[发明专利]适用于单轨的列车自动防护系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是列车防护系统技术领域，具体涉及适用于单轨的列车自动防护系统。

背景技术

列车自动防护系统主要依靠外部设备，如传感器、应答器等外部设备接收地面位置、限速等信息，并将地面信息与车上当前信息进行比较，根据地面状况控制列车制动系统，保障列车运行安全。现有列车自动防护系统主要针对大铁、地铁等双轨线路，列车采用钢轮，地面定位通过钢轮与双轨接触将其短路，形成闭合回路的轨道电路方式。而单轨线路无法满足轨道电路应用基本条件，列车采用橡胶轮胎不与轨道接触，且单轨无法形成闭合回路；列车定位方面，现有列车自动防护系统采用二维坐标系，存储地面相对坐标及某些特殊点位的坡度信息，不能满足单轨线路(跨座式或悬挂式)复杂的空间变化需求；信号控制方面，随着传感器技术的迅速发展，列车需要获取的信息、需要控制的设备越来越多，现有的信号输入、输出机制可扩展性不强，在数量及安全性上都已无法满足日益增长的需求。

为了解决上述问题，设计一种新型的适用于单轨的列车自动防护系统还是很有必要的。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种适用于单轨的列车自动防护系统，结构设计合理，根据单轨列车的特点，实现地面对列车通过非接触方式定位，列车自身实现三维空间定位，更加安全、丰富的信号输入输出接口，在大幅提升列车自动防护系统的安全性及可扩展性的同时，适应了单轨列车系统，实用性强，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：适用于单轨的列车自动防护系统，包括车载控制器、无线通信终端、GPS、人机交互界面、应答器传输模块、速度传感器、列车接口单元，车载控制器分别与无线通信终端、GPS、人机交互界面、应答器传输模块、速度传感器、列车接口单元连接，所述车载控制器由Ⅰ系安全计算机、Ⅱ系安全计算机两套安全计算机机箱及一套列车接口机箱组成，两套安全计算机机箱构成了能提升系统可用性的“二乘”结构。

作为优选，所述的安全计算机机箱包括有主控单元、交换单元、记录单元、测速测距单元、安全输入单元、安全输出单元、CAN接口单元、电源单元、输入调理板、输出调理板；所述的列车接口机箱包括有电源单元、GPS单元、继电器板、转接板，各单元采用1000M网络与交换模块相连，通过交换单元实现数据的安全传输。

作为优选，所述的主控单元内部采用CPUM、CPUC两块CPU控制器组成二取二表决系统，同时采用2套安全计算机进行热备冗余，组成了二乘二取二的系统架构，提高了系统的可用性、可靠性和安全性。

作为优选，所述的测速测距单元、安全输入单元、安全输出单元均内置有两块FPGA作为主控器，两块FPGA的数据通过表决通道实现二取二表决；所述安全输入单元具备24路安全数字量输入采集能力，使用24路双通道表决安全输入模块，同时采用双通道对输入信号进行表决处理，提升系统安全性；所述安全输出单元备8路安全数字量输出驱动能力，使用8路双通道表决安全输出模块，对输出信号通过进行双驱表决，同时对表决后的输出信号进行回检，确保输出信号的正确，提升系统安全性。

作为优选，使用GPS提供速度信息作为参考，通过物理方法检测列车空转、打滑等异常状况，提升了异常状况检测准确性；使用GPS提供的空间三维坐标，通过无线通信终端将列车空间坐标发送至控制中心，实现GIS地图功能，可提升控制中心根据外部突发状况，对列车运行安全进行预判的准确性。

作为优选，使用速度传感器+GPS的组合测速算法，通过三取二方式对测速信息的有效性进行判断，能够对不可用的设备信息进行过滤，提高列车测速精度，且当侦测到该设备信息可用时，能够自动将其恢复，提高系统可用性；使用速度传感器+GPS的组合定位算法，提高列车定位精度，有效避免单一定位装置失效后，列车定位丢失的问题。

本发明的有益效果：根据单轨列车的特点，实现地面对列车通过非接触方式定位，解决了单轨列车无法与轨道接触、无双轨形成闭合回路等列车定位的问题，提升了异常状况检测准确性，列车自身实现三维空间定位，更加安全、丰富的信号输入输出接口，在大幅提升列车自动防护系统的安全性及可扩展性、可靠性、可用性、可维护性的同时，适应了单轨列车系统。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明安全计算机机箱的结构示意图；

图3为本发明列车接口机箱的结构示意图；

图4为本发明应用于单轨信号系统的整体结构示意图。

具体实施方式