CN110203219A - 一种过隧道自动开关风门的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过隧道自动开关风门的方法及系统，所述方法包括：隧道通知信息应答器组发送包含隧道信息的特殊区段信息包，接收并分析所述特殊区段信息包，接收所述特殊区段信息包内的隧道信息，并依据所述隧道信息执行开关风门命令；本发明过隧道自动开关风门方法和系统，通过在特殊区段信息包内增加隧道信息，利用地面应答器将隧道信息发送给车载设备，实现列车接通设备依据隧道信息精准控制列车开关风门的时间，提高列车“隧道模式”使用的有效性。

Description

一种过隧道自动开关风门的方法及系统

技术领域

本发明属于列车运行控制领域，特别涉及一种过隧道自动开关风门的方法及系统。

背景技术

目前我国高速铁路列控系统过隧道模式是当司机接近隧道时，或者探测到列车外有烟雾时，司机按下操控台上的“隧道模式”按钮，AHU(空调系统)内的新风风门关闭，废排单元EXH关闭，系统只运行回风。此功能的目的是为了避免含尘空气或来自列车外部的烟火进入旅客区域。同时，也可以确保乘客区域大气压力保持在正常大气压力值，避免在动车组高速通过隧道特别是长大隧道的过程中出现失压(低于正常大气压力)状态，造成一般乘客发生“高原反应”或身体不适。但在设计上，“隧道模式”的使用操作是要求司机准确判断动车组进出隧道的时间，及时手动按压司控台上的“隧道模式”开关按钮，风门控制装置接通电源将风门打开，随后列车离开隧道后，松开“隧道模式”开关按钮，风门控制装置断开电源将风门闭合，即“隧道模式”的启动和停止都必须由司机进行人工操作。且“隧道模式”在启动时各风门的开闭要相对滞后一定时间，加之司机由于其它工作的原因会出现不能准确判断和及时按压“隧道模式”开关按钮的情况，有时进入隧道后才启动“隧道模式”这样大大减少了“隧道模式”使用的有效性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种过隧道自动开关风门的方法及系统。

一种过隧道自动开关风门的方法，所述方法包括：

隧道通知信息应答器组发送包含隧道信息的特殊区段信息包；

车载设备接收并分析所述特殊区段信息包；

列车接通设备接收所述特殊区段信息包内的隧道信息，并依据所述隧道信息执行开关风门命令。

进一步地，所述隧道信息包括隧道起点位置、隧道长度和隧道开风门命令。

进一步地，所述隧道起点位置设置在所述特殊区段信息包的到特殊轨道区段距离增量栏，所述隧道长度设置在所述特殊区段信息包的特殊轨道区段长度栏，所述隧道开风门命令设置在所述特殊区段信息包的特殊轨道定义栏。

进一步地，所述隧道通知信息应答器组布设在隧道的两端，且隧道每端设置的所述隧道通知信息应答器组数目不少于两组。

进一步地，当隧道两端设置有区间应答器组时，所述隧道通知信息应答器组与所述区间应答器组共用。

进一步地，所述隧道通知信息应答器组与所述区间应答器组共用方式为：在所述区间应答器组中写入包含隧道信息的特殊区段包，所述区间应答器组同时发送隧道信息特殊区段信息包和内置原有信息包。

进一步地，当所述区间应答器组内置原有信息包为分相区信息时，在所述特殊区段信息包中无条件循环描述隧道信息和分相区信息。

进一步地，依据所述隧道信息执行开关风门命令包括：

根据隧道起点位置执行接通风门控制装置电源命令；

根据隧道起点位置和隧道长度执行断开风门控制装置电源命令。

进一步地，所述开启风门命令的执行包括：

根据隧道起点位置和列车速度计算列车到达隧道进口的时间；

当满足到达所述隧道进口到达时间时，接通风门控制装置电源，所述风门控制装置一次性开启列车所有风门。

进一步地，所述开启风门命令的执行包括：

根据隧道起点位置、隧道长度和列车速度计算列车到达隧道出口的时间；

当满足到达所述隧道出口到达时间时，断开风门控制装置电源，所述风门控制装置一次性关闭列车所有风门。

一种过隧道自动开关风门的系统，所述系统包括：

隧道通知信息应答器组，用于写入并发送包含隧道信息的特殊区段信息包；

车载设备，用于接收并分析应答器组发送的特殊区段信息包；

列车接通设备，用于接收所述特殊区段信息包内隧道信息，并依据所述隧道信息执行开关风门命令。

进一步地，所述隧道通知信息应答器组的设置包括：

当隧道两端无区间应答器组时，所述隧道通知信息应答器组设置有多组，且多组隧道通知信息应答器组分别设置在隧道两端；

当隧道两端设置有区间应答器组时，所述隧道通知信息应答器组与所述区间应答器共用。

进一步地，所述车载设备通过多功能车辆总线将所述隧道信息发送给所述列车接通设备。

进一步地，所述列车接通设备包括执行时间计算模块和继电器：

执行时间计算模块，用于根据所述隧道信息计算执行开关列车风门的时间；

继电器，用于根据计算时间接通或断开风门控制装置的电源。

进一步地，所述执行时间计算模块根据隧道起点位置和列车行驶速度计算接通风门控制装置电源的时间；

所述执行时间计算模块根据隧道起点位置、隧道长度、列车长度列车行驶速度计算断开风门控制装置电源的时间。

本发明的过隧道自动开关风门方法和系统，通过在特殊区段信息包内增加隧道信息，利用地面应答器将隧道信息发送给车载设备，实现列车接通设备依据隧道信息精准控制列车开关风门的时间，提高列车“隧道模式”使用的有效性。

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示出了根据本发明过隧道自动开关风门的流程图；

图2示出了根据本发明实施例隧道通知信息应答器组分布示意图；

图3示出了根据本发明实施例区间应答器组分布示意图；

图4示出了根据本发明实施例隧道信息与分相区信息同时存在的示意图。

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。

一种过隧道自动开关风门的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤一：隧道通知信息应答器组发送包含有隧道信息的特殊区段信息包。

在该步骤中首先将隧道信息设置在特殊区段信息包内。

地面设备与车载设备的通讯通过信息包实现，地面设备可以向车载设备发送坡度信息包【ETCS-21】、速度信息包【ETCS-27】、特殊区段信息包【ETCS-68】等，信息包内的信息由报文组成。地面设备向车载设备发送信息包后，车载设备通过分析信息包内的报文，获取路线公里标、车站站名、过分相区等信息。因此可将线路上的隧道信息设置在信息包内，由地面设备发送给车载设备，便于列车获取前方隧道信息。

具体的，隧道信息包括隧道的起点位置、隧道的长度和进入隧道需要执行的命令。

由于隧道信息所包含的内容符合特殊区段信息包对于特殊区段的描述，因此可采用特殊区段信息包发送隧道信息。特殊区段信息包【ETCS-68】的具体内容如表1所示。

表1特殊区段信息包定义

特殊区段信息包内的变量名中包含了到特殊轨道区段的距离增量、特殊轨道区段的长度和特殊轨道区段定义等信息：特殊轨道区段的距离增量为列车当前位置到特殊区段起点的距离，特殊轨道区段的长度为该特殊轨道区段覆盖的长度距离，特殊轨道区段定义为列车进入该特殊轨道区段时需要执行的命令。

因此可将隧道作为特殊区段的一种：隧道的起点位置设置在特殊轨道区段的距离增量栏；隧道的长度设置在特殊轨道区段的长度栏；将列车进入隧道时需要执行开启列车风门的命令设置在特殊轨道区段定义栏中。由于特殊区段信息包中的特殊轨道区段定义不包含隧道开风门的定义，新增加了特殊轨道区段定义隧道开风门的功能。示例性的，地面设备距离隧道的起点1000m，该隧道的长度为600m，设置的特殊区段信息包如表2所示：

表2特殊区段信息包举例

其次，将特殊区段信息包写入隧道通知信息应答器组，并布设所述隧道通知信息应答器组。

地面设备内信息包的发送是利用应答器发送信息包，当列车路经应答器时，应答器会将内部设置的信息包发送给列车，使列车通过应答器发送的信息包了解当前位置、线路信息、速度信息等。对于隧道信息的发送同样采用隧道信息应答器进行发送，为了确保列车具有足够的执行时间，在隧道两端分别设置多组隧道信息应答器组，形成隧道通知信息应答器组。

具体的，在隧道的任何一端均会设置至少两组隧道信息应答器组。实现列车正向接近隧道时，通过隧道外侧多个应答器组冗余向车载设备发送隧道信息，同时确保列车接收到隧道信息后，有足够的时间执行信息包中的命令。

示例性的，如图2所示，在隧道的两端均设置了两个隧道信息应答器组，最外侧的隧道通知信息应答器组设置在距离隧道端口2000m处，内侧的隧道通知信息应答器组设置在距离隧道端口1000m处。无论列车从左侧进入隧道还是从右侧进入，均能够接收到两次关于隧道信息的信息包，确保列车接收到隧道信息后，有足够的时间执行信息包中的命令。当位于最外侧的隧道通知信息应答器故障或者损坏时，能够通过内侧的隧道通知信息应答器获取隧道信息；同样当内侧的隧道通知信息应答器故障或者损坏时，由于已获得了外侧隧道通知信息应答器发送隧道信息，可依据该外侧隧道信息执行信息包中的命令。从而避免了其中一个隧道通知信息应答器组损坏后，列车接收不到隧道信息的状况。

具体的，隧道通知信息应答器组可与区间应答器组共用。

现有的行车线路会划分为多个闭塞分区，再依据闭塞分区内的路况状态设置区间应答器组，即每间隔1个或2个或3个闭塞分区设置一个应答器组。为了避免隧道通知信息应答器组与区间应答器组重复设置，减少布设成本，隧道通知信息应答器组可与路线上原有的区间应答器组共用。

进一步地，共用方式为将包含隧道信息的特殊区段信息包报文写入区间应答器组中，与区间应答器组中的原有信息包一同发送。

示例性的，如图3所示，在进入隧道的线路上设置有多组区间应答器分别为Q1、Q3、Q5、Q7，预计在隧道前端设置两组隧道信息应答器组，考虑列车信息包接收时间、传输延时、列车执行时间等时间需求，将编辑好的隧道信息特殊区段包【ETCS-68】写入距离隧道起点2000m的Q1和距离隧道起点1000m的Q3区间应答器内，Q1和Q3区间应答器在列车经过时会发送原有信息包和特殊区段信息包。若Q1区间应答器内原设置有坡度信息包【ETCS-21】，Q3区间应答器内原设置有速度信息包【ETCS-27】。列车经过Q1区间应答器时，会接收到两条信息包分别为【ETCS-21】和【ETCS-68】。列车经过Q3区间应答器时，会接收到两条信息包分别为【ETCS-27】和【ETCS-68】。

若区间应答器组的数据范围内同时含有分相区信息时，则该应答器组应无条件在特殊区段信息包【ETCS-68】内循环描述隧道和分相区信息，确保隧道信息与分相区信息不应相互覆盖。由于分相区信息同样由特殊区段信息包描述，当区间应答器组内设置有用于描述分相区信息的特殊区段信息包后，再写入包含隧道信息的特殊区段信息包时，由于分相区信息的信息包和隧道信息的信息包名称相同且信息包内的变量名也相同。当含有相同名称和变量名信息写入后，会覆盖原有信息，导致区间应答器内只保存了描述隧道信息的特殊区段信息包。因此重新写入的隧道信息特殊区段信息包需要包含分相区信息：将隧道信息描述完后，将信息包内的特殊区段数量修改为2，随后添加分相区信息内容。实现特殊区段信息包对隧道信息和分相区信息的循环描述。

示例性的，如图4所示，分相区位于隧道的后侧，隧道起点距离Q1区间应答器2000m处且隧道长度为600m，分相区起点距离Q1区间应答器2700m处且分相区长度为400m。综合隧道信息和分相区信息后，得到特殊区段信息包如表3所示：

表3包含隧道信息和分相区信息的特殊区段信息包

通过将隧道信息写入区间应答器中，实现隧道应答器组与区间应答器组的共用，无需新增新的应答器组，对现有设备改动较小，操作简单，在区间应答器内新增隧道信息后，不影响原有信息的发送。

步骤二：车载设备接收并分析包含隧道信息的特殊区段信息包。

具体的，地面应答器向车载设备发送应答器内设置的信息包，车载设备接收后对信息包进行分析，再通过MVB总线(多功能车辆总线)将隧道起点位置和隧道长度信息发送给列车接通设备。

列车运行时，车载设备会接收区间应答器组或隧道通知信息应答器组发送的信息包，接收后分析信息包内的信息，保留车载设备所需要的其他信息，将隧道起点距离和隧道长度通过多功能车辆总线(MVB总线)将隧道起点距离和隧道长度传输给列车接通设备的接口。实现列车接通设备接收列车内部各控制设备的信息，列车内部的各控制设备均设置对应的总线接口，总线接口均安装于列车上。MVB总线通过插接在各总线接口内，将各控制设备信号连接，实现各控制设备相互传输信息。

步骤三：列车接通设备依据隧道信息执行开或关风门命令。

列车接通设备安装在列车上，通过MVB总线与车载设备如列车自动防护设备、列车自动运行系统相连接。具体的，列车接通设备接收到隧道起点距离和隧道长度距离后，依据隧道起点距离执行开启风门的命令。

列车接通设备接收到车载设备传输的隧道起点距离后，根据列车的行驶速度计算在列车到达隧道进口的时间，在到达隧道进口时立即执行打开风门的命令，接通控制风门控制装置的电源，实现风门控制装置一次性打开列车的全部风门。

由于隧道两端会设置多组应答器，考虑信号延时，导致计算出到达隧道端口的时间不一致，以更早开启风门指令的时间为准。确保列车在进入隧道前能够较为精准的控制列车风门的开启，保障列车进隧道后的舒适度。

示例性的，列车接收Q1应答器发送的隧道信息后，当前距离隧道起点2000m，列车当前运行速度为180km/h，计算出列车到达隧道端口时间为40s，依据计算出的40s进行倒数，当时间倒数为0时，列车接通设备执行关闭风门命令。当列车接收Q3应答器发送的隧道信息时，当前距离隧道起点1000m，再依据列车运行速度180km/h，计算出列车到达隧道端口时间为20s，此时之前计算的时间也倒数至20s，两次信息时间相同，可不替换，继续以20s作为起始点开始倒数计时，至风门开启。当列车从Q3应答器发送的隧道信息计算还有20s开启风门，而依据Q1应答器计算的时间倒数至15s，则以较短时间15s计时，不替换当前倒数时间。当列车从Q3应答器发送的隧道信息计算还有20s开启风门，而依据Q1应答器计算的时间倒数至26s，则替换时间，以20s计时。

具体的，列车接通设备依据隧道起点位置、隧道长度和列车长度执行关闭风门的命令。

列车接通设备接收到车载设备传输的隧道长度后、综合内部存储的本次列车长度、再根据列车的行驶速度计算在列车完全脱离隧道的时间，在车尾脱离隧道后立即执行关闭风门的命令，即断开风门控制装置的电源，实现风门控制装置一次性关闭列车的全部风门。同样考虑多组应答器的信息传输时间不同，以更早时间执行关闭风门指令。

示例性的，车载设备接收Q1应答器发送的隧道信息为：当前距离隧道起点2000m，隧道长度为600m，将信息传输给列车接通设备后，列车接通设备综合本次列车的长度300m、列车当前运行速度为180km/h，列车接通设备计算出列车到达隧道出口时间为58s；

车载设备接收Q3应答器发送的隧道信息为：当前距离隧道起点1000m，隧道长度为600m，列车接通设备综合列车长度300m、列车运行速度180km/h，计算出列车到达隧道出口的时间为38s。

此时以Q1信息计算的时间也倒数至38s，两次信息时间相同，可不替换，继续以38s作为起始点开始倒数计时，至风门关闭。当列车依据Q3应答器发送的消息计算出到达隧道出口的时间为38s，而之前时间倒数至33s，则不替换时间，以较短时间33s继续倒数计时，至风门关闭。当列车依据Q3应答器发送的消息计算出到达隧道出口的时间为38s，而之前时间倒数至40s，则替换时间，以较短时间38s进行倒数计时。

通过依据隧道起点和隧道长度计算列车开关风门的时间，无需人工启动隧道模式，有效实现列车进入隧道时开启风门，离开隧道后关闭风门。

通过本发明实施例的方法，增加特殊区段信息包包含隧道信息的功能，并通过原有应答器将隧道信息发送给列车，由列车的自动控制系统自动执行开关风门的命令，精准控制列车风门的开关，保障列车进入隧道时的舒适度。

根据上述方法，本发明还公开了一种过隧道自动开关风门的系统，所述系统包括：

设置模块，用于将隧道信息和隧道命令设置在特殊区段信息包内；具体的，隧道信息中的隧道起点设置在特殊区段信息包内的“到特殊轨道区段的距离增量”栏，隧道长度设置在特殊区段信息包内的“特殊轨道区段的长度”栏，将“特殊轨道区段定义”栏设置为隧道开风门。

应答器组，用于写入包含隧道信息的特殊区段信息包，并发送特殊区段信息包。

当隧道两端无其他应答器时，仅在隧道两端设置隧道通知信息应答器组。隧道通知信息应答器组的数目至少设置两组，即在隧道任何一端均间隔设置至少两组隧道通知信息应答器组，确保应答器组冗余向车载设备发送隧道信息，避免隧道信息遗漏。

当隧道两端设置有区间应答器组时，隧道通知信息应答器组与区间应答器组共用，共用方式为：将包含隧道信息的特殊区段包写入区间应答器中，即在隧道两端的区间应答器组中选用至少两组最靠近隧道的区间应答器，写入特殊区段信息包。若区间应答器组原本包含分相区信息，则在特殊区段包内无条件循环分相区信息和隧道信息，即在特殊区段信息包内依次描述隧道信息和分相区信息，确保分相区信息和隧道信息不会相互覆盖。

车载设备，用于接收应答器组发送的特殊区段信息包，并对接收后的特殊区段信息包进行分析，将特殊区段信息包内包含的隧道起点位置、隧道长度和隧道开风门的命令通过MVB总线传输给列车接通设备。

列车接通设备，用于接收车载设备传输的隧道信息，并依据隧道信息执行开关风门命令，开关风门命令为风门控制装置电源接通或断开命令。列车接通设备安装于列车上与现有列车上的风门控制装置连接，且通过MVB总线与车载设备相连接，能够接收车载设备传输的隧道信息，并且获取列车信息。列车接通设备包括执行时间计算模块和继电器：

执行时间计算模块根据隧道信息计算执行开关风门命令的时间。具体的，执行时间计算模块依据隧道起点位置和列车运行速度计算执行接通风门控制装置电源命令的时间，根据隧道起点位置、隧道长度、列车长度和列车运行速度计算断开风门控制装置电源命令的时间。

继电器用于接通或断开风门控制装置的电源，当列车运行到执行时间计算模块计算的风门开启时间时，继电器接通风门控制装置的电源，实现列车行驶到隧道进口处时，一次性开启所有车厢的风门。当列车继续运行到风门关闭的时间时，继电器断开风门控制装置的电源，实现列车完全脱离隧道后立即关闭所有车厢的风门。

通过本发明实施例的隧道自动开关风门的系统，对列车设备和线路设备改动较小，通过地面应答器发送隧道信息，列车接通设备依据隧道信息自动列车风门的开关，有效保证了列车风门开关的精准性，无需列车司机自行判断开关风门的时间，提高列车“隧道模式”使用的有效性。

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 (15)

1.一种过隧道自动开关风门的方法，其特征在于，所述方法包括：

隧道通知信息应答器组发送包含隧道信息的特殊区段信息包；

车载设备接收并分析所述特殊区段信息包；

列车接通设备接收所述特殊区段信息包内的隧道信息，并依据所述隧道信息执行开关风门命令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道信息包括隧道起点位置、隧道长度和隧道开风门命令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述隧道起点位置设置在所述特殊区段信息包的到特殊轨道区段距离增量栏，所述隧道长度设置在所述特殊区段信息包的特殊轨道区段长度栏，所述隧道开风门命令设置在所述特殊区段信息包的特殊轨道定义栏。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道通知信息应答器组布设在隧道的两端，且隧道每端设置的所述隧道通知信息应答器组数目不少于两组。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，当隧道两端设置有区间应答器组时，所述隧道通知信息应答器组与所述区间应答器组共用。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述隧道通知信息应答器组与所述区间应答器组共用方式为：在所述区间应答器组中写入包含隧道信息的特殊区段包，所述区间应答器组同时发送隧道信息特殊区段信息包和内置原有信息包。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述区间应答器组内置原有信息包为分相区信息时，在所述特殊区段信息包中无条件循环描述隧道信息和分相区信息。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述隧道信息执行开关风门命令包括：

根据隧道起点位置执行接通风门控制装置电源命令；

根据隧道起点位置和隧道长度执行断开风门控制装置电源命令。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述开启风门命令的执行包括：

根据隧道起点位置和列车速度计算列车到达隧道进口的时间；

当满足到达所述隧道进口时间时，一次性开启列车所有风门。

10.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述开启风门命令的执行包括：

根据隧道起点位置、隧道长度和列车速度计算列车到达隧道出口的时间；

当满足到达所述隧道出口时间时，一次性关闭列车所有风门。

11.一种过隧道自动开关风门的系统，其特征在于，所述系统包括：

隧道通知信息应答器组，用于写入并发送包含隧道信息的特殊区段信息包；

车载设备，用于接收并分析应答器组发送的特殊区段信息包；

列车接通设备，用于接收所述特殊区段信息包内隧道信息，并依据所述隧道信息执行开关风门命令。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述隧道通知信息应答器组的设置包括：

当隧道两端无区间应答器组时，所述隧道通知信息应答器组设置有多组，且多组隧道通知信息应答器组分别设置在隧道两端；

当隧道两端设置有区间应答器组时，所述隧道通知信息应答器组与所述区间应答器共用。

13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述车载设备通过多功能车辆总线将所述隧道信息发送给所述列车接通设备。

14.根据权利要求11或13所述的系统，其特征在于，所述列车接通设备包括执行时间计算模块和继电器：

执行时间计算模块，用于根据所述隧道信息计算执行开关列车风门的时间；

继电器，用于根据计算时间接通或断开风门控制装置的电源。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述执行时间计算模块根据隧道起点位置和列车行驶速度计算接通风门控制装置电源的时间；

所述执行时间计算模块根据隧道起点位置、隧道长度、列车长度列车行驶速度计算断开风门控制装置电源的时间。