專利名稱：一種基于感知控制的高速列車閉塞區(qū)間智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車安全與控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于感知控制的列車閉塞區(qū)間控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在同一個(gè)鐵軌上運(yùn)行的高速列車之間，必須保持一定的間距，才能夠保證列車運(yùn)行的安全，這個(gè)間距稱之為閉塞區(qū)間。如果閉塞間距過(guò)大，鐵軌的使用效率過(guò)低；如果間距過(guò)小，列車運(yùn)行安全有風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)挑戰(zhàn)，現(xiàn)有方案中都是在一定的間距上設(shè)置了控 制紅綠燈，然后引入某種智能方案控制紅綠燈，因?yàn)楦咚倭熊囋谶\(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)意外，例如突然停車等，現(xiàn)有解決方案都是要留出足夠大的閉塞區(qū)間。因此，現(xiàn)有各種類型智能方案還是無(wú)法從根本上解決高速列車的安全控制與鐵軌使用效率之間的一對(duì)根本性矛盾。本方案中考慮列車的特征，設(shè)計(jì)了一種基于傳感器控制的閉塞區(qū)間實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)矛盾。閉塞是鐵路上防止列車對(duì)撞或追撞(追尾)的方式，是鐵路上保障安全的一個(gè)較主要的方法。所謂閉塞，就是保證區(qū)間或閉塞分區(qū)在同一時(shí)間內(nèi)只能運(yùn)行一個(gè)列車，而保證一個(gè)區(qū)間或閉塞分區(qū)在同一時(shí)間內(nèi)只能運(yùn)行一個(gè)列車的設(shè)備稱為閉塞設(shè)備。我國(guó)鐵路現(xiàn)行的基本閉塞設(shè)備分為自動(dòng)閉塞、自動(dòng)站間閉塞、半自動(dòng)閉塞。自動(dòng)閉塞是同列車自動(dòng)完成閉塞作用的一種閉塞設(shè)備。半自動(dòng)閉塞是通過(guò)裝在兩個(gè)相鄰車站的閉塞機(jī)、出站信號(hào)機(jī)及專用軌道電路所構(gòu)成的一種閉塞設(shè)備。中國(guó)鐵路采用的閉塞方法，主要有下列兩種I、半自動(dòng)閉塞此種閉塞需人工辦理閉塞手續(xù)，列車憑出站信號(hào)機(jī)的進(jìn)行顯示發(fā)車，但列車出發(fā)后，出站信號(hào)機(jī)能自動(dòng)關(guān)閉，所以叫半自動(dòng)閉塞。2、自動(dòng)閉塞通過(guò)列車運(yùn)行及閉塞分區(qū)的情況，通過(guò)信號(hào)機(jī)可以自動(dòng)變換顯示，列車憑信號(hào)機(jī)的顯示行車，這種閉塞方法完全是自動(dòng)進(jìn)行的，故叫自動(dòng)閉塞。自動(dòng)閉塞是由運(yùn)行中的列車自動(dòng)完成閉塞任務(wù)的一種設(shè)備。目前，我國(guó)鐵路上采用的自動(dòng)閉塞主要有單線雙向自動(dòng)閉塞(在線路兩側(cè)均設(shè)有通過(guò)色燈信號(hào)機(jī))和雙線單向自動(dòng)閉塞(每條線僅一側(cè)設(shè)信號(hào)機(jī))。采用半自動(dòng)閉塞時(shí)，列車占用區(qū)間的憑證是出站信號(hào)機(jī)(線路所是通過(guò)信號(hào)機(jī))的進(jìn)行顯示。出站信號(hào)機(jī)不能任意開(kāi)放，它受半自動(dòng)閉塞機(jī)的控制。只有當(dāng)區(qū)間空閑，經(jīng)過(guò)辦理手續(xù)后，出站信號(hào)機(jī)才能開(kāi)放。還應(yīng)注意，出站信號(hào)機(jī)既要防護(hù)列車區(qū)間運(yùn)行的安全，又要防護(hù)出發(fā)列車在站內(nèi)運(yùn)行安全。所以它既要受閉塞機(jī)的控制，又要受到車站聯(lián)鎖設(shè)備的控制。兩個(gè)區(qū)段站間采用自動(dòng)閉塞法，稱為自動(dòng)閉塞區(qū)段；采用半自動(dòng)閉塞法時(shí)稱為半自動(dòng)閉塞區(qū)段
發(fā)明內(nèi)容
本方案主要特點(diǎn)是采用基于傳感器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車閉塞區(qū)間的智能控制問(wèn)題，解決列車運(yùn)行安全與鐵路使用效率的問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，公開(kāi)了一種基于信息感知與移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速列車閉塞區(qū)間的智能控制系統(tǒng)，可以包括傳感器網(wǎng)絡(luò)所述傳感器部署在列車系統(tǒng)及其軌道系統(tǒng)上，用于采集至少包括列車位置、速度、車次編號(hào)的列車感知信息；所述傳感器通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞列車感知信息；傳感信息處理器用于接收列車感知信息，并按照區(qū)間與車次進(jìn)行信息歸類，分別傳遞給區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)、車次數(shù)據(jù)庫(kù)；區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)用于實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析與更新列車系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、某一鐵路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的列車狀況，所述列車狀況包括列車數(shù)量和列車間距；車次數(shù)據(jù)庫(kù)用于實(shí)時(shí)更新與保存每個(gè)車次的運(yùn)行狀況；閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)用于根據(jù)目標(biāo)鐵路區(qū)間和相鄰區(qū)間的列車狀況，通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向不同列車發(fā)出相應(yīng)指令及所在區(qū)間信息，執(zhí)行閉塞區(qū)間控制；列車協(xié)調(diào)反饋系統(tǒng)用于接收閉塞區(qū)間控制指令，與前后列車相互協(xié)調(diào)以保持安全車距，向閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)提供反饋信息。優(yōu)選的，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)具體包括在軌道上或附件設(shè)施上，鋪設(shè)傳感器，以采集列車運(yùn)行或包括系統(tǒng)所在的地理?xiàng)l件變化信息；在列車系統(tǒng)內(nèi)部鋪設(shè)傳感器，以采集列車自身狀態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選的，安裝在列車及其軌道上的傳感器網(wǎng)絡(luò)所采集的感知信息，由移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載并上傳；閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)的控制信息，也由移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載并下傳到設(shè)置在列車上的列車協(xié)調(diào)反饋系統(tǒng)；通過(guò)上述移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的承載，可實(shí)現(xiàn)感知信息與閉塞區(qū)間控制信息的實(shí)時(shí)傳遞。優(yōu)選的，所述的系統(tǒng)還可以包括列車調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)用于根據(jù)區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的實(shí)時(shí)鐵路區(qū)間空閑數(shù)據(jù)、車次數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的車次運(yùn)行信息，優(yōu)化列車調(diào)度與提速方案。優(yōu)選的，所述閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)根據(jù)某一鐵路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的相鄰列車間距，向不同列車發(fā)出停車、注意、減速、行進(jìn)等指令，調(diào)度相鄰兩輛列車之間的運(yùn)行距離間隔，以及列車的運(yùn)行速度控制，執(zhí)行閉塞區(qū)間控制。優(yōu)選的，所述閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)還向每一列車提供其相鄰列車的車次、間距等區(qū)間信息，以便相鄰列車之間的協(xié)調(diào)。本發(fā)明的有益效果如下
與現(xiàn)有人工或自動(dòng)閉塞控制方案相比，本發(fā)明引入了傳感器控制，通過(guò)對(duì)列車閉塞區(qū)間的實(shí)時(shí)控制，可以極大提高列車的運(yùn)行安全，以及鐵路的運(yùn)行效率。


圖I是高速鐵路閉塞區(qū)間智能控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的技術(shù)方案如下如圖I所示，高速鐵路閉塞區(qū)間智能控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成I.傳感器網(wǎng)絡(luò)用于感知列車位置、速度、車次編號(hào)等信息； 2.傳感信息處理器接受與處理傳感器的感知信息；3.區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析與更新列車系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、某一鐵路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的列車數(shù)量、間距等信息；4.車次數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)更新與保存每個(gè)車次的運(yùn)行狀況；5.列車調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)分析鐵路區(qū)間空閑數(shù)據(jù)及車次運(yùn)行信息，優(yōu)化列車調(diào)度與提速方案，在確保安全的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路運(yùn)行效率的最大化目標(biāo)；6.閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)根據(jù)鐵路區(qū)間列車狀況，通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向不同列車發(fā)出相應(yīng)指令及所在區(qū)間信息，執(zhí)行閉塞區(qū)間控制；7.列車協(xié)調(diào)反饋系統(tǒng)與前后列車相互協(xié)調(diào)以保持安全車距，向閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)提供反饋信息；相關(guān)控制信息由移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載。在本方案中，我們主要利用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)列車之間閉塞區(qū)間的智能控制。該系統(tǒng)工作流程如下I.在軌道上或附件設(shè)施上一定距離的間隔點(diǎn)布置傳感器，構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)用來(lái)感知列車的位置、速度、車次編號(hào)、地理?xiàng)l件變化等信息，并把感知信息通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞到列車調(diào)度控制中心；2.傳感信息處理器接受與處理傳感器的感知信息，按照區(qū)間與車次進(jìn)行信息歸類，分別傳遞給區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)、車次數(shù)據(jù)庫(kù)；3.車次數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)更新與保存每個(gè)車次的運(yùn)行狀況，記錄該車次在不同時(shí)刻所在的位置、相應(yīng)的速度等信息；4.區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析與更新列車系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、某一鐵路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的列車數(shù)量、間距等信息；5.為了保持安全車距，閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)根據(jù)某一鐵路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的相鄰列車間距，通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向不同列車發(fā)出停車、注意、減速、行進(jìn)等指令，調(diào)度相鄰兩輛列車之間的運(yùn)行距離間隔，以及列車的運(yùn)行速度控制，執(zhí)行閉塞區(qū)間控制；同時(shí)，向每一列車提供其相鄰列車的車次、間距等區(qū)間信息，以便相鄰列車之間的協(xié)調(diào)。6.列車協(xié)調(diào)反饋系統(tǒng)用來(lái)與前后列車相互協(xié)調(diào)以保持安全車距；同時(shí)，根據(jù)列車的實(shí)際運(yùn)行狀況向閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)提供反饋信息。7.最后，列車調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)根據(jù)區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的鐵路區(qū)間空閑數(shù)據(jù)、車次數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的車次運(yùn)行信息，優(yōu)化列車調(diào)度與提速方案，在確保安全的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路運(yùn)行效率的最大化目標(biāo)。最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于信息感知與移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速列車閉塞區(qū)間的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 -傳感器網(wǎng)絡(luò)所述傳感器部署在列車系統(tǒng)及其軌道系統(tǒng)上，用于采集至少包括列車位置、速度、車次編號(hào)的列車感知信息；所述傳感器通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞列車感知信息； -傳感信息處理器用于接收列車感知信息，并按照區(qū)間與車次進(jìn)行信息歸類，分別傳遞給區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)、車次數(shù)據(jù)庫(kù)； -區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)用于實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析與更新列車系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、某一鉄路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的列車狀況，所述列車狀況包括列車數(shù)量和列車間距； -車次數(shù)據(jù)庫(kù)用于實(shí)時(shí)更新與保存每個(gè)車次的運(yùn)行狀況； -閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)用于根據(jù)目標(biāo)鐵路區(qū)間和相鄰區(qū)間的列車狀況，通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向不同列車發(fā)出相應(yīng)指令及所在區(qū)間信息，執(zhí)行閉塞區(qū)間控制； -列車協(xié)調(diào)反饋系統(tǒng)用于接收閉塞區(qū)間控制指令，與前后列車相互協(xié)調(diào)以保持安全車距，向閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)提供反饋信息。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)具體包括 -在軌道上或附件設(shè)施上，鋪設(shè)傳感器，以采集列車運(yùn)行或包括系統(tǒng)所在的地理?xiàng)l件變化信息； -在列車系統(tǒng)內(nèi)部鋪設(shè)傳感器，以采集列車自身狀態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在干， -安裝在列車及其軌道上的傳感器網(wǎng)絡(luò)所采集的感知信息，由移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載并上傳； -閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)的控制信息，也由移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載并下傳到設(shè)置在列車上的列車協(xié)調(diào)反饋系統(tǒng)； -通過(guò)上述移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的承載，可實(shí)現(xiàn)感知信息與閉塞區(qū)間控制信息的實(shí)時(shí)傳遞。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括列車調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)用于根據(jù)區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的實(shí)時(shí)鐵路區(qū)間空閑數(shù)據(jù)、車次數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的車次運(yùn)行信息，優(yōu)化列車調(diào)度與提速方案。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，具體的，所述閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)根據(jù)某一鉄路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的相鄰列車間距，向不同列車發(fā)出停車、注意、減速、行進(jìn)等指令，調(diào)度相鄰兩輛列車之間的運(yùn)行距離間隔，以及列車的運(yùn)行速度控制，執(zhí)行閉塞區(qū)間控制。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)還向每一列車提供其相鄰列車的車次、間距等區(qū)間信息，以便相鄰列車之間的協(xié)調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于感知控制與移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)的高速列車閉塞區(qū)間智能控制方案，屬于列車安全與控制領(lǐng)域。在鐵軌上一定距離的間隔點(diǎn)布置傳感器，構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)用來(lái)感知列車的位置、速度、車次編號(hào)等信息；傳感信息處理器接受與處理傳感器的感知信息，按照區(qū)間與車次進(jìn)行信息歸類；區(qū)間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)與更新某一鐵路區(qū)間及相鄰區(qū)間內(nèi)的列車數(shù)量、間距等信息，并提供這些信息給閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)用于執(zhí)行閉塞區(qū)間控制；列車協(xié)調(diào)反饋系統(tǒng)用來(lái)與前后列車相互協(xié)調(diào)以保持安全車距，向閉塞區(qū)間指令系統(tǒng)提供反饋信息。本發(fā)明可以極大提高列車的運(yùn)行安全，以及鐵路的運(yùn)行效率。
文檔編號(hào)B61L27/00GK102632910SQ201210093169
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者徐安士, 胡國(guó)慶, 謝麟振, 鄔賀銓, 陳章淵, 黃安鵬 申請(qǐng)人:北京大學(xué)