[发明专利]列车碰撞预防系统

说明书

技术领域

本发明涉及列车控制系统技术领域，特别涉及一种列车碰撞预防系统。

背景技术

目前，以高速铁路为代表的轨道交通运输正不断地向高速度、高密度方向发展。在不断提高轨道交通运输效率的同时，保证行车的安全已成为越来越突出的矛盾。轨道交通行车的安全直接关系到广大人民群众的生命安全，是轨道交通中至关重要且刻不容缓需要解决的问题。轨道交通中计算机控制系统的使用是提高行车安全和运输效率的有效手段，但此类大型控制系统（尤其是其软件系统）在功能不断提高的同时也日趋复杂。这类系统的异常或失败会给国家和广大人民群众造成不可估量的损失，因而成为我们当前迫切需要解决的问题。

如近年发生的一些重大事故：“7.23”甬温线特别重大铁路交通事故，造成40人死亡、172人受伤，中断行车32小时35分，直接经济损失19371.65万元；上海地铁10号线“9.27”追尾事故造成260余人受伤。通过对这些重大交通事故和我国城市轨道交通现状的调查，除了人为管理上的漏洞，相应的控制系统软件是导致系统失败的主要原因，这类控制系统在技术上存在以下缺陷：

1、现有的中国列车控制系统CTCS（China Train Control System）仅通过列控车载系统（如自动防护系统ATP）和闭塞区机制来避免列车碰撞事故的发生。当与ATP相关的子系统出现故障和异常，如雷击致使轨道电路发生损坏等，则系统的安全保障机制将会出现大的漏洞，从而引起事故的发生。

2、从系统设计的角度出发，没能把系统安全设计作为系统整体设计重要的部分考虑进去。在进行系统设计时，应当通过相应的冗余机制来消除一定的设备故障和错误，以及设备故障后导向安全。

3、人机交互设计上的缺陷。CTCS的设计没有充分考虑软件系统与使用人员的高度集成。当CTCS数据采集出现问题时，仅有非常有限的区间信号机显示给列车调度人员、车辆值班员和设备维修人员，在短时间内很难让列控中心的工作人员知道地面工作系统的实际情况。由于不了解具体原因以及不可靠的有限CTCS信息，在故障发生后，列车调度人员、电务、工务和机列车司机完全处于混乱状态，CTCS人机交互的设计缺陷致使使用人员发生更大的错误，最终导致事故发生。

4、在整个系统开发流程中核心软件系统和硬件系统质量控制上的漏洞。系统开发没有采取严格的高安全软件/硬件系统开发的方法和流程，缺乏质量上的保证和安全上的审查等。

发明内容

（一）所要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种能够实时地进行列车安全监控的列车碰撞预防系统，以解决现有列车控制系统中存在的缺乏主动的安全策略、系统与使用人员的集成化程度低的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种列车碰撞预防系统，所述列车碰撞预防系统包括数据获取模块、数据分析模块、人机交互模块和数据备份模块，其中：

所述数据获取模块，与所述数据分析模块及所述数据备份模块相连接，用于获取来自车载系统和地面系统的实时数据，并将所述实时数据发送给所述数据分析模块及所述数据备份模块；

所述数据分析模块，与所述数据获取模块、所述人机交互模块及所述数据备份模块相连接，用于接收所述数据获取模块发送的实时数据，根据所述实时数据计算出列车的运行轨迹，并根据所述列车的运行轨迹获取列车的碰撞预警信息，同时将所述列车的运行轨迹发送给所述数据备份模块，并将所述列车的碰撞预警信息发送给所述人机交互模块；

所述人机交互模块，与所述数据分析模块及所述数据备份模块相连接，用于接收并显示所述数据分析模块发送的列车的碰撞预警信息，同时接收列车控制指令，并将所述列车控制指令发送给所述数据备份模块；

所述数据备份模块，与所述数据获取模块、所述数据分析模块及所述人机交互模块相连接，用于接收并存储所述数据获取模块发送的实时数据、所述数据分析模块发送的列车的运行轨迹以及所述人机交互模块发送的列车控制指令。

可选的，所述实时数据包括列车的绝对方位、列车的速度、线路纵断面数据、轨道数据、道桥隧的位置以及限速信息中的至少一种。

可选的，所述数据分析模块还用于根据所述列车的运行轨迹获取列车的超速预警信息和/或路线偏离预警信息，并将所述列车的超速预警信息和/或所述路线偏离预警信息发送给所述人机交互模块；

所述人机交互模块还用于接收并显示所述数据分析模块发送的列车的超速预警信息和/或路线偏离预警信息。