CN107284471A - 一种基于车车通信的cbtc*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于车车通信的CBTC***，所述CBTC***包括：智能列车监控ITS***、对象控制器OC、列车管理平台TMC、数据通信***DCS以及设置于各列车上的智能车载控制器IVOC。本发明公开的CBTC***，可减少地面设备，取消地面ATP、联锁等设备，IVOC通过与前后车的IVOC、OC以及ITS***进行信息交互可自主计算移动许可，规划行车路径；ITS***可基于现场情况，自动生成列车运行控制信息，减轻运营调度人员的作业负担，提升运营效率和服务水平；并发送给所述IVOC；TMC获取线路限速信息并发送给线路上的各列车，可实现列车安全防护。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种基于车车通信的CBTC***。
背景技术
传统的CBTC(Communication Based Train Control，基于通信的列车自动控制)***是保证列车运行安全、实现行车指挥、列车运行自动化和提高运输效率的关键***设备，CBTC***主要设备有：车载设备、轨旁设备以及地面设备，各设备具体说明如下：
车载设备(Vehicle on board Control，VOBC)包括：车载自动防护***(车载ATP，Automatic Train Protection)、车载自动驾驶***(车载ATO，Automatic TrainOperation)等；
轨旁设备包括：信号机、道岔、应答器、计轴器、自动停车信标、站台屏蔽门、防洪门及紧急停车按钮等；
地面设备包括：列车自动监控***(Automatic Train Supervision，ATS)、区域控制器(Zone Controller，ZC)、计算机联锁(Computer Interlocking，CI)、数据通信***(Data Communication System，DCS)等；其中，ZC包括：地面列车自动防护***(地面ATP)和地面列车自动驾驶***(地面ATO)；CI对地面办理进路，保证进路、道岔与信号机之间联锁关系正确，保证列车运行线路安全。
可见，CBTC***是涉及地面、轨旁、车载、车站等设备构成的覆盖整条线路及其所有车站和列车的分布式***。
传统的CBTC***以地面控制为主，如图1所示，列车通过向地面的ZC注册并主动接受ZC的控制，并主动向ZC汇报位置，ZC为管辖区域内的列车计算移动授权(MA)，通过连续的车地双向无线通信实现车地信息的交互，实现了基于目标-距离的移动闭塞制式下的追踪运行。
上述以地面控制为主的控制方式体现了控制集中的思想，由地面ZC计算移动授权集中管理列车的通过和折返作业。列车主动向ZC汇报位置，ZC根据列车位置进行列车排序，计算线路上列车的相邻关系，根据前车车尾为后车计算MA。实际应用中，ZC需要每周期对管辖区域内列车进行筛选、排序，识别出每列车的位置以及列车之间的相邻关系，由于车地传输存在一定延时，信息从车载到ZC再回到车载存在一定累计误差。
传统CBTC***以地面控制为主，主要存在以下缺陷1)～3)：
1)由于ZC和CI分别运行在不同的工控机器中，大大增加了地面设备的建设成本和维护成本。
2)地面设备采用CI控制和管理轨旁设备，ZC结合轨旁信息和列车运行信息，计算MA信息，并将该信息提供给列车，同时将列车对轨旁设备的控制信息传给CI，达到对轨旁设备的控制功能，由于轨旁设备繁多，***相互之间的接口信息也较多，增加了***的复杂度，从而增加了***的维护成本，同时由于***之间的信息传输的延迟性，降低了***的实时性。同时也限制了列车的灵活运行控制和智能化水平。
3)地面设备繁多，不利于对线路的升级、改造以及线路间的互联互通。
随着轨道交通里程的增长，保障轨道交通高安全、高效率运行的信号***也产生了新的需求。在保证行车安全和设备高可靠性的前提下，优化***架构，减少轨旁、车站设备，最大限度的缩短列车运行间隔是是未来信号***发展的方向。
为此，现有技术提供了一种轨道交通全自动驾驶精简***，如图2所示，包括：中心级综合调度自动化控制中心101、车站级综合调度自动化控制子中心102、无线管理集散控制***DCS 103、数据库存储单元DSU 104、对象控制器OC 105和车载控制器VOBC 106。该轨道交通全自动驾驶精简***，可精简地面设备，取消地面ATP、联锁等设备。由列车根据运行计划，线路资源状况及自身运行状态自主计算移动许可，保证列车在线路上的自主安全运行控制。在保证列车前后方安全距离的基础上，两个相邻的移动闭塞区域就能以很小的间隔同时前进，使得列车能以允许最大的速度和较小的间隔运行，提高运营效率。该***还可以降低建设和维护成本、减少中间环节、提高性能、降低复杂度、提高可靠性和缩小运行间隔。
然而，现有的轨道交通全自动驾驶精简***存在如下技术问题：
1、现有的轨道交通全自动驾驶精简***中不论是中心级综合调度自动化控制中心，还是车站级综合调度自动化控制子中心，均需要调度人员根据现场情况发出控制指令。因此，需要通过一种方式实现控制指令自动生成。
2、现有的轨道交通全自动驾驶精简***中的车载控制器VOBC只能接收列车运行计划，然后再进行移动许可计算及路径规划，无法在特殊情况(例如未接收到列车运行计划)下，进行移动许可计算及路径规划。
3、现有的轨道交通全自动驾驶精简***中的车载控制器VOBC可进行限速计算，但是对于当某段特定线路的运营条件发生变化时，通过VOBC进行限速计算，会有一定时延，无法快速响应，存在安全隐患。
发明内容
由于现有技术存在的上述问题，本发明提出克服上述问题或者至少部分地解决上述问题一种基于车车通信的CBTC***。
为此目的，本发明提出一种基于车车通信的CBTC***，包括：智能列车监控ITS***、对象控制器OC、列车管理平台TMC、数据通信***DCS以及设置于各列车上的智能车载控制器IVOC；
其中，所述ITS***、所述OC以及所述TMC分别通过所述DCS与所述IVOC通信连接；所述OC以及所述TMC分别通过所述DCS与所述ITS***通信连接；各所述IVOC之间通信连接；
所述OC，用于获取轨旁设备信息以及区段信息，并发送给所述ITS***和所述IVOC，以及基于所述IVOC和所述ITS***发送的轨旁设备控制信息对轨旁设备进行控制；
所述IVOC，用于与前后车的IVOC、所述OC以及所述ITS***进行信息交互，以实现移动授权计算、行车路径规划、行车控制、测速测距、无人驾驶、***时间管理、列车速度管理防护、模式管理、行车安全防护、列车信息管理以及辅助驾驶；
所述ITS***，用于对全线的行车、车辆、机电设备和供电设备进行监控，并进行紧急事故情况下的应急处理，还用于基于所述轨旁设备信息、所述区段信息以及列车运行状态信息，生成列车运行控制信息并发送给所述IVOC；以及获取线路限速信息，并发送给所述TMC；
所述TMC，用于存储所述线路限速信息，并发送给所述线路上的各列车。
可选的，所述IVOC，包括：人机接口MMI模块以及智能列车防护ITP子***；
其中，所述MMI模块与所述ITP子***通信连接；
所述MMI模块，用于获取司机输入的目的地信息；
所述ITP子***，用于获取列车运行状态信息，并发送给所述ITS***；以及基于所述目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息生成行车路径，并基于所述行车路径进行行车控制；
其中，所述基于所述目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息生成行车路径，包括：
基于所述目的地信息，查询车载配置路径信息中是否存在目标路径，所述目标路径包括当前位置及所述目的地：若存在，则生成行车路径为所述目标路径；若不存在，则基于所述轨旁设备信息以及区段信息，计算当前位置到所述目的地的路径，并通过所述MMI模块进行显示，在接收到所述MMI模块反馈的司机确认命令后，生成行车路径为计算得到的路径。
可选的，所述IVOC，还包括：应答器传输模块BTM以及测速测距模块；
所述BTM、所述测速测距模块分别与所述ITP子***通信连接；
所述BTM，用于获取应答器信息并发送给所述ITP子***；
所述测速测距模块，用于测量本车速度以及测量本车行车距离，并发送给所述ITP子***；
所述ITP子***，还用于基于所述应答器信息、本车速度以及本车行车距离，确定本车位置；以及进行无计轴器辅助的邻车识别，具体包括如下步骤：
在本车驶入所述OC的管辖区域之前，获取所述OC管辖范围内所有运行列车的ID信息，并与每一ID信息对应的列车的ITP子***进行通信，获得每一ID信息对应列车的位置信息；采用应答器排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出本车的邻车的ID信息。
可选的，所述ITS***，还用于生成限速指示信息并发送给所述TMC；其中，所述限速指示信息用于指示是否开启线路限速功能；
所述TMC将所述线路限速信息发送给所述线路上的各列车，包括：在确定所述限速指示信息指示开启线路限速功能后，将所述线路限速信息周期性地发送给所述线路上的各列车。
可选的，所述MMI模块，还用于显示所述ITP子***生成的行车路径、显示所述列车运行状态信息以及显示用于人机互操作信息。
可选的，所述ITP子***，还用于基于所述邻车识别结果，与邻车的ITP子***通信，获取邻车的运行状态信息，并基于所述邻车的运行状态信息、所述本车速度及所述本车位置，控制与邻车之间的距离间隔、计算移动授权；以及基于所述列车运行控制信息规划行车路径，并基于该行车路径进行行车控制；以及接收所述OC发送的轨旁设备信息以及区段信息，生成轨旁设备第一控制信息并发送给所述OC；
所述ITS***，还用于基于所述轨旁设备信息、所述区段信息以及所述列车运行状态信息，生成轨旁设备第二控制信息并发送给所述OC；
所述OC，还用于基于所述轨旁设备第一控制信息及所述轨旁设备第二控制信息，控制轨旁设备。
可选的，所述IVOC，还包括：智能列车驾驶ITO子***、驾驶台接口处理模块以及通信接口；
所述ITO子***与所述ITP子***通信连接；所述ITO子***以及所述ITP子***分别与所述驾驶台接口处理模块通信连接；所述ITP子***通过所述通信接口与所述DCS通信连接；
所述ITO子***，用于在所述ITP子***控制下在自动驾驶线路上进行无人驾驶；
所述驾驶台接口处理模块，用于采集驾驶台的控制信息，并发送给所述ITP子***和所述ITO子***，以使所述ITP子***和所述ITO子***对列车进行控制。
可选的，所述ITP子***，还用于基于预设规则进行***时间管理、列车速度管理防护、模式管理、行车安全防护、列车信息管理以及辅助驾驶；
其中，所述***时间管理，包括：列车时间与时钟服务器时间同步；
所述列车速度管理防护，包括：参数更新、轮径校验、限速计算和超速防护；
所述模式管理，包括管理预设最高驾驶模式、级别转换和两端可疑标志；
所述行车安全防护，包括：停车管理、发车防护、站台紧急停车按钮响应、管理退行防护和设备安全防护；
所述列车信息管理，包括：列车测试、列车完整性检查、版本号管理、列车位置管理、零速判断和对端控制防护；
所述辅助驾驶，包括：车门状态管理、车门允许、车门和屏蔽门联动控制、折返换端、自动折返、列车自动运行ATO使能和ATO监督。
可选的，所述OC还用于：信息采集与存取、资源分配、数据通信和通信列车信息管理；
所述信息采集与存取，包括：通过与轨旁设备交互，实时获取线路资源的状态信息；
所述资源分配，包括：为列车分配线路资源，并提供不同的资源权限级别；
所述数据通信，包括：接入DCS骨干网和/或DCS无线网，与IVOC和ITS***进行数据交互；
所述通信列车信息管理，包括：维护与所述OC建立连接的IVOC的列表。
可选的，所述DCS包括：DCS骨干网和DCS无线网，用于所述ITS***、所述OC、所述TMC与所述IVOC之间的通信连接管理。
由上述技术方案可知，本发明公开的基于车车通信的CBTC***，可减少地面设备，取消地面ATP、联锁等设备，IVOC通过与前后车的IVOC、OC以及ITS***进行信息交互可自主计算移动许可，规划行车路径；ITS***可基于现场情况，自动生成列车运行控制信息，减轻运营调度人员的作业负担，提升运营效率和服务水平；并发送给所述IVOC；TMC获取线路限速信息并发送给线路上的各列车，可实现列车安全防护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为传统的CBTC***的结构示意图；
图2为背景技术中轨道交通全自动驾驶精简***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于车车通信的CBTC***的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种对象控制器OC的功能示意图；
图5为本发明实施例提供的一种道岔资源锁状态跳转示意图；
图6为本发明实施例提供的一种基于车车通信的CBTC***各组成部分的连接示意图；
图7为本发明实施例提供的一种IVOC的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将相同的名称区分开来，而不是暗示这些名称之间的关系或者顺序。
总的来说，为了突破传统CBTC***采用区域控制器ZC集中式的列车运行控制理论，本发明实施例提供基于车车通信的CBTC***对传统CBTC***改进和升级，基于车车通信的CBTC***是以列车自主控制为核心的分散控制模型。如图3所示，在基于CBTC的移动闭塞信号控制***的基础上，从***架构上将ZC、CI合并到智能车载控制器(IntelligentVehicle On-based Controller，IVOC)中，轨旁设置仅具备对道岔进行控制的对象控制器(Object Controller，OC)，CI进路办理变为通过前后列车直接通信的方式，列车获取前车位置和运行速度等信息，自行计算MA控制本车的速度，实现与前车的追踪运行，防止列车相撞、追尾，从而更安全可靠的运行。
如图3所示，本实施例公开了一种基于车车通信的CBTC***，可包括如下组成部分：智能列车监控(Intelligent Train Supervision，ITS)***、对象控制器(ObjectController，OC)、列车管理平台(Train Manage Center，TMC)、数据通信***(DataCommunication System，DCS)以及设置于各列车上的智能车载控制器(IntelligentVehicle On-based Controller，IVOC)。
其中，ITS***、OC、TMC及DCS共同构成地面设备，可见本实施例公开的基于车车通信的CBTC***，相比传统的CBTC***，减少了地面设备种类，减少了地面设备的建设成本和维护成本，利于对线路的升级、改造以及线路间的互联互通；相比传统的CBTC***，还减少了***相互之间的接口信息，减少了***的复杂度，从而减少了***的维护成本，同时，提高了***的实时性。
各组成部分之间的连接关系如下：
ITS***、OC以及TMC分别通过DCS与IVOC通信连接；OC以及TMC分别通过DCS与ITS***通信连接；各IVOC之间通信连接。
各组成部分的具体说明如下：
所述OC，用于获取轨旁设备信息以及区段信息，并发送给ITS***和IVOC，以及基于所述IVOC和所述ITS***发送的轨旁设备控制信息对轨旁设备进行控制。
本实施例中，为了区分IVOC以及ITS***发送的轨旁设备控制信息，下文使用轨旁设备第一控制信息和轨旁设备第二控制信息来区分。
本实施例中，轨旁设备包括：信号机、道岔、应答器、计轴器、自动停车信标、站台屏蔽门、防洪门及紧急停车按钮等。
本实施例中，轨旁设备及区段可统称为对象，由OC获取对象信息，并由OC将对象信息发送给ITS和IVOC。
所述IVOC，用于与前后车的IVOC、所述OC以及所述ITS***进行信息交互，以实现移动授权计算、行车路径规划、行车控制、测速测距、无人驾驶、***时间管理、列车速度管理防护、模式管理、行车安全防护、列车信息管理以及辅助驾驶。
本实施例公开的基于车车通信的CBTC***，从***架构上将ZC、CI合并到IVOC中，可减少地面设备，取消地面ATP、联锁等设备，IVOC通过与前后车的IVOC、OC以及ITS***进行信息交互可自主计算移动许可，规划行车路径。
本实施例中，IVOC，具体用于获取列车运行状态信息，并发送给ITS***；尤其是，IVOC在特殊情况(例如设备故障，网络信号不好)获取司机输入的目的地信息，并基于目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息自动生成行车路径，并基于行车路径进行行车控制。
本实施例中，列车运行状态信息例如为列车位置、列车速度等信息。
本实施例中，所述IVOC基于目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息生成行车路径，具体包括：基于目的地信息，查询车载配置路径信息中是否存在目标路径，所述目标路径包括当前位置及所述目的地：若存在，则生成行车路径为所述目标路径；若不存在，则基于轨旁设备信息以及区段信息，计算当前位置到所述目的地的路径，并在接收到司机确认命令后，生成行车路径为计算得到的路径。
可见，本实施例中，智能车载控制器IVOC可获取司机输入的目的地信息，并自动重新生成行车路径，突破传统CBTC***，列车运行计划统一由ATS进行分配的局限，解决了现有的轨道交通全自动驾驶精简***中的车载控制器VOBC只能接收列车运行计划，然后再进行移动许可计算及路径规划，无法在特殊情况(例如未接收到列车运行计划)下，进行移动许可计算及路径规划的缺陷，智能车载控制器IVOC相比车载控制器VOBC，更加智能。
所述ITS***，用于对全线的行车、车辆、机电设备和供电设备进行监控，并进行紧急事故情况下的应急处理，还用于基于轨旁设备信息、区段信息以及列车运行状态信息，生成列车运行控制信息并发送给IVOC；以及获取线路限速信息，并发送给所述TMC。
本实施例中，ITS***为地铁运营调度人员提供了一个对全线行车、车辆、机电设备和供电设备进行监控的监控平台，并进行紧急事故情况下的应急处理。通过与OC和列车的IVOC通信，ITS***获得现场信号设备和列车运行的实时状态信息，并把这些信息显示给地铁运营调度人员。地铁运营调度人员根据现场情况发出控制指令。本实施例中，ITS***主要完成如下功能：线路信息显示、战场控制、列车运行控制、列车运行追踪、列车运行描述、列车运行图管理、列车运行计划及车辆管理、列车运行调整、列车运行信息查询等功能。
可见，本实施例中，除了地铁运营调度人员根据现场情况发出控制指令，智能列车监控ITS***还可基于轨旁设备信息、区段信息以及列车运行状态信息，确定现场情况，并自动生成列车运行控制信息，减轻运营调度人员的作业负担，提升运营效率和服务水平，解决了现有的轨道交通全自动驾驶精简***中不论是中心级综合调度自动化控制中心，还是车站级综合调度自动化控制子中心，均需要调度人员根据现场情况发出控制指令的缺陷，智能列车监控ITS***相比传统的自动列车监控ATS***，更加智能。
本实施例中，ITS***也可向运营调度人员显示轨旁设备信息、区段信息以及列车运行状态信息，由运营调度人员根据现场情况发列车运行控制指令。
本实施例中，列车运行控制信息例如包括：调度信息、校时信息、运行计划等用于对列车运行进行监控的信息。
所述TMC，用于存储所述线路限速信息，并发送给所述线路上的各列车。
可见，本实施例中，当某段特定线路的运营条件发生变化时，ITS***从运营调度人员处获取运营要求的线路限速信息，并发送给TMC，TMC存储线路限速信息，同时将此信息发送给该特定线路上运行的各列车，实现列车安全防护，解决了现有的轨道交通全自动驾驶精简***中的车载控制器VOBC可进行限速计算，但是对于当某段特定线路的运营条件发生变化时，通过VOBC进行限速计算，会有一定时延，无法快速响应，存在安全隐患的缺陷。
本实施例中，所述DCS包括：DCS骨干网和DCS无线网，用于所述ITS***、所述OC、所述TMC与所述IVOC之间的通信连接管理。
在一个具体的例子中，所述IVOC，包括：人机接口(Man-Machine Interface，MMI)模块以及智能列车防护(Intelligent Train Protection，ITP)子***；
其中，MMI模块与ITP子***通信连接；
所述MMI模块，用于获取司机输入的目的地信息；
所述ITP子***，用于获取列车运行状态信息，并发送给ITS***；以及基于目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息生成行车路径，并基于所述行车路径进行行车控制；
其中，所述基于所述目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息生成行车路径，包括：
基于所述目的地信息，查询车载配置路径信息中是否存在目标路径，所述目标路径包括当前位置及所述目的地：若存在，则生成行车路径为所述目标路径；若不存在，则基于所述轨旁设备信息以及区段信息，计算当前位置到所述目的地的路径，并通过所述MMI模块进行显示，在接收到所述MMI模块反馈的司机确认命令后，生成行车路径为计算得到的路径。
本实施例公开的基于车车通信的CBTC***，IVOC包括MMI模块和ITP子***，MMI模块获取司机输入的目的地信息，ITP子***基于目的地信息自动重新生成行车路径，突破传统CBTC***，列车运行计划统一由ATS进行分配的局限。
在一个具体的例子中，所述MMI模块，还用于显示所述ITP子***生成的行车路径、显示所述列车运行状态信息以及显示用于人机互操作信息。其中，人机互操作信息例如为司机与列车自检的互动操作信息。
在一个具体的例子中，所述IVOC，还包括：应答器传输模块(Balise TransmissionModule，BTM)以及测速测距模块；
所述BTM、所述测速测距模块分别与所述ITP子***通信连接；
所述BTM，用于获取应答器信息并发送给所述ITP子***；
所述测速测距模块，用于测量本车速度以及测量本车行车距离，并发送给所述ITP子***；
所述ITP子***，还用于基于所述应答器信息、本车速度以及本车行车距离，确定本车位置；以及进行无计轴器辅助的邻车识别，邻车识别具体包括如下步骤：
在本车驶入所述OC的管辖区域之前，获取所述OC管辖范围内所有运行列车的ID信息，并与每一ID信息对应的列车的ITP子***进行通信，获得每一ID信息对应列车的位置信息；采用应答器排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出本车的邻车的ID信息。
本实施例中，可以在计轴器故障时，实现邻车识别。若计轴器无故障，本实施例公开的ITP子***也可实现基于计轴器的邻车识别，具体可采用现有方式，本实施例不再赘述。
本实施例中，测速测距模块可通过雷达、速度传感器、惯导等实现列车测速。ITP子***可采用卫星数据、应答器传输模块采集的应答器信息以及通过速度积分算法等定位方式，实现对列车自主定位，具体地，通过应答器、GPS定位等方式获取列车的初始位置，并对列车的位置进行更新。
本实施例中，测速测距模块根据列车的当前速度，推算出列车的周期走行距离，再通过对列车周期走行距离的累加，计算出列车在指定时间内的走行距离，ITP子***通过累加走行距离实现列车位置更新。测速测距模块在计算列车走行距离过程中，要考虑列车测速误差、列车空滑打滑状态等因素，计算周期累计测距误差。
本实施例中，测速测距模块可采用来自速度传感器、多普勒雷达两种设备的数据进行列车速度融合，来保证列车速度测量的可靠性和精度。
本实施例中，对于列车测速，测速测距模块可采用模块化设计，定义标准的速度接口，以使测速测距模块支持不同测速方案的接入。需要更改测速传感器时，无需更改速度接口和测速测距模块。
本实施例中，安装于轴端的2个速度传感器，采取冗余方式，任意一个故障都不会影响测速测距模块的可用性。测速测距模块采用雷达非轮轴式测速设备对列车速度进行速度信息校验等辅助测量，可以有效避免因为空转、滑行带来的速度测量误差。
本实施例中，列车通过应答器后获得位置校正。当校正位置与列车当前定位的相差在一定范围(此范围根据周期空转滑行距离、定位误差等参数周期计算)内时，更新列车位置，否则列车位置无效。
在一个具体的例子中，所述ITS***，还用于生成限速指示信息并发送给所述TMC；其中，所述限速指示信息用于指示是否开启线路限速功能；
所述TMC将所述线路限速信息发送给所述线路上的各列车，包括：在确定所述限速指示信息指示开启线路限速功能后，将所述线路限速信息周期性地发送给所述线路上的各列车。
本实施例中，TMC辅助完成临时限速的开启或取消功能，即TMC在确定限速指示信息指示开启线路限速功能后，开启临时限速功能，将线路限速信息周期性地发送给所述线路上的各列车，实现限速线路上各列车的安全防护。
在一个具体的例子中，IVOC实现移动授权计算、行车路径规划、行车控制，具体为：所述ITP子***，还用于基于邻车识别结果，与邻车的ITP子***通信，获取邻车的运行状态信息，并基于邻车的运行状态信息、本车速度及本车位置，控制与邻车之间的距离间隔、计算移动授权；以及基于列车运行控制信息规划行车路径，并基于该行车路径进行行车控制；
所述ITP子***，还用于实现上述移动授权计算、行车路径规划及行车控制；以及接收OC发送的轨旁设备信息以及区段信息，生成轨旁设备第一控制信息并发送给OC。
本实施例中，本车的ITP子***与邻车的ITP子***通信，获取的邻车运行状态信息包括：列车位置、列车速度等信息。
本实施例中，移动授权是指列车在任何情况下都不能越过的目标点。传统的CBTC***中，移动授权计算功能由区域控制器(Zone Controller，ZC)来完成。而在车车通信***下，IVOC中的ITP子***通过连续的车-车通信、车-地通信，与前车进行列车运行状态信息交互(列车运行状态信息例如列车位置、列车速度)；ITP子***从OC获取轨旁设备信息(例如道岔信息、屏蔽门信息)；ITP子***接收ITS***发送的列车运行控制信息(例如运行计划，包括目的站、下一站信息、停车区域、停站时间等等)，计算列车的移动授权(MA)。
本实施例中，ITP子***计算MA信息后，可确定列车的运行方向和运行权限，并保证当前列车与前方列车的安全追踪间隔，满足设计行车间隔和折返间隔要求，以确定列车运行的最大安全速度。与传统CBTC***相比，车车通信***下的IVOC的ITP子***主动地计算移动授权，而非被动接收移动许可。
本实施例中，ITP子***能够根据ITS***发送的列车运行控制信息(例如运行计划)，根据运行计划中的终点站以及车载配置路径信息预设的运行路径，一次性规划列车整个运行过程中的路径，并申请控制规划路径范围内的线路资源。每一个周期，ITP子***会根据实际运行的情况不断地延伸规划行车路径。
本实施例中，所述ITS***，还用于基于轨旁设备信息、区段信息以及列车运行状态信息，生成轨旁设备第二控制信息并发送给OC。
本实施例中，所述OC，还用于基于轨旁设备第一控制信息及轨旁设备第二控制信息，控制轨旁设备。
本实施例公开的基于车车通信的CBTC***，通过列车之间的通信，赋予列车更多的自主计算移动授权、路径规划等功能权限，实现列车的智能化驾驶，减少对地面设备的依赖，该CBTC***不仅大大降低了信号***轨旁设备的建设以及维护成本，而且对列车间隔具有更灵活的控制，从而提高了列车的运行效率。
在一个具体的例子中，所述IVOC，还包括：智能列车驾驶ITO子***、驾驶台接口处理模块以及通信接口。
所述ITO子***与所述ITP子***通信连接；所述ITO子***以及所述ITP子***分别与所述驾驶台接口处理模块通信连接；所述ITP子***通过所述通信接口与所述DCS通信连接。
所述ITO子***，用于在所述ITP子***控制下在自动驾驶线路上进行无人驾驶。
本实施例中，所述ITO子***支持列车能够运行在自动驾驶线路上，且具备全自动无人驾驶功能。
所述驾驶台接口处理模块，用于采集驾驶台的控制信息，并发送给所述ITP子***和所述ITO子***，以使所述ITP子***和所述ITO子***对列车进行控制。
在一个具体的例子中，所述ITP子***，还用于基于预设规则进行***时间管理、列车速度管理防护、模式管理、行车安全防护、列车信息管理以及辅助驾驶；
其中，所述***时间管理，包括：列车时间与时钟服务器时间同步；
所述列车速度管理防护，包括：参数更新、轮径校验、限速计算和超速防护；
所述模式管理，包括管理预设最高驾驶模式、级别转换和两端可疑标志；
所述行车安全防护，包括：停车管理、发车防护、站台紧急停车按钮响应、管理退行防护和设备安全防护；
所述列车信息管理，包括：列车测试、列车完整性检查、版本号管理、列车位置管理、零速判断和对端控制防护；
所述辅助驾驶，包括：车门状态管理、车门允许、车门和屏蔽门联动控制、折返换端、自动折返、列车自动运行ATO使能和ATO监督。
在一个具体的例子中，所述OC还用于：信息采集与存取、资源分配、数据通信和通信列车信息管理。具体说明如下：
对象控制器OC的功能如图4所示，对象控制器OC的功能可分为信息采集与存取、资源分配、数据通信、通信列车信息管理和设备控制、。
其中，信息采集与存取功能具体包括：对象控制器OC通过与轨旁设备(道岔转辙机、计轴***等)交互，实时获取线路资源的状态信息(如计轴区段占用状态、道岔状态等)。信息以列表的形式存储，实时进行更新。其中，采集的信息包括：计轴区段占用/空闲状态信息、道岔状态信息、紧急停车按钮信息、防淹门的状态信息以及列车ID、IP地址信息。
资源分配功能具体包括：列车使用线路资源(道岔及相关区段)前首先要申请线路资源的权限，对象控制器OC为列车分配线路资源，并提供不同的资源权限级别，列车只有获取相关权限后才能使用线路资源。
数据通信功能具体包括：接入DCS骨干网和/或DCS无线网，对象控制器OC与IVOC和ITS***进行数据交互。
通信列车信息管理功能具体包括：维护与所述OC建立连接的IVOC的列表。
设备控制功能具体包括：
列车对于道岔的控制：列车需要先申请道岔区段的权限，获取到相关权限后，向对象控制器OC发送道岔扳动的命令。对象控制器OC收到命令后，向转辙机发送道岔扳动指令。
ITS***对于道岔的控制：ITS***需要先申请道岔区段的权限，获取到相关的权限后，向对象控制器OC发送道岔扳动的命令。
对象控制器OC不同于现有的联锁设备，不进行道岔控制的联锁关系判断。对象控制器OC可以用现有的某些设备，但是这些设备不与联锁设备连接，对象控制器OC是一种资源控制管理设备，对线路资源进行分配、保存、更新。
传统的联锁办理进路的控制方式对线路资源的利用率较低，且不够灵活。在车车通信CBTC***中，通过对象控制器OC对区段资源和道岔资源的分配与抢占，实现列车对于线路资源的安全使用。原先的***只有车站联锁一个控制源头，现在控制的源头变为了多列车，还可能有ITS***。为了避免发生混乱，规定当一列车在操作道岔时其他的列车不允许同时操作同一道岔，这一机制就通过“道岔锁”来实现。为了提高通过效率、避免资源浪费，将道岔资源锁的分为“独占锁”和“共享锁”两级。独占锁在一个时间段内只能给予一辆车，共享锁可以同时授予多辆车。
图5示出了道岔资源锁状态跳转示意图，列车或ITS***根据行车计划，自主决定申请道岔的“独占锁”或者“共享锁”。通过道岔和区段的锁，保证列车对于线路资源的互斥使用，从而保证列车在线路运行的安全。
区段资源的抢占具体说明如下：
区段资源同一时间内允许多列车同时使用。通过列车之间实时地进行位置信息和移动授权信息的交互，可以保证安全运行、实现间隔控制。区段资源具有共享的属性。对于特殊的区段资源，如可能发生两列车侧冲的区域(也称为侵限区段)，可以在电子地图中描述时把侵限区段与道岔相关联，通过控制道岔来间接防护侵限区段。
道岔资源的抢占具体说明如下：
列车在通过或者控制道岔之前，首先要对相关道岔资源进行抢占。列车抢占道岔共享锁成功，则可以通过当前道岔；列车抢占道岔独占锁成功，则可以对道岔进行控制。列车通过抢占资源实现道岔的监控与分配，实现对于道岔通过和控制的互斥和锁定关系，从而保障了列车通过道岔时路径的安全。
列车运行过程中，通过IVOC申请并保持占用安全路径(安全路径即保证前后车不碰撞的路径)范围内的所有资源权限。线路资源权限的申请和释放均需要遵循一定的规则和检查安全防护条件。通常情况下，由列车对线路资源进行释放，特殊情况下，也可以由调度员通过ITS***进行资源释放。
通过信息采集与存取功能，实现对线路资源的交互、保存和管理；通过维护列表的方式实现对于资源的存储与更新，不用保存电子地图，简化了对象控制器OC的逻辑结构；通过资源分配，实现线路资源的管理；通过道岔的共享态或共享锁，实现在道岔区段的移动闭塞；通过数据通信，对象控制器OC与IVOC、ITS***连接，接收IVOC或ITS***的资源申请或释放指令，对象控制器OC收到IVOC或ITS***的查询命令后，反馈线路资源的状态信息，是一种被动响应的设备；并通过资源操控，实现对道岔、屏蔽门的控制。
本实施例不沿用传统的联锁技术，因此不需要在地面布置联锁、信号机等地面设备，简化了控制逻辑、降低了设备成本和维护成本；同时根据IVOC或ITS***的资源申请，通过判断道岔的资源状态对所述道岔进行资源权限分配并控制，在列车到达所需的道岔和区段资源前，对这些资源进行申请和分配，从而实现列车的安全防护，且提高了线路资源的利用率。
基于以上各实施例，图6示出了基于车车通信的CBTC***各组成部分的连接示意图。图7示出了IVOC的结构示意图。图7中，IVOC采用模块化设计，列车头尾端既可以配置双套2乘2取2安全计算机平台，也可以配置单套平台，其中单套平台车载设备架构如图7中列车头端IVOC，包括：ITP，ITO，MMI，BTM，测速测距模块和驾驶台接口处理模块等相关设备。通过头尾贯通线实现完整性自检测；利用LTE、WLAN、Ad-hoc等无线通信传输手段，实时地进行列车与列车、列车与地面之间的双向通信。通过与前车的实时通信获得前车的位置以及驾驶模式等信息，通过车地通信接收轨旁道岔、屏蔽门、紧急停车按钮等状态信息，计算列车的自身移动授权/允许运行速度和制动干预曲线，输出牵引和制动控制列车运行，实现移动闭塞运行控制，保证列车安全运行。
基于以上各实施例，可见，基于车车通信的新一代CBTC***在性能、可靠性、成本等方面具有的优势，使其成为下一代是未来信号***发展的方向。
1)性能更高。车载通信数据流直达控制对象，数据流简化，***性能更高。
2)可靠性更高。设备减少降低了故障率。任何单列车信号***的故障都只影响到当前及相邻列车，而传统CBTC中车站设备的故障会影响到整个区域内所有列车运行。
3)成本更低。由于减少了车站设备，其施工、调试、用电、设备用房等成本均降低。
4)建设与维护容易。***的主要设备都在列车上，不仅***的维护十分方便；而且对于改造线，更是由于其不依靠于地面设备，可以大大的降低工程难度。
5)有利于互联互通的实施。由于减少了车地通信的接口，不依赖于地面设备，更容易实现不同制式之间的互联互通。
应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于车车通信的CBTC***，其特征在于，包括：智能列车监控ITS***、对象控制器OC、列车管理平台TMC、数据通信***DCS以及设置于各列车上的智能车载控制器IVOC；
其中，所述ITS***、所述OC以及所述TMC分别通过所述DCS与所述IVOC通信连接；所述OC以及所述TMC分别通过所述DCS与所述ITS***通信连接；各所述IVOC之间通信连接；
所述OC，用于获取轨旁设备信息以及区段信息，并发送给所述ITS***和所述IVOC，以及基于所述IVOC和所述ITS***发送的轨旁设备控制信息对轨旁设备进行控制；
所述IVOC，用于与前后车的IVOC、所述OC以及所述ITS***进行信息交互，以实现移动授权计算、行车路径规划、行车控制、测速测距、无人驾驶、***时间管理、列车速度管理防护、模式管理、行车安全防护、列车信息管理以及辅助驾驶；
所述ITS***，用于对全线的行车、车辆、机电设备和供电设备进行监控，并进行紧急事故情况下的应急处理，还用于基于所述轨旁设备信息、所述区段信息以及列车运行状态信息，生成列车运行控制信息并发送给所述IVOC；以及获取线路限速信息，并发送给所述TMC；
所述TMC，用于存储所述线路限速信息，并发送给所述线路上的各列车。
2.根据权利要求1所述的CBTC***，其特征在于，所述IVOC，包括：人机接口MMI模块以及智能列车防护ITP子***；
其中，所述MMI模块与所述ITP子***通信连接；
所述MMI模块，用于获取司机输入的目的地信息；
所述ITP子***，用于获取列车运行状态信息，并发送给所述ITS***；以及基于所述目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息生成行车路径，并基于所述行车路径进行行车控制；
其中，所述基于所述目的地信息、轨旁设备信息以及区段信息生成行车路径，包括：
基于所述目的地信息，查询车载配置路径信息中是否存在目标路径，所述目标路径包括当前位置及所述目的地：若存在，则生成行车路径为所述目标路径；若不存在，则基于所述轨旁设备信息以及区段信息，计算当前位置到所述目的地的路径，并通过所述MMI模块进行显示，在接收到所述MMI模块反馈的司机确认命令后，生成行车路径为计算得到的路径。
3.根据权利要求2所述的CBTC***，其特征在于，所述IVOC，还包括：应答器传输模块BTM以及测速测距模块；
所述BTM、所述测速测距模块分别与所述ITP子***通信连接；
所述BTM，用于获取应答器信息并发送给所述ITP子***；
所述测速测距模块，用于测量本车速度以及测量本车行车距离，并发送给所述ITP子***；
所述ITP子***，还用于基于所述应答器信息、本车速度以及本车行车距离，确定本车位置；以及进行无计轴器辅助的邻车识别，具体包括如下步骤：
在本车驶入所述OC的管辖区域之前，获取所述OC管辖范围内所有运行列车的ID信息，并与每一ID信息对应的列车的ITP子***进行通信，获得每一ID信息对应列车的位置信息；采用应答器排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出本车的邻车的ID信息。
4.根据权利要求1所述的CBTC***，其特征在于，所述ITS***，还用于生成限速指示信息并发送给所述TMC；其中，所述限速指示信息用于指示是否开启线路限速功能；
所述TMC将所述线路限速信息发送给所述线路上的各列车，包括：在确定所述限速指示信息指示开启线路限速功能后，将所述线路限速信息周期性地发送给所述线路上的各列车。
5.根据权利要求2所述的CBTC***，其特征在于，所述MMI模块，还用于显示所述ITP子***生成的行车路径、显示所述列车运行状态信息以及显示用于人机互操作信息。
6.根据权利要求3所述的CBTC***，其特征在于，
所述ITP子***，还用于基于所述邻车识别结果，与邻车的ITP子***通信，获取邻车的运行状态信息，并基于所述邻车的运行状态信息、所述本车速度及所述本车位置，控制与邻车之间的距离间隔、计算移动授权；以及基于所述列车运行控制信息规划行车路径，并基于该行车路径进行行车控制；以及接收所述OC发送的轨旁设备信息以及区段信息，生成轨旁设备第一控制信息并发送给所述OC；
所述ITS***，还用于基于所述轨旁设备信息、所述区段信息以及所述列车运行状态信息，生成轨旁设备第二控制信息并发送给所述OC；
所述OC，还用于基于所述轨旁设备第一控制信息及所述轨旁设备第二控制信息，控制轨旁设备。
7.根据权利要求2所述的CBTC***，其特征在于，所述IVOC，还包括：智能列车驾驶ITO子***、驾驶台接口处理模块以及通信接口；
所述ITO子***与所述ITP子***通信连接；所述ITO子***以及所述ITP子***分别与所述驾驶台接口处理模块通信连接；所述ITP子***通过所述通信接口与所述DCS通信连接；
所述ITO子***，用于在所述ITP子***控制下在自动驾驶线路上进行无人驾驶；
所述驾驶台接口处理模块，用于采集驾驶台的控制信息，并发送给所述ITP子***和所述ITO子***，以使所述ITP子***和所述ITO子***对列车进行控制。
8.根据权利要求7所述的CBTC***，其特征在于，所述ITP子***，还用于基于预设规则进行***时间管理、列车速度管理防护、模式管理、行车安全防护、列车信息管理以及辅助驾驶；
其中，所述***时间管理，包括：列车时间与时钟服务器时间同步；
所述列车速度管理防护，包括：参数更新、轮径校验、限速计算和超速防护；
所述模式管理，包括管理预设最高驾驶模式、级别转换和两端可疑标志；
所述行车安全防护，包括：停车管理、发车防护、站台紧急停车按钮响应、管理退行防护和设备安全防护；
所述列车信息管理，包括：列车测试、列车完整性检查、版本号管理、列车位置管理、零速判断和对端控制防护；
所述辅助驾驶，包括：车门状态管理、车门允许、车门和屏蔽门联动控制、折返换端、自动折返、列车自动运行ATO使能和ATO监督。
9.根据权利要求1所述的CBTC***，其特征在于，所述OC还用于：信息采集与存取、资源分配、数据通信和通信列车信息管理；
所述信息采集与存取，包括：通过与轨旁设备交互，实时获取线路资源的状态信息；
所述资源分配，包括：为列车分配线路资源，并提供不同的资源权限级别；
所述数据通信，包括：接入DCS骨干网和/或DCS无线网，与IVOC和ITS***进行数据交互；
所述通信列车信息管理，包括：维护与所述OC建立连接的IVOC的列表。
10.根据权利要求1所述的CBTC***，其特征在于，所述DCS包括：DCS骨干网和DCS无线网，用于所述ITS***、所述OC、所述TMC与所述IVOC之间的通信连接管理。
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