CN202067464U - 适用于既有铁路的电子限速信号牌 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于既有铁路的电子限速信号牌，包括电源模块、LED显示阵列、LCD显示模块、中心处理***、车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块、外置天线单元，以及GPS模块，电源模块连接到LED显示阵列，所述LED显示阵列、LCD显示模块以及GPS模块连接到中心处理***，所述中心处理***分别与车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块相连，所述车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块，以及GPS模块均连接到外置天线单元。本实用新型的优点在于：机车通过该限速信号牌时，机车自动收到相应限速信息，同时机车反馈限速信息的执行结果和当前行驶状态到该限速信号牌，地面调度中心实时获得列车限速执行结果和当前各状态，提高了行车的安全性。

Description

适用于既有铁路的电子限速信号牌

【技术领域】

本实用新型是关于一种铁路限速装置，特别是指一种限速信号牌。

【背景技术】

限速是保障任何交通工具安全行驶的基本措施和方法，在目前铁路中限速是整个铁路***安全运行的首要保障。目前铁路对限速的管控有多级保障体制，作为对限速管理的最后一道屏障：工务在需要限速的路段区间人工***木制或铁制的限速信号牌，起到最后提示机车司机的作用。在前面的多级保障***失效的时候，做为最后一道安全保障的限速信号牌如果因为机车司机没有及时注意到，那么就会造成重大的事故。2008年在胶济铁路发生的“428事故”就是在前面多级保障体系失效的情况下，机车司机未能注意到工务***的限速信号牌，而导致了重大事故的发生。

木制和铁质的限速信号牌只能起到信息的提示作用，对限速信息的传递是被动的，机车无法主动在通过限速信号牌时获得相应的限速信息；同时限速点也无法得到机车的接收和限速信息的执行结果反馈，从而无法彻底避免“428事故”的再发生。

列车运行监控记录装置是保障列车安全、高效、可靠运行的重要保障设备，在我国经过多年的发展已经有较为成熟的JK-93型、LKJ2000型，并在全国列车中有广泛的应用，属于车载数据方式的监控装置。

在行车前需要将限制速度和信号机、桥梁、隧道、曲线、车站坐标，以及信号机间距离、车站到发线股道长度等信息写入存储芯片，存在线路复杂，列车进站停车或通过股道、列车开往其他支线线路等不可预知因素。因全国配备的LKJ存在制式不统一、数据格式不统一等诸多问题，给安全带来的隐患。

轨道电路发码不连续或者信号机未设发码设备时，须由机车乘务员参与操作，方可使列车运行监控装置控制列车运行，从而增加了因乘务员而带来错误的几率。

列车运行过程中机车车轮可能在钢轨上滑行或空转时，现有列车运行监控装置计算的列车运行距离与地面实际坐标将产生误差，该误差会进一步导致列车冒进等事故的发生。

同时调车作业、机车出入段走行、事故救援等也存在机车信号接收不到地面信息的情况，从而导致列车运行监控装置无法正常工作。

铁道部和各铁路局加强了安全管理措施，强化了运营线路的施工和维护管理并行成了一套较为有效的运营线路安全施工管理流程，首先是施工企业、工务段上报施工；然后是运输处编制施工运营图；接着机务段写LKJ、调度施工台管理、工务段插限速信号牌；最后确保行车按全和施工安全。

现有的运行线路安全施工管理存在以下的缺点：

缺点1：目前铁道部对于工务限速虽有严格的管理流程但还有人为因素漏洞。

典型的案例为2008年4月28日发生在胶济铁路的T195与5034造成的重大事故，共导致70人死亡，416人受伤，1辆机车基本严重受损，14节车厢报废，648米铁路线及部分牵引供电设备损坏，事故中断胶济上下行线铁路行车近22小时。

事故调查结果为：

保障环节1：虽然济南局在4月23日印发了《关于实行胶济线施工调整列车运行图的通知》，同时向北京机务段做了抄送，但因以普通信件方式车递，而T195从北京开出前，机务并未受到该通知而导致了限速信息没有写入LKJ中。

保障环节2：调度施工管理台也通过电话适时通知了车站，但因车站值班人员疏忽而没有通知到列车乘务员。

保障环节3：工务段也在施工线路中***限速信号牌标识，但现有均为木制或铁制的限速信号牌，列车乘务员也没有看到。

上述3个保障环节均失效后，列车没有正确的按照地面已经改变的限速信息进行适当的调整，从而导致了事故的发生。

缺点2：目前工务段***限速信号牌均为木制或铁制的限速信号牌，无法做到可视化管理。具体包含：

1、无法实时跟踪其具***置。

2、无法适时变换限速内容。

3、调度中心无法获得列车是否正确感知限速信息并正确执行。

缺点3：调度中心无法实时获得列车限速执行状态和结果。

现有LKJ***不能及时将LKJ根据事先存储的行车数据的执行状态和结果反馈到调度台，从而导致现有行车状态和现实需求状态产生巨大的系列差异，而这种系列差异正是导致重大事故的潜在原因。

缺点4：无法实现限速信息及LKJ工作状态的全网透明化。

1、调度中心无法主动获取LKJ工作状态和执行结果。

2、遇到突发状况，调度中心无法实时全面调整LKJ***。

3、全网无法实现限速信息的实时流转和透明化。

【发明内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种面向既有铁路线路而设计的、可实现限速信号牌的完全可视化管理的适用于既有铁路的电子限速信号牌。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种适用于既有铁路的电子限速信号牌，包括电源模块、LED数码显示阵列、LCD显示模块、中心处理***、车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块、外置天线单元，以及GPS模块，所述电源模块连接到LED数码显示阵列，所述LED数码显示阵列、LCD显示模块以及GPS模块连接到中心处理***，所述中心处理***分别与车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块相连，所述车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块，以及GPS模块均连接到外置天线单元。

该实用新型进一步具体为：

所述电源模块包括太阳能电池板组、电源管理模块，以及***蓄电池，所述太阳能电池板组连接到电源管理模块，电源管理模块连接到***蓄电池以及LED数码显示阵列。

所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌还包括数据通信加密模块，所述中心处理***通过数据通信加密模块分别与车载限速通信器通信模块以及无线通信网络模块相连。

所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌还包括外界光照感光传感器，所述外界光照感光传感器连接到中心处理***。

所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌还包括红外线人体接近监测单元，所述红外线人体接近监测单元连接到中心处理***。

所述中心处理***由2个应用处理器、2个无线移动通信处理器、2个车载限速通信器协议处理器组成双机热容处理***。每个无线移动通信处理器以及车载限速通信器协议处理器分别连接到对应的应用处理器，所述LED数码显示阵列、LCD显示模块、均连接到中心处理***的应用处理器，所述中心处理***的无线移动通信处理器以及车载限速通信器协议处理器分别与无线通信网络模块、车载限速通信器通信模块连接。

所述车载限速通信器通信模块由2.4G RF通信单元、2.4G RF通信协议处理器、2.4G RF有源放大器组成，中心处理***将限速信息发送到车载限速通信器通信模块的2.4G RF通信协议处理器，该2.4GRF通信协议处理器将数据通过2.4G RF通信单元形成无线通信信号，并通过2.4G RF有源放大器放大后通过外置天线单元发射出去，当外置天线单元接收到车载限速通信器发送的机车应答信号后，经过2.4GRF有源放大器放大后输入到2.4G RF通信单元中，2.4G RF通信单元进行物理层数据形成、数据链路层数据校验后发送到2.4G RF通信协议处理器；该2.4G RF通信协议处理器将根据***2.4G无线通信协议规程进行数据解码和重组后发送到中心处理***。

本实用新型适用于既有铁路的电子限速信号牌的优点在于：

1、目前施工安全牌依靠人工***的木质或铁质信号牌，***位置较为随意，机车乘务员因观察不及时、天气状况等会看不到限速信号牌提示。

本实用新型适用于既有铁路的电子限速信号牌统一采用有源2.4G RF技术和2.4G RF数据通信网络，确保机车通过该限速信号牌时，机车会自动收到相应的限速信息，输出到LKJ***，达到限速信息的全面传递。

2.目前LKJ***无法传输列车限速执行结果到地面，地面调度不能实时获知列车运行的真实状态。

本实用新型适用于既有铁路的电子限速信号牌采用专用2.4G RF数据通信网络技术，实现了机车传输限速执行状态和结果到地面的反馈，从而达到了地面调度中心实时获得列车限速执行结果和当前运行状态，及时发现新问题，消除故障隐患。

3.目前LKJ通过地面的有源应答器和无源应答器获得地面信号。此种方式实时性差；信号丢失多，同时匹配LKJ的应答器工作频率较低无法传输大量数据信息。

本实用新型适用于既有铁路的电子限速信号牌统一采用有源2.4G RF技术和2.4G RF数据通信网络及有关通信协议完成地面限速数据的可靠传输。在LKJ数据随车数据失效、地面信号器失效时，确保限速信息有效的向LKJ有效的传递，从而提高行车的安全性。

4.目前的施工限速信号牌均采用人工***、举牌方式。无法做到标准化、统一化、可视化、定量化管理。

本实用新型适用于既有铁路的电子限速信号牌可以将限速信号牌以位置坐标、高度、工作状态等参数方式直观显示在各部门显示终端，从而确保限速信号牌的正确性、可靠性、时效性、机动性、实时性。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型适用于既有铁路的电子限速信号牌的整体组成框图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本实用新型适用于既有铁路的电子限速信号牌包括太阳能电池板组、电源管理模块、***蓄电池、LED数码显示阵列、LCD显示模块、中心处理***、数据通信加密模块、车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块、外置天线单元、GPS模块、外界光照感光传感器，以及红外线人体接近监测单元。

所述太阳能电池板组连接到电源管理模块，电源管理模块连接到***蓄电池以及LED数码显示阵列，LED数码显示阵列、LCD显示模块、外界光照感光传感器、红外线人体接近监测单元，以及GPS模块均连接到中心处理***，所述中心处理***通过数据通信加密模块分别与车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块相连，车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块，以及GPS模块均连接到外置天线单元。

所述太阳能电池板组为适用于既有铁路的电子限速信号牌提供***工作所需要的电能。

所述电源管理模块将太阳能电池板组输出的电源变换，然后输送到***蓄电池进行存储。并且将存储在***蓄电池中的电源转换为可以驱动LED数码显示阵列进行发光的电源。该电源管理模块还为***数字及模拟处理电路提供***需要的各种电压和电流的电源。

所述LED数码显示阵列由LED数码发光管阵列、LED阵列驱动电路组成，以LED发光管方式动态显示限速数值信息。LED阵列驱动电路接收来自中心处理***的显示指令，形成指定的扫描显示时序驱动LED数码发光管阵列，进行动态限速数值显示。LED数码发光管阵列接收LED阵列驱动电路的扫描显示时序驱动进行阵列LED点亮，从而显示动态限速数值信息，将这些信息提供给司机观看。

所述GPS模块可以实时接收GPS位置、GPS时间信号，将当前适用于既有铁路的电子限速信号牌所在的位置，包括经度、纬度、高度和时标信息形成统一的描述报文。

所述中心处理***由2个应用处理器、2个无线移动通信处理器、2个车载限速通信器协议处理器组成双机热容处理***。每个无线移动通信处理器以及车载限速通信器协议处理器分别连接到对应的应用处理器，所述LED数码显示阵列、LCD显示模块、外界光照感光传感器，以及红外线人体接近监测单元均连接到中心处理***的应用处理器。所述中心处理***的无线移动通信处理器以及车载限速通信器协议处理器分别通过数据通信加密模块与车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块连接。

所述中心处理***的工作原理如下所述：

1、当工务通过远程管理终端确定该适用于既有铁路的电子限速信号牌***的位置、限速时间、限速数值等信息后，可以通过管理终端管理界面直接激活，然后适用于既有铁路的电子限速信号牌进入远程完全控制状态。

2、当工务施工人员在现场***适用于既有铁路的电子限速信号牌后，按适用于既有铁路的电子限速信号牌的上报位置按钮，中心处理***通过GPS模块精确测量当前位置坐标后即通过无线通信网络模块上报当前位置到中心服务器；同时将该适用于既有铁路的电子限速信号牌当前限速信息、工作状态通过无线通信网络模块发送到中心服务器，中心服务器对发送来的所有信息进行完整校验后，适用于既有铁路的电子限速信号牌方进入实际工作状态。

3、适用于既有铁路的电子限速信号牌进入工作状态后不停向周边发射限速信息。

4、当有机车通过时，第一个适用于既有铁路的电子限速信号牌通过车载限速通信器通信模块接收到机车接收到并回发的当前限速信息。适用于既有铁路的电子限速信号牌接收到机车回发的限速信息后，会实时发送到中心服务器。

5、车载限速通信器会不断向外发射当前机车执行限速的状态信息，当第二个适用于既有铁路的电子限速信号牌通过车载限速通信器通信模块接收到机车发送的限速执行状态信息后，应答车载限速通信器，同时将机车发送的限速执行状态信息实时发送到中心服务器。

6、该适用于既有铁路的电子限速信号牌应用处理***采用双机热容备份，当从***发现主***出现错误和故障后，主动接管***，并通过无线通信网络模块向中心服务器进行实时汇报。

所述外界光照感光传感器实时将外界光照转换为电信号送入电子限速牌中心处理***的应用处理器，应用处理器通过计算后得出当前LED阵列最佳亮度驱动信号，驱动LED数码显示阵列进行亮度调节，达到最佳显示和节能的均衡处理。

所述车载限速通信器通信模块由2.4G RF通信单元、2.4G RF通信协议处理器、2.4G RF有源放大器组成，负责与机车上装备的现有LKJ***或其他列控***进行通信。

所述车载限速通信器通信模块的工作原理如下所述：

1、中心处理***的应用处理器将限速信息通过中心处理***的车载限速通信器协议处理器发送到车载限速通信器通信模块的2.4GRF通信协议处理器，该2.4G RF通信协议处理器将数据通过2.4G RF通信单元形成无线通信信号，并通过2.4G RF有源放大器放大后通过外置天线单元发射出去。

2、当外置天线单元接收到车载限速通信器发送的机车应答信号后，经过2.4G RF有源放大器放大后输入到2.4G RF通信单元中，2.4G RF通信单元进行物理层数据形成、数据链路层数据校验后发送到2.4G RF通信协议处理器；该2.4G RF通信协议处理器将根据***2.4G无线通信协议规程进行数据解码和重组后发送到适用于既有铁路的电子限速信号牌应用处理器。

所述无线通信网络模块由GSM-R无线通信模块以及下列任一无线模块组合而成：GSM-R无线通信模块、EVDO或GPRS、TD-SCDMA、WCDMA模块，完成与控制中心数据交互功能，一方面接收控制中心传递的限速指令，一方面是上传电子限速牌基本信息、工作状态、列车应答器反馈信息到控制中心。

所述无线通信网络模块的工作原理如下所述：

1、该部分以GSM-R无线通信模块为主要数据通信链路，在偏远地区或无GSM-R覆盖的地区辅助以目前中国电信EVDO、***GPRS和TD-SCDMA、***WCDMA网络之一，实现双线可靠数据传输。

2、接收来自控制中心的控制、查看等命令；向控制中心发送适用于既有铁路的电子限速信号牌位置、工作状态、当前限速信息等本地内容。

所述数据通信加密模块负责***整体通信的保密性、安全性、信息完备性。

所述外置天线单元完成***移动通信模块的天线需求功能；完成***2.4G RF通信的天线需求功能，接收和发送无线移动通信信号，接收和发送2.4G RF通信信号。

所述红外线人体接近监测单元包括热释红外线传感器组以及与热释红外线传感器组中的每个热释红外线传感器相连的红外线传感器处理电路。该红外线人体接近监测单元实时监测该适用于既有铁路的电子限速信号牌的周围全方位是否有人体和动物存在，并实时向应用处理器发送监测结果。一个实施例中，可以使用6个热释红外线传感器组成所述热释红外线传感器组，当任何一个方位的热释红外线传感器检测有人体或动物接近时，将该监测结果通知应用处理器。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种适用于既有铁路的电子限速信号牌，其特征在于：包括电源模块、LED数码显示阵列、LCD显示模块、中心处理***、车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块、外置天线单元，以及GPS模块，所述电源模块连接到LED数码显示阵列，所述LED数码显示阵列、LCD显示模块以及GPS模块连接到中心处理***，所述中心处理***分别与车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块相连，所述车载限速通信器通信模块、无线通信网络模块，以及GPS模块均连接到外置天线单元。

2.如权利要求1所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌，其特征在于：所述电源模块包括太阳能电池板组、电源管理模块，以及***蓄电池，所述太阳能电池板组连接到电源管理模块，电源管理模块连接到***蓄电池以及LED数码显示阵列。

3.如权利要求1所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌，其特征在于：还包括数据通信加密模块，所述中心处理***通过数据通信加密模块分别与车载限速通信器通信模块以及无线通信网络模块相连。

4.如权利要求1所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌，其特征在于：还包括外界光照感光传感器，所述外界光照感光传感器连接到中心处理***。

5.如权利要求1所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌，其特征在于：还包括红外线人体接近监测单元，所述红外线人体接近监测单元连接到中心处理***。

6.如权利要求1至5任一项所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌，其特征在于：所述中心处理***由2个应用处理器、2个无线移动通信处理器、2个车载限速通信器协议处理器组成双机热容处理***，每个无线移动通信处理器以及车载限速通信器协议处理器分别连接到对应的应用处理器，所述LED数码显示阵列、LCD显示模块、均连接到中心处理***的应用处理器，所述中心处理***的无线移动通信处理器以及车载限速通信器协议处理器分别与无线通信网络模块、车载限速通信器通信模块连接。

7.如权利要求1所述的适用于既有铁路的电子限速信号牌，其特征在于：所述车载限速通信器通信模块由2.4G RF通信单元、2.4G RF通信协议处理器、2.4G RF有源放大器组成，中心处理***将限速信息发送到车载限速通信器通信模块的2.4G RF通信协议处理器，该2.4G RF通信协议处理器将数据通过2.4G RF通信单元形成无线通信信号，并通过2.4G RF有源放大器放大后通过外置天线单元发射出去，当外置天线单元接收到车载限速通信器发送的机车应答信号后，经过2.4G RF有源放大器放大后输入到2.4G RF通信单元中，2.4GRF通信单元进行物理层数据形成、数据链路层数据校验后发送到2.4G RF通信协议处理器；该2.4G RF通信协议处理器将根据***2.4G无线通信协议规程进行数据解码和重组后发送到中心处理***。

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