基于卫星定位的列车限速预警方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及限速预警的领域，尤其涉及基于卫星定位的列车限速预警方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、轨道交通车辆在组装调试完成后，需要在厂内指定的环线上进行试运行。尤其是机车，根据试验大纲的要求，需要完成100公里的试运行距离。机车正在限速八十公里直线区间运行，而下个运行区间为限速五十公里的曲线区间，如果司机在看到限速五十的提示牌再减速时，机车存在减速过晚，已经到达限速五十区间，运行速度依然高于五十的速度运行，会有冲出铁轨的风险。而如果机车运行在五十公里限速的环线区间往限速八十的直线区间运行时，如果司机在达到限速八十的提示牌就开始加速，由于此时，车尾还在限速五十的曲线段，如果此时加速，可能会导致车辆尾部出现甩尾现象，使得车辆尾部脱离轨道，造成不必要的事故，影响行驶安全，造成严重的经济损失。

2、在现有技术cn201720799274.0中公开了一种内燃机车限速装置。该装置包括编程报警设定器，所述编程报警设定器与dc22～300v直流电源或ac90～260v交流电源连接，所述编程报警设定器的输入端与机车速度检测电路连接，机车速度检测电路包括数据转换盒、速度表，编程报警设定器通过数据转换盒与速度表与串联；所述编程报警设定器的输出端与机车励磁电路连接，编程报警设定器串联在机车励磁电路的继电器yj与继电器dj之间的电路上，机车励磁电路与主发电机励磁电路连接，编程报警设定器根据机车速度的高低来控制主发电机的励磁和励磁机的励磁。实现了内燃机车运行的低速度限定、高速度限定及高和低速度同时限定。

3、但是具有的缺点为该限速装置通过预先在程序里设定好一个区间段的限速值，通过预先和机车电机速度检测装置相连，获取车辆运行的速度值，当运行速度超出限速值时，提供报警信息，让车辆减速。该装置适用于单一限速区间的限速检测。如果针对机车环线运行存在多个限速区间，如我公司的运行环线，存在八个限速区间，并且每个限速区间的限速值不同，分别为限速30公里每小时、限速50公里每小时、限速80公里每小时，限速区间长度和分布各不相同。此时，利用该限速装置无法满足厂内车辆的限速需求。同时，该装置没有牵引计算功能，无法进行提前减速功能及车辆位置实时定位功能。该限速装置操作复杂，需要和机车限速检测模块、励磁模块等相关设备相连接，对于车辆厂内试运行时使用的临时设备来说，操作复杂，不方便对于不同车辆临时使用时安装拆卸，并且，对于电力机车，同速度检测数据接口相连接时，不同车辆的通讯协议不尽相同，通用性较差。该限速装置，仅使用于单一限速区间的速度检测及报警功能，没办法实现在一个存在多限速区间的环线使用，没办法环线上不同限速区间的不同限速值进行读取，也没办法进行机车牵引计算，给出司机进行提前减速操作的最优行驶速度值及机车实际运行时的实时定位功能。

4、现有技术中提出了一种汽车自动限速控制系统及控制方法。该控制系统其特征在于，包括：控制单元，其包括控制器、abs刹车装置以及设置在汽车供油管道上以控制汽油流量的控制阀，所述abs刹车装置、控制阀均与所述控制器连接；信号采集单元，其包括用于采集汽车行驶速度的速度传感器、采集汽车当前行驶路段限速值的限速获取装置以及采集当前汽车的行驶方向和所处路况的卫星定位装置，且所述速度传感器、限速获取装置、卫星定位装置均连接至控制器，其中所述控制器基于从速度传感器和限速获取装置接收到的信号来判定当前汽车是否超速，且根据该判定信号以及从卫星定位装置获取到的信息来确定控制阀的开合度和abs刹车装置是否启动。但是该限速装置通过在汽车上安装速度传感器来获取车辆运行速度信息及通过卫星定位装置获取汽车在公路上运行的位置及路面上的限速区间信息组成一个控制系统。首先，由于机车车辆在厂内试运行是临时的试验工况，无法安装速度传感器等相关设备，会造成操作不便利，无法实现。其次，机车试运行的环线属于厂内调试线路，同外部的公路情况不同，从卫星调取的位置信息，无法获取限速信息。因此，针对厂内封闭的环线，该装置不适用。

5、现有技术提出了一种新型叉车厂区内定位测速方案中提到了微波基站和用于接收与处理各个基站的距离信号进行速度换算的微波标签测试模块；所述微波基站由电源模块部分，微波发生器，放大器，mcu处理器和天线组成；所述微波标签测试模块包含有mcu模组，灯光提示模组，语音提示模组，限速装置、电源模块和放大器；其中，电源模块部分：提供各模块的供电；微波发生器:不断的产生微波波型；放大器:通过微波发出的微波信号进行加载频率放大，从而实现远距离发送；mcu处理器：换算微型波返回来的计算处理；天线：将微波更远的发射出去，提高发射跟接收的信号强度；mcu模组：为大脑处理中心，接收微波标签速度信号处理车辆是否超速，执行灯光语音提示及限速处理；灯光提示模组：用于灯光提示；语音提示模组：用于语音提示；电源模块:是给各模组提供不同电源电压工作；限速装置：实现不同速度自动限速。但是该测速方案的主要思路是通过在厂内建立多个基站，通过检测设备发出信号，检测和各个基站之间的距离来进行叉车定位及判断车辆的行驶速度，从而实现超速报警功能。该方案的缺点在于，首先需要在厂内建设多个微波基站，建设成本较高，整个系统建立复杂繁琐。其次，通过车载设备发出和接受信号进行定位及速度换算，只能实现一个区域内单个限速值的限速需求，无法满足一个区域内不同位置的多速度区间段的多限速值的复杂限速需求。并且整个系统生产造价较高，不适用于经济化生产的需求。

6、厂内机车试运行环线属于厂内自有线路，没有电子地图，无法利用现有的公里限速设备进行限速提示的问题。并且，现有的公里限速设备的限速提醒，也不符合轨道交通车辆的限速提醒要求。在厂内环线试运行时，机车的运行速度完全是依靠司机本人观察环线周围的限速提醒标识牌来进行速度调节。由于受到司机专注力和观察距离的限制，很难每次都在合理的位置完成减速和加速的操作，不仅增加了操作的复杂性，也增加了机车运行的危险性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了基于卫星定位的列车限速预警方法、系统、设备及介质，实时监控机车在环线上的运行位置，提前提示司机，在进入下个减速区之前提前降速，或者提示司机整列机车已经达到提速区域，可以加速运行，保证机车更安全可靠的运行。

2、基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了基于卫星定位的列车限速预警方法，具体包括如下步骤：

3、本发明提出了基于卫星定位的列车限速预警方法，包括以下步骤：

4、搜索卫星数量；

5、响应于卫星数量超过预设数量，计算得到列车的位置信息和速度信息；

6、将列车的位置信息和预设的限速环线坐标信息进行对比，得到列车的当前位置，根据列车的速度信息计算得到列车的当前超速结果；

7、计算列车距离下一个限速区间的距离值，并根据列车的下一个限速区间的限速值和列车的速度信息产生实时建议，将实时建议和列车的当前超速结果返回。

8、在一些实施例中，所述搜索卫星数量的步骤包括：

9、通过位置传感器和速度传感器搜索卫星数量；

10、响应于卫星数量低于预设数量，则返回继续搜索。

11、在一些实施例中，所述响应于卫星数量超过预设数量，计算得到列车的位置信息和速度信息的步骤包括：

12、分别建立卫星速度模型和卫星位置模型；

13、测量卫星在列车平面直角坐标系中的坐标和观测时间差；

14、在卫星速度模型和卫星位置模型中输入所述卫星在列车平面直角坐标系中的坐标和观测时间差，计算得到列车的位置信息和速度信息。

15、在一些实施例中，所述将列车的位置信息和预设的限速环线坐标信息进行对比，得到列车的当前位置的步骤包括：

16、在线路中设置不同区间的限速需求，得到限速环线坐标信息；

17、将列车的位置信息和所述限速环线坐标信息进行对比，得到列车所在的限速区间，并计算得到列车的当前位置。

18、在一些实施例中，所述根据列车的速度信息计算得到列车的当前超速结果的步骤包括：

19、获取列车所在的限速区间的限速值；

20、将列车的速度信息和所述限速值进行对比；

21、响应于列车的速度信息超过限速值，则当前超速结果为超速；

22、响应于列车的速度信息不超过限速值，则当前超速结果为正常。

23、在一些实施例中，所述计算列车距离下一个限速区间的距离值，并根据列车的下一个限速区间的限速值和列车的速度信息产生实时建议的步骤包括：

24、根据列车的当前位置计算列车到下一个限速区间的距离值；

25、通过牵引计算规程和动态滑膜闭环控制算法，建立实时速度曲线模型；

26、将列车到下一个限速区间的距离值、列车所在的限速区间、列车的下一个限速区间的限速值和列车的速度信息输入到实时速度曲线模型，得到实时建议。

27、在一些实施例中，所述实时建议包括实时速度和指导建议，用于指导列车运行。

28、本发明提出了基于卫星定位的列车限速预警系统，包括：

29、搜索单元，配置为搜索卫星数量；

30、计算单元，配置为响应于卫星数量超过预设数量，计算得到列车的位置信息和速度信息；

31、对比单元，配置为将列车的位置信息和预设的限速环线坐标信息进行对比，得到列车的当前位置，根据列车的速度信息计算得到列车的当前超速结果；

32、建议单元，配置为计算列车距离下一个限速区间的距离值，并根据列车的下一个限速区间的限速值和列车的速度信息产生实时建议，将实时建议和列车的当前超速结果返回。

33、本发明提出了一种计算机设备，包括：

34、至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时执行所述的基于卫星定位的列车限速预警方法的步骤。

35、本发明提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行所述的基于卫星定位的列车限速预警方法的步骤。

36、本发明至少具有以下有益技术效果：

37、本发明不需要在试运机车上添加任何相关部件，独立工作，使用方便，适用于机车车辆试运时的临时需求，整个系统嵌入了轨道交通车辆牵引计算，可以实现到达减速区域之前的提前减速和到达提速区间的延迟提速，考虑了车辆长度、重量等相关因素对车辆运行的影响，并且可以针对不同试运环线的需求，临时改变不同路段的限速需求，操作灵活，适用性强。