CN108372870B - 通用列控车载主机 - Google Patents

Abstract

本发明的通用列控车载主机，其硬件上具备与多种其他车载设备的接口，能够从这些接口获取不同列控系统的控车数据，控车数据优选来自车载数据存储、应答器、轨道电路、车载电台；还包括通用列控软件，能采集并处理使用控车数据，选择对应的列控模式进行控车；多种列控模式被设计为分别对应不同的列控系统线路条件控车，该些线路条件至少包括适用于普速铁路、高铁及客运专线的CTCS‑0级、CTCS‑2级、或CTCS‑3级的列控系统的全部行车线路；通用列控车载主机运行通用列控软件，从而实现在多种列控模式中完成速度曲线的计算，进而对列车进行超速防护，保证列车行车安全。

Description

通用列控车载主机

技术领域

本发明涉及一种可以在不同列控系统中控制列车安全运行的通用车载设备。

背景技术

当前列控车载设备只能在单一的列控系统模式中运行，比如，既有LKJ车载设备只能利用车载数据在CTCS-0的线路运行，CTCS-2列控车载设备只能在布置应答器的CTCS-2列控系统中运行，因此目前缺少一种接口全面，适应多种列控系统运行线路条件的通用列控车载主机。

发明内容

本发明的通用列控车载主机在硬件方面兼容多种列控外围设备接口，并且软件框架支持对不同列控系统的控车数据进行切换使用，并且能根据当前的线路条件选择匹配的列控模式防护列车安全运行。

本发明提供一种通用列控车载主机，其硬件上具备与多种其他车载设备的接口，能够从这些接口获取不同列控系统的控车数据，

所述控车数据优选来自车载数据存储、有源应答器及无源应答器、轨道电路、或车载电台；

还包括通用列控软件，能采集并处理使用来自该些接口的控车数据，选择对应的列控模式进行控车；

多种列控模式被设计为分别对应不同的列控系统线路条件控车，该些线路条件至少包括适用于普速铁路、高铁及客运专线的CTCS-0级、CTCS-2级、或CTCS-3级的列控系统的全部行车线路；

该不同的线路条件下的控车模式指在对应不同数据特征的行车线路上列控系统实现控车的方式；

当行车线路上提供的该控车数据种类发生变化时，所述通用列控软件能实现利用变化后的该数据选择匹配的列控模式控车；

所述通用列控车载主机运行该通用列控软件，从而实现在多种列控模式中完成速度曲线的计算，进而对列车进行超速防护，保证列车行车安全。

本发明提供的通用车载设备相对既有的列控车载设备具有显著的优势，集成度更高，通用性更好，平台扩展性更强，安全性更高。

附图说明

图1为通用列控车载主机的结构示意图；

图2为通用列控软件的主要模块和简单数据流关系的示意图；

图3为车载数据存储区段切换到无线网络区段的列控系统示意图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应该指出的是，对普通技术人员来讲，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，通用列控车载主机硬件上支持多种与其他车载设备的接口，通用列控车载主机不仅可兼容多种设备的接口和为后续扩展预留了部分接口，还在内部加入了线路数据的数据存储模块，具体设计如下：

●I端人机交互界面、II端人机交换界面：给司机提供当前行车许可、当前速度、当前限速、累计走行、限速曲线和前方信号机类型等信息，并且司机可以通过该设备输入相关列车运行参数和模式切换等操作；

●I、II端双针速度表：根据通用列控车载主机输出的模拟信号，为司机提供列车运行时的当前速度、当前限速和累计里程信息；

●机车信号主机/TCR主机：为通用列控车载主机提供采集的轨道电路的信息码、制式和绝缘节等信息；

●BTM主机：为通用列控车载主机提供有源和无源应答器信息；

●TAX：通用列控车载主机向TAX发送时间、公里标、速度和车次等信息；

●LAIS车载主机：通用列控车载主机向LAIS车载主机发送列车运行状态信息；

●压力传感器：将列车管压力、制动缸压力、均衡风缸1压力和均衡风缸2压力转换为电信号，供通用列控车载主机采集；

●速度传感器：为通用列控车载主机提供速度脉冲信息，供计算速度使用；

●BDS/GPS主机：为通用列控车载主机提供定位和实时时间等信息；

●车载电台：与地面列控设备通讯的中间设备，例如通过车载电台可以从地面列控中心获取线路数据和临时限速等信息；

●调车灯显接口盒：通用列控车载主机与调车灯显接口盒之间的接口，提供调车灯显信息；

●隔离开关：通用列控车载主机根据隔离开关状态选择自身本务状态或者非本务状态；

●预留接口：为后续扩展预留一些can、RS422和RS485等接口。

本申请的通用列控车载主机使用“2乘2取2”结构，遵循“故障—安全”原则，并且按照RAMS需求对系统中所有模块实现安全的软硬件设计。

而通用列控车载主机的软件(称作通用列控软件)，其主要模块和简单数据流关系如图2所示，其中包括：

a)“列控模式模块”：包括“列控模式列表”和n个“列控模式”，每个列控模式对应不同的线路条件，当软件执行某个列控模式来控车时会从“控车数据处理模块”获取所需的控车数据。

i.“列控模式列表”依次从各列控模式获取所需控车数据条件并发送给“列控模式选择模块”，并且“列控模式模块”根据“列控模式选择模块”作出的“列控模式选择结果”执行所选择的列控模式进行控车；

ii.n个“列控模式”，在所需控车数据都满足的条件下，会根据由最优到最劣的顺序给出排序，“列控模式选择模块”则按照该顺序依次判断，选择满足当前控车数据状态的列控模式，从而保证当控车数据条件变化时可选出该条件下最匹配的列控模式；

b)“控车数据处理模块”：负责将从所有接口获取的控车数据进行处理，然后将处理后的数据提供给“列控模式模块”使用，并且同时监控所有控车数据的可用状态以供“列控模式选择模块”使用；

c)“列控模式选择模块”：根据当前控车的选择方式和相关控车所需数据对列控模式进行选择。该当前控车的选择方式可分为地面控制、人工选择和自动匹配三种，并会生成对应的所述列控模式优先确认信息，而该列控模式优先确认信息，作为通用列控软件控车时列控模式选择的主要依据。当前控车的选择方式的选择原则及优先级顺序如下：

i.地面控制(人工确认)：在通常的情况下，地面会通过应答器或者通过无线数据将列控模式转换信息(如级间切换等)发送给通用列控车载主机，向司机推送切换确认信息(如通过DMI)，经司机确认后形成“列控模式优先确认信息”，此时，“列控模式选择模块”使用该“列控模式优先确认信息”作为业务选择的主要依据，进行地面推送明确要求的列控模式的选择，软件根据地面控制推送选择的列控模式控车，适用于例如无人驾驶模式；

ii.(自动推送)人工选择：软件根据“各个列控模式所需控车数据”和“所有控车数据状态”信息筛选出有限个可执行的列控模式(通常为1-3个)，然后向DMI发送可选择的列控模式，由司机进行主动选择当前控车的列控模式。

iii.自动匹配：通用列控车载主机自动选择列控模式。当无地面控制或人工选择生成“列控模式优先确认信息”时，“列控模式选择模块”不使用“列控模式优先确认信息”作为选择依据，只使用“各个列控模式所需控车数据”和“所有控车数据状态”进行列控模式的选择，即从最优列控模式(列控模式1)运行所需的控车数据开始，与当前所有控车数据状态进行比对，直到找到可使用当前数据条件的列控模式，并将该结果通知“列控模式模块”，以实现自动选择最匹配的列控模式进行线路上的控车。

本申请通过在通用列控车载主机上运行的通用列控软件可以采集并处理使用多种接口的数据，根据不同种类数据的可用性，选择对应的列控模式进行控车，当数据的可用性变化时，通用列控软件可做到不停车重新选择当前情况下匹配的列控模式，以保证通用列控车载主机可以在多种列控系统线路条件下防护列车安全运行。所以通用列控车载主机可通过运行该通用列控软件实现在多种列控系统线路条件下完成限速曲线的计算，进而对列车进行超速防护，保证列车行车安全。

在行车时，首先通用列控软件通过硬件接口自动判断可利用的控车数据，由司机选择设置当前的列控模式；然后当可利用数据发生变化时，或地面推送列控系统切换提示时，由司机确认后进行列控模式切换，也可由司机主动选择切换或不切换，列控软件根据这一当前控车的选择方式结果生成相应的“列控模式优先确认信息”，而“列控模式选择模块”以此为主要依据综合做出选择结果并传送给“列控模式模块”，该模块根据所选择的列控模式自动地从“控车数据处理模块”调用不同的控车数据，防护列车安全运行。

下面列举几个典型列控系统线路条件：

a)线路条件1(车载数据存储+轨道电路；对应CTCS-0级列控系统的控车)：

i.线路特征：线路上有轨道电路，无应答器，无无线覆盖，不使用其他定位方法；

ii.列控模式：通用列控车载主机使用机车信号获取的地面轨道电路信息作为行车许可；当列车在车站内发车时司机手动选择发车站数据和发车进路，通过手动开车对标进行定位，接车时司机手动选择接车进路，通用列控车载主机可以根据司机输入的进路信息从车载数据存储数据中找到对应的线路数据，然后计算限速曲线，进而对列车进行超速防护，监控列车安全运行。

b)线路条件2(轨道电路+无源应答器)：

i.线路特征：车站附近布置无源应答器，线路上有轨道电路；

ii.列控模式：通用列控车载主机使用机车信号获取的地面轨道电路信息作为行车许可；列车根据无源应答器进行定位，并获取后面所需线路数据，线路数据包括所有可能的进路信息，司机通过DMI操作选择当前使用的进路，计算限速曲线，进而对列车进行超速防护，控制列车安全运行。

c)线路条件3(无源应答器+车载电台+轨道电路)：

i.线路特征：车站的接近和离去区段布置无源应答器，并且进行无线覆盖；

ii.列控模式：通用列控车载主机使用机车信号获取的地面轨道电路信息作为行车许可；列车根据无源应答器的指示建立无线通信和获取定位信息，通用列控车载主机与地面列控设备建立无线通信，从地面列控设备获取线路数据、进路信息和临时限速，然后计算限速曲线，进而对列车进行超速防护，监控列车安全运行；

d)线路条件4(有源应答器+无源应答器+轨道电路；对应CTCS-2级列控系统的控车)：

i.线路特征：车站的接近和离去区段布置有源应答器组，车站和区间布置无源应答器，线路上有轨道电路；

ii.列控模式：通用列控车载主机使用机车信号获取的地面轨道电路信息作为行车许可；列车通过有源应答器获取进路信息和临时限速信息，通过无源应答器获取线路数据，然后计算限速曲线，进而对列车进行超速防护，控制列车安全运行；

e)线路条件5(车载电台+无源应答器；对应CTCS-3级列控系统的控车)：

i.线路特征：车站及区间布置无源应答器，并且车站和区间进行无线覆盖；

ii.列控模式：列车通过无源应答器获取定位信息，通用列控车载主机与地面列控设备建立无线通信，从地面列控设备获取线路数据和行车许可，然后生成限速曲线，进而对列车进行超速防护，控制列车安全运行。

f)线路条件6(车载数据存储+轨道电路+有源应答器)：

i.线路特征：车站的接近和离去区段布置有源应答器，股道布置无源应答器，区间无应答器，线路上有轨道电路；

ii.列控模式：通用列控车载主机使用机车信号获取的地面轨道电路信息作为行车许可；列车在站内发车时根据应答器获取发车进路信息和定位信息，接车时根据有源应答器获取接车进路信息和定位信息；通用列控车载主机可以根据进路信息和定位信息从车载数据存储中找到对应的线路数据，然后计算限速曲线，进而对列车进行超速防护，监控列车安全运行。

通用列控车载主机在硬件上实现上述接口设计中的接口，而通过运行通用列控软件实现对控车数据进行处理和使用，从而实现在至少上述6种列控系统线路条件下防护列车安全运行。通用列控软件可根据所在的线路条件调用对应的列控模式进行控车，并当可利用的控车数据发生变化时，可实现不同列控模式间的切换，实现混合线路条件下，对各种控车数据的调用，以达到自动平稳控车。而通用列控车载主机中的DMI设备也可随着列控模式的切换，完成对应显示界面的切换。

下面以实施例的形式详细描述本申请的通用列控车载主机如何适用不同的线路条件控车，通过通用列控软件实现自动利用可调用的列控数据，并解决现有的控车方式中一些不足，其带来的控车优势是显而易见的。

实施例一 针对既有LKJ2000的车载存储数据控车改进的列控模式

1)既有LKJ2000使用时无法自动确定当前使用的车载存储的线路数据版本是否是最新版本，使用了旧版本的线路数据，可能产生很大的安全隐患。

本申请的通用列控车载主机可以通过多种方式自动确认车载存储的线路数据版本，可以通过地面应答器核对线路数据的版本或者通过车载电台与地面列控设备进行通讯，核对线路数据版本，如不一致报警提示，并可进行自动更新。

该列控模式可解决车载存储的线路数据版本的检查和更新不及时的问题。

2)既有LKJ2000使用IC卡下载临时限速信息，司机在开车前将IC卡插入DMI上，更新临时限速信息，如果未及时更新相关信息，下载不及时，则会在临时限速区段产生超速的可能，导致列车超速运行的危险。

通用列控车载主机支持列车在车站通过有源应答器(如对应本申请线路条件6下的列控模式)或者车载电台自动更新相关运行区段的临时限速信息，获取运行中需要的临时限速数据。

该列控模式可解决既有LKJ2000的临时限速命令漏发的问题，能够及时自动更新临时限速信息。

3)既有LKJ2000通过司机进行开车对标实现定位，运行时通过地面轨道电路的绝缘节进行位置校正，由于司机开车对标位置不确定性较大，并且绝缘节校正的误差也较大，所以造成LKJ2000使用时定位的不准确。

在车站和区间安装地面应答器设备(无源应答器)，通用列控车载主机开车时通过无源应答器获取位置信息，然后之后经过应答器时进行位置校正。

该列控模式可解决既有LKJ2000的列车距离校正误差大的问题。

实施例二 CTCS-2级列控系统与LKJ2000集成的列控模式

既有CTCS-2级列控系统和LKJ2000是通过两套独立的设备实现CTCS-2和CTCS-0的列控功能，两者之间通过制动切换的逻辑电路和列车运行信息的通信交互接口实现切换，启动时需要操作两台设备的DMI输入相关信息，所以既有的设备在实际使用中不仅增加了额外的安装空间，还需要增加相关的交换控制逻辑和司机操作。

通用列控车载主机可在一套设备中至少实现CTCS-2和CTCS-0的列控功能，减少了一台列控设备和部分的切换逻辑控制，进而减少安装空间和故障点，避免了多余的司机操作，提高了设备的安全性和可用性。

由于通用列控车载主机支持多种与其他车载设备连接的接口，所以支持不同CTCS等级的列控系统在通用列控车载主机上实现。

而由于通用列控车载主机软硬件对上述多种典型线路条件下的列控系统的支持及混合线路数据的可利用特点，所以对应未来可能的线路条件和组合改造的线路条件下的列控系统也是适用的。

实施例三 列控模式从车载数据存储区段切换到无线网络区段

如图3所示，列控模式切换过程为：当列车运行在没有地面应答器、无线网络信息时，通用列控车载主机使用车载数据存储作为数据来源，并通过司机开车时输入相关运行参数并进行开车对标手动进行定位(此时对应线路条件1的列控模式)；然后列车收到地面控制推送的切换应答器中的切换信息(等级切换信息和无线管理信息)，进入无线网络覆盖区段，通用列控车载主机通过无线网络与地面列控中心建立无线通信，发送列车经过的切换应答器编号、相对位置和方向等信息，地面列控中心根据收到列车的位置信息组织线路数据发送给通用列控车载主机，通用列控车载主机根据数据源的变化切换到匹配的另一个列控模式进行控车(对应线路条件3下的列控模式)。

在实施例三中，按照图2的通用列控软件主要模块和简单数据流关系，当按自动匹配选择控车的列控模式时，因为使用无线网络的列控模式优于使用车载数据存储的列控模式，前者比后者定位更准确并且线路数据实时更新，即前者的列控模式优于后者，所以在两种列控模式的接口条件都满足时，当没有地面控制或人工选择生成优先确认信息时，列控软件会自动选择前者的列控模式进行控车，防护列车安全运行。

以上的实施例并非穷举，本申请的通用列控车载主机适用所有的列控系统线路条件，能通过通用列控软件的控车数据调用实现平稳地控车，当多种线路控车数据混合时，可通过地面控制推送级间切换或人工主动选择列控模式的方式切换，当无前两种切换选择做出时，还可以自动判断并选择最匹配的列控模式，实现对不同种类线路控车数据的利用，以最大化解决现有控车方式中的不足。

以上所述仅为本发明方案的较佳实施例而已，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作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通用列控车载主机，其硬件上具备与多种其他车载设备的接口，能够从这些接口获取不同列控系统的控车数据，并在内部加入了线路数据的数据存储模块，

所述控车数据来自车载数据存储、有源应答器及无源应答器、轨道电路、或车载电台；

还包括通用列控软件，能采集并处理使用来自该些接口的控车数据，选择对应的列控模式进行控车；

多种列控模式被设计为分别对应不同的列控系统线路条件控车，所述线路条件至少包括适用于普速铁路、高铁及客运专线的CTCS-0级、CTCS-2级、CTCS-3级的列控系统的全部行车线路；

该不同的列控系统线路条件下的控车模式指在对应不同数据特征的行车线路上列控系统实现控车的方式；

当行车线路上提供的该控车数据种类发生变化时，所述通用列控软件能实现利用变化后的该数据选择匹配的列控模式控车；

所述通用列控车载主机运行该通用列控软件，从而实现在多种列控模式中完成速度曲线的计算，进而对列车进行超速防护，保证列车行车安全。

2.如权利要求1所述的通用列控车载主机，其特征在于，所述线路条件优选地包括这样数据特征的行车线路，即车站的接近及离去区段布置无源应答器，并且进行无线覆盖的线路，

该线路条件下对应的列控模式为，通用列控车载主机使用机车信号获取的地面轨道电路信息作为行车许可；列车根据无源应答器指示建立无线通信和定位信息，然后通用列控车载主机与地面列控设备建立无线通信，从地面列控设备获取线路数据、进路信息和临时限速，然后计算限速曲线，进而对列车进行超速防护，监控列车安全运行。

3.如权利要求1所述的通用列控车载主机，其特征在于，所述通用列控软件根据数据的可用性及列控模式优先确认信息来选择匹配的列控模式；

所述通用列控软件包括“列控模式选择模块”，其根据当前控车的选择方式和相关控车所需数据对列控模式进行选择，而该当前控车的选择方式可划分为地面控制、人工选择和自动匹配三种，并会生成对应的所述列控模式优先确认信息，该列控模式优先确认信息作为该通用列控软件控车时列控模式选择的主要依据；

通常地，由地面控制并推送列控模式转换信息，然后经司机人工确认后形成该列控模式优先确认信息。

4.如权利要求3所述的通用列控车载主机，其特征在于，该列控模式优先确认信息还可以是通用列控软件自动推送可执行的列控模式，而由司机主动选择来生成，并以此确定此时控车所对应的列控模式。

5.如权利要求3或4所述的通用列控车载主机，其特征在于，该当前控车的选择方式为自动匹配时，由所述通用列控软件自动确定及选择控车时最匹配的列控模式，通常地，该自动匹配的选择方式是当未生成由地面控制或人工选择生成的上述列控模式优先确认信息时。

6.如权利要求1所述的通用列控车载主机，其特征在于，所述与多种其他车载设备的接口包括I、II端人机交互界面、I、II端双针速度表、机车信号主机/TCR主机、BTM主机、TAX、LAIS车载主机、压力及速度传感器、车载电台、BDS/GPS主机、调车灯显接口盒、隔离开关及预留接口。

7.如权利要求1所述的通用列控车载主机，其特征在于，所述多种列控模式包括针对既有LKJ2000的车载存储数据控车改进的列控模式，其能解决车载数据存储的线路数据版本的检查和更新不及时的问题、解决既有LKJ2000的列车距离校正误差大的问题、解决既有LKJ2000的临时限速命令漏发的问题并及时自动更新临时限速信息。

8.如权利要求7所述的通用列控车载主机，其特征在于，上述改进的列控模式中，所述通用列控车载主机支持列车通过有源应答器或车载电台更新相关运行区段的临时限速信息，通过无源应答器获取位置信息进行距离校正，通过应答器核对车载数据存储的线路数据版本。

9.如权利要求1所述的通用列控车载主机，其特征在于，当行车线路上提供的该控车数据发生变化而需要切换列控模式时，所述通用列控软件能实现不停车地切换到匹配的列控模式，并完成相应列控模式下的控车数据的调用，以供通用列控车载主机在多种所述不同的列控系统线路条件下防护列车安全运行。

10.如权利要求1所述的通用列控车载主机，其特征在于，所述通用列控车载主机可在一套设备中实现不同CTCS等级的列控系统的列控功能，支持未来可能的线路条件和组合改造的线路条件下的列控系统。

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