一种动车组运行导航系统

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一种动车组运行导航系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及高速列车运行防护技术领域，具体涉及一种动车组运行导航系统。\n背景技术\n[0002] 目前高速动车组采用列车自动保护(Automatic Train Protection，ATP)系统对列车超过线路限制速度进行防护，当列车运行速度超过线路限制速度值时，ATP自动施加制动，这样虽能够确保车辆运行安全，但是却损失了列车的能量，同时由于制动减速也会对乘客的舒适性造成影响。\n[0003] 目前高速动车组司机室并未设置供司机视觉参考的线路信息、本车与本线路其他车辆相对位置信息的设备，造成司机操作没有线路信息、本车与本线路其他车辆相对位置信息的直观参考依据。\n[0004] 相同线路运行两车辆，仅能通过铁路闭塞区ATP防护、机车信号等进行两车安全距离防护，无两车间距监测显示功能。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题是目前高速动车组无直观线路(限速等)信息可供司机参考，无法实现司机主动、最优化的来操纵动车组，仅能在高速动车组超速后，依靠ATP进行被动制动、减速防护，造成高速动车组动能损失的问题。\n[0006] 为此目的，本发明提出一种动车组运行导航系统，包括：GPS天线、主机和显示屏；\n[0007] 所述主机连接所述GPS天线和显示屏；\n[0008] 所述主机，用于通过所述GPS天线实时定位本动车组当前运行位置；\n[0009] 所述主机，还用于存储预先设置的线路信息和预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系；其中，所述线路信息包括：线路图、线路限速值；\n[0010] 所述主机，还用于根据所述对应关系，确定本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离；\n[0011] 所述主机，还用于将所述本动车组当前运行位置、所述预先设置的线路信息以及所述本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏进行显示。\n[0012] 可选的，所述主机，还用于将本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏沿本动车组运行线路方向显示到所述线路图中。\n[0013] 可选的，所述系统还包括：与所述主机连接的报警器，用于在监控到所述主机确定的本动车组当前运行速度大于所述线路限速值时，对司机进行声光警示。\n[0014] 可选的，所述系统还包括：与所述主机连接的GSM-R天线；\n[0015] 相应地，所述主机，还用于通过所述GSM-R天线将本动车组的运行状态信息发送给同一线路运行的相邻动车组，并通过所述GSM-R天线接收所述相邻动车组中的GSM-R天线发出的所述相邻动车组的运行状态信息；其中，所述动车组的运行状态包括：动车组的运行位置及运行速度；\n[0016] 相应地，所述主机，还用于根据本动车组的运行状态信息与所述相邻动车组的运行状态信息，确定本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度；\n[0017] 相应地，所述主机，还用于将所述相邻动车组的运行状态信息、所述本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度通过所述显示屏进行显示。\n[0018] 可选的，所述报警器，还用于在监控到所述主机确定的本动车组与所述相邻动车组的间距小于预设间距时，对司机进行声光警示。\n[0019] 可选的，所述主机，包括：GPS定位单元、存储单元、确定单元以及显示控制单元；\n[0020] 所述GPS定位单元连接所述GPS天线，所述确定单元连接所述存储单元，所述显示控制单元连接所述GPS定位单元、所述存储单元、所述确定单元以及所述显示屏；\n[0021] 所述GPS定位单元，用于通过所述GPS天线实时定位本动车组当前运行位置；\n[0022] 所述存储单元，用于存储预先设置的线路信息和预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系；其中，所述线路信息包括：线路图、线路限速值；\n[0023] 所述确定单元，用于根据所述存储单元中存储的所述对应关系，确定本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离；\n[0024] 所述显示控制单元，用于将所述GPS定位单元定位的所述本动车组当前运行位置、所述存储单元存储的所述预先设置的线路信息以及所述确定单元确定的所述本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏进行显示。\n[0025] 可选的，所述显示控制单元，还用于将本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏沿本动车组运行线路方向显示到所述线路图中。\n[0026] 可选的，所述主机，还包括：通讯单元；\n[0027] 所述通讯单元连接所述GSM-R天线、确定单元以及显示控制单元；\n[0028] 所述通讯单元，用于通过所述GSM-R天线将本动车组的运行状态信息发送给同一线路运行的相邻动车组，并通过所述GSM-R天线接收所述相邻动车组中的GSM-R天线发出的所述相邻动车组的运行状态信息；其中，所述动车组的运行状态包括：动车组的运行位置及运行速度；\n[0029] 相应地，所述确定单元，还用于根据所述通讯单元中的本动车组的运行状态信息与所述相邻动车组的运行状态信息，确定本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度；\n[0030] 相应地，所述显示控制单元，还用于将所述通讯单元中的所述相邻动车组的运行状态信息、所述确定单元确定的所述本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度通过所述显示屏进行显示。\n[0031] 可选的，所述主机，还包括：数据输入单元；\n[0032] 所述数据输入单元连接所述存储单元；\n[0033] 所述数据输入单元，用于接收预先设置的线路信息以及预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系；\n[0034] 相应地，所述存储单元，具体用于存储所述数据输入单元接收到的预先设置的线路信息以及预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系。\n[0035] 可选的，所述GPS天线和所述GSM-R天线安装在所述动车组的头车的车顶；\n[0036] 所述主机安装在所述动车组的头车的司机室操纵台下的设备舱内；\n[0037] 所述显示屏安装在所述动车组的头车的司机室操纵台上。\n[0038] 相比于现有技术，本发明的动车组运行导航系统能够解决目前高速动车组无直观线路(限速等)信息可供司机参考，无法实现司机主动、最优化的来操纵动车组，仅能在高速动车组超速后，依靠ATP进行被动制动、减速防护，造成高速动车组动能损失的问题。\n附图说明\n[0039] 图1为本发明一实施例提供的一种动车组运行导航系统结构图；\n[0040] 图2为本发明另实施例提供的一种动车组运行导航系统结构图；\n[0041] 图3为本发明另实施例提供的一种动车组运行导航系统结构图；\n[0042] 图4为本发明另实施例提供的一种动车组运行导航系统结构图；\n[0043] 图5为本发明另实施例提供的一种动车组运行导航系统结构图；\n[0044] 图6为本发明另实施例提供的一种动车组运行导航系统结构图。\n具体实施方式\n[0045] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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。\n[0046] 如图1所示，本实施例公开一种动车组运行导航系统，所述系统可包括以下装置：\nGPS天线1、主机2和显示屏3。\n[0047] 所述主机2连接所述GPS天线1和显示屏3。\n[0048] 所述主机2，用于通过所述GPS天线1实时定位本动车组当前运行位置。\n[0049] 所述主机2，还用于存储预先设置的线路信息和预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系；其中，所述线路信息包括：线路图、线路限速值。\n[0050] 本实施例中不限定线路信息所包括的内容，可根据实际情况确定线路信息的内容，例如还可包括：分相区起点-终点以及公里标信息。\n[0051] 本实施例中，所述预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系可以为通过动车组运行速度及预设制动公式得到的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系。\n[0052] 所述主机2，还用于根据所述对应关系，确定本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离。\n[0053] 所述主机2，还用于将所述本动车组当前运行位置、所述预先设置的线路信息以及所述本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏3进行显示。\n[0054] 上述的动车组运行导航系统通过显示屏向司机提供实时的动车组运行位置、预先设置的线路信息以及所述本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离，能够解决目前高速动车组无直观线路(限速等)信息可供司机参考，无法实现司机主动、最优化的来操纵动车组，仅能在高速动车组超速后，依靠ATP进行被动制动、减速防护，造成高速动车组动能损失的问题。\n[0055] 在一个具体的例子中，所述主机2，还用于将本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏3沿本动车组运行线路方向显示到所述线路图中。\n[0056] 上述的动车组运行导航系统通过将紧急制动距离沿本动车组运行线路方向显示到所述线路图中，为司机提供了更加直观的动车组运行信息，更容易实现司机主动、最优化的操作动车组。\n[0057] 在一个具体的例子中，如图2所示，所述系统还可包括：与所述主机2连接的报警器\n4，用于在监控到所述主机2确定的本动车组当前运行速度大于所述线路限速值时，对司机进行声光警示。\n[0058] 上述的动车组运行导航系统中的报警器在动车组车速超过线路限速值后，对司机进行声光警示，例如提示司机列车超速，使司机主动操作动车组，避免ATP进行被动制动、减速防护导致车辆动能损失以及造成车辆舒适度下降。\n[0059] 在一个具体的例子中，如图3所示，所述系统还可包括：与所述主机2连接的GSM-R天线5；\n[0060] 相应地，所述主机2，还用于通过所述GSM-R天线5将本动车组的运行状态信息发送给同一线路运行的相邻动车组，并通过所述GSM-R天线5接收所述相邻动车组中的GSM-R天线5发出的所述相邻动车组的运行状态信息；其中，所述动车组的运行状态包括：动车组的运行位置及运行速度；本实施例中不限定动车组的运行状态所包括的内容，可根据实际情况确定运行状态的内容，例如，动车组的运行状态还可包括：车次；\n[0061] 相应地，所述主机2，还用于根据本动车组的运行状态信息与所述相邻动车组的运行状态信息，确定本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度；\n[0062] 相应地，所述主机2，还用于将所述相邻动车组的运行状态信息、所述本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度通过所述显示屏3进行显示。\n[0063] 上述的动车组运行导航系统通过显示屏向司机显示相邻动车组的运行状态信息、本动车组与相邻动车组的间距以及相对速度，为司机监控本动车组与前方动车组的间距是否接近本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离提供依据。\n[0064] 在一个具体的例子中，所述报警器4，还用于在监控到所述主机2确定的本动车组与所述相邻动车组的间距小于预设间距时，对司机进行声光警示。\n[0065] 上述的动车组运行导航系统通过报警器进一步监控本动车组与所述相邻动车组的间距小于预设间距时，向司机进行声光警示，例如，提示司机注意车距。\n[0066] 在一个具体的例子中，如图4所示，所述主机2，可以包括以下单元：GPS定位单元\n21、存储单元22、确定单元23以及显示控制单元24；\n[0067] 所述GPS定位单元21连接所述GPS天线1，所述确定单元23连接所述存储单元22，所述显示控制单元24连接所述GPS定位单元21、所述存储单元22、所述确定单元23以及所述显示屏3；\n[0068] 所述GPS定位单元21，用于通过所述GPS天线1实时定位本动车组当前运行位置；\n[0069] 所述存储单元22，用于存储预先设置的线路信息和预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系；其中，所述线路信息包括：线路图、线路限速值；\n[0070] 所述确定单元23，用于根据所述存储单元22中存储的所述对应关系，确定本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离；\n[0071] 所述显示控制单元24，用于将所述GPS定位单元21定位的所述本动车组当前运行位置、所述存储单元22存储的所述预先设置的线路信息以及所述确定单元23确定的所述本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏3进行显示。\n[0072] 在一个具体的例子中，上述的动车组运行导航系统对于本动车组的运行位置的确定过程如下：\n[0073] 在GPS覆盖区域：通过所述GPS定位单元21实时定位本动车组当前运行位置；\n[0074] 非GPS覆盖区域：在隧道等非GPS覆盖区域，依据本动车组进入隧道前的车辆运行位置信息、车辆当前的运行速度及进行隧道等非GPS覆盖区域的时间，通过所述确定单元23实时确定车辆当前的运行公里标，得到非GPS覆盖区域本动车组的运行位置。\n[0075] 上述的GPS(Global Positioning System)为全球卫星定位系统，它是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，是由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。目前铁路信号、通信等系统也多采用GPS技术进行列车定位、系统校时等功能。\n[0076] 在一个具体的例子中，上述的动车组运行导航系统中的确定单元23还用于接收、存储本动车组提供的时钟信号、车速信号，确保本系统的时钟信号以及车速信号与动车组时钟及速度信号相一致。\n[0077] 在一个具体的例子中，所述显示控制单元24，还用于将本动车组当前运行速度对应的紧急制动距离通过所述显示屏3沿本动车组运行线路方向显示到所述线路图中。\n[0078] 在一个具体的例子中，如图5所示，所述主机2，还包括：通讯单元25；\n[0079] 所述通讯单元25连接所述GSM-R天线5、确定单元23以及显示控制单元24；\n[0080] 所述通讯单元25，用于通过所述GSM-R天线5将本动车组的运行状态信息发送给同一线路运行的相邻动车组，并通过所述GSM-R天线5接收所述相邻动车组中的GSM-R天线5发出的所述相邻动车组的运行状态信息；其中，所述动车组的运行状态包括：动车组的运行位置及运行速度；\n[0081] 相应地，所述确定单元23，还用于根据所述通讯单元25中的本动车组的运行状态信息与所述相邻动车组的运行状态信息，确定本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度；\n[0082] 相应地，所述显示控制单元24，还用于将所述通讯单元25中的所述相邻动车组的运行状态信息、所述确定单元23确定的所述本动车组与所述相邻动车组的间距以及相对速度通过所述显示屏3进行显示。\n[0083] 在一个具体的例子中，如图6所示，所述主机2，还包括：数据输入单元26；\n[0084] 所述数据输入单元26连接所述存储单元22；\n[0085] 所述数据输入单元26，用于接收预先设置的线路信息以及预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系；\n[0086] 相应地，所述存储单元22，具体用于存储所述数据输入单元26接收到的预先设置的线路信息以及预先设置的动车组运行速度与紧急制动距离的对应关系。\n[0087] 在一个具体的例子中，所述GPS天线1和所述GSM-R天线5安装在所述动车组的头车的车顶；\n[0088] 所述主机2安装在所述动车组的头车的司机室操纵台下的设备舱内；\n[0089] 所述显示屏3安装在所述动车组的头车的司机室操纵台上。\n[0090] 在一个具体的例子中，所述GPS天线1和所述GSM-R天线5可以集成为GSM-R/GPS二合一天线；所述主机2至显示屏3之间的连接电缆直接通过操纵台走线架进行走线，GSM-R/GPS二合一天线至所述主机2之间的连接电缆可以通过观光区顶棚-边柜-地板-司机室-主机连接。\n[0091] 本发明实施例提供的动车组运行导航系统，具有视图简单直观，信息更新实时性强，超速、超距提前预警，警示语音提示等优点，为司机合理操作车辆提供依据。\n[0092] 进一步地，本发明实施例提供的动车组运行导航系统能够实现高速动车组运行位置实时定位，并结合预先植入的线路限速信息,通过图示动态显示车辆运行前方的线路信息(包括限速信息、过分相区起-终点、公里标等)，避免司机操作超速，为优化司机操作，实现最优的牵引、制动控制提供操作依据。\n[0093] 进一步地，本发明实施例提供的动车组运行导航系统能够实现相同线路中运行的相邻高速动车组之间的运行位置、运行速度信息的信息共享，并据此计算相邻两车的运行间距及相对速度，并能够为司机直观显示。\n[0094] 进一步地，本发明实施例提供的动车组运行导航系统能够实时显示当前速度下沿铁路轨道的紧急制动距离，并结合本车与相邻两车之间的运行间距，实现当相邻高速动车组距离本车间距接近本车当前速度下紧急制动距离时，向司机提供声光报警，提示司机注意高速动车组的运行速度及与其它车辆之间的间距。\n[0095] 进一步地，本发明实施例提供的动车组运行导航系统能在屏幕中实时显示本车与本线路其他运行车辆之间的相对位置，为线路信号故障情况下，司机进行正确操作提供判断依据。\n[0096] 本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的单元进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的单元或组件组合成一个单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。\n[0097] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。\n[0098] 虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。