專利名稱：列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種列車尾部安全防護(hù)裝置，具體來說是指列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
列車尾部安全防護(hù)裝置是保證鐵路運(yùn)輸安全的重要行車設(shè)備。2002年以來，全路實(shí)施取消貨運(yùn)列車尾部守車及運(yùn)轉(zhuǎn)車長工程，利用列車尾部安全防護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)對列車尾部標(biāo)志、風(fēng)壓檢查、排風(fēng)制動、主管風(fēng)壓不正常自動報(bào)警等功能，列車尾部安全防護(hù)裝置在鐵路貨運(yùn)列車上的大量運(yùn)用，節(jié)省了大量的人力，提高了運(yùn)輸生產(chǎn)效率，在保證列車行車安全中發(fā)揮了十分重要的作用。隨著鐵路六次大提速以及行車裝備現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，重載貨物列車在全路已經(jīng)普遍開行，列車速度的提高以及列車編組數(shù)量的增加，對列車運(yùn)行安全提出了更高的要求，列車尾部安全防護(hù)裝置在運(yùn)用中存在的問題日漸凸顯，列車在運(yùn)行過程中以及?？空静樵儾坏搅形诧L(fēng)壓的問題時(shí)有發(fā)生，不僅危及行車安全，而且降低列車運(yùn)行效率，已經(jīng)成為運(yùn)輸安全生產(chǎn)中的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。綜合各鐵路局實(shí)際使用情況，列車尾部安全防護(hù)裝置(簡稱列尾裝置)主要存在下列問題1、列尾裝置使用400M或800M無線通道，占用了鐵路行車通信通道，出現(xiàn)列尾裝置與調(diào)度及運(yùn)轉(zhuǎn)通信互相干擾的情況，在一定程度上影響行車安全；2、為了提高通信的可靠性，列尾裝置主機(jī)裝配了功率較大的信號發(fā)射電臺，從而使得主機(jī)功耗大，主機(jī)能源無法支持48小時(shí)以上；3、因?yàn)榱熊囍苿语L(fēng)壓隨時(shí)在變化，列尾裝置主機(jī)信號發(fā)送頻繁，既增耗了主機(jī)能源，也增大了干擾機(jī)車電臺行車通信的概率；4、由于功耗過大，為保證工作時(shí)間，列尾主機(jī)配置了加大存量的電池，電池體積大，使得列尾裝置結(jié)構(gòu)笨重，安裝不方便；5、列車在運(yùn)行在弱場強(qiáng)區(qū)段時(shí)，發(fā)生系統(tǒng)通信中斷的情況，這樣使得列尾裝置保證行車安全的功能大打折扣。針對上述問題，各鐵路局對列車尾部安全防護(hù)裝置采取了改進(jìn)措施，如專設(shè)列車尾部安全防護(hù)裝置頻率、采用中繼組網(wǎng)方式、采用400kHz感應(yīng)通信、加大主機(jī)輸出功率等， 開設(shè)專用頻率，占用寶貴的頻率資源，只能解決列尾主機(jī)對無線列調(diào)的干擾問題；中繼組網(wǎng)方式很難做到全覆蓋而且受供電、系統(tǒng)改造等因素制約，即使在列車上加掛中繼器也無法解決像隧道、復(fù)雜地形通信盲區(qū)的問題；感應(yīng)通信雖然解決了山岳區(qū)段以及隧道內(nèi)一般無線電臺無法通信的難題，由于頻率較低，受分相和干擾影響較大，也不能完全解決大型編組樞紐站因干擾場強(qiáng)大影響和分相絕緣造成400kHz信號衰減的問題。綜上所述，目前列車尾部安全防護(hù)裝置存在的主要問題可概括為與無線列調(diào)的同頻干擾問題；隧道、復(fù)雜地形及列車編組變化引起的場強(qiáng)覆蓋；功耗大等問題。目前采取的技術(shù)和管理措施，雖取得了一定的成效，但存在的問題未能從根本上予以解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的列車尾部安全防護(hù)裝置的控制存在以上所述缺點(diǎn)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，包括司機(jī)控制盒及列尾主機(jī)，該系統(tǒng)還包括安裝在每節(jié)車廂上的復(fù)數(shù)個(gè)無線路由器，所述司機(jī)控制盒、列尾主機(jī)及無線路由器構(gòu)成短距離無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，在所述司機(jī)控制盒及列尾主機(jī)之間傳輸有關(guān)列車尾部風(fēng)壓的信息及相關(guān)指令。上述無線路由器采用直接序列擴(kuò)頻方式、O-QPSK調(diào)制，其數(shù)據(jù)傳輸速率為250kb/ s，接收靈敏度為-94dBm，其工作頻段為2.4GHz ISM頻段，該無線路由器采用風(fēng)能發(fā)電、太陽能電池、鋰電池作為供電裝置。上述無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字加密以防止信息被竊取。上述司機(jī)控制盒與列尾主機(jī)之間由所述無線路由器實(shí)現(xiàn)語音通訊，建立列車內(nèi)無線對講系統(tǒng)。上述司機(jī)控制盒包括電源、控制器、顯示器、鍵盤、數(shù)據(jù)存儲器、無線通信電路、A/D 模塊、D/A模塊、音頻電路、話筒及喇叭，所述無線通信電路與所述無線路由器連接，所述顯示器、鍵盤、數(shù)據(jù)存儲器和無線通信電路均與所述控制器連接，所述話筒及喇叭與所述音頻電路連接再分別通過A/D模塊、D/A模塊與所述的控制器連接，操作者通過鍵盤向控制器輸入控制、查詢等命令，控制器通過顯示器顯示信息，確認(rèn)后經(jīng)無線通信電路發(fā)送，同時(shí)將該信息存儲到數(shù)據(jù)存儲器；與列尾主機(jī)進(jìn)行語音通信時(shí)，話筒經(jīng)語音電路進(jìn)行信號放大后通過A/D進(jìn)行模數(shù)變換傳送給控制器，經(jīng)語音信號處理后的數(shù)據(jù)由無線通信電路發(fā)送；來自列尾主機(jī)的語音信號經(jīng)無線通信電路接收，傳送到控制器，控制器將接收到的語音數(shù)據(jù)經(jīng) D/A進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后由語音電路放大輸出到喇叭發(fā)聲。上述列尾主機(jī)也包括電源、控制器、顯示器、鍵盤、無線通信電路、A/D模塊、D/A模塊、音頻電路、話筒及喇叭，它還包括傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述無線通信電路與所述無線路由器連接，所述顯示器、鍵盤、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及無線通信電路均與控制器連接，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制器之間連接有一控制電路，所述話筒及喇叭與所述音頻電路連接再分別通過A/ D模塊、D/A模塊與所述的控制器連接。控制器控制傳感器實(shí)時(shí)或定時(shí)采集列尾風(fēng)壓等信號，并將采集到的數(shù)據(jù)通過無線通信電路發(fā)送到司機(jī)控制盒，同時(shí)通過顯示器顯示對應(yīng)信息，異常時(shí)發(fā)出聲光提示；無線通信電路接收司機(jī)控制盒的控制命令，控制器讀取數(shù)據(jù)，解碼后通過控制電路控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動作，同時(shí)通過顯示器顯示對應(yīng)信息；與司機(jī)控制盒進(jìn)行語音通信時(shí)，話筒經(jīng)語音電路進(jìn)行信號放大后通過A/D進(jìn)行模數(shù)變換傳送給控制器，經(jīng)語音信號處理后的數(shù)據(jù)由無線通信電路發(fā)送；來自司機(jī)控制盒的語音信號經(jīng)無線通信電路接收，傳送到控制器，控制器將接收到的語音數(shù)據(jù)經(jīng)D/A進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后由語音電路放大輸出到喇叭發(fā)聲。進(jìn)一步地，該司機(jī)控制盒還設(shè)有USB、RS232C數(shù)據(jù)通信接口并可與其它控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信或提取所存儲信息，其顯示器上還設(shè)有電源指示燈和排風(fēng)指示燈，實(shí)時(shí)顯示風(fēng)壓、列尾主機(jī)工作狀態(tài)。更進(jìn)一步地，所述司機(jī)控制盒的控制器及所述列尾主機(jī)的控制器、傳感器的信息均記錄保存在所述司機(jī)控制盒的數(shù)據(jù)存儲器中并可在機(jī)查詢。由上述對本發(fā)明結(jié)構(gòu)的描述可知，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明在每節(jié)車廂內(nèi)均設(shè)置有無線路由器，形成短距離無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，短距離無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、容量大、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。二、本發(fā)明列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)采用2.4GHz ISM頻段，避免了與其它通信系統(tǒng)之間的互相干擾。三、由于無線路由器在100米范圍內(nèi)都有較強(qiáng)的無線信號，本發(fā)明每節(jié)車廂(標(biāo)準(zhǔn)長度是25米)都設(shè)有無線路由器解決了信號盲區(qū)的問題，因此，采用無線路由技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)信號的全面覆蓋，不受地形及列車編組的影響。四、本發(fā)明基于短距離無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自建協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)列車內(nèi)的語音通訊，建立列車內(nèi)無線對講系統(tǒng)。五、本發(fā)明基于短距離無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所需的電路已基本實(shí)現(xiàn)集成化，功耗低， 體積小,且成本低。六、本發(fā)明采用短距離無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建新型的列車尾部安全防護(hù)裝置控制系統(tǒng)性價(jià)比高，有利于推廣應(yīng)用，將徹底解決列車尾部安全防護(hù)裝置存在的問題，為列車行車安全提供強(qiáng)有力的保障，提高了列車運(yùn)輸生產(chǎn)效率。


圖I為本發(fā)明無線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明司機(jī)控制盒的結(jié)構(gòu)方框圖3為本發(fā)明列尾主機(jī)的結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式下面參照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。為了全面理解本發(fā)明，下面描述到許多細(xì)節(jié)，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，無需這些細(xì)節(jié)也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。對于公知的電路、組件及方法、過程，以下不再詳細(xì)描述。參照圖1，列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，包括司機(jī)控制盒I及列尾主機(jī)2， 還包括安裝在每節(jié)車廂上的復(fù)數(shù)個(gè)無線路由器3，采用直接序列擴(kuò)頻、O-QPSK調(diào)制、無線通信協(xié)議傳輸有關(guān)列車尾部風(fēng)壓的信息及相關(guān)指令，無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字加密以防止信息被竊取。本無線路由器3數(shù)據(jù)傳輸速率為250kb/s，接收靈敏度為_94dBm，其工作頻段為2. 4GHz ISM頻段，具有很強(qiáng)的抗干擾能力、可靠性高、容量大、功耗低，同時(shí)避免了與其它通信系統(tǒng)之間的互相干擾。參照圖2，司機(jī)控制盒I包括控制器11、顯示器12、鍵盤13、數(shù)據(jù)存儲器14、數(shù)據(jù)通信接口 15、無線通信電路16、A/D17、D/A18、音頻電路19、話筒191、喇叭192、電源10，數(shù)據(jù)通信接口 15可為USB或RS232C，可與其它控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信或提取所存儲信息。顯示器 12上還設(shè)有電源指示燈和排風(fēng)指示燈，實(shí)時(shí)顯示風(fēng)壓、列尾主機(jī)2工作狀態(tài)。操作者通過鍵盤13向控制器11輸入控制命令，控制器11通過顯示器12顯示命令信息，確認(rèn)后經(jīng)無線通信電路16發(fā)送，同時(shí)將該信息存儲到數(shù)據(jù)存儲器14。無線通信電路16接收到列尾主機(jī)2 的數(shù)據(jù)，向控制器11發(fā)出請求，控制器11讀取無線通信電路16接收到的數(shù)據(jù)，通過顯示器 12顯示相關(guān)信息，并將該數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲器14，同時(shí)經(jīng)D/A18、音頻電路19、喇叭192播報(bào)對應(yīng)的語音信息。操作者通過鍵盤13向控制器11輸入查詢命令，控制器11讀取數(shù)據(jù)存儲器14中的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過顯示器12顯示相關(guān)信息，同時(shí)經(jīng)D/A18、音頻電路19、喇叭192 播報(bào)對應(yīng)的語音信息。讀取存儲信息時(shí)，將讀取設(shè)備接入數(shù)據(jù)通信接口 15，啟動數(shù)據(jù)傳輸， 控制器11讀取數(shù)據(jù)存儲器14中的數(shù)據(jù)按規(guī)定的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送到讀取設(shè)備。與列尾主機(jī)進(jìn)行語音通信時(shí)，話筒191經(jīng)語音電路進(jìn)行信號放大后通過A/D17進(jìn)行模數(shù)變換傳送給控制器11，經(jīng)語音信號處理后的數(shù)據(jù)由無線通信電路16發(fā)送；來自列尾主機(jī) 2的語音信號經(jīng)無線通信電路16接收，傳送到控制器11，控制器11將接收到的語音數(shù)據(jù)經(jīng) D/A18進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后由語音電路放大輸出到喇叭192發(fā)聲。參照圖3，列尾主機(jī)2主要包括控制器21、顯示器22、鍵盤23、傳感器24、控制電路25、執(zhí)行機(jī)構(gòu)26、無線通信電路27、A/D281、D/A282、音頻電路28、話筒283、喇叭284、電源20。控制器21控制傳感器24實(shí)時(shí)或定時(shí)采集列尾風(fēng)壓等信號，并將采集到的數(shù)據(jù)通過無線通信電路27發(fā)送到司機(jī)控制盒1，同時(shí)通過顯示器22顯示對應(yīng)信息，異常時(shí)發(fā)出聲光提示。無線通信電路27接收司機(jī)控制盒I的控制命令，控制器21讀取數(shù)據(jù)，解碼后通過控制電路控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動作，同時(shí)通過顯示器22顯示對應(yīng)信息。與司機(jī)控制盒I 進(jìn)行語音通信時(shí)，話筒283經(jīng)音頻電路28進(jìn)行信號放大后通過A/D281進(jìn)行模數(shù)變換傳送給控制器21，經(jīng)語音信號處理后的數(shù)據(jù)由無線通信電路27發(fā)送；來自司機(jī)控制盒I的語音信號經(jīng)無線通信電路27接收，傳送到控制器21，控制器21將接收到的語音數(shù)據(jù)經(jīng)D/A282 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后由音頻電路28放大輸出到喇叭284發(fā)聲。上述司機(jī)控制盒I的控制器11及所述列尾主機(jī)2的控制器21、傳感器24的信息均記錄保存在所述司機(jī)控制盒I的數(shù)據(jù)存儲器14中并可在機(jī)查詢。無線路由器3負(fù)責(zé)司機(jī)控制盒I與列尾主機(jī)2之間無線數(shù)據(jù)信號的中轉(zhuǎn)，采用風(fēng)能發(fā)電、太陽能電池或鋰電池作為供電裝置。上述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
權(quán)利要求
1.列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，包括司機(jī)控制盒及列尾主機(jī)，其特征在于 還包括安裝在每節(jié)車廂上的復(fù)數(shù)個(gè)無線路由器，所述司機(jī)控制盒、列尾主機(jī)及無線路由器構(gòu)成無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，在所述司機(jī)控制盒及列尾主機(jī)之間傳輸有關(guān)列車尾部風(fēng)壓的信息及相關(guān)指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述司機(jī)控制盒包括電源、控制器、顯示器、鍵盤、數(shù)據(jù)存儲器、無線通信電路、A/D模塊、D/A模塊、 音頻電路、話筒及喇叭，所述無線通信電路與所述無線路由器連接，所述顯示器、鍵盤、數(shù)據(jù)存儲器和無線通信電路均與所述控制器連接，所述話筒及喇叭與所述音頻電路連接再分別通過A/D模塊、D/A模塊與所述的控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述司機(jī)控制盒還設(shè)有USB、RS232C數(shù)據(jù)通信接口并可與其它控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信或提取所存儲信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述顯示器上設(shè)有電源指示燈和排風(fēng)指示燈，實(shí)時(shí)顯示風(fēng)壓、列尾主機(jī)工作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述列尾主機(jī)包括電源、控制器、顯示器、鍵盤、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、無線通信電路、A/D模塊、D/ A模塊、音頻電路、話筒及喇叭，所述無線通信電路與所述無線路由器連接，所述顯示器、鍵盤、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及無線通信電路均與控制器連接，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制器之間連接有一控制電路，所述話筒及喇叭與所述音頻電路連接再分別通過A/D模塊、D/A模塊與所述的控制器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述司機(jī)控制盒的控制器及所述列尾主機(jī)的控制器、傳感器的信息均記錄保存在所述司機(jī)控制盒的數(shù)據(jù)存儲器中并可在機(jī)查詢。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述司機(jī)控制盒與列尾主機(jī)之間由所述無線路由器實(shí)現(xiàn)語音通訊，建立列車內(nèi)無線對講系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述無線路由器采用直接序列擴(kuò)頻方式、O-QPSK調(diào)制，其數(shù)據(jù)傳輸速率為250kb/s，接收靈敏度為 _94dBm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述無線路由器的工作頻段為2. 4GHz ISM頻段。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述無線路由器采用風(fēng)能發(fā)電、太陽能電池、鋰電池作為供電裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于所述無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字加密以防止信息被竊取。
全文摘要
列車尾部安全防護(hù)無線數(shù)字控制系統(tǒng)，包括司機(jī)控制盒及列尾主機(jī)，它還包括安裝在每節(jié)車廂上的復(fù)數(shù)個(gè)無線路由器，本發(fā)明的司機(jī)控制盒、列尾主機(jī)及無線路由器構(gòu)成無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，解決了信號盲區(qū)的問題，實(shí)現(xiàn)無線通信信號的全面覆蓋，可靠傳輸有關(guān)列車尾部風(fēng)壓等信息及相關(guān)控制指令，采用2.4GHzISM頻段，避免了與其它通信系統(tǒng)之間的互相干擾，該控制系統(tǒng)性價(jià)比高，有利于推廣應(yīng)用，將徹底解決目前列車尾部安全防護(hù)裝置存在的問題，為列車行車安全提供強(qiáng)有力的保障，提高列車的運(yùn)輸生產(chǎn)效率。
文檔編號B61L23/00GK102602432SQ20121008859
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者張育釗, 江民杰, 駱文權(quán) 申請人:泉州健步電子有限公司