一种基于4G网络的自动闭塞控制系统和方法

一种基于4g网络的自动闭塞控制系统和方法
技术领域
1.本发明涉及安全控制技术领域，更具体的说是涉及一种基于4g网络的自动闭塞控制系统和方法。

背景技术：

2.闭塞系统是保证列车在区间运行安全的信号设备，增加了铁路系统的运力和保证安全。传统自动闭塞系统由轨道电路、信号机及附属箱盒和连接电缆等组成，在两个车站之间的区间线路上按运行时分间隔划分轨道电路区段，每个区段起始点设防护信号机。
3.但是，传统的这种自动闭塞控制系统需要大量的信号机和附属箱盒和大量传输信号的电缆。传统自动闭塞系统存在体积庞大、轨道电路分路不良、造价高昂、布线困难、维护工作量大等问题。同时，这种系统的抗干扰性也比较差，一旦某处线路出现问题可能导致整个监控系统无法工作，在很大程度上限制了控制的可靠性。
4.例如申请号201210103808.3的中国专利公开了一种自动闭塞控制系统和方法，列车与车站之间的通讯所使用的400m无线电台是一种语音传输系统。虽然，布线简单，但目前铁路使用的400m电台电源仍是脉冲调宽式开关稳压电源，因此，这种自动闭塞控制系统和方法还需要对电源系统进行改造，不仅增加造价及运营成本还增加了维护工作量。
5.所以，现有技术中的自动闭塞控制系统都不利于铁路线路站间运行的安全及作业效率。
6.基于此，如何提供一种基于4g网络的自动闭塞控制系统和方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供了一种基于4g网络的自动闭塞控制系统和方法，解决了传统的自动闭塞系统通信距离较短问题、造价高昂、布线困难、维护工作量大等问题，确保了列车在区间运行安全的信号交互实时畅通。
8.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一方面，本发明提供了一种基于4g网络的自动闭塞控制系统，包括：
10.列车运行系统，用于控制列车的启停以及列车的运行线路；
11.采集设备，与所述列车运行系统连接，用于采集列车的运行状态信号；
12.4g无线通信设备，与所述采集设备以及所述列车运行系统连接，用于发送所述运行状态信号；
13.4g无线闭塞中心，与4g无线通信设备连接，用于根据所述运行状态信号得到列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可。
14.优选的，所述4g无线通信设备与所述4g无线闭塞中心实现网络互通，所述4g无线通信设备接收所述行车许可并发送至所述列车运行系统进行行车运行控制。
15.优选的，所述列车运行系统包括：列车运行定位设备以及与所述列车运行定位设
备连接的列车运行控制电路。
16.优选的，所述列车运行控制电路中设置有启动控制继电器、停止控制继电器、联动控制继电器。
17.优选的，所述采集设备分别与所述启动控制继电器、所述停止控制继电器、所述联动控制继电器连接，用于采集启动信号、停止信号以及联动信号。
18.优选的，所述4g无线闭塞中心包括：
19.4g无线通信模块，与所述4g无线通信设备连接，接收所述启动信号、所述停止信号以及所述联动信号；
20.第一计算模块，与所述4g无线通信模块连接，用于根据启动信号、所述停止信号以及所述联动信号计算列车的头部位置信息以及尾部位置信息；
21.第二计算模块，与所述第一计算模块连接，用于根据所述列车的头部位置信息以及所述尾部位置信息，计算列车的距离与速度制动模式曲线，具体公式为：
[0022][0023]
其中，v0为列车制动的初始速度，v
t
为列车制动的目的速度，β为减速度，td为制动延迟时间，s为从列车制动的初始速度v0制动到列车制动的目的速度v
t
走过的距离；
[0024]
第三计算模块，与所述第二计算模块以及所述4g无线通信模块连接，用于根据所述列车的距离与速度制动模式曲线得到最大制动距离，并将所述最大制动距离加上预定安全保护距离得到安全距离，所述4g无线通信模块根据安全距离发送行车许可。
[0025]
另一方面，本发明提供了一种基于4g网络的自动闭塞控制方法，包括：
[0026]
s100：通过列车运行系统控制列车的启停以及列车的运行线路；
[0027]
s200：通过采集设备采集列车的运行状态信号；
[0028]
s300：通过4g无线通信设备发送所述运行状态信号；
[0029]
s400：4g无线闭塞中心根据所述运行状态信号得到列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可。
[0030]
优选的，4g无线通信设备与4g无线闭塞中心实现网络互通，4g无线通信设备接收行车许可并发送至列车运行系统进行行车运行控制。
[0031]
优选的，控制列车的启停以及列车的运行线路包括列车进行定位以及根据列车定位结果对列车运行状态的控制。
[0032]
优选的，所述列车运行状态的控制包括：启动控制、停止控制、联动控制。
[0033]
优选的，所述s300采集列车的运行状态信号包括：启动信号、停止信号以及联动信号。
[0034]
优选的，所述s400具体包括：
[0035]
s410：4g无线通信模块接收所述启动信号、所述停止信号以及所述联动信号；
[0036]
s420：第一计算模块根据启动信号、所述停止信号以及所述联动信号计算列车的头部位置信息以及尾部位置信息；
[0037]
s430：第二计算模块根据所述列车的头部位置信息以及所述尾部位置信息，计算列车的距离与速度制动模式曲线，具体公式为：
[0038][0039]
其中，v0为列车制动的初始速度，v
t
为列车制动的目的速度，β为减速度，td为制动延迟时间，s为从列车制动的初始速度v0制动到列车制动的目的速度v
t
走过的距离；
[0040]
s440：第三计算模块根据所述列车的距离与速度制动模式曲线得到最大制动距离，并将该最大制动距离加上预定的安全保护距离得到安全间距离，所述4g无线通信模块根据安全距离发送行车许可。
[0041]
优选的，4g无线闭塞中心为多个，设置在每个站台。
[0042]
更优的，还包括根据所述列车的距离与速度制动模式曲线得到目标列车所处的当前线路上沿所述运行方向搜索所述目标列车可能运行的所有路径，并确定出所述目标列车可能进入的站台。
[0043]
若判断获知站台处于固定防护区域内，且站台存在小于配置数量的列车，则发送行车许可。
[0044]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于4g网络的自动闭塞控制系统和方法，有效提高列车定位精度和效率，降低轨道设备维护成本，同时保障列车的行车安全，确保列车在区间运行安全的信号交互实时畅通，提高线路运行效率。而且，本发明完全不需要人工进行干预，可以控制特殊线路区域内存在小于等于配置数量的列车通过。另外，该方法使用灵活，适用于不同运营场景，更具有普遍适用性。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0046]
图1为本发明的结构示意图；
[0047]
图2为本发明提供的方法流程图。
具体实施方式
[0048]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
一方面，参见附图1所示，本发明实施例公开了一种基于4g网络的自动闭塞控制系统，包括：
[0050]
列车运行系统，用于控制列车的启停以及列车的运行线路；
[0051]
采集设备，与列车运行系统连接，用于采集列车的运行状态信号；
[0052]
4g无线通信设备，与采集设备以及列车运行系统连接，用于发送运行状态信号；
[0053]
4g无线闭塞中心，与4g无线通信设备连接，用于根据运行状态信号得到列车位置信息，并根据列车位置信息发送行车许可。
[0054]
具体的，4g无线通信设备与4g无线闭塞中心实现网络互通，4g无线通信设备接收行车许可并发送至列车运行系统进行行车运行控制。
[0055]
在一个具体实施例中，列车运行系统包括：列车运行定位设备以及与列车运行定位设备连接的列车运行控制电路。
[0056]
在一个具体实施例中，列车运行控制电路中设置有启动控制继电器、停止控制继电器、联动控制继电器。
[0057]
具体的，启动控制继电器、停止控制继电器、联动控制继电器可实现用一路控制信号控制另一路或几路信号的功能，完成启动、停止、联动等控制，主要控制对象是接触器。
[0058]
在一个具体实施例中，采集设备分别与启动控制继电器、停止控制继电器、联动控制继电器连接，用于采集启动信号、停止信号以及联动信号。
[0059]
在一个具体实施例中，4g无线闭塞中心包括：
[0060]
4g无线通信模块，与4g无线通信设备连接，接收启动信号、停止信号以及联动信号；
[0061]
第一计算模块，与4g无线通信模块连接，用于根据启动信号、停止信号以及联动信号计算列车的头部位置信息以及尾部位置信息；
[0062]
第二计算模块，与第一计算模块连接，用于根据列车的头部位置信息以及尾部位置信息，计算列车的距离与速度制动模式曲线，具体公式为：
[0063][0064]
其中，v0为列车制动的初始速度，v
t
为列车制动的目的速度，β为减速度，td为制动延迟时间，s为从列车制动的初始速度v0制动到列车制动的目的速度v
t
走过的距离；
[0065]
第三计算模块，与第二计算模块以及4g无线通信模块连接，用于根据列车的距离与速度制动模式曲线得到最大制动距离，并将最大制动距离加上预定安全保护距离得到安全距离，4g无线通信模块根据安全距离发送行车许可。
[0066]
另一方面，参见附图2所示，本发明提供了一种基于4g网络的自动闭塞控制方法，包括：
[0067]
s100：通过列车运行系统控制列车的启停以及列车的运行线路；
[0068]
s200：通过采集设备采集列车的运行状态信号；
[0069]
s300：通过4g无线通信设备发送运行状态信号；
[0070]
s400：4g无线闭塞中心根据运行状态信号得到列车位置信息，并根据列车位置信息发送行车许可。
[0071]
具体的，4g无线通信设备与4g无线闭塞中心实现网络互通，4g无线通信设备接收行车许可并发送至列车运行系统进行行车运行控制。
[0072]
在一个具体实施例中，控制列车的启停以及列车的运行线路包括列车进行定位以及根据列车定位结果对列车运行状态的控制。
[0073]
在一个具体实施例中，列车运行状态的控制包括：启动控制、停止控制、联动控制。
[0074]
在一个具体实施例中，s300采集列车的运行状态信号包括：启动信号、停止信号以及联动信号。
[0075]
在一个具体实施例中，s400具体包括：
[0076]
s410：4g无线通信模块接收启动信号、停止信号以及联动信号；
[0077]
s420：第一计算模块根据启动信号、停止信号以及联动信号计算列车的头部位置信息以及尾部位置信息；
[0078]
s430：第二计算模块根据列车的头部位置信息以及尾部位置信息，计算列车的距离与速度制动模式曲线，具体公式为：
[0079][0080]
其中，v0为列车制动的初始速度，单位为km/h；
[0081]vt
为列车制动的目的速度，单位为km/h；
[0082]
β为减速度，单位为km/h/s；
[0083]
td为制动延迟时间，单位为s，；
[0084]
s为从列车制动的初始速度v0制动到列车制动的目的速度v
t
走过的距离，单位为m；
[0085]
具体的，v0》v
t
》0，β》0；
[0086]
更具体的，
[0087]
r为平坡时列车固有减速度，单位为km/h/s；
[0088]
αg为坡度引入的附加减速度，单位为km/h/s；
[0089]
r为平坡时列车满制动力时的固有减速度，单位为km/h/s；
[0090]
λ为制动力百分比；
[0091]
γ为坡度千分数；
[0092]
g为重力加速度，单位m/s2。
[0093]
通常可以取g＝10m/s2。
[0094]
s440：第三计算模块根据列车的距离与速度制动模式曲线得到最大制动距离，并将该最大制动距离加上预定的安全保护距离得到安全间距离，4g无线通信模块根据安全距离发送行车许可。
[0095]
具体的，4g无线闭塞中心为多个，设置在每个站台。
[0096]
更具体的，还包括根据列车的距离与速度制动模式曲线得到目标列车所处的当前线路上沿运行方向搜索目标列车可能运行的所有路径，并确定出目标列车可能进入的站台。
[0097]
若判断获知站台处于固定防护区域内，且站台存在小于配置数量的列车，则发送行车许可。
[0098]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于4g网络的自动闭塞控制系统和方法，有效提高列车定位精度和效率，降低轨道设备维护成本，同时保障列车的行车安全，确保列车在区间运行安全的信号交互实时畅通，提高线路运行效率。而且，本发明完全不需要人工进行干预，可以控制特殊线路区域内存在小于等于配置数量的列车通过。另外，该方法使用灵活，可以适用于不同运营场景，更具有普遍适用性。
[0099]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说
明即可。
[0100]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种基于4g网络的自动闭塞控制系统，其特征在于，包括：列车运行系统，用于控制列车的启停以及列车的运行线路；采集设备，与所述列车运行系统连接，用于采集列车的运行状态信号；4g无线通信设备，与所述采集设备以及所述列车运行系统连接，用于发送所述运行状态信号；4g无线闭塞中心，与4g无线通信设备连接，用于根据所述运行状态信号得到列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可。2.根据权利要求1所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制系统，其特征在于，所述列车运行系统包括：列车运行定位设备以及与所述列车运行定位设备连接的列车运行控制电路。3.根据权利要求2所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制系统，其特征在于，所述列车运行控制电路中设置有启动控制继电器、停止控制继电器、联动控制继电器。4.根据权利要求3所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制系统，其特征在于，所述采集设备分别与所述启动控制继电器、所述停止控制继电器、所述联动控制继电器连接，用于采集启动信号、停止信号以及联动信号。5.根据权利要求4所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制系统，其特征在于，所述4g无线闭塞中心包括：4g无线通信模块，与所述4g无线通信设备连接，接收所述启动信号、所述停止信号以及所述联动信号；第一计算模块，与所述4g无线通信模块连接，用于根据启动信号、所述停止信号以及所述联动信号计算列车的头部位置信息以及尾部位置信息；第二计算模块，与所述第一计算模块连接，用于根据所述列车的头部位置信息以及所述尾部位置信息，计算列车的距离与速度制动模式曲线，具体公式为：其中，v0为列车制动的初始速度，v
t
为列车制动的目的速度，β为减速度，t
d
为制动延迟时间，s为从列车制动的初始速度v0制动到列车制动的目的速度v
t
走过的距离；第三计算模块，与所述第二计算模块以及所述4g无线通信模块连接，用于根据所述列车的距离与速度制动模式曲线得到最大制动距离，并将所述最大制动距离加上预定安全保护距离得到安全距离，所述4g无线通信模块根据安全距离发送行车许可。6.一种利用权利要求1-5任一项所述的基于4g网络的自动闭塞控制系统的基于4g网络的自动闭塞控制方法，其特征在于，包括：s100：通过列车运行系统控制列车的启停以及列车的运行线路；s200：通过采集设备采集列车的运行状态信号；s300：通过4g无线通信设备发送所述运行状态信号；s400：4g无线闭塞中心根据所述运行状态信号得到列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可。7.根据权利要求6所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制方法，其特征在于，通过列车
运行系统控制列车的启停以及列车的运行线路包括：对列车进行定位以及根据列车定位结果对列车运行状态的控制。8.根据权利要求7所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制方法，其特征在于，所述列车运行状态的控制包括：启动控制、停止控制、联动控制。9.根据权利要求8所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制方法，其特征在于，所述s300采集列车的运行状态信号包括：启动信号、停止信号以及联动信号。10.根据权利要求9所述的一种基于4g网络的自动闭塞控制方法，其特征在于，所述s400具体包括：s410：4g无线通信模块接收所述启动信号、所述停止信号以及所述联动信号；s420：第一计算模块根据启动信号、所述停止信号以及所述联动信号计算列车的头部位置信息以及尾部位置信息；s430：第二计算模块根据所述列车的头部位置信息以及所述尾部位置信息，计算列车的距离与速度制动模式曲线，具体公式为：其中，v0为列车制动的初始速度，v
t
为列车制动的目的速度，β为减速度，t
d
为制动延迟时间，s为从列车制动的初始速度v0制动到列车制动的目的速度v
t
走过的距离；s440：第三计算模块根据所述列车的距离与速度制动模式曲线得到最大制动距离，并将该最大制动距离加上预定的安全保护距离得到安全间距离，所述4g无线通信模块根据安全距离发送行车许可。

技术总结

本发明公开了一种基于4G网络的自动闭塞控制系统和方法，属于安全控制技术领域。包括：列车运行系统，采集设备，4G无线通信设备以及4G无线闭塞中心。本发明通过控制列车的启停以及列车的运行线路，采集并发送列车的运行状态信号，最后根据所述运行状态信号得到列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可，从而确保列车在区间运行安全的信号交互实时畅通，提高线路运行效率。提高线路运行效率。提高线路运行效率。