[发明专利]基于北斗卫星导航的无线调车机车信号和监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于铁路信号设备领域，具体涉及一种基于北斗卫星导航的无线调车机车信号和监控系统及方法。

背景技术

北斗卫星导航系统是中国自主研发、独立运行的卫星导航系统。STP系统是调车安全防护的辅助设备，通过其地面和车载设备将获取的集中联锁车站调车作业相关信号、道岔、轨道电路区段信息进行处理，车地采用无线通信方式，通过列车运行监控装置（LKJ），实现对调车机车信号显示和车列速度监控。STP系统在铁路运用中的地位越来越重要，目前仍存在一些问题：1、车载设备在站场内重启或开机后均要人工输入站场；2、分路不良导致机车位置丢失；3、调车机车进行非集中区后位置丢失无法对动力分布信息进行掌握；4、车载主机无操作界面时钟无法同步等问题，这给正常的调车作业和日常维护工作带来了一定的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于北斗卫星导航的无线调车机车信号和监控系统及方法，可以有效解决STP系统开机后作业场区的自动识别、分路不良和非集中机车位置丢失、时钟不同步等问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于北斗卫星导航的无线调车机车信号和监控系统，包括地面设备和车载设备，地面设备包括地面主机、差分基站主机、地面差分基站北斗天线和数传单元，所述差分基站主机与地面差分基站北斗天线相连，地面主机分别连接差分基站主机和数传单元；所述车载设备包括车载主机、监控主机、无线数传模块和显示器，车载主机上设置有北斗定位模块，北斗定位模块与车载北斗天线连接，所述地面差分基站北斗天线与车载北斗天线接收卫星经纬度坐标，差分基站主机将接收的信息进行差分计算得到差分数据，通过无线数传模块发送至车载主机；车载主机通过总线与监控主机相连，监控主机连接显示器。

作为优选，所述车载主机与北斗定位模块经RS232总线连接。

作为优选，所述数传单元采用广播方式发送差分数据至车载主机。

一种基于北斗卫星导航的无线调车机车信号和监控系统的方法，包括如下步骤：

步骤1，在车载设备上设置北斗定位模块，地面设备中增设差分基站；

步骤2，检测分路区段是否正常，当连续出现2个分路区段不良时，执行步骤3，否则执行步骤5；

步骤3，将STP系统的站场图中增加经纬度坐标映射，然后执行步骤4；

步骤4，通过基站的定位数据和已知坐标点的数据计算出差分数据，再通过数据链将误差修正参数实时发送给地面主机，由地面主机通过数传单元发送至车载主机，车载主机通过数据链接收修正参数，和自己的定位数据进行修正解算得出准确的经纬度坐标；根据机车的经纬度坐标得到站场图中的位置；

步骤5，站场图形数字化：使用采集终端采集站场所有区段经纬坐标，根据经纬度坐标采集生成的图形与信号平面图进行映射关联，由经纬度坐标即可映射出在信号平面图的位置；然后进行机车位置跟踪定位。

作为优选，所述机车位置跟踪定位包括如下步骤：车载主机实时通过北斗定位模块和车载北斗天线获取机车前端经纬度坐标P’(x0,y0)，通过F（x,y）=G(x,y) -D，F（x,y）是通过输入经纬度坐标获取在信号平面图中的位置，G（x,y）为当前经纬度坐标对应的在信号平面图相对于前方信号机的距离，D为天线距前车钩距离（正常防护时是以前方车钩为防护点的，故北斗天线的位置还要再减去天线至车钩的距离）。

作为优选，还包括非集中区的机车动力位置监视步骤：采用站场图形数字化，车载主机可以实时通过北斗模块和天线获取机车前端经纬度坐标P’(x0,y0)，通过F（x,y）=G(x,y)，F（x,y）是通过输入经纬度坐标获取在信号平面图中的位置，G（x,y）为将经纬度坐标转换为列车中心距离非集中区边界的距离，实时标识机车所在非集中区的位置。

作为优选，还包括车载主机时钟同步步骤：利用北斗卫星时钟，定时对车载主机系统时间进行修正。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过在车载主机中增加北斗模块，地面增加基准站，可有效利用北斗定位技术运用于STP系统；2、通过对非集中区站场信息与经纬坐标映射，解决STP系统因轨道分路不良原因造成机车位置丢失问题；3、通过对非集中区站场信息与经纬坐标映射，解决调度对机车动力分布情况的掌握；4、通过车载主机的北斗定位模块接收的卫星钟实现对车载主机时间进行定时校核，保持时钟的一致性，便于系统日常故障分析的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。