CN111114600A - 一种城际铁路全自动无人驾驶*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城际铁路全自动无人驾驶***，该***可实现城际铁路GoA4级的全自动无人驾驶，所述的***包括：控制中心，包括调度集中***中心、线路管理服务器和维护中心；车载设备，包括分别与线路管理服务器通信连接的CTCS‑2级自动列车防护设备ATP和无人驾驶控制单元UTO；数据传输网，分别与调度集中***中心、线路管理服务器和维护中心连接；车站***，与数据传输网通信连接。与现有技术相比，本发明具有可实现GoA4级全自动无人驾驶UTO功能，***结构更简单，配置灵活，控制更加精准等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种城际铁路信号控制***，尤其是涉及一种城际铁路全自动无人驾驶***。
背景技术
基于CTCS-2级高速铁路研制的城际***是世界上第一个在高速铁路上应用自动驾驶技术的信号***。该***采用C2+ATO模式构建的城际铁路信号***解决方案，整个***集成了国铁全系列产品FZk-CTC、iLOCK、LKD2-KA、TSRS-KA、ATP等，并根据中国城际铁路的运营需求进行适应性调整开发，新增车地无线通信服务器以满足城际铁路的运营需求。目前GoA2级自动驾驶功能不仅在CTCS-2级线路中实现，且在CTCS-3级已经试验完成，自动驾驶功能已经成熟的应用于国铁***中。
如表1所示，自动驾驶可分为如下几个等级：
表1
目前在城际铁路上，C2+ATO***中已经实现了GoA2级的自动驾驶等级，随着技术的发展进步和城际铁路运营的需要，为了提升整个自动驾驶***的可靠性、灵活性、经济节能和高效，需要将自动驾驶升级为GoA4级，但是如何实现成为当前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城际铁路全自动无人驾驶***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种城际铁路全自动无人驾驶***，该***可实现城际铁路GoA4级的全自动无人驾驶，所述的***包括：
控制中心，包括调度集中***中心、线路管理服务器和维护中心；
车载设备，包括分别与线路管理服务器通信连接的CTCS-2级自动列车防护设备ATP和无人驾驶控制单元UTO；
数据传输网，分别与调度集中***中心、线路管理服务器和维护中心连接；
车站***，与数据传输网通信连接。
优选地，所述的车站***为设备集中站或非设备集中站；
所述的设备集中站包括调度集中***车站设备、列控联锁一体化设备、屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU和车站维护设备，所述的调度集中***车站设备、列控联锁一体化设备、车站维护设备分别与数据传输网连接，所述的列控联锁一体化设备分别与调度集中***车站设备、屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU连接；
所述的非设备集中站包括对象控制器、屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU和车站维护设备，所述的对象控制器和车站维护设备分别与数据传输网连接，所述的对象控制器分别与屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU连接。
优选地，所述的数据传输网包括信号数据安全网、调度集中数据网和维护数据传输网，所述的信号数据安全网分别与列控联锁一体化设备、线路管理服务器、对象控制器连接，所述的调度集中数据网分别与调度集中***中心、调度集中***车站设备连接，所述的维护数据传输网分别与维护中心、车站维护设备连接。
优选地，所述的线路管理服务器通过多模通信网关与车载设备连接，其中多模通信网关包括GSM-R和LTE-R。
优选地，所述的车载设备与控制中心的双向数据流包括：
1)列车运行计划；无人驾驶控制单元UTO按照列车运行计划控制列车自动运行，实现包括自动区间追踪、自动洗车、自动折返的全自动无人驾驶功能；
2)车门和屏蔽门状态；
3)车门和屏蔽门联动命令；
4)列车状态和唤醒，用于实现列车自动唤醒功能；
5)车载设备维护信息；本信息只有在采用LTE-R可提供较高带宽的无线网络下才能实现，GSM-R网络条件下不交互该信息。
优选地，所述的***还包括分别与车载设备通信的轨道电路和地面应答器，所述的列控联锁一体化设备根据线路设备状态和列车运行情况，产生行车许可信息，通过轨道电路将行车许可信息传输给车载设备，并通过地面应答器组向车载设备传送线路数据信息和临时限速信息，自动列车防护设备ATP根据这些信息产生列车防护曲线，以防止列车超速或越过危险点，无人驾驶控制单元UTO须在该防护曲线的限制下实现全自动无人驾驶功能。
优选地，所述的调度集中***中心与车站***之间的数据流包括：
1)列车运行计划信息，该计划信息与传送给车载设备的计划数据一致，用来按照计划给列车排列进路，按照列车运行计划完成对轨旁设备的控制；
2)信号设备状态信息，调度集中***中心需要对全线所有信号设备的状态进行监视，以保证调度集中***中心能够随时了解各列车运行状态以及车站信号设备状态；以便发生故障时能够及时对列车运行计划进行调整；
3)临时限速信息，调度集中***中心将临时限速信息通过线路管理服务器传送给线路各个应答器组，最终由应答器组将临时限速信息传送给车载设备，由车载设备控制列车按临时限速信息规定的速度行使。
优选地，所述的线路管理服务器和屏蔽门控制器之间的双向数据流，其作用是以线路管理服务器为桥梁，使得车载设备能够同时掌握车门和站台屏蔽门状态，并能够在车站停车时，实现车门和站台屏蔽门的联动，所述的双向数据流包括：
车门和屏蔽门状态；
车门和屏蔽门联动命令。
优选地，所述的***可实现的全自动无人驾驶功能包括：
自动唤醒；自动综合自检；全自动洗车；列车站台自动对位；
站台自动发车；站台自动折返；站台自动扣车；自动出入库；
自动休眠；远程车辆/车载健康管理；选择性开关门。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)***可实现GoA4级全自动无人驾驶UTO功能，相比现有***需要更少的人工干预，且更符合当前技术发展趋势；
(2)***结构更简单，配置灵活，控制更加精准，因而更加经济节能；
(3)***设备数量较少，因此***部署简单，维护时间和维护成本较现有***低；
(4)采用了联锁***一体化设备，替代了现有***中联锁和列控中心两套设备，***结构更加简单；
(5)采用了线路管理服务器替代现有***中的临时限速服务器和通信控制服务器两套设备，结构简化，成本降低；
(6)采用专门的屏蔽门控制器替代现有***中复杂的继电器接口方案，采用安全通信接口对屏蔽门进行控制，结构简化，维护更加简单；本***方案亦可简化车门和站台屏蔽门联动控制的信息流，因而减少联动控制时间，保证安全的同时，提高车门和站台门的响应速度，能更快完成上下客作业，有益于降低运营间隔。
(7)支持多种通信方式，既能够与现有CTCS-2级列控***完全兼容，新一代通信技术的引入，又能够提供更高的带宽和更低的延时，有效提高***整体表现。
附图说明
图1为本发明的***结构示意图。
图2为本发明的***信息流向示意图。
图3为本***应用时***配置示例。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明提出一种新的城际铁路信号控制***，该***可实现城际铁路GoA4级的全自动无人驾驶。在轨旁以列控联锁一体化设备为核心，在车载自动列车防护ATP***基础上增加全自动无人驾驶UTO设备，在全面兼容CTCS-2级列控***的基础上，实现城际铁路列车的全自动无人驾驶。
图1是该***总体结构。
本***由以下部分组成：
1)控制中心，由调度集中***中心(CTC中心)、线路管理服务器和维护中心(CSM中心)组成；
2)车站***，由调度集中***车站设备(CTC车站)、列控联锁一体化设备(含对象控制器)、屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU等组成；
3)车载设备，由CTCS-2级自动列车防护设备ATP和无人驾驶控制单元UTO组成；
4)数据传输网DTS，由信号数据安全网、调度集中数据网(CTC网)、维护数据传输网(监测网)组成；
对其结构组成说明如下：
1)与现有城际铁路C2+ATO***不同，在设备集中车站设置联锁列控一体化设备来替代原来的联锁和列控中心两套设备，列控联锁一体化设备所控制的对象控制器、轨旁电子单元数量等可根据车站规模、车站性质按需灵活配置；
2)区别于现有C2+ATO***采用继电器接口进行屏蔽门控制，本***在所有车站设置独立的屏蔽门控制器，对站台屏蔽门进行控制；
3)区别于现有C2+ATO***在中心设置临时限速服务器、通信控制服务器两套设备，本***在中心设置一套线路管理服务器，集中统一实现临时限速管理功能、站台门车门联动功能、列车和地面列车运行计划交互等功能。
4)区别于现有C2+ATO***采用ATO设备实现GoA2级自动驾驶功能，在车载设备中采用全新设计的无人驾驶控制单元UTO实现GoA4级全自动无人驾驶功能；
5)区别于现有C2+ATO***采用GSM-R网络实现车地间运行计划和车门站台门联动信息传输，本***采用多模通信网关，可支持包括GSM-R和LTE-R在内的多种通信方式。
图2是本***主要的数据流示意图。说明如下：
数据流①是车载和地面的双向数据流，该数据流通过GSM-R或LTE-R进行交互，交互的数据主要包括：
列车运行计划；无人驾驶控制单元UTO按照列车运行计划控制列车自动运行，实现包括自动区间追踪、自动洗车、自动折返等全自动无人驾驶功能；
车门和屏蔽门状态；
车门和屏蔽门联动命令；
列车状态和唤醒，用于实现列车自动唤醒功能；
车载设备维护信息；本信息只有在采用LTE-R等可提供较高带宽的无线网络下才能实现，GSM-R网络条件下不交互该信息。
数据流②是车载设备和地面的单项数据流，该数据流主要是由地面联锁列控一体化设备根据线路设备状态和列车运行情况，产生行车许可信息，通过轨道电路将行车许可信息传输给车载设备，并通过地面应答器组向列车传送线路数据信息和临时限速信息，车载ATP设备根据这些信息产生列车防护曲线，以防止列车超速或越过危险点，无人驾驶控制单元UTO须在该防护曲线的限制下实现全自动无人驾驶功能。
数据流③是控制中心CTC与各车站信号***(含车站CTC设备、列控联锁一体化设备、对象控制器、轨旁电子单元LEU以及信号机、转辙机、应答器组等轨旁设备)的双向数据流。该数据流交互的数据主要包括：
列车运行计划，该计划信息与数据流中传送给车载的计划数据一致，用来按照计划给列车排列进路，即按照列车运行计划完成对转辙机、信号机等轨旁设备的控制；
信号设备状态信息，控制中心需要对全线所有信号设备的状态进行监视，以保证控制中心能够随时了解各列车运行状态以及车站信号设备状态；以便发生故障时能够及时对列车运行计划进行调整；
临时限速信息，控制中心操作人员将临时限速信息通过线路管理服务器传送给线路各个应答器组，最终由应答器组将临时限速信息传送给车载设备，由车载设备控制列车按临时限速信息规定的速度行使；
数据流④是线路管理服务器和屏蔽门控制器之间的双向数据流，其主要作用是以线路管理服务器为桥梁，使得车载设备能够同时掌握车门和站台屏蔽门状态，并能够在车站停车时，实现车门和站台屏蔽门的联动，保证旅客上下车时的安全。其交互的数据主要包括：
车门和屏蔽门状态；
车门和屏蔽门联动命令；
通过以上设备和方法，本***可实现的全自动无人驾驶功能包括但不限于以下功能：
自动唤醒；自动综合自检；全自动洗车；列车站台自动对位；
站台自动发车；站台自动折返；站台自动扣车；自动出入库；
自动休眠；远程车辆/车载健康管理；选择性开关门。
图3是该***应用配置示例。对其说明如下：
1)仍然保持现有城际铁路的车站类型划分，将城际车站按照结构划分为设备集中站(有岔车站)和非设备集中站(无岔车站)，按照两种类型在车站布置不同的信号设备；
2)与现有城际铁路C2+ATO***不同，在设备集中车站设置联锁列控一体化设备来替代原来的联锁和列控中心两套设备；
3)与现有C2+ATO***不同，在非设备集中站设置对象控制器设备、轨旁电子单元LEU等设备，对象控制器由设备集中站列控联锁一体化设备实施联控，不再设置单独的列控中心设备；
4)区别于现有C2+ATO***采用继电器接口进行屏蔽门控制，本***在所有车站设置独立的屏蔽门控制器，对站台屏蔽门进行控制；
5)区别于现有C2+ATO***在中心设置临时限速服务器、通信控制服务器两套设备，本***在中心设置一套线路管理服务器，集中统一实现临时限速管理功能、站台门车门联动功能、列车和地面列车运行计划交互等功能；
6)只在设备集中站设立调度集中CTC车站设备；在控制中心设置调度集中CTC中心，根据列车计划控制列车自动运行，并实时监控全线列车运行情况；
7)在各车站设置CSM维护设备，在控制中心设置CSM维护中心，提供完整的维护诊断功能；
8)无线通信方式的选择可根据带宽、延时等需求选择GSM-R或LTE-R。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种城际铁路全自动无人驾驶***，该***可实现城际铁路GoA4级的全自动无人驾驶，其特征在于，所述的***包括：
控制中心，包括调度集中***中心、线路管理服务器和维护中心；
车载设备，包括分别与线路管理服务器通信连接的CTCS-2级自动列车防护设备ATP和无人驾驶控制单元UTO；
数据传输网，分别与调度集中***中心、线路管理服务器和维护中心连接；
车站***，与数据传输网通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的车站***为设备集中站或非设备集中站；
所述的设备集中站包括调度集中***车站设备、列控联锁一体化设备、屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU和车站维护设备，所述的调度集中***车站设备、列控联锁一体化设备、车站维护设备分别与数据传输网连接，所述的列控联锁一体化设备分别与调度集中***车站设备、屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU连接；
所述的非设备集中站包括对象控制器、屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU和车站维护设备，所述的对象控制器和车站维护设备分别与数据传输网连接，所述的对象控制器分别与屏蔽门控制器、轨旁电子单元LEU连接。
3.根据权利要求2所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的数据传输网包括信号数据安全网、调度集中数据网和维护数据传输网，所述的信号数据安全网分别与列控联锁一体化设备、线路管理服务器、对象控制器连接，所述的调度集中数据网分别与调度集中***中心、调度集中***车站设备连接，所述的维护数据传输网分别与维护中心、车站维护设备连接。
4.根据权利要求1所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的线路管理服务器通过多模通信网关与车载设备连接，其中多模通信网关包括GSM-R和LTE-R。
5.根据权利要求1所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的车载设备与控制中心的双向数据流包括：
1)列车运行计划；无人驾驶控制单元UTO按照列车运行计划控制列车自动运行，实现包括自动区间追踪、自动洗车、自动折返的全自动无人驾驶功能；
2)车门和屏蔽门状态；
3)车门和屏蔽门联动命令；
4)列车状态和唤醒，用于实现列车自动唤醒功能；
5)车载设备维护信息；本信息只有在采用LTE-R可提供较高带宽的无线网络下才能实现，GSM-R网络条件下不交互该信息。
6.根据权利要求2所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的***还包括分别与车载设备通信的轨道电路和地面应答器，所述的列控联锁一体化设备根据线路设备状态和列车运行情况，产生行车许可信息，通过轨道电路将行车许可信息传输给车载设备，并通过地面应答器组向车载设备传送线路数据信息和临时限速信息，自动列车防护设备ATP根据这些信息产生列车防护曲线，以防止列车超速或越过危险点，无人驾驶控制单元UTO须在该防护曲线的限制下实现全自动无人驾驶功能。
7.根据权利要求2所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的调度集中***中心与车站***之间的数据流包括：
1)列车运行计划信息，该计划信息与传送给车载设备的计划数据一致，用来按照计划给列车排列进路，按照列车运行计划完成对轨旁设备的控制；
2)信号设备状态信息，调度集中***中心需要对全线所有信号设备的状态进行监视，以保证调度集中***中心能够随时了解各列车运行状态以及车站信号设备状态；以便发生故障时能够及时对列车运行计划进行调整；
3)临时限速信息，调度集中***中心将临时限速信息通过线路管理服务器传送给线路各个应答器组，最终由应答器组将临时限速信息传送给车载设备，由车载设备控制列车按临时限速信息规定的速度行使。
8.根据权利要求2所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的线路管理服务器和屏蔽门控制器之间的双向数据流，其作用是以线路管理服务器为桥梁，使得车载设备能够同时掌握车门和站台屏蔽门状态，并能够在车站停车时，实现车门和站台屏蔽门的联动，所述的双向数据流包括：
车门和屏蔽门状态；
车门和屏蔽门联动命令。
9.根据权利要求2所述的一种城际铁路全自动无人驾驶***，其特征在于，所述的***可实现的全自动无人驾驶功能包括：
自动唤醒；自动综合自检；全自动洗车；列车站台自动对位；
站台自动发车；站台自动折返；站台自动扣车；自动出入库；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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