CN104210515A - 有轨电车整体控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种有轨电车整体控制系统及其控制方法，所述控制系统包括用于所有线路的运营控制的运营调度指挥系统、用于在终点站和正线出岔车站对电车联锁控制的正线信号控制系统、用于发送实时定位和进路请求信号的综合车载信息系统、用于电车交叉口控制的交叉口优先控制系统；所述控制方法包括控制优先级依次从高到低的人工确认控制模式、手动遥控控制模式、集中自动控制模式和车地自动控制模式；本发明针对有轨电车复杂的运行环境，其各个模块通过通信系统协同完成与其相适应的控制模式，各个控制模式转换方便，自动化与智能化水平高，利于提高有轨电车运行的安全与效率。

Description

有轨电车整体控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种有轨电车整体控制系统及其控制方法。

背景技术

随着我国城市化水平的不断提高，城市交通面临的压力也越来越大，同时，城市交通的需求趋于分层次、多元化的发展，现代有轨电车作为介于快速轨道交通与常规公交之间的公交系统，在我国将有广阔的发展前景。

现代有轨电车运行环境灵活，可在混合路权或者独立路权环境下运行。当在混合路权环境下运行时，可将其视为基于轨道的城市公交，列车完全由司机驾驶；当在独立路权环境下运行时，可以按照混合路权的公交模式运行，也可以按照轻轨概念，实现自动控制。无论运行在何种模式下，安全高效的运营是对现代有轨电车系统的基本要求。但是，面对有轨电车的发展趋势和灵活的运营模式，无论是城市公交控制系统还是轻轨控制系统均无法全面可靠地解决有轨电车运行与控制问题。

现代有轨电车具有公交系统的成本低廉，运行灵活的优点，又具有地铁系统高效、快捷的特点；但其运行环境与模式的复杂性又远远大于地铁系统，能够保障有轨电车安全可靠运行的控制系统是一个远比地铁控制系统复杂的工程技术；这也正是当前限制有轨电车发展与推广应用的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种有轨电车整体控制系统及其控制方法，它具有模块化、低成本和控制方式完善的优点。

本发明是这样来实现的，一种有轨电车整体控制系统，其特征在于，它包括用于所有线路的运营控制的运营调度指挥系统、用于在终点站和正线出岔车站对电车联锁控制的正线信号控制系统、用于发送实时定位和进路请求信号的综合车载信息系统、用于电车交叉口控制的交叉口优先控制系统和通信系统，所述综合车载信息系统连接在运营调度指挥系统和正线信号控制系统之间，综合车载信息系统连接、运营调度指挥系统、正线信号控制系统和交叉口优先控制系统之间均通过通信系统通信连接。

所述运营调度指挥系统包括用于调度的若干个控制显示器、用于运行时刻表创建和验证的计算机、用于操作员培训的培训系统、用于自动操作和控制的COM服务器、用于数据存储和管理的管理服务器、打印机以及前置通信机和前置接口机，所述控制显示器、计算机、COM服务器和管理服务器均通过冗余的以太网连接；所述COM服务器为热备热备冗余，它包括主COM服务器和备份COM服务器；所述管理服务器为双机冷备。

所述正线信号控制系统包括进行联锁逻辑判断的控制模块以及与控制模块通过通信接口连接的被控设备单元；

所述控制模块包括CPU单元、监测模块、通信网关模块、轨道电路信息采集模块、进路表示器控制模块以及电动转辙机控制模块，所述CPU单元与电动转辙机控制模块、进路表示器控制模块、轨道电路信息采集模块和通信网关模块之间均通过双冗余CAN总线通信连接；监测模块与轨道电路信息采集模块、进路表示器控制模块以及电动转辙机控制模块通过单CAN总线通信连接；

所述控制模块通过通信网关模块分别与调度控制中心和车载无线设备经通信接口通信连接；

所述被控设备单元包括电动转辙机、进路表示器和轨道电路；

所述电动转辙机控制模块以及与其通过通信接口连接的电动转辙机模块在CPU单元的控制下共同完成室外道岔控制、电车通过表示信息采集和道岔故障信息收集处理的功能操作；所述进路表示器控制模块以及与其通过通信接口连接的进路表示器在CPU单元的控制下共同完成电车运行方向和状态的实时数据的采集和显示；所述轨道电路信息采集模块以及与其通过通信接口连接的轨道电路在CPU单元的控制下共同完成电车所在轨道触发区段和道岔区段的状态信息的收集和判断。

所述综合车载信息系统包括用于显示调度信息、正线信号系统状态信息、车速及报警信息，并能在系统工作于后备模式时发出请求进路命令的人机界面系统、用于定位机车、判断超速报警并发出请求进路命令的车载主机、调度通信主机、综合定位设备和用于给地面发送遥控转岔命令的应急通信主机；所述车载主机通过调度通信主机与运营调度指挥系统通信连接，车载主机以此接收运营调度指挥系统的调度信息和命令信息，并将机车定位和设备信息反馈到运营调度指挥系统；所述综合定位设备包括GPS、陀螺仪、应答器、轮轴定位装置和里程计。

一种有轨电车整体控制方法，它括集中自动控制模式，它包括如下步骤：

前提：车地通信正常，正线信号控制系统、综合车载信息系统和运营调度指挥系统通信正常；

1)运营调度指挥系统定时将行车计划通过无线发给综合车载信息系统和正线信号控制系统，终端系统设备接收到新的行车计划或变更后的行车计划后及时存储；

2)当车辆驶入触发区段时，综合车载信息系统将到达信息上传至运营调度指挥系统，运营调度指挥系统验证信息后向轨旁设备发送自动排列进路命令，前方进路控制权自动授权给该车次所有，正线信号控制系统的轨旁设备根据车辆时刻表自动排出该车辆前方的进路；

3)正线信号控制系统不断向运营调度指挥系统和综合车载信息系统上传地面设备状态信息；

4)当车辆出清触发区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路。

有轨电车整体控制方法还包括车地自动控制模式，其控制步骤如下：

前提：地面信号设备脱离运营调度指挥系统的控制，正线信号控制系统与运营调度指挥系统中的通信异常时，正线信号控制系统的轨旁设备自动转为车地自动控制模式；

1)当车辆驶入接近区段且地面应答器读取到车辆车次号之后，将前方进路控制权归该车次所有，正线信号控制系统根据车辆时刻表自动排出该车次号前方的进路；

2)同时预先给该车次的综合车载信息系统上传正线信号控制系统的轨旁设备所处状态信息；

3)综合车载信息系统提醒司机轨道设备现处于车地自动控制模式，需要司机确认进路开通方向是否和车辆时刻表计划相同；

4)如果在车地自动控制模式下排列出的进路和计划预期进路一致，则进行正常进路控制；

5)同时实时给该车次的综合车载信息系统上传正线信号控制系统的轨旁设备所处状态信息；

6)当车辆出清道岔区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路；

7)如果在车地自动控制模式下排列出的进路和计划预期进路不一致，则可进行取消进路操作。

有轨电车整体控制方法还包括手动遥控控制模式，其控制步骤如下：

前提：综合车载信息系统和运营调度指挥系统通信中断，或者司机根据现场实际情况按压手动控制按钮；

1)正线信号控制系统的轨旁设备接收综合车载信息系统发送的手动遥控模式信号，控制轨旁设备自动切换至手动遥控模式；

2)司机根据实际情况由综合车载信息系统排列进路，正线信号控制系统实时上传轨旁设备状态信息；

3)当车辆出清道岔区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路；

4)通信正常后，手动遥控控制模式自动升级为其他工作模式。

有轨电车整体控制方法还包括确认控制模式，其控制步骤如下：

前提：前方道岔无位置标示信息；

1)人工确认道岔处于无表示状态，进行人工操纵道岔，并确认进路走行方向；

2)车辆驶过道岔区段时，人工确认控制模式自动升级为其他工作模式。

所述人工确认控制模式、手动遥控控制模式、集中自动控制模式和车地自动控制模式的控制优先级依次从高到低；其中，当正线信号控制系统和运营调度指挥系统通信正常时，手动遥控控制模式切换至集中自动控制模模式；当正线信号控制系统和运营调度指挥系统通信失败时，手动遥控控制模式切换至车地自动控制模式。

本发明的有益效果为：本发明采用模块化设计，严格对各个模块的功能划分，降低了系统整个协调的难度；针对有轨电车复杂的运行环境，各个模块通过通信系统协同完成与其相适应的控制模式，各个控制模式转换方便，自动化与智能化水平高，利于提高有轨电车运行的安全与效率。

附图说明

图1为本发明控制方法原理框图。

图2为本发明联锁逻辑控制过程的原理方框图。

图3为本发明联锁逻辑控制信息传递原理方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明是这样来实现的，一种有轨电车整体控制系统，其结构是，它包括用于所有线路的运营控制的运营调度指挥系统、用于在终点站和正线出岔车站对电车联锁控制的正线信号控制系统、用于发送实时定位和进路请求信号的综合车载信息系统、用于电车交叉口控制的交叉口优先控制系统，所述综合车载信息系统连接在运营调度指挥系统和正线信号控制系统之间，综合车载信息系统连接、运营调度指挥系统、正线信号控制系统和交叉口优先控制系统之间均通过通信系统通信连接。

所述运营调度指挥系统包括用于调度的若干个控制显示器、用于运行时刻表创建和验证的计算机、用于操作员培训的培训系统、用于自动操作和控制的COM服务器、用于数据存储和管理的管理服务器、打印机以及前置通信机和前置接口机，所述控制显示器、计算机、COM服务器和管理服务器均通过冗余的以太网连接；所述COM服务器为热备热备冗余，它包括主COM服务器和备份COM服务器；所述管理服务器为双机冷备。

运营调度指挥系统在实施时的具体结构与功能如下：

所有线路的运营控制由位于调度中心的运营调度指挥系统来执行。该子系统配置非常灵活，由可变数量的标准计算机设备构成，该组成可以按照项目的要求进行配置。为了保持系统运行的高可靠性和高可用性，对关键设备提供了全面的冗余；

在运营调度指挥系统配置中，计算机、服务器等设备通过冗余的以太网连接；

控制显示器：操作员工作站分别配备2台控制显示器。一个工作站由总调度使用，其它由线路调度员使用，具体数量根据线路情况和工作量确定。工作站配置一样，调度员可以选择菜单上的功能执行不同的操作。操作方式为键鼠方式，并且键盘输入最小化。调度员可以操作选择菜单上的功能执行不同的操作；系统允许同时打开几个窗口并随意在屏幕上拖动；多窗口技术使几个系统可以同时执行；

其主要功能是：系统字体皮肤等设置，线路、车站、车务组信息维护，列车信息维护，操作授权维护，加载时刻表，列车运行轨迹的回放，自动排列进路，车辆段服务，调度命令，操作日志，报警列表，统计报表和登录/注销对话框；

计算机：一台时刻表创建和验证计算机，时刻表的创建和验证主要执行两个任务：离线创建和验证运行时刻表，和在线为系统调整实际运行时刻表；在离线系统中，时刻表创建功能可用图形方式，在很短时间内产生一个完整的时刻表，并会考虑相关的运行因素。系统的在线环境用于修改当前运行时刻表；

培训系统：用于操作员培训，提供培训和现场仿真功能；

COM服务器：实际的过程数据存储在应用服务器(COM服务器)上。自动操作和控制功能运行在这两个服务器上，如进路排列(AHS)、列车自动监视和追踪，列车运行自动调整(AHP)等等，并且调度的操作可直接对其进行控制。COM服务器提供热备冗余。如果主COM服务器发生故障，备用COM服务器就会被启动，对系统的正常运行不产生任何影响；

COM服务器执行以下功能：处理来自车载系统等外围设备的数据、列车监视和追踪、自动排列进路、时刻表管理、列车运行自动调整、向车载系统输出数据和存储操作日志和报警列表；

管理服务器：它提供了数据存储和数据管理功能，包括线路数据、运营数据等等。硬件为双机冷备；

打印机通过TCP/IP以太网连接到维修工作站。通常采用以下类型的打印机：两台A4激光打印机打印列表，一台A3彩色打印机用于打印运行图和屏幕内容；

前置通信机和前置接口机：前置通信机是调度员与其他外围设备的人机接口，前置接口机主要与其他外围系统连接，如SCADA，PIS及其它系统的接口。

所述正线信号控制系统包括进行联锁逻辑判断的控制模块以及与控制模块通过通信接口连接的被控设备单元；

所述控制模块包括CPU单元、监测模块、通信网关模块、轨道电路信息采集模块、进路表示器控制模块以及电动转辙机控制模块，所述CPU单元与电动转辙机控制模块、进路表示器控制模块、轨道电路信息采集模块和通信网关模块之间均通过双冗余CAN总线通信连接；监测模块与轨道电路信息采集模块、进路表示器控制模块以及电动转辙机控制模块通过单CAN总线通信连接；

所述控制模块通过通信网关模块分别与调度控制中心和车载无线设备经通信接口通信连接；

所述被控设备单元包括电动转辙机、进路表示器和轨道电路；

所述电动转辙机控制模块以及与其通过通信接口连接的电动转辙机模块在CPU单元的控制下共同完成室外道岔控制、电车通过表示信息采集和道岔故障信息收集处理的功能操作；所述进路表示器控制模块以及与其通过通信接口连接的进路表示器在CPU单元的控制下共同完成电车运行方向和状态的实时数据的采集和显示；所述轨道电路信息采集模块以及与其通过通信接口连接的轨道电路在CPU单元的控制下共同完成电车所在轨道触发区段和道岔区段的状态信息的收集和判断。

下面详细阐述各个功能模块的结构和功能特点；

1、CPU单元

结构：为了提供控制安全性，部分结构采用冗余原则设计，控制模块都采用的是“二取二”逻辑设计结构，例如所述CPU单元包括相互独立的功能相同的第一CPU和第二CPU；

功能：CPU单元主要完成控制命令的采集和驱动命名的输出。联锁机下发的控制命令通过模块反馈单元经过处理过后送给CPU单元，CPU单元中第一CPU和第二CPU对接收到的控制命令进行比较，比较一致后同意输出驱动控制命令给控制单元；

CPU单元除了完成正线联锁逻辑的运算功能外，还与各个控制模块的进行通信与命令下发；

其中，经与电动转辙机控制模块通信，完成道岔控制命令下发和采集道岔状态信息等功能操作；

其中，与进路表示器控制模块通信，完成进路表示器控制命令下发和采集进路表示器信息等功能操作；

其中，与轨道电路信息采集模块通信，完成轨道状态信息采集等功能操作；

其中，与通信网关模块通信，完成广播系统状态信息和采集是否有控制权请求和道岔操作命令等功能操作；

CPU单元根据收到的信息，可完成模块死机故障判断和联锁逻辑控制，其中的联锁逻辑控制包括控制权信息控制、锁闭信息控制、道岔解锁信息控制、正常道岔联锁关系处理、控制系统对车辆冒进信号进行实时监测，并将报警信息及时上传至调度中心和车辆、故障诊断功能等功能。

2、电动转辙机控制模块

电动转辙机控制模块属于正线信号控制系统中的一个重要执行模块，该模块主要完成室外电动转辙机的动作、表示信息采集和故障处理功能。该模块的结构与功能：

(1)该模块控制四线制交流转辙机(AC220V)或五线制液压转辙机(AC380V)；

(2)该模块可控制一台转辙机；

(3)该模块具有表示信息采集功能；

(4)该模块控制命令由联锁CPU模块下发控制；

(5)该模块具有单独操作道岔功能；

(6)二极管短接、反接、混线故障判断；

(7)监测数据状态采集功能；

(8)故障诊断功能；

这样，它能接收CPU单元的控制命令并操作被控设备(电动转辙机)，还实时采集被控设备的状态上传给CPU单元，让CPU单元知道当前电动转辙机设备状态信息。

3、进路表示器控制模块

该模块主要完成室外进路表示器的控制和状态采集工作，一个模块可以同时控制两架进路表示器；该模块的结构与功能：

(1)采用红绿黄三显示LED进路表示器；

(2)道岔定位时显示绿色LED；

(3)道岔反位时显示黄色LED；

(4)道岔无表示时显示红闪LED；

(5)道岔区段有车时显示红色LED；

(6)控制系统取得控制权后闪烁对应进路表示器；

(7)进路表示器断丝故障信息提示；

(8)监测数据状态采集功能；

(9)故障诊断功能；

它接收CPU模块的控制命令，根据其控制命令控制进路表示器上的灯光显示，完成给车载设备开放信号的功能，同时该模块实时采集进路表示器当前状态上传给CPU单元，由CPU单元完成状态是否满足联锁条件。

4、轨道电路信息采集模块

该模块属于正线信号控制系统中的一个重要模块，该模块主要完成触发区段和道岔区段的“占用”和“空闲”两种状态的判断，一个轨道采集模块可以采集两路开关量；

该模块实时采集轨道电路区段是否有车载设备压入，并将当前轨道电路状态上传给联锁CPU单元，让CPU单元完成联锁控制。

5、通信网关模块

该模块主要完成通信信息的采集和转发工作，其结构与功能：

(1)与车载设备通信，通过2.4GZigBee无线通信模块完成通信功能；

(2)与调度中心通信，通过光纤环网实现网络通信功能；

(3)预留与其他系统接口，RS485接口，RS422接口等；

(4)预留开关量采集接口，实现部分开关量采集功能；

主要完成分别与车载设备和调度中心的通信接口工作，将车载设备或者调度中心下发的控制命令通过过滤并转发给CPU单元，由CPU单元根据控制命令完成相应的联锁控制；同时所有设备的状态信息又通过通信网关模块上传给车载设备和调度中心，完成状态传递功能。

6、监测模块

主要完成对所有设备的状态采集功能，并将采集的状态实时通过通信接口上传给调度中心，同时，该监测模块还包括现场环境监测，完成整个系统的监测功能；

它与电动转辙机控制模块通信完成道岔状态表示信息和道岔故障信息的采集；它与与进路表示器控制模块通信完成进路表示器灯光信息和进路表示器故障信息的采集；它与轨道电路信息采集模块通信完成轨道状态信息和轨道模块故障信息的采集；它与各种环境探测器通信进行实时的门禁、温度、湿度、烟雾等监测。

正线信号控制系统的技术关键点是联锁逻辑判断功能，这种联锁逻辑判断功能对整个电车自动化安全运行具有重要意义，它是基于道岔与电动转辙机、应答器、进路表示器和轨道电路探测的信号映射关系而设定的，映射关系示例，如表1：应答器卡片与道岔映射关系表；表2为电动转辙机与道岔映射关系表；表3为进路表示器—道岔映射表；如表4：以S1为例的进路表示器—道岔—区段映射表；

表1

应答器编号	映射关系	道岔编号
			1	←→	1#
2	←→	2#
			3	←→	3#
4	←→	4#

表2

电动转辙机	映射关系	道岔编号
			1	←→	1#、2#
2	←→	3#、4#

表3

信号机编号	映射关系	道岔编号
			X1	←→	1#
S2	←→	2#
			X2	←→	3#
S1	←→	4#

表4

正线信号控制系统根据探测到的道岔信号，基于上述映射关系完成联锁控制的锁闭、解锁、获取道岔控制权和释放道岔控制权的判断；

如图2所示，其中，在系统会在接收如下锁闭信息动作

(1)取得控制权并排列出进路后锁闭信息；

(2)在转辙机无表示信息且车辆压入道岔区段后，锁闭信息；

其中，在系统会在接收如下解锁信息动作

(1)车辆出清道岔区段后发送释放控制权信息；

(2)转辙机无表示且车辆压入道岔区段，等道岔区段出清后立即释放控制权信息；

其中，系统会在接收如下情形下完成获取道岔控制权功能

(1)设备通信正常时，车辆接近触发区段时发送请求正线信号控制权命令，正线信号控制系统根据实际情况授权车辆道岔控制权；

(2)设备通信失败时，车辆压入道岔区段时，立即锁闭正线信号控制权，不被任何车辆控制；

其中，系统会在接收如下情形下完成释放道岔控制权功能

(1)设备通信正常时，车辆出清道岔区段时发送释放控制权命令，正线信号控制系统释放控制权，等待下一车辆请求控制权；

(2)设备通信失败时，车辆出清道岔区段后立即释放控制权命令；

本发明控制方式中，车地自动控制模式的控制方法与现有控制技术相比就有明显的优势，基于上述联锁控制关系，如图3所示，车地自动控制模式具体控制方法如下步骤：

(1)正线信号控制系统处于空闲状态，控制模块不断向被控设备单元和车载无线设备发送系统信息(设备状态+进路空闲状态+控制未授权状态)；

(2)车辆进入接近区段时，车辆中的车载无线设备向系统发送控制权请求命令(控制命令+请求控制权)；

(3)正线信号控制系统授权车辆控制权并排列进路，同时向空间发送地面信息(设备状态+进路空闲状态+授权控制)；

(4)控制模块控制被控设备单元排好进路并发送系统信息(设备状态+进路锁闭状态+授权控制)；

(5)等待车辆通过道岔区段，车地之间发送通信信息，保证通信正常；

(6)车辆通过道岔区段，车载无线设备向系统发送释放控制权信息，正线信号控制系统释放控制权，解锁进路，并同时回到步骤(1)；

在同时有多辆车通过该道岔区段时，其控制方法包括如下三个步骤：

(1)车辆1获得道岔控制权后，正线信号控制系统不断的向空间发送地面信息(设备状态+进路空闲状态+授权控制或者道岔状态+进路锁闭状态+授权控制)；

(2)车辆2收到上述信息后应不能申请道岔控制权请求，车辆2得知无法取得控制权后应不能越过进路表示器；

(3)车辆2等待车辆1释放控制权后才可申请控制权请求；

联锁逻辑控制在实施过程中，当正线上的道岔在处于锁闭状态时，在前车未出清道岔区域，后车也可进入该道岔区域。只有在后车驶出该道岔区域后，该道岔的控制权才可以授权给其他车辆。在折返区时，如前方折返区有车占用，则进路表示器显示红灯，此时后车必须在进路表示器前制动停车，不允许后车进入该道岔区域。待前车出清道岔区域后，后车才可获得该系统的控制权。

所述综合车载信息系统包括用于显示调度信息、正线信号系统状态信息、车速及报警信息，并能在系统工作于后备模式时发出请求进路命令的人机界面系统、用于定位机车、判断超速报警并发出请求进路命令的车载主机、调度通信主机、综合定位设备和用于给地面发送遥控转岔命令的应急通信主机；所述车载主机通过调度通信主机与运营调度指挥系统通信连接，车载主机以此接收运营调度指挥系统的调度信息和命令信息，并将机车定位和设备信息反馈到运营调度指挥系统；所述综合定位设备包括GPS、陀螺仪、应答器、轮轴定位装置和里程计。

综合车载信息系统的实施连接结构与功能如下：

综合车载信息系统连接调度和正线信号系统，整体系统基于车载系统的实时定位和进路请求以实现集中控制和后备遥控模式；

人机界面系统：人机界面给司机提供最新的调度信息、正线信号系统状态信息、车速及报警信息。同时，司机通过人机界面，在系统工作于后备模式时，发出请求进路命令；

车载主机：车载主机综合当前最新信息，定位机车、判断超速报警并发出请求进路命令；

调度通信主机：接收调度中心的调度信息和命令信息，车载主机通过无线通信主机将定位和设备信息反馈到调度中心；

综合定位设备：对列车的精确定位，是整体系统实现高效集中控制的关键。综合定位设备：GPS、陀螺仪、应答器、轮轴定位装置和里程计。其中，GPS、里程计是常规定位方式，陀螺仪、应答器、轮轴定位装置是对精度的校正，即使出现列车打滑空转以及GPS信号较长时间丢失和不稳定的情况下，也能够实现对列车的不间断的实时准确定位；

应急通信主机：该设备是当调度中心通信中断并且车地通信故障时，司机给地面发送遥控转岔命令。

综合车载信息系统连接调度中心和正线信号系统，是遥控地面道岔的命令发出设备。其主要功能体现在以下方面：

(1)作为调度指挥系统执行终端的部分功能，例如，显示调度信息，反馈确认命令、机车定位等等；

(2)作为正线信号控制系统参与者的部分功能，例如，触发区段位置判断、发送进路请求，正线信号和道岔的状态复示等等；

(3)作为有轨电车运营系统的部分功能，例如，和PIIS之间的信息更新。

交叉口优先控制系统的实施中的功能控制说明；

对于交叉口的优先控制可以通过两种模式实现，第一种是通过列车探测装置(应答器)实时检测列车接近，并向交叉口通信设备发送优先控制信息。第二种是在集中控制模式下，调度中心实时了解机车的位置，当有列车接近交叉口时，由调度中心发送交叉口优先信息到控制设备，并由控制设备通过交叉口通信接口转发；

交叉口优先的控制策略有如下形式：

完全信号优先：1、早断2、迟启；

部分信号优先：1、按照时刻表运行，到达交叉口时刻晚于时刻表给予信号优先；2、高峰时期给予信号优先。

通信系统应当含骨干网络、专用无线通信系统、通信电源系统等；

其中，骨干网络采用基于SDH(同步数字体系)的多业务传送平台(MSTP)设备组环，与接入通信系统设备(GPON/EPON设备、IP语音交换机)、BITS、核心交换机组成通信一体化平台；

专用无线通信网络提供控制中心、车辆段与正线运营车辆配置无线集群通信系统，实现车辆与控制中心的无线语音通讯及数据传输，并能够在控制中心实现录音，同时可与段内维修人员进行无线通信等功能；

通信电源系统控制中心通信及综合监控系统由通信专业设置集中UPS电源。

下面详细阐述基于上述控制系统的控制方法实施过程。

集中自动控制模式

前提：车地通信正常，正线信号控制系统、综合车载信息系统和运营调度指挥系统通信正常；

1)运营调度指挥系统要定时将行车计划通过无线发给综合车载信息系统和正线信号控制系统，综合车载信息系统接收到新的行车计划或变更后的行车计划后及时存储；

2)当车辆驶入触发区段时，综合车载信息系统将到达信息上传至运营调度指挥系统，运营调度指挥系统验证信息后向轨旁设备发送自动排列进路命令，前方进路控制权自动授权给该车次所有，轨旁设备根据车辆时刻表自动排出该车辆前方的进路；

3)正线信号控制系统的轨旁设备上传状态信息(集中自动模式、进路锁闭、信号已开放等)；

4)当车辆压入道岔区段时上传状态信息(集中自动模式、进路锁闭、信号已关闭等)；

5)当车辆出清道岔区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路。

集中自动控制模式中的取消进路控制；

前提：集中自动模式下排列出的进路和原计划进路不符时，需要司机确认；

1)当车辆压入接近区段时，司机发现集中自动模式下排列出的进路错误，司机可按压取消进路按钮；

2)正线信号控制系统的轨旁设设备上传状态信息(集中自动模式、进路取消、信号已关闭等)；

3)司机可根据情况转入手动遥控控制模式(按压手动控制按钮)；

4)轨旁设备接收切换至手动遥控模式信息，轨旁设备由集中自动模式切换至手动遥控模式。

车地自动控制模式

前提：车站内信号设备脱离运营调度指挥系统的控制，正线信号控制系统与运营调度指挥系统的通信异常时，轨旁设备自动转为车地自动控制模式；

1)当车辆驶入接近区段且地面应答器读取到车辆车次号之后，将前方进路控制权归该车次所有，轨旁设备根据车辆时刻表自动排出该车次号前方的进路；

2)同时给该车次上传轨旁设备所处状态(车地自动控制模式、进路锁闭、信号已开放等)；

3)提醒司机轨道设备现处于车地自动控制模式，需要司机确认进路开通方向是否和车辆时刻表计划相同；

4)如果在车地自动控制模式下排列出的进路和计划预期进路一致，则进行正常进路控制；

5)同时给该车次上传轨旁设备所处状态(车地自动控制模式、进路锁闭、信号已开放等)；

6)当车辆压入道岔区段时上传状态(车地自动控制模式、进路锁闭、信号已关闭等)；

7)当车辆出清道岔区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路；

8)如果在车地自动控制模式下排列出的进路和计划预期进路不一致，则可进行取消进路操作；

车地自动控制模式中的取消进路控制；

前提：车地自动控制模式排列出的进路和原设计进路不符合，需要司机确认；

1)当车辆压入接近区段时，司机发现车地自动控制模式下排列出的进路错误，司机可按压取消进路按钮；

2)轨旁设备上传信息(车地自动控制模式、进路取消、信号已关闭等)；

3)司机可根据情况切换至手动遥控控制模式(按压手动控制按钮)；

4)轨旁设备接收手动遥控模式信息，并转换至手动遥控控制模式。

手动遥控控制模式，此时轨旁设备只能由司机手动操纵，该模式属于后备控制模式。

前提：综合车载信息系统和运营调度指挥系统通信中断，或者司机根据现场实际情况按压手动控制按钮；

1)车辆收不到调度中心信息后，或为了保证车辆运营效率，司机可根据情况按压手动控制按钮；

2)轨旁设备接收车载设备发送的工作模式信息(手动遥控模式)，轨旁设备自动切换至手动遥控控制模式；

3)司机根据实际情况排列进路，轨旁设备上传信息(手动遥控模式、进路锁闭、信号已开放等)；

4)当车辆压入道岔区段时上传信息(手动遥控模式、进路锁闭、信号已关闭等)；

5)当车辆出清道岔区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路；

6)手动遥控控制模式自动升级为其他工作模式。

人工确认控制模式

前提：道岔无位置标示信息，在这种状态下，正线信号控制系统会自动切换为人工确认控制模式；

1)道岔位置无表示信息，轨旁设备切换至人工确认控制模式；

2)人工确认道岔处于无表示状态，进行人工操纵道岔，并确认进路走行方向；

3)列车驶过道岔区段时，人工确认控制模式自动升级为其他工作模式。

所述人工确认控制模式、手动遥控控制模式、集中自动控制模式和车地自动控制模式的控制优先级依次从高到低；其中，当正线信号控制系统和运营调度指挥系统通信正常时，手动遥控控制模式切换至集中自动控制模模式；当正线信号控制系统和运营调度指挥系统通信失败时，手动遥控控制模式切换至车地自动控制模式

上述工作模式状态转换优先级关系具体如图1所示，

当列车压入接近区段后，轨旁设备会保持当前控制模式，当列车完全出清道岔区段且进路解锁后才可进行状态的切换；

关系A

(1)轨旁设备在初始化或者启动之后与调度中心通信正常，设定为集中自动控制模式，该模式下，调度中心会根据列车到达触发区段后下发控制命令到轨旁设备，轨旁设备根据接收的命令进行进路的排列、开放信号、锁闭进路和最后的解锁进路等工作；

(2)集中自动控制模式—车地自动控制模式，轨旁设备和调度中心通信中断后自动切断到车地自动控制模式，根据列车的压入和车次号自动排列进路；

(3)车地自动控制模式—集中自动控制模式，当进路解锁后，如果调度中心和轨旁设备通信恢复正常，则由车地自动控制模式切换为集中自动控制模式。

关系B

(1)车地自动控制模式--人工确认控制，轨旁设备通过判断所属道岔表示是否正常，如果无表示信息，则直接由车地自动控制模式切换至人工确认控制模式，此时，轨旁设备不会因为列车的车次号等因素自动排列进路，需要司机进行确认道岔位置后人工操纵道岔；

(2)人工确认控制--车地自动控制模式，进路解锁后，若道岔从无表示恢复到表示正常状态，轨旁设备可将自身工作状态从人工确认控制模式切换到车地自动控制模式。

关系C

(1)集中自动控制模式--人工确认控制，轨旁设备通过判断所属道岔表示是否正常，如果无表示信息，则直接由集中自动控制模式切换至人工确认控制模式，此时，轨旁设备不会因为列车的车次号等因素自动排列进路，需要司机进行确认道岔位置后人工操纵道岔；

(2)人工确认控制--集中自动控制模式，进路解锁后，若道岔从无表示恢复到表示正常状态，轨旁设备可将自身工作状态从人工确认控制模式切换到集中自动控制模式。

关系D

(1)手动遥控模式—人工确认控制模式，在手动遥控模式下，若道岔失去表示信息，则工作模式将从手动遥控模式切换到人工确认控制模式；

(2)人工确认控制模式—手动遥控模式，若当前人工确认控制模式是从先前手动遥控模式切换过来的，则在人工确认控制模式下道岔恢复表示信息，则轨旁设备工作模式会自动切换至前一工作模式，及手动遥控模式。

关系E、F

轨旁设备的工作模式是无法根据道岔状态设定为手动遥控模式，该模式来自于列车车载设备。当司机确认使用手动遥控道岔进行选路时，车载设备告诉轨旁设备切换至手动遥控模式，由人工通过电台设备操纵道岔排列进路；当进路解锁后，若轨旁设备与调度中的通信恢复正常，则由手动遥控模式切换至集中自动控制模式，若通信不正常，则由手动遥控模式切换至车地自动控制模式。

Claims (9)

1.一种有轨电车整体控制系统，其特征在于，它包括用于所有线路的运营控制的运营调度指挥系统、用于在终点站和正线出岔车站对电车联锁控制的正线信号控制系统、用于发送实时定位和进路请求信号的综合车载信息系统、用于电车交叉口控制的交叉口优先控制系统，所述综合车载信息系统连接在运营调度指挥系统和正线信号控制系统之间，综合车载信息系统连接、运营调度指挥系统、正线信号控制系统和交叉口优先控制系统之间均通过通信系统通信连接。

2.如权利要求1所述的有轨电车整体控制系统，其特征在于，所述运营调度指挥系统包括用于调度的若干个控制显示器、用于运行时刻表创建和验证的计算机、用于操作员培训的培训系统、用于自动操作和控制的COM服务器、用于数据存储和管理的管理服务器、打印机以及前置通信机和前置接口机，所述控制显示器、计算机、COM服务器和管理服务器均通过冗余的以太网连接；所述COM服务器为热备热备冗余，它包括主COM服务器和备份COM服务器；所述管理服务器为双机冷备。

3.如权利要求1或2所述的有轨电车整体控制系统，其特征在于，所述正线信号控制系统包括进行联锁逻辑判断的控制模块以及与控制模块通过通信接口连接的被控设备单元；

所述控制模块包括CPU单元、监测模块、通信网关模块、轨道电路信息采集模块、进路表示器控制模块以及电动转辙机控制模块，所述CPU单元与电动转辙机控制模块、进路表示器控制模块、轨道电路信息采集模块和通信网关模块之间均通过双冗余CAN总线通信连接；监测模块与轨道电路信息采集模块、进路表示器控制模块以及电动转辙机控制模块通过单CAN总线通信连接；

所述控制模块通过通信网关模块分别与调度控制中心和车载无线设备经通信接口通信连接；

所述被控设备单元包括电动转辙机、进路表示器和轨道电路；

所述电动转辙机控制模块以及与其通过通信接口连接的电动转辙机模块在CPU单元的控制下共同完成室外道岔控制、电车通过表示信息采集和道岔故障信息收集处理的功能操作；所述进路表示器控制模块以及与其通过通信接口连接的进路表示器在CPU单元的控制下共同完成电车运行方向和状态的实时数据的采集和显示；所述轨道电路信息采集模块以及与其通过通信接口连接的轨道电路在CPU单元的控制下共同完成电车所在轨道触发区段和道岔区段的状态信息的收集和判断。

4.如权利要求1或2所述的有轨电车整体控制系统，其特征在于，所述综合车载信息系统包括用于显示调度信息、正线信号系统状态信息、车速及报警信息，并能在系统工作于后备模式时发出请求进路命令的人机界面系统、用于定位机车、判断超速报警并发出请求进路命令的车载主机、调度通信主机、综合定位设备和用于给地面发送遥控转岔命令的应急通信主机；所述车载主机通过调度通信主机与运营调度指挥系统通信连接，车载主机以此接收运营调度指挥系统的调度信息和命令信息，并将机车定位和设备信息反馈到运营调度指挥系统；所述综合定位设备包括GPS、陀螺仪、应答器、轮轴定位装置和里程计。

5.一种有轨电车整体控制方法，其特征在于，所述控制方法包括集中自动控制模式，它包括如下步骤：

前提：车地通信正常，正线信号控制系统、综合车载信息系统和运营调度指挥系统通信正常；

1)运营调度指挥系统定时将行车计划通过无线发给综合车载信息系统和正线信号控制系统，终端系统设备接收到新的行车计划或变更后的行车计划后及时存储；

2)当车辆驶入触发区段时，综合车载信息系统将到达信息上传至运营调度指挥系统，运营调度指挥系统验证信息后向轨旁设备发送自动排列进路命令，前方进路控制权自动授权给该车次所有，正线信号控制系统的轨旁设备根据车辆时刻表自动排出该车辆前方的进路；

3)正线信号控制系统不断向运营调度指挥系统和综合车载信息系统上传地面设备状态信息；

4)当车辆出清触发区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路。

6.如权利要求5所述的有轨电车整体控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括车地自动控制模式，其控制步骤如下：

前提：地面信号设备脱离运营调度指挥系统的控制，正线信号控制系统与运营调度指挥系统中的通信异常时，正线信号控制系统的轨旁设备自动转为车地自动控制模式；

1)当车辆驶入接近区段且地面应答器读取到车辆车次号之后，将前方进路控制权归该车次所有，正线信号控制系统根据车辆时刻表自动排出该车次号前方的进路；

2)同时预先给该车次的综合车载信息系统上传正线信号控制系统的轨旁设备所处状态信息；

3)综合车载信息系统提醒司机轨道设备现处于车地自动控制模式，需要司机确认进路开通方向是否和车辆时刻表计划相同；

4)如果在车地自动控制模式下排列出的进路和计划预期进路一致，则进行正常进路控制；

5)同时实时给该车次的综合车载信息系统上传正线信号控制系统的轨旁设备所处状态信息；

6)当车辆出清道岔区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路；

7)如果在车地自动控制模式下排列出的进路和计划预期进路不一致，则可进行取消进路操作。

7.如权利要求5所述的有轨电车整体控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括手动遥控控制模式，其控制步骤如下：

前提：综合车载信息系统和运营调度指挥系统通信中断，或者司机根据现场实际情况按压手动控制按钮；

1)正线信号控制系统的轨旁设备接收综合车载信息系统发送的手动遥控模式信号，控制轨旁设备自动切换至手动遥控模式；

2)司机根据实际情况由综合车载信息系统排列进路，正线信号控制系统实时上传轨旁设备状态信息；

3)当车辆出清道岔区段时，解除车辆对该进路的控制归属权，并解锁该条进路；

4)通信正常后，手动遥控控制模式自动升级为其他工作模式。

8.如权利要求5所述的有轨电车整体控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括人工确认控制模式，其控制步骤如下：

前提：前方道岔无位置标示信息；

1)人工确认道岔处于无表示状态，进行人工操纵道岔，并确认进路走行方向；

2)车辆驶过道岔区段时，人工确认控制模式自动升级为其他工作模式。

9.如权利要求5至8任意一项所述的有轨电车整体控制方法，其特征在于，所述

人工确认控制模式、手动遥控控制模式、集中自动控制模式和车地自动控制模式的控制优先级依次从高到低；其中，当正线信号控制系统和运营调度指挥系统通信正常时，手动遥控控制模式切换至集中自动控制模模式；当正线信号控制系统和运营调度指挥系统通信失败时，手动遥控控制模式切换至车地自动控制模式。