无线机车信号系统技术方案

一种无线机车信号系统，其特征在于：　　　　所述无线机车信号系统包括车站控制中心和至少一个车载设备；　　　　所述车载设备安装在机车上，包括车载主机、查询／应答器、车载信号机和数传电台，所述车载主机与机车上的数传电台、查询／应答器、车载信号机分别连接，它还通过ＧＰＳ设备接入全球定位系统；　　　　所述车站控制中心安装在车站内，包括车站控制主机、数传电台、接近应答器和出站应答器，所述车站控制主机与车站内的数传电台和微机联锁主机相连接；　　　　所述车载设备与所述车站控制中心各自通过其内部的数传电台进行无线通信。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁路机车信号系统，特别涉及一种采用无线信道进行数据传送，指示列车安全运行的机车信号系统，属于铁路信号

技术介绍
我国国民经济的快速发展促使铁路运输向客运高速化和货运重载化方向发展，其中又以客运高速化为发展的重中之重。目前，制约我国铁路运输向高速化方向发展的主要原因之一是机车信号系统不能满足要求。我国现有的机车信号系统主要是建立在地面轨道电路基础上的连续式或接近连续式信号系统。该系统通过感应轨道电路中的信息将地面信息传输到机车上，由于只有地面到机车的单向信息传输，地面得不到关于列车位置、速度及运行状态的信息。同时，地面上的列车控制指令也得不到车载设备的确认，其数据传输的可靠性得不到保证，会对列车的安全运行造成不利的影响。另外，有线信号系统所采用的轨道电路会受到钢轨长度、道渣电阻、气候及周围环境的影响，信息传递的速度和精度都有比较大的局限。而且，该系统需要大量的室外设备和电缆，人工维护的作业量相当大。由于这些缺点的存在，在高速铁路系统以及生活条件恶劣的西南山区、青藏高原，利用传统的轨道电路来传输机车信号已经不能满足实际的需要。随着现代通信技术的日益普及，无线通信技术已经在铁路信号系统中得到使用。这方面典型的技术进展如中国专利89101269号所揭示的“全兼容铁路无线列调系统”，96102961号所揭示的“铁路无线系统及该系统的控制站”以及专利技术专利申请01128589号所揭示的“一种铁路行车指挥系统”。三件专利申请主要解决了无线通信技术应用于铁路调度、行车指挥的技术问题。它们仅仅利用了无线通信技术中的话音传输，几乎没有涉及数据传输，更没有涉及采用无线方式传输铁路机车信号数据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足以及铁路部门对无线机车信号系统的实际要求，提供一种新的铁路无线机车信号系统。该系统包括车载设备和地面设备两部分，它们分别安装在机车上和车站内，彼此之间采用数传电台进行无线通信，从而用无线信道取代了现有的轨道电路，可以实现列车与地面之间的双向数据传输。为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案一种无线机车信号系统，其特征在于所述无线机车信号系统包括车站控制中心和至少一个车载设备；所述车载设备安装在机车上，包括车载主机、查询/应答器、车载信号机和数传电台，所述车载主机与机车上的数传电台、查询/应答器、车载信号机分别连接，它还通过GPS设备接入全球定位系统；所述车站控制中心安装在车站内，包括车站控制主机、数传电台、接近应答器和出站应答器，所述车站控制主机与车站内的数传电台和微机联锁主机相连接；所述车载设备与所述车站控制中心各自通过其内部的数传电台建立无线通信联系。本专利技术所述的无线机车信号系统相对于现有技术的优点在于它采用无线信道取代现有的轨道电路，该无线信道由数传电台实现。利用无线信道，列车和地面之间的信息交换是相互的，而且数据传输速度快，传输信息量大，远远超过目前的轨道电路。该无线机车信号系统具有联锁接口和信号微机监测接口，可以很容易地与现有的微机联锁、调度集中及微机监测装置结合，形成对列车运行的闭环控制，进而实现移动闭塞控制，大大提高我国列车运行控制的自动化水平。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术所述的无线机车信号系统的系统结构框图。图2为本无线机车信号系统采用的信号传递帧结构的示意图。具体实施例方式现有的机车用无线信号系统可分为两种类型第一类是列车从一个车站到另一个车站的整个运行过程中都有机车信号显示，称为连续式无线机车信号。这种类型在车站和区间都有无线信号场强覆盖，用GSM-R制式或TETKA制式等连续无线传输方式来实现。第二类是列车从一个车站到另一个车站运行时，它只有在临近车站才有机车信号，称为接近连续式无线机车信号。这种类型仅在车站周围有无线信号场强覆盖，因此适合用普通数传电台来实现。本专利技术所述的无线机车信号系统就是这种类型。它适合用于自动站间闭塞或半自动闭塞。如图1所示，本专利技术所述的无线机车信号系统可以分为两个部分。其一是车载设备，我们将之称为OBE，其二是地面控制设备，我们将其称为车站控制中心(SCC)。车载设备安装在各机车上，包括车载主机、查询/应答器、车载信号机和数传电台，其中车载主机为一台自行研制的以微处理器为核心的控制设备，它具有无线数据传输接口，该接口为RS-232接口，接机车上的数传电台；列车运行安全监控记录装置接口，该接口接安全系统，即列车运行安全监控记录装置。安全系统提供列车超速防护、记录诊断，安全报警等功能；GPS接口，该接口也是RS-232接口，通过该接口车载主机与GPS全球卫星定位系统相连接。车载主机与车载查询/应答器通过RS-485接口进行通信。它还与车载信号机相连接，车载信号机用于向列车司机提示信号情况。地面控制设备安装在列车运行沿线的各个车站内，包括车站控制主机、数传电台、接近应答器和出站应答器，其中车站控制主机是一台工业控制用计算机，它具有微机联锁接口和信号微机监测接口，以便与现有的微机联锁、调度集中、微机监测等铁路控制装置结合，实现对列车运行的闭环综合控制。车站控制主机通过RS-232接口与数传电台和车站微机联锁主机连接。上述接近应答器安装在相当于现在铁路系统中进站预告信号机所在的位置，而出站应答器则安装在相当于现在铁路系统中出站信号机所在的位置，它们安装在轨道上，机车通过感应地面应答器来判断是否接近车站或离开车站。在本专利技术中，车载设备OBE的功能包括通过数传电台接收车站控制中心SCC的列控信号，在车载信号机上显示出来，车载主机同时回送确认信息。车载主机也要接收地面应答器的信息和来自GPS的信息，并将获得的列车速度、位置、机车号及设备状态信息传给车站控制中心。车载主机同时还要通过列车运行安全监控记录装置接口向列车运行监控记录装置提供信息。而车站控制中心SCC则通过数传电台建立无线信道，实现车一地间列控信号的传递。它对接近车站的列车在压过接近应答器后进行注册，对驶出站外压过出站应答器的列车进行注销管理，并根据车站微机联锁进路信息和列车位置，生成列车控制信号并及时发送到车载设备，接收车载设备的回执信息，并自动判定信息传输的准确性。本专利技术所述无线机车信号系统的工作过程是这样的当列车向安装有车站控制中心设备的车站行进，经过轨道上的接近应答器时，车载查询/应答器感应到地面接近应答器的信息后，启动车载无线机车信号控制装置，由车载电台按规定方式向车站控制中心循环不断地发出注册信息，该信息包括目的地址、源地址、密匙等内容，直到被车站控制中心识别并成功注册，车站控制中心发出确认信息为止。在注册过程中，车载主机不断利用GPS信息测定列车的位置与进站标志牌之间的距离LX，当LX已等于或略大于规定的制动距离而还没有注册成功或已注册成功但机车信号是红灯时，如果司机没有采取减速措施，车载安全系统将进行自动停车。另外如果列车超速进站，车载安全装置也将实施制动。车站控制中心收到注册信息后，经过有效性和身份确认完成注册，并给车载设备发出应答信息。注册后的车载设备便成为车站控制中心网络中的一个节点，车站控制中心采用主呼方式周期性地对每个车载设备发出控制信息，如色灯信号、股道信息等，同时车站控制中心也可以接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王化深，王俊峰，张勇，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：