CN104176066A - 列车屏蔽门的冗余控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车屏蔽门的冗余控制系统，包括：车载设备、连接该车载设备的第一车载射频单元和屏蔽门车载射频单元、通过移动闭塞接入链路与第一车载射频单元无线相接的移动闭塞控制设备、通过屏蔽门接入链路与屏蔽门车载射频单元无线相接的固定闭塞控制设备、输入输出控制设备和屏蔽门控制继电器。本发明还公开了一种控制方法，包括：车载设备检测与移动闭塞控制设备是否通信正常，正常时，向移动闭塞控制设备发送指令；通信不正常时，检测与固定闭塞控制设备是否通信正常，正常时，向固定闭塞控制设备发送指令，通信不正常时，检测通信链路并重新开始整个控制流程。本发明保证了屏蔽门的安全及时地打开/关闭，从而保证列车的顺利运营。

Description

列车屏蔽门的冗余控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及地铁信号系统领域，尤其涉及列车屏蔽门的冗余控制系统及控制方法。

背景技术

当前，地铁列车一般以移动闭塞的方式自动驾驶，在到站后列车门自动开启。同时，轨道旁边的屏蔽门应该自动打开。列车有车载设备控制，屏蔽门有轨道旁边的移动授权设备控制，正常情况下车载设备和移动授权设备通信正常，当列车门打开的时候屏蔽门也会同时开启。如果在通信异常的情况下，屏蔽门无法及时打开或者按时关闭，将影响列车的运行，并且容易引发安全事故。因此，增加额外的控制结构，以实现安全可靠的冗余控制，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车屏蔽门的冗余控制系统及其控制方法，保证屏蔽门的安全及时地打开/关闭，从而保证列车的顺利运营，以解决现有技术中的一个或者多个问题。

实现上述目的的技术方案是：

一种列车屏蔽门的冗余控制系统，外接屏蔽门控制系统，包括：车载设备、连接该车载设备的第一车载射频单元、通过移动闭塞接入链路与所述第一车载射频单元无线相接的移动闭塞控制设备、连接所述车载设备的屏蔽门车载射频单元、通过屏蔽门接入链路与所述屏蔽门车载射频单元无线相接的固定闭塞控制设备、输入输出控制设备和屏蔽门控制继电器，其中：

所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备通信状态，在通信正常时通过所述第一车载射频单元发送指令给移动闭塞控制设备，在通信不正常时通过所述屏蔽门车载射频单元发送指令给所述固定闭塞控制设备；

所述移动闭塞控制设备或者固定闭塞控制设备根据指令输出屏蔽门开关命令给所述输入输出控制设备；

所述输入输出控制设备根据屏蔽门开关命令使能所述屏蔽门控制继电器，以控制所述屏蔽门控制系统启/闭屏蔽门。

在上述的列车屏蔽门的冗余控制系统中，所述车载设备、移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备采用了时钟同步机制；所述移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备通过将所述指令中的时钟信息与当地时钟信息进行比较，若小于预设阈值时，输出屏蔽门开关命令。

在上述的列车屏蔽门的冗余控制系统中，所述预设阈值为1秒。

在上述的列车屏蔽门的冗余控制系统中，所述输入输出控制设备采集屏蔽门控制继电器的旁路状态，输出给所述移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备，在屏蔽门控制继电器处于旁路状态时，所述移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备不动作。

在上述的列车屏蔽门的冗余控制系统中，所述输入输出控制设备通过所述屏蔽门控制继电器采集屏蔽门开关状态，输出给所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备；所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备对比接收的指令与屏蔽门开关状态是否冲突，若冲突，不动作。

在上述的列车屏蔽门的冗余控制系统中，所述输入输出控制设备通过所述屏蔽门控制继电器采集屏蔽门旁路状态，并通过所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备经由所述第一车载射频单元或屏蔽门车载射频单元传输至所述车载设备；在屏蔽门处于旁路状态时，所述车载设备控制列车正常发车。

本发明之二的基于上述列车屏蔽门的冗余控制系统的控制方法，包括：

列车停靠并且列车门与屏蔽门对齐，所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备是否通信正常；

当所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备通信正常时，所述车载设备根据列车门的左右状态和开关门状态向所述移动闭塞控制设备发送指令；所述移动闭塞控制设备根据屏蔽门开关状态、屏蔽门控制继电器的旁路状态、屏蔽门旁路状态以及接收的指令发出屏蔽门开关命令，进行相应控制；

当所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备通信不正常时，所述车载设备检测与所述固定闭塞控制设备是否通信正常；

当所述车载设备检测与所述固定闭塞控制设备通信正常时，所述车载设备根据列车门的左右状态和开关门状态向所述固定闭塞控制设备发送指令；所述固定闭塞控制设备根据屏蔽门开关状态、屏蔽门控制继电器的旁路状态、屏蔽门旁路状态以及接收的指令发出屏蔽门开关命令，进行相应控制；

当所述车载设备检测与所述固定闭塞控制设备通信不正常时，检测通信链路并重新开始整个控制流程。

在上述的控制方法中，所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备接收到来自所述车载设备的指令后，分别检测：

屏蔽门开关状态是否与指令冲突；

所述屏蔽门控制继电器是否处于旁路状态；以及

屏蔽门是否处于旁路状态；

在屏蔽门开关状态与指令不冲突、屏蔽门控制继电器不处于旁路状态以及屏蔽门不处于旁路状态时，将所述指令中的时钟信息与当地时钟信息进行比较，在差值小于预设阈值时，输出屏蔽门开关命令。

在上述的控制方法中，所述屏蔽门开关状态、屏蔽门控制继电器的旁路状态和屏蔽门旁路状态均通过所述输入输出控制设备结合屏蔽门控制继电器采集得到。

在上述的控制方法中，将屏蔽门的旁路状态经由所述第一车载射频单元或屏蔽门车载射频单元传输至所述车载设备；在屏蔽门处于旁路状态时，所述车载设备控制列车正常发车。

本发明的有益效果是：

本发明通过冗余控制，通过在列车进站时候增加轨旁的专门的无线加入单元和列车新加的屏蔽门的车载无线设备通信，保证了冗余链路的可靠和可用。同时，在极端情况下车载设备的通信会同移动授权设备和闭塞授权设备之间切换，通过合理的方法任然保证了屏蔽门的安全开关。并且，本发明在列车屏蔽门无法关闭的情况仍然保证列车的正常运行。

附图说明

图1是本发明的列车屏蔽门的冗余控制系统的结构图；

图2是本发明的列车屏蔽门的冗余控制方法的流程图。

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，本发明的列车屏蔽门的冗余控制系统，包括：车载设备1、连接该车载设备1的第一车载射频单元2、通过移动闭塞接入链路与第一车载射频单元2无线相接的移动闭塞控制设备3、连接车载设备1的屏蔽门车载射频单元4、通过屏蔽门接入链路与屏蔽门车载射频单元4无线相接的固定闭塞控制设备5、输入输出控制设备6和屏蔽门控制继电器7。其中：

移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5分别通过输入输出控制设备6与屏蔽门控制继电器7相接；屏蔽门控制继电器7连接屏蔽门控制系统，屏蔽门控制系统用于控制屏蔽门开启或者关闭。

车载设备1检测其与移动闭塞控制设备3的通信状态，在通信正常时通过第一车载射频单元2发送指令给移动闭塞控制设备3，在通信不正常时通过屏蔽门车载射频单元4发送指令给固定闭塞控制设备5，以此实现冗余控制。

输入输出控制设备6采集屏蔽门控制继电器7的旁路状态，输出给移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5，在屏蔽门控制继电器7处于旁路状态时，移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5不动作。因为在屏蔽门的开启过程中，屏蔽门完全受车载设备1控制，也就是列车门的控制，会根据列车门的左右，开关，使能状态直接控制屏蔽门。车载设备1会根据移动闭塞控制设备3的通信状态来控制这个继电器。这样，移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5在操作屏蔽门的过程中会读取这个状态，避免了移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5的竞争。

输入输出控制设备6通过屏蔽门控制继电器7采集屏蔽门开关状态，输出给移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5。移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5对比接收的指令与屏蔽门开关状态是否冲突，若冲突，不动作。比如，接收的指令是关闭屏蔽门，而此时屏蔽门的开关状态正好是关闭状态，如此就不动作。

输入输出控制设备6通过屏蔽门控制继电器7采集屏蔽门旁路状态，并通过移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5经由第一车载射频单元2或屏蔽门车载射频单元4传输至车载设备1；在屏蔽门处于旁路状态时，移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5不动作，车载设备1控制列车正常发车。通常情况下只用屏蔽门安全关闭才允许列车出站，通过屏蔽门旁路设置，当屏蔽门故障无法关闭的情况下，通过设置这一屏蔽门旁路状态可以保证列车的正常发车。

移动闭塞控制设备3或者固定闭塞控制设备5接收到指令后，并确定屏蔽门开关状态与指令不冲突、屏蔽门控制继电器不处于旁路状态以及屏蔽门不处于旁路状态时，通过将所述指令中的时间信息与当地时钟信息进行比较，若小于预设阈值(本实施例中是1秒)时，根据指令输出屏蔽门开关命令给输入输出控制设备6。正常情况下只有一个设备控制屏蔽门的开和关。在异常情况下，可能存在移动闭塞控制设备3开启屏蔽门，而固定闭塞控制设备5关闭屏蔽门。或者其它的各种组合方式。考虑到列车运行的实际情况有列车门多次开关的场景，在此场景下如果通信链路不稳定，这样屏蔽门的控制会在固定闭塞设备和移动闭塞设备间切换，同时由于通信的延时，会出现屏蔽门的开关状态不一致的情况，引起在链路切换过程中屏蔽门的不是实际想要的开或者关，这样会引起安全问题。通过在通信协议中加入当地时钟和远端时钟，保证了列车的控制信息和接收信息的有效性和可用性。即：车载设备1、移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5同步时间，其各自的时钟信息均同步自列车监控中心。特别是车载设备1在通信不稳定的情况下，移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5通过数据包中传送的时间信息同当地时钟信息比较，如果小于1秒才进行相应的屏蔽门的开关控制。这样即使移动闭塞设备打开屏蔽门，切换到固定闭塞设备关闭屏蔽门。或者由于列车门多次开关情况下，屏蔽门仍然能够及时安全的相应列车门的控制。

输入输出控制设备6根据屏蔽门开关命令使能屏蔽门控制继电器7，从而控制屏蔽门控制系统启/闭屏蔽门。

图1中，FCU为固定闭塞控制设备5的核心控制单元；MCU为移动闭塞控制设备3的核心控制单元。(FCU英文全称是Fallback Control Unit，固定闭塞控制单元；MCU英文全称是Movement Control Unit中文是移动授权控制单元)

请参阅图2，本发明的基于上述列车屏蔽门的冗余控制系统的控制方法，包括步骤如下：

S1，列车进站；

S2，列车后背模式通信模块启动，向轨旁的后背模式通信无线接入节点发送通信请求，并且建立通信。此时移动闭塞控制设备3同车载设备1还在正常通信中。

S3，列车停靠并且列车门与屏蔽门对齐；

S4，车载设备1检测与移动闭塞控制设备3是否通信正常，如是，进入步骤S5；若否，进入步骤S7；

S5，通信正常时，车载设备1根据列车门的左右状态和开关门状态向移动闭塞控制设备3发送指令；

S6，车载设备1等待移动闭塞控制设备3回传的屏蔽门状态确定下一步命令，进入步骤S10；

S7，车载设备1检测与固定闭塞控制设备5是否通信正常，若是，进入步骤S8；若否，实时监测通信链路，检查移动闭塞控制设备3和固定闭塞控制设备5的时钟信息并且与当地时钟信息比较，并返回步骤S1；

S8，车载设备1根据列车门的左右状态和开关门状态向固定闭塞控制设备5发送指令；

S9，车载设备1等待固定闭塞控制设备5回传的屏蔽门状态确定下一步命令，进入步骤S10；

S10，检查列车门、屏蔽门是否均正确操作，若是，屏蔽门控制结束；若否，返回步骤S3。

其中，步骤S5和步骤S8之后，插入下列步骤：

S21，移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5监测车载设备1通信信息；

S22，移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5检测是否接收到屏蔽门的控制信息，若否，返回步骤S21；若是进入步骤S23；

S23，检测屏蔽门开关状态是否与指令冲突，屏蔽门控制继电器7是否处于旁路状态，以及屏蔽门是否处于旁路状态；

S24，在屏蔽门开关状态与指令不冲突、屏蔽门控制继电器不处于旁路状态以及屏蔽门不处于旁路状态时，将指令中的时间信息与当地时钟信息进行比较，在差值小于预设阈值(1秒)时，输出屏蔽门开关命令；并返回屏蔽门状态给车载设备1。在屏蔽门处于旁路状态时，车载设备1控制列车正常发车。

在有时候列车门无法正常关闭，如列车门间夹入其它物体使得列车门关闭状态没有锁闭，司机需要重新开启列车门然后再关闭列车门。当然还有其它的一些应用场景需要多次开关列车门。这样会对联动的屏蔽门产生影响。特别在车载设备1同轨旁的移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5间的链路不稳定导致通信链路的跳变。为了去除由于通信延迟，在移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5间的切换中屏蔽门开关的震荡，在软件的设计中增加的时间的同步。主要处理方式是在车载设备1发送控制命令时候如果发现远端时钟和当地时钟相差一秒的情况下不会发送相应的控制命令；同时如果移动闭塞控制设备3或固定闭塞控制设备5在检查当地时钟和远端时钟相差一秒的情况下也会丢弃相应的控制命令，不去操作屏蔽门。

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 (10)

1.一种列车屏蔽门的冗余控制系统，外接屏蔽门控制系统，其特征在于，包括：车载设备、连接该车载设备的第一车载射频单元、通过移动闭塞接入链路与所述第一车载射频单元无线相接的移动闭塞控制设备、连接所述车载设备的屏蔽门车载射频单元、通过屏蔽门接入链路与所述屏蔽门车载射频单元无线相接的固定闭塞控制设备、输入输出控制设备和屏蔽门控制继电器，其中：

所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备通信状态，在通信正常时通过所述第一车载射频单元发送指令给移动闭塞控制设备，在通信不正常时通过所述屏蔽门车载射频单元发送指令给所述固定闭塞控制设备；

所述移动闭塞控制设备或者固定闭塞控制设备根据指令输出屏蔽门开关命令给所述输入输出控制设备；

所述输入输出控制设备根据屏蔽门开关命令使能所述屏蔽门控制继电器，以控制所述屏蔽门控制系统启/闭屏蔽门。

2.根据权利要求1所述的列车屏蔽门的冗余控制系统，其特征在于，所述车载设备、移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备采用了时钟同步机制；所述移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备通过将所述指令中的时钟信息与当地时钟信息进行比较，若小于预设阈值时，输出屏蔽门开关命令。

3.根据权利要求2所述的列车屏蔽门的冗余控制系统，其特征在于，所述预设阈值为1秒。

4.根据权利要求1所述的列车屏蔽门的冗余控制系统，其特征在于，所述输入输出控制设备采集屏蔽门控制继电器的旁路状态，输出给所述移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备，在屏蔽门控制继电器处于旁路状态时，所述移动闭塞控制设备和固定闭塞控制设备不动作。

5.根据权利要求1所述的列车屏蔽门的冗余控制系统，其特征在于，所述输入输出控制设备通过所述屏蔽门控制继电器采集屏蔽门开关状态，输出给所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备；所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备对比接收的指令与屏蔽门开关状态是否冲突，若冲突，不动作。

6.根据权利要求1所述的列车屏蔽门的冗余控制系统，其特征在于，所述输入输出控制设备通过所述屏蔽门控制继电器采集屏蔽门旁路状态，并通过所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备经由所述第一车载射频单元或屏蔽门车载射频单元传输至所述车载设备；在屏蔽门处于旁路状态时，所述车载设备控制列车正常发车。

7.一种基于权利要求1至6中任一项所述列车屏蔽门的冗余控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

列车停靠并且列车门与屏蔽门对齐，所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备是否通信正常；

当所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备通信正常时，所述车载设备根据列车门的左右状态和开关门状态向所述移动闭塞控制设备发送指令；所述移动闭塞控制设备根据屏蔽门开关状态、屏蔽门控制继电器的旁路状态、屏蔽门旁路状态以及接收的指令发出屏蔽门开关命令，进行相应控制；

当所述车载设备检测与所述移动闭塞控制设备通信不正常时，所述车载设备检测与所述固定闭塞控制设备是否通信正常；

当所述车载设备检测与所述固定闭塞控制设备通信正常时，所述车载设备根据列车门的左右状态和开关门状态向所述固定闭塞控制设备发送指令；所述固定闭塞控制设备根据屏蔽门开关状态、屏蔽门控制继电器的旁路状态、屏蔽门旁路状态以及接收的指令发出屏蔽门开关命令，进行相应控制；

当所述车载设备检测与所述固定闭塞控制设备通信不正常时，检测通信链路并重新开始整个控制流程。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述移动闭塞控制设备或固定闭塞控制设备接收到来自所述车载设备的指令后，分别检测：

屏蔽门开关状态是否与指令冲突；

所述屏蔽门控制继电器是否处于旁路状态；以及

屏蔽门是否处于旁路状态；

在屏蔽门开关状态与指令不冲突、屏蔽门控制继电器不处于旁路状态以及屏蔽门不处于旁路状态时，将所述指令中的时间信息与当地时钟信息进行比较，在差值小于预设阈值时，输出屏蔽门开关命令。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述屏蔽门开关状态、屏蔽门控制继电器的旁路状态和屏蔽门旁路状态均通过所述输入输出控制设备结合屏蔽门控制继电器采集得到。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，将屏蔽门的旁路状态经由所述第一车载射频单元或屏蔽门车载射频单元传输至所述车载设备；在屏蔽门处于旁路状态时，所述车载设备控制列车正常发车。