CN109774749A - 基于既有cbtc系统辅助防护的列车无人化出入段场方法 - Google Patents

基于既有cbtc系统辅助防护的列车无人化出入段场方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，包括出场方法和入场方法，在既有CBTC系统的基础上，增加一套UTO系统，同时在正线轨旁增加小联锁采集器，UTO系统车载CC和既有CBTC系统车载CC可并行输出，联合对列车进行控制。本发明实现早上出车时列车从停车场、车辆段列检库自动唤醒上电测试通过后，以无人驾驶模式空载运行至预设正线车站；以及当天结束运营后，将列车从终点站以无人驾驶模式空载运行至预设的停车场、车辆段列检库线停稳，列车自动休眠。因此，可做到最大限度的利用既有设备，可以有效提高列车出入段/场效率，降低运营工作强度，以及解决司机上下班不方便的问题。

Description

基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术，具体涉及列车无人化出入段场方法。
背景技术
既有城市轨道交通信号系统中，大多仅在正线实现传统CBTC系统功能，停车场、车辆段大多采用传统的联锁级控制模式，每天早上出车前，需要控制中心人员根据派班计划排列对应列车的出库进路，司机上车启动车载CC并执行上电测试，等列车上电测试通过，司机确认车辆无故障后，根据调度命令和地面信号显示驾驶列车，司机控制列车在一定限速下运行，当列车运行超速时，车载ATP设备实施紧急制动停车，列车运行的安全由联锁设备、ATP车载设备、调度人员、司机共同保证。列车驶出车辆段停车场，经转换轨进入正线后，司机在既有CBTC系统的监督和防护下控制列车运行。
现有技术中，对于车辆段为非自动化车辆段，正线采用传统CBTC信号系统的既有工程线路，停车场、车辆段均采用传统的联锁级控制模式，列车运行无ATC防护，行车安全由联锁设备、调度人员、司机共同保证，出入段/场能力受限于基于调车进路的防护间隔，出入段/场效率低，场段的调度指挥完全由人工完成，运营工作强度大，而且通常情况下，地铁线路的停车场、车辆段较为偏远，司机上下班很不方便，尤其对于偏远地区冬天较寒冷的地方，对于司机上下班特别的不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，实现早上出车时列车从停车场、车辆段列检库自动唤醒上电测试通过后，以无人驾驶模式空载运行至预设正线车站；以及当天结束运营后，将列车从终点站以无人驾驶模式空载运行至预设的停车场、车辆段列检库线停稳，列车自动休眠。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，包括出场方法和入场方法，
在既有CBTC系统的基础上，增加一套UTO系统，同时在正线轨旁增加“小联锁采集器”，UTO系统车载CC和既有CBTC系统车载CC可并行输出，联合对列车进行控制；
其中，出场方法包括如下步骤：
列车唤醒：停车场/车辆段ATS根据派班计划/时刻表在列车投入运营前一定时间自动向UTO系统车载CC发送唤醒指令，或由行调远程人工向UTO系统车载CC发送唤醒指令，UTO系统车载CC收到唤醒指令后向车辆转发，车辆收到唤醒指令后自动升弓接入高压供电网，接通列车低压供电电源；UTO系统车载CC收到唤醒指令后对自身以及既有CBTC系统车载CC上电启动并自动执行列车上电自检流程，列车上电自检通过后，UTO系统车载CC判断满足列车静态测试和动态测试的条件后，自动执行列车静态测试和动态测试，列车静态测试和动态测试通过后，UTO系统车载CC自动进入UTO模式待命；
列车出库至转换轨：车辆段/停车场值班员根据当日派班计划人工或由UTO系统ATS自动设置车辆段/停车场的列车进路并下发运行目的地号到UTO系统车载CC，待发车条件满足后，UTO系统车载CC自动控制UTO模式列车出库驶向正线区域；UTO系统车载CC自动控制列车驶入转换轨，既有的ATS系统根据时刻表的计划安排，为进入转换轨的列车自动分配列车标识、排列进入正线的进路，并将车次号、目的地号信息下发至既有车载CC；
进入站台停车：从列车进入转换轨到运行到目的站台期间，UTO系统通过在轨旁增加的“小联锁采集器”，获取整个正线范围内的地面信号状态，并结合UTO系统车载CC汇报的列车位置信息为UTO系统的车载CC计算移动授权，在既有CBTC系统的移动闭塞安全防护下，由UTO系统的车载CC控制列车实现在正线范围内非载客时的无人驾驶运行；待列车运行至目的站台停车后，由司机手动将系统切换开关接通到既有车载CC，UTO系统的车载CC不再参与控车；其中，入场方法包括如下步骤：
终点站清客：列车完成当天的运行计划，到达终到站后，司机人工将系统切换开关接通至UTO系统车载CC位置，待发车时间到以及发车条件满足后，在既有CBTC系统的安全防护下，由UTO系统的车载CC自动控制列车以UTO模式从终点站发车驶向转换轨；
返回列检库：UTO模式下，列车运行至转换轨后，由停车场/车辆段ATS自动触发回车辆段/停车场的进路，列车根据回库计划及移动授权，自动驾驶运行至车辆段/停车场内指定的存车线或者停车库线；
列车休眠：当列车运行至存车线或者停车库线内停准后，停车场/车辆段ATS根据计划自动向UTO系统的车载CC发送休眠命令，UTO系统的车载CC接收到休眠命令后，自动对当前列车位置信息进行记忆并进行休眠注销，位置记忆完成且注销成功后UTO系统对该列车按照休眠列车方式进行管理；UTO系统的车载CC延时等待一定时间后控制自身以及既有CC断电关机。
可选的，UTO系统的车载CC和既有车载CC之间通过分路以及隔离措施共用既有的速度传感器、信标查询器天线、移动无线天线以及车辆接口。
可选的，当系统切换开关接通至UTO系统时，UTO系统车载CC和既有车载CC对车辆的输出进行并行输出处理；当系统切换开关接通至既有车载CC位置时，通过对车辆电路进行处理，将UTO系统车载CC的所有输出进行旁路，列车运行完全由既有车载CC进行控制。
可选的，在列车出库前，由既有线路控制中心调度和停车场/车辆段调度人工确保场/段ATS上的出库计划与正线既有ATS的运营计划相匹配，从而使得UTO系统车载CC获取的列车目的地与既有车载CC驶入转换轨后获取的目的地一致。
可选的，UTO系统车载CC控制列车运行到转换轨后，若前方进路还未开放，则停车等待。
可选的，UTO系统车载CC通过车载人机界面设备，检测既有车载CC的可用模式，并输出对应可用模式的模式旋钮/按钮有效信号，辅助既有车载CC进入对应可用的驾驶模式；若UTO系统车载CC通过车载人机界面设备未获取到可用模式信息，则UTO系统车载CC和既有车载CC均保持之前的控车模式即可。
可选的，从列车进入转换轨到运行到目的站台期间，UTO系统通过在轨旁增加的“小联锁采集器”，获取整个正线范围内的地面信号状态，并结合UTO系统车载CC汇报的列车位置信息为UTO系统的车载CC计算移动授权，在既有CBTC系统的移动闭塞安全防护下(如侵限区域，道岔挤岔，前方PSD，ESP等)，由UTO系统的车载CC控制列车实现在正线范围内非载客时的无人驾驶运行。
可选的，列车以UTO模式，在既有CBTC系统的辅助安全防护下运行至目的站台停车后，自动打开车门和屏蔽门，司机从司机室门上车激活钥匙，UTO系统车载CC检测到司机钥匙激活后，释放自激活以及对既有车载CC的所有输出，然后由司机手动将系统切换开关接通到既有车载CC，UTO系统的车载CC不再参与控车，由司机根据车载人机界面上的既有CC驾驶模式可用提示，转化驾驶模式后接手控制列车运行。
可选的，列车在既有CBTC系统的安全防护下，在既有CC的控制下，完成当天的列车运行计划，到达终到站，广播提醒乘客下车及不能上车，司机确认车辆设备工作全部正常后，将牵引制动手柄放至零位，方向手柄放至零位，人工将系统切换开关接通至UTO系统车载CC位置。
可选的，系统切换开关接通至UTO系统车载CC位置后，UTO系统的车载CC根据当前计算结果进行模式可用提示，如果UTO模式可用，则UTO系统的车载CC自动激活本端驾驶室并通过车载人机界面提示司机关闭钥匙按压UTO模式按钮，等司机关闭钥匙按压UTO模式按钮后，UTO系统的车载CC自动将当前模式转为UTO模式；如果UTO模式不可用，则需司机根据车载人机界面提示的其他可用模式控制列车回场/段。
可选的，在列车运行到终点站等待发车驶向转换轨前，司机拔出钥匙按压UTO模式按钮后，列车自动进入UTO驾驶模式，司机在确认清客完成后，从司机室下车关闭司机室门，按压站台关门按钮或者由停车场/车辆段ATS向UTO系统的车载CC下发远程关门或清客确认命令后自动关闭车门和屏蔽门，待发车时间到以及发车条件满足后，在既有CBTC系统的安全防护下，由UTO系统的车载CC自动控制列车以UTO模式从终点站发车驶向转换轨。
本发明采用上述技术方案，保证既有CBTC系统在正线载客运营不受影响的前提下，通过在已装备既有CBTC车载设备的列车上增加一套无人驾驶智能车载系统，并结合轨旁设备的轻量化改造，实现早上出车时列车从停车场、车辆段列检库自动唤醒上电测试通过后，以无人驾驶模式空载运行至预设正线车站；以及当天结束运营后，将列车从终点站以无人驾驶模式空载运行至预设的停车场、车辆段列检库线停稳，列车自动休眠。因此，可做到最大限度的利用既有设备，可以有效提高列车出入段/场效率，降低运营工作强度，以及解决司机上下班不方便的问题。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为列车运行线路区域示意图；
图2为车辆接口以及共用设备改造、并行输出简化示意图；
图3为基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段/场运行基本过程示意图。
具体实施方式
本发明提出一种基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段/场改造方法，在保证既有CBTC系统在正线载客运营不受影响的前提下，通过在已装备既有CBTC车载设备的列车上叠加一套UTO系统(智能车载系统)，并结合轨轨旁设备的轻量化改造，实现早上出车时列车从停车场、车辆段列检库自动唤醒上电测试通过后，以无人驾驶模式空载运行至预设正线车站；以及当天结束运营后，将列车从终点站以无人驾驶模式空载运行至预设的停车场、车辆段列检库线停稳，列车自动休眠。
本方法对应的系统组成总体说明如下：
既有停车场、车辆段：
1、修改既有停车场/车辆段联锁数据，使其适用于UTO系统。
2、除车辆段联锁设备外，增加一套UTO系统，用于负责监督和控制既有停车场/车辆段内联锁，管理所有全自动化区域内装备有UTO系统车载控制器(CC)的列车，实现列车无人驾驶以及一些远程控制功能。
3、车上安装适用于UTO系统的车载控制器(CC)；
4、改造UTO系统车载CC与车辆间接口，使其适用于UTO系统；
5、对停车场/车辆段内的全自动化区域进行无线覆盖；
6、在场段内布置轨旁辅助定位设备(如应答器、信标等)，用于列车唤醒后实现快速定位。
正线既有CBTC系统：保持既有的CBTC系统不变，轨旁增加适用于UTO系统在正线范围内获取轨旁信号设备状态的“小联锁采集器”。
结合图2、图3，基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段/场改造方法的整个过程如下：
步骤一：UTO系统车载CC和既有车载CC之间通过分路以及隔离措施共用既有的速度传感器、信标查询器天线、移动无线天线以及车辆接口；
步骤二：当系统切换开关接通至UTO系统时，UTO系统车载CC和既有车载CC对车辆的输出进行并行输出处理，即对输出信号进行串联，包括EB信号；当系统切换开关接通至既有车载系统位置时，通过对车辆电路进行处理，将UTO系统车载设备的所有输出进行旁路，列车运行完全由既有车载系统进行控制；
步骤三：停车场/车辆段ATS根据派班计划/时刻表在列车投入运营前一定时间(可配置)自动向UTO系统车载CC发送唤醒指令或由行调远程人工向UTO系统车载CC发送唤醒指令；UTO系统车载CC收到唤醒指令后向车辆转发，车辆收到唤醒指令后自动升弓接入高压供电网，接通列车低压供电电源；
步骤四：UTO系统车载CC接收到唤醒指令后，对其自身以及既有的车载系统进行上电启动；UTO系统车载CC上电后，保持安全状态，自动执行列车上电自检流程，并等待既有车载系统自检完成，将其自身以及既有车载系统的自检结果上报停车场/车辆段ATS。
步骤五：列车上电自检通过，UTO系统车载CC判断满足列车静态测试和动态测试的条件后，自动执行列车静态测试(包括控车接口，制动测试，门控测试等)和动态测试(包括跳跃测试，鸣笛测试等)；列车静态测试、动态测试通过，UTO系统车载CC自动进入UTO模式待命；
步骤六：在列车出库前，由既有线路控制中心调度和停车场/车辆段调度人工确保场/段ATS上的出库计划与正线既有ATS的运营计划相匹配(使得UTO系统车载CC获取的列车目的地与既有车载CC驶入转换轨后获取的目的地一致)；
步骤七：车辆段/停车场值班员根据当日派班计划人工或由UTO系统ATS自动设置车辆段/停车场的列车进路，下发运行目的地号到UTO系统车载CC，待移动授权、发车倒计时等发车条件满足后，UTO系统车载CC自动控制UTO模式列车出库驶向正线区域；
步骤八：UTO系统车载CC自动控制列车驶入转换轨，既有的ATS系统根据时刻表的计划安排，为进入转换轨的列车自动分配列车标识、排列进入正线的进路(UTO系统车载CC运行到转换轨后，若前方进路还未开放，则停车等待即可)，并将车次号、目的地号信息下发至既有车载CC；
步骤九：UTO系统车载CC通过车载人机界面设备，检测既有车载CC的可用模式，并输出对应可用模式的模式旋钮/按钮有效信号(通过改造车辆电路实现，使此信号接到人工操作模式旋钮/按钮控制通道上)，辅助既有车载CC进入对应可用的驾驶模式；若UTO系统车载CC通过车载人机界面设备未获取到可用模式信息，则UTO系统车载CC和既有车载CC均保持之前的控车模式即可。
步骤十：从列车进入转换轨到运行到目的站台期间，UTO系统通过在轨旁增加的“小联锁采集器”，获取整个正线范围内的地面信号状态，并结合UTO系统车载CC汇报的列车位置信息为UTO系统的车载CC计算移动授权，在既有CBTC系统的移动闭塞安全防护下(如侵限区域，道岔挤岔，前方PSD，ESP等)，由UTO系统的车载CC控制列车实现在正线范围内非载客时的无人驾驶运行；
步骤十一：列车以UTO模式，在既有CBTC系统的辅助安全防护下运行至目的站台停车后，自动打开车门和屏蔽门，司机从司机室门上车激活钥匙，UTO系统车载CC检测到司机钥匙激活后，释放自激活以及对既有车载CC的所有输出(包括模式旋钮/按钮有效信号等)，由司机手动将系统切换开关接通到既有车载CC，UTO系统的车载CC不再参与控车，由司机根据车载人机界面上的既有CC驾驶模式可用提示，转化驾驶模式后接手控制列车运行。
步骤十二：列车在既有CBTC系统的安全防护下，在既有CC的控制下，完成当天的列车运行计划，到达终到站，广播提醒乘客下车及不能上车，司机确认车辆设备工作全部正常后，将牵引制动手柄放至零位，方向手柄放至零位，人工将系统切换开关接通至UTO系统车载CC位置；
步骤十三：UTO系统的车载CC根据当前计算结果进行模式可用提示。如果UTO模式可用，则UTO系统的车载CC自动激活本端驾驶室并通过车载人机界面提示司机关闭钥匙按压UTO模式按钮，等司机关闭钥匙按压UTO模式按钮后，UTO系统的车载CC自动将当前模式转为UTO模式；如果UTO模式不可用，则需司机根据车载人机界面提示的其他可用模式控制列车回场/段，后续步骤不再执行。
步骤十四：司机拔出钥匙按压UTO模式按钮后，列车自动进入UTO驾驶模式，司机在确认清客完成后，从司机室下车关闭司机室门，按压站台关门按钮或者由停车场/车辆段ATS向UTO系统的车载CC下发远程关门或清客确认命令后自动关闭车门和屏蔽门，待发车时间到以及发车条件满足后，在既有CBTC系统的安全防护下，由UTO系统的车载CC自动控制列车以UTO模式从终点站发车驶向转换轨；
步骤十五：UTO模式下，列车运行至转换轨后，由停车场/车辆段ATS自动触发回车辆段/停车场的进路，列车根据回库计划及移动授权，自动驾驶运行至车辆段/停车场内指定的存车线或者停车库线；
步骤十六：当列车运行至存车线或者停车库线内停准后，停车场/车辆段ATS根据计划自动向UTO系统的车载CC发送休眠命令，UTO系统的车载CC接收到休眠命令后，自动对当前列车位置信息进行记忆并进行休眠注销，位置记忆完成且注销成功后UTO系统对该列车按照休眠列车方式进行管理；UTO系统的车载CC延时等待一定时间后(可配置)控制自身以及既有CC断电关机。
本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：
通过新增UTO系统和既有CBTC系统间的相互配合，可并行输出，联合控车，实现列车无人化出入段/场的安全防护，有效提高列车出入段/场效率，降低运营工作强度，以及解决司机上下班不方便的问题。
通过在停车场/车辆段内增加UTO系统以及正线增加“小联锁采集器”的方式，在既有CBTC系统的辅助防护下，即可实现列车在停车场/车辆段内以及在正线全线路范围内非载客时的无人化自动运行。
在UTO系统车载CC和既有车载CC之间通过分路以及隔离措施共用既有的速度传感器、信标查询器天线、移动无线天线以及车辆接口，有效避免了新增UTO系统可能对既有CBTC系统的干扰和影响。
可做到最大限度的利用既有设备，包括既有车载外部设备、既有轨旁设备。
在完全不影响工程项目中既有CBTC系统正常运行的前提下即可做到列车的无人化自动出入段/场。
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，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，包括出场方法和入场方法，
其特征在于：在既有CBTC系统的基础上，增加一套UTO系统，同时在正线轨旁增加“小联锁采集器”，UTO系统车载CC和既有CBTC系统车载CC可并行输出，联合对列车进行控制；
其中，出场方法包括如下步骤：
列车唤醒：停车场/车辆段ATS根据派班计划/时刻表在列车投入运营前一定时间自动向UTO系统车载CC发送唤醒指令，或由行调远程人工向UTO系统车载CC发送唤醒指令，UTO系统车载CC收到唤醒指令后向车辆转发，车辆收到唤醒指令后自动升弓接入高压供电网，接通列车低压供电电源；UTO系统车载CC收到唤醒指令后对自身以及既有CBTC系统车载CC上电启动并自动执行列车上电自检流程，列车上电自检通过后，UTO系统车载CC判断满足列车静态测试和动态测试的条件后，自动执行列车静态测试和动态测试，列车静态测试和动态测试通过后，UTO系统车载CC自动进入UTO模式待命；
列车出库至转换轨：车辆段/停车场值班员根据当日派班计划人工或由UTO系统ATS自动设置车辆段/停车场的列车进路并下发运行目的地号到UTO系统车载CC，待发车条件满足后，UTO系统车载CC自动控制UTO模式列车出库驶向正线区域；UTO系统车载CC自动控制列车驶入转换轨，既有的ATS系统根据时刻表的计划安排，为进入转换轨的列车自动分配列车标识、排列进入正线的进路，并将车次号、目的地号信息下发至既有车载CC；
进入站台停车：从列车进入转换轨到运行到目的站台期间，UTO系统通过在轨旁增加的“小联锁采集器”，获取整个正线范围内的地面信号状态，并结合UTO系统车载CC汇报的列车位置信息为UTO系统的车载CC计算移动授权，在既有CBTC系统的移动闭塞安全防护下，由UTO系统的车载CC控制列车实现在正线范围内非载客时的无人驾驶运行；待列车运行至目的站台停车后，由司机手动将系统切换开关接通到既有车载CC，UTO系统的车载CC不再参与控车；其中，入场方法包括如下步骤：
终点站清客：列车完成当天的运行计划，到达终到站后，司机人工将系统切换开关接通至UTO系统车载CC位置，待发车时间到以及发车条件满足后，在既有CBTC系统的安全防护下，由UTO系统的车载CC自动控制列车以UTO模式从终点站发车驶向转换轨；
返回列检库：UTO模式下，列车运行至转换轨后，由停车场/车辆段ATS自动触发回车辆段/停车场的进路，列车根据回库计划及移动授权，自动驾驶运行至车辆段/停车场内指定的存车线或者停车库线；
列车休眠：当列车运行至存车线或者停车库线内停准后，停车场/车辆段ATS根据计划自动向UTO系统的车载CC发送休眠命令，UTO系统的车载CC接收到休眠命令后，自动对当前列车位置信息进行记忆并进行休眠注销，位置记忆完成且注销成功后UTO系统对该列车按照休眠列车方式进行管理；UTO系统的车载CC延时等待一定时间后控制自身以及既有CC断电关机。
2.根据权利要求1所述的基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，其特征在于：停车场/车辆段ATS根据派班计划/时刻表在列车投入运营前一定时间自动向UTO系统车载CC发送唤醒指令或由行调远程人工向UTO系统车载CC发送唤醒指令。
3.根据权利要求1所述的基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，其特征在于：车辆段/停车场值班员根据当日派班计划人工或由UTO系统ATS自动设置车辆段/停车场的列车进路。
4.根据权利要求1所述的基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，其特征在于：列车以UTO模式，在既有CBTC系统的辅助安全防护下运行至目的站台停车后，自动打开车门和屏蔽门，司机从司机室门上车激活钥匙，UTO系统车载CC检测到司机钥匙激活后，释放自激活以及对既有车载CC的所有输出，然后再由司机手动将系统切换开关接通到既有车载CC。
5.根据权利要求1所述的基于既有CBTC系统辅助防护的列车无人化出入段场方法，其特征在于：系统切换开关接通至UTO系统车载CC位置后，UTO系统的车载CC根据当前计算结果进行模式可用提示，如果UTO模式可用，则UTO系统的车载CC自动激活本端驾驶室并通过车载人机界面提示司机关闭钥匙按压UTO模式按钮，等司机关闭钥匙按压UTO模式按钮后，UTO系统的车载CC自动将当前模式转为UTO模式；如果UTO模式不可用，则需司机根据车载人机界面提示的其他可用模式控制列车回场/段。
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