一种安全可靠的铁路平交道口控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种安全可靠的铁路平交道口控制系统，包括中心控制器、通信网络、道口终端、车载终端和管理终端，其中，中心控制器、道口终端、车载终端和管理终端通过通信网络相连。还公开了一种安全可靠的铁路平交道口控制方法，步骤如下：A、中心控制器上电自检，道口终端和车载终端安全校验；B、管理终端输入调度作业命令；C、中心控制器选定符合条件的道口终端；D、车载终端指示机车向指定道口运行，若收到道口终端回复指令则机车通过道口，若未收到道口终端回复指令，车载终端警告机车采取制动措施。本发明具有安全保障有力、自动化程度高、提高作业效率、减少对公路运输的不利影响、维护人员工作量小的特点，可以广泛应用于铁路运输。
【专利说明】一种安全可靠的铁路平交道口控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路运输【技术领域】，特别是涉及一种安全可靠的铁路平交道口控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]传统的铁路道口管理模式一般采取车站调度人员通过电话方式通知道口管理员的方式传递道口控制信息，然而当道口机车作业繁忙或道口通信设备发生故障时，车站调度人员就无法及时掌握道口情况，从而导致严重的安全隐患。
[0003]目前国内的铁路道口已经开始采用专用的管理控制系统，这种系统通过采集道口附近铁路信号和机车信息，经分析处理后，获得道口控制、通知和报警等信息。但是这套系统需在道口增加设备设施，一次性投资太大，且维护人员的工作量相对于传统的管理模式并未有所下降。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种安全可靠的铁路平交道口控制系统及控制方法，使其具有安全保障有力、自动化程度高、提高作业效率、减少对公路运输的不利影响、投资小、维护人员工作量小的特点。
[0005]本发明提供的一种安全可靠的铁路平交道口控制系统，包括中心控制器、通信网络、道口终端、车载终端和管理终端，所述中心控制器、道口终端、车载终端和管理终端通过通信网络相连，所述中心控制器负责协调各终端的协作，使得机车顺利通过道口 ；所述道口终端分析处理中心控制器发出的占用道口指令信息；所述车载终端接收中心控制器的预告信息并通知机车向指定道口运行，当道口终端故障时接收中心控制器并通知机车采取制动措施；所述管理终端用于向中心控制器输入调度作业命令信息。其中，所述中心控制器具有中央处理器，所述中央处理器通过系统总线分别与告警模块、存储模块和逻辑处理模块相连，所述中央处理器与时钟相连，所述系统总线通过控制器通信模块与通信网络相连，所述中心控制器还具有分别与中央处理器、告警模块、存储模块、逻辑处理模块和控制器通信模块相连的电源模块，其中，所述中央处理器负责计算，协调各模块和各终端工作；所述时钟为控制系统提供工作时序，为中央处理器和控制系统各终端提供准确时钟；所述告警模块根据告警触发条件，选择向控制系统各终端发布告警信息；所述存储模块存储有原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据；所述逻辑处理模块负责处理由管理终端经控制器通信模块传递过来的调度作业计划，并将调度作业计划转换为所经过的铁路线路坐标，通过系统总线传递给中央处理器处理；所述控制器通信模块负责处理中心控制器与控制系统各终端的数据通信；所述电源模块负责为中心控制器的其他模块提供电源。
[0006]在上述技术方案中，所述系统总线是CAN总线。
[0007]在上述技术方案中，所述道口终端由相连的道口处理器和道口通信模块组成，所述道口处理器用于分析处理中心控制器发出的占用道口指令信息，所述道口通信模块负责处理道口处理器与通信网络的数据通信。
[0008]在上述技术方案中，所述车载终端由车载处理器、应答识别器、应答器和车载通信模块组成，所述应答器、应答识别器、车载处理器和车载通信模块依次与通信网络相连，其中，所述应答器放置于铁路轨道上，用于标定地址信息；所述应答识别器安装在机车上，用于采集应答器信息；所述车载处理器负责采集来自中心控制器和应答识别器的信息，将中心控制器传来的指令输出至机车告警；所述车载通信模块负责处理车载终端与控制系统其他部分的数据通信。
[0009]本发明提供的一种安全可靠的铁路平交道口控制方法，包括如下步骤:A、中心控制器上电后自检，中心控制器每间隔一个周期向道口终端和车载终端发送安全校验信息，若在若干个周期内没有收到道口终端和车载终端的回复，则中心控制器向管理终端发送告警提示；B、管理终端向中心控制器输入调度作业命令信息；C、中心控制器将存储的原始的铁路路线告警触发坐标数据和道口坐标数据与机车将要经过的铁路线路坐标信息进行分析计算，并将结果作为预告信息发至车载终端和符合条件的道口终端；D、道口终端和车载终端同时接收到预告信息，车载终端随后指示机车向指定道口运行，当机车接近道口时，车载终端发送数据至中心控制器，中心控制器接收到数据后与原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据比对，将计算结果转换成占道指令向道口终端发送，在规定时间内若收到道口终端回复指令，则机车通过道口，若在规定时间内未收到道口终端回复指令，中心控制器向管理终端和车载终端发布告警信息，车载终端警告机车采取制动措施。
[0010]在上述技术方案中，包括如下步骤:A、中心控制器上电后，电源模块分别给中央处理器、告警模块、存储模块、逻辑处理模块和控制器通信模块提供电能；时钟开始为控制系统提供工作时序；中央处理器、告警模块、存储模块、逻辑处理模块、时钟和控制器通信模块自检通过后处于工作状态，中央处理器每间隔一个周期向道口终端和车载终端发送安全校验信息，若在若干个周期内没有收到道口终端和车载终端的回复，则告警模块向管理终端发送告警提示；B、管理终端依次经通信网络、控制器通信模块和系统总线向中央处理器输入调度作业命令信息；C、中央处理器将调度作业命令信息转换为系统识别的数据后，通过系统总线传送至逻辑处理模块，逻辑处理模块分析数据并将其转换为所要经过的铁路线路坐标信息，并经系统总线传送至中央处理器，中央处理器随后调用存储模块中存储的原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据，进行分析计算，并将计算结果经系统总线传送至告警模块，告警模块接收到中央处理器的计算结果后，向车载终端和符合条件的道口终端发送预告信息；D、道口处理器和车载处理器分别经由道口通信模块和车载通信模块接收到预告信息，车载处理器随后指示机车向指定道口运行，当机车运行时，应答识别器搜寻来自应答器的数据，如果没有接收到继续搜索，如果接收到则表明机车接近道口，此时车载处理器经车载通信模块发送数据至中央处理器，中央处理器接收到数据后与原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据比对，并将计算结果转换成占道指令，随后通过系统总线发送至告警模块，告警模块向道口处理器发送占道指令，在规定时间内若收到道口处理器回复指令，则机车通过道口，若在规定时间内未收到道口处理器回复指令，中央处理器向告警模块发布告警信息，告警模块向管理终端和车载处理器发布告警信息，车载处理器警告机车采取制动措施。
[0011]在上述技术方案中，所述系统总线是CAN总线。[0012]在上述技术方案中，在步骤A中，若干个周期为两个周期；在步骤D中，固定时间为10秒。
[0013]在上述技术方案中，在步骤A中，每个周期为3秒。
[0014]本发明安全可靠的铁路平交道口控制系统及控制方法，具有以下有益效果:一、结构简单、维护方便、可靠稳定，改变了现有的铁路运输作业道口控制模式；
[0015]二、实现道口作业通知和报警的时效性，有效避免因道口通知不及时而造成的安全事故，当出现异常时，具备自动导向安全功能，确保道口行车安全，为道口运输作业提供更加安全的保障；
[0016]三、系统实施后，可大幅降低车站值班员或信号员通知道口工作劳动强度，当通过道口作业繁忙时，可减少因车站值班员或者信号员逐一通知道口所需的等待时间，增加了道口的通过能力，提高了通过道口的作业效率；
[0017]四、在进行铁路调车作业时，减少道口封锁时间，减少对公路运输通过道口的不利影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明安全可靠的铁路平交道口控制系统的结构示意图；
[0019]图2为本发明安全可靠的铁路平交道口控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
[0021]参见图1，本发明安全可靠的铁路平交道口控制系统，包括中心控制器1、通信网络2、道口终端3、车载终端4和管理终端5。
[0022]所述中心控制器1、道口终端3、车载终端4和管理终端5通过通信网络2相连。其中，所述中心控制器I负责协调各终端的协作，使得机车(图中未示出)顺利通过道口(图中未示出)；所述道口终端3分析处理中心控制器I发出的占用道口指令信息；所述车载终端4接收中心控制器I的预告信息并通知机车向指定道口运行，当道口终端故障时接收来自中心控制器I的信息并通知机车采取制动措施；所述管理终端5用于向中心控制器I输入调度作业命令信息。
[0023]所述中心控制器I具有中央处理器1.1，所述中央处理器1.1通过系统总线1.2分别与告警模块1.3、存储模块1.4和逻辑处理模块1.5相连，所述中央处理器1.1与时钟1.6相连，所述系统总线1.2通过控制器通信模块1.7与通信网络2相连，所述中心控制器I还具有分别与中央处理器1.1、告警模块1.3、存储模块1.4、逻辑处理模块1.5和控制器通信模块1.7相连的电源模块1.8，在本实施例中，所述系统总线1.2是CAN (Controller AreaNetwork，控制器局域网络)总线。其中，所述中央处理器1.1负责计算，协调各模块和各终端工作；所述时钟1.6为控制系统提供工作时序,为中央处理器1.1和控制系统各终端提供准确时钟；所述告警模块1.3根据告警触发条件，选择向控制系统各终端发布告警信息；所述存储模块1.4存储有原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据；所述逻辑处理模块1.5负责处理由管理终端5经控制器通信模块1.7传递过来的调度作业计划，并将调度作业计划转换为所经过的铁路线路坐标，通过系统总线1.2传递给中央处理器1.1处理；所述控制器通信模块1.7负责处理中心控制器I与控制系统各终端的数据通信；所述电源模块1.8负责为中心控制器I的其他模块提供电源。
[0024]所述道口终端3由相连的道口处理器3.1和道口通信模块3.2组成，所述道口处理器3.1用于分析处理中心控制器I发出的占用道口指令信息，所述道口通信模块3.2负责处理道口处理器3.1与通信网络2的数据通信。
[0025]所述车载终端4由车载处理器4.1、应答识别器4.2、应答器4.3和车载通信模块
4.4组成，所述应答器4.3、应答识别器4.2、车载处理器4.1和车载通信模块4.4依次与通信网络2相连。其中，所述应答器4.3放置于铁路轨道(图中未示出)上，用于标定地址信息；所述应答识别器4.2安装在机车上，用于采集应答器4.3信息；所述车载处理器4.1负责采集来自中心控制器I和应答识别器4.2的信息，将中心控制器I传来的指令输出至机车告警；所述车载通信模块4.4负责处理车载终端4与控制系统其他部分的数据通信。
[0026]参见图2，本发明安全可靠的铁路平交道口控制方法，包括如下步骤:
[0027]A、中心控制器I上电后，电源模块1.8分别给中央处理器1.1、告警模块1.3、存储模块1.4、逻辑处理模块1.5和控制器通信模块1.7提供电能；时钟1.6开始为控制系统提供工作时序；中央处理器1.1、告警模块1.3、存储模块1.4、逻辑处理模块1.5、时钟1.6和控制器通信模块1.7自检通过后处于工作状态，中央处理器1.1每间隔一个周期即3秒向道口终端3和车载终端4发送安全校验信息，若在两个周期即6秒内没有收到道口终端3和车载终端4的回复，则告警模块1.3向管理终端5发送告警提示。
[0028]B、管理终端5依次经通信网络2、控制器通信模块1.7和CAN总线向中央处理器1.1输入调度作业命令信息。
[0029]C、中央处理器1.1将调度作业命令信息转换为系统识别的数据后，通过系统总线
1.2传送至逻辑处理模块1.5，逻辑处理模块1.5分析数据并将其转换为所要经过的铁路线路坐标信息，并经系统总线1.2传送至中央处理器1.1，中央处理器1.1随后调用存储模块
1.4中存储的原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据，进行分析计算，并将计算结果经系统总线1.2传送至告警模块1.3，告警模块1.3接收到中央处理器1.1的计算结果后，向车载终端4和符合条件的道口终端3发送预告信息。
[0030]D、道口处理器3.1和车载处理器4.1分别经由道口通信模块3.2和车载通信模块
4.4接收到预告信息，车载处理器4.1随后指示机车向指定道口运行，当机车运行时，应答识别器4.2搜寻来自应答器4.3的数据，如果没有接收到继续搜索，如果接收到则表明机车接近道口，此时车载处理器4.1经车载通信模块4.4发送数据至中央处理器1.1，中央处理器1.1接收到数据后与原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据比对，并将计算结果转换成占道指令，随后通过系统总线1.2发送至告警模块1.3，告警模块1.3向道口处理器3.1发送占道指令，在10秒时间内若收到道口处理器3.1回复指令，则机车通过道口，若在10秒时间内未收到道口处理器3.1回复指令，中央处理器1.1向告警模块1.3发布告警信息，告警模块1.3向管理终端5和车载处理器4.1发布告警信息，车载处理器4.1警告机车采取制动措施。
[0031 ] 相对于现有的铁路平交道口控制方式，采用本发明安全可靠的铁路平交道口控制系统及控制方法，具有安全保障有力、自动化程度高、提高作业效率、减少对公路运输的不利影响、投资小、维护人员工作量小的特点。
[0032]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
[0033]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种安全可靠的铁路平交道口控制系统，包括中心控制器(I)、通信网络(2)、道口终端(3 )、车载终端(4 )和管理终端(5 )，其中，所述中心控制器(I)、道口终端(3 )、车载终端(4)和管理终端(5)通过通信网络(2)相连，其特征在于:所述中心控制器(I)具有中央处理器(1.1)，所述中央处理器(1.1)通过系统总线(1.2)分别与告警模块(1.3)、存储模块(1.4)和逻辑处理模块(1.5)相连，所述中央处理器(1.1)与时钟(1.6)相连，所述系统总线(1.2)通过控制器通信模块(1.7)与通信网络(2)相连，所述中心控制器(I)还具有分别与中央处理器(1.1)、告警模块(1.3)、存储模块(1.4)、逻辑处理模块(1.5)和控制器通信模块(1.7)相连的电源模块(1.8)，其中，所述中央处理器(1.1)负责计算，协调各模块和各终端工作；所述时钟(1.6)为控制系统提供工作时序,为中央处理器(1.1)和控制系统各终端提供准确时钟；所述告警模块(1.3)根据告警触发条件，选择向控制系统各终端发布告警信息；所述存储模块(1.4)存储有原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据；所述逻辑处理模块(1.5)负责处理由管理终端(5)经控制器通信模块(1.7)传递过来的调度作业计划，并将调度作业计划转换为所经过的铁路线路坐标，通过系统总线(1.2)传递给中央处理器(1.1)处理；所述控制器通信模块(1.7)负责处理中心控制器(I)与控制系统各终端的数据通信；所述电源模块(1.8)负责为中心控制器(I)的其他模块提供电源。
2.根据权利要求1所述的安全可靠的铁路平交道口控制系统，其特征在于:所述系统总线(1.2)是CAN总线。
3.根据权利要求1或2所述的安全可靠的铁路平交道口控制系统，其特征在于:所述道口终端(3)由相连的道口处理器(3.1)和道口通信模块(3.2)组成，所述道口处理器(3.1)用于分析处理中心控制器(I)发出的占用道口指令信息，所述道口通信模块(3.2)负责处理道口处理器(3.1)与通信网络(2)的数据通信。
4.根据权利要求1或2所述的安全可靠的铁路平交道口控制系统，其特征在于:所述车载终端(4)由车载处理器(·4.1)、应答识别器(4.2)、应答器(4.3)和车载通信模块(4.4)组成，所述应答器(4.3)、应答识别器(4.2)、车载处理器(4.1)和车载通信模块(4.4)依次与通信网络(2)相连，其中，所述应答器(4.3)放置于铁路轨道上，用于标定地址信息；所述应答识别器(4.2)安装在机车上，用于采集应答器(4.3)信息；所述车载处理器(4.1)负责采集来自中心控制器(I)和应答识别器(4.2)的信息，将中心控制器(I)传来的指令输出至机车告警；所述车载通信模块(4.4)负责处理车载终端(4)与控制系统其他部分的数据通?目。
5.一种安全可靠的铁路平交道口控制方法，其特征在于:包括如下步骤: Α、中心控制器(I)上电后自检，中心控制器(I)每间隔一个周期向道口终端(3)和车载终端(4 )发送安全校验信息，若在若干个周期内没有收到道口终端(3 )和车载终端(4 )的回复，则中心控制器(I)向管理终端(5 )发送告警提示； B、管理终端(5)向中心控制器(I)输入调度作业命令信息； C、中心控制器(I)将存储的原始的铁路路线告警触发坐标数据和道口坐标数据与机车将要经过的铁路线路坐标信息进行分析计算，并将结果作为预告信息发至车载终端(4)和符合条件的道口终端(3); D、道口终端(3)和车载终端(4)同时接收到预告信息，车载终端(4)随后指示机车向指定道口运行，当机车接近道口时，车载终端(4)发送数据至中心控制器(1)，中心控制器(I)接收到数据后与原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据比对，将计算结果转换成占道指令向道口终端(3)发送，在规定时间内若收到道口终端(3)回复指令，则机车通过道口，若在规定时间内未收到道口终端(3)回复指令，中心控制器(I)向管理终端(5)和车载终端(4 )发布告警信息，车载终端(4 )警告机车采取制动措施。
6.根据权利要求5所述安全可靠的铁路平交道口控制方法，其特征在于:包括如下步骤: A、中心控制器(I)上电后，电源模块(1.8)分别给中央处理器(1.1)、告警模块(1.3)、存储模块(1.4)、逻辑处理模块(1.5)和控制器通信模块(1.7)提供电能；时钟(1.6)开始为控制系统提供工作时序；中央处理器(1.1)、告警模块(1.3)、存储模块(1.4)、逻辑处理模块(1.5)、时钟(1.6)和控制器通信模块(1.7)自检通过后处于工作状态，中央处理器(1.1)每间隔一个周期向道口终端(3)和车载终端(4)发送安全校验信息，若在若干个周期内没有收到道口终端(3)和车载终端(4)的回复，则告警模块(1.3)向管理终端(5)发送告警提示； B、管理终端(5)依次经通信网络(2)、控制器通信模块(1.7)和系统总线(1.2)向中央处理器(1.1)输入调度作业命令信息； C、中央处理器(1.1)将调度作业命令信息转换为系统识别的数据后，通过系统总线(1.2)传送至逻辑处理模块(1.5)，逻辑处理模块(1.5)分析数据并将其转换为所要经过的铁路线路坐标信息，并经系统总线(1.2)传送至中央处理器(1.1)，中央处理器(1.1)随后调用存储模块(1.4)中存储的原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据，进行分析计算，并将计算结果经系统总线(1.2)传送至告警模块(1.3)，告警模块(1.3)接收到中央处理器(1.0的计算结果后，向车载终端(4)和符合条件的道口终端(3)发送预告信息； D、道口处理器(3.1)和车载 处理器(4.1)分别经由道口通信模块(3.2)和车载通信模块(4.4)接收到预告信息，车载处理器(4.1)随后指示机车向指定道口运行，当机车运行时，应答识别器(4.2)搜寻来自应答器(4.3)的数据，如果没有接收到继续搜索，如果接收到则表明机车接近道口，此时车载处理器(4.1)经车载通信模块(4.4)发送数据至中央处理器(1.1)，中央处理器(1.1)接收到数据后与原始的铁路线路告警触发坐标数据和道口坐标数据比对，并将计算结果转换成占道指令，随后通过系统总线(1.2)发送至告警模块(1.3)，告警模块(1.3)向道口处理器(3.1)发送占道指令，在规定时间内若收到道口处理器(3.1)回复指令，则机车通过道口，若在规定时间内未收到道口处理器(3.1)回复指令，中央处理器(1.0向告警模块(1.3)发布告警信息，告警模块(1.3)向管理终端(5)和车载处理器(4.1)发布告警信息，车载处理器(4.1)警告机车采取制动措施。
7.根据权利要求6所述安全可靠的铁路平交道口控制方法，其特征在于:所述系统总线(1.2)是CAN总线。
8.根据权利要求5至7中任一项所述安全可靠的铁路平交道口控制方法，其特征在于:在步骤A中，若干个周期为两个周期；在步骤D中，固定时间为10秒。
9.根据权利要求8所述安全可靠的铁路平交道口控制方法，其特征在于:在步骤A中，每个周期为3秒。
【文档编号】B61L29/00GK103523059SQ201310519611
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】金保柱, 李佳状, 蒋秋林, 牛德雄, 朱文胜, 周秀芝 申请人:武汉钢铁(集团)公司