适用于单轨的列车自动防护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于单轨的列车自动防护系统，它涉及列车防护系统技术领域。车载控制器分别与无线通信终端、GPS、人机交互界面、应答器传输模块、速度传感器、列车接口单元连接，车载控制器由Ⅰ系安全计算机、Ⅱ系安全计算机两套安全计算机机箱及一套列车接口机箱组成，两套安全计算机机箱构成了能提升系统可用性的“二乘”结构。本发明专利技术根据单轨列车的特点，实现地面对列车通过非接触方式定位，列车自身实现三维空间定位，更加安全、丰富的信号输入输出接口，在大幅提升列车自动防护系统的安全性及可扩展性的同时，适应了单轨列车系统。

【技术实现步骤摘要】
适用于单轨的列车自动防护系统
本专利技术涉及的是列车防护系统
，具体涉及适用于单轨的列车自动防护系统。
技术介绍
列车自动防护系统主要依靠外部设备，如传感器、应答器等外部设备接收地面位置、限速等信息，并将地面信息与车上当前信息进行比较，根据地面状况控制列车制动系统，保障列车运行安全。现有列车自动防护系统主要针对大铁、地铁等双轨线路，列车采用钢轮，地面定位通过钢轮与双轨接触将其短路，形成闭合回路的轨道电路方式。而单轨线路无法满足轨道电路应用基本条件，列车采用橡胶轮胎不与轨道接触，且单轨无法形成闭合回路；列车定位方面，现有列车自动防护系统采用二维坐标系，存储地面相对坐标及某些特殊点位的坡度信息，不能满足单轨线路(跨座式或悬挂式)复杂的空间变化需求；信号控制方面，随着传感器技术的迅速发展，列车需要获取的信息、需要控制的设备越来越多，现有的信号输入、输出机制可扩展性不强，在数量及安全性上都已无法满足日益增长的需求。为了解决上述问题，设计一种新型的适用于单轨的列车自动防护系统还是很有必要的。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的是在于提供一种适用于单轨的列车自动防护系统，结构设计合理，根据单轨列车的特点，实现地面对列车通过非接触方式定位，列车自身实现三维空间定位，更加安全、丰富的信号输入输出接口，在大幅提升列车自动防护系统的安全性及可扩展性的同时，适应了单轨列车系统，实用性强，易于推广使用。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：适用于单轨的列车自动防护系统，包括车载控制器、无线通信终端、GPS、人机交互界面、应答器传输模块、速度传感器、列车接口单元，车载控制器分别与无线通信终端、GPS、人机交互界面、应答器传输模块、速度传感器、列车接口单元连接，所述车载控制器由Ⅰ系安全计算机、Ⅱ系安全计算机两套安全计算机机箱及一套列车接口机箱组成，两套安全计算机机箱构成了能提升系统可用性的“二乘”结构。作为优选，所述的安全计算机机箱包括有主控单元、交换单元、记录单元、测速测距单元、安全输入单元、安全输出单元、CAN接口单元、电源单元、输入调理板、输出调理板；所述的列车接口机箱包括有电源单元、GPS单元、继电器板、转接板，各单元采用1000M网络与交换模块相连，通过交换单元实现数据的安全传输。作为优选，所述的主控单元内部采用CPUM、CPUC两块CPU控制器组成二取二表决系统，同时采用2套安全计算机进行热备冗余，组成了二乘二取二的系统架构，提高了系统的可用性、可靠性和安全性。作为优选，所述的测速测距单元、安全输入单元、安全输出单元均内置有两块FPGA作为主控器，两块FPGA的数据通过表决通道实现二取二表决；所述安全输入单元具备24路安全数字量输入采集能力，使用24路双通道表决安全输入模块，同时采用双通道对输入信号进行表决处理，提升系统安全性；所述安全输出单元备8路安全数字量输出驱动能力，使用8路双通道表决安全输出模块，对输出信号通过进行双驱表决，同时对表决后的输出信号进行回检，确保输出信号的正确，提升系统安全性。作为优选，使用GPS提供速度信息作为参考，通过物理方法检测列车空转、打滑等异常状况，提升了异常状况检测准确性；使用GPS提供的空间三维坐标，通过无线通信终端将列车空间坐标发送至控制中心，实现GIS地图功能，可提升控制中心根据外部突发状况，对列车运行安全进行预判的准确性。作为优选，使用速度传感器+GPS的组合测速算法，通过三取二方式对测速信息的有效性进行判断，能够对不可用的设备信息进行过滤，提高列车测速精度，且当侦测到该设备信息可用时，能够自动将其恢复，提高系统可用性；使用速度传感器+GPS的组合定位算法，提高列车定位精度，有效避免单一定位装置失效后，列车定位丢失的问题。本专利技术的有益效果：根据单轨列车的特点，实现地面对列车通过非接触方式定位，解决了单轨列车无法与轨道接触、无双轨形成闭合回路等列车定位的问题，提升了异常状况检测准确性，列车自身实现三维空间定位，更加安全、丰富的信号输入输出接口，在大幅提升列车自动防护系统的安全性及可扩展性、可靠性、可用性、可维护性的同时，适应了单轨列车系统。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术安全计算机机箱的结构示意图；图3为本专利技术列车接口机箱的结构示意图；图4为本专利技术应用于单轨信号系统的整体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参照图1-4，本具体实施方式采用以下技术方案：适用于单轨的列车自动防护系统，包括车载控制器CC、无线通信终端MR、GPS、人机交互界面TOD、应答器传输模块BTM、速度传感器ODO、列车接口单元TIU，车载控制器CC分别与无线通信终端MR、GPS、人机交互界面TOD、应答器传输模块BTM、速度传感器ODO、列车接口单元TIU连接。本具体实施方式车载控制器作为列车自动防护系统的核心设备，由Ⅰ系安全计算机、Ⅱ系安全计算机两套结构一致的安全计算机机箱及一套列车接口机箱组成，其中两套安全计算机机箱构成了能提升系统可用性的“二乘”结构，提升系统的可用性，所述的安全计算机机箱包括有主控单元CPU、交换单元SWM、记录单元DRU、测速测距单元SMU、安全输入单元VIU、安全输出单元VOU、CAN接口单元CAN、电源单元PSU、输入调理板ITB、输出调理板OTB；所述的列车接口机箱包括有电源单元PSU、GPS单元GPU、继电器板RLY、转接板TB，各单元采用1000M网络与交换模块相连，通过交换单元实现数据的安全传输；在不同的应用环境中实施时，可将图2中安全输入单元VIU、安全输出单元VOU板卡根据输入、输出接口的数量按需配置，也可将图3中继电器板RLY板卡根据接口方式的不同替换为对应接口的板卡，以提升系统的可扩展性。(1)主控单元CPU：作为车载控制器的主处理单元，完成车载控制大部分功能，每个主控单元内部采用CPUM、CPUC两块CPU控制器组成二取二表决系统，同时采用2套安全计算机进行热备冗余，组成了二乘二取二的系统架构，提高了系统的可用性、可靠性和安全性。(2)交换单元SWM：采用1000M以太网通信方式，负责安全计算机与外部输入、输出等板卡间的以太网数据交互。(3)记录单元DRU：负责记录车载控制器自诊断、故障报警及列车运行重要数据，数据以日志文件的形式保存在外置存储设备中，调试人员或维护人员可通过日志查看工具分析日志文件。(4)测速测距单元SMU：通过采集速度传感器和GPS传感器的信息实现速度测量与走行距离计算，测速测距单元内置两块FPGA作为主控器，两块FPGA的数据通过表决通道实现二取二表决。(5)安全输入单元VIU：具备24路安全数字量输入采集能力，安全输入单元内置两块FPGA作为主控器，两块FPGA的数据通过表决通道实现二取二表决。(6)安全输出单元VOU：具备8路安全数字量输出驱动能力，安全输出单元内置两块FPGA作为主控器，两块FPGA的数据通过表决通道实现二取二表决。(7)CAN接口单元CAN：通过CAN总线通信方式与应答器传输模块BTM进行数据交互获取地面应答器信息，同时也预留与本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于单轨的列车自动防护系统，其特征在于，包括车载控制器(CC)、无线通信终端(MR)、GPS、人机交互界面(TOD)、应答器传输模块(BTM)、速度传感器(ODO)、列车接口单元(TIU)，车载控制器(CC)分别与无线通信终端(MR)、GPS、人机交互界面(TOD)、应答器传输模块(BTM)、速度传感器(ODO)、列车接口单元(TIU)连接，所述车载控制器由Ⅰ系安全计算机、Ⅱ系安全计算机两套安全计算机机箱及一套列车接口机箱组成，两套安全计算机机箱构成了能提升系统可用性的“二乘”结构。

【技术特征摘要】
1.适用于单轨的列车自动防护系统，其特征在于，包括车载控制器(CC)、无线通信终端(MR)、GPS、人机交互界面(TOD)、应答器传输模块(BTM)、速度传感器(ODO)、列车接口单元(TIU)，车载控制器(CC)分别与无线通信终端(MR)、GPS、人机交互界面(TOD)、应答器传输模块(BTM)、速度传感器(ODO)、列车接口单元(TIU)连接，所述车载控制器由Ⅰ系安全计算机、Ⅱ系安全计算机两套安全计算机机箱及一套列车接口机箱组成，两套安全计算机机箱构成了能提升系统可用性的“二乘”结构。2.根据权利要求1所述的适用于单轨的列车自动防护系统，其特征在于，所述的安全计算机机箱包括有主控单元(CPU)、交换单元(SWM)、记录单元(DRU)、测速测距单元(SMU)、安全输入单元(VIU)、安全输出单元(VOU)、CAN接口单元(CAN)、电源单元(PSU)、输入调理板(ITB)、输出调理板(OTB)。3.根据权利要求1所述的适用于单轨的列车自动防护系统，其特征在于，所述的列车接口机箱包括有电源单元(PSU)、GPS单元(GPU)、继电器板(RLY)、转接板(TB)。4.根据权利要求2所述的适用于单轨的列车自动防护系统，其特征在于，所述的主控单元(CPU)内部采用CPUM、CPUC两块CPU控制器组成二取二表决系统，同时采用两套安全计算机进行热备冗余，组成了二乘二取二的系统架构，提高了系统的可用性、可靠性和安全性。5.根据权利要求2所述的适用于单轨的列车自动防护系统，其特征在于，所述的测速测距单元(SMU)、安全输入单元(VIU)、安全输出单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟挺，桂爱刚，郑康生，张勇，钟珅，高旻戈，金妙建，
申请(专利权)人：通号万全信号设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33