CN113022657A - 一种改进型cbtc***及数字化轨道交通列车控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CBTC***,包括:地面***集群,以及分别连接所述地面***集群的轨旁设备和各车载***,所述车载***包括车载控制器中的无线通信单元和车载IO单元;所述地面***集群包括:ATS、轨旁控制器以及列车控制安全计算机。本发明还公开了基于所述CBTC***的数字化轨道交通列车控制方法。列车控制安全计算机通过车载IO单元接收列车状态并进行安全运算,输出控制指令;列车作为执行单元,执行列车控制安全计算机发送的控制指令。本发明具有较好的***性能、可靠性和维护性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通控制技术领域。
背景技术
目前,CBTC(Communication Based Train Control,基于通信的列车控制)***,由于具有支持移动闭塞列车控制模式,可实现高密度运行等优势,已经成为城市轨道交通列车运行控制***的主流体制。传统的CBTC***架构如附图2所示(仅画出列车单端的情形),***主要由ATS(Automatic Train Supervision,列车自动监控)***、轨旁控制器和车载控制器构成。
ATS***主要功能包括依据行车计划向地面控制器、车载控制器下发控制指令,并对行车计划的执行情况进行监控和调整。
轨旁控制器的主要功能包括:
1)通过轨道电路、计轴器等轨旁设备采集轨道占用状态,依据ATS***指令为列车准备进路,驱动道岔及信号机等轨旁设备;
2)为列车计算移动授权,并通过车地无线宽带通信***发送至车载控制器。
车载控制器通常由安全计算机、IO单元和无线通信单元构成。
安全计算机通过IO单元采集车辆速度和状态,读取应答器信息,驱动车辆执行控制指令。同时通过车载无线通信单元与地面控制器通信。
车载控制器的主要功能包括列车定位,向轨旁控制器汇报列车位置,ATP(Automatic Train Protection,列车自动防护)和ATO(Automatic Train Operation,列车自动运行)等功能。
近年来,随着全自动运行技术的发展,对车载控制器的性能、可靠性和可维护性提出了更高的要求。但与此同时,车载控制器的性能却受到如下诸多方面的限制。1)车载设备功率限制和散热限制;2)车载设备安装空间限制;3)苛刻的环境适应性限制(如防震、防尘、防潮、宽温度适应范围等);4)严格的电磁兼容规范。使得车载控制器难以采用高性能硬件平台,无法满足全自动运行***的性能的需求,特别是越来越多的主动探测和决策技术的加入,使车载控制器的性能问题凸显,车载控制器性能日益成为列车在智能化水平提高的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CBTC***以及数字化轨道交通列车控制方法,具有较好的***性能、可靠性和维护性。
实现上述目的的技术方案是:
一种CBTC***,包括:地面***集群,以及分别连接所述地面***集群的轨旁设备和各车载***,其中,
所述车载***包括车载控制器中的无线通信单元和车载IO单元;
所述地面***集群包括:ATS、轨旁控制器以及列车控制安全计算机。
优选的,列车控制安全计算机在地面进行集中或分散设置。
优选的,所述列车控制安全计算机和对应的车载IO单元之间采用冗余宽带低延迟无线网络连接。
优选的,所述列车控制安全计算机,通过轨旁有线网络或地面***集群中的SDN,实现相互间通信以及与轨旁控制器和ATS的通信。
本发明的基于上述CBTC***的数字化轨道交通列车控制方法,列车控制安全计算机接收ATS发送的控制指令和轨旁控制器发送的移动授权,通过对应的车载IO单元接收列车状态并进行安全运算,输出控制指令;列车作为执行单元,执行列车控制安全计算机发送的控制指令,同时通过车载IO单元采集自身状态上报列车控制安全计算机,进行闭环控制。
优选的,通过车载IO单元采集的自身状态包括:列车速度和状态、读取应答器信息。
本发明的有益效果是:
1)可靠性及可维护性高:***车载设备简单,仅包含无线通信单元和IO单元,同时部署于地面的列车控制安全计算机工作环境得以改善,可靠性得以提高。列车控制安全计算机可集中部署,易于维护和管理。
2)***性能好:部署在地面的安全计算机,不再受功率、安装空间、环境、电磁兼容等方面的苛刻限制,可采用高性能硬件,方便的实现高级的自主化功能,如主动障碍物探测等。
3)车载电子地图***数据易于管理:可通过有线网络实现车载电子地图在线更新甚至实时在线更新。相比于通过无线网络进行更新,可靠性更高。
4)易于实现***间接口、互联互通及标准化:可基于可靠性较高的有线网络或云平台中的软件定义网络实现子***间的接口,例如,可直接实现列车间通信。车地之间仅需要交换牵引、制动、开关屏蔽门一类的标准接口数据,无需考虑不同供应商信号***之间的差异性,易于实现互联互通。
5)列车调试简单,线路延长和加车工作量小:车载控制器逻辑大幅简化,且接口标准化,列车完成车辆调试和信号接口调试后即可以上线运营;地面列车控制安全计算机资源可实现弹性可配置,加车和线路延伸可以不增加硬件。
6)与传统的CBTC***兼容性好:各子***既可以保持原有功能分配,保持既有***设计和安全原则的延续性。又可实现各子***的融合一体化,以及多车间信息的同步融合,进一步提升***性能。
附图说明
图1是本发明的CBTC***的结构图;
图2是现有技术中CBTC***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1,本发明的CBTC***,包括:地面***集群1,以及分别连接地面***集群1的轨旁设备2和各车载***3。
车载***3包括车载控制器中的无线通信单元和车载IO单元。地面***集群1包括:ATS、轨旁控制器以及列车控制安全计算机。即:列车控制安全计算机由车载部署改为地面部署,与ATS、轨旁控制器一道,部署于地面***集群1中。
列车控制安全计算机在地面进行集中或分散设置。列车控制安全计算机和对应的车载IO单元之间采用冗余宽带低延迟无线网络连接。列车控制安全计算机,通过轨旁有线网络或地面***集群中的SDN(Software Defined Network软件定义网络),实现相互间通信以及与轨旁控制器和ATS的通信。
本发明的基于上述CBTC***的数字化轨道交通列车控制方法,列车控制安全计算机接收ATS发送的控制指令和轨旁控制器发送的移动授权,通过对应的车载IO单元接收列车状态并进行安全运算,输出控制指令;列车作为执行单元,执行列车控制安全计算机发送的控制指令,同时通过车载IO单元采集自身状态上报列车控制安全计算机,用于实现闭环控制。其中,通过车载IO单元采集的自身状态包括:列车速度和状态、读取应答器信息。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。
Claims (6)
1.一种CBTC***,其特征在于,包括:地面***集群,以及分别连接所述地面***集群的轨旁设备和各车载***,其中,
所述车载***包括车载控制器中的无线通信单元和车载IO单元;
所述地面***集群包括:ATS、轨旁控制器以及列车控制安全计算机。
2.根据权利要求1所述的CBTC***,其特征在于,列车控制安全计算机在地面进行集中或分散设置。
3.根据权利要求1所述的CBTC***,其特征在于,所述列车控制安全计算机和对应的车载IO单元之间采用冗余宽带低延迟无线网络连接。
4.根据权利要求1所述的CBTC***,其特征在于,所述列车控制安全计算机,通过轨旁有线网络或地面***集群中的SDN,实现相互间通信以及与轨旁控制器和ATS的通信。
5.一种基于权利要求1所述CBTC***的数字化轨道交通列车控制方法,其特征在于,列车控制安全计算机接收ATS发送的控制指令和轨旁控制器发送的移动授权,通过对应的车载IO单元接收列车状态并进行安全运算,输出控制指令;列车作为执行单元,执行列车控制安全计算机发送的控制指令,同时通过车载IO单元采集自身状态上报列车控制安全计算机,进行闭环控制。
6.根据权利要求5所述的数字化轨道交通列车控制方法,其特征在于,通过车载IO单元采集的自身状态包括:列车速度和状态、读取应答器信息。
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