專利名稱：基于公眾gsm網(wǎng)絡實現(xiàn)鐵路專用無線調度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及實現(xiàn)鐵路專用無線調度的方法，尤其涉及一種基于公眾GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)鐵路專用無線調度的方法，可用于公眾GSM網(wǎng)絡下進行無線列調系統(tǒng)專用的語音通信和數(shù)據(jù)傳輸。
背景技術：
我國現(xiàn)有鐵路運輸中使用的無線通信系統(tǒng)主要為450MHz列調系統(tǒng)。隨著我國鐵路向高速鐵路、客運專線方向發(fā)展，既有無線通信系統(tǒng)提供的業(yè)務和功能與現(xiàn)代運輸需要之間的差距不斷擴大，其已成為制約我國鐵路發(fā)展的瓶頸。由于GSM-R技術滿足了現(xiàn)代鐵路運輸對信息化建設的需求，并具有技術的可持續(xù)發(fā)展性，所以必然成為我國鐵路運輸信息化建設的主要技術平臺。GSM-R (GSM for Railways)系統(tǒng)是專門為鐵路通信設計的綜合專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)。它在GSM Phase2+的規(guī)范協(xié)議的高級語音呼叫功能，如組呼、廣播呼叫、多優(yōu)先級搶占和強拆業(yè)務的基礎上，加入了基于位置尋址和功能尋址等功能，適用于鐵路通信特別是鐵路專用調度通信的需要，主要提供無線列調、編組調車通信、區(qū)段養(yǎng)護維修作業(yè)通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能，可為列車自動控制與檢測信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務。但是截至目前，國內只有部分鐵路段架設了 GSM-R網(wǎng)絡，而公眾GSM網(wǎng)絡早已實現(xiàn)了全面覆蓋。因此急需一種技術方法，來實現(xiàn)在沒有GSM-R網(wǎng)絡的鐵路區(qū)段也能進行GSM-R平臺所提供的無線列調業(yè)務。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有機車通信方法的不足，而提出一種基于公眾GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)鐵路專用無線調度的方法，可以在沒有GSM-R網(wǎng)絡的地方實現(xiàn)無線列調調度通信。本發(fā)明是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的一種基于公眾GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)鐵路專用無線調度的方法，其特征在于，本方法基于公眾GSM網(wǎng)絡和由機車臺、車站臺和調度臺組成的硬件系統(tǒng)的結合來實現(xiàn)無線列調調度通信；
所述車站臺和調度臺分別連接有路由器，車站臺與調度臺之間以及各車站臺之間的數(shù)據(jù)傳輸均通過互聯(lián)網(wǎng)進行，機車臺、車站臺和調度臺之間的語音通信均通過公眾GSM網(wǎng)絡進行；
所述機車臺包括顯示終端MMI (人機界面)和與其相連的主機，主機包括主控單元，主控單元利用串行通信總線與GSM語音單元、GSM數(shù)據(jù)單元、GPS單元和記錄單元相連，GSM語音單元、GSM數(shù)據(jù)單元和GPS單元分別連接天線7，電源單元為主機提供電源；
通過主控單元控制，由GSM語音單元在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功
倉泛;
通過主控單元控制，由GSM數(shù)據(jù)單元在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的數(shù)據(jù)傳輸功倉泛;
通過主控單元控制，由GPS單元采集機車位置信息；
通過主控單元控制，由記錄單元記錄系統(tǒng)的通話及工作數(shù)據(jù)；
通過 站臺由送受話器和與其相連的主機構成，主機包括平板電腦、GSM模塊和電源單元，GSM模塊分別與平板電腦、天線連接，電源單元為主機提供電源；
通過天線發(fā)送和接收GSM網(wǎng)絡端的信號；
通過GSM模塊將在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功能；
所述調度臺包括語音臺、主用工控機和備用工控機，語音臺由送受話器和與其相連的主機構成，主機包括平板電腦、GSM模塊和電源單元，GSM模塊分別與平板電腦、天線連接，電源單元為主機提供電源；
通過天線發(fā)送和接收GSM網(wǎng)絡端的信號；
通過GSM模塊將在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功能；
所述主用工控機用于完成各項數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務；當調度臺主用工控機發(fā)生故障時，備用工控機自動切換為主用。本發(fā)明的有益效果是應用本發(fā)明的方法，可用于公眾GSM網(wǎng)絡下進行無線列調系統(tǒng)專用的語音通信和數(shù)據(jù)傳輸，通過公眾GSM網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)鐵路專用無線調度，可以在沒有GSM-R網(wǎng)絡的地方實現(xiàn)無線列調調度通信，從而延伸和擴大了無線列調業(yè)務的應用范圍，具有推廣價值。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)示意 圖2為本發(fā)明的機車臺結構示意 圖3為本發(fā)明的車站臺結構示意 圖4為本發(fā)明的調度臺結構示意圖。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結合附圖和實施例詳細描述
如圖I所示，為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)由機車臺、車站臺和調度臺組成，車站臺和調度臺分別連接有路由器，車站臺與調度臺3之間以及車站臺與車站臺之間的數(shù)據(jù)傳輸均通過互聯(lián)網(wǎng)進行，機車臺、車站臺和調度臺3之間的語音通信均通過公眾GSM網(wǎng)絡6進行。如圖2所示，為機車臺的結構示意圖，包括至少一個MMI和與其相連的主機，主機包括主控單元，主控單元利用串行通信總線與GSM語音單元、GSM數(shù)據(jù)單元、GPS單元和記錄單元相連，GSM語音單元、GSM數(shù)據(jù)單元和GPS單元分別連接天線。GSM語音單元用于在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功能；
GSM數(shù)據(jù)單元用于在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的數(shù)據(jù)傳輸功能；
GPS單元用于采集機車位置信息；
記錄單元用于記錄系統(tǒng)的通話及工作數(shù)據(jù)；電源單元為主機各部分提供電源，主控單元與所述GSM語音單元、GSM數(shù)據(jù)單元、GPS單元和記錄單元相連接，用于控制主機各個單元的工作，在不同工作狀態(tài)下建立各單元與MMI的控制及話音通道。天線用于發(fā)送和接收GSM網(wǎng)絡端的信號，MMI供司機完成主機提供的各項操作，并將操作數(shù)據(jù)發(fā)送到各個相關單元，并將主機各單元的工作狀態(tài)顯示給司機。
如圖3所示，為車站臺的結構示意圖，包括送受話器和與其相連的主機，主機包括平板電腦、GSM模塊和電源單元。平板電腦還配備有鼠標和鍵盤。GSM模塊連接天線。各部件的功能如下
I)平板電腦實現(xiàn)整個車站臺的控制功能，配備有觸摸屏，用于發(fā)起和接收呼叫等簡單操作。2)GSM模塊用于在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功能。3)電源單元為主機各部分提供電源。4)鼠標和鍵盤用于編輯和發(fā)送調度命令。5)送受話器用于發(fā)送和收聽話音。6)天線用于發(fā)送和接收GSM網(wǎng)絡端的信號。如圖4所示，為調度臺的結構示意圖，包括語音臺，語音臺采用與車站臺相同設備，還包括主用工控機和備用工控機。語音臺連接有天線。各部件的功能如下
a)語音臺用于實現(xiàn)基于公眾GSM網(wǎng)絡的無線列調語音通信功能。b)主用工控機用于完成各項數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。c)備用工控機當調度臺主用工控機發(fā)生故障時，備用工控機自動切換為主用。d)天線用于發(fā)送和接收GSM網(wǎng)絡端的信號。因為各個設備的工作方式不完全相同，下面分為三個流程圖來分別說明。機車臺的實現(xiàn)方法流程為
步驟I、機車臺開機后，GSM語音單元和GSM數(shù)據(jù)單元在主控單元的控制下自動登錄網(wǎng)絡，GSM數(shù)據(jù)單元獲取到IP地址后向調度臺進行注冊，然后執(zhí)行步驟100 ；
步驟100、如果機車臺要主動發(fā)起呼叫，執(zhí)行步驟110 ;如果機車臺接收到呼叫，執(zhí)行步驟120 ;機車臺定時上傳一次位置信息，執(zhí)行步驟130 ;如果接收到調度命令，執(zhí)行步驟140 ；如果接收到路票信息，執(zhí)行步驟150 ;如果司機按關機按鍵，執(zhí)行步驟160 ；
步驟110、呼叫發(fā)起后，在主控單元的控制下GSM語音單元建立話音通道，機車臺進入通話狀態(tài)；
步驟111、司機可以按PTT與對方通話；
步驟112、通話結束后，任一方掛機，在主控單元的控制下GSM語音單元拆除話音通道，機車臺退出通話狀態(tài)，執(zhí)行步驟100 ；
機車臺通過電話號碼發(fā)起呼叫，發(fā)起方式均為一鍵發(fā)起，可以通過麗I上的可配置式按鍵發(fā)起，也可以通過查詢MMI上的電話本直接呼叫。步驟120、麗I發(fā)出振鈴，摘機后，在主控單元的控制下GSM語音單元建立話音通道，機車臺進入通話狀態(tài)；
步驟121、司機可以按PTT與對方通話；
步驟122、通話結束后，任一方掛機，在主控單元的控制下GSM語音單元拆除話音通道，機車臺退出通話狀態(tài)，執(zhí)行步驟100 ；
步驟130、GPS單元將采集到的機車位置信息發(fā)送給主控單元，在主控單元的控制下通過GSM數(shù)據(jù)單元發(fā)送給調度臺；
步驟131、如果機車臺接收到自動應答信息，則執(zhí)行步驟132，否則執(zhí)行步驟100 ；
步驟132、主控單元對自動應答信息中包含的位置信息進行分析判斷，把在本列機車周圍一定范圍內的其他機車和車站的位置信息顯示在MMI上，然后執(zhí)行步驟100 ；
步驟140、GSM數(shù)據(jù)單元將接收到的調度命令發(fā)送到主控單元，并在主控單元的控制下通過GSM數(shù)據(jù)單元發(fā)送自動確認信息；
步驟141、在主控單元的控制下，麗I自動顯示調度命令界面，并發(fā)出語音提示司機閱
讀；
步驟142、司機閱讀完，按簽收按鍵，主控單元通過GSM數(shù)據(jù)模塊向調度發(fā)送簽收信息，然后執(zhí)行步驟100 ；
步驟150、GSM數(shù)據(jù)單元將接收到的路票信息發(fā)送到主控單元，并在主控單元的控制下通過GSM數(shù)據(jù)單元發(fā)送自動確認信息；
步驟151、在主控單元的控制下，麗I自動顯示調度命令界面，并發(fā)出語音提示司機閱
讀；
步驟152、司機閱讀完，按簽收按鍵，主控單元通過GSM數(shù)據(jù)模塊向調度發(fā)送簽收信息，然后執(zhí)行步驟100 ；
步驟160、在主控單元的控制下，GSM數(shù)據(jù)模塊自動注銷IP地址并關機。車站臺的實現(xiàn)方法流程為
步驟2、車站臺開機后自動進行GSM模塊登網(wǎng)和登錄internet網(wǎng)絡，并通過有線通道將IP地址發(fā)送給調度進行注冊。車站臺與路由器直接相連，根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸對象，選擇路由到GSM網(wǎng)絡通道還是有線通道。步驟200、如果車站臺要主動發(fā)起呼叫，執(zhí)行步驟210 ;如果車站臺接收到呼叫，執(zhí)行步驟220 ;如果接收到自動應答信息，執(zhí)行步驟230 ;如果接收到調度命令信息，步驟240 ；如果要發(fā)送路票，執(zhí)行步驟250 ；
步驟210、呼叫發(fā)起后，GSM單元建立起無線話音通道，車站臺進入通話狀態(tài)；
車站臺配置有觸摸屏，采用一鍵發(fā)起方式，呼叫時根據(jù)想要呼叫的對象直接按觸摸屏上的相應按鈕。車站臺還具有通話記錄，分為已接來電、未接來電和呼出電話三類，可以在查找界面再次發(fā)起呼叫。步驟211、車站值班員通過送受話器與對方通話；
步驟212、通話結束后,任一方掛機，GSM單元拆除話音通道,車站臺退出通話狀態(tài),執(zhí)行步驟200 ；
步驟220、車站臺屏幕自動顯示來呼方身份，摘機，GSM單元建立起無線話音通道，車站臺進入通話狀態(tài)后；
步驟221、車站值班員通過送受話器與對方通話；
步驟222、通話結束后,任一方掛機，GSM單元拆除話音通道,車站臺退出通話狀態(tài),執(zhí)行步驟200 ；步驟230、車站臺對自動應答信息進行分析，將距離本站一定區(qū)域范圍內的所有機車和車站位置顯示在屏幕上，然后執(zhí)行步驟200 ；
步驟240、車站臺通過有線通道向調度發(fā)送自動確認信息；
步驟241、車站臺自動在屏幕上顯示調度命令信息，同時發(fā)出語音提示值班員閱讀；步驟242、值班員閱讀完后按簽收按鍵，車站臺通過有線通道向調度發(fā)送簽收信息，然后執(zhí)彳了步驟200 ；
步驟250、車站值班員在車站臺操作界面編輯路票信息，通過有線通道發(fā)送給調度臺； 步驟251、如果車站臺收到自動確認信息，則執(zhí)行步驟252，否則執(zhí)行步驟250 ；
步驟252、路票發(fā)送成功，執(zhí)行步驟200 ；
調度臺的實現(xiàn)方法流程為 其中語音通信功能由語音臺完成，數(shù)據(jù)傳輸功能由工控機完成。步驟3、調度臺接收到機車臺和車站臺發(fā)送的IP地址，在本地存儲并建立映射關系;
調度臺與路由器直接相連，根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸對象，選擇路由到GSM網(wǎng)絡通道還是有線通道。步驟300、如果調度臺要主動發(fā)起呼叫，執(zhí)行步驟310 ;如果調度臺接收到呼叫,執(zhí)行步驟320 ;如果接收到機車位置信息，執(zhí)行步驟330 ;如果接收到路票，執(zhí)行步驟340 ;如果要發(fā)送調度命令，執(zhí)行步驟350 ；
步驟310、呼叫發(fā)起后，GSM單元建立起無線話音通道，調度臺進入通話狀態(tài)；
調度臺配置有觸摸屏，采用一鍵發(fā)起方式，呼叫時根據(jù)想要呼叫的對象直接按觸摸屏上的相應按鈕。調度臺還具有通話記錄，分為已接來電、未接來電和呼出電話三類，可以在查找界面再次發(fā)起呼叫。步驟311、調度員通過送受話器與對方通話；
步驟312、通話結束后,任一方掛機，GSM單元拆除話音通道,調度臺退出通話狀態(tài),執(zhí)行步驟300 ；
步驟320、調度臺屏幕自動顯示來呼方身份，摘機，GSM單元建立起無線話音通道，調度臺進入通話狀態(tài)后；
步驟321、調度員通過送受話器與對方通話；
步驟322、通話結束后,任一方掛機，GSM單元拆除話音通道,調度臺退出通話狀態(tài),執(zhí)行步驟300 ；
步驟330、根據(jù)機車位置判斷機車所在區(qū)域，生成自動應答信息，通過無線通道向機車臺發(fā)送，同時通過有線通道向車站臺發(fā)送；
調度臺收到機車位置信息后，判斷機車位置屬于哪個轄區(qū)，將該轄區(qū)的所有機車和車站位置信息打包成自動應答信息，下發(fā)給機車和轄區(qū)內的車站。步驟331、調度臺對接收到的機車位置信息進行分析處理，在調度臺屏幕上更新該機車的所在位置，然后執(zhí)行步驟300 ；
步驟340、調度臺將路票信息通過無線通道轉發(fā)給指定機車；
步驟341、如果接收到機車返回的自動確認信息，則執(zhí)行步驟342，否則執(zhí)行步驟340 ； 步驟342、將自動確認信息通過有線通道轉發(fā)給發(fā)送路票的車站臺；步驟343、如果接收到機車返回的簽收信息，則執(zhí)行步驟344，否則執(zhí)行步驟300 ；
步驟344、將簽收信息通過有線通道轉發(fā)給發(fā)送路票的車站臺，然后執(zhí)行步驟300 ；步驟350、調度員在操作界面編輯調度命令信息，按發(fā)送鍵，通過有線通道發(fā)往指定車站，或著通過無線通道發(fā)往指定機車；
步驟351、如果接收到機車臺或車站臺發(fā)送的自動確認信息，則執(zhí)行步驟352，否則執(zhí)行步驟350 ；
步驟352、調度命令發(fā)送成功，然后執(zhí)行步驟300。 本發(fā)明的方案既實現(xiàn)了機車司機、車站值班員和調度員之間基于公眾GSM網(wǎng)絡的無線調度通話功能，同時實現(xiàn)了基于公眾GSM網(wǎng)絡和internet有線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸功能。以上流程僅用于說明本發(fā)明的技術方案而非限制，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。根據(jù)上述說明，結合本領域技術可實現(xiàn)本發(fā)明的方案。
權利要求
1.一種基于公眾GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)鐵路專用無線調度的方法，其特征在于，本方法基于公眾GSM網(wǎng)絡和由機車臺、車站臺和調度臺組成的硬件系統(tǒng)的結合來實現(xiàn)無線列調調度通 目; 所述車站臺和調度臺分別連接有路由器，車站臺與調度臺之間以及各車站臺之間的數(shù)據(jù)傳輸均通過互聯(lián)網(wǎng)進行，機車臺、車站臺和調度臺之間的語音通信均通過公眾GSM網(wǎng)絡進行； 所述機車臺包括顯示終端MMI和與其相連的主機，主機包括主控單元，主控單元利用串行通信總線與GSM語音單元、GSM數(shù)據(jù)單元、GPS單元和記錄單元相連，GSM語音單元、GSM數(shù)據(jù)單元和GPS單元分別連接天線7，電源單元為主機提供電源； 通過主控單元控制，由GSM語音單元在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功倉泛; 通過主控單元控制，由GSM數(shù)據(jù)單元在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的數(shù)據(jù)傳輸功倉泛; 通過主控單元控制，由GPS單元采集機車位置信息； 通過主控單元控制，由記錄單元記錄系統(tǒng)的通話及工作數(shù)據(jù)； 通過MMI人機界面，將操作數(shù)據(jù)發(fā)送到各個相關單元，并顯示主機各單元的工作狀態(tài)；所述車站臺由送受話器和與其相連的主機構成，主機包括平板電腦、GSM模塊和電源單元，GSM模塊分別與平板電腦、天線連接，電源單元為主機提供電源； 通過天線發(fā)送和接收GSM網(wǎng)絡端的信號； 通過GSM模塊將在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功能； 所述調度臺包括語音臺、主用工控機和備用工控機，語音臺由送受話器和與其相連的主機構成，主機包括平板電腦、GSM模塊和電源單元，GSM模塊分別與平板電腦、天線連接，電源單元為主機提供電源； 通過天線發(fā)送和接收GSM網(wǎng)絡端的信號； 通過GSM模塊將在公眾GSM網(wǎng)絡下實現(xiàn)無線列調的語音通信功能； 所述主用工控機用于完成各項數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務；當調度臺主用工控機發(fā)生故障時，備用工控機自動切換為主用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于公眾GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)鐵路專用無線調度的方法，本方法基于公眾GSM網(wǎng)絡和由機車臺、車站臺和調度臺組成的硬件系統(tǒng)結合來實現(xiàn)無線列調調度通信；車站臺和調度臺分別連接有路由器，車站臺與調度臺之間以及各車站臺之間的數(shù)據(jù)傳輸均通過互聯(lián)網(wǎng)進行，機車臺、車站臺和調度臺之間的語音通信均通過公眾GSM網(wǎng)絡進行；通過公眾GSM網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)鐵路專用無線調度，可以在沒有GSM-R網(wǎng)絡的地方實現(xiàn)無線列調調度通信，從而延伸和擴大了無線列調業(yè)務的應用范圍，具有推廣價值。
文檔編號H04W84/04GK102616256SQ201210072319
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權日2012年3月19日
發(fā)明者代雙杰, 劉明, 李欣, 王永佳, 王玉璽, 薛佳, 趙麗, 趙化磊, 鄒華勇, 鄭彩順, 黃志剛 申請人:天津七一二通信廣播有限公司