CN105620518A - 一种适应于既有线改造的列控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种适用于既有线改造的列控系统，包括地面设备和车载设备。所述地面设备包括，安装在车站且顺序连接的联锁系统、并口LEU以及有源应答器；所述并口LEU将联锁系统的接点状态组合成进路选择条件，并将车站报文发送给对应的有源应答器；有源应答器在有列车经过其作用范围时，将相应的车站报文发送给列车的车载设备。车载设备包括，BTM，BTM天线，列车超速防护系统；BTM在列车经过有源应答器的作用范围时，接收有源应答器发送的车站报文，并将车站报文发送给列车超速防护系统进行后续处理。本发明通过车站报文将进路信息发送给车载BTM，使司机直接获取正确的进路信息，避免了司机误操作选择错误的进路信息带来的列车进站风险。

Description

一种适应于既有线改造的列控系统和方法

技术领域

本发明涉及铁路行业的列车控制领域，特别涉及适应于既有线改造的列车运行控制系统和方法领域。

背景技术

随着国民经济对铁路运输要求不断提高，对铁路列车运行管理和安全控制要求也不断升级。中国列车运行控制系统(CTCS)根据列车行驶速度和铁路运营的需求分为不同的级别。其中，我国干线铁路线路(既有线铁路线路)为CTCS-0级(简称C0)，列车运行速度在160km/h以下，由通用式机车信号和列车运行监控装置(简称LKJ)作为车载设备，轨道电路、联锁和自动闭塞设备作为地面设备。在C0系统中，列车行车过程中过多依靠司机操作，劳动强度大，最重要的是安全性低(比如进站时由车站值班员通过无线列调向司机告知进站股道号，然后由司机操作显示屏键盘输入进路信息；若司机听错了、记错了股道号或按错了键盘，车载设备得到错误的进路信息，则可能引起列车岔区超速或冒进信号而发生脱轨或撞车事故，存在造成严重安全事故的隐患)。而目前的高铁、客运专线(即动车组)运行速度一般在200km/h以上，以多信息轨道电路和点式应答器(简称应答器)存储地面线路信息，以列车超速防护系统(简称ATP)为车载设备，构成了目前的CTCS-2级(简称C2)系统。但C2方案基本上仅针对高铁、客运专线等线路情况，而没有针对既有线的兼容方案，且成本很高。

C0系统和C2系统原理不同，独立运行，各有其优缺点。比如在C0系统中，存在着需要人工输入股道号、由IC卡人工输入临时限速信息的问题，很容易出现人员失误或故意造成的行车安全事故，导致C0系统的安全性较低。而且在C0系统中，线路数据存储在机车上，线路施工后修改线路，需要人工对所有机车进行数据更换，工作量大；更严重的是如果更换不及时，车载数据与地面状态不符，会造成极大的安全隐患。

而C2系统虽然具有足够的安全性，但临时限速信息及股道号的输入是在车站安装临时限速服务器，并铺设安全控制网络的条件下，由车站的列控中心(简称TCC)通过轨旁电子单元(简称LEU)，以应答器报文(简称报文)的形式通过有源应答器发给车载ATP设备，而列控中心造价通常在上百万以上，再加上临时限速服务器、安全控制网络(以光纤负责多个车站之间的数据通信)、以及对多个列控中心进行集中控制和协调的区域数据控制中心，其造价在上千万至上亿，成本高昂，对于既有线的改造造成了巨大的成本压力。另外，由于客运专线、高速铁路仅运载旅客，没有货物运输，而且是近几年修建的，因此在设计之初及建造时就可以将车站设计的比较简单，这使得高铁线路的复杂度较低，而且不需要考虑货运的影响(比如列车重载、长编等问题)；而且在设计时对于车辆的要求也比较明确，使得车辆类型也比较单一，这些措施都简化了高铁线路的设计，降低了列车运行控制系统的难度。因此C2系统适用的高铁线路上，道岔数量较少，道岔类型较单一，股道铺设合理，且车站内外、区间不存在长大下坡道、小半径曲线等复杂环境，车站的作业类型和复杂程度也很简单，这使得C2系统不适合复杂的既有线情况。这是由于，既有线的线路大多已有几十年的建造历史，甚至上百年历史的铁路线路仍在使用，这些既有线所处的地理环境极其复杂，而且既有线上行驶的机车、车辆的类型也十分复杂，并且存在着复杂的轨道电路制式。一旦这些复杂因素都需要在C2系统的列控中心中加以考虑，目前的C2系统的列控中心也无法应对既有线这样的复杂系统。因此，目前尚缺少一种适用于既有线改造、能兼容既有线和高速铁路的列控系统。

发明内容

为了解决现有C0系统大量依赖人工参与而导致安全性低的问题、以及更新的临时限速信息无法及时更新到列车的问题。

本发明提供了一种适用于既有线改造的列控系统，包括地面设备和车载设备，

所述地面设备包括，安装在车站且顺序连接的联锁系统、并口LEU以及有源应答器；所述并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，并将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，并将存储在并口LEU中的、与所述进路选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；所述有源应答器在有列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备；

所述车载设备包括，BTM，BTM天线，列车超速防护系统；所述BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统进行后续处理。

优选的，本发明的适应于既有线改造的列控系统，还可以包括设置在铁路线上的道岔、控制道岔的转辙机；所述联锁系统包括执行继电器组，所述执行继电器组包括道岔表示继电器组，所述道岔表示继电器组包括至少一个道岔表示继电器，每个转辙机均与一个道岔表示继电器相连且转辙机通过安全电路驱动与之对应的所述道岔表示继电器动作；由所述道岔表示继电器组的接点状态代表所述联锁系统的接点状态。

优选的，本发明的适应于既有线改造的列控系统，所述联锁系统可以是继电联锁系统或微机联锁系统。

优选的，本发明的适应于既有线改造的列控系统，还可以包括至少一个临时限速服务器以及设置在列车运行全程的至少一个车站的无线网络，所述临时限速服务器用以存储临时限速报文，并在列车进入所述车站范围时通过所述无线网络向所述列车发送所述列车运行线路上行车需要的临时限速报文和/或更新的临时限速报文；

所述车载设备还可以包括，能接收所述无线网络的网络天线，所述网络天线接收所述临时限速报文，并将所述临时限速报文存储在列车的存储单元中；

所述地面设备还可以包括应答器组，所述应答器组包括二个应答器；所述二个应答器在列车进入其作用范围内时依次向列车发出均包含其应答器组编号的二个地面设备报文；

所述BTM在列车经过所述应答器组的作用范围时，通过BTM天线依次接收二个应答器分别发送的二个地面设备报文，并将所述地面设备报文发送给所述列车超速防护系统；

所述列车超速防护系统解析所述地面设备报文得到所述应答器组编号，并根据接收的二个应答器的地面设备报文的先后顺序判断列车行驶方向，根据所述应答器组编号和列车行驶方向从所述存储单元中选择相应的临时限速报文，若所述临时限速报文包含临时限速信息，则列车超速防护系统根据所述临时限速信息行车。

优选地，本发明的适应于既有线改造的列控系统，在车站设置临时限速报文更新按钮，用以选择“临时限速报文更新”状态位的“更新”状态和“未更新”状态；

“临时限速报文更新”的初始状态位为“未更新”状态；临时限速服务器更新临时限速报文时，触发所述临时限速报文更新按钮，所述临时限速报文更新按钮将“临时限速报文更新”的状态位调为“更新”状态；

所述并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，并将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，再与“临时限速报文更新”状态位相结合形成报文选择条件，将存储在并口LEU中的、与所述报文选择条件相应的车站报文发给对应的有源应答器；

所述有源应答器在列车经过其作用范围时，将所述车站报文发给所述列车的列车超速防护系统；

所述列车超速防护系统解析所述车站报文，若发现车站报文中的“临时限速报文更新”状态位为“更新”状态，自动/提醒列车司机打开无线网络接收更新的临时限速报文。

用于上述的适应于既有线改造的列控系统的列控方法，包括以下步骤：

S210：车站值班员排进路；

S220：联锁系统验证该进路是否安全可行，联锁系统完成道岔调度后自动将接点状态提供给并口LEU；

S230：并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，

S240：并口LEU将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，

S250：并口LEU将存储在并口LEU中的、与所述进路选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；

S260：所述有源应答器在有列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备；

S270：列车的BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统；

S280：所述列车防护系统解析所述车站报文，得到正确的股道信息，自动将列车停靠在车站内合适的位置，或由司机根据正确的股道信息将列车停靠在车站内合适的位置。

用于上述的适应于既有线改造的列控系统的列控方法，包括以下步骤：

S100：临时限速服务器通过出车车站的无线网络向列车发送所述列车运行全程所需的临时限速报文；

S200：所述列车将进入其运行线路的某车站；

S201：所述车站的“临时限速报文更新”状态位设置为“未更新”状态；

S210：所述车站的车站值班员排进路；

S220：所述车站的联锁系统验证该进路是否安全可行，联锁系统完成道岔调度后自动将接点状态提供给并口LEU；

S221：若临时限速报文有更新，则相关车站的车站值班员按下“临时限速报文更新按钮”；所述“临时限速报文更新按钮”将“临时限速报文更新”状态位调为“更新”状态；

S230：并口LEU采集所述联锁系统的接点状态；

S231：并口LEU采集“临时限速报文更新”状态位；

S240：并口LEU将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，

S241：并口LEU将所述进路选择条件与所述“临时限速报文更新”状态位组合成报文选择条件；

S250：并口LEU将存储在并口LEU中的、与所述报文选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；

S260：所述有源应答器在所述列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备；

S270：列车的BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统；

S280：所述列车防护系统解析所述车站报文，检测所述车站报文中的所述“临时限速报文更新”状态位，若发现所述“临时限速报文更新”状态位为“更新”状态，自动/提醒列车司机打开无线网络接收更新的临时限速报文；同时，所述列车防护系统从所述车站报文中的进路选择条件得到正确的股道信息，自动将列车停靠在车站内合适的位置，或由司机根据正确的股道信息将列车停靠在车站内合适的位置；

S300：所述列车在进入应答器组的作用范围时，所述应答器组的二个应答器向所述列车发送包含其应答器组编号的地面设备报文；

S400：所述列车的BTM通过BTM天线接收所述应答器组发送的二个地面设备报文，并将所述地面设备报文发送给所述列车超速防护系统；

S500：所述列车超速防护系统解析所述地面设备报文得到所述应答器组编号并计算出列车行驶方向，根据所述应答器组编号和列车行驶方向从所述存储单元中选择相应的临时限速报文，若所述临时限速报文包含临时限速信息，则列车超速防护系统根据所述临时限速信息行车。

本发明的有益效果在于，本发明提供的一种适用于既有线改造的列控系统，通过车站报文将包含股道号的进路信息发送给进站列车的车载BTM，使司机可以直接获取正确的进路信息，避免了由司机误操作选择错误的进路信息带来的列车进站风险。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a是本发明的车站地面设备的一个具体实施例的示意图。

图1b是临时限速报文更新状态位为“未更新”状态下地面设备的实施例的示意图。

图1c是临时限速报文更新状态位为“更新”状态下的地面设备向车载设备发送更新的临时限速报文的实施例的示意图。

图2是本发明的车载设备的一个具体实施例的示意图。

图3a是本发明一个具体实施例的联锁系统、并口LEU与有源应答器的示意图。

图3b是与图3a示意图相对应的道岔、有源应答器在线路上的分布图。

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确，下面结合实施例以及附图对本发明实施例中的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在此，本发明的示意性实施方式及其说明主要用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例一

一种适用于既有线改造的列控系统，包括地面设备和车载设备。其中，所述地面设备如图1a所示，包括，安装在车站且顺序连接的联锁系统、并口LEU以及有源应答器。所述联锁系统可以是计算机联锁或继电联锁系统，这两种联锁系统都有执行继电器组，并口LEU能通过并口I/O(输入/输出)与执行继电器组连接。所述并口LEU由并口I/O采集联锁系统的接点状态，并将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件(可以认为相关道岔表示继电器组的接点状态的组合关系代表着进路选择条件)，将存储在并口LEU中的、与所述进路选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；该有源应答器在有列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给列车的车载设备。所述车站报文包括股道信息，所述股道信息包括股道号和/或股道长度和叉区长度，还可以包括其它股道信息，比如闭塞分区长度、信号机型号、信号机位置、坡度信息、临时限速信息、临时限速报文更新状态位、最高时速等。

本发明一个实施例的所述车载设备如图2所示，包括列车超速防护系统(简称ATP系统)；列车超速防护系统包括安全计算机(简称VC，也叫ATP主机，用以对报文信息(包括本发明的车站报文、临时限速报文、地面设备报文)进行分析处理、通过DMI向司机传输信息、向TIU发出制动指令等)，所述安全计算机包括存储单元，所述存储单元用于存储临时限速报文；所述车载设备还包括人机界面(简称DMI，用以向司机显示报文信息、速度模式曲线等；C0系统中用于记录临时限速信息的IC卡也是由司机插在DMI上的)，列车接口单元(简称TIU，用以向ATP主机发出司机操作的手柄位信息、接收ATP主机发送来的制动指令等)，速度距离处理单元(简称SDP，用以测量列车速度)，轨道电路读取器(简称TCR，用以读取轨道电路信息)，记录单元(简称DRU，用以存储列车运行过程中的数据；DRU具有向其它可选车载设备如动车监测系统(简称为DMS或LAIS)、LKJ的辅助通信设备(简称TAX，全称机车安全信息综合检测装置)等传输数据的接口)，应答器传输模块(简称BTM，用以接收地面应答器发送来的报文信息)，GSM-R车载电台(用以接收无线网络发来的信息，和/或通过无线网络向车站和/或调度中心发送信息)，C0(用以兼容C0系统，包括用于列车与车站之间通话的无线列调)，GPS模块(通过卫星定位和校对时间)等。

在列车行驶过程中，列车上与车载BTM连接的BTM天线持续向地面发射27.095MHz的射频能量；当列车经过车站外设置的所述有源应答器时，有源应答器得到上述射频能量，立即将并口LEU发来并存储在所述有源应答器中的车站报文以载频4.23MHz的FSK调频方式向列车传送；BTM通过BTM天线接收该报文后，将该车站报文传给列车超速防护系统的安全计算机，由安全计算机进行后续处理，比如由安全计算机自动停车，或者由安全计算机通过DMI显示给司机，使司机获取必要信息(比如股道长度、叉区长度)，从而将列车安全停靠在车站内合适的位置。如果车站报文仅包含股道号，则与该股道号相对应的所有其它股道信息应当预先存储在列车的存储单元中，通过所述股道号选取相对应的其它股道信息，比如股道长度和叉区长度等。如果车站报文包含了股道长度和叉区长度，则不需要在车载设备上预先存储股道信息，司机直接根据接收到的车站报文中的股道长度和叉区长度将列车停靠在站内合适的位置。这两种情况均可行。

并口LEU在列车控制领域的使用不多见，目前仅见于用作提供行车许可或用于调车防护。使用并口LEU与联锁系统连接以车站报文的形式自动获取联锁系统的股道号或者股道长度及叉区长度，代替C0方案的手动输入股道号而获得相应股道信息是本发明的创新点之一。该技术方案的有益效果在于，C0系统本身就有继电联锁系统，仅需增加并口LEU即可根据本发明的技术方案向进站列车自动输入正确的股道信息，而不需要增加C2系统的列控中心(TCC)、临时限速服务器、安全控制网络、以及区域数据控制中心。由于每个车站上一套C2系统基本是几百万、上千万的费用(仅必备的TCC就一百多万元；每个既有线车站改造的总费用还取决于安全控制网络的光纤长度、是否配备区域数据控制中心的多少)，这对于既有线的车站改造累积起来将成为相当大的一笔投入；而每个车站配备并口LEU的价格在8万元左右，大大节省了既有线改造费用，而且能达到自动输入股道信息以取代人工输入的效果，具有巨大的经济效益。同时，本发明以并口LEU与有源应答器连接，以报文的格式(车站报文)向行经的列车发送股道信息，这与C2方案使用应答器发送应答器报文的方式兼容，对于已安装C2系统车载设备的列车，使用其已安装的ATP设备即可读取有源应答器发送的带有股道信息的车站报文，而不需要再增加额外的车载设备，节省了改造的流程和成本。对于原来依照C0系统运行的既有线列车，仅需增加BTM和BTM天线的车载设备即可接收地面的有源应答器和无源应答器发送的各种报文，每辆车的成本增加仅十几万元(包括相应的程序调整)。本发明的适用于既有线改造的列控系统仅需增加少量的地面设备(包括既有线的车站增加的并口LEU和有源应答器，既有线线路上增加的无源应答器(关于对无源应答器节省成本的技术方案在后面的实施例中有介绍，本领域技术人员可以理解本发明的多个实施例可以结合使用，以达到最优效果))和车载设备(既有线运行列车上增加的BTM、BTM天线，以及安全计算机)即可实现在较低成本下减少人工参与、提高列车运行安全性的目的，相对于在既有线安装C2系统，不仅大大降低了成本，而且其适用性也比仅适用于简单高铁线路的C2系统要高。

本发明一个实施例的并口LEU与联锁系统及有源应答器的连接方式如图3a所示。为了着重说明本发明的技术方案，因此对复杂的联锁系统、继电器关系、继电器的类型、转辙机的数量、采集电路的形式等均进行了简化，而且未涉及多种类型继电器组同时使用的情况，但本实施例不应作为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员在本发明的实施例的启发下能想到的技术方案均应在本发明的保护范围之内，比如实际情况下可能涉及到的同时使用信号继电器组和道岔表示继电器组传送进路信息给并口LEU，再从并口LEU的存储模块中选取相应车站报文发送给有源应答器的方式，可通过对图3a的说明而想到，因此上述实施例也应在本发明的保护范围之内。

图3a是本发明一个实施例的联锁系统、并口LEU与有源应答器的示意图。图3a左侧的道岔表示继电器组是所述执行继电器组的一部分。为了突出说明本发明的技术方案，本实施例简化了并口LEU与执行继电器组的连接关系。图3b是对应于图3a的第一道岔表示继电器组的道岔分布图，其中的数字1、2、3分别代表3个股道。图3b的第一有源应答器之后的线路上有三个转辙机分别控制三个道岔，如图所示分别定义为第一、第二、第三转辙机，每个转辙机均与一个道岔表示继电器相连(参见图3a)且转辙机通过安全电路(图中未画出安全电路)驱动与之对应的道岔表示继电器动作，即每个所述道岔表示继电器的接点的通断对应于一个转辙机动作后的状态，由所述道岔表示继电器组的接点状态代表所述联锁系统的接点状态。由并口LEU采集所述道岔表示继电器组的接点状态，并将所述接点状态组合成进路选择条件，并将存储在并口LEU中的、与所述进路选择条件相应的车站报文发给对应的有源应答器。

如图3a所示的并口LEU的存储模块中存储若干分别对应于不同有源应答器的车站报文，比如若并口LEU连接如图3a所示的4个有源应答器，则存储模块中分为4个隔离区间用于分别存储对应于这4个有源应答器的车站报文，有源应答器的车站报文数量依赖于与该有源应答器相关的股道数量，而股道数量又与与该有源应答器相关的道岔及其转辙机的数量和可选的状态数量有关，比如图3b中的第一有源应答器相关的股道为图示的股道1、2、3，相关的转辙机为图示的第一、第二、第三转辙机，则由所有这些转辙机各自相应的道岔表示继电器的输入信息构成进路选择条件(即上述的“将所述接点状态组合成进路选择条件”)，该进路选择条件通过图3a的并口LEU的采集电路(可以是光耦，用于隔离外部对并口LEU的干扰，图中未画出)，在并口LEU中选择存储模块中的相应车站报文，再发给图3b中的第一有源应答器。通常在道岔连通直线路时，相应的道岔表示继电器的输入信息定义为“1”，在道岔连通侧线路时，相应的道岔表示继电器的输入信息定义为“0”。例如，以图3b中3个转辙机的3个输入信息按顺序组成的3位二进制数表示进路选择条件，比如100，则由左到右第一、第二、第三位分别对应表示所述第一、第二、第三转辙机的输入信息(由转辙机各自相应的道岔表示继电器表达和输入并口LEU)，则进路选择条件1x0对应图3b中的股道1(其中左数第一位的1代表第一转辙机使道岔搬到直线路连通的状态，因此不经过第二转辙机控制的道岔，因此与第二转辙机的输入信息无关，因此左数第二位为x；左数第三位为0代表第三转辙机使道岔搬到侧线路连通的状态，即通向图3b所示的股道1)，类似的，图3b中股道2的进路选择条件为1x1，股道3的进路选择条件为00x(其中第二转辙机使道岔搬到相对的侧线路连通状态，因此左数第二位为0，而与第三转辙机的状态无关，因此左数第三位为x)。

在C0系统中，先由车站值班员排进路，然后由联锁系统验证该进路是否安全可行，联锁系统同时进行道岔调度；车站值班员将选定的可进入的股道号通过无线列调(属于图2中的C0系统的功能)通知将要进站的司机，由司机手动输入相应的股道号给车载设备；由于依赖司机手动输入股道号，若司机听错或输入错误股道号，会引发安全事故。而本发明也是先由车站值班员排进路，然后由联锁系统验证该进度是否安全可行，联锁系统完成道岔调度后自动将接点状态提供给并口LEU，由并口LEU将所述接点状态组合成进路选择条件，然后选择其存储模块中存储的、与所述进路选择条件相对应的车站报文，在列车经过该有源应答器时发送给列车的安全计算机，使列车能自动获得正确的股道信息，并按相应股道信息进站停车，该过程不需要司机手动操作，减少了引发事故隐患的环节，能够实现安全控车。

与实施例一的适应于既有线改造的列控系统相应的适应于既有线改造的列控方法，包括如下步骤：

S210：车站值班员排进路；

S220：联锁系统验证该进路是否安全可行，联锁系统完成道岔调度后自动将接点状态提供给并口LEU；

S230：并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，

S240：并口LEU将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件(如上所述，此处不赘述)；

S250：并口LEU将存储在并口LEU中的、与所述进路选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；

S260：所述有源应答器在有列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备；

S270：列车的BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统；

S280：所述列车防护系统解析所述车站报文，得到正确的股道信息，自动将列车停靠在车站内合适的位置，或由司机根据正确的股道信息将列车停靠在车站内合适的位置。

实施例二

在铁路沿线上进行施工时需要对经过该施工段铁路的列车进行临时限速，以保证施工人员及列车的安全。在不超过160km/h的运输线路中，如何安全地设置临时限速是一个难题。现有的既有线车载系统是通过IC卡来进行设置，预先进行临时限速信息的编制，然后烧录至IC卡中，值乘司机在出车前领取IC卡，经过多次确认后将其插入车载控制系统接口(一般设置在DMI上)，将数据导入控制系统(对于C0系统是LKJ)。通常大的施工计划是月度计划，比如在每月月中提交下个月的施工计划；在实际执行上，可以要求每周报下一周的施工计划，确定临时限速。下载多长时间内的临时限速信息需要依据LKJ的IC卡管理模式，以便与已有的IC卡管理模式兼容，比如可以一次性下载接下来三天的临时限速报文。这种设置临时限速的方式存在以下问题：1)如果值乘司机在出车前忘记领取IC卡，会导致列车按照过期的IC卡获取失效的临时限速信息，存在着巨大的安全隐患；2)IC卡领取之后若发生临时限速信息的更新，无法更新到列车上。因此IC卡方式设置临时限速的实时性和安全性都无法得到保证。

本发明的适应于既有线改造的列控系统，在上述实施例基础上，还包括至少一个临时限速服务器以及设置在列车运行全程的至少一个车站的无线网络，所述临时限速服务器用以存储临时限速报文，并在列车进入所述车站范围时通过所述无线网络向所述列车发送所述列车运行线路上行车需要的临时限速报文，所述临时限速报文包含临时限速信息。所述临时限速服务器可以不设置在铁路沿线上，比如设置在调度中心，也可以设置在车站上，比如列车的出发站(所述出发站可以是首发站或既有线列车的机务段，即现有技术中的值乘司机领取IC卡的车站)；在列车的出车车站，临时限速服务器通过无线网络将每趟列车运行路线上行车所需的临时限速报文发送给相应的列车。有的车站不是任何途径列车的首发站，可以称之为行经车站，在行经车站也可以设置临时限速服务器；这些临时限速服务器可以向列车发送所有临时限速报文，优选的，可以仅向列车发送更新的临时限速报文。

在与设置临时限速服务器相同的或未设置临时限速服务器的车站均设置无线网络(比如GSM-R无线网络，或WLAN或WiFi无线网络等，对应于上述实施例的图2中采用的是GSM-R网络)。在所述车站上设置无线网络，可以通过现有的无线通信技术的基站将设置在调度中心或出车车站的临时限速服务器与所有车站的无线网络进行无线连接，从而使得临时限速服务器与各个车站实现无线通信，保证进站列车能够得到实时更新的临时限速信息。

所述车载设备还包括，能接收所述无线网络的网络天线，比如图2中的GSM-R天线，或WLAN天线或WiFi天线(图2中未画出)等。所述网络天线与所述车站内设置的无线网络相匹配，以便在所述车站范围(包括车站内及无线网络所覆盖的车站附近区域)能通过无线方式接收所述临时限速报文，通过无线网络的方式将临时限速报文预先下载并存储在列车的存储单元中，比如列车超速防护系统(ATP主机)的存储单元或列车上独立的存储单元中。该过程可以是在机车乘务员出乘时，通过GSM-R网络由机务段临时限速服务器一次性下载相关临时限速报文，也可以是列车行经不同路局管内区域时，在设定或特定的车站通过GSM-R网络或WLAN网络下载该路局管内区域的临时限速报文，还可以是在临时限速信息有更新时，列车行经某普通车站时下载更新的临时限速报文。所述临时限速报文包括临时限速信息。

所述地面设备还包括设置在车站外的应答器组(可以是有源应答器组或无源应答器组)，所述应答器组一般仅包括二个应答器(有源应答器组包含一个有源应答器和一个无源应答器；无源应答器组包含二个无源应答器)。在列车行驶过程中，列车上与车载BTM连接的BTM天线持续向地面发射27.095MHz的射频能量；当列车经过设置在车站外的所述应答器组的作用范围时，应答器组的二个应答器依次得到上述射频能量，依次分别立即以载频4.23MHz的FSK调频方式向列车发出包含其应答器组编号的地面设备报文。列车的车载设备BTM通过BTM天线接收两个应答器依次发送的地面设备报文后，将地面设备报文传给列车超速防护系统(即ATP主机)，然后ATP主机解析地面设备报文获得该应答器组编号以及两个地面设备报文的先后顺序，从而判断出列车行驶方向，ATP主机根据所述应答器组编号和列车行驶方向从所述存储单元中选择相应的临时限速报文，若所述临时限速报文包含临时限速信息，则列车超速防护系统根据所述临时限速信息行车。通常，列车运行所需的报文中都会包含临时限速报文的内容，只不过对于没有线路施工的地段，临时限速报文中的最高限速设置的比较高(一般会大于线路的最高时速)，因此实际上不起限速作用，而且内容也很简单，不会要求很大的数据量，所以这种临时限速报文实际上不包含临时限速信息，仅是临时限速信息的形式；而只有在前方路段有施工时，临时限速报文才会包含临时限速信息(对最高限速及最高限速地段都有明确要求)。

通常，可以在车站进站和/或出站处附近设置有源应答器组(包括一个有源应答器和至少一个无源应答器)，通过LEU将含有应答器组编号的地面设备报文发给该有源应答器组，并在列车经过该有源应答器组作用范围时将地面设备报文发送给列车。也可以由铁路线路上的无源应答器组向列车发送上述的含有应答器组编号的地面设备报文。

由于动车组是通过C2系统的列控中心、LEU、以及有源应答器实时地获取临时限速信息，不存在获取临时限速信息的问题，因此只要考虑怎样向既有线列车提供及时、安全的临时限速报文即可。而既有线列车的机车是在机务段出车，因此可以仅在机务段设置临时限速服务器，而在其它车站只设置无线网络，由少量的临时限速服务器向无线网络覆盖的所有车站发送临时限速报文，供铁路线上运行的所有既有线列车下载使用，这样就可以保证在临时限速报文更新时，能够及时地将这些更新的临时限速报文发送给需要的列车。当然也可以由每个车站负责该车站周边铁路线的临时限速信息的更新，并由每个车站仅将其周边铁路线的临时限速信息发送给行经的列车。这样，就可以保证实时更新的临时限速信息能被运行的列车及时获取，避免了由于未获取到最新的临时限速信息导致的列车与施工人员发生冲撞的事故。

本发明的应答器组可以仅包括2个应答器，用于定位和确定列车行驶方向。由于应答器仅需将自身的应答器组编号发给列车，由列车从车载存储单元获取报文内容，而不需要应答器发送完整报文，所发送的数据量大大降低，可以用2个应答器完成原来3至8个应答器发送的数据量，因此减少了应答器的数量。

目前C0系统的IC卡上的临时限速信息具有独特的格式，与现行的应答器报文的格式不兼容，而且其安全性也不及应答器报文，而本发明的临时限速报文是以应答器报文的格式进行编写的，而应答器报文是有安全保证的格式(基于SUBSET-036标准，错误率低于10^-11)，因此大大提高了临时限速信息的安全性，相对于现有的IC卡临时限速具有更高的安全性和兼容性。

实施例三

作为上述实施例二的更优化方案，仅在临时限速信息发生更新的情况下，将更新的临时限速信息发送给车载设备。

具体如图1b所示，在车站设置“临时限速报文更新按钮”，用以选择“临时限速报文更新”状态位的“更新”状态和“未更新”状态。可以认为是通过一个二进制的“临时限速报文更新”状态位来代表这两个状态，比如以“0”代表“未更新”状态，以“1”代表“更新”状态。所述“临时限速报文更新按钮”可以由车站值班员在有临时限速信息的更新时按下。

“临时限速报文更新”的初始状态位为“未更新”状态；临时限速服务器更新临时限速报文时，可以由车站值班员按动所述“临时限速报文更新按钮”或者由系统自动触发该按钮，将“临时限速报文更新”状态位调为“更新”状态。在临时限速信息过期后，由车站值班员或由系统将所述“临时限速报文更新”状态位复位成“未更新”状态。

所述并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，并将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，再与“临时限速报文更新”状态位相结合形成报文选择条件，将存储在并口LEU中的、与所述报文选择条件相应的车站报文发给对应的有源应答器。例如010110为“进路选择条件”，在所述进路选择条件后增加“临时限速报文更新”的状态位形成“报文选择条件”010110X，则报文选择条件0101101对应的车站报文会包含“需要更新临时限速信息”的通知，而0101100对应的车站报文则包含“不需要更新临时限速信息”的通知。

图1c是临时限速报文更新状态位为“更新”状态下的地面设备向车载设备发送更新的临时限速报文的实施例的示意图。如图1c所示，所述有源应答器在列车经过其作用范围时，将所述车站报文发给所述列车，所述列车的BTM通过其BTM天线将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统。所述列车超速防护系统解析所述车站报文，若发现车站报文中的“临时限速报文更新”状态位为“更新”状态(例如上例中检测到010110X的最后一位为“1”)，则自动打开无线网络接收更新的临时限速报文，也可以提醒列车司机打开无线网络接收更新的临时限速报文。下载的更新临时限速报文会替换掉相应报文编号的过期临时限速报文。

由于目前的实际情况是，无线网络传输速率较慢，为了在列车进站时快速更新临时限速信息，优选的方案是，仅在临时限速信息有更新时打开无线网络对更新的临时限速信息进行下载，而非下载所有的临时限速信息。

与实施例三的适应于既有线改造的列控系统相应的适应于既有线改造的列控方法，包括如下步骤：

S100：临时限速服务器通过出车车站的无线网络向列车发送所述列车运行全程所需的临时限速报文；所述出车车站的说明同上，不赘述。

S200：所述列车将进入其运行线路的某车站。

S201：所述车站的“临时限速报文更新”状态位设置为“未更新”状态。

S210：所述车站的车站值班员排进路。

S220：所述车站的联锁系统验证该进路是否安全可行，联锁系统完成道岔调度后自动将接点状态提供给并口LEU。

S221：若临时限速报文有更新，则相关车站的车站值班员按下“临时限速报文更新按钮”；所述“临时限速报文更新按钮”将“临时限速报文更新”状态位调为“更新”状态；该步骤也可以在步骤S210或S220之前，即只要有临时限速信息的更新，则发出该更新信息的车站的车站值班员马上按下“临时限速报文更新按钮”。通常各车站负责上报其附近路段的临时限速信息，所以上报临时限速信息的更新信息的车站也就是其附近路段有临时限速信息有更新的车站，行经该车站的列车也最需要及时获取这些临时限速信息的更新，所以该车站的车站值班员最早也是最必要按下“临时限速报文更新按钮”以通知行经列车更新其临时限速信息。

S230：并口LEU采集所述联锁系统的接点状态。

S231：并口LEU采集“临时限速报文更新”状态位；该步骤也可以在步骤S230之前。

S240：并口LEU将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，该步骤也可以在步骤S231之前，但必须在步骤S230之后。

S241：并口LEU将所述进路选择条件与所述“临时限速报文更新”状态位组合成报文选择条件。

S250：并口LEU将存储在并口LEU中的、与所述报文选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器。

S260：所述有源应答器在所述列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备。

S270：列车的BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统。

S280：所述列车防护系统解析所述车站报文，检测所述车站报文中的所述“临时限速报文更新”状态位，若发现所述“临时限速报文更新”状态位为“更新”状态，自动/提醒列车司机打开无线网络接收更新的临时限速报文；同时，所述列车防护系统从所述车站报文中的进路选择条件得到正确的股道信息，自动将列车停靠在车站内合适的位置，或由司机根据正确的股道信息将列车停靠在车站内合适的位置。

S300：所述列车在进入应答器组的作用范围时，所述应答器组的二个应答器向所述列车发送包含其应答器组编号的地面设备报文；所述应答器组可以是有源应答器组或无源应答器组。关于有源应答器组和无源应答器组的组成及作用参见上述说明，此处不赘述。

S400：所述列车的BTM通过BTM天线接收所述应答器组发送的二个地面设备报文，并将所述地面设备报文发送给所述列车超速防护系统。

S500：所述列车超速防护系统解析所述地面设备报文得到所述应答器组编号并计算出列车行驶方向，根据所述应答器组编号和列车行驶方向从所述存储单元中选择相应的临时限速报文，若所述临时限速报文包含临时限速信息，则列车超速防护系统根据所述临时限速信息行车。

本发明与C0系统和C2系统均可兼容，具有很好的互联互通性能。其兼容性表现在如下几方面：1)线路数据由无源应答器提供：比如利用已有的ETCS44(ETCS指欧洲铁路控制系统标准)包扩展的股道数据、闭塞制式、轨道区段和线路特殊标志等CTCS信息包即可，不需要额外的格式和标准；2)进路选择条件由并口LEU和有源应答器提供，有源应答器已有现场的标准和成熟产品，有利于设备的高效安装和保证其安全性；3)临时限速信息：列车乘务员出乘时，通过无线网络(比如GSM网络或W-line)由机务段临时限速服务器一次性下载相关的临时限速报文并存储到车载ATP主机中，保证了临时限速信息的安全性。

本发明的适用于既有线改造的列控系统，通过无线网络向车载设备ATP下载临时限速报文，可代替目前C0方案中在LKJ上插入IC卡的方式获取临时限速信息。

当然，本发明并不仅限于上述具体实施方式。所有本领域技术人员能够想到的能实现上述的功能效果的具体实施方式均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于既有线改造的列控系统，包括地面设备和车载设备，

所述地面设备包括，安装在车站且顺序连接的联锁系统、并口LEU以及有源应答器；所述并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，并将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，并将存储在并口LEU中的、与所述进路选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；所述有源应答器在有列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备；

所述车载设备包括，BTM，BTM天线，列车超速防护系统；所述BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统进行后续处理。

2.根据权利要求1所述的适应于既有线改造的列控系统，其特征在于，

还包括设置在铁路线上的道岔、控制道岔的转辙机；

所述联锁系统包括执行继电器组，所述执行继电器组包括道岔表示继电器组，所述道岔表示继电器组包括至少一个道岔表示继电器，每个转辙机均与一个道岔表示继电器相连且转辙机通过安全电路驱动与之对应的所述道岔表示继电器动作；由所述道岔表示继电器组的接点状态代表所述联锁系统的接点状态。

3.根据权利要求1所述的适应于既有线改造的列控系统，其特征在于，所述联锁系统是继电联锁系统或微机联锁系统。

4.根据权利要求1至3之一所述的适应于既有线改造的列控系统，其特征在于，还包括至少一个临时限速服务器以及设置在列车运行全程的至少一个车站的无线网络，所述临时限速服务器用以存储临时限速报文，并在列车进入所述车站范围时通过所述无线网络向所述列车发送所述列车运行线路上行车需要的临时限速报文和/或更新的临时限速报文；

所述车载设备还包括，能接收所述无线网络的网络天线，所述网络天线接收所述临时限速报文，并将所述临时限速报文存储在列车的存储单元中；

所述地面设备还包括应答器组，所述应答器组包括二个应答器；所述二个应答器在列车进入其作用范围内时依次向列车发出均包含其应答器组编号的二个地面设备报文；

所述BTM在列车经过所述应答器组的作用范围时，通过BTM天线依次接收二个应答器分别发送的二个地面设备报文，并将所述地面设备报文发送给所述列车超速防护系统；

所述列车超速防护系统解析所述地面设备报文得到所述应答器组编号，并根据接收的二个应答器的地面设备报文的先后顺序判断列车行驶方向，根据所述应答器组编号和列车行驶方向从所述存储单元中选择相应的临时限速报文，若所述临时限速报文包含临时限速信息，则列车超速防护系统根据所述临时限速信息行车。

5.根据权利要求4所述的适应于既有线改造的列控系统，其特征在于，

在车站设置临时限速报文更新按钮，用以选择“临时限速报文更新”状态位的“更新”状态和“未更新”状态；

“临时限速报文更新”的初始状态位为“未更新”状态；临时限速服务器更新临时限速报文时，触发所述临时限速报文更新按钮，所述临时限速报文更新按钮将“临时限速报文更新”的状态位调为“更新”状态；

所述并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，并将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，再与“临时限速报文更新”状态位相结合形成报文选择条件，将存储在并口LEU中的、与所述报文选择条件相应的车站报文发给对应的有源应答器；

所述有源应答器在列车经过其作用范围时，将所述车站报文发给所述列车的列车超速防护系统；

所述列车超速防护系统解析所述车站报文，若发现车站报文中的“临时限速报文更新”状态位为“更新”状态，自动/提醒列车司机打开无线网络接收更新的临时限速报文。

6.用于权利要求1至3之一所述的适应于既有线改造的列控系统的列控方法，包括以下步骤：

S210：车站值班员排进路；

S220：联锁系统验证该进路是否安全可行，联锁系统完成道岔调度后自动将接点状态提供给并口LEU；

S230：并口LEU采集所述联锁系统的接点状态，

S240：并口LEU将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，

S250：并口LEU将存储在并口LEU中的、与所述进路选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；

S260：所述有源应答器在有列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备；

S270：列车的BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统；

S280：所述列车防护系统解析所述车站报文，得到正确的股道信息，自动将列车停靠在车站内合适的位置，或由司机根据正确的股道信息将列车停靠在车站内合适的位置。

7.用于权利要求5所述的适应于既有线改造的列控系统的列控方法，包括以下步骤：

S100：临时限速服务器通过出车车站的无线网络向列车发送所述列车运行全程所需的临时限速报文；

S200：所述列车将进入其运行线路的某车站；

S201：所述车站的“临时限速报文更新”状态位设置为“未更新”状态；

S210：所述车站的车站值班员排进路；

S220：所述车站的联锁系统验证该进路是否安全可行，联锁系统完成道岔调度后自动将接点状态提供给并口LEU；

S221：若临时限速报文有更新，则相关车站的车站值班员按下“临时限速报文更新按钮”；所述“临时限速报文更新按钮”将“临时限速报文更新”状态位调为“更新”状态；

S230：并口LEU采集所述联锁系统的接点状态；

S231：并口LEU采集“临时限速报文更新”状态位；

S240：并口LEU将联锁系统的所述接点状态组合成进路选择条件，

S241：并口LEU将所述进路选择条件与所述“临时限速报文更新”状态位组合成报文选择条件；

S250：并口LEU将存储在并口LEU中的、与所述报文选择条件相应的车站报文发送给对应的有源应答器；

S260：所述有源应答器在所述列车经过其作用范围时，将所述相应的车站报文发送给所述列车的车载设备；

S270：列车的BTM在列车经过所述有源应答器的作用范围时，通过BTM天线接收有源应答器发送的车站报文，并将所述车站报文发送给所述列车超速防护系统；

S280：所述列车防护系统解析所述车站报文，检测所述车站报文中的所述“临时限速报文更新”状态位，若发现所述“临时限速报文更新”状态位为“更新”状态，自动/提醒列车司机打开无线网络接收更新的临时限速报文；同时，所述列车防护系统从所述车站报文中的进路选择条件得到正确的股道信息，自动将列车停靠在车站内合适的位置，或由司机根据正确的股道信息将列车停靠在车站内合适的位置；

S300：所述列车在进入应答器组的作用范围时，所述应答器组的二个应答器向所述列车发送包含其应答器组编号的地面设备报文；

S400：所述列车的BTM通过BTM天线接收所述应答器组发送的二个地面设备报文，并将所述地面设备报文发送给所述列车超速防护系统；

S500：所述列车超速防护系统解析所述地面设备报文得到所述应答器组编号并计算出列车行驶方向，根据所述应答器组编号和列车行驶方向从所述存储单元中选择相应的临时限速报文，若所述临时限速报文包含临时限速信息，则列车超速防护系统根据所述临时限速信息行车。