基于衛星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于列車安全運行控制技術領域，特別涉及一種利用衛星通信和公共蜂窩通信進行車地信息傳輸的列車安全運行控制系統。
【背景技術】
[0002]列車控制系統采用定位、通信等相關技術對列車運行方向、運行間隔和運行速度進行控制，使得列車能夠安全高效運行。列車控制系統的閉塞控制設備和車站聯鎖設備主要實現進路控制和追蹤間隔控制，并生成行車許可，再通過車地無線傳輸通道將行車許可傳送給列車，車載設備接收到行車許可后，生成列車速度控制曲線，監督控制列車安全高效運行。
[0003]目前應用在時速300km/h?350km/h客運專線上的CTCS-3級列車控制系統主要采用軌道電路進行列車占用檢測，獲取列車位置，通過GSM-R專用無線通信網絡進行連續、雙向的車地信息傳輸，同時通過應答器向車載設備發送線路信息。這樣的工作方式需要全線無線通信覆蓋。然而，在經濟欠發達并且人煙稀少的西部地區以及廠礦專線鐵路，無線通信網絡的建設造價太過昂貴。
[0004]列控系統車地傳輸的信息主要包括列車向地面發送的位置報告，地面向列車發送的行車許可、臨時限速等信息，這些信息的數據量都比較小。因此公共蜂窩通信或者衛星通信可以滿足列控系統車地傳輸的性能要求。目前國內有三大公共蜂窩通信運營商，在鐵路沿線絕大多數地區都具備良好覆蓋和較好的通信質量保障。在少數無公共蜂窩通信覆蓋的區域，可以采用衛星通信作為補充。結合衛星通信和公共蜂窩通信可以用來完成列控系統車地信息傳輸。

【發明內容】

[0005]本發明目的在于提供一種基于衛星通信和公共蜂窩通信的列車控制方法，采用公共蜂窩通信和衛星通信保證車地間的信息傳輸，克服了現有技術中無線信息傳輸網絡造價高的缺陷，進而達到控制列車安全行駛的目的。
[0006]本發明提供一種基于衛星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統，包括車載設備和地面設備；所述車載設備包括無線通信單元；所述地面設備包括通信接口服務器；所述無線通信單元，用于通過衛星通信和公共蜂窩通信網絡與所述通信接口服務器之間進行信息傳輸；所述通信接口服務器，用于接收無線通信單元發來的位置報告，并將地面設備生成的行車許可和臨時限速信息發送給無線通信單元。
[0007]進一步，所述車載設備還包括車載安全計算機、定位單元、列車完整性監視單元、列車接口單元、應答器單元、軌道電路讀取單元、司法記錄器、人機交互裝置；所述車載安全計算機，用于接收列車的原始定位數據并生成列車位置報告，通過無線通信單元發送給所述地面設備；同時還接收所述地面設備發來的行車許可、線路參數、臨時限速等信息并進行處理，按照目標距離連續速度控制模式生成動態速度曲線，監控列車運行；所述定位單元，用于獲取當前列車的位置、速度、里程等信息，并發送給所述車載安全計算機；所述列車完整性監視單元，用于監視列車運行途中完整性；所述列車接口單元，用于與列車制動接口，控制列車運行速度；所述應答器單元，用于讀取軌道上的應答器信息，并發送給車載安全計算機；所述軌道電路讀取單元，用于讀取軌道上的軌道電路信息，并發送給車載安全計算機；所述司法記錄器，用于記錄列車運行中的各項信息，并生成列車行駛日志；所述人機交互裝置，用于與機車司機進行人機交互，為機車司機提供駕駛過程的參考信息；所述車載安全計算機分別與定位單元、列車完整性監視單元、列車接口單元、應答器單元、軌道電路讀取單元、司法記錄器、人機交互裝置、無線通信單元連接。
[0008]進一步，所述定位單元采用衛星定位系統，包括GPS、北斗、Glonass、Galileo。
[0009]進一步，所述地面設備還包括無線閉塞中心、車站聯鎖、差分基站；所述無線閉塞中心，用于獲取聯鎖進路、臨時限速等信息，并結合所述車載設備發送的列車位置報告生成行車許可，并將行車許可、線路參數、臨時限速等信息傳輸給所述車載設備；所述車站聯鎖，用于控制車站內的進路；所述差分基站，用于為所述車載設備提供差分基準信息；所述無線閉塞中心、差分基站、車站聯鎖互相之間采用有線傳輸網絡連接至通信接口服務器；所述通信接口服務器與無線閉塞中心連接，所述無線閉塞中心分別與車站聯鎖、差分基站連接。
[0010]進一步，所述無線閉塞中心包括臨時限速接收模塊、車站聯鎖信息接收模塊、列車位置報告接收模塊和行車許可生成模塊；其中，所述臨時限速接收模塊，用于接收地面調度中心發送的臨時限速信息；所述車站聯鎖信息接收模塊，用于接收車站聯鎖發送的進路信息；所述列車位置報告接收模塊，用于接收所述車載設備發送的列車位置報告；所述行車許可生成模塊，用于根據所述臨時限速接收模塊、車站聯鎖信息接收模塊、列車位置報告接收模塊接收的信息，生成行車許可信息，并通過通信接口服務器發送給所述車載設備。
[0011]進一步，所述無線通信單元包括衛星通信模塊和若干公共蜂窩通信模塊以及通信管理模塊；所述衛星通信模塊，用于衛星通信；所述公共蜂窩通信模塊，用于公共蜂窩通信；所述通信管理模塊分別與衛星通信模塊和若干公共蜂窩通信模塊連接，用來指定某一種或某幾種信號強度較好的通信模塊建立通信通道。
[0012]進一步，所述無線通信單元還包括無線通信專網模塊，用于無線專網通信；所述通信管理模塊分別與無線通信專網模塊、衛星通信模塊和若干公共蜂窩通信模塊連接，用來指定某一種或某幾種信號強度較好的通信模塊建立通信通道。
[0013]進一步，所述通信接口服務器還包括通信控制器，用于根據無線通信單元發送的位置報告，解析出列車車次號及當前使用的通信通道，并指定該通信通道將行車許可發送給無線通信單元。
[0014]由上可見，本發明利用衛星通信和公共蜂窩通信相結合的方式實現了車載設備和地面設備之間的穩定可靠的不間斷的互相通信，大大降低了車地無線通信網絡建設成本，實現列車運行自動控制。
【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的不當限定，在附圖中:
[0016]圖1為本發明提供的基于衛星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統總體結構示意圖；
[0017]圖2為本發明實施例5提供的基于衛星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統結構示意圖；
[0018]圖3為本發明實施例6提供的無線通信單元結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0020]實施例1:
[0021]圖1為本實施例基于衛星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統總體結構示意圖。
[0022]如圖1所示，本發明基于衛星通信和公共蜂窩通信的列車控制系統，包括車載設備I和地面設備2 ;所述車載設備I，包括無線通信單元3，用于通過衛星通信和公共蜂窩通信網絡與地面設備2之間進行信息傳輸；所述地面設備2，包括通信接口服務器4，用于接收無線通信單元3發來的位置報告，并將地面設備2生成的行車許可和臨時限速信息發送給車載設備I ;所述車載設備I的無線通信單元3與地面設備2的通信接口服務器4 一起配合實現了車載設備I與地面設備2之間的無線傳輸。
[0023]實施例2:
[0024]如圖1所示，作為實施例1的一種優選方案，車載設備I還包括車載安全計算機
11、定位單元12、列車完整性監視單元13、列車接口單元14、應答器單元15、軌道電路讀取單元16、司法記錄器17、人機交互裝置18。其中，
[0025]車載安全計算機11，生成列車位置報告并通過無線通信單元3發送給所述地面設備2 ;同時還接收所述地面設備2發來的行車許可、線路參數、臨時限速等信息并進行處理，按照目標距離連續速度控制模式生成動態速度曲線，監控列車運行；
[0026]所述定位單元12，用于獲取當前列車的位置、速度、里程等信息，并發送給所述車載安全計算機；
[0027]所述列車完整性監視單元13，用于監視列車運行途中完整性；
[0028]所述列車接口單元14，用于與列車制動接口，控制列車運行速度；
[0029]所述應答器單元15，用于讀取軌道上的應答器信息，并發送給車載安全計算機11;
[0030]所述軌道電路讀取單元16，用于讀取軌道上的軌道電路信息，并發送給車載安全計算機11 ;
[0031]所述司法記錄器17，用于記錄列車運行中的各項信息，并生成列車行駛日志；具體地，司法記錄器JRU用來記錄列車運行中，車載設備I采集的原始信息、車載設備I輸出的控制信息、以及相關日志；
[0032]所述人機交互裝置18，用于與機車司機進行人機交互，為機車司機提供駕駛過程的參考信息；具體地，人機交互裝置DMI安裝在機車司機操作和觀察的位置，為機車司機提供駕駛過程的參考信息，顯示的內容主要包括警示信息、速度信息、設備狀態信息、距離信息和報警信息；
[0033]所述車載安全計算機11分別與定位單元12、列車完整性監視單元13、列車接口單元14、應答器單元15、軌道電路讀取單元16、司法記錄器17、人機交互裝置18、無線通信單元3連接。
[0034]實施例3:
[0035]作為實施例2的一種優選方案，定位單元12采用衛星定位系統，包括GPS、北斗、Glonass,Galileo等系統中的一種或多種，并結合車輪速度傳感器或者慣性傳感器，以及軌道電子地圖，獲取列車位置、速度。
[0036]實施例4:
[0037]如圖1所示，作為上述實施例的一種優選方案，地面設備2還包括無線閉塞中心21、車站聯鎖23、差分基站22 ；
[0038]所述無線閉塞中心21，用于獲取聯鎖進路、臨時限速等信息，并結合所述車載設備I發送的列車位置報告生成行車許可，并將行車許可、線路參數、臨時限速等信息傳輸給所述車載設備I ;
[0039]所述車站聯鎖23，用于控制車站內的進路；
[0040]所述差分基站22，用于為車載設備I提供差分基準信息。此時，車載設備的定位單元12還包括GNSS接收機，差分基站22用來向車載設備I的GNSS接收機發送差分修正信息，以修正誤差求解更加精確的坐標。
[0041]所述無線閉塞中心21、差分基站22、車站聯鎖22互相之間采用有線傳輸網絡連接至通信接口服務器4;
[0042]所述通信接口服務器4，用于接收車載設備I發來的位置報告，并將無