CN101927775B - Cbtc系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法 - Google Patents

Cbtc系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法，包括：S1：当列车进入第一和第二地面ATP系统的边界区域时，第一和第二地面ATP系统相互发送各自控制区域的进路R1和R2的信息；S2：第一ATP根据进路R1和R2的信息计算第一移动授权信息并发送给车载ATP；S3：当列车经过所述边界区域的边界点且开始进入第二ATP系统的控制区域内时，车载ATP向第一地面ATP系统发送断链请求信息并同时向第二地面ATP系统发送建链请求信息；S4：第二地面ATP系统响应所述建链请求信息，根据进路信息R2计算第二移动授权信息并将其发送给车载ATP。该方法可使边界点处进路R2的设置不受约束；即使列车在OB区段出现故障也不会造成“丢车”现象；同时还能降低系统成本。

Description

CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种CBTC系统中列车越过控制区域边界的安全防护方法。
背景技术
城市轨道交通列车运行控制系统是实现行车指挥和列车运行自动化、提高运输效率关键系统。近年来，随着科技的进步，系统正逐步向着基于通信的列控(communication based train control，CBTC)系统的方向发展。在CBTC系统中，列车越过控制区域边界是对列车进行控制的安全关键环节，一旦控制策略出现漏洞，将会影响整个线路的列车运行，甚至造成安全事故。目前，对这个环节的处理，CBTC系统设备提供商普遍采用如图1所示的方法：进路R1在边界点O处需要延伸一段距离OB，即当列车在控制区域1中运行时，进路R1的管辖范围是A、B两点之间的距离；列车需要越过边界点O时，由地面ATP1系统产生的移动授权至B点；一旦列车车头越过边界点O，列车将向地面ATP2系统发送链接请求，同时切断与地面ATP1系统的链接，从而不再接受地面ATP1系统的控制；地面ATP2系统的管辖范围是B点开始的控制区域2中的部分，列车与地面ATP2系统链接建立完成后，接受地面ATP2系统的控制，完成了跨越边界。
目前的防护方法中，由于地面ATP1系统与地面ATP2系统之间没有信息交换，实现简单，但同时也存在以下三方面的缺点：
1、边界点处进路R2的设置受限：必须要在边界点处向右延伸一段距离；如果没有这段距离，不能够保证列车能够具备足够的时间与地面ATP2系统建立链接；这使得系统对现场线路状况有了特定要求，不利于工程实施；
2、一旦列车在OB区段出现故障，由于此时列车还没有与地面ATP2系统建立链接，列车将既不受地面ATP1系统控制，也不受地面ATP2系统控制，造成“丢车”现象，会出现后续列车追尾等危险后果；
3、该方法对边界点处车地之间的无线通信要求很高，为了确保车地之间的无线通信的连续性，避免造成“丢车”现象，都要冗余布置无线通信接入(AP)设备，由此增加了成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术中存在的上述缺陷，使边界点处进路R2的设置不受约束，可以根据现场线路状况进行合理的自由设置；即使列车在OB区段出现故障也不会造成“丢车”现象；降低对边界点处车地之间的无线通信的苛刻要求，从而降低成本。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法，包括以下步骤：
S1：当列车进入第一和第二地面ATP系统的边界区域时，所述第一和第二地面ATP系统相互发送各自控制区域的进路R1和R2的信息；
S2：第一地面ATP系统根据所述进路R1和R2的信息计算获得控制列车运行的第一移动授权信息并发送给车载ATP；
S3：当列车经过所述边界区域的边界点且开始进入第二地面ATP系统的控制区域内时，车载ATP向第一地面ATP系统发送断链请求信息，并同时向第二地面ATP系统发送建链请求信息；
S4：第二地面ATP系统响应所述建链请求信息，根据所述进路R2的信息计算获得控制列车运行的第二移动授权信息，并将其发送给车载ATP。
其中，所述边界区域为从第一地面ATP系统的控制区域中的关联边界点的进路R1的始端与第二ATP系统的控制区域中的关联边界点的进路R2的终端之间的区域。
进一步地，步骤S1中，第一地面ATP系统还向第二地面ATP系统发送列车控制信息，包括边界点位置以及列车ID。
进一步地，步骤S3还包括，当列车经过所述边界点后车载ATP无法向第二地面ATP系统发送建链请求信息时，第二地面ATP系统将根据所述列车控制信息判断所述列车是否故障。
进一步地，所述第一移动授权信息分别包括进路R1和R2中所有障碍物信息；所述第二移动授权信息包括进路R2中所有障碍物信息。
(三)有益效果
与如图1所示的现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优势：
1、边界点处进路R2的设置不受约束，可以根据现场线路状况进行合理的自由设置；
2、即使列车在OB区段出现故障，仍然是可控的，不会造成“丢车”现象，排除安全隐患；
3、降低了对边界点处的车地之间的无线通信的苛刻要求，降低系统成本。
附图说明
图1是现有技术的CBTC系统中列车跨越边界区域时的安全防护示意图；
图2是根据本发明的CBTC系统中列车跨越控制区域的示意图；
图3是根据本发明的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法流程图；
图4是根据本发明的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法的实施例中地面ATP1系统、地面ATP2系统与车载ATP之间信息交换的示意图。
具体实施方式
为使本发明的特点和优势更加明显，下面将结合附图和实施例对根据本发明的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法进行详细说明。
本发明的核心思想在于，如图2所示，当列车运行至两个相邻的控制区域1和控制区域2的边界区域内时(这里的边界区域是指控制区域1中的关联边界点的进路R1的始端与控制区域2中的关联边界点的进路R2的终端之间的区域)，控制区域1中进路R1的终点可以是O、B两点之间的任意位置，O、B两点甚至可以重合。列车需要越过边界点O时，地面ATP1系统与地面ATP2系统之间相互交换信息，其中，地面ATP1系统将列车的控制信息送给地面ATP2系统，地面ATP2系统同时会把进路R2的信息传送给地面ATP1系统；由地面ATP1系统产生的移动授权至进路R2的终点；当列车车头越过边界点O时，列车向地面ATP2系统发送建立链接请求，同时切断与地面ATP1系统的链接，从而不再接受地面ATP1系统的控制；列车与地面ATP2系统链接建立完成后，接受地面ATP2系统的控制，完成了边界跨越。
如图3所示，本发明的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法包括以下步骤：
S1：当列车进入控制区域1、2的边界区域且仍处于控制区域1内时，地面ATP1向地面APT2发送列车控制信息，包括列车ID、边界位置信息，以及控制区域1的进路信息R1；且同时，地面ATP2系统向地面APT1发送控制区域2的进路信息R2。
这样，当列车运行接近边界点且尚未进入地面ATP2系统的控制区域2内时，进路R2的信息已由地面ATP2系统传递给地面ATP1系统；由此，地面ATP1系统在计算移动授权时可以充分考虑地面ATP2系统控制区域内进路的信息，进而保证列车越过边界点后仍有充足的时间来与地面ATP2系统建立通信链接；避免了如现有技术方案那样的必须将进路R1向控制区域2中延伸出一段距离以确保链接时间，使得进路R2可以根据现场情况随意设置，不受约束。
S2：地面ATP1系统根据两个控制区域的分别的进路信息计算获得控制列车运行的第一移动授权信息，并将其发送给列车的车载ATP；该第一移动授权信息包括进路R1和R2中的所有障碍物信息。
根据本发明的技术方案，由于该第一移动授权信息包含了进路R2，所以只要列车仍未行驶完成进路R2，其与第二地面ATP之间通信链接的建立都不会影响列车的正常运行。而现有方案必须在进入进路R2之前建立好连接，否则影响正常运行。
S3：当列车经过所述边界区域的边界点且开始进入控制区域2内时，车载ATP在同一时刻分别向地面ATP1系统和地面ATP2系统发送断链请求信息和建链请求信息。
此时，如步骤S1所述，由于列车在运行至边界点O之前，地面ATP1系统已将列车的控制信息(边界点位置、列车ID)传递给了地面ATP2系统，即使列车的车头进入到地面ATP2系统的控制区域2后时失去通信能力而无法与地面ATP2系统建立链接，地面ATP2系统也不会将列车“丢弃”，其将根据列车控制信息以及地面ATP2系统的控制区域内的计轴占用信息判断该处有一辆故障车，从而排除了安全隐患，且无需刻意进行冗余配置，也降低了系统建设成本。
S4：第二控制区域的地面ATP系统响应所述建链请求信息，向列车发送控制其运行的第二移动授权信息；由此，列车中断与ATP1的链接，接受地面ATP2系统的控制，完成了边界跨越；该第二移动授权信息包括进路R2的障碍物信息。
具体实施过程中，地面ATP1系统、地面ATP2系统与车载ATP交换信息的过程和具体交换信息的内容如图4所示。其中，信息帧1为地面ATP1系统发送给地面ATP2系统的列车控制信息，包括列车ID，边界位置及进路R1信息；信息帧2为地面ATP2系统接收到信息帧1之后反馈给地面ATP1系统的控制区域2中的进路R2信息；信息帧3为地面ATP1系统在接收到信息帧2之后，根据控制区域1中的进路R1信息和控制区域2中的进路R2信息计算获得并发送给车载ATP的第一移动授权信息；信息帧4为列车越过边界点O时由车载ATP向地面ATP1系统发送的断链请求信息；信息帧5为列车越过边界点O时车载ATP向地面ATP2系统发送的建链请求信息；信息帧6为建链完成后地面ATP2系统为车载ATP计算的第二移动授权。
根据现有技术的安全防护方案，需要在线路上每隔100米布置一个AP设备，若边界区域按1000米计算，每个AP价格180,000元，安装调试费用20,000元；按双倍冗余计算数量，则费用为：(1000/100)*(18+2)＝200万元。即，本发明的技术方案对于单个边界点即可节省投资200万元。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：当列车进入第一和第二地面ATP系统的边界区域时，所述第一和第二地面ATP系统相互发送各自控制区域的进路R1和R2的信息；
S2：第一地面ATP系统根据所述进路R1和R2的信息计算获得控制列车运行的第一移动授权信息并发送给车载ATP；
S3：当列车经过所述边界区域的边界点且开始进入第二地面ATP系统的控制区域内时，车载ATP向第一地面ATP系统发送断链请求信息，并同时向第二地面ATP系统发送建链请求信息；
S4：第二地面ATP系统响应所述建链请求信息，根据所述进路R2的信息计算获得控制列车运行的第二移动授权信息，并将其发送给车载ATP。
2.如权利要求1所述的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法，其特征在于，所述边界区域为从第一地面ATP系统的控制区域中的关联边界点的进路R1的始端与第二地面ATP系统的控制区域中的关联边界点的进路R2的终端之间的区域。
3.如权利要求1所述的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法，其特征在于，步骤S1中，第一地面ATP系统还向第二地面ATP系统发送列车控制信息，包括边界点位置以及列车ID。
4.如权利要求3所述的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法，其特征在于，步骤S3还包括，当列车经过所述边界点后车载ATP无法向第二地面ATP系统发送建链请求信息时，第二地面ATP系统将根据所述列车控制信息判断所述列车是否故障。
5.如权利要求1-4中任一项所述的CBTC系统中列车跨越控制区域时的安全防护方法，其特征在于，所述第一移动授权信息分别包括进路R1和R2中所有障碍物信息；所述第二移动授权信息包括进路R2中所有障碍物信息。
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