一種地鐵控制系統(tǒng)失效下的列車輔助安全駕駛決策系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通安全行車技術領域，特別是涉及一種地鐵控制系統(tǒng)失效下的列車輔助安全駕駛決策系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著軌道交通事業(yè)的飛速發(fā)展，地鐵已經(jīng)成為城市中不可或缺的交通方式，其安全、快捷、準時等優(yōu)點成為了許多市民出行的首選交通工具。目前國內外地鐵運行大多數(shù)采用CBTC信號系統(tǒng)(Communicat1n Based Train Control System)，是一種無線通信的列車自動控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)車一地之間的雙向通信，并且傳輸信息量大，傳輸速度快，很容易實現(xiàn)的移動自動閉塞系統(tǒng)。CBTC系統(tǒng)大量減少了區(qū)間敷設電纜，一次性投資及日常維護工作，大幅度提高了區(qū)間通過能力，靈活組織雙向運行和單向連續(xù)發(fā)車，并且容易適應不同車速、不同運量、不同類型牽引的列車運行控制等等。在CBTC中不僅可以實現(xiàn)列車運行控制，而且可以綜合成為運行管理，因為雙向無線通信系統(tǒng)，既可以有安全類信息雙向傳輸，也可以雙向傳輸非安全類信息。
[0003]但是CBTC信號系統(tǒng)也存在很多不足，如:列車運行依靠無線傳輸系統(tǒng)以及地面調度中心控制，一旦發(fā)生設備故障，列車司機就無法獲得同軌運行的其他車輛位置信息，加之調度錯誤，相互靠近的列車就容易引發(fā)安全事故。上海地鐵10號線撞車事件就是由于信號設備失電，失去列車安全防護功能，人為定位列車中出現(xiàn)失誤從而導致列車追尾。因此如何能在旁路信號系統(tǒng)安全防護后通過技防的方式來扶持人防，減少失誤，加快列車的定位與準確性，提高地鐵運行安全是非常有意義的研究。
[0004]文獻1:一種地鐵列車防撞預警裝置(0吧032113321]，申請日2013.04.18)指出衛(wèi)星定位技術、基于毫米波雷達、基于聲波、基于信標輔助定位等技術無法適應地鐵列車長時間運行在地下隧道，和路線運行復雜的環(huán)境。同時，文獻I給出了基于RFI D標簽的列車防撞預警裝置，采用軌旁RFID標簽和慣導設備聯(lián)合定位，能夠連續(xù)精確地獲取本列車實時位置信息，采用雙頻無線收發(fā)設備與相鄰列車通信，具有很強的抗干擾效果，從而給出司機相鄰列車間距離，給出報警信號。但是，該發(fā)明成本較高，維護復雜，完全忽略了 CBTC系統(tǒng)中可用設備，而且，發(fā)明中僅僅給出距離報警，很多時候在緊急情況下，會造成司機降速判斷失誤，無法及時在安全區(qū)域內停下列車。
[0005]文獻2:基于主動定位技術的地鐵列車追蹤接近預警(CN202463845U，申請日2012.03.16)結合了 CBTC系統(tǒng)中的軌道信標進行定位預警，但是同樣僅僅從距離預警角度考慮，沒有從速度角度出發(fā)，給司機降速的提示。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的獨立的列車防撞預警系統(tǒng)都是基于無線信號定位，能有很好的定位效果。但是很多定位技術成本較高，維護較復雜，而且僅僅從距離角度給出司機警報，不能很好地提示司機速度怎么控制，從而不能更好地避免列車運行事故發(fā)生。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種地鐵控制系統(tǒng)失效下的列車輔助安全駕駛決策系統(tǒng)，使得軌道交通列車在失去信號系統(tǒng)防護的情況下安全行車。
[0008]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種地鐵控制系統(tǒng)失效下的列車輔助安全駕駛決策系統(tǒng)，包括軌旁信標、車載設備和移動式智能終端;所述軌旁信標按照設定的間距安裝于軌道上，用以發(fā)送信標位置和ID信息；所述車載設備分別安裝于地鐵列車兩端車頭內部，用以讀取信標位置和ID信息，且通過無線的方式發(fā)送給本列車的移動式智能終端;所述的移動式智能終端通過無線的方式與車載設備通信從而定位顯示所在位置，并接收顯示相鄰列車的位置信息，在地鐵系統(tǒng)故障情況下決策列車速度進行顯示。
[0009]所述車載設備包括主機、信標閱讀器和天線;所述信標閱讀器與主機連接，用以讀取信標位置和ID信息，所述主機和天線連接，所述主機將讀取的信標位置和ID信息通過天線發(fā)送給所在車輛上的移動式智能終端。
[0010]所述移動式智能終端包括中央處理器模塊、輸入模塊、內存模塊、顯示模塊、天線以及無線電臺；所述中央處理器模塊分別與輸入模塊、內存模塊、顯示模塊、天線以及無線電臺相連，用于確定該列車所處位置，并計算的本列車的安全距離、時間和速度;所述輸入模塊用于手動操作輸入列車位置信息;所述內存模塊用于存放算法信息以及整條線路的線路圖;所述顯示模塊以線路圖方式顯示本列車、相鄰列車及手動輸入的列車位置信息，并顯示由所述中央處理器模塊計算的本列車的安全距離、時間和速度;所述天線與所在列車的車載設備實現(xiàn)無線通信，采集車頭車尾讀取的信標的ID信息，并將信息存于內存模塊;所述無線電臺和中央處理器模塊相連接，將中央處理器模塊發(fā)送過來的列車所在位置信息廣播發(fā)送給相鄰地鐵列車。
[0011]所述中央處理器模塊根據(jù)采集到的車頭和車尾的信標位置進行對比判斷，確定列車所處位置。
[0012]所述中央處理器模塊在確定列車所處位置后，多列車在同一區(qū)間內時，通過列車的行駛、停站上下客以及駛離站臺所需的時間，對后續(xù)列車的行車距離與行車時間進行約束。
[0013]如果其中的一輛車突發(fā)故障導致其未能按照既定方式運行，所述中央處理器模塊需要重新進行列車定位及速度控制。
[0014]有益效果
[0015]由于采用了上述的技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果:
[0016]本發(fā)明利用了原有系統(tǒng)的特性結合無線網(wǎng)絡技術，并借助嵌入式的平臺，解決了列車在失去信號系統(tǒng)防護下的人工列車定位以及安全人工駕駛問題。通過在嵌入式平臺內對相應的信息進行采集、運算，構建出一種直觀有效的輔助列車司機進行列車定位，安全駕駛。
[0017]本發(fā)明是一種適用于采用CBTC信號系統(tǒng)的地鐵安全運行輔助系統(tǒng)，可有效直接地幫助列車司機和行車調度做出準確及時的決策，保證列車定位的準確性以及行車安全性。本發(fā)明體積小、質量輕、成本小，只需在車輛的兩個車頭各安裝一套設備。此外，該系統(tǒng)也可以安裝在控制中心，替代原有沙盤方式定位方式，并進行大區(qū)域內的列車速度控制。
【附圖說明】
[0018]圖1為CBTC信號系統(tǒng)原理圖；
[0019]圖2-圖4為列車定位方法原理圖；
[0020]圖5為列車頭尾無線信號相同時的定位區(qū)域；
[0021]圖6為列車頭尾無線信號不同時的定位區(qū)域；
[0022]圖7為不同區(qū)間內一輛車的滯留情況圖；
[0023]圖8為區(qū)間內多輛車的滯留情況圖；
[0024]圖9為列車速度控制下的前方列車停車位置示意圖；
[0025]圖10為列車速度控制下最終停車位置示意圖；
[0026]圖11特殊情況下的處理流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0028]圖1為CBTC信號系統(tǒng)原理圖，其中區(qū)域控制器是一個區(qū)域內系統(tǒng)的核心部分，它起到了列車定位、列車自動行駛、列車間隔控制以及顯示信息等功能。由于該套區(qū)域控制器具有冗余設計，因此一般情況下其中一套設備故障，系統(tǒng)仍能正常使用。然而，在某些特定情況下，多套區(qū)域控制器均處于故障狀態(tài)，則一些與安全相關的功能將無法實現(xiàn)。
[0029]圖1所示為例，上述軌旁信標AP(接入點)按照設定間距設于軌道上，即每250m左右會鋪設一個信標AP節(jié)點(接入點)，列車長度為定值175m。
[0030]上述的車載設備(無線設備MR)分別設置于地鐵列車的兩端車頭內部，其包括主機、信標AP(接入點)閱讀器、天線。其中，信標AP閱讀器與主機連接，用以讀取信標AP位置ID信息，主機和天線連接，主機將讀取的信標AP位置ID信息通過天線發(fā)送給所在列車上的移動式智能終端。車載設備(無線設備MR)最多可以存在三個鏈接。
[0031]上述移動式智能終端位于列車駕駛室內，方便駕駛員使用。該設備包括中央處理器模塊、輸入模塊、內存模塊、顯示模塊、天線以及無線電臺，該移動式終端通常設置于駕駛室內，方便駕駛員使用。所述的輸入模塊可以允許司機手動操作輸入列車位置信息。所述的內存模塊存放算法信息以及整條線路的線路圖。所述的顯示模塊，以線路圖方式顯示本列車、相鄰列車及手動輸入的列車的位置，并根據(jù)中央處理器模塊計算的本列車的安全距離、時間和速度顯示給司機，以及顯示其他一些信息如警報信息等。所述的天線與所在列車的車載設備無線通信采集車頭車尾讀取的信標AP的ID信息，并將信息存于內存模塊方便中央處理器讀取。所述的無線電臺模塊和中央處理器模塊相連接，將處理器發(fā)送過來的列車所在位置信息廣播發(fā)送給相鄰地鐵列車。所述的中央處理器模塊，其功能為將接收到的本車的車頭車尾的無線信標AP的ID信息進行梳理，確定該列車所處位置。隨后將通過無線電臺收到的或者司機手動輸入的前后列車位置信息，通過預先設定的算法計算出本列車的安全行駛距離、時間以及速度。
[0032]列車定位方法
[0033]根據(jù)采集到的車頭和車尾的信標位置進行對比判斷，確定列車所處位置，具體如下:以圖2所示，其中D為AP5的信號覆蓋距離。圖中狀態(tài)為初始狀態(tài)，列車車頭的MR與AP3、AP4、AP5相連接，而車尾的MR與AP3、AP4、AP5相連接。隨著列車繼續(xù)沿箭頭方向前進，AP5的信號已經(jīng)無法覆蓋，此時車頭MR將與AP2、AP3、AP4相連，而車尾的MR仍舊與AP3、AP4、AP5相連接(見圖3)。當車尾離開AP5的信號覆蓋范圍時，車頭MR仍舊