CN101054089B - 一种由车载监控系统实施列车运行监控的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种由车载监控系统实施列车运行监控的方法及装置，利用现有车载监控装置，采用地面线路增加点式设备，在现有车载监控装置上设置点式接收装置，由现有车载监控装置直接通过点式接收装置实现车载数据的严格校核，减少人工干预装置运行，实现计算模式线路数据由车载设备存储，列车运行中由点式接收装置根据的地面点式应答器信息调用线路数据，实行列车运行自动控制模式。所述的由车载监控系统实施列车运行监控的装置，包括车载列车运行监控设备、车载点式接收设备和地面点式设备3大部分。

Description

一种由车载监控系统实施列车运行监控的方法及装置

技术领域

本发明属于一种监控管理方法及其装置，尤其是指一种监控列车运行的管理控制方法及其系统；主要用于列车按前方信号显示状态并根据运行速度、线路条件等参数计算列车走行距离来产生控制曲线的车载数据模式控制方案。

背景技术

为了满足列车提速和安全运行的需要，我国制定了“中国列车控制系统CTCS发展规划”，实现CTCS系统有多种不同的方案。其中主要是通过增设列车控制中心，在动车组上安装列车超速防护(ATP)设备，在地面安装LEU、有源应答器和无源应答器等轨旁设备，实现地面向车载ATP设备提供临时限速值和列车进路等信息。CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级分，分为0—4级。目前我国根据国内的需要，所确定的CTCS系统发展规划主要是基于CTCS2级所制定的。CTCS2级是基于轨道传输信息并采用车-地一体化系统设计的列车运行控制系统。可实现行指-联锁-列控一体化、区间-车站一体化、通信-信号一体化和机电一体化。CTCS2级是一种轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统，面向提速干线和高速新线，适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机。是一种点-连式列车运行控制系统，功能比较齐全和适合国情。

CTCS2级的特点是：轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信息；点式信息设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速成和停车信息。CTCS2级采取目标距离控制模式(又称连续式一次速度控制)。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。CTCS2级采取闭塞方式称为准移动闭塞方式，准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留有一定的安全距离，而后行列车从最高速开始一次制动曲线的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，由于要与移动闭塞相区别，所以称为准移动闭塞。显然其追踪运行间隔要比固定闭塞小一些。

而目前国内主要的列车超速防护设备之一的LKJ2000型监控装置采用车载计算机预存地面线路数据，按前方信号显示状态并根据速度计算列车走行距离来产生控制曲线的车载数据模式控制方案。装置在运用过程中需使用轨道绝缘节的自动识别和司乘人员人工操作实现对车载数据的校核；监控装置监控功能的上载以及列车进站后特定侧线数据的调用均以司乘人员人工操作完成，绝缘节的不唯一性与人工操作的不确定性大大影响了装置监控列车的安全性。不能完全适应CTCS2级系统的要求。

中国专利文献(专利号为200610057568.2，名称为“基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统”)公开了一种应答器式的列车控制系统，该系统是无源应答器、区间轨道电路和无线信道传输列车控制信息的点连式系统，由动车组车载设备和地面设备两部分组成。动车组上安装ATP车载设备和无线机车信号车载设备，地面设备包括无线机车信号地面设备、欧标点式应答器、ZPW2000轨道电路，以及与计算机或6502电气集中联锁接口电路，与调度集中或列车调度指挥系统(CTC或TDCS)的接口电路。但该系统仍没有有效解决绝缘节的不唯一性与人工操作的不确定性的问题，因此很有必要对此加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有CTCSO级系统的不足，提出一种能通过列车运行监控装置实施列车运行监控，且装置在运用过程中不需使用轨道绝缘节的自动识别和司乘人员人工操作实现对车载数据的校核；监控装置监控功能的上载以及列车进站后特定侧线数据的调用不以司乘人员人工操作完成，无绝缘节的不唯一性引起距离校正误差与人工操作的不确定性问题的列车运行控制系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的，一种由车载监控系统实施列车运行监控的方法，利用现有车载监控装置(如LKJ2000型)，采用地面线路增加点式设备(包括固定信息与可变信息应答器以及轨旁电子单元LEU)，在现有车载监控装置上设置点式接收装置，由现有车载监控装置直接通过点式接收装置实现车载数据的严格校核，减少人工干预装置运行，实现计算模式线路数据由车载设备存储，列车运行中由点式接收装置根据的地面点式应答器信息调用线路数据，实行列车运行自动控制模式。

其中，所述的监控装置利用其自身的绝缘节识别功能或点式应答器对其运行数据进行进一步的校核；所述的地面点式设备的固定信息应答器用于监控装置在运行或接近车站时运行数据的校核；所述的地面点式设备的可变信息应答器实现车站接车时监控装置股道号自动输入以及发车监控装置自动开车对标功能。

并且，在CTCS系统中统一采用欧洲EUROBALISE的标准。

通过改造使现有车载监控装置同时完成以下功能：

1)精确显示线路全程的绝对坐标如公里标、升降弓位置等等；

2)与其他超速防护设备(如TVM430)设备平稳并可靠地进行切换控制；

3)通过进站信号有源点的布置自动传输车站股道号或进路号，减少司乘人员操作；

4)通过点式设备实现监控装置自动开车对标，提高设备自动化程度；

5)实现线路长期或临时限速的可靠控制；

6)特殊情况下，可对列车实施紧急制动。

所述的由车载监控系统实施列车运行监控的装置，包括车载列车运行监控设备、车载点式接收设备和地面点式设备3大部分。所述的车载列车运行监控设备是目前常规的车载列车运行监控设备(如LKJ2000型TAX2装置)；所述的车载点式接收设备是在现有车载监控装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上一个新增的通信节点，并采用主从通信方式，由现有车载监控装置通信插件为通信主机，点式查询接口模块为通信从机组合形成，点式查询接口模块与车载监控装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上新增的通信节点通过通信线相连，并在机车的底部设置有由于收集地面信号的点式接收信号天线，点式接收信号天线与点式查询接口模块通过通信线连接。

所述的地面点式设备包括固定信息应答器与可变信息应答器以及轨旁电子单元LEU。其中，所述的固定信息应答器用于监控装置在运行或接近车站时运行数据的校核，固定信息应答器设置在以下地点：

A.长期限速点；

B.临时限速点(临时设置，施工完毕后取消)；

C.长大下坡的起始点与终点；

D.公里标突变点；

E.半自动闭塞的预告点；

F.机车出入库点；

G.特定的监控功能上下载点；

H.需监控装置实现特殊功能的地点，例如：道口(鸣笛)、尽头线(紧急制动)、升降弓点等等。

所述的固定信息应答器也可以设置在现有车载监控装置与TVM430切换控制交界点处上下行线处。

所述的可变信息应答器设置在车站上下行线的正反向进站信号机处，实现车站接车时监控装置股道号自动输入以及发车监控装置自动开车对标功能。可变信息应答器的设置可解决监控装置以下几个问题：

1)解决监控装置必须人工上载监控功能的问题。目前监控装置监控功能的上载一般是通过机车司乘人员在起始站或中间站的正线出战信号机处按压监控显示器的【开车】键来实现，上述设置可使监控装置运行时在任何车站接收到反向的进站信号机处的应答器后自动精确地上载，并得知列车运行的方向，完全消除人工上载所带来的监控距离误差，杜绝车次与站号输入错误所可能带来的安全性方面的隐患。

2)解决监控装置进站时需人工预输入侧线股道号的问题。目前监控装置在运行其正常监控功能时为实现列车进站后的准确控制需司乘人员在列车进站前预输入列车将要进入的股道号，监控装置根据输入调用相应的数据控制列车，车站正反向进站信号机处可变信息应答器的设置完全解决这一问题，车站可预先设置好应答器数据的股道信息，监控装置在收到该信息后自动完成股道数据的调用。

3)解决监控装置进出站时无法校正运算距离的问题。由于当前各车站的电码化的情况比较复杂以及股道长度的不一致，监控装置对运算距离的校正一般仅在区间进行，在车站的进出站信号机处不进行距离校正，造成进出站时运行距离误差的累积，严重的滞后误差存在着造成列车冒出关闭信号的隐患，上述可变信息应答器的设置正好弥补这一隐患，即监控装置在区间运行是通过对轨道绝缘节的识别来进行距离的校正，进出站时由应答器完成此功能，真正做到了在每一闭塞分区的起始点处复位距离误差。

本发明的优点在于：利用现有的车载监控装置，采用地面线路增加点式设备(包括固定信息与可变信息应答器以及轨旁电子单元LEU)，在现有车载监控装置上设置点式接收装置，由现有车载监控装置直接通过点式接收装置实现车载数据的严格校核，可以减少人工干预装置运行，实现计算模式线路数据的由车载设备存储，列车运行中由根据的地面点式应答器信息调用线路数据的自动控制模式，且装置在运用过程中不需使用轨道绝缘节的自动识别和司乘人员人工操作实现对车载数据的校核；监控装置监控功能的上载以及列车进站后特定侧线数据的调用不以司乘人员人工操作完成，使得列车运行控制系统的无绝缘节的不唯一性与人工操作的不确定性问题得到有效地解决。通过在LKJ2000监控记录装置上的运行试验已经得出以下主要结论：

1.固定信息、可变信息应答器车载设备与地面设备之间、应答器车载设备与LKJ2000监控记录装置之间可以正确、可靠的发送接收数据和进行数据交换。

2.LKJ2000监控记录装置在收到一个地面固定信息应答器的正确信息后可以完成距离校核功能；当收到连续两个地面固定信息应答器的正确信息后，可以校核出人工错误输入的车次号信息，自动对标开车。

3.LKJ2000监控记录装置在收到可变信息应答器的正确信息后可以完成距离自动校核功能、开车自动对标功能、判定正反向运行、自动转支线、自动转侧线等优化控车功能。

4.西门子和阿尔斯通应答器地面设备和车载设备之间可以实现交叉接收，互连互通，信息接收稳定可靠。

5.JT1-CZ2000型主体机车信号双套设备可以实现无间断故障切换；双套设备的输出混线时，故障导向安全侧(不输出)。

6.LSK型机车信号基于已通过铁道部鉴定的LSK型速度分级控制系统，双套设备可实现无间断故障切换；能够可靠地通过串行端口向LKJ-2000运行监控装置和Xxc-1型车载信号显示器传递安全信息；动态模拟串行通信故障的条件下，满足系统故障导向安全要求；具有内置记录单元和自检功能。

7.利用可变信息应答器的编号、股道号、方向等信息综合判断后实现自动转换机车信号载频方案是可行的。

附图说明

图1为本发明的车载设备部分的原理示意图；

图2为本发明系统组成示意图；

图3为本发明一个实施例的地面点式应答器设置方案示意图；

图4为本发明另一个实施例的地面点式应答器设置方案示意图；

图5为本发明另一个实施例的地面点式应答器设置方案示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

从附图可以看出，本发明是一种由车载监控系统实施列车运行监控的方法，利用现有车载监控装置(如LKJ2000型)，采用地面线路增加点式设备(包括固定信息与可变信息应答器以及轨旁电子单元LEU)，在现有车载监控装置上设置点式接收装置，由现有车载监控装置直接通过点式接收装置实现车载数据的严格校核，减少人工干预装置运行，实现计算模式线路数据的由车载设备存储，列车运行中由根据的地面点式应答器信息调用线路数据的自动控制模式。并且，在CTCS系统中决定统一采用欧洲EUROBALISE的标准。车载设备根据列车通过的两个相邻点式应答器完成如下工作：

1)确定列车的运行方向。

2)尽可能自动校正机车轮径。

3)搜索地面数据，自动启动线路数据和实现开车对标。

4)自动校正车位。

5)根据收到的上下载点式应答器确定切除和投入制动设备。

车载设备根据列车通过的有源点式应答器完成如下工作：

1)自动选择进路号并根据进路控制列车速度。

2)自动校正车位。

3)利用点式设备给定的列车运行方向和应答器编号，搜索地面数据，自动启动线路数据和实现开车对标。

其中，在每套监控装置上增加2块点式信息处理插件(双套冗余)，增加插件占用主机原备用板位，实现监控装置与点式信息使用专用的通信总线。在监控装置上增设以下功能：

1)能精确显示线路全程的绝对坐标如公里标、升降弓位置等等；

2)与其他超速防护设备(如TVM430)设备平稳并可靠地进行切换控制；

3)通过进站信号有源点的布置自动传输车站股道号或进路号，减少司乘人员操作；

4)通过点式设备实现监控装置自动开车对标，提高设备自动化程度；

5)实现线路长期或临时限速的可靠控制；

6)特殊情况下，可对列车实施紧急制动。

所述的所述的固定信息应答器用于监控装置在运行或接近车站时运行数据的校核，固定信息应答器设置在以下地点：

1、长期限速点；

2、临时限速点(临时设置，施工完毕后取消)；

3、长大下坡的起始点与终点；

4、公里标突变点；

5、半自动闭塞的预告点；

6、机车出入库点；

7、特定的监控功能上下载点；

8、需监控装置实现特殊功能的地点，例如：道口(鸣笛)、尽头线(紧急制动)、升降弓点等等。

监控装置利用其自身的绝缘节识别功能或点式应答器对其运行数据进行进一步的校核；所述的固定信息应答器也可以设置在现有车载监控装置与TVM430切换控制交界点处上下行线处。

所述的可变信息应答器设置在车站上下行线的正反向进站信号机处，实现车站接车时监控装置股道号自动输入以及发车监控装置自动开车对标功能。可变信息应答器的设置可解决监控装置以下几个问题：

1)解决监控装置必须人工上载监控功能的问题。目前监控装置监控功能的上载一般是通过机车司乘人员在起始站或中间站的正线出战信号机处按压监控显示器的【开车】键来实现，上述设置可使监控装置运行时在任何车站接收到反向的进站信号机处的应答器后自动精确地上载，并得知列车运行的方向，完全消除人工上载所带来的监控距离误差，杜绝车次与站号输入错误所可能带来的安全性方面的隐患。

2)解决监控装置进站时需人工预输入侧线股道号的问题。目前监控装置在运行其正常监控功能时为实现列车进站后的准确控制需司乘人员在列车进站前预输入列车将要进入的股道号，监控装置根据输入调用相应的数据控制列车，车站正反向进站信号机处可变信息应答器的设置完全解决这一问题，车站可预先设置好应答器数据的股道信息，监控装置在收到该信息后自动完成股道数据的调用。

3)解决监控装置进出站时无法校正运算距离的问题。由于当前各车站的电码化的情况比较复杂以及股道长度的不一致，监控装置对运算距离的校正一般仅在区间进行，在车站的进出站信号机处不进行距离校正，造成进出站时运行距离误差的累积，严重的滞后误差存在着造成列车冒出关闭信号的隐患，上述可变信息应答器的设置正好弥补这一隐患，即监控装置在区间运行是通过对轨道绝缘节的识别来进行距离的校正，进出站时由应答器完成此功能，真正做到了在每一闭塞分区的起始点处复位距离误差。

实施例一

一种由车载监控系统实施列车运行监控的装置，包括车载列车运行监控设备1、车载点式接收设备2和地面点式设备3三大部分(如附图2所示)。所述的车载列车运行监控设备1是LKJ2000型车载监控装置；所述的车载点式接收设备2是在LKJ2000型车载监控装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上一个新增的通信节点，并采用主从通信方式，由现有车载监控装置1通信插件为通信主机，点式查询接口模块4为通信从机组合形成，点式查询接口模块4与车载监控装置1的RS485通信总线或者CAN通信总线上新增的通信节点通过通信线5相连，并在机车的底部设置有由于收集地面信号的点式接收信号天线6，点式接收信号天线6与点式查询接口模块4通过通信线7连接。

所述的地面点式设备3包括固定信息应答器8与可变信息应答器9以及轨旁电子单元(LEU)10。其中，如附图3所示，在每个车站上下行线的正反向进站信号机处设置一个可变信息点式应答器(在CTCS1中应为可变信息点式应答器)，每个车站共需要设置4个地面可变信息点式应答器11、12、13、14。另外，在LKJ2000与TVM430切换控制交界点处上下行线各设置两个地面固定信息点式应答器15、16、17、和18。

该方案与正在进行中的CTCS1设计方案的地面点式应答器的设置类似，在LKJ2000地面数据开发容易实现，监控软件容易实现相邻应答器间的数据关联，在反方向行车时在任意车站均可实现LKJ2000自动开车对标并同时LKJ2000的运行数据进行校正。

监控装置利用其自身的绝缘节识别功能或点式应答器对其运行数据进行进一步的校核；

实施例二

一种由车载监控系统实施列车运行监控的装置，包括车载列车运行监控设备、车载点式接收设备和地面点式设备3大部分(如附图2所示)。所述的车载列车运行监控设备是TAX2型车载监控装置；所述的车载点式接收设备是在TAX2型车载监控装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上一个新增的通信节点，并采用主从通信方式，由现有车载监控装置通信插件为通信主机，点式查询接口模块为通信从机组合形成，点式查询接口模块与车载监控装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上新增的通信节点通过通信线相连，并在机车的底部设置有由于收集地面信号的点式接收信号天线，点式接收信号天线与点式查询接口模块通过通信线连接。

所述的地面点式设备包括固定信息应答器与可变信息应答器以及轨旁电子单元LEU。其中，如附图4所示，在两个车站的进站信号机处布置两个可变信息点式应答器19、20，实现车站接车时监控装置股道号自动输入以及发车监控装置自动开车对标功能；另外两个为固定信息点式应答器21、22分别布置在两车站的第1预告信号机处，用于监控装置在接近车站时运行数据的校核。

监控装置在车站的第2预告信号机处应利用其自身的绝缘节识别功能或点式应答器对其运行数据进行进一步的校核。

实施例三

一种由车载监控系统实施列车运行监控的装置，包括车载列车运行监控设备、车载点式接收设备和地面点式设备3大部分。所述的车载列车运行监控设备是LKJ2000型车载监控装置；所述的车载点式接收设备是在LKJ2000型车载监控装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上一个新增的通信节点，并采用主从通信方式，由现有车载监控装置通信插件为通信主机，点式查询接口模块为通信从机组合形成，点式查询接口模块与车载监控装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上新增的通信节点通过通信线相连，并在机车的底部设置有由于收集地面信号的点式接收信号天线，点式接收信号天线与点式查询接口模块通过通信线连接。

地面线路根据协议在每个站的正向、反向进站信号机位置各布一个无源点式应答器23、24、25和26，如图5所示，一个站共布4个点，点式应答器的具体位置由车载地面数据决定，车载地面数据与地面点式设备通过应答器编号(不包括运行方向)关联。地面点式设备不再提供其具体位置的参数。

Claims (2)

1.一种由车载监控系统实施列车运行监控的方法，所述的由车载监控系统实施列车运行监控的方法是利用车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置，采用地面线路增地面点式设备，同时在车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置上设置车载点式接收设备，由车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置直接通过车载点式接收设备实现车载数据的严格校核，实现计算模式线路数据由车载设备存储，列车运行中由车载点式接收设备根据地面点式应答器信息调用线路数据，列车运行自动控制模式；其特征在于：所述的车载点式接收设备是在车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上一个新增的通信节点，并采用主从通信方式，由车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置通信插件为通信主机，点式查询接口模块为通信从机组合形成，点式查询接口模块与车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上新增的通信节点通过通信线相连，并在机车的底部设置有用于收集地面信号的点式接收信号天线，点式接收信号天线与点式查询接口模块通过通信线连接；实现所述的由车载监控系统实施列车运行监控的方法的装置，包括车载列车运行监控设备、车载点式接收设备和地面点式设备3大部分，所述车载列车运行监控设备是车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置；

所述的地面点式设备包括固定信息应答器与可变信息应答器以及轨旁电子单元LEU；其中，所述的固定信息应答器用于车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置在运行或接近车站时运行数据的校核，固定信息应答器设置在以下地点：

A.长期限速点；

B.临时限速点；

C.长大下坡的起始点与终点；

D.公里标突变点；

E.半自动闭塞的预告点；

F.机车出入库点；

G.特定的监控功能上下载点；

H.需监控装置实现特殊功能的地点；

所述的固定信息应答器设置在车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置与TVM430切换控制交界点处上下行线处；

所述的可变信息应答器设置在车站上下行线的正反向进站信号机处，实现车站接车时车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置股道号自动输入以及发车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置自动开车对标功能。

2.一种实现权利要求1所述由车载监控系统实施列车运行监控方法的装置，所述的由车载监控系统实施列车运行监控的装置，包括车载列车运行监控设备、车载点式接收设备和地面点式设备3大部分；所述的车载列车运行监控设备是车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置；其特征在于：所述的车载点式接收设备是在车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上一个新增的通信节点，并采用主从通信方式，由车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置通信插件为通信主机，点式查询接口模块为通信从机组合形成，并在机车的底部设置有用于收集地面信号的点式接收信号天线；所述的点式查询接口模块与车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置的RS485通信总线或者CAN通信总线上新增的通信节点通过通信线相连；所述的点式接收信号天线与点式查询接口模块通过通信线连接；所述的地面点式设备包括固定信息应答器与可变信息应答器以及轨旁电子单元LEU；所述的固定信息应答器设置在以下地点：

A.长期限速点；

B.临时限速点；

C.长大下坡的起始点与终点；

D.公里标突变点；

E.半自动闭塞的预告点；

F.机车出入库点；

G.特定的监控功能上下载点；

H.需监控装置实现特殊功能的地点；

所述的固定信息应答器设置在车载监控装置LKJ2000型或TAX2装置与TVM430切换控制交界点处上下行线处；

所述的可变信息应答器设置在车站上下行线的正反向进站信号机处。

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