基于衛(wèi)星定位+4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的列車接近警示裝置

于蓬波

摘 要：文章簡要介紹采用單片機(jī)和BD2+GPS模塊，通過4G+APN加密組網(wǎng)構(gòu)成道口用列車接近警示系統(tǒng)的基本原理和特點(diǎn)。該系統(tǒng)已在桃威地方鐵路上進(jìn)行了試用，起到了確保人身和行車安全的作用，受到現(xiàn)場積極評價(jià)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；BD2+GPS模塊；4G+APN加密組網(wǎng)；列車接近警示裝置

中圖分類號(hào)：U298 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）14-0017-02

Abstract： This paper briefly introduces the basic principles and characteristics of train approach warning system for crossing using single chip microcomputer and BD2+GPS module and 4G+APN encryption network. The system has been tested on the local railway in Taowei， which has played a role in ensuring the safety of people and driving， and has been positively evaluated on the spot.

Keywords： single-chip microcomputer； BD2+GPS module； 4G+APN encryption network； train proximity warning device

1 概述

目前，新建鐵路基本都采用了全封閉設(shè)計(jì)，以確保行車安全。但是，國內(nèi)仍有相當(dāng)多的低級(jí)別路線和地方鐵路未進(jìn)行線路封閉，線路中存在很多道口。而由于鐵路人力物力的限制及許多無人看守道口車流、人流不大，其防護(hù)條件極其簡陋，使得此類道口交通事故屢屢發(fā)生，常常造成路外傷亡事故，損失巨大。威海市地方鐵路管理局與合肥海楓智能控制科技有限公司共同研發(fā)的基于衛(wèi)星導(dǎo)航+4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的列車接近警示裝置可以在列車接近時(shí)，通過聲、光手段有效警示道口附近的車輛、行人，起到了良好效果。

2 原理及構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)原理

該列車接近警示裝置主要原理是通過BD2+GPS模塊實(shí)時(shí)采集機(jī)車位置、速度信息，并通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。服務(wù)器程序調(diào)取預(yù)設(shè)的相關(guān)道口位置及警示距離參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)機(jī)車進(jìn)入警示范圍時(shí)，通過4G網(wǎng)絡(luò)控制安裝在道口的裝置，開啟該道口的聲光警示。當(dāng)機(jī)車通過該道口時(shí)，服務(wù)器再次發(fā)出指令關(guān)閉聲光警示。見下圖1。

2.2 系統(tǒng)組成

列車接近警示裝置由安裝在機(jī)車上用以采集并上傳機(jī)車位置、速度的機(jī)車端裝置、安裝在道口用以接收指令控制聲光警示器的道口端裝置及安裝在機(jī)房的服務(wù)器及程序構(gòu)成。

（1）機(jī)車端裝置

機(jī)車端裝置由BD2+GPS定位模塊、4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊、微處理器、電源、天線、電池組等部分組成。一般情況下，機(jī)車端裝置通過機(jī)車電池取電，電池組只在外局機(jī)車進(jìn)行本局管內(nèi)時(shí)臨時(shí)供電使用。測試用樣機(jī)見圖2，其外觀尺寸為25.5×16×7.5CM。

（2）道口端裝置

道口端裝置由道口控制機(jī)、聲光警示裝置和太陽能供電裝置組成。道口控制機(jī)由4G數(shù)據(jù)通信模塊、微處理器、開關(guān)量輸出接口板、電源、復(fù)位按鍵等部分組成。聲光警示裝置采用可訂制警示聲音的唯創(chuàng)聲光一體警示器。在道口位置可以取電時(shí)，采用LRS-50-12開關(guān)電源供電；道口無法取電時(shí)則采用太陽能板+蓄電池供電。測試用樣機(jī)見上右圖，其外觀尺寸也是為25.5×16×7.5CM。

（3）服務(wù)器

服務(wù)器采用聯(lián)想ThinkServer RS260，配置為i3-7100 8G內(nèi)存，4T*2Raid1存儲(chǔ)。

（4）服務(wù)器程序

服務(wù)器端程序包括主程序、參數(shù)文件、日志文件和道口、機(jī)車端網(wǎng)絡(luò)配置文件。配置參數(shù)主要包括警示距離和各道口的編號(hào)、經(jīng)緯坐標(biāo)。在使用中，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置警示距離，同時(shí)根據(jù)道口端裝置安裝情況，適時(shí)增減道口，節(jié)約服務(wù)器資源。日志文件按日保存網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，方便進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障排查。日志文件截圖見下圖3：

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）該裝置反應(yīng)靈敏，BD2+GPS衛(wèi)星目前可將機(jī)車位置誤差縮小到10M以內(nèi)；4G高速網(wǎng)絡(luò)傳輸使延遲縮小到1秒以內(nèi)。

（2）可用于二次開發(fā)。日志數(shù)據(jù)每秒記錄一次機(jī)車的編號(hào)、方向、坐標(biāo)，目前我們正以此開發(fā)“機(jī)車衛(wèi)星定位監(jiān)控系統(tǒng)”，通過4G網(wǎng)絡(luò)，調(diào)度人員不但可以實(shí)時(shí)監(jiān)控在用機(jī)車位置、速度，自動(dòng)繪制出機(jī)車周轉(zhuǎn)圖，還可以隨時(shí)調(diào)看機(jī)車現(xiàn)場監(jiān)控畫面，并實(shí)現(xiàn)與司機(jī)音、視頻對話，提高鐵路線路應(yīng)急反應(yīng)速度和應(yīng)急處置能力。

（3）該裝置所需費(fèi)用低廉，每套道口端裝置只需約4000元，并且道口端裝置可根據(jù)需要增減，可以在施工路段臨時(shí)增加道口端裝置，此時(shí)只需要在服務(wù)器參數(shù)文件中增加一條參數(shù)即可。如果施工現(xiàn)場無法取電，則需要臨時(shí)增加太陽能供電裝置。

（4）該裝置在實(shí)際使用中，需提前對沿線手機(jī)信號(hào)情況進(jìn)行檢測，對無信號(hào)或隧道區(qū)段采取延長警示距離等方式確保正常預(yù)警。

（5）該裝置4G網(wǎng)絡(luò)采用了物聯(lián)卡，使用APN專用流量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以提高數(shù)據(jù)的保密性，防止被不法人員獲取。

4 試用情況

裝置樣機(jī)生產(chǎn)后，我們將機(jī)車端裝置安裝在一臺(tái)東風(fēng)25B型機(jī)車上，將道口端裝置安裝在草廟子道口。經(jīng)過兩個(gè)多月的現(xiàn)場測試，該系統(tǒng)定位誤差在20M以內(nèi)，警示無延遲，警示啟動(dòng)率達(dá)到100%，完全可以滿足實(shí)際使用需求。

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