM-R通信建立成功，发送信息给该车站的地面设备，建立与地面设备的GSM-R通信；
8)车载设备与地面设备建立GSM-R通信，并在乘务员终端输入站号后，向相应的车站发送插播入网信息进入入网流程；
9)地面设备根据接收到的车载设备发送的申请入网注册信息，判断是否允许机车入网注册、纳入地面设备的监控范围内；如果地面设备允许机车注册，则执行步骤11)，如果地面设备不允许机车注册，则执行步骤10)；
10)当地面设备不允许车载注册时，向车载设备发送注册失败信息包，并告知原因；
11)当地面设备允许车载注册时，将此机车添加到监控机车链表中，并依次轮询跟踪链表中的已入网机车；
12)依次轮询向已入网机车发送控制信息和进路信息；
13)地面设备的主备机间进行数据的接收、发送管理，并返回步骤3)。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明设计了将无线机车信号***和STP***集成于一体，两个***共用北斗定位模块、GSM-R通信模块，因此确保了车载和地面设备的高度集成性；
2、本发明设计了集成于一体的***通过STP***的车载主机与LKJ***通信，通过STP***的地面主机采集联锁***的信号状态信息，因此确保了信息传输的高效性，减少了LKJ和联锁***的外部接口，提高了其稳定性；
3、本发明的步骤5)设计了基于北斗定位的任务，通过北斗定位实现虚拟应答器的功能，取代了之前固定有源应答器，因此提高了应答器设置的灵活性以及设备的可维护性；
4、本发明的步骤6)设计了采用GSM-R通信网，因此增加了通信的数据量，提高了信息传输的稳定性，避免地形地貌对既有通信设备数传电台的影响。
附图说明
图1为现有无线机车信号与STP***的***结构示意图；
图2为本发明的***结构示意图；
图3为本发明方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图2所示，一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，该***包括车载设备1和地面设备2，所述的车载设备1包括相互连接的车载无线机车信号与STP集成子***101和LKJ设备102，所述的地面设备2包括地面无线机车信号与STP集成子***201、以及分别与地面机车信号与STP集成子***201连接的卫星差分基站202、联锁***203，所述的车载无线机车信号与STP集成子***101分别与卫星差分基站202和地面机车信号与STP集成子***201连接。
所述的车载无线机车信号与STP集成子***101包括STP车载主机1011、无线机车信号车载设备1012、车载北斗卫星定位模块1013和无线传输单元RTM1014，所述的STP车载主机1011分别与无线机车信号车载设备1012、车载北斗卫星定位模块1013和无线传输单元RTM1014连接，所述的车载北斗卫星定位模块1013与卫星差分基站202连接，所述的无线传输单元RTM1014与地面机车信号与STP集成子***201连接。所述的无线传输单元RTM1014采用车载GSM-R通信模块。所述的LKJ设备102包括相互连接的人机界面1021和列车运行监控记录装置1022。
所述的地面机车信号与STP集成子***201包括STP地面主机2013、无线机车信号地面设备2014、地面北斗卫星定位模块2011和数据交换中心DSC2012，所述的STP地面主机2013分别与无线机车信号地面设备2014、地面北斗卫星定位模块2011和数据交换中心DSC2012连接，所述的地面北斗卫星定位模块2011与卫星差分基站202连接，所述的数据交换中心DSC2012与车载无线机车信号与STP集成子***101连接。所述的数据交换中心DSC2012采用地面GSM-R通信模块。所述的地面设备2还包括与卫星差分基站对应设置的虚拟应答器204。
因此本发明无线机车信号和STP***都将使用北斗卫星定位模块、GSM-R通信模块，同时也都与联锁***通信，将无线机车信号与STP***集成于一体，两个***共用北斗定位模块、GSM-R通信模块，可同时实现列车运行控制和调车作业防护。
如图3所示，将无线机车信号与STP***集成于一体的高效采集信号状态、实时监控列车运行的方法及装置，该方法包括以下步骤：
步骤1，地面设备启动后，设备初始化模块对设备各接口信息进行初始化，并创建多个线程，分别缓存区保存设定的数据结构；
步骤2，地面设备建立与联锁***的通信，并接收联锁***的设备状态信息；
步骤3，地面设备周期等待判断是否有待入网机车的申请信息；
步骤4，车载设备启动后，设备初始化模块对设备各接口信息进行初始化，并创建多个线程，分别缓存区保存设定的数据结构；
步骤5，车载设备根据北斗定位信息计算列车是否在某车站的范围内，若为是，继续执行，若为否，则车载设备每2s判断一次机车所在位置；
步骤6，如果判定机车在车站范围内，车载设备控制RTM与DSC建立通信，如果通信建立成功，则继续执行，如果建立不成功，则等待10s后继续尝试通信建立；
步骤7，车载设备GSM-R通信建立成功，发送信息给该车站的地面设备，建立与地面设备的GSM-R通信；
步骤8：车载设备与地面设备建立GSM-R通信，并在乘务员输入站号后，向相应的车站发送插播入网信息进入入网流程；
步骤9：地面设备根据接收到的车载设备发送的申请入网注册信息，判断是否允许机车入网注册、纳入地面设备的监控范围内；如果地面设备允许机车注册，则执行步骤11，如果地面设备不允许机车注册，则执行步骤10；
步骤10：当地面设备不允许车载注册时，向车载设备发送注册失败信息包，并告知原因；
步骤11：当地面设备允许车载注册时，将此机车添加到监控机车链表中，并依次轮询跟踪链表中的已入网机车；
步骤12：依次轮询向已入网机车发送控制信息和进路信息；
步骤13：地面设备的主备机间进行数据的接收、发送管理，并返回步骤3。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，该***包括车载设备和地面设备，其特征在于，所述的车载设备包括相互连接的车载无线机车信号与STP集成子***和LKJ设备，所述的地面设备包括地面无线机车信号与STP集成子***、以及分别与地面机车信号与STP集成子***连接的卫星差分基站、联锁***，所述的车载无线机车信号与STP集成子***分别与卫星差分基站和地面机车信号与STP集成子***连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，其特征在于，所述的车载无线机车信号与STP集成子***包括STP车载主机、无线机车信号车载设备、车载北斗卫星定位模块和无线传输单元RTM，所述的STP车载主机分别与无线机车信号车载设备、车载北斗卫星定位模块和无线传输单元RTM连接，所述的车载北斗卫星定位模块与卫星差分基站连接，所述的无线传输单元RTM与地面机车信号与STP集成子***连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，其特征在于，所述的无线传输单元RTM采用车载GSM-R通信模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，其特征在于，所述的地面机车信号与STP集成子***包括STP地面主机、无线机车信号地面设备、地面北斗卫星定位模块和数据交换中心DSC，所述的STP地面主机分别与无线机车信号地面设备、地面北斗卫星定位模块和数据交换中心DSC连接，所述的地面北斗卫星定位模块与卫星差分基站连接，所述的数据交换中心DSC与车载无线机车信号与STP集成子***连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，其特征在于，所述的数据交换中心DSC采用地面GSM-R通信模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，其特征在于，所述的地面设备还包括与卫星差分基站对应设置的虚拟应答器。
7.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***，其特征在于，所述的LKJ设备包括相互连接的人机界面和列车运行监控记录装置。
8.一种采用权利要求1所述的基于北斗定位的无线机车信号与STP集成***的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)地面设备启动后，对设备各接口信息进行初始化，并创建多个线程，分别在缓存区保存设定的数据结构；
2)地面设备建立与联锁***的通信，并接收联锁***的设备状态信息；
3)地面设备周期等待判断是否有待入网机车的申请信息；
4)车载设备启动后，对设备各接口信息进行初始化，并创建多个线程，分别在缓存区保存设定的数据结构；
5)车载设备根据北斗定位信息计算列车是否在某车站的范围内，若为是，继续执行步骤6)，若为否，则车载设备每2s判断一次机车所在位置，继续执行步骤步骤5)；
6)如果判定机车在车站范围内，车载设备控制RTM与DSC建立通信，如果通信建立成功，则执行步骤7)，如果建立不成功，则等待10s后继续尝试通信建立；
7)车载设备GSM-R通信建立成功，发送信息给该车站的地面设备，建立与地面设备的GSM-R通信；
8)车载设备与地面设备建立GSM-R通信，并在乘务员终端输入站号后，向相应的车站发送插播入网信息进入入网流程；
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112415556A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 中国铁道科学研究院集团有限公司 | 动态检测车定位***及工作方法 |
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2019
- 2019-12-30 CN CN201911395072.XA patent/CN111016966A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112415556A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 中国铁道科学研究院集团有限公司 | 动态检测车定位***及工作方法 |
| CN112415556B (zh) * | 2020-11-26 | 2023-12-01 | 中国铁道科学研究院集团有限公司 | 动态检测车定位***及工作方法 |
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