CN105050881B - 轨道交通信息化中央控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种轨道交通信息化中央控制系统及其控制方法，该系统包括控制中心，以及通过通信网络与所述控制中心通信连接的多个车站级控制单元，控制中心包括中心级列车监控单元(101)和中央控制单元(102)，中央控制单元(102)根据中心级列车监控单元(101)的控制指令以及列车的当前状态信息和轨旁设备的状态信息形成对列车和轨旁设备的控制命令，上述系统将现有技术中分布在若干集中控制区域内的网络分散控制系统设计为一种中央集中控制系统，将光网络信息技术、高运算量高可靠性安全处理器系统通过适应性改进，构成新技术信息系统；采用光纤通信实现信息传输、降低能耗、闭环检测，增加信息系统功能；采用高度集成中央的设备制造新型工艺技术，降低制造及维护成本。

Description

轨道交通信息化中央控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，更具体地说，涉及一种轨道交通信息化中央控制系统及其控制方法。

背景技术

轨道交通在现代城市交通系统中起着越来越重要的作用。采用大客运量的城市轨道交通(地铁和轻轨)系统，是从根本上改善城市公共交通状况的有效途径。在城市轨道交通领域中，信息系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行自动化，提高运输效率的关键设备。

目前，城市轨道交通信息系统正线室外基础信号设备与室内控制设备间的信息传输采用电缆作为传输载体。由于受限于电缆的传输距离及室内控制设备的运算及控制能力，所以一般将全线控制设备(联锁设备、计轴设备、列车监控设备、列车防护轨旁设备和电源屏设备等)分布在若干集中控制区域内，每个集中控制区域负责控制附近几个车站的室外信号设备(转辙机、信号机、可变应答器、站台设备等)。站内设备采用局域网或串口连接，站间通过站间光缆连接形成以太网。虽然该种信息系统设备配置在一定程度上实现了集中控制，但总的来说仍属于一种分散式控制结构。这种信息系统设备配置中，设备集中站一般分配2个房间(电源室和设备室)，非设备集中站一般分配一个房间作为设备室。

现有轨道交通信号控制技术领域中，由于系统的区域化设置和受传统设备的控制距离影响，每个车站均需设立信号设备室，以便安装相关用于行车控制的信号设备，信号设备的分散设置，都需要符合维修和更新换代的空间，在每个车站都必须安排这些必须的空间，占用了车站有限的空间资源，增大了土建投资成本。

现有的电子设备设置，都需要装设空调装置以确保设备运转环境正常，分散设置的系统设备房，都需要在每个设备房屋处装设适应相关系统最大运转工作情况下的空调装置，以支持系统设备运行，造成空调电力的多余消耗。

正线信号控制设备分散重复布置，造成了设备的硬件投资成本高和维护工作量大、降低了系统的整体可靠性、可用性，对系统安全完整度的实现造成损失。

由于正线整条线路设置了几个集中控制区域，对列车在集中控制区域间的交接和运行控制，需要系统设立专用的硬件设备和软件设计来完成，造成系统设计复杂，不容易实现标准化的技术系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中轨道交通中央控制系统复杂和可靠性低的缺陷，提供一种轨道交通信息化中央控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种轨道交通信息化中央控制系统，包括：

控制中心以及通过通信网络与所述控制中心通信连接的一个或多个车站级控制单元；

所述控制中心包括：中心级列车监控单元和与所述中心级列车监控单元连接的中央控制单元，其中，所述中央控制单元包括核心数据处理单元以及分别与所述核心数据处理单元相连接的控显单元、轨道控制单元和列车控制单元；

所述中心级列车监控单元用于实现列车运行监督、列车运行调整、临时限速设置、列车进路办理和列车时刻表编制及运行，并产生控制指令发送给所述控显单元；

所述核心数据处理单元用于分别接收来自于所述控显单元的所述控制指令、并同时接收所述列车控制单元通过无线通信通道所获取全线列车的车辆信息、以及接收所述轨道控制单元通过有线通信通所获取的表示轨道占用或空闲的状态的轨道状态信息，所述核心数据处理单元还用于根据所述控制指令、所述车辆信息以及所述轨道状态信息进行集中数据处理，产生轨道控制命令和列车控制命令，并将更新的所述轨道状态信息及所述车辆信息传递给所述控显单元并显示；

所述列车控制单元用于将所述列车控制命令经所述无线通信通道发送至相应的列车，指示所述列车执行所述列车控制命令，实现对所述列车的控制；

所述轨道控制单元用于将所述轨道控制命令通过所述有线通信通道发送至车站级控制单元内的轨旁电子控制单元，进而控制与所述轨旁电子控制单元相连接的所述轨旁设备的工作状态。

本发明的轨道交通信息化中央控制系统中，所述列车控制单元，包括：

无线通信单元，用于实现所述中央控制单元与所述列车的实时通信；

列车数据处理单元，连接所述核心数据处理单元，用于获得由所述核心数据处理单元输出的所述列车控制命令，并通过所述无线通信单元接收来自全线列车的所述车辆信息，并进行缓冲存储、分类打包，将所述车辆信息输出，并将来自所述核心数据处理单元的所述列车控制命令，经过数据校验和排列后经所述无线通信单元发送至所述列车，实现对所述列车的控制。

本发明的轨道交通信息化中央控制系统中，所述轨道控制单元包括：

数据接入/传输单元，用于通过所述有线通信通道接收来自所述轨旁电子控制单元的所述轨道状态信息的数据流进行分类汇总，并与一个或多个单位信息采集/控制输出单元进行数据交互获得所述轨道控制命令，对所述轨道控制命令进行分类编组后通过所述有线通信通道将所述轨道控制命令发送给所述轨旁电子控制单元；

所述单位信息采集/控制输出单元，用于与所述数据接入/传输单元进行数据交互获得由所述数据接入/传输单元分类汇总的所述轨道状态信息的数据流，并进行打包汇总传递至数据逻辑运算单元，并获取来自所述数据逻辑运算单元的所述轨道控制命令，进行分类打包后传递给所述数据接入/传输单元；

所述数据逻辑运算单元，分别与所述单位信息采集/控制输出单元及核心数据处理单元相连接，用于获取来自所述核心数据处理单元的所述轨道控制命令及来自所述单位信息采集/控制单元的所述轨道状态信息的数据流，并对所述轨道状态信息的数据流进行处理形成所述轨道状态信息，所述处理包括分析整理、缓冲、存储和逻辑运算，将所述轨道状态信息打包后传递给所述核心数据处理单元。

本发明的轨道交通信息化中央控制系统中，所述轨旁电子控制单元，包括顺次连接的通信单元、数据处理单元、输入/输出单元、接口单元，其中，

所述通信单元将所述轨道状态信息用于通过光纤网络以波分复用的方式承载，在所述轨旁电子控制单元和所述中央控制单元间提供光传输通道；

所述数据处理单元包括光电转换传输单元，用于经所述通信单元接收来自所述轨道控制单元的所述轨道控制命令；

所述输入/输出单元用于接收来自所述数据处理单元的所述轨道控制命令，经过分解和分类后，将所述轨道控制命令输出至所述接口单元；

所述接口单元为所述轨旁设备提供连接接口。

本发明的轨道交通信息化中央控制系统中，所述有线通信通道通过全线铺设的光缆搭建环型冗余骨干网，所述车站级控制单元还包括电源设备，通过电源电缆与所述轨旁电子控制单元连接，为室外的所述轨旁设备提供稳压电源；

所述轨旁电子控制单元通过电源电缆连接到电源分配箱，用于获取稳压电源，所述控制中心还包括电源屏及UPS，用于为所述中央控制单元及中心级列车监控单元供电。

本发明的轨道交通信息化中央控制系统中，所述中央控制单元还包括连接到所述核心数据处理单元的维护诊断单元，用于通过总线与所述核心数据处理单元连接，负责记录和实时存储所述轨道状态信息，并监测所述中央控制单元的工作状态，并记录和/或输出相关的告警信息。

本发明还提供了一种轨道交通信息化中央控制系统的控制方法，所述系统包括控制中心以及通过通信网络与所述控制中心通信连接的多个车站级控制单元，所述控制中心包括：中心级列车监控单元和与所述中心级列车监控单元连接的中央控制单元，其中，所述中央控制单元包括核心数据处理单元以及分别与所述核心数据处理单元相连接的控显单元、轨道控制单元和列车控制单元；所述方法包括：

所述中心级列车监控单元实时监测列车运行监督、列车运行调整、临时限速设置、列车进路办理和列车时刻表编制及运行，并产生控制指令发送给所述控显单元；

所述核心数据处理单元分别接收来自于所述控显单元的所述控制指令、并同时接收所述列车控制单元通过无线通信通道所获取全线列车的车辆信息、以及接收所述轨道控制单元通过有线通信通所获取的表示轨道占用或空闲的状态的轨道状态信息，所述核心数据处理单元根据所述控制指令、所述车辆信息以及所述轨道状态信息进行集中数据处理，产生轨道控制命令和列车控制命令，并将更新的所述轨道状态信息及所述车辆信息传递给所述控显单元并显示；

所述列车控制单元将所述列车控制命令发送至相应的列车，指示所述列车执行所述列车控制命令，实现对所述列车的控制；

所述轨道控制单元将所述轨道控制命令通过所述有线通信通道发送至所述车站级控制单元内的轨旁电子控制单元，进而控制与所述轨旁电子控制单元的轨旁设备的工作状态。

本发明所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法中，所述列车控制单元包括无线通信单元和列车数据处理单元，所述列车控制单元通过所述无线通信通道获取全线列车的所述车辆信息并实现对所述列车的控制具体包括如下步骤：

所述列车数据处理单元通过所述无线通信单元与指定的列车进行实时通信，获得由所述核心数据处理单元输出的所述列车控制命令，并通过所述无线通信单元接收来自全线列车的所述车辆信息，并进行缓冲存储、分类打包，将所述车辆信息输出，并将来自所述核心数据处理单元的所述列车控制命令，经过数据校验和排列后经所述无线通信单元发送至所述列车，实现对所述列车的控制。

本发明所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法中，所述轨道控制单元包括数据接入/传输单元，一个或多个单位信息采集/控制输出单元，数据逻辑运算单元，所述轨道控制单元通过所述有线通信通所获取的轨道状态信息和控制所述轨旁设备具体包括如下步骤：

所述数据接入/传输单元通过所述有线通信通道接收来自所述轨旁电子控制单元的所述轨道状态信息的数据流进行分类汇总，并与单位信息采集/控制输出单元进行数据交互获得所述轨道控制命令，对所述轨道控制命令进行分类编组后通过所述有线通信通道将所述轨道控制命令发送给所述轨旁电子控制单元；

一个或多个所述单位信息采集/控制输出单元与所述数据接入/传输单元进行数据交互获得由所述数据接入/传输单元分类汇总的所述轨道状态信息的数据流，并进行打包汇总传递至所述数据逻辑运算单元，并获取来自所述数据逻辑运算单元的所述轨道控制命令，进行分类打包后传递给所述数据接入/传输单元；

所述数据逻辑运算单元获取来自所述核心数据处理单元的所述轨道控制命令及来自所述单位信息采集/控制单元的所述轨道状态信息的数据流，并对所述轨道状态信息的数据流进行处理形成所述轨道状态信息，所述处理包括分析整理、缓冲、存储和逻辑运算，将所述轨道状态信息打包后传递给所述核心数据处理单元。

本发明所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法中，所述轨旁电子控制单元包括顺次连接的通信单元、数据处理单元、输入/输出单元、接口单元，在接收所述轨道控制命令时，所述数据处理单元内置的光电转换单元通过所述通信单元经所述有线通信通道接收所述轨道控制命令，进行安全逻辑运算、比较、分析和处理后，输出相应的所述轨道控制命令至所述输入/输出单元，经过分解和分类后，将所述轨道控制命令输出至所述接口单元，进而控制连接在所述接口单元上的所述轨旁设备的工作状态；

本发明所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法中，所述车站级控制单元设置车站级列车监控单元，所述方法还包括：

由所述车站级列车监控单元连接到所述有线通信通道，实时获取并显示所在车站区域内的所述轨道状态信息。

本发明所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法中，所述中央控制单元还包括连接到所述核心数据处理单元的维护诊断单元，所述方法包括：

由所述维护诊断单元记录并实时存储所述轨道状态信息，并监测所述中央控制单元的工作状态，并记录和/或输出相关的告警信息。

实施本发明的轨道交通信息化中央控制系统，具有以下有益效果：本发明将光网络信息技术、高运算量高可靠性安全处理器系统通过适应性改进，将现有技术中的分布在若干集中控制区域内的控制设计为本发明的中央集中控制，使其满足信息系统的应用需求，构成新技术信息系统；采用光纤通信技术实现信息传输、降低能耗、闭环检测，增加信息系统新功能；采用高度集成中央的设备制造新型工艺技术，实现降低制造及维护成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的轨道交通信息化中央控制系统的结构示意图；

图2是图1所示的轨道交通信息化中央控制系统的部分细节组成图；

图3是图2所示的中央控制单元的轨道控制单元的组成框图；

图4是图2所示的中央控制单元的列车控制单元的组成框图；

图5是图1所示的轨道交通信息化中央控制系统的轨旁电子控制单元的结构示意图；

图6是本发明的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法流程示意图；

图7示出了图6所示步骤S2的获取轨道状态信息的具体流程示意图；

图8示出了图6所示步骤S2的获取车辆信息的具体流程示意图；

图9示出了图6所示步骤S3的执行列车控制命令的具体流程示意图；

图10示出了图6所示步骤S4的执行轨道控制命令的具体流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明的轨道交通信息化中央控制系统的系统结构示意图。如图所示，本发明的轨道交通信息化中央控制系统包括控制中心10，以及通过通信网络30与控制中心10通信连接的车站级控制单元20。

控制中心10包括中心级列车监控单元101，以及与中心级列车监控单元101相连接的中央控制单元102。其中，中心级列车监控单元101包括应用服务器、数据库服务器、各类工作站及打印机等，用于实现对所有列车的监控，包括实现列车运行监督、列车运行调整。临时限速设置、列车进路办理和列车时刻表编制及运行，并产生相关的控制指令。

通信网络30包括有线网络和无线网络，相应地，具有有线通信通道和无线通信通道。有线网络通过全线铺设的光缆搭建环型冗余骨干网，有线网络采用冗余配置，中央交换机以及全线的车站级控制单元20全部连接在有线网络中，完成全线轨旁设备与控制中心的数据交换，控制中心通过中心局域网互相连接。

中央控制单元102，通过所述有线通信通道，实现表示轨道占用或空闲的状态的轨道状态信息的采集，并进行联锁逻辑运算和输出轨道控制命令，控制全线轨旁设备；通过所述无线通信通道，接收列车定位信息和列车状态信息，实现控制中心与全线列车的通信，发送列车控制命令。

特别地，所述列车控制命令还附带了指示所述相应列车的授权信息，控制中心10与全线列车之间的所述通信主要通过在车站设立无线接入点进行实现以保证通信质量。

特别地，控制中心10还设置了电源设备103，包括电源屏及UPS，用于为中央控制单元102及中心级列车监控单元101供电。

车站级控制单元20，至少包括车站级列车监控单元201及轨旁电子控制单元202。其中车站级列车监控单元201仅包含本地操作工作站，主要功能在于显示所述车站区域内所述轨道和列车的状态信息，不涉及相关列车及轨道控制命令的下达。轨旁电子控制单元202通过所述有线通信通道与控制中心10相连接，主要用于采集所在区域内的所述轨道状态信息，并通过通信网络30实现与中央控制单元102的信息交互，将所述轨道状态信息发送给中央控制单元102，同时接收中央控制单元102发出的轨道控制命令，进而控制轨旁设备。

在本实施例中，车站级列车监控单元201设置在车控室，所有的列车控制命令都由控制中心10的中心级列车监控单元101来下达；站级设备只有本站区设备的显示功能，在此车控室内除安装电源设备围所述本地操作台供电以外无其他信号控制设备，因此车站内可不设信号设备室，属于真正意义上的信息系统设备中央控制配置。

图2示出了本发明的轨道交通信息化中央控制系统的控制中心的中央控制单元的102组成结构示意图。

参考图2，中央控制单元102至少包括核心数据处理单元1022以及分别与核心数据处理单元1022相连接的控显单元1021、轨道控制单元1023和列车控制单元1024，上述各单元的连接方式如图所示，其连接方式均为通过信号机接口连接。其中，

控显单元1021，连接到中心级列车监控单元101，用于接收由中心级列车监控单元101产生的控制命令，并将包括轨道状态信息及车辆信息传递给中心级列车监控单元101，并将所述控制指令输出至核心数据处理单元1022。

核心数据处理单元1022，用于获取来自轨道控制单元1023的轨道状态信息和来自列车控制单元1024的车辆信息，对所述控制指令进行集中数据处理，输出所述轨道控制命令和所述列车控制命令，并将所述轨道状态信息及所述车辆信息传递给控显单元1021。

轨道控制单元1023，用于通过所述有线通信通道接收所述轨道状态信息的数据流由此产生所述轨道状态信息进而传递给核心数据处理单元1022，并接收所述轨道控制命令，对所述轨道控制命令进行处理并发送给轨旁电子控制单元202。

列车控制单元1024，用于通过所述无线通信通道接收来自车辆信息，将所述车辆信息传递给核心数据处理单元1022，并对所述列车控制命令进行处理并发送给所述相应的列车。

特别地，中央控制单元102还包括连接到核心数据处理单元1022的维护诊断单元(未示出)，其通过总线与核心数据处理单元1022接口，负责记录和存储轨旁设备的实时状态信息，并监测本发明的轨道交通信息化中央控制系统中中央控制单元102的各单元的工作状态，若某个单元发生故障，则立即输出控制切换指令至相应的单元，实现无扰切换，并记录和输出相关的告警信息。

特别地，中央控制单元102还包括连接到核心数据处理单元1022的供电单元1029，保证中央控制单元102内各单元的稳定电压。

本实施例中，中央控制单元102通过光缆通道与轨旁电子控制单元202连接，涉及安全的关键性设备采用2*2取2的安全冗余结构设计。

参考图3，轨道控制单元1023，包括：顺次连接的数据逻辑运算单元10231、单位信息采集/控制输出单元10232及数据接入/传输单元10233。其中：

数据逻辑运算单元10231，主要用于对所述轨道控制命令进行存储、缓冲、校验和分类后，传递给所述单位信息采集/控制输出单元；同时接收来自单位信息采集/控制输出单元的与所述轨道状态信息相关的数据，包括轨旁设备的信息和状态数据，经统一分析整理、缓冲、存储和逻辑运算并分类打包形成所述轨道状态信息，传递给核心数据处理单元1022。

单位信息采集/控制输出单元10232及数据接入/传输单元10233，主要用于所述轨旁设备信息和状态数据的采集和来自数据逻辑与传输单元10231的所述轨道控制命令的进一步下达。具体地，所述轨旁设备信息和状态数据的采集过程为：数据接入/传输单元10233通过所述有线通信通道接收所述轨道状态信息的数据流，并进行分类汇总并发送给单位信息采集/控制输出单元10232，单位信息采集/控制输出单元10232可按照轨旁设备的类型进行分散采集，提高处理效率和速度，并分类打包进而形成所述轨旁设备信息和状态数据。而所述轨道控制命令的进一步下达包括：由单位信息采集/控制输出单元10232对所述来自数据逻辑运算单元10231的所述轨道控制命令进行打包分类并传递给数据接入/传输单元10233，由数据接入/传输单元10233通过所述有线通信通道发送给相关的轨旁电子控制单元202，再由轨旁电子控制单元202传递给相关的轨旁设备。

如图4所示，列车控制单元1024，包括列车数据处理单元10241及与列车数据处理单元10241相连的无线通信单元10242。列车数据处理单元10241及无线通信单元10242的主要功能在于对所述车辆信息的采集和来自所述列车控制命令的下达。具体地，所述车辆信息的采集包括：无线通信单元10242与指定列车进行实时无线通信，获取所述车辆信息并传递给列车数据处理单元10241，由列车数据处理单元10241通过缓冲存储和分类打包后传递给核心数据处理单元1022；所述列车控制命令的下达包括：由列车数据处理单元10241获取来自核心数据处理单元1022的所述列车控制命令，经数据校验和排列后经无线通信单元10242发送至相应列车，实现对列车的监控。特别地，无线通信单元10242与指定列车之间的实时无线通信，主要通过在车站设立无线通信接入点以保证通信质量。

总体说来，中央控制单元102主要涉及来自中心级列车监控单元101的控制命令的处理下达，以及对列车及轨道状态信息的采集。

所述来自中心级列车监控单元101的控制命令的处理下达过程可以按照以下流程进行阐释：

由控显单元1021获取来自中心级列车监控单元101的所述控制命令传递给核心数据处理单元1022；

核心数据处理单元1022结合所述车辆信息和轨道状态信息，随所述控制命令进行集中安全逻辑运算、比较、分析和处理，输出所述轨道控制命令和所述列车控制命令；其中所述轨道控制命令输出到逻辑运算单元10231，所述列车控制命令输出给列车数据处理单元10241；

数据逻辑运算单元10231对来自核心数据处理单元1022的所述轨道控制命令进行存储、缓冲、校验和分类后发送至单位信息采集/控制输出单元10232，由单位信息采集/控制输出单元10232分类和打包后传递给数据接入/传输单元10233，再经所述有线通信通道发送给轨旁电子控制单元202，进一步监控轨旁设备；

列车数据处理单元10241对所述列车控制命令进行数据校验和排列后，经无线通信单元10242发送至相应列车，实现对列车的监控。

对列车及轨道状态信息的采集过程可按照以下过程进行阐释：

列车数据处理单元10241通过无线通信单元10242与指定的列车进行实时通信，接收来自车辆的所述车辆信息，包括位置、速度、方向、列车状态和告警信息等，通过缓冲存储、分类打包后，将所述车辆信息发送给核心数据处理单元1022；

数据接入/传输单元10233通过所述有线通信通道接收所述轨道状态信息的数据流，并进行分类汇总并发送给单位信息采集/控制输出单元10232，单位信息采集/控制输出单元10232可按照轨旁设备的类型进行分散采集，提高处理效率和速度，并分类打包进而形成所述轨旁设备信息和状态数据，并传递给数据逻辑运算单元10231，经统一分析整理、缓冲、存储和逻辑运算并分类打包形成所述轨道状态信息，传递给核心数据处理单元1022；

核心数据处理单元1022将接收到的所述车辆信息及所述轨道状态信息，传递给控显单元1021，由控显单元1021输出到中心级列车监控单元101，中心级列车监控单元101依据所述车辆信息及所述轨道状态信息发出相关的所述控制命令。

图5示出了本发明的轨道交通信息化中央控制系统的轨旁电子控制单元202的结构示意图。

如图所示，本实施例中，轨旁电子控制单元202所连接的有线通信通道为以太网，轨旁电子控制单元202采用2*2取2的安全冗余结构。轨旁电子控制单元202包括顺次连接的通信单元2021、数据处理单元2022、输入/输出单元2023、接口单元2024。特别地还包括电源单元2025，连接到数据处理单元2022。

通信单元2021为2*2取2结构，主要用于将所述轨道状态信息的数据流通过光纤网络以波分复用的方式承载，在轨旁设备和中央控制单元的设备间提供超长距离、高带宽、高保密性和透明的光传输通道，实现信息化中央控制单元102的与轨旁设备间的信息交互，所述轨道状态信息的数据流包括各种数据信息、控制命令和告警信息等。

数据处理单元2022为2*2取2结构，通过内置的光电转换传输单元(未示出)接收来自中央控制单元102的设备的所述轨道控制命令，进行安全逻辑运算、比较、分析和处理后，输出相应的所述轨道控制命令至输入/输出单元2023，同时接收来自输入/输出单元2023采集的轨旁设备的各种状态信息，进行缓冲、分类、整理和打包后形成所述轨道状态信息的数据流，经通信单元2021发出。

输入/输出单元2023接收来自数据处理单元2022的所述轨道控制命令，经过分解和分类后，将所述轨道控制命令输出至接口单元2024，另外，它负责收集来自接口单元2024的各种状态信息和告警信息，进行分类打包后发送至数据处理单元2022。

接口单元2024为轨旁各种设备提供连接接口，并提供防雷和防浪涌功能，保证前端设备的安全可靠连接。

电源单元2025为信息化前端设备提供所需稳定、可靠的工作电源。

如图5所示，所述轨旁设备包括岔道、信号机、信标、紧急急停按钮，其各自具有唯一的ID号，分别通过所述连接接口与轨旁电子控制单元202连接，由数据处理单元2022根据所述ID号驱动所述轨旁设备和采集所述轨旁设备的状态信息。

轨旁电子控制单元202的工作原理为：当通信单元2021接收到控制命令后，把光信号转换为电信号，数据处理单元2022根据设备的唯一ID号控制对应的驱动/采集PLC板工作转换道岔或信号机显示等，同时驱动/采集PLC板会采集到设备的工作状态并返送到通信单元2021，通信单元2021把信息打包后发送回控制中心10。实现了中心对轨旁设备的命令操作，以及轨旁设备把采集的信息发送回控制中心10。

如图6所示，采用了本发明所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法流程图。

本发明还提供了一种轨道交通信息化中央控制系统的控制方法，所述系统包括控制中心10以及通过通信网络30与控制中心10通信连接的多个车站级控制单元20，控制中心10包括：中心级列车监控单元101和与中心级列车监控单元101连接的中央控制单元102，其中，中央控制单元102包括核心数据处理单元1022以及分别与所述核心数据处理单元1022相连接的控显单元1021、轨道控制单元1023和列车控制单元1024。

本实施例中各车站均设置了无线通信接入点，

所述方法包括：

S1，中心级列车监控单元101实时监测列车运行监督、列车运行调整、临时限速设置、列车进路办理和列车时刻表编制及运行，并产生控制指令发送给所述控显单元1021；

S2，核心数据处理单元1022分别接收来自于控显单元1021的所述控制指令、并同时接收列车控制单元1023通过无线通信通道所获取全线列车的车辆信息、以及接收轨道控制单元1024通过有线通信通所获取的表示轨道占用或空闲的状态的轨道状态信息，核心数据处理单元1022根据所述控制指令、所述车辆信息以及所述轨道状态信息进行集中数据处理，产生轨道控制命令和列车控制命令，并将更新的所述轨道状态信息及所述车辆信息传递给所述控显单元1021并显示。具体地，核心数据处理单元1022结合所述车辆信息和轨道状态信息，随所述控制指令进行集中安全逻辑运算、比较、分析和处理，输出所述轨道控制命令和所述列车控制命令。所述列车控制命令包含与具体列车相对应的授权信息，由此保证列车控制命令能由具体的列车正确接收。

S3，列车控制单元1024将所述列车控制命令发送至相应的列车，指示所述列车执行所述列车控制命令，实现对所述列车的控制。列车通过所述无线通信通道接收所述列车控制命令，获取所述授权信息，执行所述列车控制命令，例如道岔转换，减速至零、开启车门(到站)，或者关闭车门、启动加速(出站)等。

S4，轨道控制单元1023将所述轨道控制命令通过所述有线通信通道发送至车站级控制单元20内的轨旁电子控制单元202，进而控制与所述轨旁电子控制单元202相连接的轨旁设备的工作状态。

具体地，轨道控制单元1023始终连接到通信网络30中的有线通信通道，实时获取所述有线通信信道内由多个轨旁电子控制单元202发送的轨道状态信息。此外，车站级列车监控单元201也接入了所述有线通信通道，获取其所在站区内的由所述轨旁电子控制单元202发出的所述轨道状态信息，在车站级列车监控单元201内设置的工作台上进行显示。列车控制单元1024通过所述通信网络30中的所述无线通信通道连接到各车站的所述无线通信接入点，获取各车站的无线通信覆盖区内的列车的车辆信息。

如图8所示，上述步骤S2中获取轨道状态信息的步骤进一步包括：

S2.b.1.轨道控制单元1023中的数据接入/传输单元10233通过接入所述有线通信通道与各车站的轨旁电子控制单元202建立有线通信；

S2.b.2.数据接入/传输单元10233实时获取由所述轨旁电子控制单元202采集的所述轨道状态信息，所述轨道状态信息包括连接到轨旁电子控制单元202的轨旁设备的工作状态信息。其中，所述轨旁电子控制单元202采集所述轨道状态信息的步骤进一步包括：所述轨道状态信息经接口单元2024由输入/输出单元2023采集，经数据处理单元进行缓冲、分类、整理和打包后形成所述轨道状态信息的数据流传递给通信单元2021，进而发送给中央控制单元102中的数据接入/传输单元10233。

S2.b.3.轨道控制单元1023中的多个单位信息采集/控制输出单元10232对所述轨道状态信息分类和打包后传递给轨道控制单元1023中的数据逻辑运算单元10231；

S2.b.4-S2.b.5数据逻辑运算单元10231接收来自单位信息采集/控制输出单元10232的与所述轨道状态信息相关的数据，包括轨旁设备的信息和状态数据，经统一分析整理、缓冲、存储和逻辑运算并分类打包形成所述轨道状态信息，传递给核心数据处理单元1022。

如图7所示，上述步骤S2中获取车辆信息的步骤进一步包括：

S2.a.1.列车进入该无线通信接入点覆盖区后通过所述无线通信接入点与中央控制单元102的无线通信单元10242进行实时无线通信。

S2.a.2.无线通信单元10242通过所述无线通信通道获取所述列车的车辆信息并进一步传递给列车数据处理单元10241，所述列车信息包括该列车的当前位置、速度、方向、列车状态和告警信息等。

S2.a.3.列车数据处理单元10241对所述车辆信息进行缓冲存储、分类打包.

S2.a.4.将所述车辆信息发送给核心数据处理单元1022。

如图9所示，所述步骤S3中执行所述列车控制命令的步骤进一步包括：

S3.1.列车数据处理单元10241对所述列车控制命令进行数据校验和排列后传递至无线通信单元10242。

S3.2.无线通信单元10242接入所述无线通信覆盖区将所述列车控制命令发送至相应的所述列车。

S3.3.所述列车根据所述列车控制命令改变其工作状态，例如例如例如道岔转换，减速至零、开启车门(到站)，或者关闭车门、启动加速(出站)等。

如图10所示，步骤S4中执行所述列车控制命令的步骤进一步包括：

S4.1.数据逻辑运算单元10231对来自核心数据处理单元1022的所述轨道控制命令按照不同轨道进行存储、缓冲、校验和分类后发送至单位信息采集/控制输出单元10232。

S4.2.单位信息采集/控制输出单元10232对所述轨道控制命令针对不同列车进行分类和打包后传递给数据接入/传输单元10233。

S4.3.数据接入/传输单元10233通过所述有线通信通道发送至轨旁电子控制单元202。

S4.4轨旁电子控制单元202根据所述轨道控制命令改变轨旁设备的工作状态，例如出站及进路色灯复示信号机显示信号，屏蔽门开启或关闭等。

本发明的控制中心10与多个车站级控制单元20通信连接，所述中心级列车监控单元101可同时控制多个车站多条线路上列车及轨旁设备的工作状态。

本发明的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法中，所述中央控制单元102还包括连接到所述核心数据处理单元1022的维护诊断单元(未示出)，所述方法包括：

由所述维护诊断单元记录并实时存储所述轨道状态信息，并监测所述中央控制单元中各单元的工作状态，若某个单元发生故障，则立即输出控制切换指令至相应的单元，并记录和输出相关的告警信息。

本发明的轨道交通信息化中央控制系统通过优化网络结构，提高核心运算单元设备的数据处理能力，实现信号核心控制设备的中央设置的构成方式，以光缆作为长距离通信通道，利用光电转换技术实现中央设备与轨旁目标控制单元的数据通信，利用安装在现场的目标控制器实现轨旁设备的控制和状态监视，实现信号设备真正意义上的中央控制，通过光通信网络的自检测功能，实现网络实时监督。

本发明将光网络信息技术、高运算量高可靠性安全处理器系统通过适应性改进，使其满足信息系统的应用需求，构成新技术信息系统；采用光纤通信技术实现信息传输、降低能耗、闭环检测，增加信息系统新功能；采用高度集成中央的设备制造新型工艺技术，实现降低制造及维护成本；由于整条轨道交通线路只设一个中央级信号设备室，完成对全线轨旁设备的监控，取消了原各站内的信号设备和信号设备室，使整体土建设备面积可以减少25％，大大节约了工程投资成本和降低了设计复杂程度，提高了信息系统的可维护性，节能减排，提高维修效率；信息系统设备高度集成，便于信息系统的维护，减少了维护成本，提高可用性，维修人员和维修时间可以减少50％；信息系统核心设备数量较少，并进行中央配置，简化了全线的系统结构设计，大大降低了设计复杂程度，简洁了设备构成，改善安全完整度和可靠性；轨旁电子控制单元采用集成设计，配置灵活，易于工程延伸扩展，降低工程建设风险。

应当理解的是，上述实施例仅用于对本发明的解释说明，并不用于限制本发明，本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种轨道交通信息化中央控制系统，其特征在于，包括：

控制中心以及通过通信网络与所述控制中心通信连接的一个或多个车站级控制单元；

所述控制中心包括：中心级列车监控单元和与所述中心级列车监控单元连接的中央控制单元，其中，所述中央控制单元包括核心数据处理单元以及分别与所述核心数据处理单元相连接的控显单元、轨道控制单元和列车控制单元；

所述中心级列车监控单元用于实现列车运行监督、列车运行调整、临时限速设置、列车进路办理和列车时刻表编制及运行，并产生控制指令发送给所述控显单元；

所述核心数据处理单元用于接收来自于所述控显单元的所述控制指令、并同时接收所述列车控制单元通过无线通信通道所获取的全线列车的车辆信息、以及接收所述轨道控制单元通过有线通信所获取的表示轨道占用或空闲状态的轨道状态信息，所述核心数据处理单元还用于根据所述控制指令、所述车辆信息以及所述轨道状态信息进行集中数据处理，产生轨道控制命令和列车控制命令，并将更新的所述轨道状态信息及所述车辆信息传递给所述控显单元并显示；

所述列车控制单元用于将所述列车控制命令经所述无线通信通道发送至相应的列车，指示所述列车执行所述列车控制命令，实现对所述列车的控制；

所述轨道控制单元用于将所述轨道控制命令通过所述有线通信通道发送至所述车站级控制单元内的轨旁电子控制单元，进而控制与所述轨旁电子控制单元相连接的轨旁设备的工作状态；

所述列车控制单元，包括：

无线通信单元，用于实现所述中央控制单元与所述列车的实时通信；

列车数据处理单元，连接所述核心数据处理单元，用于获得由所述核心数据处理单元输出的所述列车控制命令，并通过所述无线通信单元接收来自全线列车的所述车辆信息，并进行缓冲存储、分类打包，将所述车辆信息输出，并将来自所述核心数据处理单元的所述列车控制命令，经过数据校验和排列后经所述无线通信单元发送至所述列车，实现对所述列车的控制；

所述轨道控制单元包括：

数据接入/传输单元，用于通过所述有线通信通道接收来自所述轨旁电子控制单元的所述轨道状态信息的数据流进行分类汇总，并与一个或多个单位信息采集/控制输出单元进行数据交互获得所述轨道控制命令，对所述轨道控制命令进行分类编组后通过所述有线通信通道将所述轨道控制命令发送给所述轨旁电子控制单元；

所述单位信息采集/控制输出单元，用于与所述数据接入/传输单元进行数据交互获得由所述数据接入/传输单元分类汇总的所述轨道状态信息的数据流，并进行打包汇总传递至数据逻辑运算单元，并获取来自所述数据逻辑运算单元的所述轨道控制命令，进行分类打包后传递给所述数据接入/传输单元；

所述数据逻辑运算单元，分别与所述单位信息采集/控制输出单元及核心数据处理单元相连接，用于获取来自所述核心数据处理单元的所述轨道控制命令及来自所述单位信息采集/控制单元的所述轨道状态信息的数据流，并对所述轨道状态信息的数据流进行处理形成所述轨道状态信息，所述处理包括分析整理、缓冲、存储和逻辑运算，将所述轨道状态信息打包后传递给所述核心数据处理单元；

所述中央控制单元还包括连接到所述核心数据处理单元的维护诊断单元，用于通过总线与所述核心数据处理单元连接，负责记录和实时存储所述轨道状态信息，并监测所述中央控制单元的工作状态，并记录和/或输出相关的告警信息。

2.根据权利要求1所述的轨道交通信息化中央控制系统，其特征在于，所述轨旁电子控制单元，包括顺次连接的通信单元、数据处理单元、输入/输出单元、接口单元，其中，

所述通信单元用于将所述轨道状态信息通过光纤网络以波分复用的方式承载，在所述轨旁电子控制单元和所述中央控制单元间提供光传输通道；

所述数据处理单元包括光电转换传输单元，用于经所述通信单元接收来自所述轨道控制单元的所述轨道控制命令；

所述输入/输出单元用于接收来自所述数据处理单元的所述轨道控制命令，经过分解和分类后，将所述轨道控制命令输出至所述接口单元；

所述接口单元为所述轨旁设备提供连接接口。

3.根据权利要求2所述的轨道交通信息化中央控制系统，其特征在于，所述有线通信通道通过全线铺设的光缆搭建环型冗余骨干网，所述车站级控制单元还包括电源设备，通过电源电缆与所述轨旁电子控制单元连接，为室外的所述轨旁设备提供稳压电源；

所述轨旁电子控制单元通过电源电缆连接到电源分配箱，用于获取稳压电源，所述控制中心还包括电源屏及UPS，用于为所述中央控制单元及中心级列车监控单元供电。

4.一种轨道交通信息化中央控制系统的控制方法，其特征在于，所述系统包括控制中心以及通过通信网络与所述控制中心通信连接的多个车站级控制单元，所述控制中心包括：中心级列车监控单元和与所述中心级列车监控单元连接的中央控制单元，其中，所述中央控制单元包括核心数据处理单元以及分别与所述核心数据处理单元相连接的控显单元、轨道控制单元和列车控制单元；所述方法包括：

所述中心级列车监控单元实时进行列车运行监督、列车运行调整、临时限速设置、列车进路办理和列车时刻表编制及运行，并产生控制指令发送给所述控显单元；

所述核心数据处理单元接收来自于所述控显单元的所述控制指令、并同时接收所述列车控制单元通过无线通信通道所获取全线列车的车辆信息、以及接收所述轨道控制单元通过有线通信所获取的表示轨道占用或空闲的状态的轨道状态信息，所述核心数据处理单元根据所述控制指令、所述车辆信息以及所述轨道状态信息进行集中数据处理，产生轨道控制命令和列车控制命令，并将更新的所述轨道状态信息及所述车辆信息传递给所述控显单元并显示；

所述列车控制单元将所述列车控制命令发送至相应的列车，指示所述列车执行所述列车控制命令，实现对所述列车的控制；

所述轨道控制单元将所述轨道控制命令通过所述有线通信通道发送至所述车站级控制单元内的轨旁电子控制单元，进而控制与所述轨旁电子控制单元相连接的轨旁设备的工作状态；

所述列车控制单元包括无线通信单元和列车数据处理单元，所述列车控制单元通过所述无线通信通道获取全线列车的所述车辆信息并实现对所述列车的控制，具体包括如下步骤：

所述列车数据处理单元通过所述无线通信单元与指定的列车进行实时通信，获得由所述核心数据处理单元输出的所述列车控制命令，并通过所述无线通信单元接收来自全线列车的所述车辆信息，并进行缓冲存储、分类打包，将所述车辆信息输出，并将来自所述核心数据处理单元的所述列车控制命令，经过数据校验和排列后经所述无线通信单元发送至所述列车，实现对所述列车的控制；

所述轨道控制单元包括数据接入/传输单元，一个或多个单位信息采集/控制输出单元，数据逻辑运算单元，所述轨道控制单元通过所述有线通信通所获取的轨道状态信息和控制所述轨旁设备具体包括如下步骤：

所述数据接入/传输单元通过所述有线通信通道接收来自所述轨旁电子控制单元的所述轨道状态信息的数据流进行分类汇总，并与单位信息采集/控制输出单元进行数据交互获得所述轨道控制命令，对所述轨道控制命令进行分类编组后通过所述有线通信通道将所述轨道控制命令发送给所述轨旁电子控制单元；

一个或多个所述单位信息采集/控制输出单元与所述数据接入/传输单元进行数据交互获得由所述数据接入/传输单元分类汇总的所述轨道状态信息的数据流，并进行打包汇总传递至所述数据逻辑运算单元，并获取来自所述数据逻辑运算单元的所述轨道控制命令，进行分类打包后传递给所述数据接入/传输单元；

所述数据逻辑运算单元获取来自所述核心数据处理单元的所述轨道控制命令及来自所述单位信息采集/控制单元的所述轨道状态信息的数据流，并对所述轨道状态信息的数据流进行处理形成所述轨道状态信息，所述处理包括分析整理、缓冲、存储和逻辑运算，将所述轨道状态信息打包后传递给所述核心数据处理单元；

所述中央控制单元还包括连接到所述核心数据处理单元的维护诊断单元，所述方法包括：

由所述维护诊断单元记录并实时存储所述轨道状态信息，并监测所述中央控制单元的工作状态，并记录和/或输出相关的告警信息。

5.根据权利要求4所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法，其特征在于，所述轨旁电子控制单元包括顺次连接的通信单元、数据处理单元、输入/输出单元、接口单元，在接收所述轨道控制命令时，所述数据处理单元内置的光电转换单元通过所述通信单元经所述有线通信通道接收所述轨道控制命令，进行安全逻辑运算、比较、分析和处理后，输出相应的所述轨道控制命令至所述输入/输出单元，经过分解和分类后，将所述轨道控制命令输出至所述接口单元，进而控制连接在所述接口单元上的所述轨旁设备的工作状态。

6.根据权利要求4所述的轨道交通信息化中央控制系统的控制方法，其特征在于，所述车站级控制单元设置车站级列车监控单元，所述控制方法还包括：

由所述车站级列车监控单元连接到所述有线通信通道，实时获取并显示所在车站区域内的所述轨道状态信息。