[发明专利]铁路机车车辆安全导航系统

权利要求书

1.一种铁路机车车辆安全导航系统，包括机车车载导航装置、地面机车监控中心和铁路轨道精确电子地图；所述机车车载导航装置、所述地面监控中心通过无线通信网络相连接；所述铁路轨道电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上；所述地面机车监控中心接收轨道状态数据、卫星差分基准站数据和通过无线网络传输的机车精确位置数据，上述数据经过监控中心服务器软件综合解算后发送到系统中所有远程机车车载导航装置内，通过机车车载导航装置显示在导航显示屏上，驱动语音播报、声光报警，实现机车运行的安全导航，对机车运行的非正常情况可发出制动指令，控制机车停车。

2.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航系统，其特征在于：所述无线通信网络，是主流应用的无线网络，分为通过公众移动通信网实现的无线网络（如4G，3G或GPRS）和无线局域网（WiFi）两种方式，网络通信也可设置为VPDN无线专用虚拟网络的模式，建立与行业（或企业）地面专用网络的数据连接，实现系统数据的安全管理。

3.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航系统，其特征在于：

（1）所述地面机车监控中心，其作用在于可以运行机车安全导航系统管理软件，完成铁路站场线路轨道数据、信号灯状态数据、卫星数据和机车数据的收集与综合解算，并支撑机车安全导航系统全部管理功能的实现；

（2）所述地面机车监控中心，其作用还在于完成机车安全导航系统中所有数据的有线网络通信传输、无线网络通信传输的数据连接和管理；

（3）所述机车车载导航装置，安装于机车车载端，接收机车精确位置定位装置数据和地面机车监控中心数据，实现数据综合解算、结果输出并显示到机车车载导航装置的显示屏上，驱动语音播报，实现机车驾驶的安全导航；

（4）所述铁路轨道电子地图分别安装在机车车载导航装置和地面机车监控中心的计算机上，电子地图需要建立基于铁路轨道、机车、站场、线路等的空间地理信息数据库，为系统实现精确的地图操作和机车动态跟踪监控提供完整的基础信息数据支撑，通过实现精确的地图操作和机车动态跟踪，完成铁路机车车辆运行的安全导航。

4.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航系统，其特征在于：

（1）本发明将铁路站场对机车作业的进路开放、作业限制条件、作业计划等信息通过无线通信网络传输至作业中的机车上，所述机车车载导航装置实现机车信号、作业进路、作业计划等在机车上的实时显示和语音播报，并对机车的作业过程数据进行全程记录；

（2）本发明能有效防止机车运行中的冒进信号和超速行驶，防止机车作业的冲、脱、挤、撞事故的发生，还可以通过作业优化、智能调度和辅助驾驶，实现铁路运输部门优化人员、提高效率、保障安全的目的；

（3）本发明通过获取机车实时的卫星精确定位数据，结合机车运行状态数据和铁路轨道电路、信号灯的实时状态数据（如站场微机联锁数据），运用独有算法解算出机车任意时刻的精确位置，实现对目标机车的远程动态管理。

5.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航系统，其特征在于：

本发明综合运用卫星定位系统（GNSS）、无线通信网络和地理信息系统（GIS）等技术，实现对运行机车（车辆）的高精度定位、轨迹追踪，实现机车的实时调度、故障预警、安全保障等功能，本发明可保障铁路运输安全，实现机车车辆的远程监控，优化铁路运输管理工序和人员，提高铁路运输效率。

6.根据权利要求1所述的铁路机车车辆安全导航系统，其实现方式包括以下步骤：

步骤1：本发明所述的铁路精确电子地图，是实现机车车辆安全导航的前提和基础，是通过专业手段和方法，对铁路轨道、站场、信号设备等关键特征点进行定向精确测量所形成的，能在计算机环境准确映射后形成的站场图（折线图）和实时地图（按比例缩放）；

步骤2：本发明通过地面机车监控中心，解算铁路机车车辆安全运行条件，实现铁路运输中“车—地”、“车—车”、“车—轨”、“车—人”之间位置关系的自动解算和结果输出，可架构起一套智能化、自动化的基于机车车辆精确位置信息的安全管理系统；

步骤3：本发明地面机车监控中心对系统数据的解算结果，通过无线通信网络实时传输到机车上，机车车载导航装置对本机车安全条件进行综合判定，对机车行车环境进行实时分析，筛选出能引导机车安全驾驶的辅助条件，以语音播报、声音告警等方式进行安全导航；

步骤4：本发明的机车车载安全导航系统设置以语音播报、声音提醒、警报等为表现形式，同时对于特别紧急的状况，可以联动机车制动装置，通过执行制动指令，完成机车在非正常情况下的自动停车。