CN104405445A - 一种基于atc的防淹区域防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ATC的防淹区域防护系统,包括联锁采集单元、轨旁ATP单元、车载ATP单元和ATS显示单元，其中：所述联锁采集单元从所述防淹门系统采集防淹门“打开且锁闭”信息以及防淹门“请求关闭”信息；所述轨旁ATP单元向所述ATS显示单元发送移动授权进路信息、防护区域信息和“允许关闭”防淹门的判断信息；所述车载ATP单元将车载运行数据上传至所述轨旁ATP单元和ATS显示单元；所述ATS显示单元显示防淹门“打开且锁闭”信息、防淹门“请求关闭”信息、移动授权进路信息、防护区域信息、“允许关闭”防淹门的判断信息及车载运行数据。本发明能实现安全无误的状态信息采集，以及有效可靠的防淹门区域防护。

Description

一种基于ATC的防淹区域防护系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通系统。

背景技术

防淹门系统作为地铁的防灾设备，主要运用在水系复杂、常年蓄水或地处海域海岛的地区，如地处珠江三角洲的广州、长江三角洲的上海、海岛的香港等。地铁在以地下线路穿越河流或湖泊等水域时，应考虑在进出水区域的隧道两端的适当位置设置防淹门，以防止因意外突水使洪水进入隧道和车站，从而避免造成大范围的人身伤亡和财产损失。目前，如图1所示，防淹门与ATC(列车自动控制)信号系统的现有接口方式：

防淹门系统与ATC信号系统采用硬线继电方式，防淹门系统给ATC信号系统提供开门并锁闭信号和请求关门信号；ATC信号系统给防淹门系统提供允许关门信号。为防止误操作关闭防淹门，ATC信号系统的允许关门信号与防淹门关闭装置存在电气联锁关系。当防淹门系统收到同意关门信号后，防淹门关闭装置才能动作并使得防淹门关闭。

由于ATC信号系统是安全性系统，因此防淹门系统与ATC信号系统之间的接口电路设计须遵守“故障-安全”原则。以防淹门向ATC信号系统提供状态信息为例，当电路出现断电、断线或者短路故障时，ATC信号系统收到的信息均为防淹门非“开门并锁闭”,从而立即对列车实施安全防护。

作为安全型继电电路，必须具备下列条件：双极切断,遵循谁采集干接点信息谁提供电源的原则；所有电器采用具有“故障-安全”功能的安全型继电器。

因此，由防淹门系统提供FGDJ(防淹门继电器)状态,必须确保在防淹门非“全开并锁闭”状态时可靠失磁,并且FGDJ的控制电路具有“故障-安全”功能。

然而如采用图1的传统电路，存在如下的缺点：由于防淹门长期处于大概并锁闭状态，因此，该动作继电器长期处于吸起状态，一旦突发情况发生，防淹门需要关闭时，继电器节点可能出现拉弧粘连，从而无法反馈正确信息；单一节点的采集，在出现继电器故障的情况下，无法判断状态信息。

如图2所示，现有的防淹门区域典型布局，2个车站之间的地铁区间线路穿越水域时，通常在水域两侧设置防淹门，一般防淹门设置在相对车站的端部，便于结构处理和安装。在每个防淹门外侧，信号系统应设置专门的防淹门防护信号机(通常与车站出发信号机合设)。防淹门防护信号机之间的地铁线路，信号系统作为防淹门区域处理。在防淹门系统发生故障或者实施关闭作业时，传统的信号系统将通过取消区间进路，封锁防护信号机的方式来警示司机，同时检查防淹门防护区域内区段占用状态来检测列车状态，在核实确认无列车闯入后，才向防淹门系统发送“允许关闭防淹门”信息。从而来实现防淹区域防护功能。

然而，这种防护系统存在以下的不足：通过解锁进路，封锁信号机来警示司机，从而实现区域防护的方式，在突发故障，人为操作错误的情况下，存在一定的防护风险；通过防护区域区段占用的方式来检测列车，在轨旁设备遭遇水淹等工况时，无法正确的反馈实际信息，对后续的判断和安全防护会造成影响。

因此，如何对状态信息进行安全无误的采集，如何及时、可靠的实现防淹门区域的防护是本领域技术人员所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种基于ATC的防淹区域防护系统，能实现安全无误的状态信息采集，以及有效可靠的防淹门区域防护。

实现上述目的的技术方案是：

一种基于ATC的防淹区域防护系统,外接防淹门系统，包括联锁采集单元、轨旁ATP(列车自动防护)单元、车载ATP单元和ATS显示单元，其中：

所述联锁采集单元与所述防淹门系统相接，一方面，从所述防淹门系统采集防淹门“打开且锁闭”信息以及防淹门“请求关闭”信息，并分别传递给所述轨旁ATP单元和ATS显示单元；另一方面，从所述防淹门系统采集防淹门数量和防淹门位置信息发送给所述轨旁ATP单元；

所述轨旁ATP单元根据接收自所述联锁采集单元的信息以及来自所述车载ATP单元的车载运行数据，设置防护区域、规划移动授权进路和提供“允许关闭”防淹门的判断信息，向所述车载ATP单元发送移动授权进路信息和防护区域信息，向所述ATS显示单元发送移动授权进路信息、防护区域信息和“允许关闭”防淹门的判断信息；

所述车载ATP单元根据接收的移动授权进路信息和防护区域信息，结合自身车载实际运行数据，判断并实施对列车的防护功能，同时也将车载运行数据上传至所述轨旁ATP单元和ATS显示单元；

所述ATS显示单元接收防淹门“打开且锁闭”信息、防淹门“请求关闭”信息、移动授权进路信息、防护区域信息、“允许关闭”防淹门的判断信息以及车载运行数据，并实时显示；同时从操作员处获得防淹门“允许关闭”授权命令，并通过所述联锁采集单元传递给所述防淹门系统。

上述的基于ATC的防淹区域防护系统中，还包括通信网络单元，用于在所述联锁采集单元、轨旁ATP单元、车载ATP单元和ATS显示单元之间实时传输数据。

上述的基于ATC的防淹区域防护系统中，所述联锁采集单元与所述防淹门系统之间通过并联的第一、第二复示继电器进行相接；第一复示继电器的第一副前节点与第二复示继电器的第一副前节点串联作为联锁主用输入；第一复示继电器的第一副后节点与第二复示继电器的第二副后节点串联作为联锁备用输入。

上述的基于ATC的防淹区域防护系统中，当任意一个防淹门“打开且锁闭“信号丢失时，所述防淹区域防护系统将封锁相应线路的防淹门防护区域，该防护区域设置在相应故障或关闭的防淹门周围将作为移动授权进路的障碍物；如既有进路未延伸至防淹门区域，后续进路的延伸将无法穿越该障碍物；如既有进路以穿越该防淹门区域，则该进路授权将回退至障碍物边界以防护列车不越过该障碍物区域。

上述的基于ATC的防淹区域防护系统中，当防淹门系统发送“请求关闭”信号时，所述防淹区域防护系统接收到任何一方的关门请求信号时，即当作这一防护区域的两扇防淹门同时请求关闭。

上述的基于ATC的防淹区域防护系统中，所述防淹区域防护系统在收到防淹门系统发送的“请求关闭”信号后，将施加相应的防护区域，在确保所有可能进入的列车都以停，并且防护区域内的列车均已出清的情况下，将向ATS操作员发出提示报警，在操作员授权的情况下，向防淹门系统发送允许关闭命令。

本发明的有益效果是：本发明结合目前广泛运用的地铁无线ATC系统，用于在地下轨道收到水淹时，提供安全的列车控制及防护。并具有下列优点：通过继电器组合及联锁逻辑的判断使得接口信息的采集更安全可靠；按照防淹门的实际位置配置防护区域的范围，可以与防淹门一一对应，也可以防护多个防淹门区域，方式灵活；区域防护的信息将通过进路延伸及回撤的方式发送给列车，车载ATC系统可根据实际移动授权进路信息来控制列车，无需司机介入，自动化程度高；与传统的信号机封闭，进路解锁的模式相比，移动授权进路和防护区域信息通过车地通信实现，实时性更高。

附图说明

图1是防淹门与ATC信号系统的现有接口方式；

图2是现有的防淹门区域典型布局；

图3是本发明的基于ATC的防淹区域防护系统的结构示意图；

图4是本发明中ATC信号系统与防淹门系统接口电路；

图5是本发明中防淹门“打开且锁闭”状态信息丢失时的区域防护逻辑流程图；

图6是本发明中防淹门发送“请求关闭”信号时的区域防护逻辑流程图；

图7是本发明中防淹门“打开且锁闭”状态信息丢失时的防淹门区域防护布局；

图8是本发明中防淹门发送“请求关闭”信号时的防淹门区域防护布局。

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3，本发明的基于ATC的防淹区域防护系统,包括联锁采集单元1、轨旁ATP单元2、车载ATP单元3和ATS显示单元4，其中：

联锁采集单元1与防淹门系统100相接。具体地，请参阅图4，联锁采集单元1与防淹门系统100之间通过并联的第一、第二复示继电器(FGD1J1、FGD1J2)进行相接，即：在ATC信号系统继电器架端增设一个状态采集复示继电器，通过并联两个复示继电器，使该两个复示继电器均能够独立的采集并反映防淹门状态的变化；同时在联锁逻辑输入端通过将两个复示继电器前，后节点分别串联的方式来对采集状态进行判断，这样一旦操作电路发生状态变换，只要任意一个复示继电器做出正确响应，ATC联锁输入均能正确采集到信号的的变化。这种方式可以从一定程度上降低单个继电器节点粘连对于操作电路状态采集的影响。同时，在ATC联锁输入端，通过将第一复示继电器的第一副前节点与第二复示继电器的第一副前节点串联作为联锁主用输入；第一复示继电器的第一副后节点与第二复示继电器的第二副后节点串联作为联锁备用输入。这样正常情况下，联锁主用与备用输入之间状态互反，故障情况下，联锁主用与备用输入之间状态同为零。以此，能很好的通过联锁机反馈继电器故障情况，通过纠错机制对安全状态的采集起到一定的保护作用。图中，FGD(防淹门)表示。

一方面，联锁采集单元1从防淹门系统100采集防淹门“打开且锁闭”信息以及防淹门“请求关闭”信息，并分别传递给轨旁ATP单元2和ATS显示单元4；另一方面，联锁采集单元1还从防淹门系统采集防淹门数量和防淹门位置信息发送给轨旁ATP单元2。

轨旁ATP单元2主要负责防护区域逻辑的判断及执行，根据接收自联锁采集单元1的信息以及来自车载ATP单元3的车载运行数据，综合判断并采取相应的区域防护措施，并将相关指令下达给车载ATP单元3。即：设置防护区域、规划移动授权进路和提供“允许关闭”防淹门的判断信息，向车载ATP单元3发送移动授权进路信息和防护区域信息，向ATS显示单元4发送移动授权进路信息、防护区域信息和“允许关闭”防淹门的判断信息。

车载ATP单元3根据接收的移动授权进路信息和防护区域信息，结合自身车载实际运行数据，判断并实施对列车的防护功能，同时也将车载运行数据(列车状态、位置等信息)上传至轨旁ATP单元2和ATS显示单元4；同时在人工驾驶模式下警示司机并提供防护。

ATS显示单元4接收防淹门“打开且锁闭”信息、防淹门“请求关闭”信息、移动授权进路信息、防护区域信息、“允许关闭”防淹门的判断信息以及车载运行数据，并实时显示，用于提示操作员区域防护实施状态；同时从操作员处获得防淹门“允许关闭”授权命令，并通过联锁采集单元1传递给防淹门系统100，从而达到系统联动的作用。

具体地，本发明还包括通信网络单元(图中未示)，主要由车地无线通信模块与建立在轨旁逻辑单元、联锁采集单元以及ATS显示单元之间的有线通信模块组成。用于在联锁采集单元1、轨旁ATP单元2、车载ATP单元3和ATS显示单元4之间实时传输数据。

本发明的系统逻辑如下：

工况1：防淹门“打开且锁闭“信号丢失。任意一个防淹门的状态信号丢失，ATC信号系统(防淹区域防护系统)将封锁相应线路的防淹门防护区域，该防护区域设置在相应故障或关闭的防淹门周围将作为移动授权进路的障碍物。如既有进路未延伸至防淹门区域，后续进路的延伸将无法穿越该障碍物；如既有进路以穿越该防淹门区域，则该进路授权将回退至障碍物边界以防护列车不越过该障碍物区域，如图7。由于每一个防淹门的关闭是相互独立的，因此对于越过防淹门防护区域的列车，其移动授权进路将不会产生影响。

该工况下，防护区域具有以下的特点：1)提供双方向防护，即无论列车上行方向行驶或者下行方向行驶，其移动授权进路都将被该防护区域阻挡，以确保双向运营时均能对列车进行安全防护。2)“打开且锁闭“信号恢复后，该防护区域将自动消失，相关的移动授权进路可以继续延伸，无需操作人员解锁进路或重新排列。

请参阅图5，为采集到防淹门“打开且锁闭”状态信息丢失后，基于ATC系统的防护区域逻辑判断原则。具体如下：联锁采集单元1获取防淹门系统100的“打开且锁闭”信息并实时传送给轨旁ATP单元2，当轨旁ATP单元2检测到“打开且锁闭”状态发生变化，为相应防淹门触发双向区域防护机制并结合控制范围内的移动授权进路进行综合判断，对于已延伸过防护区域的移动授权进路实施回退作业，对未延伸至防护区域的移动授权设置防护区域并阻止其越过。最后将移动授权信息传送至车载ATP系统3进行自动列车控制。

工况2：防淹门发送“请求关闭”信号。当防淹门需要进行关闭时，可以在任何一个车站的控制柜上向信号系统发送请求状态，由于隧道具有互通性，ATC信号系统接收到任何一方的关门请求信号时，即当作这一防护区域的两扇防淹门同时请求关闭。在此工况下，需要结合列车的位置以及移动授权的方向来综合设置防护区域，如图8。该工况下，防护区域具有以下的特点：1)遵循单向防护、单向通过的原则，即判断移动授权进路从区域外向区域内延伸时，实施阻止；即判断移动授权进路从区域内向区域外延伸时，允许通过。这样既能防护未进入该防护区域的列车，又能使得区域内的列车尽快出清危险区域确保行车安全。2)“请求关闭信号“信号取消后，该防护区域将自动消失，相关的移动授权进路可以继续延伸，无需操作人员解锁进路或重新排列。

请参阅图6，为采集到防淹门“请求关闭”状态信息后，基于ATC系统的防护区域逻辑判断原则。具体如下：联锁采集单元1获取防淹门系统100的“请求关闭”信息并实时传送给轨旁ATP单元2，当轨旁ATP单元2检测到防淹门“请求关闭”状态信息，即根据防淹门的位置结合列车的位置以及移动授权的方向来综合设置防护区域，对于从防护区域内向外延伸的移动授权进路不予以阻挡，对于从防护区域外向内延伸的移动授权进路予以阻挡，对于已从外延伸进入防护区域的移动授权进路实施回退作业。最后将移动授权信息传送至车载ATP系统3进行自动列车控制。

工况3，ATC信号系统向防淹门发送“允许关闭”信号。ATC信号系统在收到防淹门系统发送的“请求关闭”信号后，将施加相应的防护区域，在确保所有可能进入的列车都以停，并且防护区域内的列车均已出清的情况下，将向ATS操作员发出提示报警。在操作员授权的情况下，向防淹门系统发送允许关闭命令。

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 (6)

1.一种基于ATC的防淹区域防护系统，外接防淹门系统，其特征在于，包括联锁采集单元、轨旁ATP单元、车载ATP单元和ATS显示单元，其中：

所述联锁采集单元与所述防淹门系统相接，一方面，从所述防淹门系统采集防淹门“打开且锁闭”信息以及防淹门“请求关闭”信息，并分别传递给所述轨旁ATP单元和ATS显示单元；另一方面，从所述防淹门系统采集防淹门数量和防淹门位置信息发送给所述轨旁ATP单元；

所述轨旁ATP单元根据接收自所述联锁采集单元的信息以及来自所述车载ATP单元的车载运行数据，设置防护区域、规划移动授权进路和提供“允许关闭”防淹门的判断信息，向所述车载ATP单元发送移动授权进路信息和防护区域信息，向所述ATS显示单元发送移动授权进路信息、防护区域信息和“允许关闭”防淹门的判断信息；

所述车载ATP单元根据接收的移动授权进路信息和防护区域信息，结合自身车载实际运行数据，判断并实施对列车的防护功能，同时也将车载运行数据上传至所述轨旁ATP单元和ATS显示单元；

所述ATS显示单元接收防淹门“打开且锁闭”信息、防淹门“请求关闭”信息、移动授权进路信息、防护区域信息、“允许关闭”防淹门的判断信息以及车载运行数据，并实时显示；同时从操作员处获得防淹门“允许关闭”授权命令，并通过所述联锁采集单元传递给所述防淹门系统。

2.根据权利要求1所述的基于ATC的防淹区域防护系统，其特征在于，还包括通信网络单元，用于在所述联锁采集单元、轨旁ATP单元、车载ATP单元和ATS显示单元之间实时传输数据。

3.根据权利要求1所述的基于ATC的防淹区域防护系统，其特征在于，所述联锁采集单元与所述防淹门系统之间通过并联的第一、第二复示继电器进行相接；第一复示继电器的第一副前节点与第二复示继电器的第一副前节点串联作为联锁主用输入；第一复示继电器的第一副后节点与第二复示继电器的第二副后节点串联作为联锁备用输入。

4.根据权利要求1所述的基于ATC的防淹区域防护系统，其特征在于，当任意一个防淹门“打开且锁闭“信号丢失时，所述防淹区域防护系统将封锁相应线路的防淹门防护区域，该防护区域设置在相应故障或关闭的防淹门周围将作为移动授权进路的障碍物；如既有进路未延伸至防淹门区域，后续进路的延伸将无法穿越该障碍物；如既有进路以穿越该防淹门区域，则该进路授权将回退至障碍物边界以防护列车不越过该障碍物区域。

5.根据权利要求1所述的基于ATC的防淹区域防护系统，其特征在于，当防淹门系统发送“请求关闭”信号时，所述防淹区域防护系统接收到任何一方的关门请求信号时，即当作这一防护区域的两扇防淹门同时请求关闭。

6.根据权利要求1所述的基于ATC的防淹区域防护系统，其特征在于，所述防淹区域防护系统在收到防淹门系统发送的“请求关闭”信号后，将施加相应的防护区域，在确保所有可能进入的列车都已停车，并且防护区域内的列车均已出清的情况下，将向ATS操作员发出提示报警，在操作员授权的情况下，向防淹门系统发送允许关闭命令。