CN107323484A - 基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统，包括：第一列车车载控制装置和第二列车车载控制装置；所述第一列车车载控制装置包括第一安全平台、第一定位系统、第一完整性检查系统、第一短报文装置和第一无线通信装置；所述第二列车车载控制装置包括第二安全平台、第二定位系统、第二完整性检查系统、第二短报文装置和第二无线通信装置；所述第一安全平台分别与所述第一定位系统、第一完整性检查系统、第一短报文装置、第一无线通信装置进行通信连接；所述第二安全平台分别与所述第二定位系统、第二完整性检查系统、第二短报文装置、第二无线通信装置进行通信连接。

Description

基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统

技术领域

本发明属于铁路信号技术领域，特别涉及一种基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统。

背景技术

列车控制系统负责控制列车在线路上的运行，通常采用时间分隔或者空间分隔等方法来确保列车彼此之间保持固定或者可变的间隔，实现列车的启动、追踪运行和到站停车，避免碰撞等事故的发生。在上述控制中，列车需要获取行车的授权，列车控制系统需要掌握列车的位置等状态信息。

现有技术中列车控制系统主要有如下几种方式：

1、由地面控制系统通过轨道空闲监测设备(如轨道电路、计轴)等设备将线路分隔为一个个轨道区段，探测轨道区段上的是否存在列车占用从而确定列车的位置，在保留必要的保护区段后，由信号机、应答器、或者轨道电路本身，以轨道区段为单位，传递授权指令(如空闲区段数量、速度、允许进入或停车等)，来分隔列车，达到控制列车运行的目的；

2、由地面控制系统根据列车测速测距系统完成的定位，以及列车自主完成的或地面设备配合完成的列车完整性检查，通过沿轨道部署的车地通信系统，如WiFi网络、GSM-R网络、LTE-M网络、漏缆、波导管、TETRA等，周期性传送列车位置信息到地面控制系统，地面控制系统根据列车位置信息和轨旁状态，计算出授权指令(如移动授权、目标点、速度等)，再由车地通信系统周期性返回给列车，列车依据上述指令来实现列车的运行；

然而，对于上述方式1，主要以轨道区段的物理分隔作为列车控制系统定位和控制的基础单元，虽然成本较低，但是轨旁设备数量巨大、维护困难，且控制颗粒度较粗。一旦要求更高的行车密度，系统即便在加大成本投入，缩短轨道区段间隔，由于通信速度较低，系统响应较慢，也难以满足列车控制系统需求；

对于上述方式2，典型的如CTCS3系统，仍然无法摆脱对轨道电路物理分隔区段的依赖；即使在使用移动闭塞或者虚拟闭塞方式的系统，典型的如城市轨道交通的CBTC系统，可以大幅减少轨道区段的分隔数量，但是部分也还是保留计轴作为后备降级的应对手段。但对于方式2的车地通信方式，不论是固定闭塞、虚拟闭塞还是移动闭塞，都需要沿线架设大量的通信基础设施(如通信基站、无线接入点、漏缆、波导管等)，投资较高，维护困难，且网络易受干扰，额外的多重网络冗余进一步增加了系统复杂度。

鉴于上述情况，本发明提出了一种新型解决方案，以车载设备为主体，通过北斗短报文通信与车车通信相结合，在不需要大量部署轨旁空闲检测设备和通信基础设施的情况下，实现对列车的灵活控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新型的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统。本发明通过卫星的短报文技术和无线通信技术，在列车与列车之间、列车与地面之间建立通信连续，不需要沿轨道部署通信基础设施(如无线接入点、通信基站、漏泄电缆等)解决车地状态的传输和列车控制指令的交互，本发明的列车控制系统，既可以通过地面控制设备完整对列车的控制，也可以由车载设备独立完成列车的运行控制(如列车追踪等)。本发明通过以下技术方案实现。

一方面，本发明提供一种基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统，所述第一列车车载控制装置包括第一安全平台、第一定位系统、第一完整性检查系统、第一短报文装置和第一无线通信装置；

所述第二列车车载控制装置包括第二安全平台、第二定位系统、第二完整性检查系统、第二短报文装置和第二无线通信装置；

所述第一安全平台分别与所述第一定位系统、第一完整性检查系统、第一短报文装置、第一无线通信装置进行通信连接；所述第二安全平台分别与所述第二定位系统、第二完整性检查系统、第二短报文装置、第二无线通信装置进行通信连接；所述第一安全平台包括第一CPU，所述第二安全平台包括第二CPU。

其中，所述第一安全平台可以具有2个或更多个第一CPU，例如二取二系统、三取二系统；所述第二安全平台可以具有2个或更多个第二CPU，例如二取二系统、三取二系统。所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置均具有相应的无线通信天线，所述第一短报文装置和所述第二短报文装置均具有相应的短报文天线。

所述第一安全平台具有第一列车自动防护系统和/或第一列车自动驾驶系统(列车自动防护即ATP，列车自动驾驶即ATO)，所述第二安全平台具有第二列车自动防护系统和/或第二列车自动驾驶系统(列车自动防护即ATP，列车自动驾驶即ATO)。

进一步地，所述第一定位系统和所述第二定位系统即构成列车定位系统，列车定位系统优选地具有以下结构：所述第一定位系统包括第三短报文装置、第三CPU、第三卫星导航装置、第三惯性导航装置和第三无线电装置，所述第三CPU分别与所述第三短报文装置、所述第三卫星导航装置、所述第三惯性导航装置、所述第三无线电装置进行通信连接；所述第二定位系统包括第四短报文装置、第四CPU、第四卫星导航装置、第四惯性导航装置和第四无线电装置，所述第四CPU分别与所述第四短报文装置、所述第四卫星导航装置、所述第四惯性导航装置、所述第四无线电装置进行通信连接。

其中，所述第三CPU和所述第四CPU可以分别包括多个CPU单元，相应的，所述第三卫星导航装置和所述第四卫星导航装置可以分别包括多个卫星导航单元，所述第三惯性导航装置和所述第四惯性导航装置可以分别包括多个惯性导航单元。所述第三和第四卫星导航装置可以具有相应的卫星天线。所述第三短报文装置和所述第四短报文装置可以分别具有相应的卫星短报文天线，所述第三无线电装置和所述第四无线电装置可以分别具有相应的无线侦听天线。所述无线电信号特征可以是频率、场强和/或基站的识别号等。

进一步地，所述第三无线电装置和所述第四无线电装置用于采集列车两端当前位置的无线电信号特征；所述第三卫星导航装置和所述第四卫星导航装置用于采集列车两端的位置数据；所述第三CPU和所述第四CPU用于根据所述列车两端的位置数据实时解算出列车位置；所述第三惯性导航装置和所述第四惯性导航装置用于采集列车两端的惯导数据，用来提高列车定位系统的定位精度。

进一步地，所述第三CPU和所述第四CPU用于提取所述列车两端当前位置的无线电信号特征，形成区域的无线电信号指纹，存入列车地面控制系统的铁路沿线无线电指纹数据库。

其中，可通过列车多次反复运行，不断扩大和更新所述无线电指纹数据库。

进一步地，在将区域的无线电信号指纹存入列车地面控制系统的铁路沿线无线电指纹数据库时，同时存入该指纹的时间戳。

进一步地，第三CPU发送控制指令到第三卫星导航装置和/或第三惯性导航装置，接收第三卫星导航装置和/或第三惯性导航装置的数据(经纬度、速度、航向和/或加速度、角速度等)；第四CPU发送控制指令到第四卫星导航装置和/或第四惯性导航装置，接收第四卫星导航装置和/或第四惯性导航装置的数据(经纬度、速度、航向和/或加速度、角速度等)；第三CPU和第四CPU还分别控制第三无线电装置和第四无线电装置，实时收集铁路沿线的所述无线电信号特征。第三CPU和第四CPU还分别控制第三短报文装置和第四短报文装置，接收和发送卫星短报文。

其中，所述列车定位系统也可以是现有技术中或其他可能结构的列车定位系统，例如其他车载式列车定位系统。

进一步地，所述第一完整性检查系统和所述第二完整性检查系统即构成列车完整性检查系统，列车完整性检查系统优选地具有以下结构：所述第一完整性检查系统包括第五列车自动防护系统接口装置、第五CPU、第五卫星导航装置、第五惯性导航装置和第五无线通信装置；所述第五CPU分别与所述第五列车自动防护系统接口装置、所述第五卫星导航装置、所述第五惯性导航装置、所述第五无线通信装置进行通信连接；所述第二完整性检查系统包括第六列车自动防护系统接口装置、第六CPU、第六卫星导航装置、第六惯性导航装置和第六无线通信装置；所述第六CPU分别与所述第六列车自动防护系统接口装置、所述第六卫星导航装置、所述第六惯性导航装置、所述第六无线通信装置进行通信连接。

其中，所述第五CPU和所述第六CPU可以分别包括多个CPU单元，相应的，所述第五卫星导航装置和所述第六卫星导航装置可以分别包括多个卫星导航单元，所述第五惯性导航装置和所述第六惯性导航装置可以分别包括多个惯性导航单元。所述第五卫星导航装置和所述第六卫星导航装置可以具有相应的卫星天线。所述第五和第六列车自动防护系统接口装置可以具有相应的GSM/LTE天线。所述第五和第六无线通信装置可以具有相应的无线通信天线。

进一步地，所述第五卫星导航装置和所述第六卫星导航装置用于采集列车两端的位置数据；所述第五惯性导航装置和所述第六惯性导航装置用于采集列车两端的惯导数据；所述第五无线通信装置和所述第六无线通信装置用于将所述列车两端的位置数据进行交互；所述第五无线通信装置和所述第六无线通信装置还用于将所述列车两端的惯导数据进行交互。

进一步地，所述第五CPU和所述第六CPU用于将所述列车两端的惯导数据和/或位置数据进行比较运算，获取列车长度数据；所述第五CPU和所述第六CPU将获取的所述列车长度数据通过所述第五列车自动防护系统接口装置和所述第六列车自动防护系统接口装置分别传送给所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统。

进一步地，第五CPU发送控制指令到第五卫星导航装置和/或第五惯性导航装置，获取第五卫星导航装置和/或第五惯性导航装置的数据(经纬度、速度、航向和/或加速度、角速度等)；第六CPU发送控制指令到第六卫星导航装置和/或第六惯性导航装置，获取第六卫星导航装置和/或第六惯性导航装置的数据(经纬度、速度、航向和/或加速度、角速度等)；第五CPU和第六CPU还分别控制第五无线通信装置和第六无线通信装置的收发。上述第五和第六CPU还可以控制上述第五和第六惯性导航装置传送惯性导航数据给上述第五和第六卫星导航装置。第五无线通信装置和第六无线通信装置为车头车尾建立通信链路。上述第五和第六CPU还可接收所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统发送的速度信息、差分信息及安全时钟信息等，同时将列车长度信息、速度信息、头尾位置信息和完整性信息等发送给所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统。

其中，所述列车完整性检查系统也可以是现有技术中或其他可能结构的列车完整性检查系统，例如其他车载式列车完整性检查系统。

另一方面，本发明还提供基于上述列车控制系统进行列车控制的方法，包括以下步骤：

1)通过所述第一定位系统和所述第二定位系统实时采集列车的定位信息；通过所述第一完整性检查系统和所述第二完整性检查系统实时获取列车的长度信息；所述第一安全平台和所述第二安全平台获取当前列车的列车定位信息和列车长度信息；

2)将所述列车的定位信息和所述列车的长度信息通过所述第一短报文装置和所述第二短报文装置经由卫星传送给相邻车辆，和/或将所述列车的定位信息和所述列车的长度信息通过所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置传送给相邻车辆；

3)所述第一安全平台和所述第二安全平台通过所述第一短报文装置和所述第二短报文装置接收相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息，和/或所述第一安全平台和所述第二安全平台通过所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置接收相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息；

4)所述第一安全平台和所述第二安全平台根据“相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息”和“当前列车的列车定位信息和列车长度信息”计算出当前列车的移动授权。

进一步地，上述方法还包括以下步骤，

5)列车地面控制系统通过自身的短报文天线接收来自卫星的所述列车的定位信息和所述列车的长度信息，从而对列车进行控制。

其中，所述相邻列车可以是当前列车前方的一辆或几辆列车，也可以是当前列车后方的一辆或几辆列车。

其中，所述列车定位系统通过以下方法对列车进行定位，包括：

a)所述第三卫星导航装置和所述第四卫星导航装置实时采集列车两端的位置数据；所述第三无线电装置和所述第四无线电装置用于采集列车两端当前位置的无线电信号特征；

b)所述第三CPU和所述第四CPU根据所述列车两端的位置数据实时解算出列车位置；所述第三CPU和所述第四CPU提取所述列车两端当前位置的无线电信号特征，形成区域的无线电信号指纹，存入列车地面控制系统的铁路沿线无线电指纹数据库；

c)根据卫星信号获取列车位置；根据实时采集到的无线电信号特征，向所述无线电指纹数据库进行索引，获得对应的列车位置。

进一步地，还包括以下步骤，

d)通过卫星短报文通信，将步骤c)获取的列车位置信息传送给所述列车地面控制系统；

e)如果根据卫星信号解算的列车位置与实时采集到的无线电信号索引的列车位置不同，在鉴别后选择是否丢弃。

其中，所述列车完整性检查系统通过以下方法对列车完整性进行检查，包括：

A)所述第五卫星导航装置和所述第六卫星导航装置实时采集列车两端的位置数据；所述第五惯性导航装置和所述第六惯性导航装置实时采集列车两端的惯导数据；

B)所述第五无线通信装置和所述第六无线通信装置用于将所述列车两端的位置数据和/或惯导数据进行交互；

C)所述第五CPU和所述第六CPU用于将所述列车两端的惯导数据和/或位置数据进行比较运算，获取列车长度数据并实时监测列车的完整性状态。

进一步地，还包括以下步骤，

D)所述第五CPU和所述第六CPU将获取的所述列车长度数据和/或所述完整性状态分别传送给所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统；

E)所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统将所述列车长度数据和/或所述完整性状态传递给轨旁控制装置，用于列车运行控制。

其中，上述“第一”、“第二”仅是为了标识，并不意图限定部件的结构，也并非对各部件的排序。上述“列车”的类型可以例如是普通列车、动车、高铁、城市轨道车辆等轨道编组车辆。上述“卫星”可以是具有定位和短报文通信功能的各种卫星系统。对于短报文通信，可以是卫星通信等不需要轨旁基础设施的星基通信网络。

本发明的有益效果：

1、同时采用北斗短报文和车车无线通信系统进行列车状态信息和列车移动授权的传递，确保了在不同密度情况下对通信的不同需求(频次、间隔、数据量等)；高密度短间隔时，车车无线通信作为主体；低密度长间隔时，北斗短报文通信作为补充；

2、设置了地面控制系统，可同时作为路由调度中心和移动授权计算中心。一方面可以在单一通信失效时通过打通短报文通信和车车无线通信产生迂回路由实现冗余的通信链路；另一方面也可以作为统一的调度中心和控制中心，计算全线列车的移动授权，满足一体化调度的需求；

3、列车定位和完整性检查以列车为主体实现，不由轨旁系统完成；

4、系统既可以按照移动闭塞的方式，实现列车追踪，也可以配置成物理区段或者逻辑区段的位置占用方式，实现兼容现有固定闭塞方式的列车控制系统。

本发明以车载设备为主体，通过北斗短报文通信与车车通信相结合，在不需要大量部署轨旁空闲检测设备和通信基础设施的情况下，实现对列车的灵活控制。一方面在保留充分备用系统的同时，大幅减少了轨旁设备，既降低了系统复杂度，同时提升了系统可靠性，减少了维修工作量；另一方面，可以根据不同线路情况灵活配置，最大情况下满足不同标准下的列车控制系统的兼容性要求。

附图说明

图1本发明的一种实施方式的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统的结构示意图。

图2本发明的一种实施方式的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统的通信链路示意图。

图3本发明的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统中的一种实施方式的列车定位系统的结构示意图。

图4本发明的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统中的另一种实施方式的列车定位系统的结构示意图。

图5本发明的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统中的一种实施方式的列车完整性检查系统的结构示意图。

图6本发明的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统中的另一种实施方式的列车完整性检查系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6对本发明的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统及控制方法做详细说明。

如图1-6所示，基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统，包括：第一列车车载控制装置和第二列车车载控制装置；第一列车车载控制装置包括第一安全平台110、第一定位系统120、第一完整性检查系统150、第一短报文装置170和第一无线通信装置130；

第二列车车载控制装置包括第二安全平台110、第二定位系统120、第二完整性检查系统150、第二短报文装置170和第二无线通信装置130；

第一安全平台110分别与第一定位系统120、第一完整性检查系统150、第一短报文装置170、第一无线通信装置130进行通信连接；第二安全平台110分别与第二定位系统120、第二完整性检查系统150、第二短报文装置170、第二无线通信装置130进行通信连接；第一安全平台110包括第一CPU，第二安全平台110包括第二CPU；第一安全平台具有第一列车自动防护系统，第二安全平台具有第二列车自动防护系统。

第一定位系统120包括第三短报文装置270、第三CPU 210、第三卫星导航装置230、第三惯性导航装置220和第三无线电装置250，第三CPU 210分别与第三短报文装置270、第三卫星导航装置230、第三惯性导航装置220、第三无线电装置250进行通信连接；

第二定位系统120包括第四短报文装置270、第四CPU 210、第四卫星导航装置230、第四惯性导航装置220和第四无线电装置250，第四CPU 210分别与第四短报文装置270、第四卫星导航装置230、第四惯性导航装置220、第四无线电装置250进行通信连接。

第一完整性检查系统150包括第五列车自动防护系统接口装置370、第五CPU 310、第五卫星导航装置330、第五惯性导航装置320和第五无线通信装置350；第五CPU 310分别与第五列车自动防护系统接口装置370、第五卫星导航装置330、第五惯性导航装置320、第五无线通信装置350进行通信连接；

第二完整性检查系统150包括第六列车自动防护系统接口装置370、第六CPU 310、第六卫星导航装置330、第六惯性导航装置320和第六无线通信装置350；第六CPU 310分别与第六列车自动防护系统接口装置370、第六卫星导航装置330、第六惯性导航装置320、第六无线通信装置350进行通信连接。

第三无线电装置250和第四无线电装置250用于采集列车两端当前位置的无线电信号特征；

第三卫星导航装置230和第四卫星导航装置230用于采集列车两端的位置数据；

第三CPU 210和第四CPU 210用于根据列车两端的位置数据实时解算出列车位置。

第五卫星导航装置330和第六卫星导航装置330用于采集列车两端的位置数据；

第五惯性导航装置320和第六惯性导航装置320用于采集列车两端的惯导数据；

第五无线通信装置350和第六无线通信装置350用于将列车两端的位置数据进行交互；第五无线通信装置350和第六无线通信装置350还用于将列车两端的惯导数据进行交互。

第三惯性导航装置220和第四惯性导航装置220用于采集列车两端的惯导数据。

第五CPU和所述第六CPU用于将列车两端的惯导数据和/或位置数据进行比较运算，获取列车长度数据；第五CPU和第六CPU将获取的列车长度数据通过第五列车自动防护系统接口装置和第六列车自动防护系统接口装置分别传送给第一列车自动防护系统和第二列车自动防护系统。

第三CPU 210和第四CPU 210用于提取列车两端当前位置的无线电信号特征，形成区域的无线电信号指纹，存入列车地面控制系统90的铁路沿线无线电指纹数据库。

在将区域的无线电信号指纹存入列车地面控制系统90的铁路沿线无线电指纹数据库时，同时存入该指纹的时间戳。

图4示出了另一种实施方式的列车定位系统的结构，第三CPU 210和第四CPU 210分别包括CPU单元211和CPU单元212(第三CPU 210和第四CPU 210可以分别包括多组“CPU单元211和CPU单元212”)，第三卫星导航装置和第四卫星导航装置分别包括卫星导航单元231和卫星导航单元232(第三卫星导航装置和第四卫星导航装置可以分别包括多组“卫星导航单元231和卫星导航单元232”)，第三惯性导航装置和第四惯性导航装置分别包括惯性导航单元221和惯性导航单元222(第三惯性导航装置和第四惯性导航装置可以分别包括多组“惯性导航单元221和惯性导航单元222”)。每个卫星导航单元均具有相应的卫星天线241、242。CPU单元211和CPU单元212均单独进行计算，两者会将计算结果进行比较，并根据比较结果来决定是否采用上述计算结果和/或切换到另一组“CPU单元211和CPU单元212”和/或“将列车定位系统自动或手动复位重启”。在卫星信号良好时，可以优先根据卫星信号进行列车位置解算；在卫星信号不良时，可以优先依据实时采集到的无线电指纹特征索引，获得对应的列车位置。通过北斗短报文通信，将列车位置信息传送给列车地面控制系统90。

图6示出了另一种实施方式的列车完整性检查系统的结构，第五CPU 310和第六CPU 310分别包括CPU单元311和CPU单元312(第五CPU 310和第六CPU 310可以分别包括多组“CPU单元311和CPU单元312”)，第五卫星导航装置和第六卫星导航装置分别包括卫星导航单元331和卫星导航单元332(第五卫星导航装置和第六卫星导航装置可以分别包括多组“卫星导航单元331和卫星导航单元332”)，第五惯性导航装置和第六惯性导航装置分别包括惯性导航单元321和惯性导航单元322(第五惯性导航装置和第六惯性导航装置可以分别包括多组“惯性导航单元321和惯性导航单元322”)。每个卫星导航单元均具有相应的卫星天线341、342。CPU单元311和CPU单元312均单独进行计算，两者会将计算结果进行比较，并根据比较结果来决定是否采用上述计算结果和/或切换到另一组“CPU单元311和CPU单元312”和/或“将列车完整性检查系统自动或手动复位重启”。在卫星信号存在的情况下，可以通过卫星导航装置获取列车头部和尾部的位置，通过运算后，可以获得列车长度，通过持续跟踪长度变化，可以获得列车的完整性状态。一旦长度变化超过数量和次数的阈值，则产生完整性丢失报警，传送给ATP。为了获得较好的卫星定位精度，在卫星信号良好的情况下，会采取单个星座或者多个星座(如GPS、北斗、GLONASS、伽利略等)的卫星导航数据，以及惯性导航数据融合的方法来提升性能。在必要时，还可以从ATP获取列车速度信息以及卫星差分信息，用于辅助列车位置计算。在卫星信号不良，卫星导航装置无法获取数据的情况下，通过获取列车头部和尾部的惯性导航装置的惯导数据(如加速度、角速度、磁偏角等)，持续跟踪列车两端的姿态和运动轨迹，从而确定列车的完整性状态。一旦两端的状态在数值和时间轴对比上产生明显变化(如加速度变化差异较大、运动轨迹重合差异较大等)，则产生完整性丢失报警，传送给ATP。

上述惯性导航装置，可以是加速度计、角速度计、电子罗盘中的一种或者多种。惯导数据例如可以是加速度、角速度、磁偏角等。

当使用本发明的基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统对列车进行控制时，包括以下步骤：

1)通过第一定位系统120和第二定位系统120实时采集列车的定位信息；通过第一完整性检查系统150和第二完整性检查系统150实时获取列车的长度信息；第一安全平台110和第二安全平台110获取当前列车的列车定位信息和列车长度信息；

2)将列车的定位信息和列车的长度信息通过第一短报文装置170和第二短报文装置170经由卫星100传送给相邻车辆，和/或将列车的定位信息和列车的长度信息通过第一无线通信装置130和第二无线通信装置130传送给相邻车辆；

3)第一安全平台110和第二安全平台110通过第一短报文装置170和第二短报文装置170接收相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息，和/或第一安全平台110和第二安全平台110通过第一无线通信装置130和第二无线通信装置130接收相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息；

4)第一安全平台110和第二安全平台110根据“相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息”和“当前列车的列车定位信息和列车长度信息”计算出当前列车的移动授权；

5)列车地面控制系统90通过自身的短报文天线接收来自卫星100的列车的定位信息和所述列车的长度信息。

关于上述授权，视情况一次或者分段给出，授权点前行为列车尾部防护点，该点可以是前行列车尾部附加额外的防护距离的边界，也可以是前行列车占用的虚拟区段外加保护区段的边界。同时，安全平台还负责在列车完整性丢失时产生故障导向安全的响应(如列车紧急制动等)。在列车与列车距离较近时(如10千米，可根据实际情况对列车控制系统进行配置)，车与车之间能够建立无线连接时，后车的安全平台根据无线连接传递的信息进行高频次移动授权计算；在车与车之间因为距离较大无线通信不可用时，改用北斗短报文进行低频次移动授权计算。信息同时在车车无线通信与北斗短报文通信两个网络中传输并路由，列车地面控制系统90作为所有列车短报文信息的备份中转站，监测所有车辆路由可达情况，例如，在直接前后车车通信无法建立时，通知第三车进行迂回转发。还例如，在前车与后车无法建立无线通信和短报文通信时，如后车位于隧道，与前车距离后车太远无法建立车车无线通信，但能够与紧随后车之后的第三车建立无线通信，第三车将收到列车地面控制系统90收到的前车短报文信息，并通过车车无线连接转发给后车。列车地面控制系统90根据需要，也可以作为所有列车的调度中心，负责计算所有列车的移动授权并分发给相应列车。

图1至图6中：

“100”为示例性的北斗卫星，“90”为示例性的列车地面控制系统，“80”为示例性的北斗短报文天线；

“140”为示例性的无线通信天线，“1”、“2”、“3”、“4”表示的是通信链路；

“260”为示例性的无线电侦听天线，“240”为示例性的卫星天线；“21”、“22”、“23”、“24”、“25”、“26”表示的是通信链路；

“390”为示例性的通信基站，“360”为示例性的无线通信天线，“380”为示例性的GSM/LTE天线，“340”为示例性的卫星天线；“31”、“32”、“33”、“34”、“35”、“36”、“37”、“38”表示的是通信链路。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.基于北斗短报文和车车通信的列车控制系统，其特征在于，

包括：第一列车车载控制装置和第二列车车载控制装置；

所述第一列车车载控制装置包括第一安全平台(110)、第一定位系统(120)、第一完整性检查系统(150)、第一短报文装置(170)和第一无线通信装置(130)；

所述第二列车车载控制装置包括第二安全平台(110)、第二定位系统(120)、第二完整性检查系统(150)、第二短报文装置(170)和第二无线通信装置(130)；

所述第一安全平台(110)分别与所述第一定位系统(120)、第一完整性检查系统(150)、第一短报文装置(170)、第一无线通信装置(130)进行通信连接；所述第二安全平台(110)分别与所述第二定位系统(120)、第二完整性检查系统(150)、第二短报文装置(170)、第二无线通信装置(130)进行通信连接；所述第一安全平台(110)包括第一CPU，所述第二安全平台(110)包括第二CPU；所述第一安全平台具有第一列车自动防护系统，所述第二安全平台具有第二列车自动防护系统。

2.根据权利要求1所述的列车控制系统，其特征在于，

所述第一定位系统(120)包括第三短报文装置(270)、第三CPU(210)、第三卫星导航装置(230)、第三惯性导航装置(220)和第三无线电装置(250)，所述第三CPU(210)分别与所述第三短报文装置(270)、所述第三卫星导航装置(230)、所述第三惯性导航装置(220)、所述第三无线电装置(250)进行通信连接；

所述第二定位系统(120)包括第四短报文装置(270)、第四CPU(210)、第四卫星导航装置(230)、第四惯性导航装置(220)和第四无线电装置(250)，所述第四CPU(210)分别与所述第四短报文装置(270)、所述第四卫星导航装置(230)、所述第四惯性导航装置(220)、所述第四无线电装置(250)进行通信连接。

3.根据权利要求1或2所述的列车控制系统，其特征在于，

所述第一完整性检查系统(150)包括第五列车自动防护系统接口装置(370)、第五CPU(310)、第五卫星导航装置(330)、第五惯性导航装置(320)和第五无线通信装置(350)；所述第五CPU(310)分别与所述第五列车自动防护系统接口装置(370)、所述第五卫星导航装置(330)、所述第五惯性导航装置(320)、所述第五无线通信装置(350)进行通信连接；

所述第二完整性检查系统(150)包括第六列车自动防护系统接口装置(370)、第六CPU(310)、第六卫星导航装置(330)、第六惯性导航装置(320)和第六无线通信装置(350)；所述第六CPU(310)分别与所述第六列车自动防护系统接口装置(370)、所述第六卫星导航装置(330)、所述第六惯性导航装置(320)、所述第六无线通信装置(350)进行通信连接。

4.根据权利要求2所述的列车控制系统，其特征在于，

所述第三无线电装置(250)和所述第四无线电装置(250)用于采集列车两端当前位置的无线电信号特征；

所述第三卫星导航装置(230)和所述第四卫星导航装置(230)用于采集列车两端的位置数据；

所述第三CPU(210)和所述第四CPU(210)用于根据所述列车两端的位置数据实时解算出列车位置。

5.根据权利要求3所述的列车控制系统，其特征在于，

所述第五卫星导航装置(330)和所述第六卫星导航装置(330)用于采集列车两端的位置数据；

所述第五惯性导航装置(320)和所述第六惯性导航装置(320)用于采集列车两端的惯导数据；

所述第五无线通信装置(350)和所述第六无线通信装置(350)用于将所述列车两端的位置数据进行交互；所述第五无线通信装置(350)和所述第六无线通信装置(350)还用于将所述列车两端的惯导数据进行交互。

6.根据权利要求2所述的列车控制系统，其特征在于，

所述第三惯性导航装置(220)和所述第四惯性导航装置(220)用于采集列车两端的惯导数据。

7.根据权利要求3所述的列车控制系统，其特征在于，

所述第五CPU和所述第六CPU用于将所述列车两端的惯导数据和/或位置数据进行比较运算，获取列车长度数据；所述第五CPU和所述第六CPU将获取的所述列车长度数据通过所述第五列车自动防护系统接口装置和所述第六列车自动防护系统接口装置分别传送给所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统。

8.根据权利要求2所述的列车控制系统，其特征在于，

所述第三CPU(210)和所述第四CPU(210)用于提取所述列车两端当前位置的无线电信号特征，形成区域的无线电信号指纹，存入列车地面控制系统(90)的铁路沿线无线电指纹数据库。

9.根据权利要求8所述的列车控制系统，其特征在于，

在将区域的无线电信号指纹存入列车地面控制系统(90)的铁路沿线无线电指纹数据库时，同时存入该指纹的时间戳。

10.基于权利要求1-9任一项所述的列车控制系统进行列车控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过所述第一定位系统(120)和所述第二定位系统(120)实时采集列车的定位信息；通过所述第一完整性检查系统(150)和所述第二完整性检查系统(150)实时获取列车的长度信息；所述第一安全平台和所述第二安全平台获取当前列车的列车定位信息和列车长度信息；

2)将所述列车的定位信息和所述列车的长度信息通过所述第一短报文装置(170)和所述第二短报文装置(170)经由卫星(100)传送给相邻车辆，和/或将所述列车的定位信息和所述列车的长度信息通过所述第一无线通信装置(130)和所述第二无线通信装置(130)传送给相邻车辆；

3)所述第一安全平台(110)和所述第二安全平台(110)通过所述第一短报文装置(170)和所述第二短报文装置(170)接收相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息，和/或所述第一安全平台(110)和所述第二安全平台(110)通过所述第一无线通信装置(130)和所述第二无线通信装置(130)接收相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息；

4)所述第一安全平台(110)和所述第二安全平台(110)根据“相邻车辆的列车定位信息和列车长度信息”和“当前列车的列车定位信息和列车长度信息”计算出当前列车的移动授权。