[发明专利]一种地铁列车防撞预警装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及地铁列车运行安全领域，具体是一种地铁列车防撞预警装置及其方法。

背景技术

地铁是现代城市交通的重要组成之一，其运行安全性是非常重要的，一旦发生重大事故将直接影响到生命和财产安全。由于地铁列车运行环境复杂，列车运行速度高，间隔距离变化大，因此需要选择合适的技术手段来实现地铁列车的精确定位和防撞预警功能。

目前国内外地铁运行大多采用基于通信技术的列车运行控制系统（CBTC系统），通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔，但是其存在的不足为：列车运行依赖地面调度中心控制，一旦调度中心发生设备故障或调度错误，由于列车司机和车载控制设备无法获取同轨运行的其它车辆位置信息，相互靠近的列车之间就可能引发安全事故；通信网络大多采用2.4GHz开放频段组建，而目前大多无线设备如Wi-Fi等均采用这一频段，其信号易受到干扰，影响列车安全运行。

文献1：轨道车辆防撞预警系统（CN102700570A，申请日2012.05.22）公开了一种根据轨道车辆的定位信息以及参数选择开关输入的运行信息，独立地计算出两车间的距离实现轨道车辆的防撞预警，但是由于地铁列车长时间运行在地下隧道，且线路上有上下起伏坡度和弯道，卫星定位技术在地下无法定位。

文献2：基于声回波探测的列车防撞系统及其防撞方法（CN102765409A，申请日2012.08.15）根据声波发射装置与声波接收装置之间的收发时差，计算列车之间的间距，根据结果判断列车碰撞的风险，但是该方法受声波传播速度的限制。

文献3：基于主动定位技术的地铁列车追踪接近预警系统（CN202463845U，申请日2012.03.16）使用单一信标辅助定位技术实现列车追踪接近预警，但是定位精度受信标安装密度的影响，定位数据为离散型，不能实时获取列车连续的位置等。

综上所述，现有独立的列车防撞技术基于卫星定位、基于毫米波雷达、基于声波、基于信标辅助定位等技术存在以下缺点：在地下无法定位，直线探测距离无法满足预警的要求，且运行环境（地下、高架等）的适应性存在局限，受监测信号传播速度限制，不能实时获取列车连续的位置等，因此现有独立防撞技术难以有效发挥作用，不能很好的避免列车运行事故发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位准确、预警可靠的地铁列车防撞预警装置及其方法，能够实时自动定位列车位置，判断与同轨相邻列车的距离，给出预警信号，使列车安全运行。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种地铁列车防撞预警装置，包括RFID标签和车载设备，所述RFID标签间隔设置在地铁轨道上，每辆地铁列车的头部设置一个车载设备；所述车载设备包括计算及控制模块、标签阅读器、惯导设备和无线收发设备；且标签阅读器、惯导设备和无线收发设备分别与计算及控制模块相连。

本发明的地铁列车防撞预警装置，所述计算及控制模块包括嵌入式处理器，以及与该嵌入式处理器相连接的电源模块、复位电路模块、时钟模块、调试接口模块、第一通信接口模块、第二通信接口模块和第三通信接口模块；所述第一通信接口模块与标签阅读器相连，第二通信接口模块与惯导设备相连，第三通信接口模块与无线收发设备相连。所述无线收发设备采用双频设计。

一种地铁列车防撞预警方法，包括以下步骤：

步骤1、系统上电，完成初始化：通过卫星定位和精密地图获取各个RFID标签所在的位置信息，并存储于对应位置的RFID标签中；设置相邻列车之间的安全距离为l0；

步骤2、列车运行到RFID标签所在位置时，标签阅读器获取该RFID标签存储的位置信息并发送给计算及控制模块，由计算及控制模块输出给惯导设备，利用该位置信息对惯导设备计算的列车位置信息进行修正，得到列车实时位置信息；

步骤3、惯导设备将列车实时位置信息输出给计算及控制模块；

步骤4、无线收发设备通过两个无线频段同步发送和接收信息帧数据：计算及控制模块控制无线电收发设备对外广播发送本列车的实时位置信息，同时无线收发设备接收其它列车发送的实时位置信息给计算及控制模块；

步骤5、计算及控制模块对双频接收的实时位置信息进行判断，剔除受干扰的错误数据，获取列车正确的实时位置信息；