專利名稱：用于機車無線數(shù)字綜合預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)字通訊設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機車無線數(shù)字綜合預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)字通訊設(shè)備及其方法，更具體來講，本發(fā)明涉及有關(guān)鐵路行車安全及人身安全的預(yù)警設(shè)備。
背景技術(shù)：
在鐵路領(lǐng)域，現(xiàn)有技術(shù)中存在多種列尾確認裝置或檢測裝置，用于解決這樣的問題由于鐵路貨運列車取消守車(車長)后，列車尾部車廂脫節(jié)而對鐵路安全運行造成的重大隱患。在中國專利文件CN 1142454A中就公開了一種確認列車尾部的方法，該方法采用風壓檢測裝置來檢測列車的尾部是否正常，類似的列車尾部風壓報警裝置已成為掌握列車尾部車廂狀況的有效手段而被廣泛應(yīng)用，如在專利文件CN CN1118319A、CN2124172U中就公開了這樣的列尾裝置，現(xiàn)行的列車尾部風壓報警裝置(如國內(nèi)目前存在的ZTF-2002型、CP-3型列尾裝置)具有多項功能，如顯示列車尾部風壓值、對風管的泄露進行自動檢測、提示全列車的完整到達、以及“黑匣子”數(shù)據(jù)紀錄功能等，但這些報警裝置大多被接在無線列調(diào)的450MHz信道上，利用列車調(diào)度信道對列尾裝置主機進行遙控、遙測，近年來，雖然采用了一些克服干擾的方法(如雙向數(shù)據(jù)傳輸)，但同頻干擾及與無線列調(diào)相互干擾的問題依然存在，在作業(yè)繁忙的編組站、區(qū)段站問題尤為嚴重；另外，在弱場強覆蓋區(qū)，現(xiàn)有的裝置無法保證列車首尾間進行正常的數(shù)據(jù)傳輸，從而使得目前的列車尾部風壓報警設(shè)備不能在復線和傳播條件不好的區(qū)段使用；再者，這樣的設(shè)備只能提供列車尾部的風壓報警信號，而不具有關(guān)于列車運行和人員安全的其它預(yù)警功能。
隨著鐵路列車的運行速度不斷提高，由于缺乏必要的預(yù)警提示系統(tǒng)，鐵路沿線工作人員無法了解線路上列車的具體信息，導致傷亡事故時有發(fā)生，目前，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了一些為此目的而設(shè)計的預(yù)(報)警通訊設(shè)備，但這些設(shè)備的功能和性能各不相同，通信制式也互不一樣，無法適應(yīng)于大范圍的推廣使用；另外，這些設(shè)備也存在可靠性差、性能不穩(wěn)定的問題；而且，由于此類設(shè)備是單獨設(shè)置的，并未與其它的系統(tǒng)集成到一起，所以存在不便使用、及成本升高的問題。
如果無線傳輸采用800M數(shù)傳電臺，則傳輸通道就會不受限制，且傳輸速率更快，從而可解決上述弊端。同時增加了列車報警防護、道口接近報警防護等功能，形成集多種功能于一體的數(shù)字列車無線預(yù)警系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的考慮，本發(fā)明提出了一種數(shù)字通訊設(shè)備，其用在機車上的無線數(shù)字綜合預(yù)警系統(tǒng)中，同時，本發(fā)明還提出了該設(shè)備所涉及的通訊方法。本發(fā)明通過采用800MHz數(shù)字車載綜合電臺(其接收頻率為821.2375MHz，發(fā)送頻率866.2375MHz)，解決了出現(xiàn)同頻干擾和與無線列調(diào)相互串擾的問題，且由于800M無線傳輸?shù)拇┩噶姡巳鯃鰪妳^(qū)域的信號覆蓋問題，使列車首尾之間能夠最大限度地實現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)傳輸，因此，該設(shè)備可在鐵路復線和無線傳播條件不好的區(qū)段使用，從而擴大了列車尾部風壓報警設(shè)備的使用范圍。另外，針對鐵路提速后出現(xiàn)的安全問題，本發(fā)明的車載綜合電臺可按照廣播的方式發(fā)送各種預(yù)警信息和報警信息，從而避免列車行車事故，并減少人員的傷亡事故。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本文提供了一種數(shù)字通訊設(shè)備，其用在機車上的無線數(shù)字綜合預(yù)警系統(tǒng)中，該設(shè)備包括數(shù)據(jù)傳輸電臺，其工作在某一頻段上，且為數(shù)字工作模式；一控制電路，其可執(zhí)行控制，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲；一個天線，其與數(shù)傳傳輸電臺相連接，用于發(fā)射或接收信號；兩個數(shù)字式列尾控制盒，它們與控制電路進行電路連接；語音存儲電路，其用于存儲預(yù)定的語音信息；接口電路，用于與機車上的其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊；以及用于向該設(shè)備供電的電源，其中，所述數(shù)據(jù)傳輸電臺的工作頻段不同于無線列調(diào)頻段，且其頻段具有很強的無線穿透性。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述數(shù)據(jù)傳輸電臺的工作頻段為800MHz，其中，發(fā)送頻率為866.2375MHz，而發(fā)送頻率則為821.2375MHz。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述數(shù)據(jù)傳輸電臺采用了DSP技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述數(shù)據(jù)傳輸電臺采用了前向糾錯技術(shù)和相干解調(diào)技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述數(shù)據(jù)傳輸電臺采用標準異步通信協(xié)議。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述列尾控制盒包括按鍵電路、功放電路、接口電路以及揚聲器。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，本文提出了一種用在列車行車過程執(zhí)行通訊的方法，該方法包括步驟在機車上設(shè)置一數(shù)字通訊設(shè)備，其工作在不同于無線列調(diào)的頻段上，且為數(shù)字工作模式，該設(shè)備包括工作在所述頻段上的數(shù)字式傳輸電臺、可執(zhí)行控制和數(shù)據(jù)存儲的控制電路、一個與數(shù)字傳輸電臺相連接的天線、設(shè)置在機車上的兩個數(shù)字式列尾控制盒、用于存儲預(yù)定語音信息的語音存儲電路、用于與機車上的其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊的接口電路、以及用于向該設(shè)備供電的電源；在列車的尾部設(shè)置數(shù)字式列尾主機，其可通過無線電臺與所述數(shù)字通訊設(shè)備進行通訊，列尾主機可對列車尾部的風壓進行檢測和報警，并可對排風電磁閥進行控制；在軌道沿線設(shè)置相應(yīng)的通訊設(shè)備，這些設(shè)備通過無線電臺以數(shù)字方式與所述數(shù)字通訊設(shè)備進行通訊，其中，數(shù)字通訊設(shè)備可按照廣播的方式、以一定的時間間隔向軌道沿線的通訊設(shè)備發(fā)送有關(guān)列車運行狀況的預(yù)警信息；并在需要時向其它列車發(fā)送必要的行車信息；軌道沿線的通訊設(shè)備可在必要時向數(shù)字通訊設(shè)備發(fā)送預(yù)警提示信息；列尾主機在檢測到異常情況時，可向所述數(shù)字通訊設(shè)備發(fā)送報警信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述通訊方法采用的工作頻段為800MHz，其中，發(fā)送頻率為866.2375MHz，而發(fā)送頻率則為821.2375MHz。


下面將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字通訊設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；以及圖2是數(shù)字式列尾控制盒的功能模塊示意圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明的數(shù)字通訊設(shè)備的功能方框圖，從圖中可看出，該設(shè)備包括數(shù)字式傳輸電臺、控制與數(shù)據(jù)存儲電路、天線、兩個數(shù)字式列尾控制盒、語音存儲電路、接口電路、以及電源，其中，天線為800MHz天線，其工作頻率的范圍為815MHz～875MHz。天線安裝在機車頂部。數(shù)字列尾控制盒1和數(shù)字列尾控制盒2分別安裝在機車的兩個駕駛室內(nèi)。其余部分為該設(shè)備中數(shù)字車載綜合電臺的組成部分，該電臺安裝在機車設(shè)備室內(nèi)，其所帶有的電源電路引接機車的110V直流電源，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)?3.8V直流電，然后向控制與存儲電路、電臺、兩個數(shù)字列尾控制盒供電。該設(shè)備所包括的TAX2箱接口電路定時(時間間隔為50ms)從TAX2箱采集列車運行數(shù)據(jù)(包括時間、列車車次、列車速度、列車公里標、機車號等)，作為設(shè)備的基本數(shù)據(jù)信息。
圖2為列尾控制盒的功能模塊圖，其帶有按鍵電路、功放電路、接口電路以及揚聲器。其中的按鍵電路分為報警鍵、確認鍵、查詢鍵和排風鍵。
其中的數(shù)字車載綜合電臺采用的是800MHz數(shù)據(jù)傳輸電臺，與模擬車載綜合電臺相比，其技術(shù)更加先進、性能也更可靠。另外，數(shù)據(jù)傳輸電臺采用了DSP技術(shù)，抗干擾能力強，環(huán)境影響?。磺以摂?shù)傳電臺采用了前向糾錯技術(shù)、相干解調(diào)技術(shù)，因而無須其它糾錯手段，易于編程，誤碼率低，系統(tǒng)可靠性高；同時，數(shù)傳電臺采用標準異步通信協(xié)議，接口簡單，外圍電路少，易于連接；最后，由于數(shù)傳電臺數(shù)據(jù)吞吐量大，實行全透明異步實時傳輸，所以便于擴展功能。
下面的表1中列出了模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)在功能和性能上的比較表1

從表1可看出，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用的模擬系統(tǒng)，本發(fā)明所采用數(shù)字傳輸系統(tǒng)具有更多的功能，性能優(yōu)良，工作也更可靠。
下面對根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字通訊設(shè)備所實現(xiàn)的功能以及具體的工作方法進行描述1、以廣播的方式發(fā)送有關(guān)列車運行的預(yù)警信息通訊設(shè)備通過TAX2箱接口電路，采集列車運行的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過運算，而執(zhí)行相應(yīng)的廣播，當列車速度大于5km/h時，每隔200米發(fā)送一次列車運行預(yù)警信息，信息內(nèi)容包括列車車次、列車速度、列車公里標。發(fā)送格式為POCSAG(Post Office Code Standardization Advisory Group英國郵政局編碼標準咨詢組制定的尋呼編碼)編碼，發(fā)射功率為3W，此信息發(fā)送給列車運行需經(jīng)過的道口設(shè)備、鐵路沿線工作人員隨身攜帶的袖珍式接近預(yù)警器、鐵路沿線施工現(xiàn)場安置的便攜式接近預(yù)警器。其中，道口設(shè)備的接收距離大于5公里，袖珍式接近預(yù)警器的接收距離大于2公里，便攜式接近預(yù)警器則大于3公里。接收設(shè)備收到數(shù)字綜合電臺發(fā)送的列車運行預(yù)警信息后，會提前作出響應(yīng)(當列車速度為180km/h時，對于上述的接收距離，各種設(shè)備的提前時間分別為道口設(shè)備100秒、袖珍式接近預(yù)警器40秒、便攜式接近預(yù)警器60秒)，這樣就可采取適當?shù)拇胧﹣肀苊馐鹿实陌l(fā)生，從而提高了列車運行的安全性。
2、發(fā)送列車二次報警信息當列車由于發(fā)生事故而侵入鄰線之后，為了防止再次發(fā)生事故，事故列車機車司機按下列尾控制盒上的報警按鍵，數(shù)字車載綜合電臺收到后將TAX2箱發(fā)送來的數(shù)據(jù)組成二次報警幀格式，發(fā)射功率為5W，信息內(nèi)容包括列車車次、列車速度、列車公里標，接收距離大于5公里，滿足列車制動所需距離(2公里)，附近列車收到事故列車發(fā)送的二次報警信息，根據(jù)情況采取必要措施，防止再次發(fā)生事故。
3、接收列車二次報警信息數(shù)字綜合電臺接收到事故列車發(fā)送的列車二次報警信息后，通過語音合成方式播放“XXXXX次車XXXX.X公里事故”，提醒機車司機采取必要措施，以避免事故再次發(fā)生。
4、接收道口障礙預(yù)警信息當?shù)揽诎l(fā)生危及列車安全運行的情況時，道口值班人員觸發(fā)裝有鉛封的報警按鍵，道口設(shè)備以FFSK(快速移頻鍵控)方式發(fā)送道口障礙預(yù)警信息，信息內(nèi)容主要包括道口的公里標，該發(fā)射的功率為3W，接收距離大于5公里。車載綜合電臺接收到道口設(shè)備發(fā)送的道口障礙預(yù)警信息后，通過語音合成方式播放“XXXX.X公里道口障礙”，提醒機車司機采取必要的措施，避免發(fā)生事故。
5、對列車尾部的風壓進行查詢和報警，其中5.1列尾控制盒與列尾主機建立“一對一”的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，當按下列尾控制盒“確認鍵”時，數(shù)字綜合電臺接收后，向數(shù)字列尾主機發(fā)送“確認”信息，數(shù)字列尾主機收到后，回送確認應(yīng)答信息，數(shù)字車載綜合電臺接收后，控制語音存儲器播出“XXXX機車，確認完畢”。此時完成數(shù)字車載綜合電臺與數(shù)字列尾主機間“一對一”聯(lián)絡(luò)關(guān)系。
5.2列尾控制盒查詢列尾主機的列車尾部風壓值列尾控制盒與列尾主機建立“一對一”聯(lián)絡(luò)后，按下“查詢”鍵，數(shù)字車載綜合電臺向數(shù)字列尾主機發(fā)送尾部風壓查詢信息，數(shù)字列尾主機接收后，將列車尾部風壓值回送給數(shù)字車載綜合電臺，數(shù)字車載綜合電臺接收后，控制語音存儲器播出“XXXX機車，風壓XXX”，同時將風壓值顯示在顯示單元上。
5.3列尾控制盒控制列尾主機排風當列車遇到需要列尾緊急排風制動時，按下“排風”鍵，數(shù)字車載綜合電臺向數(shù)字列尾主機發(fā)送尾部風壓查詢信息，數(shù)字列尾主機接收后，回送排風應(yīng)答信息，然后打開電磁閥進行排風，數(shù)字車載綜合電臺收到排風應(yīng)答信息后，控制語音存儲器播出“XXXX機車，排風”。數(shù)字列尾主機排風時間長度為60秒。
5.4消號功能列車到達終點或列車需要更換機車時，數(shù)字車載綜合電臺與數(shù)字列尾主機需解除“一對一”聯(lián)絡(luò)關(guān)系，同時按下數(shù)字列尾控制盒上的“確認”鍵和“查詢”鍵，數(shù)字車載綜合電臺向數(shù)字列尾主機發(fā)送消號信息，列尾主機接收后，回送消號應(yīng)答信息，數(shù)字車載綜合電臺接收消號應(yīng)答信息后，控制語音存儲器播出“XXXX機車，消號成功”。此時數(shù)字車載綜合電臺與數(shù)字列尾主機解除“一對一”聯(lián)絡(luò)關(guān)系。
5.5列尾主機風壓報警功能當列車尾部發(fā)生風壓異常情況時(風壓低于正常值)，自動向數(shù)字綜合電臺發(fā)送風壓報警信息，數(shù)字綜合電臺接收后，自動回送風壓報警應(yīng)答信息，然后控制語音存儲器，使其播出語音信息“XXXX機車注意，風壓XXX”。提醒機車司機注意尾部風壓已出現(xiàn)異常情況。
5.6數(shù)字式列尾主機電壓報警功能當列尾主機電池電壓低于正常值(7.2V)時，數(shù)字列尾主機自動向數(shù)字綜合電臺發(fā)送電壓報警信息，數(shù)字車載綜合電臺接收后，自動回送電壓報警應(yīng)答信息，然后控制語音存儲器，使其播出語音信息“XXXX機車，電壓不足”，以提醒司機。
6、數(shù)據(jù)記錄存儲數(shù)字車載綜合電臺能夠存儲電臺故障、TAX2箱通信故障等狀態(tài)數(shù)據(jù)和發(fā)送二次報警、接收二次報警、接收道口障礙預(yù)警等報警數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括啟始時間，啟始時列車車次、列車速度、列車公里標，對方列車車次、速度、公里標；結(jié)束時間，結(jié)束時列車車次、列車速度、列車公里標，對方列車車次、列車速度、列車公里標等信息。
盡管上文中對本發(fā)明的具體實施例進行了描述，但這僅是示例性的，本發(fā)明還可以有多種其它的實施方式，且所有基于本發(fā)明設(shè)計思想的實施例都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字通訊設(shè)備，其用在機車上的無線數(shù)字綜合預(yù)警系統(tǒng)中，該設(shè)備包括數(shù)據(jù)傳輸電臺，其工作在某一頻段上，且為數(shù)字工作模式；一控制電路，其可執(zhí)行控制，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲；一個天線，其與數(shù)傳傳輸電臺相連接，用于發(fā)射或接收信號；兩個數(shù)字式列尾控制盒，它們與控制電路進行電路連接；語音存儲電路，其用于存儲預(yù)定的語音信息；接口電路，用于與機車上的其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊；以及用于向該設(shè)備供電的電源，其中，所述數(shù)據(jù)傳輸電臺的工作頻段不同于無線列調(diào)頻段，且其頻段具有很強的無線穿透性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字通訊設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸電臺的工作頻段為800MHz，其中，發(fā)送頻率為866.2375MHz，而發(fā)送頻率則為821.2375MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字通訊設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸電臺采用了DSP技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字通訊設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸電臺采用了前向糾錯技術(shù)和相干解調(diào)技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字通訊設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸電臺采用標準異步通信協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字通訊設(shè)備，其特征在于所述數(shù)字列尾控制盒包括按鍵電路、功放電路、接口電路以及揚聲器。
7.一種用在列車行車過程執(zhí)行通訊的方法，該方法包括步驟在機車上設(shè)置一數(shù)字通訊設(shè)備，其工作在不同于無線列調(diào)的頻段上，且為數(shù)字工作模式，該設(shè)備包括工作在所述頻段上的數(shù)字式傳輸電臺、可執(zhí)行控制和數(shù)據(jù)存儲的控制電路、一個與數(shù)字傳輸電臺相連接的天線、設(shè)置在機車上的兩個數(shù)字式列尾控制盒、用于存儲預(yù)定語音信息的語音存儲電路、用于與機車上的其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊的接口電路、以及用于向該設(shè)備供電的電源；在列車的尾部設(shè)置數(shù)字式列尾主機，其可通過無線電臺與所述數(shù)字通訊設(shè)備進行通訊，列尾主機可對列車尾部的風壓進行檢測和報警，并可對排風電磁閥進行控制；以及在軌道沿線設(shè)置相應(yīng)的通訊設(shè)備，這些設(shè)備通過無線電臺以數(shù)字方式與所述數(shù)字通訊設(shè)備進行通訊，其中，數(shù)字通訊設(shè)備可按照廣播的方式、以一定的時間間隔向軌道沿線的通訊設(shè)備發(fā)送有關(guān)列車運行狀況的預(yù)警信息；并在需要時向其它列車發(fā)送必要的行車信息；軌道沿線的通訊設(shè)備可在必要時向數(shù)字通訊設(shè)備發(fā)送預(yù)警提示信息；列尾主機在檢測到異常情況時，可向所述數(shù)字通訊設(shè)備發(fā)送報警信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通訊方法，其特征在于所采用的工作頻段為800MHz，其中，發(fā)送頻率為866.2375MHz，而發(fā)送頻率則為821.2375MHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通訊方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸電臺采用了DSP技術(shù)、前向糾錯技術(shù)、以及相干解調(diào)技術(shù)，并應(yīng)用了標準異步通信協(xié)議。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通訊方法，其特征在于所述數(shù)字列尾控制盒包括按鍵電路、功放電路、接口電路以及揚聲器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字通訊設(shè)備及其所涉及的通訊方法，該設(shè)備和方法用在機車上的無線數(shù)字綜合預(yù)警系統(tǒng)中。本發(fā)明通過采用800MHz數(shù)字車載綜合電臺(其接收頻率為821.2375MHz，發(fā)送頻率866.2375MHz)，解決了出現(xiàn)同頻干擾和與無線列調(diào)相互串擾的問題，且由于800M無線傳輸?shù)拇┩噶?，消除了弱場強區(qū)域的信號覆蓋問題，使列車首尾之間能夠最大限度地實現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)傳輸，本發(fā)明的數(shù)字通訊設(shè)備可按照廣播的方式發(fā)送各種預(yù)警信息和報警信息，從而避免列車行車事故，并減少人員的傷亡事故。
文檔編號B61L23/00GK1539689SQ20031010179
公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者田秀臣, 葛鷹龍, 李富超, 劉燕妮, 冷盛翔 申請人:北京世紀東方國鐵電訊科技有限公司