CN106564517A - 一种系统级异构的热备冗余信号系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种系统级异构的热备冗余信号系统，包括基于通信的列车控制系统CBTC、基于轨道电路的列车控制系统TBTC以及切换单元，所述的CBTC和TBTC分别通过切换单元与列车通信连接；系统正常情况下，所述的CBTC通过切换单元与列车通信连接，列车接收到的功能命令来自于CBTC；当CBTC故障时，所述的TBTC通过切换单元与列车通信连接，列车接收到的功能命令来自于TBTC车载，切换由系统自动执行。与现有技术相比，本发明具有提高了系统的可用性，降低了故障对运营的影响等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通信号系统，尤其是涉及一种系统级异构的热备冗余信号系统。
背景技术
目前信号系统基本上都是采用设备级冗余的方式，如关键控制机器采用双机互备、2乘2取2、3取2甚至M取N的方式，而整个信号系统层级并没有冗余，只有备用降级模式如对于CTCS-3的线路可能会同时配置CTCS-2，CBTC线路上会配置点式后备模式，但这些都不能称为系统级热备冗余的信号系统。对于设备级冗余方式并没有解决设备切换装置故障时对信号系统造成的影响，而降级的备用模式也会因降级带来的切换时间的增加和功能的减少，最终会影响正常的运营。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种系统级异构的热备冗余信号系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种系统级异构的热备冗余信号系统，包括基于通信的列车控制系统CBTC、基于轨道电路的列车控制系统TBTC以及切换单元，所述的CBTC和TBTC分别通过切换单元与列车通信连接；
系统正常情况下，所述的CBTC通过切换单元与列车通信连接，列车接收到的功能命令来自于CBTC；当CBTC故障时，所述的TBTC通过切换单元与列车通信连接，列车接收到的功能命令来自于TBTC车载，切换由系统自动执行。
所述的切换单元包括继电器，该继电器的线圈串联在CBTC回路中；
所述的CBTC的工作接点闭合，驱动切换单元中的继电器得电，列车接收到的功能命令来自于CBTC；当CBTC故障时，其工作接点断开，切换单元的继电器失电，接点切换到TBTC，车载接收到的功能命令来自于TBTC。
所述的CBTC包括CBTC车载设备、CBTC轨旁设备和CBTC无线网络，所述的CBTC车载设备通过CBTC无线网络与CBTC轨旁设备连接；
所述的TBTC包括TBTC车载设备、TBTC轨旁设备、轨道电路和TBTC无线网络，所述的TBTC车载设备分别通过轨道电路和TBTC无线网络与TBTC轨旁设备连接。
所述的车地无线网络包括WLAN和或LTE。
所述的CBTC车载设备和TBTC车载设备均设有EB接点，两EB接点并联入列车EB回路，当CBTC车载设备和TBTC车载设备都输出EB时，列车才执行紧急制动。
所述的TBTC车载设备设有FSB接点，所述的CBTC车载设备设有EB接点，所述的FSB接点和EB接点并联入列车的FSB回路，当TBTC车载设备输出FSB，以及CBTC车载设备输出EB时，列车才执行全常用制动。
所述的CBTC和TBTC均包括车载ATO，正常工作时由CBTC的车载ATO控制列车运行，当CBTC完全故障或CBTC输出紧急制动或CBTC-ATP/ATO模式不可用时将自动切换到TBTC的车载ATO控制列车运行。
在司机台设有CBTC/TBTC切换开关。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)不仅在设备级进行冗余设计，还实现了系统级的异构热备冗余。
2)切换自动进行，不需要人工干预。
3)提高了系统的可用性，降低了故障对运营的影响。
4)对于改造项目可复用既有的基于轨道电路的系统，有效利用既有投资。
附图说明
图1为CBTC与TBTC均正常工作时的示意图；
图2为CBTC故障但TBTC正常工作时的示意图；
图3为TBTC故障但CBTC正常工作时的示意图；
图4为本发明的系统结构示意图；
图5为本发明中的ATP控制电路图；
图6为本发明中的列车辅助驾驶控制图；
图7为本发明中的车辆输入控制图；
图8为本发明中的车载输出控制图；
图9为本发明中的司机人机单元切换控制图；
图10为本发明异构冗余车载配置举例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明将CBTC(基于通信的列车控制系统)和TBTC(基于轨道电路的列车控制系统)进行了有机的组合及接口设计，保证任何一套系统故障时均不会影响列车的正常运行，由于两者之间完全异构且热备冗余，大大提高了系统的可靠性，系统工作流程如下：
1)CBTC设备与TBTC设备均正常工作时，如图1所示：
①CBTC设备按照移动闭塞原理，由列车通过地面信标(应答器)主动定位，轨旁CBTC设备通过车地无线提供移动授权，车载CBTC设备根据移动授权终点实时计算列车紧急制动触发速度。
②TBTC设备按照固定闭塞原理，由轨道电路检测列车占用，轨旁TBTC设备计算速度码，并通过轨道电路传输到车载TBTC设备，车载TBTC设备控制列车速度不超过速度码，此速度码即为全常用制动(FSB)触发速度。当FSB触发后如制动率未下降到规定值，则输出紧急制动。
③两套设备各自监控列车的速度，独立计算紧急制动命令，并通过外部电路并联到车辆的紧急制动回路中。由于每套设备都能安全地计算列车能够遵守的速度和列车运行的安全，所以只有当两套设备都输出紧急制动时，列车才施加紧急制动。
2)当CBTC设备发生故障，但TBTC设备工作正常，如图2所示，车载CBTC系统将输出紧急制动，车载TBTC系统不输出紧急制动。因此列车不会被施加紧急制动，提高了系统的可靠性。如车速继续超过TBTC速度码，则列车会施加FSB，保证系统的安全。
3)当TBTC设备故障但在CBTC正常工作时，车载TBTC系统将输出FSB及紧急制动，车载CBTC系统不输出紧急制动，因此列车不会施加紧急制动，提高了系统的可靠性。如车速超过CBTC速度曲线，则列车会施加紧急制动，保证运行的安全。
4)列车辅助驾驶切换控制流程。正常运行时，列车实际速度在CBTC和TBTC速度码之下，列车的ATO牵引制动由CBTC系统控制。当CBTC故障时列车的ATO牵引制动自动切换到TBTC系统控制，当CBTC故障恢复且CBTC-ATP/ATO驾驶模式可用，则列车的ATO牵引制动再次切换回CBTC控制。
如图4所示，本系统由CBTC设备与TBTC设备组成，两者共用ATS和联锁设备。CBTC轨旁设备和TBTC轨旁设备分别独立工作，各自提供移动授权信息和速度码的方式用以控制列车。CBTC设备中车地无线网络使用两套不同的无线系统Wlan和LTE，CBTC通过无线红蓝网与CBTC车载进行列车控制信息交互。TBTC通过轨道电路与TBTC车载进行列车控制信息交互。
CBTC车载设备和TBTC车载设备采用如图5所示装置对列车进行ATP防护，CBTC和TBTC车载各自提供EB接点，并联入车辆EB回路，两套系统都输出EB时，列车才执行紧急制动。TBTC车载提供FSB接点，CBTC系统提供另外一个EB接点，并联入车辆FSB回路，当CBTC系统输出EB时，TBTC系统输出的FSB才会被车辆执行。
列车辅助驾驶部分采用如图6所示装置进行CBTC车载ATO和TBTC车载ATO的切换，正常工作时由CBTC车载ATO控制列车运行，当CBTC车载设备完全故障或CBTC输出紧急制动或CBTC-ATP/ATO模式不可用时将自动切换到TBTC的车载ATO控制列车运行。
列车的输入输出接口采用自动控制方式。车辆输入如驾驶模式、车门状态和ATC切除等状态采用如图7所示装置进行并行采集。信号功能输出，如牵引制动命令，开关门命令，两套系统同时输出，但通过如图8所示切换单元进行切换。系统正常情况下，CBTC车载的工作接点闭合，驱动切换单元中的继电器，车辆接收到的功能命令来自于CBTC车载。当CBTC车载故障时，工作接点断开，切换单元的继电器失电，接点切换到TBTC系统，车载接收到的功能命令来自于TBTC车载，切换由系统自动执行。
司机人机单元切换控制如图9所示，司机台上设置一个CBTC/TBTC切换开关，有“自动位”和“TBTC”两个位置，可以人工强制断开工作接点，使继电器接点切换到TBTC车载。正常情况下，切换开关在自动位，CBTC车载控制DMI和机械速度表的显示，DMI上将显示当前控车的系统是CBTC还是TBTC。当CBTC车载故障时，系统通过切换单元自动切换到TBTC，由TBTC车载控制机械速度表。
本发明轨旁部分除ATS和联锁外其它设备TBTC和CBTC分别独立设置，因此无论是单一的TBTC故障还是CBTC故障均不会影响系统运行。车载部分实施示意图如图10所示的。其中CBTC车载头尾冗余，每一端外挂设备包括测速装置x1、信标天线x1、无线通信天线(一套LTE，一套Wlan)；TBTC车载单端冗余，每一端外挂设备包括速度传感器x2、轨道电路接收天线x2、TWC天线x1、停车线圈天线x1、标志线圈天线x1。
当发生CBTC车地无线通信设备及天线故障、轨旁CBTC设备故障、列车失位或CBTC测速设备故障障时，列车控制自动切换到TBTC系统，不会触发紧急制动。同样当TBTC设备故障时，列车控制自动切换到CBTC系统，也不会触发紧急制动。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，包括基于通信的列车控制系统CBTC、基于轨道电路的列车控制系统TBTC以及切换单元，所述的CBTC和TBTC分别通过切换单元与列车通信连接；
系统正常情况下，所述的CBTC通过切换单元与列车通信连接，列车接收到的功能命令来自于CBTC；当CBTC故障时，所述的TBTC通过切换单元与列车通信连接，列车接收到的功能命令来自于TBTC车载，切换由系统自动执行。
2.根据权利要求1所述的一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，所述的切换单元包括继电器，该继电器的线圈串联在CBTC回路中；
所述的CBTC的工作接点闭合，驱动切换单元中的继电器得电，列车接收到的功能命令来自于CBTC；当CBTC故障时，其工作接点断开，切换单元的继电器失电，接点切换到TBTC，车载接收到的功能命令来自于TBTC。
3.根据权利要求1所述的一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，所述的CBTC包括CBTC车载设备、CBTC轨旁设备和CBTC无线网络，所述的CBTC车载设备通过CBTC无线网络与CBTC轨旁设备连接；
所述的TBTC包括TBTC车载设备、TBTC轨旁设备、轨道电路和TBTC无线网络，所述的TBTC车载设备分别通过轨道电路和TBTC无线网络与TBTC轨旁设备连接。
4.根据权利要求3所述的一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，所述的车地无线网络包括WLAN和/或LTE。
5.根据权利要求3所述的一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，所述的CBTC车载设备和TBTC车载设备均设有EB接点，两EB接点并联入列车EB回路，当CBTC车载设备和TBTC车载设备都输出EB时，列车才执行紧急制动。
6.根据权利要求3所述的一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，所述的TBTC车载设备设有FSB接点，所述的CBTC车载设备设有EB接点，所述的FSB接点和EB接点并联入列车的FSB回路，当TBTC车载设备输出FSB，以及CBTC车载设备输出EB时，列车才执行全常用制动。
7.根据权利要求1所述的一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，所述的CBTC和TBTC均包括车载ATO，正常工作时由CBTC的车载ATO控制列车运行，当CBTC完全故障或CBTC输出紧急制动或CBTC-ATP/ATO模式不可用时将自动切换到TBTC的车载ATO控制列车运行。
8.根据权利要求1所述的一种系统级异构的热备冗余信号系统，其特征在于，在司机台设有CBTC/TBTC切换开关。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 1233590 Country of ref document: HK |
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| GR01 | Patent grant | ||
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