CN109795527A - 一种交叉感应环线系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交叉感应环线系统的控制方法，所述控制方法采用了分散与集中控制相结合的方法，首先通过通信板集中控制调度多套地面环线收发设备，然后每套地面环线收发设备独立地进行车地通信和交叉点控制。所述方法通过所述通信板划分时间片的方式实现多接口、多种数据地收发调度以及周期性数据和触发性数据地协调处理，提高交叉感应环线系统的实时性和稳定性；本发明中车地间有效通信数据传输采用主从应答的控制方式，实现了分时全双工通信，保证了车地间数据传输的实时性和稳定性。

Description

一种交叉感应环线系统的控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通信号系统中感应环线技术，尤其涉及一种交叉感应环线系统的控制方法。

背景技术

交叉感应环线系统利用电磁感应原理，以轨旁安装的环线、列车安装的感应天线为信息传输媒介，通过对数字信息进行调制和解调，实现车地间信息传输。交叉感应环线系统可以把地面设备的状态信息和控车指令发送给车载设备，同时把车载设备的状态信息和控制指令发送给联锁和ATS设备。交叉感应环线系统在整个信号系统中起着信息传递的作用，具有实现站台屏蔽门联动和自动运行调整的重要功能。交叉感应环线系统由地面环线设备和车载环线设备组成。地面环线设备又分为地面环线室内设备和地面环线轨旁设备。地面环线室内设备接收来自地面控制设备的数字控制信息，并将数字控制信息调制成模拟信号发送到地面环线轨旁设备,车载环线设备接收到信号后进行解调处理，并将解调后的数字信息发送给车载设备。同理，车载环线设备接收来自车载ATP和ATO设备的数字控制信息，并将数字控制信息调制成模拟信号发送到地面环线轨旁设备,地面环线室内设备接收到来自地面环线轨旁设备的信号后进行解调处理，并将解调后的数字信息发送给地面控制设备。

但是现有的交叉感应环线系统多采用分散控制的方式，由地面控制设备与多段环线设备分别通信，实现车地间信息传输。采用这种方式导致地面控制设备必须实现所有环线通信功能，所有的环线设备也必须实现与地面控制设备的通信功能，系统间接口不够清晰，系统的扩展性较差，导致环线功能的局限性，在一些多设备接口的场合无法有效应用。

发明内容

为了解决现有技术中环线功能局限、拓展性差等技术问题，本发明提出了一种交叉感应环线系统的控制方法。

一种交叉感应环线系统的控制方法，所述控制方法包括：

通信板分时间片集中控制调度多套地面环线收发设备；

每套所述地面环线收发设备独立进行交叉点信号控制和车地通信。

进一步地，所述通信板分时间片控制调度每套地面环线收发设备的控制周期包括：

过程段1：所述通信板接收到联锁的时间同步帧后，所述通信板接收所述联锁和ATS分机的数据帧；

过程段2：所述通信板处理接收到的来自所述联锁、ATS分机和地面环线接收设备的数据，所述通信板并构造发送给所述联锁、ATS分机和地面环线发送设备的数据；

过程段3：所述通信板向所述联锁发送来自所述地面环线接收设备的数据，所述通信板向地面环线发送设备发送所述联锁和ATS分机的数据帧，所述通信板还向ATS分机发送来自地面环线接收设备的数据；

过程段4：地面环线接收设备解调车地通信信号生成车地通信数据，所述通信板接收所述地面环线接收设备的车地通信数据；

过程段5：所述通信板等待接收新的所述联锁的时间同步帧。

进一步地，所述控制周期中，

任一过程段完成后，所述通信板立即执行下一个过程段任务；

任一过程段执行时间到达设定阈值，所述通信板直接执行下一个过程段任务。

进一步地，所述通信板接收的联锁时间同步帧超出设定的周期时间，所述通信板清零主控制周期并等待所述联锁重新发送时间同步帧。

进一步地，所述通信板等待所述联锁重新发送时间同步帧的等待时间达到阈值，会发出报警信号。

进一步地，所述地面环线收发设备进行交叉点信号控制的方法包括：

所述地面环线收发设备的发送板发送单频模拟信号至感应线圈中的环线电缆；

所述感应线圈中的交叉点两端相邻环线电缆的电流方向相反，进站车辆经过所述感应线圈中环线电缆的交叉点，所述接收天线与所述感应线圈形成交互通路，所述车载环线设备的接收天线接收的感应信号相位相反；

所述车载环线设备中接收板对单频模拟信号进行信号调理和数字采样；

所述车载环线设备中接收板通过对所述采样数据与延时采样数据进行异或运算以及数字滤波处理形成交叉点信息；

所述车载ATP设备向所述车载环线设备中接收板发出允许信号，所述接收板将所述交叉点信息发送至车载ATP和ATO设备。

进一步地，所述车地通信采用主从应答的控制方式进行车地间通信数据传输，所述车地间通信数据传输包括：

所述车载设备中的ATP设备周期性地将列车数据发送至所述车载环线设备的发送板，所述车载环线设备的发送板将所述列车数据调制成模拟信号；

所述ATP设备发送控制命令控制所述发送板将所述模拟信号经车载功放板放大后发送至所述地面环线收发设备的接收板；

所述地面环线收发设备的接收板接收所述模拟信号后进行解调处理，并将解调获得的所述列车数据发送至所述通信板，所述地面环线收发设备的接收板同时向所述地面环线收发设备中的发送板发送允许发送指令；

基于所述允许发送指令，所述地面环线收发设备的发送板接收所述通信板发送的所述数据信息并将所述数据信息调制成模拟信号，所述地面环线收发设备的发送板将所述模拟信号经地面功放板放大后发送至所述车载环线设备中的接收板；

所述车载环线设备中的接收板接收到所述模拟信号后进行解调处理，并将解调获得的所述数据信息发送至所述车载ATP和ATO设备。

进一步地，所述列车数据包括车载设备的状态信息和控制指令，其中，

所述车载设备的状态信息包括停准信息、停稳信息、系统模式信息或故障状态信息；

所述控制指令包括开关门指令信息。

进一步地，所述数据信息包括地面设备的状态信息和控车指令，其中，所述地面设备的状态信息包括屏蔽门状态信息、信号机状态信息；

所述控车指令包括站停时间信息、系统时钟信息或运行等级信息。

一种交叉感应环线系统，其特征在于，所述系统包括地面环线设备和车载环线设备，其中，所述地面环线设备包括：通信板、发送板、功放板、接收板、环线检测/滤波板、匹配板和感应线圈，所述通信板、发送板、功放板、接收板和环线检测/滤波板均安装于室内的标准机笼中，所述匹配板安装于轨道旁的专用箱盒内，所述感应线圈安装于轨道内；

所述通信板用于接收联锁和ATS分机发出的数据，以及集中控制地面环线收发设备；

所述车载环线设备包括发送板、功放板、接收板、电源板、发送天线和接收天线。

本发明的控制方法主要采用了通信板集中控制多套地面环线收发设备以及地面环线收发设备分散独立地进行车地通信和交叉点控制的分散与集中控制相结合的方法，通过所述通信板划分时间片的方式实现多接口、多种数据地收发调度以及周期性数据和触发性数据地协调处理，提高交叉感应环线系统的实时性和稳定性；车地间有效通信数据传输采用主从应答的控制方式，实现了分时全双工通信，保证了车地间数据传输的实时性和稳定性；同时，所述方法对于交叉点信号控制实现了交叉点信号发生和车地间有效数据通信的可控切换，提高了交叉点和车地间数据的通信效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

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一简单地介绍，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示出了根据本发明实施例的交叉感应环线系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的交叉感应环线系统控制方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明实施例的通信板控制周期的流程示意图；

图4示出了根据本发明实施例的交叉点信号控制方法的流程示意图；

图5示出了根据本发明实施例的交叉点的结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例的车地通信的信息流向示意图。

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、完整地说明，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做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示出了根据本发明实施例的交叉感应环线系统的结构示意图。如图所示，所述交叉感应环线系统由地面环线设备和车载环线设备组成，所述地面环线设备包括：通信板、发送板、功放板、接收板、环线检测/滤波板、匹配板和感应线圈；所述车载环线设备包括发送板、功放板、接收板、电源板、发送天线和接收天线。所述通信板、发送板、功放板、接收板和环线检测/滤波板均安装在室内的标准机笼中，所述匹配板安装在轨道旁的专用箱盒内，所述感应线圈则安装在轨道内。所述通信板为交叉感应环线系统的集中控制单元，统一调度多套地面环线收发设备；优选地，所述通信板集中控制调度12套地面环线收发设备。所述通信板接收联锁和ATS分机发出的数据，并将所述接收的数据分发给所述通信板管辖范围内的地面环线发送板和地面环线接收板；同时，所述通信板接收所述地面环线发送板发送的设备状态信息以及所述地面环线接收板发送的有效数据和设备状态信息，所述通信板并将所述接收的全部数据转发至联锁和ATS分机。所述通信板与联锁的接口为2路CAN总线，所述通信板与ATS分机的接口为2路422接口，所述通信板与地面环线发送板、地面接收板的接口为2路CAN总线。联锁和ATS分机等地面控制设备与所述通信板和地面环线收发设备等交叉感应环线设备之间接口统一管理，系统结构清晰，减少了所述地面控制设备与环线接口适配的开发工作量。

基于上述交叉感应环线系统，本发明实施例控制方法首先通过通信板分时间片集中控制调度多套地面环线收发设备，然后每套所述地面环线收发设备独立进行交叉点信号控制和车地通信，如图2示出了根据本发明实施例的交叉感应环线系统控制方法的流程示意图。由于所述通信板为交叉感应环线系统的集中控制单元，需要统一调度多套所述地面环线收发设备，为了提高所述通信板的控制效率、保证车地间通信信息准确，所述通信板主要通过划分时间片的方式实现集中控制和统一调度，图3示出了根据本发明实施例的通信板控制周期的流程示意图。如图所示，所述通信板采用划分时间片的方式控制调度每套地面环线收发设备的控制周期包括五个过程段：

过程段1：所述通信板接收到联锁的时间同步帧后，所述通信板接收所述联锁的数据帧；

过程段2：所述通信板处理接收到的来自所述联锁、ATS分机和地面环线接收设备的数据，所述通信板并构造发送给所述联锁、ATS分机和地面环线发送设备的数据；

过程段3：所述通信板向所述联锁发送来自所述地面环线接收设备的数据，所述通信板向地面环线发送设备发送所述联锁的数据帧，所述通信板还向ATS分机发送来自地面环线接收设备的数据；

过程段4：地面环线接收设备解调车地通信信号生成车地通信数据，所述通信板接收所述地面环线接收设备的车地通信数据；

过程段5：所述通信板等待接收新的所述联锁的时间同步帧。

所述通信板的每个主控制周期由接收到联锁的时间同步帧发起并控制，若联锁的时间同步帧超出设定的周期时间，所述通信板清零主控制周期并等待所述联锁重新发送时间同步帧，并且所述通信板等待所述联锁重新发送时间同步帧的等待时间达到阈值时，会发出报警信号，提醒工作人员对系统进行查看，保证系统正常工作。所述通信板的控制周期根据处理的事件不同共划分5个过程段，每个过程段完成后，所述通信板立即执行下一个过程段任务；若任一过程段执行时间到达系统设定的阈值，所述通信板则直接执行下一个过程段任务。所述通信板通过划分时间片的方式实现多接口、多种数据的集中收发调度，实现了对周期性数据和触发性数据的协调处理，提高了交叉感应环线系统的实时性和稳定性。

基于所述通信板对多套地面环线收发设备的集中控制，每套所述地面环线收发设备独立进行交叉点信号控制和车地通信。其中，所述地面环线收发设备进行交叉点信号控制的交叉点信号控制方法如图4所示：首先所述地面环线收发设备的发送板发送单频模拟信号至感应线圈中的环线电缆。特别地，在环线无车辆占用的情况下，环线设备仅发送单频信号，无有效通信数据；如图5所示交叉点结构示意图，由于所述感应线圈中的相邻环线电缆的电流方向相反，进站车辆经过所述感应线圈中环线电缆的交叉点，所述接收天线与所述感应线圈形成交互通路，所述车载环线设备的接收天线接收的感应信号相位相反；然后所述车载环线设备中接收板对单频模拟信号进行信号调理和数字采样；所述车载环线设备中接收板通过对所述采样数据与延时采样数据进行异或运算以及数字滤波处理形成交叉点信息；最后所述车载ATP设备向所述车载环线设备中接收板发出允许信号，所述接收板将所述交叉点信息发送至车载ATP和ATO设备。本发明实施例采用所述交叉点信号控制方法实现了对交叉点信号发生和车地间有效数据通信的可控切换，提高了交叉点和车地间数据的通信效率。

本发明实施例所述地面环线收发设备采用主从应答的控制方法进行车地间有效通信数据传输，图6示出了根据本发明实施例的车地通信的信息流向示意图。如图所示，当列车进入站台并在站台停稳、停准后，所述车载设备中的ATP和ATO设备周期性地将列车数据发送至所述车载环线设备的发送板，所述车载环线设备的发送板将所述列车数据调制成模拟信号；并且所述ATP设备发送控制命令控制所述发送板将所述模拟信号经车载功放板放大后发送至所述地面环线收发设备的接收板；然后所述地面环线收发设备的接收板接收所述模拟信号后进行解调处理，并将解调获得的所述列车数据发送至所述通信板，所述地面环线收发设备的接收板同时向所述地面环线收发设备中的发送板发送允许发送指令；接着基于所述允许发送指令，所述地面环线收发设备的发送板接收所述通信板发送的所述数据信息并将所述数据信息调制成模拟信号，所述地面环线收发设备的发送板将所述模拟信号经地面功放板放大后发送至所述车载环线设备中的接收板；最后所述车载环线设备中的接收板接收到所述模拟信号后进行解调处理，并将解调获得的所述数据信息发送至所述车载ATP和ATO设备。所述列车数据包括停准信息、停稳信息、系统模式信息或故障状态信息等车载设备的状态信息以及开关门指令信息等车载设备发出的控制指令；所述数据信息包括屏蔽门状态信息或信号机状态信息等地面设备的状态信息以及站停时间信息、系统时钟信息或运行等级信息等所述联锁或ATS分机发出的控车指令。本发明实施例所述主从应答的车地通信控制方法实现了分时全双工通信，保证了车地间数据传输的实时性和稳定性。

本发明实施例所述交叉感应环线系统中，统一管理地面环线设备与地面控制设备之间接口，地面环线收发设备作为通用设备不随系统对外接口的变化而发生改变，系统结构清晰，有效地减少了系统开发及设计的工作量；同时，本发明实施例采用通信板集中控制地面环线收发设备以及地面环线收发设备分散独立地进行车地通信和交叉点控制的方法，提高了交叉感应环线系统及车地间数据传输的实时性和稳定性。

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；而这些修改或者替换，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 (10)

1.一种交叉感应环线系统的控制方法，所述控制方法包括：

通信板分时间片集中控制调度多套地面环线收发设备；

每套所述地面环线收发设备独立进行交叉点信号控制和车地通信。

2.根据权利要求1所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述通信板分时间片控制调度每套地面环线收发设备的控制周期包括：

过程段1：所述通信板接收到联锁的时间同步帧后，所述通信板接收所述联锁和ATS分机的数据帧；

过程段2：所述通信板处理接收到的来自所述联锁、ATS分机和地面环线接收设备的数据，所述通信板并构造发送给所述联锁、ATS分机和地面环线发送设备的数据；

过程段3：所述通信板向所述联锁发送来自所述地面环线接收设备的数据，所述通信板向地面环线发送设备发送所述联锁和ATS分机的数据帧，所述通信板还向ATS分机发送来自地面环线接收设备的数据；

过程段4：地面环线接收设备解调车地通信信号生成车地通信数据，所述通信板接收所述地面环线接收设备的车地通信数据；

过程段5：所述通信板等待接收新的所述联锁的时间同步帧。

3.根据权利要求2所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述控制周期中，

任一过程段完成后，所述通信板立即执行下一个过程段任务；

任一过程段执行时间到达设定阈值，所述通信板直接执行下一个过程段任务。

4.根据权利要求2所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述通信板接收的联锁时间同步帧超出设定的周期时间，所述通信板清零主控制周期并等待所述联锁重新发送时间同步帧。

5.根据权利要求4所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述通信板等待所述联锁重新发送时间同步帧的等待时间达到阈值，会发出报警信号。

6.根据权利要求1所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述地面环线收发设备进行交叉点信号控制的方法包括：

所述地面环线收发设备的发送板发送单频模拟信号至感应线圈中的环线电缆；

所述感应线圈中的交叉点两端相邻环线电缆的电流方向相反，进站车辆经过所述感应线圈中环线电缆的交叉点，所述接收天线与所述感应线圈形成交互通路，所述车载环线设备的接收天线接收的感应信号相位相反；

所述车载环线设备中接收板对单频模拟信号进行信号调理和数字采样；

所述车载环线设备中接收板通过对所述采样数据与延时采样数据进行异或运算以及数字滤波处理形成交叉点信息；

所述车载ATP设备向所述车载环线设备中接收板发出允许信号，所述接收板将所述交叉点信息发送至车载ATP和ATO设备。

7.根据权利要求1所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述车地通信采用主从应答的控制方式进行车地间通信数据传输，所述车地间通信数据传输包括：

所述车载设备中的ATP设备周期性地将列车数据发送至所述车载环线设备的发送板，所述车载环线设备的发送板将所述列车数据调制成模拟信号；

所述ATP设备发送控制命令控制所述发送板将所述模拟信号经车载功放板放大后发送至所述地面环线收发设备的接收板；

所述地面环线收发设备的接收板接收所述模拟信号后进行解调处理，并将解调获得的所述列车数据发送至所述通信板，所述地面环线收发设备的接收板同时向所述地面环线收发设备中的发送板发送允许发送指令；

基于所述允许发送指令，所述地面环线收发设备的发送板接收所述通信板发送的所述数据信息并将所述数据信息调制成模拟信号，所述地面环线收发设备的发送板将所述模拟信号经地面功放板放大后发送至所述车载环线设备中的接收板；

所述车载环线设备中的接收板接收到所述模拟信号后进行解调处理，并将解调获得的所述数据信息发送至所述车载ATP和ATO设备。

8.根据权利要求7所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述列车数据包括车载设备的状态信息和控制指令，其中，

所述车载设备的状态信息包括停准信息、停稳信息、系统模式信息或故障状态信息；

所述控制指令包括开关门指令信息。

9.根据权利要求7所述的交叉感应环线系统的控制方法，其特征在于，所述数据信息包括地面设备的状态信息和控车指令，其中，

所述地面设备的状态信息包括屏蔽门状态信息、信号机状态信息；

所述控车指令包括站停时间信息、系统时钟信息或运行等级信息。

10.一种交叉感应环线系统，其特征在于，所述系统包括地面环线设备和车载环线设备，其中，

所述地面环线设备包括：通信板、发送板、功放板、接收板、环线检测/滤波板、匹配板和感应线圈，所述通信板、发送板、功放板、接收板和环线检测/滤波板均安装于室内的标准机笼中，所述匹配板安装于轨道旁的专用箱盒内，所述感应线圈安装于轨道内；

所述通信板用于接收联锁和ATS分机发出的数据，以及集中控制地面环线收发设备；

所述车载环线设备包括发送板、功放板、接收板、电源板、发送天线和接收天线。