CN105128895A

CN105128895A - 一种计算机联锁方法及系统

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Publication number: CN105128895A
Application number: CN201510409837.6A
Authority: CN
Inventors: 熊辉; 吕福健; 于增明
Original assignee: Beijing Hollysys Co Ltd
Current assignee: Beijing Hollysys Co Ltd
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明公开了一种计算机联锁方法及系统，涉及列车控制技术领域。本发明公开的系统，包括多种信号设备，以及与所述各信号设备均相连的联锁主控模块，所述联锁主控模块与自动列车监控系统(ATS)、列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)、列车控制系统(CBTC)、铁路信号设备(LEU)均连接进行数据交互，以及管辖区域内的信号设备的联锁控制；其中，信号设备至少包括如下一种或几种：信号机、道岔、区段、屏蔽门。本发明还公开了一种计算机联锁方法。本申请技术方案用于不同轨道线路之间连接处的安全处理方式，满足了既有计算机联锁的功能。且根据城市轨道交通需求，扩展了CBTC模式下的相关功能。

Description

一种计算机联锁方法及系统

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，具体涉及一种计算机联锁方法及系统。

背景技术

在21世纪的第一个10年里，我国城市轨道交通取得了令世界瞩目的发展，通车里程由约100km发展到了1400km，“十二五”期间将提高到3500km。运营城市由4个发展到12个，在即将到来的第二个10年里，预计我国将有25个以上的城市建成城市轨道交通系统。国家发改委在充分肯定成绩的基础上，提出了城市轨道交通建设中存在的问题。其中，发展模式单一，规划建设超前考虑不足，运营效率薄弱是一些关键问题。

基于通信的列车控制系统(CBTC)技术是满足现代大运量，高密度的轨道交通自动控制系统的必要措施，同时也是保证列车和乘客安全的重要手段，成为了解决运营效率薄弱的关键技术。CBTC系统可分为4个主要的组成部分，轨旁设备，列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)，数据通信系统，列车自动监控系统，其中轨旁设备包含了区域控制器(ZC)和联锁系统。而联锁系统是整个系统的重要组成部分，也是保证行车安全的重要技术措施。

另外，城市轨道交通是投资密度很高的项目，建成后又不易改变，在城市综合运输体系中，不同轨道交通路线之间的衔接，轨道交通与道路交通以及其他交通方式之间的衔接，均缺少统筹考虑。根据各地轨道交通网络化建设的要求以及现有交通建设中存在的规划建设超前考虑不足的问题。

发明内容

本发明提出一种计算机联锁方法及系统，以实现CBTC模式下的计算机联锁方案。

为了解决上述问题，本发明公开了一种计算机联锁系统，包括多种信号设备，还包括：

与所述各信号设备均相连的联锁主控模块，所述联锁主控模块与自动列车监控系统(ATS)、列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)、列车控制系统(CBTC)、铁路信号设备(LEU)均连接进行数据交互，以及管辖区域内的信号设备的联锁控制；

其中，信号设备至少包括如下一种或几种：

信号机、道岔、区段、屏蔽门。

可选地，上述计算机联锁系统，还包括：

冗余联锁主控模块，所述冗余联锁主控模块与所述各信号设备均相连，还与自动列车监控系统(ATS)、列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)、列车控制系统(CBTC)、铁路信号设备(LEU)均连接，其中，在所述联锁主控模块失效时，所述冗余联锁主控模块与所述ATS进行数据交互。

可选地，上述计算机联锁系统，所述联锁主控模块根据事先设置的区段配置数据，对所述CBTC中区域控制器(ZC)进行控制。

可选地，上述计算机联锁系统，所述联锁主控模块对所述CBTC中列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)进行操作控制。

本发明还公开了一种计算机联锁方法，该方法包括：

计算机联锁系统管辖区域内的信号设备的联锁控制，并与自动列车监控系统(ATS)、列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)、列车控制系统(CBTC)、铁路信号设备(LEU)均连接进行数据交互；

其中，所述计算机联锁系统管辖的信号设备至少包括如下一种或几种：

信号机、道岔、区段、屏蔽门。

可选地，上述方法中，所述计算机联锁系统具备冗余联锁主控模块，当所述计算机联锁系统的联锁主控模块失效时，所述冗余联锁主控模块与所述ATS进行数据交互。

可选地，上述方法中，所述计算机联锁系统根据事先设置的区段配置数据，对所述CBTC中区域控制器(ZC)进行控制。

可选地，上述方法中，所述计算机联锁系统对所述CBTC中列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)进行操作控制。

本申请技术方案用于不同轨道线路之间连接处的安全处理方式，满足了既有计算机联锁的功能。且根据城市轨道交通需求，扩展了CBTC模式下的相关功能，即在既有计算机联锁和CBTC联锁功能间能够平稳安全的进行模式切换，同时也能够保证不同轨道交通线路之间的衔接正常，增强了系统的可用性和灵活性。

具体地，本申请技术方案具有如下优点：

1)CBTC与传统联锁设备相结合

本申请技术方案采用了模块化设计，各个功能间相互独立，可根据需求和运用场景对系统功能进行适当的裁剪。城市轨道交通联锁系统存在很多与传统既有计算机联锁不同的功能。如：防护进路功能，自动折返功能、自动进路等。这样，在保证既有联锁安全的基础上，提高了系统的自动化水平，从而减少人工投入，提高运营效率。

本申请技术方案通过工程配置的方式，可实现软件功能模块的裁剪，使得系统软件具有通用性,使得整个系统适用于不同的实际工程项目。

2)CBTC与后备联锁功能切换

虽然为先进的列车控制系统，但运营故障或者特殊情况时，CBTC信号系统也需要后备模式配合。后备模式是移动闭塞系统在非完整列车运行自动控制模式下的一种降级运营方式：比如正式运行前，不具备开通CBTC运营条件时，或者车载设备和车地无线通信出现故障时等。

本申请技术方案采用了一定的设计手段将传统联锁设计和CBTC联锁实现独立、可靠、安全的切换，即实现了后备联锁和CBTC联锁的安全切换，以适应不同运营等级的要求。

CBTC系统中要求联锁设备的功能远超过传统联锁功能。不同运营模式在信号控制方面拥有不同的权限，联锁系统具有CBTC及后备两种模式，并可实现自动转换。在CBTC模式下，ATC系统将当前模式信息发送给联锁系统，联锁系统根据模式不同进行相应的联锁检查和逻辑处理，之后向ATC系统提供进路、以及各信号设备的状态信息，进行移动授权的计算；如果非装备列车、CBTC列车车载设备故障或者、车地通信故障的情况下，应该保持列车在联锁的安全控制中。

3)不同线路之间的联锁设计

本申请技术方案支持不同线路之间的转线作业，包括联络线和渡线两种类型的线路。联络线间的进路采用单独办理的方法实现；在渡线间进行转线作业时，为了保障列车的行车安全，在办理渡线进路之前，采用了一种安全的操作流程，办理渡线进路时，本申请技术方案将该渡线进路划分为发车方进路和接车方进路两部分进路，只需要办理发车方进路，接车方进路采用了自动触发的方式办理。

附图说明

图1为本实施例中通用型计算机联锁的实现系统结构示意图；

图2为单独的进路模式切换处理模流程图；

图3为进路内方存在通信列车2，进路外方存在通信列车3的场景示意图；

图4为进路内方存在非通信列车2，进路外方存在通信列车3的场景示意图；

图5为通信列车2通过防护侧向/正向进路的信号机驶入进路，正向/侧向进路的信号机外方存在通信列车3的场景示意图；

图6为非通信列车2通过防护侧向/正向进路的信号机驶入进路，正向/侧向进路的信号机外方存在通信列车3的场景示意图；

图7为进路模式转换的实现流程图；

图8为办理进路S1->S3，列车1依次占压至站台轨，列车停稳或倒计时后防护进路解锁的示意图；

图9为再次办理并排列出S1->S3的CBTC进路，防护道岔1在不在进路S1->S3要求的位置示意图；

图10为信号机S3开放后，列车1通过S1->S3的防护进路且防护进路已解锁后，防护道岔1自动触发转动到进路S1->S3要求的定位并锁闭图；

图11为安全线道岔已转动但未转到要求的位置时处理流程图；

图12为线路1转向线路2的示意图；

图13为图12所示场景下渡线请求办理中数据流图；

图14为图12所示场景下渡线进路办理流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

本实施例提供一种计算机联锁系统，包括多种信号设备和与各信号设备均相连的联锁主控模块。

其中，联锁主控模块，所述联锁主控模块与自动列车监控系统(ATS)、列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)、列车控制系统(CBTC)、铁路信号设备(LEU)均连接进行数据交互，以及管辖区域内的信号设备的联锁控制；

其中，信号设备至少包括如下一种或几种：

信号机、道岔、区段、屏蔽门。

另外，在上述装置的基础上，还可以增加：冗余联锁主控模块，该模块与各信号设备均相连，还与自动列车监控系统(ATS)、列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)、列车控制系统(CBTC)、铁路信号设备(LEU)均连接，其中，在联锁主控模块失效时，冗余联锁主控模块与ATS进行数据交互。

联锁主控模块还可以根据事先设置的区段配置数据，对CBTC中区域控制器(ZC)进行控制。

联锁主控模块还可以对所述CBTC中列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)进行操作控制。

基于上述装置，可实现计算机联锁方法，该方法包括：

信号机、道岔、区段、屏蔽门。

需要说明的是，计算机联锁系统还具备冗余联锁主控模块，这样，当计算机联锁系统的联锁主控模块失效时，冗余联锁主控模块可以与ATS进行数据交互。

除了上述操作外，一些实施还提出，计算机联锁系统可以根据事先设置的区段配置数据，对CBTC中区域控制器(ZC)进行控制。

优选地，计算机联锁系统对CBTC中列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)进行操作控制。

下面结合附图对上述系统及其方法进行详细说明。

一种计算机联锁系统，如图1所示，其采用二乘二取二容错冗余结构，完成联锁逻辑运算及输入、输出控制功能，负责管辖区域内信号设备的联锁控制，并完成与ATS系统、ZC、ATP/ATO、LEU和相邻联锁等之间的数据通信。

本联锁系统既满足CBTC系统对联锁的要求，同时也可保证在后备模式下的既有联锁功能正常运行。CBTC联锁功能逻辑的实现、CBTC联锁功能和既有联锁功能的独立性，以及不同模式之间联锁逻辑处理的切换是本联锁系统的核心。

本联锁采用将既有联锁和CBTC联锁功能单独设计的思想，由单独的进路模式切换处理模块统一对进路模式进行处理，如下图2所示：

1、CBTC进路功能

CBTC模式中，为了缩短运行间隔时间，提高运营效率，信号机防护的同一条进路中，允许多辆列车同时运行,由ZC进行列车安全间隔控制。多列车进路共有以下四种运营场景：

a.进路内方存在通信列车2，进路外方存在通信列车3，如图3所示：

b.进路内方存在非通信列车2，进路外方存在通信列车3，如图4所示：

c.通信列车2通过防护侧向/正向进路的信号机驶入进路，正向/侧向进路的信号机外方存在通信列车3，如图5所示：

d.非通信列车2通过防护侧向/正向进路的信号机驶入进路，正向/侧向进路的信号机外方存在通信列车3，如图6所示：

场景a可再次排列S1->S3进路；场景b由ZC防护通信车3与前方非通信车2的安全间隔，联锁可以再次排列S1->S3进路；对于场景c，通信列车2是在信号机S2的开放下驶入进路的，联锁可再次排列S1->S3进路；对于场景d，非通信列车2是在信号机S2的开放下驶入进路的，联锁可再次排列S1->S3进路；

分析以上四种情况，在CBTC模式下，由于ZC能够保障列车间的安全间隔，所以只要相关区段(可配置)空闲以及其它联锁条件满足，联锁就可以排列S1->S3这条进路。即在CBTC模式下，若须检查的相关区段空闲，则顺向敌对不再是敌对进路，由ZC防护列车安全间隔，联锁保证道岔位置正确，迎面敌对进路和相关区段空闲即可。

多列车进路的解锁也与既有联锁有所差别，已有联锁进路的解锁需经过“三点检查”，但多列车进路存在多个列车，既有联锁的进路解锁逻辑不再适用。本发明采用的多列车进路解锁原则是：多列车进路随着进路中最后一列车的运行逐段解锁，进路前方列车的运行不导致区段解锁。

2、进路模式转换

后备模式转CBTC进路模式时，若进路尚未锁闭，则进路不能直接升级为CBTC模式；进路已锁闭且列车未驶入进路时，进路可直接升级；列车已经驶入该进路时，该进路的模式保持不变。

CBTC模式转后备模式时，若列车未驶入进路，则该进路可直接降为后备模式；若列车已驶入进路，则该进路的模式保持不变；如果联锁与ZC通信中断，则进路立即降级，对于正在解锁的多列车进路，区段不再自动解锁，需要采用区段故障解锁。

进路模式转换的实现流程处理如下图7所示：

3、CBTC进路的防护进路

为了保证列车的运行安全，避免列车由于某种原因不能在信号机停住而导致事故的发生，并充分考虑列车的制动距离及线路等因素，在停车点后设置保护区段，即终端信号机后方的一至两个区段作为防护进路。CBTC进路的防护进路处理和既有联锁的防护进路的处理不同，结合下图进行说明，其中S1->S3进路要求防护道岔1为定位。

如下图8所示，首先办理进路S1->S3，列车1依次占压至站台轨，列车停稳或倒计时后防护进路解锁，则防护道岔可以转动，转动防护道岔至反位。

再次办理并排列出S1->S3的CBTC进路，此时防护道岔1在不在进路S1->S3要求的位置，如图9所示。

在信号机S3开放后，列车1通过S1->S3的防护进路且防护进路已解锁后，防护道岔1自动触发转动到进路S1->S3要求的定位并锁闭，如图10所示。

如图9所示，如果进路S1->S3降级为后备进路，由于此时进路S1->S3的防护道岔没有锁闭，所以在进路模式由CBTC降级为后备模式时，需锁闭防护道岔和防护区段。

4、安全线道岔

对于安全线道岔，本发明提供自动恢复定位(开通安全线)功能。列车通过安全线道岔后，若所在车站引导总锁闭解除、相关区段解锁、解封、SPKS恢复、安全线道岔单解或单操到反位但未锁闭时，安全线道岔经过延时T(可配置)时间后转动到要求位置；若安全线道岔已转动但未转到要求的位置，则不再转动，由人工确认后处理，处理流程如下图11所示。

5、渡线的处理

进行渡线的转线作业时，为了保障列车的行车安全，采用了一种安全的操作流程。首先向对方线路发出请求，对方线路同意之后，方可办理转线作业。在办理渡线进路时，发车方的进路选排并锁闭后，接车方的进路自动触发选排。下面以图12中线路1转向线路2为例进行说明：

1)渡线请求办理

采用了类似于传统铁路半自动闭塞的办理，需办理转线作业的线路向另一条线路发出请求，对方线路在确保可以接车的情况下办理同意对方请求，在得到对方线路同意的情况下方可办理渡线进路。若对方无应答或拒绝请求，则无法办理转线作业，具体数据流图见图13所示。

2)渡线进路办理

本设计中，将该渡线进路划分为线路1和线路2两部分进路，增加虚拟信号机A3和A4。在渡线请求同意后，才能办理渡线进路。线路1向线路1转线时，只需办理A1->A4进路即可，线路1中的道岔转动到进路要求的位置并锁闭进路后，驱动渡线锁闭继电器，线路2的联锁通过继电器采集线路1的渡线锁闭继电器，自动触发转动线路2的道岔，并锁闭A3->A2进路，驱动线路1的锁闭继电器和A3的信号开放继电器，线路1在采集到这两个

信息后，开放信号A1。列车驶入进路，当线路1中的区段都解锁后，线路2中的进路才能自动解锁，实现流程如下图14所示。

从上述实施例可以看出：

本申请技术方案可用于传统联锁运行的场景，同时也能实现如下CBTC特殊运营需求：

1、连续式和点式通信方式共存，即同一线路上，使用连续式通信方式的列车与使用点式式通信的列车可以共同运行。

连续式通信使用无线进行轨旁设备和列车间通信，列车根据移动闭塞原理相间隔，提供最小运行间隔，并受ATP/ATO控制，构成移动闭塞。

点式通信采用基于应答器的点式通信通道从轨旁设备向列车传输数据，列车根据固定闭塞原理相间隔，并受ATP/ATO控制，构成固定闭塞。

2、列车升/降级，列车实现定位以及收到相应的移动授权后，联锁系统的运行模式可从最低的联锁级升级到较高的点式模式，或升级到更高的连续式通信模式。当连续式或者点式通信模式不能正常工作时，可降级至联锁级运行，并通过标准的色灯信号系统提供全面的列车防护。

3、混跑，可支持装备和未装备ATP/ATO的列车在同一线路上运行；支持人工驾驶的列车与ATO自动驾驶的列车混跑。

4、不同线路之间的行车，实现了不同线路间转线作业的功能，支持联络线间和渡线间的转线作业。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种计算机联锁系统，包括多种信号设备，其特征在于，还包括：

其中，信号设备至少包括如下一种或几种：

信号机、道岔、区段、屏蔽门。

2.如权利要求1所述的计算机联锁系统，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1或2所述的计算机联锁系统，其特征在于，

所述联锁主控模块根据事先设置的区段配置数据，对所述CBTC中区域控制器(ZC)进行控制。

4.如权利要求3所述的计算机联锁系统，其特征在于，

所述联锁主控模块对所述CBTC中列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)进行操作控制。

5.一种计算机联锁方法，其特征在于，该方法包括：

信号机、道岔、区段、屏蔽门。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述计算机联锁系统具备冗余联锁主控模块，当所述计算机联锁系统的联锁主控模块失效时，所述冗余联锁主控模块与所述ATS进行数据交互。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，

所述计算机联锁系统根据事先设置的区段配置数据，对所述CBTC中区域控制器(ZC)进行控制。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述计算机联锁系统对所述CBTC中列车自动保护系统/列车自动运行系统(ATP/ATO)进行操作控制。