CN104340236A - 跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统 - Google Patents

跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统，涉及轨道交通技术领域，所述列车自动驾驶控制系统包括：车载列车自动驾驶ATO子系统；所述车载ATO子系统包括：相互连接的车载ATO设备和车辆电气电路；所述车载ATO设备，用于获取列车的当前速度信息，并判断所述当前速度信息是否在当前区段的预设速度范围内，若否，则对所述车辆电气电路进行控制，以使得所述列车运行于所述当前区段的预设速度范围内，从而实现列车的自动驾驶。本发明通过车载ATO设备和车载电气电路之间的配合，从而实现了跨座式单轨列车的自动驾驶。

Description

跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统。
背景技术
跨座式单轨是一种只通过单根轨道来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。技术上的特点主要体现在车辆的转向架、轨道梁和线路道岔三方面，走行机理完全不同于钢轮—钢轨系统，轨道梁承受较大的扭转荷载。就性能而言，跨座式单轨铁路具有占用空间少、适应地形好、舒适环保等特点。
普通地铁轮轨采用钢轨传输闭塞区段占用信息，靠钢质轮和车轴对压入轨道区段短路两条钢轨间信息来反映车辆占用状态。而跨座式单轨交通，是以高强度混凝土梁(PC梁)作为车辆运行的轨道，跨座式单轨车辆的走行轮、导向轮和稳定轮均采用充气橡胶轮胎，因此采用普通地铁轨道信号系统设备无法对闭塞区段内车辆的出清和占用状态进行识别。
单轨轨道交通方式是利用检测列车连续向地面发送的位置检测(TD)信号来实现列车的检测。如上所述，在各规定区间(闭塞区间)轨道梁两侧肩部布设了信号TD电缆环线，利用该信号TD环线接收从列车连续发送的列车TD信号，从而实现列车的检测；利用TD电缆环线在每个闭塞区间给车载ATP(列车自动防护)发送阶梯型速度控制信号，从而实现列车的超速防护；利用专门的开门TD电缆环线，实现列车开门信号的控制；利用安装在车轴上两个速度检测发电机，实现列车的后退防护。
为了顺应城市的快速发展，客流的高速增长，轨道交通正在向着“高速度、高密度、高安全”的趋势发展，为了适应这种发展趋势，就需要采用如下办法来实现：(1)提高列车的旅行速度；(2)缩短列车的行车间隔；(3)增加列车的车次。
但这些办法也会带来相应的后果：(1)增加司机劳动强度；(2)降低行车的安全性。目前基于TD环线的ATP系统已经无法解决这些办法所带来的后果，所以就需要在现有的ATP系统上，设计一套ATO(列车自动驾驶)系统。
发明内容
为实现跨座式单轨列车的自动驾驶，本发明提供了一种跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统，所述列车自动驾驶控制系统包括：车载列车自动驾驶ATO子系统；所述车载ATO子系统包括：相互连接的车载ATO设备和车辆电气电路；
所述车载ATO设备，用于获取列车的当前速度信息，并判断所述当前速度信息是否在当前区段的预设速度范围内，若否，则对所述车辆电气电路进行控制，以使得所述列车运行于所述当前区段的预设速度范围内，从而实现列车的自动驾驶。
其中，所述车载ATO设备与列车自动防护ATP系统相连；
所述车载ATO设备，还用于获取所述当前区段的最大速度值，并根据所述当前区段的最大速度值确定所述当前区段的预设速度范围，所述当前区段的最大速度值由所述ATP系统所产生。
其中，所述列车自动驾驶控制系统包括：地面ATO子系统；所述地面ATO子系统包括：地面环线；
相应地，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备连接的车载环线天线；
所述车载ATO设备，还用于控制所述列车的停车，使得所述车载环线天线位于所述地面环线的正上方。
其中，所述车载ATO设备，还用于向车门和车载环线天线发送开门信息或关门信息；
所述地面ATO子系统还包括：相互连接的地面环线控制器和屏蔽门系统，所述地面环线控制器与所述地面环线相连；
所述地面环线控制器，用于接收由所述车载环线天线发送的开门信息或关门信息，并根据所述开门信息或关门信息对所述屏蔽门系统进行控制，以实现所述车门和屏蔽门的联动。
其中，所述地面环线控制器和屏蔽门之间设有联锁系统；相应地，所述地面环线控制器根据所述开门信息或关门信息通过所述联锁系统对所述屏蔽门系统进行控制，以实现所述车门和屏蔽门的联动；
和/或，
所述地面环线控制器与列车自动监控系统相连。
其中，所述地面ATO子系统还包括：地面应答器；
所述车载ATO子系统还包括：相互连接的车载应答器天线和车载应答查询器，所述车载应答查询器与所述车载ATO设备相连；
所述车载应答查询器，用于通过所述车载应答器天线激活所述地面应答器，并通过所述车载应答器天线接收由所述地面应答器发送的位置信息；
所述车载ATO设备，还用于获取两个位置信息，并将所述两个位置信息与预设线路进行匹配。
其中，所述车载ATO设备，还用于采集所述车辆电气电路的状态参数，并将所述状态参数与预设状态进行匹配。
其中，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备相连的司机台模块，所述司机台模块包括：人工开门人工关门按钮、自动开门人工关门按钮、自动开门自动关门按钮、ATO启动按钮、ATO启动指示灯和故障指示灯。
其中，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备相连的图形化人机交互系统。
其中，所述车载ATO设备与所述列车的车辆管理系统相连。
本发明通过车载ATO设备和车载电气电路之间的配合，从而实现了跨座式单轨列车的自动驾驶。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统的结构框图；
图2是本发明第一种实施例的跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统的结构示意图；
图3是图2所示的列车自动驾驶控制系统的工作原理图；
图4是本发明第二种实施例的跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明一种实施方式的跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统的结构示意图；参照图1，所述列车自动驾驶控制系统包括：车载列车自动驾驶ATO子系统；所述车载ATO子系统包括：相互连接的车载ATO设备和车辆电气电路；
所述车载ATO设备，用于获取列车的当前速度信息，并判断所述当前速度信息是否在当前区段的预设速度范围内，若否，则对所述车辆电气电路进行控制，以使得所述列车运行于所述当前区段的预设速度范围内，从而实现列车的自动驾驶。
为便于确定所述当前区段的预设速度范围，优选地，所述车载ATO设备与列车自动防护ATP系统相连；
所述车载ATO设备，还用于获取所述当前区段的最大速度值，并根据所述当前区段的最大速度值确定所述当前区段的预设速度范围，所述当前区段的最大速度值由所述ATP系统所产生。
例如：当前区段的最大速度值为200km/h，车载ATO设备则可将当前区段的预设速度范围设置为185～195km/h，此处仅为说明确定当前区段的预设速度范围的过程，但不对本发明的保护范围进行限定。
所述当前速度信息可通过多种途径获取，例如：可通过在列车上安装速度传感器，以获取列车的当前速度信息；还可从ATP系统获取所述当前速度信息。
为便于实现列车的停车，优选地，所述列车自动驾驶控制系统包括：地面ATO子系统；所述地面ATO子系统包括：地面环线；
相应地，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备连接的车载环线天线；
所述车载ATO设备，还用于控制所述列车的停车，使得所述车载环线天线位于所述地面环线的正上方。
为便于实现车门和屏蔽门的联动，优选地，所述车载ATO设备，还用于向车门和车载环线天线发送开门信息或关门信息；
所述地面ATO子系统还包括：相互连接的地面环线控制器和屏蔽门系统，所述地面环线控制器与所述地面环线相连；
所述地面环线控制器，用于接收由所述车载环线天线发送的开门信息或关门信息，并根据所述开门信息或关门信息对所述屏蔽门系统进行控制，以实现所述车门和屏蔽门的联动。
为进一步提高控制屏蔽门的准确性，优选地，所述地面环线控制器和屏蔽门之间设有联锁系统；
相应地，所述地面环线控制器根据所述开门信息或关门信息通过所述联锁系统对所述屏蔽门系统进行控制，以实现所述车门和屏蔽门的联动；
为实现站间运行级别调整、停站时间控制、跳停扣车等运行调整功能，以提供运营效率，优选地，所述地面环线控制器与列车自动监控系统相连。
为保证列车实现自动驾驶前，列车处于正确的线路上，优选地，所述地面ATO子系统还包括：地面应答器；
所述车载ATO子系统还包括：相互连接的车载应答器天线和车载应答查询器，所述车载应答查询器与所述车载ATO设备相连；
所述车载应答查询器，用于通过所述车载应答器天线激活所述地面应答器，并通过所述车载应答器天线接收由所述地面应答器发送的位置信息；
所述车载ATO设备，还用于获取两个位置信息，并将所述两个位置信息与预设线路进行匹配。
为保证列车实现自动驾驶前，列车的车辆电气电路的状态参数处于预设状态，优选地，所述车载ATO设备，还用于采集所述车辆电气电路的状态参数，并将所述状态参数与预设状态进行匹配。
为便于为司机提供列车运行模式选择及显示，优选地，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备相连的司机台模块，所述司机台模块包括：人工开门人工关门按钮、自动开门人工关门按钮、自动开门自动关门按钮、ATO启动按钮、ATO启动指示灯和故障指示灯。
为便于实现人工驾驶推荐速度指示、超速报警、发车及关门提示、故障报警等功能，从而有效降低司机劳动强度，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备相连的图形化人机交互系统。
为便于获取车辆的相关动态信息，同时实现对测量牵引制动指令的无级控制，优选地，所述车载ATO设备与所述列车的车辆管理系统相连。
实施例1
下面以一个具体的实施例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。参照图2，车载ATO设备通过接口1与ATP系统连接，从所述ATP系统采集列车的当前速度信息，并通过所述当前速度信息对列车的牵引、制动进行精准控制。
车载ATO设备通过接口2与车辆电气电路连接，用于采集车辆相关的状态信息。同时，还通过接口2与车辆电路连接，控制车辆进行牵引、制动和开关门。
车载ATO设备通过接口3与司机台模块连接，为司机提供人机接口显示，内容包括：(1)人工开门人工关门按钮；(2)自动开门人工关门按钮；(3)自动开门自动关门按钮；(4)ATO启动按钮；(5)启动指示灯；(6)故障指示灯。
车载应答查询器通过接口4与车载应答器天线连接，用于激活地面应答器并接收其位置信息。
车载ATO设备通过接口5与车载环线天线连接，用于传输ATO开关门信息到地面环线控制器，实现屏蔽门与车门联动功能，同时接收地面环线控制器反馈来的屏蔽门系统的状态信息。
车载ATO设备通过接口6与车载应答查询器连接，用于接收经信号处理之后的地面应答器的位置信息。
地面环线控制器通过接口7与地面环线连接，用于接收车载ATO的开关门信息，同时实时反馈屏蔽门开关状态，供车载ATO进行监控。
地面环线控制器通过接口8与地面屏蔽门系统连续，并根据车载ATO的指令控制屏蔽门的打开和关闭。
参照图3，本实施例的跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统的工作原理为：
1、司机驾驶列车在停站过程中经过两个地面应答器，所述地面应答器为无源应答器；
2、车载ATO设备通过车载应答器天线和车载应答查询器(BTM)获取两个位置信息后停车；
3、车载ATO设备采集车辆电气电路的状态参数，在所述状态参数与预设状态匹配成功、且所述两个位置信息与预设线路匹配成功后，司机通过按压在司机台模块上的ATO启动按钮启动ATO，列车驶离站台前往下一站；
4、车载ATO设备获取列车的当前速度信息，并判断所述当前速度信息是否在当前区段的预设速度范围内，若否，则对所述车辆电气电路进行控制，以使得所述列车运行于所述当前区段的预设速度范围内；
5、车载ATO设备控制所述列车的停车，使得所述车载环线天线位于所述地面环线的正上方；
6、车载ATO设备会将开门信息或关门信息通过车载环线天线和地面环线发送给地面环线控制器；
7、地面环线控制器根据开门信息或关门信息控制屏蔽门的打开和关闭，与车门实现联动功能。
实施例2
下面以一个具体的实施例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。参照图4，本实施例在实施例1的基础上，在车载ATO子系统中增加人机交互系统，并增加车载ATO与车辆管理系统(TMS)的接口；在地面ATO子系统增加地面环线控制器与列车自动监控系统(ATS)的接口，并将方案一中的屏蔽门系统更换为联锁系统。
如图4所示，所述人机交互系统通过接口10与车载ATO设备连接，通过人机交互系统中的图形化人机交互界面(MMI)，可以实现人工驾驶推荐速度指示、超速报警、发车及关门提示、故障报警等功能，相比于实施例1可以进一步丰富了人机交互接口，有效降低了司机劳动强度。车载ATO设备通过接口9与TMS连接，接收车辆相关动态信息，同时可实现对车辆牵引制动指令的无级控制。
地面环线控制器通过接口8与联锁系统连接，利用联锁系统控制屏蔽门系统，借助联锁系统的高可靠性和安全性，有效地提高了控制屏蔽门的准确性。通过增加接口11可以实现地面环线控制器与ATS的连接，实现站间运行级别调整、停站时间控制、跳停扣车等运行调整功能，大大提高运营效率。
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 (10)

1.一种跨座式单轨列车的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车自动驾驶控制系统包括：车载列车自动驾驶ATO子系统；所述车载ATO子系统包括：相互连接的车载ATO设备和车辆电气电路；
所述车载ATO设备，用于获取列车的当前速度信息，并判断所述当前速度信息是否在当前区段的预设速度范围内，若否，则对所述车辆电气电路进行控制，以使得所述列车运行于所述当前区段的预设速度范围内，从而实现列车的自动驾驶。
2.如权利要求1所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述车载ATO设备与列车自动防护ATP系统相连；
所述车载ATO设备，还用于获取所述当前区段的最大速度值，并根据所述当前区段的最大速度值确定所述当前区段的预设速度范围，所述当前区段的最大速度值由所述ATP系统所产生。
3.如权利要求1所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车自动驾驶控制系统包括：地面ATO子系统；所述地面ATO子系统包括：地面环线；
相应地，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备连接的车载环线天线；
所述车载ATO设备，还用于控制所述列车的停车，使得所述车载环线天线位于所述地面环线的正上方。
4.如权利要求3所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述车载ATO设备，还用于向车门和车载环线天线发送开门信息或关门信息；
所述地面ATO子系统还包括：相互连接的地面环线控制器和屏蔽门系统，所述地面环线控制器与所述地面环线相连；
所述地面环线控制器，用于接收由所述车载环线天线发送的开门信息或关门信息，并根据所述开门信息或关门信息对所述屏蔽门系统进行控制，以实现所述车门和屏蔽门的联动。
5.如权利要求4所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述地面环线控制器和屏蔽门之间设有联锁系统；相应地，所述地面环线控制器根据所述开门信息或关门信息通过所述联锁系统对所述屏蔽门系统进行控制，以实现所述车门和屏蔽门的联动；
和/或，
所述地面环线控制器与列车自动监控系统相连。
6.如权利要求1所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述地面ATO子系统还包括：地面应答器；
所述车载ATO子系统还包括：相互连接的车载应答器天线和车载应答查询器，所述车载应答查询器与所述车载ATO设备相连；
所述车载应答查询器，用于通过所述车载应答器天线激活所述地面应答器，并通过所述车载应答器天线接收由所述地面应答器发送的位置信息；
所述车载ATO设备，还用于获取两个位置信息，并将所述两个位置信息与预设线路进行匹配。
7.如权利要求1所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述车载ATO设备，还用于采集所述车辆电气电路的状态参数，并将所述状态参数与预设状态进行匹配。
8.如权利要求1所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备相连的司机台模块，所述司机台模块包括：人工开门人工关门按钮、自动开门人工关门按钮、自动开门自动关门按钮、ATO启动按钮、ATO启动指示灯和故障指示灯。
9.如权利要求1～8中任一项所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述车载ATO子系统还包括：与所述车载ATO设备相连的图形化人机交互系统。
10.如权利要求1～8中任一项所述的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述车载ATO设备与所述列车的车辆管理系统相连。
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