CN113978519A - 轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法和*** - Google Patents

轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法和*** Download PDF

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张雷
秦晓洁
何小军
施莉娟
欧冬秀
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Abstract

本发明公开一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法和***，包括：根据北斗时间信号对列车运行控制地面子***进行总体授时；根据所述北斗时间信号对列车运行控制车载子***进行同步授时；列车运行控制车载子***将列车时间传递给列车运行控制地面子***，列车运行控制地面子***基于所述列车时间进行车站设备时间的校核与调整。采用本发明的技术方案，解决轨道交通列车运行过程中移动列车与地面车站时间同步的问题。

Description

轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法和***
技术领域
本发明属于轨道交通时间同步技术领域，具体指一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法和***。
背景技术
一直以来，时间同步是轨道交通通信***维护管理的迫切需要，通过对信息传输、业务应用、时间显示等模块设备进行时间同步，可以实现高精度的标准时间显示、网络性能分析以及故障溯源定位等功能，为轨道交通的运营管理、调度统筹提供安全保障。
轨道交通时间同步网包括地面时间同步网和移动列车时间同步节点。其中，地面时间同步网包括三级时间同步节点，分别设置在轨道交通总公司调度中心、轨道交通局各调度所以及轨道交通沿线各车站、段、所，三级时间同步节点间的远距离时间信号传输通过光纤与NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)实现。目前我国轨道交通时间同步网仍处于建设中，未能实现大范围、全覆盖的轨道交通车地时间同步应用。现有研究通常对地面时间同步网与移动列车时间同步节点分别进行研究和建模仿真，对车地时间同步的相关研究较少，未考虑两者间时间偏差对列车运行控制造成的影响。
随着轨道交通网的全面提速，列车运行控制***对车地设备的时间同步精度要求也在提高，当地面向车辆传送行车命令时，车地设备间的时间一致性至关重要。除此以外，当故障发生时，若列车运行控制的各个子***间存在时间不同步的问题，会造成对故障发生顺序判别的干扰，甚至会导致错误分析，影响列车行车效率，造成安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法和***，解决轨道交通列车运行过程中移动列车与地面车站时间同步的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法，包括：
步骤S1、根据北斗时间信号对列车运行控制地面子***进行总体授时；
步骤S2、根据所述北斗时间信号对列车运行控制车载子***进行同步授时；
步骤S3、列车运行控制车载子***将列车时间传递给列车运行控制地面子***，列车运行控制地面子***基于所述列车时间进行车站设备时间的校核与调整。
作为优选，列车运行控制地面子***包含无线闭塞中心；利用获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号对所述无线闭塞中心进行授时，再由所述无线闭塞中心将时间信号传递给列车运行控制地面子***的其他设备，实现列车运行控制地面子***的总体授时。
作为优选，列车运行控制车载子***包括：车载安全计算机；利用获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号对所述车载安全计算机进行授时，再由所述车载安全计算机将时间信号传递给列车运行控制车载子***的其他设备，实现列车运行控制车载子***与列车运行控制地面子***的同步授时。
作为优选，当列车运行途径站台时，列车运行控制车载子***的无线通信车载设备将列车时间传递给列车运行控制地面子***的无线通信地面设备，由无线地面设备传递给无线闭塞中心，无线闭塞中心基于列车时间进行地面子***的时间校准，再将校准后的时间传递给列车运行控制地面子***的其他设备，实现车地时间同步。
作为优选，无线通信车载设备和无线通信地面设备通过GSM-R***实现双向信息传递。
本发明还提供一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步***，包括：列车运行控制地面子***、列车运行控制车载子***以及北斗三号卫星***；
北斗三号卫星***，用于提供北斗高精度时间信号；
列车运行控制地面子***，用于基于北斗高精度时间信号进行总体授时；
列车运行控制车载子***，用于基于所述北斗高精度时间信号进行同步授时；
其中，列车运行控制车载子***将列车时间传递给列车运行控制地面子***，列车运行控制地面子***基于所述列车时间进行车站设备时间的校核与调整。
作为优选，列车运行控制地面子***包含无线闭塞中心，所述无线闭塞中心根据获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号进行授时，同时将时间信号传递给列车运行控制地面子***的其他设备，实现列车运行控制地面子***的总体授时。
作为优选，列车运行控制车载子***包括：车载安全计算机，所述车载安全计算机根据获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号进行授时，同时将时间信号传递给列车运行控制车载子***的其他设备，实现列车运行控制车载子***与列车运行控制地面子***的同步授时。
作为优选，列车运行控制车载子***和列车运行控制地面子***通过GSM-R***实现双向信息传递。
本发明在轨道交通第三级时间同步节点安装北斗信号接收机，直接基于北斗时间信号完成车站设备的授时。同时，北斗高精度时间信号与地面一、二级时间同步节点传递来的时间信号构成冗余，提高了轨道交通地面时间同步网的可靠性。
列车行进的同时实现轨道交通沿线所有车站基于统一时间源的高精度时间同步。以列车时间为标准时间源，当列车经过车站时，对接收不同时间源时间信号的列车运行控制车载子***和地面子***进行强制时间同步，在行进过程中同步沿线全部车站时间，实现整个轨道交通***的时间同步。
附图说明
图1为轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法的流程图；
图2列车运行控制***时间同步示意图；
图3是轨道交通车地时间同步***的示意图；
图4为轨道交通列车运行控制***北斗时间同步***的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1：
如图1、2所示，本发明提供一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法，包括：
步骤S1、根据北斗时间信号对列车运行控制地面子***进行总体授时；
步骤S2、根据所述北斗时间信号对列车运行控制车载子***进行同步授时；
步骤S3、列车运行控制车载子***将列车时间传递给列车运行控制地面子***，列车运行控制地面子***基于所述列车时间进行车站设备时间的校核与调整。
作为本发明实施例中的一种实施方式，在轨道交通第三级时间同步节点的地面车站内安装配有授时型天线的北斗信号接收机，接收来自北斗三号卫星***的高精度时间信号；对车站内的列车运行控制地面子***进行授时，再由地面子***将时间信号传递给车站内其他功能模块的信号设备，完成地面车站的总体授时。
进一步，如图3所示，列车运行控制地面子***包括：无线闭塞中心、点式设备、轨道电路以及无线通信地面设备，点式设备、轨道电路以及无线通信地面设备分别连接无线闭塞中心，无线闭塞中心作为地面子***的核心，拥有与其他设备相连的通信接口。车站内设置配有授时型天线的北斗信号接收机，利用接收的北斗时间信号对无线闭塞中心进行授时，再由无线闭塞中心将时间信号传递给地面子***的其他设备，实现地面子***的授时。
作为本发明实施例中的一种实施方式，移动列车上同样安装配有授时型天线的北斗信号接收机，接收来自北斗三号卫星***的高精度时间信号。基于北斗高精度时间信号对移动列车上的列车运行控制车载子***进行授时，再由车载子***将时间信号传递给列车上其他功能模块的信号设备，完成移动列车的总体授时。
进一步，如图3所示，列车运行控制车载子***包括：车载安全计算机、点式信息接收模块、测速模块、设备维护记录单元、运行管理记录单元、无线通信车载设备，其中车载安全计算机作为车载子***的核心，拥有与其他设备相连的通信接口。移动列车上安装有授时型天线的北斗信号接收机，利用接收的时间信号对车载安全计算机进行授时，再以车载安全计算机为中心将时间信号传递给列车运行控制车载子***的其他设备，实现列车运行控制车载子***与列车运行控制地面子***的同步授时。
作为本发明实施例中的一种实施方式，列车运行控制车载子***以无线通信方式与地面车站的列车运行控制地面子***进行列车位置、速度、运行状态、行车许可等信息交互。在此过程中，车载子***将列车时间传递给地面子***，地面子***基于列车时间进行车站设备时间的校核与调整。伴随列车行进，完成整条线路的车地时间同步。
进一步，如图3所示，列车运行控制车载子***的无线通信车载设备和列车运行控制地面子***的无线通信地面设备通过GSM-R***实现双向信息传递；当列车运行途径站台时，无线通信车载设备将列车时间传递给无线通信地面设备，由地面设备传递给无线闭塞中心，无线闭塞中心基于列车时间进行地面子***的时间校准，再将校准后的时间传递给其他地面设备，最终实现车地时间同步。
本发明的有益效果如下：
(1)多数研究中仍保留传统轨道交通时间同步网架构，在地面第三级时间同步节点未考虑设置车站自主时间信号接收装置，而是依赖于上级时间同步节点远距离传输来的时间信号，这样会造成时间信号在传播过程中的累积误差，无法保证车站关键信号设备时间的高精度，降低列车运行控制***的安全性。而在本发明方法中，基于北斗高精度授时***的车站时间信号误差可控制在20纳秒内，提高了运行控制***的安全性，并且通过将北斗时间信号与地面上级时间同步节点信号组成冗余备份的授时***，提高了运行控制***的可靠性。
(2)本发明中利用无线通信实现列车运行控制车载子***向地面子***的列车时间信号传输，针对高速移动通信网络中多普勒效应所产生的误差，可采用自动选频控制算法、标准时间列车选取等方法进行消除和补偿，理论上可以实现运行控制***0.1毫秒级车地时间同步精度。
(3)利用本发明可以对列车行进沿线全部车站实现时间同步，消除由空间隔离造成的时间隔离，具有高可靠性和高安全性。
本发明通过列车运行控制车载子***、列车运行控制地面子***和北斗三号卫星***实现列车运行中地面车站授时、移动列车授时和车地时间同步功能，本发明适用于普速、高速和磁悬浮等不同运行速度下的轨道交通列车运行控制***。
实施例2：
如图4所示，本发明还提供一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步***，包括：列车运行控制地面子***、列车运行控制车载子***以及北斗三号卫星***；
北斗三号卫星***，用于提供北斗高精度时间信号；
列车运行控制地面子***，用于基于北斗高精度时间信号进行总体授时；
列车运行控制车载子***，用于基于所述北斗高精度时间信号进行同步授时；
其中，列车运行控制车载子***将列车时间传递给列车运行控制地面子***，列车运行控制地面子***基于所述列车时间进行车站设备时间的校核与调整。
作为本发明实施例中的一种实施方式，列车运行控制地面子***包含无线闭塞中心，所述无线闭塞中心根据获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号进行授时，同时将时间信号传递给列车运行控制地面子***的其他设备，实现列车运行控制地面子***的总体授时。
作为本发明实施例中的一种实施方式，列车运行控制车载子***包括：车载安全计算机，所述车载安全计算机根据获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号进行授时，同时将时间信号传递给列车运行控制车载子***的其他设备，实现列车运行控制车载子***与列车运行控制地面子***的同步授时。
作为本发明实施例中的一种实施方式，列车运行控制车载子***和列车运行控制地面子***通过GSM-R***实现双向信息传递。列车运行控制车载子***与地面车站的列车运行控制地面子***进行列车位置、速度、运行状态、行车许可等信息交互。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (9)

1.一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法，其特征在于，包括：
步骤S1、根据北斗时间信号对列车运行控制地面子***进行总体授时；
步骤S2、根据所述北斗时间信号对列车运行控制车载子***进行同步授时；
步骤S3、列车运行控制车载子***将列车时间传递给列车运行控制地面子***，列车运行控制地面子***基于所述列车时间进行车站设备时间的校核与调整。
2.如权利要求1所述的轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法，其特征在于，列车运行控制地面子***包含无线闭塞中心；利用获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号对所述无线闭塞中心进行授时，再由所述无线闭塞中心将时间信号传递给列车运行控制地面子***的其他设备，实现列车运行控制地面子***的总体授时。
3.如权利要求1所述的轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法，其特征在于，列车运行控制车载子***包括：车载安全计算机；利用获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号对所述车载安全计算机进行授时，再由所述车载安全计算机将时间信号传递给列车运行控制车载子***的其他设备，实现列车运行控制车载子***与列车运行控制地面子***的同步授时。
4.如权利要求1所述的轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法，其特征在于，当列车运行途径站台时，列车运行控制车载子***的无线通信车载设备将列车时间传递给列车运行控制地面子***的无线通信地面设备，由无线地面设备传递给无线闭塞中心，无线闭塞中心基于列车时间进行地面子***的时间校准，再将校准后的时间传递给列车运行控制地面子***的其他设备，实现车地时间同步。
5.如权利要求4所述的轨道交通列车运行控制***北斗时间同步方法，其特征在于，无线通信车载设备和无线通信地面设备通过GSM-R***实现双向信息传递。
6.一种轨道交通列车运行控制***北斗时间同步***，其特征在于，包括：列车运行控制地面子***、列车运行控制车载子***以及北斗三号卫星***；
北斗三号卫星***，用于提供北斗高精度时间信号；
列车运行控制地面子***，用于基于北斗高精度时间信号进行总体授时；
列车运行控制车载子***，用于基于所述北斗高精度时间信号进行同步授时；
其中，列车运行控制车载子***将列车时间传递给列车运行控制地面子***，列车运行控制地面子***基于所述列车时间进行车站设备时间的校核与调整。
7.如权利要求6所述的轨道交通列车运行控制***北斗时间同步***，其特征在于，列车运行控制地面子***包含无线闭塞中心，所述无线闭塞中心根据获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号进行授时，同时将时间信号传递给列车运行控制地面子***的其他设备，实现列车运行控制地面子***的总体授时。
8.如权利要求6所述的轨道交通列车运行控制***北斗时间同步***，其特征在于，列车运行控制车载子***包括：车载安全计算机，所述车载安全计算机根据获取的北斗三号卫星***的北斗时间信号进行授时，同时将时间信号传递给列车运行控制车载子***的其他设备，实现列车运行控制车载子***与列车运行控制地面子***的同步授时。
9.如权利要求6所述的轨道交通列车运行控制***北斗时间同步***，其特征在于，列车运行控制车载子***和列车运行控制地面子***通过GSM-R***实现双向信息传递。
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