CN109318936A - 列车辅助驾驶系统及列车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种列车辅助驾驶系统及列车控制系统，其中列车辅助驾驶系统包括：列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC；ATS、CI以及VOBC两两连接；VOBC包括：主控制器、定位导航器、人机界面MMI以及通信模块；主控制器，用于在ATC出现符合预设条件的故障时，获取定位导航器采集到的车车距离以及列车运行信息、ATS的调度信息以及CI的联锁控制信息；根据上述信息确定列车的当前导航信息和/或警告信息，并通过MMI进行显示，以便列车驾驶员控制列车，从而实现在ATC出现符合预设条件的故障时，列车辅助驾驶系统能够向列车驾驶员提供当前导航信息和/或警告信息，以便列车驾驶员参考上述信息对列车进行控制，提高了列车运行的安全性和可靠性。

Description

列车辅助驾驶系统及列车控制系统

技术领域

本发明涉及列车技术领域，尤其涉及一种列车辅助驾驶系统及列车控制系统。

背景技术

目前的列车自动控制系统ATC，如连续速度控制自动驾驶模式移动闭塞ATC系统、点式速度曲线驾驶模式固定闭塞ATC系统，在出现数据通信系统DCS故障或者计算机联锁系统CI的应答器不工作等故障时，列车自动控制系统ATC无法工作，只能采用联锁控制的人工驾驶模式对列车进行手动驾驶。在联锁控制的人工驾驶模式中，列车驾驶员只能根据地面信号，例如信号灯等的指示手动驾驶，降低了列车运行的安全性和可靠性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种列车辅助驾驶系统，用于解决现有技术中列车自动控制系统ATC出现故障时只能采用联锁控制的人工驾驶模式对列车进行手动驾驶，导致列车运行安全性差和可靠性低的问题。

本发明的第二个目的在于提出一种列车控制系统。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种列车辅助驾驶系统，包括：

列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC；

所述车载控制器VOBC分别与所述列车自动监控系统ATS和所述计算机联锁系统CI连接；所述列车自动监控系统ATS与所述计算机联锁系统CI连接；

所述车载控制器VOBC包括：主控制器、定位导航器、人机界面MMI以及通信模块；所述主控制器分别与所述定位导航器、所述人机界面MMI和所述通信模块连接；

所述主控制器，用于在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，获取所述定位导航器采集到的车车距离以及列车运行信息；获取所述列车自动监控系统ATS的调度信息以及所述计算机联锁系统CI的联锁控制信息；根据所述车车距离、所述列车运行信息、所述调度信息以及联锁控制信息，确定列车的当前导航信息和/或警告信息，并通过人机界面MMI进行显示，以便列车驾驶员对列车进行控制。

进一步的，所述列车自动监控系统ATS和所述计算机联锁系统CI采用虚拟专用网络VPN路由器接入4G网络与所述车载控制器VOBC连接。

进一步的，所述列车自动监控系统ATS通过以太网和所述计算机联锁系统CI连接。

进一步的，所述车载控制器VOBC还包括：列车自动防护系统ATP和列车自动驾驶系统ATO；

所述列车自动防护系统ATP分别与所述列车自动监控系统ATS、所述列车自动驾驶系统ATO、所述计算机联锁系统CI以及所述主控制器连接；

所述列车自动驾驶系统ATO分别与所述列车自动监控系统ATS、所述计算机联锁系统CI以及所述主控制器连接。

进一步的，所述车载控制器VOBC还包括：数据通信系统DCS；

所述数据通信系统DCS与所述列车自动监控系统ATS、所述列车自动驾驶系统ATO以及所述列车自动防护系统ATP连接，用于实现所述列车自动监控系统ATS、所述列车自动驾驶系统ATO以及所述列车自动防护系统ATP之间的通信。

进一步的，所述定位导航器包括：北斗定位导航模块以及GPS定位器；

所述GPS定位器用于获取列车运行信息；

所述北斗定位导航模块用于获取当前列车与前车之间的距离。

进一步的，所述预设条件的故障以下故障中的任意一种或者多种：数据通信系统DCS故障、超过预设数量的应答器故障、速度传感器故障、列车自动驾驶系统ATO故障以及列车自动防护系统ATP故障。

进一步的，所述列车自动控制系统为点式速度曲线驾驶模式固定闭塞ATC系统。

进一步的，所述主控制器为ARM CORTEX A9控制板。

本发明实施例的列车辅助驾驶系统，包括：列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC；列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC两两连接；车载控制器VOBC包括：主控制器、定位导航器、人机界面MMI以及通信模块；主控制器分别与定位导航器、人机界面MMI和通信模块连接；主控制器，用于在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，获取定位导航器采集到的车车距离以及列车运行信息；获取列车自动监控系统ATS的调度信息以及计算机联锁系统CI的联锁控制信息；根据车车距离、列车运行信息、调度信息以及联锁控制信息，确定列车的当前导航信息和/或警告信息，并通过人机界面MMI进行显示，以便列车驾驶员对列车进行控制，从而实现在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，列车辅助驾驶系统能够向列车驾驶员提供当前导航信息和/或警告信息，以便列车驾驶员参考当前导航信息和/或警告信息对列车进行控制，提高了列车运行的安全性和可靠性。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种列车控制系统，包括：列车自动控制系统ATC以及如上所述的列车辅助驾驶系统。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的一种列车辅助驾驶系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种列车辅助驾驶系统中各器件的通信示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种列车辅助驾驶系统的结构示意图。

附图标记：

列车自动监控系统ATS-11；计算机联锁系统CI-12；车载控制器VOBC-13；主控制器-131；定位导航器-132；人机界面MMI-133；通信模块-134；列车自动防护系统ATP-135；列车自动驾驶系统ATO-136；数据通信系统DCS-137。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的列车辅助驾驶系统及列车控制系统。

图1为本发明实施例提供的一种列车辅助驾驶系统的结构示意图。如图1所示，该列车辅助驾驶系统包括：

列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，ATS)11、计算机联锁系统(Computer Interlocking，CI)12以及车载控制器(Vehicle On Board Controller，VOBC)13；

车载控制器VOBC13分别与列车自动监控系统ATS11和计算机联锁系统CI12连接；列车自动监控系统ATS11与计算机联锁系统CI12连接；

车载控制器VOBC13包括：主控制器131、定位导航器132、人机界面(Man MachineInterface，MMI)133以及通信模块134；主控制器131分别与定位导航器132、人机界面MMI133和通信模块134连接；

主控制器131，用于在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，获取定位导航器132采集到的车车距离以及列车运行信息；获取列车自动监控系统ATS11的调度信息以及计算机联锁系统CI12的联锁控制信息；根据车车距离、列车运行信息、调度信息以及联锁控制信息，确定列车的当前导航信息和/或警告信息，并通过人机界面MMI133进行显示，以便列车驾驶员对列车进行控制。

本实施例中，列车自动控制系统为点式速度曲线驾驶模式固定闭塞ATC系统。其中，点式指的是列车信号传输方式。曲线驾驶模式也称为目标距离码模式，该模式一般采用音频数字轨道电路或音频轨道电路加电缆环线或音频轨道电路加应答器来实现列车自动控制。固定闭塞指的是，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。需要说明的是，在列车自动控制系统为点式速度曲线驾驶模式固定闭塞ATC系统的情况下，预设条件的故障可以为，超过预设数量的应答器故障、速度传感器故障等。

本实施例中，点式速度曲线驾驶模式固定闭塞ATC系统在出现符合预设条件的故障时，无法工作，需要采用其他方式例如联锁控制的人工驾驶模式对列车进行控制。

本实施例中，列车自动监控系统ATS由控制中心、车站设备、车场以及车载设备组成，实现对列车运行的自动监控。计算机联锁系统CI与计轴设备、信号机、道岔、站台门、紧急关闭按钮以及人身防护系统等连接，用于采集上述各设备的信息以及对上述各设备进行控制。对应的，计算机联锁系统CI的联锁控制信息包括：计轴设备数据、信号机数据、道岔数据、站台门数据等。本实施例提供的列车辅助驾驶系统中，涉及到的计算机联锁系统CI可以在出站站台端设置信号机、计轴设备，在出站信号机后设置保护区段，全线不设置应答器、AP。其中，计算机联锁系统采用一套2X2取二安全计算机。

本实施例中，车载控制器VOBC中的定位导航器可以包括：北斗定位导航模块以及GPS定位器；GPS定位器用于获取列车运行信息；北斗定位导航模块用于获取当前列车与前车之间的距离。另外，车载控制器VOBC中的主控制器可以为ARM CORTEX A9控制板。

其中，列车运行信息指的是，列车的位置信息、速度信息、加速度信息等。GPS定位器可以实时获取列车位置信息，根据列车位置信息的变化情况获取列车的速度信息和加速度信息。本实施例中，北斗定位导航模块可以与北斗地面差分站连接，获取北斗地面差分站上报的车车距离、所有列车的运行位置和态势图等。另外，北斗定位导航模块也可以获取列车运行信息，结合GPS定位器获取的列车运行信息进行相应处理或计算，得到处理后的列车运行信息。北斗定位导航模块和GPS定位器的结合可以将列车的定位精度提高到分米级。

另外，车载控制器VOBC可以为多个，分别设置在列车的车头和尾端，其中车头的车载控制器VOBC为主用车载控制器，尾端的车载控制器VOBC为备用车载控制器。在接收到列车自动监控系统ATS的切换指令或者主用车载控制器出现故障时，可以采用备用车载控制器作为主用车载控制器进行工作。

本实施例中，列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC之间的交互内容具体可以为，列车自动监控系统ATS对计算机联锁系统CI上的各设备和进路进行控制；计算机联锁系统CI向列车自动监控系统ATS提供现场信号设备状态以及信号逻辑状态。列车自动监控系统ATS向车载控制器VOBC提供运行计划和心跳帧等；车载控制器VOBC向列车自动监控系统ATS提供列车运行信息例如位置、速度、运行模式等。计算机联锁系统CI向车载控制器VOBC提供信号设备状态和进路状态等；车载控制器VOBC控制计算机联锁系统CI中的站台门开关等。

本实施例中，车载控制器VOBC中，主控制器和人机界面MMI之间的交互内容具体可以为，人机界面MMI向主控制器提供周期性信息和非周期性信息。其中周期性信息包括：命令反馈、按钮状态等；非周期性信息包括：界面配置等。主控制器向人机界面MMI提供周期性信息和非周期性信息，该周期性信息包括但不限于：驾驶模式、速度信息、列车运行状态、运营信息；该非周期性信息包括：参数配置反馈、系统版本等。其中，速度信息包括：当前速度、限速、目标限速等。运营信息包括：车次、司机号、下一车站、系统维修信息等。

进一步的，在上述实施例的基础上，列车自动监控系统ATS和计算机联锁系统CI采用虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)路由器接入4G网络与车载控制器VOBC连接。列车自动监控系统ATS通过以太网和计算机联锁系统CI连接。如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种列车辅助驾驶系统中各器件的通信示意图。列车自动监控系统ATS采用虚拟专用网络VPN路由器以及4G网关接入4G网络，车载控制器VOBC通过4G电台接收4G信号，从而实现列车自动监控系统ATS与车载控制器VOBC通过4G网络进行通信。计算机联锁系统CI通过网络接口服务器与虚拟专用网络VPN路由器连接，实现计算机联锁系统CI与车载控制器VOBC通过4G网络进行通信。

而列车自动监控系统ATS通过网络接口服务器以及ATS交换机与计算机联锁系统CI连接，实现列车自动监控系统ATS与计算机联锁系统CI之间的以太网连接。本实施例中，虚拟专用网络指的是通过特殊的加密的通讯协议在连接在Internet上的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立的一条专有的通讯线路。

另外，还需要进行补充说明的是，本实施例中提供的列车辅助驾驶系统，还可以用于进行列车的试运行或者测试。在列车的试运行、测试或者前期调试过程中，可以先采用本实施例提供的列车辅助驾驶系统进行列车运行，从而测试列车各个方面的性能。

本发明实施例的列车辅助驾驶系统，包括：列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC；列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC两两连接；车载控制器VOBC包括：主控制器、定位导航器、人机界面MMI以及通信模块；主控制器分别与定位导航器、人机界面MMI和通信模块连接；主控制器，用于在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，获取定位导航器采集到的车车距离以及列车运行信息；获取列车自动监控系统ATS的调度信息以及计算机联锁系统CI的联锁控制信息；根据车车距离、列车运行信息、调度信息以及联锁控制信息，确定列车的当前导航信息和/或警告信息，并通过人机界面MMI进行显示，以便列车驾驶员对列车进行控制，从而实现在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，列车辅助驾驶系统能够向列车驾驶员提供当前导航信息和/或警告信息，以便列车驾驶员参考当前导航信息和/或警告信息对列车进行控制，提高了列车运行的安全性和可靠性。

图3为本发明实施例提供的另一种列车辅助驾驶系统的结构示意图，如图3所示，在图1所示实施例的基础上，车载控制器VOBC还包括：列车自动防护系统(Train AutomaticProtect System，ATP)135、列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation System，ATO)136和数据通信系统(Data Communication System，DCS)137；

列车自动防护系统ATP135分别与列车自动监控系统ATS11、列车自动驾驶系统ATO136、计算机联锁系统CI12以及主控制器131连接；

列车自动驾驶系统ATO136分别与列车自动监控系统ATS11、计算机联锁系统CI12以及主控制器131连接；

数据通信系统DCS137与列车自动监控系统ATS11、列车自动驾驶系统ATO136以及列车自动防护系统ATP135连接，用于实现列车自动监控系统ATS、列车自动驾驶系统ATO以及列车自动防护系统ATP之间的通信。

本实施例中，结合列车自动防护系统ATP135、列车自动驾驶系统ATO136和数据通信系统DCS137，可以将点式速度曲线驾驶模式固定闭塞ATC系统升级为点式速度移动闭塞ATC系统，进而升级为连续速度移动闭塞ATC系统。在列车自动控制系统为点式速度移动闭塞ATC系统或者连续速度移动闭塞ATC系统的情况下，预设条件的故障可以为以下故障中的任意一种或者多种：数据通信系统DCS故障、超过预设数量的应答器故障、速度传感器故障、列车自动驾驶系统ATO故障以及列车自动防护系统ATP故障。

本发明实施例的列车辅助驾驶系统，包括：列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC；列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC两两连接；车载控制器VOBC包括：主控制器、定位导航器、人机界面MMI、通信模块、列车自动防护系统ATP、列车自动驾驶系统ATO和数据通信系统DCS；主控制器分别与定位导航器、人机界面MMI和通信模块连接；主控制器，用于在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，获取定位导航器采集到的车车距离以及列车运行信息；获取列车自动监控系统ATS的调度信息以及计算机联锁系统CI的联锁控制信息；根据车车距离、列车运行信息、调度信息以及联锁控制信息，确定列车的当前导航信息和/或警告信息，并通过人机界面MMI进行显示，以便列车驾驶员对列车进行控制，从而实现在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，列车辅助驾驶系统能够向列车驾驶员提供当前导航信息和/或警告信息，以便列车驾驶员参考当前导航信息和/或警告信息对列车进行控制，提高了列车运行的安全性和可靠性。

本实施例还提供一种列车控制系统，包括：列车自动控制系统ATC以及如上所述的列车辅助驾驶系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种列车辅助驾驶系统，其特征在于，包括：

列车自动监控系统ATS、计算机联锁系统CI以及车载控制器VOBC；

所述车载控制器VOBC分别与所述列车自动监控系统ATS和所述计算机联锁系统CI连接；所述列车自动监控系统ATS与所述计算机联锁系统CI连接；

所述车载控制器VOBC包括：主控制器、定位导航器、人机界面MMI以及通信模块；所述主控制器分别与所述定位导航器、所述人机界面MMI和所述通信模块连接；

所述主控制器，用于在列车自动控制系统ATC出现符合预设条件的故障时，获取所述定位导航器采集到的车车距离以及列车运行信息；获取所述列车自动监控系统ATS的调度信息以及所述计算机联锁系统CI的联锁控制信息；根据所述车车距离、所述列车运行信息、所述调度信息以及联锁控制信息，确定列车的当前导航信息和/或警告信息，并通过人机界面MMI进行显示，以便列车驾驶员对列车进行控制。

2.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述列车自动监控系统ATS和所述计算机联锁系统CI采用虚拟专用网络VPN路由器接入4G网络与所述车载控制器VOBC连接。

3.根据权利要求1或2所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述列车自动监控系统ATS通过以太网和所述计算机联锁系统CI连接。

4.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述车载控制器VOBC还包括：列车自动防护系统ATP和列车自动驾驶系统ATO；

所述列车自动防护系统ATP分别与所述列车自动监控系统ATS、所述列车自动驾驶系统ATO、所述计算机联锁系统CI以及所述主控制器连接；

所述列车自动驾驶系统ATO分别与所述列车自动监控系统ATS、所述计算机联锁系统CI以及所述主控制器连接。

5.根据权利要求4所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述车载控制器VOBC还包括：数据通信系统DCS；

所述数据通信系统DCS与所述列车自动监控系统ATS、所述列车自动驾驶系统ATO以及所述列车自动防护系统ATP连接，用于实现所述列车自动监控系统ATS、所述列车自动驾驶系统ATO以及所述列车自动防护系统ATP之间的通信。

6.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述定位导航器包括：北斗定位导航模块以及GPS定位器；

所述GPS定位器用于获取列车运行信息；

所述北斗定位导航模块用于获取当前列车与前车之间的距离。

7.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述预设条件的故障以下故障中的任意一种或者多种：数据通信系统DCS故障、超过预设数量的应答器故障、速度传感器故障、列车自动驾驶系统ATO故障以及列车自动防护系统ATP故障。

8.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述列车自动控制系统为点式速度曲线驾驶模式固定闭塞ATC系统。

9.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶系统，其特征在于，所述主控制器为ARMCORTEXA9控制板。

10.一种列车控制系统，其特征在于，包括：列车自动控制系统ATC以及如权利要求1-9任一所述的列车辅助驾驶系统。