CN107235052B - 兼容固定及准移动闭塞的cbtc车载系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统。该CBTC车载系统包括：具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备、具有CBTC功能的自动驾驶ATO设备、具有CBTC功能的应答器接收单元、WLAN/LTE单元、雷达和速度传感器；还包括：轨道电路读取单元；其中，所述自动驾驶ATO设备、应答器单元、WLAN/LTE单元、雷达、速度传感器、轨道电路读取单元均连接到所述车载自动超速防护ATP设备。本发明实施例克服了现有技术中轨道交通故障率低、维护压力大的缺陷，可实现列车在CBTC移动闭塞下运行。将地铁改造分为列车改造和地面设备改造两步走，既能逐渐地减少地铁故障，又能使得改造费用在数年中进行平摊，减少短期内的大额资金压力。

Description

兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统

技术领域

本发明涉及轨道交通控制技术领域，具体涉及一种兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统。

背景技术

轨道交通技术已经由固定及准移动闭塞过渡到了基于无线通信的列车自动控制(Communication Based Train Control，CBTC)的移动闭塞，当前，国内外的轨道交通建设几乎都采用了CBTC的移动闭塞。然而，既有线路存在设备老化、故障率高、运行效率低等缺陷，业主方希望能够在不影响正常运营的情况下对既有的固定及准移动闭塞线路进行升级改造，以减少故障率、提高运营效率、减少旧有设备的维护。

例如，北京地铁5号线南起丰台区宋家庄站，北至昌平区天通苑北站，全长27.6km。设23座车站、1座车辆段和1座停车场。2007年10月7日开通。现有列车61辆，最小运营间隔2分钟。由于原有的车载信号设备商退出了轨道交通市场，因此，5号线的日常维护和未来改造均成为了一个难题。由于5号线采用基于FS-2500轨道电路的固定及准移动闭塞，难以发挥线路最大运力；信号系统故障率高，尤其车载设备故障率较高，维护压力巨大，对于乘客出行造成了一定的影响。轨道交通的故障也是社会关注热点，因此业主方有急切的维护和改造需求。

准移动闭塞依然利用轨道电路来做固定的闭塞分区，其与固定闭塞的区别在于，准移动闭塞增加了使得列车能够向地面发送信息的模块和通信设备；所发送的信息例如是列车的位置信息、列车对标停车信息等。

发明内容

因此，本申请涉及轨道交通的维护方案，提供一种兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统、兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统运行方法以及针对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的CBTC移动闭塞改造方法，用于解决如何有效减少轨道交通故障率的轨道交通维护的技术问题。

第一方法，本发明实施例提供一种兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统，包括：

具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备、具有CBTC功能的自动驾驶ATO设备、具有CBTC功能的应答器接收单元、WLAN/LTE单元、雷达和速度传感器；

还包括：轨道电路读取单元；

其中，所述自动驾驶ATO设备、应答器单元、WLAN/LTE单元、雷达、速度传感器、轨道电路读取单元均连接到所述车载自动超速防护ATP设备；

所述应答器接收单元包括车载应答器BTM主机和应答器天线，所述车载应答器BTM主机用于接收应答器天线发送的应答器报文，并将接收的应答器报文发送至所述车载自动超速防护ATP设备；

所述速度传感器用于检测列车的运行速度，并将所述运行速度发送至所述车载自动超速防护ATP设备；

所述轨道电路读取单元包括轨道电路读取器TCR和轨道电路读取器天线，所述轨道电路读取器TCR用于接收所述轨道电路读取器天线发送的轨道电路码序，并将接收的轨道电路码序发送至所述车载自动超速防护ATP设备；

所述车载自动超速防护ATP设备用于根据所述应答器报文和所述轨道电路码序获取列车的移动授权MA，还用于根据所述移动授权MA对列车进行控制。

可选地，还包括：

MMI界面转换单元，用于将所述具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备处理的信息按照固定及准移动闭塞的格式进行转换。

可选地，所述轨道电路读取单元包括两个轨道电路读取器天线，所述两个轨道电路读取器天线分别安装在列车的第一个轮对的左右侧车轮旁。

可选地，还包括：

无司机自动驾驶DTO接口电路。

可选地，所述车载系统中存储有电子地图，所述电子地图是根据轨道电路的始端和终端绘制得到的，所述电子地图中的计轴区段与轨道电路的始端和终端建立有固定的映射关系。

可选地，工作在固定及准移动闭塞工作模式的列车具有等级依次升高的受限驾驶模式RM-Q、编码模式CM-Q、自动驾驶模式AM-Q；工作在CBTC移动闭塞工作模式的列车具有等级依次升高的受限驾驶模式RM、编码模式CM、自动驾驶模式AM，当列车需要在固定及准移动闭塞工作模式与CBTC移动闭塞工作模式之间切换时，执行以下至少一个动作：

受限驾驶模式RM-Q与受限驾驶模式RM直接切换；

编码模式CM-Q与编码模式CM直接切换；

受限驾驶模式RM-Q直接升级到编码模式CM；

受限驾驶模式RM直接升级到编码模式CM-Q；

自动驾驶模式AM-Q与自动驾驶模式AM直接切换。

第二方面，本发明实施例提供一种上述的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统运行方法，包括：

当CBTC车载系统的轨道电路读取器天线收到轨道电路发送来的信息时，所述CBTC车载系统切换到固定及准移动闭塞工作模式，所述轨道电路读取单元与车载自动超速防护ATP设备相互传递信息，同时，车载自动超速防护ATP设备不处理WLAN/LTE单元的信息；

当所述CBTC车载系统的轨道电路读取器天线无法收到轨道电路发送来的信息时，所述CBTC车载系统切换到CBTC移动闭塞工作模式，所述WLAN/LTE单元、地面设备与所述车载自动超速防护ATP设备相互传递信息，同时，车载自动超速防护ATP设备不处理所述轨道电路读取单元的信息。

可选地，所述WLAN/LTE单元、地面设备与所述车载自动超速防护ATP设备相互传递信息，包括：

所述WLAN/LTE单元接收地面应答器发送的应答器信息，并将所述应答器信息发送至车载自动超速防护ATP设备；

所述车载自动超速防护ATP设备将根据所述应答器信息获得的列车位置信息经所述WLAN/LTE单元发送至区域控制器ZC。

第三方面，本发明实施例提供一种针对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的CBTC移动闭塞改造方法，包括：

S1：将固定及准移动闭塞的车载子系统改造为上述的CBTC车载系统，该CBTC车载系统能够与固定及准移动闭塞的轨道电路子系统和固定及准移动闭塞的地面联锁子系统收发数据，使得列车在固定及准移动闭塞下运行；

S2：在步骤S1之后预设时间内，在不影响轨道交通线路正常运营的前提下，开始在地面逐渐布置CBTC地面联锁子系统和区域控制器子系统，调试完成的CBTC地面联锁子系统和区域控制器子系统能够与所述CBTC车载系统进行CBTC移动闭塞的通信，使得列车在CBTC移动闭塞下运行。

可选地，还包括：

S3：拆除固定及准移动闭塞的轨道电路子系统和固定及准移动闭塞的地面联锁子系统，完成对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的改造。

本发明实施例提供的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统，包括：具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备、具有CBTC功能的自动驾驶ATO设备、具有CBTC功能的应答器接收单元、WLAN/LTE单元、雷达和速度传感器；还包括：轨道电路读取单元；其中，所述自动驾驶ATO设备、应答器单元、WLAN/LTE单元、雷达、速度传感器、轨道电路读取单元均连接到所述车载自动超速防护ATP设备。本发明实施例还提供了兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统运行方法以及针对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的CBTC移动闭塞改造方法，克服了现有技术中轨道交通故障率低、维护压力大的缺陷，可实现列车在CBTC移动闭塞下运行；将地铁改造分为列车改造和地面设备改造两步走，既能逐渐地减少地铁故障，又能使得改造费用在数年中进行平摊，减少短期内的大额资金压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统的原理图；

图3是本发明一个实施例的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统运行方法的流程示意图；

图4是本发明一个实施例的针对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的CBTC移动闭塞改造方法的流程示意图；

图5a是本发明一个实施例的改造前的车载系统的组成示意图；

图5b是本发明一个实施例的改造后的车载系统的组成示意图；

图6是本发明一个实施例的车载系统临时安装的原理图；

图7是本发明一个实施例的LTE天线的布置原理图；

图8a是本发明一个实施例的改造前的地面设备的组成示意图；

图8b是本发明一个实施例的改造后的地面设备的组成示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的CBTC车载系统包括：

具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备11、具有CBTC功能的自动驾驶ATO设备14、具有CBTC功能的应答器接收单元、WLAN/LTE单元13、雷达19和速度传感器120；

需要说明的是，列车原有的固定及准移动闭塞下的ATP设备、ATO设备和应答器接收单元不具有CBTC功能，且无法通过WLAN/LTE单元进行通信，不能实现移动闭塞运行。而本发明实施例的ATP设备、ATO设备和应答器接收单元均具有CBTC功能，且增加了WLAN/LTE单元，实现了列车在CBTC移动闭塞下运行。

还包括：轨道电路读取单元；

其中，自动驾驶ATO设备14、应答器单元、WLAN/LTE单元13、雷达19、速度传感器120和轨道电路读取单元均连接到车载自动超速防护ATP设备11；

在实际应用中，如图2所示，车载系统可设置两个WLAN/LTE天线，一个在车头顶部，一个在车头底部，在CBTC制式下与ZC等轨旁设备双向通信。

所述应答器接收单元包括车载应答器BTM主机15和应答器天线17，车载应答器BTM主机15用于接收应答器天线15发送的应答器报文，并将接收的应答器报文发送至车载自动超速防护ATP设备11；

需要说明的是，列车在轨道上运行，经过轨道中间的地面应答器时，地面应答器将应答器信息以无线信息发出，车载设备上的BTM天线接收应答器无线信息，BTM主机处理无线信息后得到应答器报文，再将应答器报文通过内网传送到车载ATP控制板。

在实际应用中，车载系统可设置两个应答器天线17，安装在列车车头底部。

速度传感器120用于检测列车的运行速度，并将所述运行速度发送至车载自动超速防护ATP设备11；

所述轨道电路读取单元包括轨道电路读取器TCR16和轨道电路读取器天线18，轨道电路读取器TCR16用于接收所述轨道电路读取器天线发送的轨道电路码序，并将接收的轨道电路码序发送至车载自动超速防护ATP设备11；

需要说明的是，列车在轨道上运行，轨道电路实现列车占用轨道电路区段信息并将轨道占用信息传送给联锁，联锁控制轨道电路发出正常的轨道码序(及列车前方几个空闲轨道区段)，应答器天线17接收轨道电路无线信息，轨道电路读取器TCR16处理无线信息后得到轨道电路码序，再将码序信息传送到车载自动超速防护ATP设备11。

车载自动超速防护ATP设备11用于根据所述应答器报文和所述轨道电路码序获取列车的移动授权MA，还用于根据所述移动授权MA对列车进行控制。

本发明实施例提供的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统，克服了现有技术中轨道交通故障率低、维护压力大的缺陷，可实现列车在CBTC移动闭塞下运行。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，还包括车地双向通信设备(图中未示出)，用于接收固定及准移动闭塞制式的列车自动监测系统ATS的运行计划信息，并将接收到的运行计划信息发送至车载自动超速防护ATP设备11；

在实际应用中，在实际应用中，车地双向通信设备在与列车自动监测系统ATS双向通信。

自动驾驶ATO设备14用于从车载自动超速防护ATP设备11获取所述运行计划信息，根据所述运行计划信息调整列车运行速度；

需要说明的是，自动驾驶ATO设备14通过获得地面运行计划信息、车站屏蔽门状态，通过运行计划信息调整列车运行速度，实现列车精确停车，办客、扣停、通过等运营。

在固定及准移动闭塞制式下，可以不包括车地双向通信设备，列车可以不向地面发送任何信息。在另一些实施例中，也可以包括车地双向通信设备。车地双向通信设备负责在列车与地面设备(例如，控制中心)之间双向传输少量数据，例如，在北京地铁5号线中，信号设备商西屋电气的BIDI设备即用作车地双向通信设备，用作屏蔽门开关门的控制设备；在CTCS2+ATO的线路或CTCS3的线路中，GSM-R电台与地面CCS服务器即用作车地双向通信设备。在对固定及准移动闭塞的CBTC改造中，CBTC车载系统可以预装WLAN/LTE单元，为与地面进行双向通信留好接口。

在CBTC制式的整个系统里，在列车系统和地面系统之间增加了骨干网，用作列车系统和地面系统双向通信的通道。有了该骨干网，就可以替代固定及准移动闭塞制式下，不同厂家利用不同的车地双向通信设备进行通信的解决办法，固定及准移动闭塞制式下的双向通信传输的数据量和数据速度都远小于CBTC制式下的骨干网的数据量和数据速度。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，该CBTC车载系统还包括：

MMI界面转换单元12，用于将所述具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备处理的信息按照固定及准移动闭塞的格式进行转换。

MMI作为车载人机交互界面，实时显示线路信息，辅助司机驾驶，MMI界面的显示规则：根据系统制式需求，在不同系统制式的界面间进行切换，以便于司机观察和操作。MMI界面转换单元可以进行人工切换、也可以进行自动切换。其中，车载自动超速防护ATP设备与MMI界面转换单元进行信息交互。

在人工切换时，MMI界面转换单元需要确认列车处于零速状态，并且在原有界面上显示“线路切换”的字样和提示音。当人工按下切换按钮时，进行界面切换。如果人工未按下切换按钮，则MMI界面转换单元或者发出警报，或者依然显示原界面。此外，发出警报与显示原界面也可以同时进行。

在自动切换时，当车载自动超速防护ATP设备从处理一种闭塞制式的信息转换到处理另一种闭塞制式的信息时，MMI界面转换单元也根据车载ATP设备的信息对MMI界面自动进行切换。例如，车载自动超速防护ATP设备检测到原系统制式运行在AM-Q驾驶模式，且转换后的新系统制式仍满足AM驾驶条件，车载自动超速防护ATP设备切换时，向MMI界面转换单元发送界面切换命令和新的线路显示信息，MMI界面转换单元进行MMI界面切换，显示新的线路界面信息，并在MMI界面上显示“线路切换成功”字样。

需要说明的是，以上所述的驾驶模式切换，仅是一种可能的实施例。作为另一种实施例，为了进一步保证安全，还可以使得自动驾驶模式不进行自动切换，而是先降级到有人工参与的编码模式再进行切换，以使得人工对于更高级别的驾驶模式有所监控，避免直接切换的风险。比如，在固定及准移动闭塞制式下，自动驾驶模式AM-Q先降级到编码模式CM-Q，再判断切换方式。如果CBTC制式的行驶条件可以满足编码模式，则从编码模式CM-Q直接切换到编码模式CM；如果CBTC制式的行驶条件可以满足自动驾驶模式，则从编码模式CM-Q先切换到编码模式CM，再由编码模式CM自动升级到自动驾驶模式AM。又比如，在CBTC制式下，自动驾驶模式AM先降级到编码模式CM，再判断切换方式。如果固定及准移动闭塞制式的行驶条件可以满足编码模式，则从编码模式CM直接切换到编码模式CM-Q；如果固定及准移动闭塞制式的行驶条件可以满足自动驾驶模式，则从编码模式CM先切换到编码模式CM-Q，再由编码模式CM-Q自动升级到自动驾驶模式AM-Q。

需要说明的是，本发明实施例的车载系统的车载自动超速防护ATP设备具有CBTC功能，现有的具有CBTC功能的ATP设备是不能接收固定及准移动闭塞的地面信息的，即，不能接收轨道电路的信息。在本申请的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统中，对具有CBTC功能的ATP设备进行改造，使其能够接收轨道电路信息。因此，本申请的具有CBTC功能的ATP设备既不同于固定及准移动闭塞制式下的ATP设备，也不同于现有的CBTC制式下的ATP设备，而是对现有CBTC制式下的ATP设备的改进。

关于对现有CBTC制式下的ATP设备的部分改进内容，可以参考本申请人在先提交的以下中国专利：1)名称为“一种兼容多种应答器的ATP系统”、申请号为201621395988.7的中国实用新型专利申请；2)名称为“一种地铁车辆的移动闭塞模式的车载信号设备”、申请号为201621396084.6的中国实用新型专利申请；3)名称为“列车自动运行系统”、申请号为201621397054.7的中国实用新型专利申请；4)名称为“一种安全输入转换装置”、申请号为201621396068.7的中国实用新型专利申请。

本申请的车载自动超速防护ATP设备将接收的轨道电路等信息进行处理，MMI界面转换单元将接收到的处理后的信息按照固定及准移动闭塞的现有使用格式进行转换，以显示在MMI界面上，方便司机查看。在线路CBTC化改造的后期，例如，当地面设备改造完成，车载系统和地面系统的CBTC功能全部调试完成，运营公司的工作人员也培训完成之后，车载系统和地面系统均可切换到CBTC制式下运营，此时MMI可以直接显示CBTC的信息格式，此时可以屏蔽MMI界面转换单元的功能，使得车载自动超速防护ATP设备的输出信息直接显示在MMI界面上。

优选地，所述轨道电路读取单元包括两个轨道电路读取器天线，所述两个轨道电路读取器天线分别安装在列车的第一个轮对的左右侧车轮旁。

进一步地，所述应答器天线为欧标应答器天线。

需要说明的是，列车原有的固定及准移动闭塞下的应答器天线为美标应答器天线，改造之后的应答器天线为欧标应答器天线，可完全兼容固定及准移动闭塞及移动闭塞信号系统软件。

进一步地，还包括：

无司机自动驾驶DTO接口电路(图中未示出)。

需要说明的是，现有的车载系统是基于轨道电路的固定及准移动闭塞，运力不足；改造后的CBTC车载系统增加基于移动闭塞的DTO接口电路，提供系统能力，缩小运营间隔至2分钟。

进一步地，所述车载系统中存储有电子地图，所述电子地图是根据轨道电路的始端和终端绘制得到的，所述电子地图中的计轴区段与轨道电路的始端和终端建立有固定的映射关系。

在CBTC制式下，电子地图被保存在数据存储单元DSU(Data Storage Unit)中，数据存储单元DSU是独立于自动超速防护ATP设备、自动驾驶ATO设备的设备，电子地图常常较大，例如，一条线路的电子地图占用的存储空间可能是几十兆字节。由于电子地图要反映轨道电路的信息，所以就依据轨道电路的始端和终端来绘制电子地图，即，电子地图的一个或几个计轴区段对应于一段轨道电路，使得这一个或几个计轴区段的一个方向的始端对应于该段轨道电路的始端，这一个或几个计轴区段的一个方向的终端对应于该段轨道电路的终端。此外，一个计轴区段往往包括几个逻辑区段，每个逻辑区段对应于哪个轨道电路也是清楚的。

进一步地，工作在固定及准移动闭塞工作模式的列车具有等级依次升高的受限驾驶模式RM-Q、编码模式CM-Q、自动驾驶模式AM-Q；工作在CBTC移动闭塞工作模式的列车具有等级依次升高的受限驾驶模式RM、编码模式CM、自动驾驶模式AM，当列车需要在固定及准移动闭塞工作模式与CBTC移动闭塞工作模式之间切换时，执行以下至少一个动作：

受限驾驶模式RM-Q与受限驾驶模式RM直接切换；

编码模式CM-Q与编码模式CM直接切换；

受限驾驶模式RM-Q直接升级到编码模式CM；

受限驾驶模式RM直接升级到编码模式CM-Q；

自动驾驶模式AM-Q与自动驾驶模式AM直接切换。

图3是本发明一个实施例的兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统运行方法的流程示意图。如图3所示，本发明实施例的方法包括：

S31：当CBTC车载系统的轨道电路读取器天线收到轨道电路发送来的信息时，所述CBTC车载系统切换到固定及准移动闭塞工作模式，所述轨道电路读取单元与车载自动超速防护ATP设备相互传递信息，同时，车载自动超速防护ATP设备不处理WLAN/LTE单元的信息；

S32：当所述CBTC车载系统的轨道电路读取器天线无法收到轨道电路发送来的信息时，所述CBTC车载系统切换到CBTC移动闭塞工作模式，所述WLAN/LTE单元、地面设备与所述车载自动超速防护ATP设备相互传递信息，同时，车载自动超速防护ATP设备不处理所述轨道电路读取单元和所述车地双向通信设备的信息。

需要知道的是，以上仅是本申请的一个实施例，作为另一个实施例，具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备也可以同时处理WLAN/LTE单元的信息和轨道电路读取单元的信息。例如，在地面既有固定及准移动闭塞系统又有CBTC系统的情况下，比如两种制式的一个共同管理的区段，具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备可以择一使用地面信息，以提高效率或增强安全性。具体地，，可以使用WLAN/LTE单元传递的移动授权MA1的信息和轨道电路读取单元传递的移动授权MA2的信息。

作为又一个实施例，具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备也可以同时处理WLAN/LTE单元的信息和轨道电路读取单元、车地双向通信设备的信息。例如，在地面既有固定及准移动闭塞系统又有CBTC系统的情况下，比如两种制式的一个共同管理的区段，具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备可以择一使用地面信息，以提高效率或增强安全性。具体地，可以使用WLAN/LTE单元传递的移动授权MA1的信息和轨道电路读取单元、车地双向通信设备传递的移动授权MA2的信息。

进一步地，所述轨道电路读取单元、车地双向通信设备与车载自动超速防护ATP设备相互传递信息，包括：

所述车地双向通信设备接收列车自动监测系统ATS的运行计划信息，并将接收到的运行计划信息发送至所述车载自动超速防护ATP设备；

轨道电路读取器TCR接收轨道电路读取器天线发送的轨道电路码序，并将接收的轨道电路码序发送至所述车载自动超速防护ATP设备。

进一步地，所述WLAN/LTE单元、地面设备与所述车载自动超速防护ATP设备相互传递信息，包括：

所述WLAN/LTE单元接收地面应答器发送的应答器信息，并将所述应答器信息发送至车载自动超速防护ATP设备；

所述车载自动超速防护ATP设备将根据所述应答器信息获得的列车位置信息经所述WLAN/LTE单元发送至区域控制器ZC。

图4是本发明一个实施例的针对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的CBTC移动闭塞改造方法的流程示意图。如图4所示，本发明实施例的方法包括：

S41：将固定及准移动闭塞的车载子系统改造为上述的CBTC车载系统，该CBTC车载系统能够与固定及准移动闭塞的轨道电路子系统和固定及准移动闭塞的地面联锁子系统收发数据，使得列车在固定及准移动闭塞下运行；

S42：在步骤S41之后预设时间内，在不影响轨道交通线路正常运营的前提下，开始在地面逐渐布置CBTC地面联锁子系统和区域控制器子系统，调试完成的CBTC地面联锁子系统和区域控制器子系统能够与所述CBTC车载系统进行CBTC移动闭塞的通信，使得列车在CBTC移动闭塞下运行；

在实际应用中，在车载系统改造完毕后(至少2年)，在不影响轨道交通线路正常运营的前提下，在未来2-3年的时间开始在地面逐渐布置CBTC地面联锁子系统和区域控制器子系统。

本发明实施例在地铁运营公司无法安排地铁整体改造的前提下，对列车进行部分改造/维护，先降低列车导致的故障率，等到符合改造年限时，再对地面设备进行改造。本发明实施例将地铁改造分为列车改造和地面设备改造两步走，既能逐渐地减少地铁故障，又能使得改造费用在数年中进行平摊，减少短期内的大额资金压力。

在本发明实施例的一种可选的实施方法中，还包括：

S43：拆除固定及准移动闭塞的轨道电路子系统和固定及准移动闭塞的地面联锁子系统，完成对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的改造。

需要说明的是，CBTC地面联锁子系统与计轴相配合，与屏蔽门联动，集成度更高；而拆除的固定及准移动闭塞的联锁子系统，与轨道电路子系统相配合，不能与屏蔽门联动。

对于车载系统的改造，如图5a和图5b所示，新增车载VOBC机架、按钮开关LTE设备、头尾通信、MMI以及DTO接口电路；拆除ATP/ATO机柜和人机接口单元。

如图6所示，为避免在车载系统改造的过程中对现有车体结构造成的影响，在实际应用中，拆除替换DIU司机接口单元、ATP/ATO机柜；继续沿用ATP天线、ATO天线、APR阅读器、雷达和速度传感器。

本发明实施例列车与信号接口按照最新的功能需求进行修改，通过软件启用无线通信接口、欧标应答器接口以及TMS接口(通信)；屏蔽机车信号接口、美标应答器接口以及TMS接口(开关量)；沿用车辆接口、速度传感器接口及雷达接口。

需要说明的是，原有的雷达、速度传感器升级后可用，但是为了维护方便且提高精度，换用了新的雷达和速度传感器。

列车原有的固定及准移动闭塞下的应答器天线为美标应答器天线，为了与CBTC制式下的地面欧标应答器进行通信，在车载系统中安装欧标应答器天线。

具体地，欧标应答器天线与车载应答器BTM主机相连；美标应答器天线通过APR输入板与车载应答器BTM主机相连，美标应答器天线接收到地面美标应答器的信号时，将信号发送至APR输入板，APR输入板对信号进行逻辑运算并将处理后的信号发送至车载应答器主机BTM，实现车载系统对欧标应答器和美标应答器的兼容。当车载系统运行在固定及准移动闭塞工作模式下时，可通过美标应答器天线与地面美标应答器通信；当车载系统运行在CBTC移动闭塞工作模式下时，可通过欧标应答器天线与地面欧标应答器进行通信。

如图7所示，在实际应用中，通过设置在车顶和车下两个位置的LTE天线，可以实现立体式接收轨旁漏缆信息。同时，可以增加轨旁漏缆布置的选择，既可布置在站台下侧也可布置在洞内墙壁上等多处位置，从而适应复杂的轨旁情况。

本发明实施例在实现CBTC功能的基础上，对车载系统进行功能扩展，实现列车自动广播、自动出库回库、自动发车(发车无需司机按压ATO启动按钮，终点站无需司机操作自动进行无人折返作业)列车司机室门监控、门自动关闭控制等多个扩展功能。

对于未来的地面设备的改造，如图8a和8b所示，新增计轴系统作为占用检测，新增ATS、ATP、CI和MSS系统，新增基于LTE的车地无线通信，新增电源设备和站台折返按钮，安装轨旁欧标应答器；一次性拆除地面APR信标。

在实际应用中，本发明实施例加装轨旁吸能装置及欧标应答器设备，完善车辆性能，实现ATO精确停车功能。

本发明实施例为实现固定及准移动闭塞系统向CBTC移动闭塞系统的平稳过渡，新增计轴系统作为信号系统的占用检测设备，替代现有的轨道电路；新增联锁，替代既有联锁；新增ATS系统替换现有的ATS系统，实现更完善的列车状态监督和调整功能；新增基于LTE的数据通信系统，实现CBTC系统各子系统间的数据通信，实现为PIS、CCTV、信号的综合承载建立条件。新增轨旁电源系统，为各新增系统供电。

通过对北京地铁5号线TP428车的采用本发明实施例的方法进行改造，取得了良好的技术效果，有效缩短改造工期、减少项目投资，最终达到合理、有效的运营间隔。改造后的TP428车虽然依然运行在地铁5号线的固定及准移动闭塞下，但是其具有CBTC的多个可扩展功能(例如，列车自动广播、自动出库回库等)。

本发明实施例提供了兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统，还提供了兼容固定及准移动闭塞的CBTC车载系统运行方法以及针对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的CBTC移动闭塞改造方法，克服了现有技术中轨道交通故障率低、维护压力大的缺陷，可实现列车在CBTC移动闭塞下运行；将地铁改造分为列车改造和地面设备改造两步走，既能逐渐地减少地铁故障，又能使得改造费用在数年中进行平摊，减少短期内的大额资金压力。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种针对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的CBTC移动闭塞改造方法，其特征在于，包括：

S1：将固定及准移动闭塞的车载子系统改造为CBTC车载系统，所述CBTC车载系统包括：

具有CBTC功能的车载自动超速防护ATP设备、具有CBTC功能的自动驾驶ATO设备、具有CBTC功能的应答器接收单元、WLAN/LTE单元、雷达、速度传感器和无司机自动驾驶DTO接口电路；

还包括：轨道电路读取单元；

其中，所述自动驾驶ATO设备、应答器单元、WLAN/LTE单元、雷达、速度传感器、轨道电路读取单元均连接到所述车载自动超速防护ATP设备；

所述应答器接收单元包括车载应答器BTM主机和应答器天线，所述车载应答器BTM主机用于接收应答器天线发送的应答器报文，并将接收的应答器报文发送至所述车载自动超速防护ATP设备；

所述速度传感器用于检测列车的运行速度，并将所述运行速度发送至所述车载自动超速防护ATP设备；

所述轨道电路读取单元包括轨道电路读取器TCR和轨道电路读取器天线，所述轨道电路读取器TCR用于接收所述轨道电路读取器天线发送的轨道电路码序，并将接收的轨道电路码序发送至所述车载自动超速防护ATP设备；

所述车载自动超速防护ATP设备用于根据所述应答器报文和所述轨道电路码序获取列车的移动授权MA，还用于根据所述移动授权MA对列车进行控制；

该CBTC车载系统能够与固定及准移动闭塞的轨道电路子系统和固定及准移动闭塞的地面联锁子系统收发数据，使得列车在固定及准移动闭塞下运行；

S2：在步骤S1之后预设时间内，在不影响轨道交通线路正常运营的前提下，开始在地面逐渐布置CBTC地面联锁子系统和区域控制器子系统，调试完成的CBTC地面联锁子系统和区域控制器子系统能够与所述CBTC车载系统进行CBTC移动闭塞的通信，使得列车在CBTC移动闭塞下运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

S3：拆除固定及准移动闭塞的轨道电路子系统和固定及准移动闭塞的地面联锁子系统，完成对固定及准移动闭塞的轨道交通线路的改造。