CN110435724A - 一种将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，所述方法包括：提供特定传输模块，耦接在所述列车运行监控系统与车载列车自动防护系统之间，其中所述车载列车自动防护系统支持欧洲列车控制系统；所述车载ATP通过所述特定传输模块与所述LKJ之间进行时钟同步；所述时钟同步后，所述车载ATP与所述LKJ建立安全连接；所述安全连接建立后，所述车载ATP与所述LKJ进行应用会话，其中，所述特定传输模块符合欧洲列车控制系统所定义的标准。
Description
技术领域
本发明涉及列车运行控制系统，尤其涉及不同标准的列车运行控制系统之间的互联互通。
背景技术
ETCS(Europe Train Control System)，即，欧洲列车控制系统，是欧盟为解决欧洲铁路互通运营而提出的欧洲列车控制系统，提出ETCS的目的在于消除由于各国间设施不同所引起的系统差别，在欧洲铁路网内实现互用性并确保列车运行的安全性和高效性,降低运营成本，增强竞争优势。ETCS中设备分为车载ATP(列车自动防护系统)设备与轨旁设备。
LKJ，即，中国的列车运行监控系统，作为我国自主研发的车载控制系统，是用于控制列车两冒一超(冒进、冒出、超速)的重要控制设备，已在轨道交通领域形成了成熟的应用，成为机车安全运行不可或缺的关键装置。LKJ主要具有监控、记录、显示和语音提示等四个方面的功能，以共同实现对机车行车的安全控制。LKJ是中国的一种车载设备，起到的也是类似车载ATP的作用。车载ATP与LKJ可以认为是不同标准下功能类似的设备。
LKJ与ETCS系统之间是互不兼容的，因此，亟需一种能实现LKJ与ETCS系统之间互通互联的方案。
发明内容
为了实现LKJ与ETCS系统之间互通互联，本发明提供了一种将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法。
所述方法包括：
提供特定传输模块，耦接在所述列车运行监控系统与车载列车自动防护系统之间，其中所述车载列车自动防护系统支持欧洲列车控制系统；
所述车载列车自动防护系统通过所述特定传输模块与所述中国列车运行监控系统之间进行时钟同步；
所述时钟同步后，所述车载列车自动防护系统与所述中国列车运行监控系统建立安全连接；
所述安全连接建立后，所述车载列车自动防护系统与所述中国列车运行监控系统进行应用会话；
其中，所述特定传输模块符合欧洲列车控制系统所定义的标准。
在一个实施例中，所述特定传输模块与所述车载列车自动防护系统之间通过特定传输模块接口并采用Profibus总线耦接。
在一个实施例中，所述特定传输模块以及所述特定传输模块接口符合欧洲列车控制系统所定义的标准Subset-026、Subset-035、Subset-056、Subset-057、Subset-058。
在一个实施例中，所述时钟同步包括：
所述车载列车自动防护系统在启动之后，作为同步时钟节点，周期性地向所述Profibus总线上发送参考时钟与同步报文至所述特定传输模块，该参考时钟与同步报文至始至终都会周期性地发送；
所述中国列车运行监控系统系统在收到所述特定传输模块发送的若干个参考时钟与同步报文后，完成所述中国列车运行监控系统系统的本地时钟同步，此后，中国列车运行监控系统系统的所有时钟都根据该同步后的本地时钟提供；
其中，所述时钟同步过程由标准Subset-056定义。
在一个实施例中，所述安全连接建立包括：
所述中国列车运行监控系统系统作为连接发起方发送连接请求，之后按照标准Subset-035、Subset-056、Subset-057、Subset-058、Subset-059标准当中规定的报文交互进行连接建立，交互过程中的报文包括用于验证的验证报文与验证确认报文以及双方测量时延的准备运行报文和运行报文；
在连接建立完成后，如果没有应用数据，所述中国列车运行监控系统系统与所述车载列车自动防护系统仍然会在配置的时间内互相发送空闲报文，以维持安全连接。
在一个实施例中，所述车载列车自动防护系统与所述中国列车运行监控系统进行应用会话包括：
根据标准Subset-035定义的状态机时序与标准Subset-058定义的应用报文，进行应用报文交互，所述应用报文包括特定传输模块报文。
在一个实施例中，所述特定传输模块报文包括无线传输数据、电流环传输数据和应答器传输数据。
在一个实施例中，所述车载列车自动防护系统采用所述特定传输模块报文进行制动、临时限速、调车、控制人机交互界面的显示与报警。
在一个实施例中，所述特定传输模块包括本地时钟模块，所述车载列车自动防护系统包括参考时钟模块，所述时钟同步步骤由所述本地时钟模块与所述参考时钟模块协同执行。
在一个实施例中，所述车载列车自动防护系统包括特定传输模块控制模块，用于控制所述车载列车自动防护系统与所述特定传输模块的通信、控制所述特定传输模块的内部状态、检查所述特定传输模块内部状态跳转、并转发包括无线传输数据、电流环传输数据、应答器传输数据的特定传输模块报文。
本发明具有以下有益的技术效果：
1)符合ETCS标准，也就满足了其互联互通的需求，只要车载ATP符合ETCS标准，该LKJ系统就可以无缝接入到该车载ATP上，极大地减少了开发成本；
2)ETCS定义了完善的NTC应用场景与测试场景，因此可以复用Subset-074定义的测试序列，进行LKJ需求测试；
3)STM接口上定义了完整的安全通信协议与完善的消息报文，在保证了安全性的同时也满足了可用性。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1示出根据本发明一实施例的通过STM接口将LKJ系统作为列控NTC系统的互联互通解决方案系统图；
图2示出根据本发明一实施例的车载ATP与LKJ之间进行时钟同步的过程示意图；
图3示出根据本发明一实施例的车载ATP与LKJ进行安全连接建立的过程示意图。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
图1示出根据本发明一实施例的将LKJ系统与欧洲列车控制系统互联互通的系统。
本发明通过STM接口，实现了LKJ系统与欧洲列车控制系统的互联互通。具体系统构架如下。
该系统包括车载列车自动防护系统(车载ATP)110、列车运行监控系统(LKJ)120、特定传输模块(STM，Specific Transmission Module)130。其中，车载ATP支持ETCS标准，LKJ为中国自主开发的标准，特定传输模块为符合ETCS所定义的特定传输模块。
特定传输模块(STM)130负责车载列车自动防护系统(车载ATP)110与列车运行监控系统(LKJ)120之间的通信，车载列车自动防护系统(车载ATP)110与特定传输模块(STM)130之间通过STM接口耦接。STM接口通过Profibus总线传输数据。
其中，由于STM及STM接口符合ETCS所定义的标准(Subset-026、Subset-035、Subset-056、Subset-057、Subset-058)，因此，并不需要定义额外的协议、应用消息包，因此，通过STM可以实现车载ATP与ETCS系统是互联互通的。
车载ATP包括，但不限于，参考时钟模块102、STM控制模块103、无线传输模块104、电流环传输模块105、应答器传输模块106。
特定传输模块(STM)包括，但不限于，本地时钟模块101。
参考时钟模块102用于向STM提供参考时钟。由于车载ATP与STM是两个设备，因此需要做时钟同步，以保证通信时时延满足要求。因此，车载ATP需要提供参考时钟，STM的本地时钟模块101则用于根据车载ATP提供的参考时钟同步本地时钟，该同步过程由Subset-056所定义。
STM控制模块103用于控制车载ATP与STM的通信、控制STM的内部状态、检查STM内部状态跳转、并转发无线传输模块、电流环传输模块和应答器传输模块所发送的数据，其内容全部定义于Subset-035中。
车载ATP和LKJ还包括司法数据模块、牵引模块、制动模块、人机接口模块、测速测距模块，这些模块都属于ATP与LKJ的基本功能，它们各自遵从各自的标准。所有这些模块的功能都在Subset-035里有详细的描述。
本发明的将列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法主要包括以下几个过程。
过程一：车载ATP与LKJ进行本地时钟同步
图2示出根据本发明一实施例的车载ATP与LKJ之间进行时钟同步的过程示意图。如图2所示，该过程至少包括以下步骤：
车载ATP在启动之后，作为同步时钟节点，周期性地向Profibus总线上发送参考时钟与同步报文，该消息至始至终都会周期性地发送；
LKJ系统在收到若干个参考时钟与同步报文后，完成LKJ系统的本地时钟同步，此后，LKJ系统的所有时钟都根据该同步后的本地时钟提供。
过程二：车载ATP与LKJ进行安全连接建立
图3示出根据本发明一实施例的车载ATP与LKJ进行安全连接建立的过程示意图。如图3所示，该过程至少包括以下步骤：
LKJ系统作为连接发起方发送连接请求，之后按照Subset-035、Subset-056、Subset-057、Subset-058、Subset-059标准当中规定的报文交互进行连接建立，交互过程中的报文包括用于验证的验证报文与验证确认报文以及双方测量时延的准备运行报文和运行报文；
在连接建立完成后，如果没有应用数据，双方也会在配置的时间内互相发送空闲报文，以维持安全连接。
过程三：车载ATP与LKJ进行应用会话
该过程至少包括以下步骤：
根据标准Subset-035(Specific Transmission Module FFFIS)定义的状态机时序与标准Subset-058定义的应用报文，进行应用报文交互，该交互的流程满足互联互通的要求。该应用报文包括STM报文，该STM报文的类型有多种，被定义于Subset-058标准中。
ATP可用STM报文输出制动、临时限速、调车等功能，也可控制DMI(人机交互界面)的显示与报警。
本发明具有以下有益的技术效果：
1)符合ETCS标准，也就满足了其互联互通的需求，只要车载ATP符合ETCS标准，该LKJ系统就可以无缝接入到该车载ATP上，极大地减少了开发成本；
2)ETCS定义了完善的NTC应用场景与测试场景，因此可以复用Subset-074定义的测试序列，进行LKJ需求测试；
3)STM接口上定义了完整的安全通信协议与完善的消息报文，在保证了安全性的同时也满足了可用性。
本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质、或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (10)
1.一种将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，所述方法包括：
提供特定传输模块，耦接在所述列车运行监控系统与车载列车自动防护系统之间，其中所述车载列车自动防护系统支持欧洲列车控制系统；
所述车载列车自动防护系统通过所述特定传输模块与所述中国列车运行监控系统之间进行时钟同步；
所述时钟同步后，所述车载列车自动防护系统与所述中国列车运行监控系统建立安全连接；
所述安全连接建立后，所述车载列车自动防护系统与所述中国列车运行监控系统进行应用会话；
其中，所述特定传输模块符合欧洲列车控制系统所定义的标准。
2.如权利要求1所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述特定传输模块与所述车载列车自动防护系统之间通过特定传输模块接口并采用Profibus总线耦接。
3.如权利要求2所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述特定传输模块以及所述特定传输模块接口符合欧洲列车控制系统所定义的标准Subset-026、Subset-035、Subset-056、Subset-057、Subset-058。
4.如权利要求2所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述时钟同步包括：
所述车载列车自动防护系统在启动之后，作为同步时钟节点，周期性地向所述Profibus总线上发送参考时钟与同步报文至所述特定传输模块，该参考时钟与同步报文至始至终都会周期性地发送；
所述中国列车运行监控系统系统在收到所述特定传输模块发送的若干个参考时钟与同步报文后，完成所述中国列车运行监控系统系统的本地时钟同步，此后，中国列车运行监控系统系统的所有时钟都根据该同步后的本地时钟提供；
其中，所述时钟同步过程由标准Subset-056定义。
5.如权利要求1所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述安全连接建立包括：
所述中国列车运行监控系统系统作为连接发起方发送连接请求，之后按照标准Subset-035、Subset-056、Subset-057、Subset-058、Subset-059标准当中规定的报文交互进行连接建立，交互过程中的报文包括用于验证的验证报文与验证确认报文以及双方测量时延的准备运行报文和运行报文；
在连接建立完成后，如果没有应用数据，所述中国列车运行监控系统系统与所述车载列车自动防护系统仍然会在配置的时间内互相发送空闲报文，以维持安全连接。
6.如权利要求1所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述车载列车自动防护系统与所述中国列车运行监控系统进行应用会话包括：
根据标准Subset-035定义的状态机时序与标准Subset-058定义的应用报文，进行应用报文交互，所述应用报文包括特定传输模块报文。
7.如权利要求6所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述特定传输模块报文包括无线传输数据、电流环传输数据和应答器传输数据。
8.如权利要求7所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述车载列车自动防护系统采用所述特定传输模块报文进行制动、临时限速、调车、控制人机交互界面的显示与报警。
9.如权利要求1所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述特定传输模块包括本地时钟模块，所述车载列车自动防护系统包括参考时钟模块，所述时钟同步步骤由所述本地时钟模块与所述参考时钟模块协同执行。
10.如权利要求6所述的将中国列车运行监控系统与欧洲列车控制系统互联互通的方法，其特征在于，所述车载列车自动防护系统包括特定传输模块控制模块，用于控制所述车载列车自动防护系统与所述特定传输模块的通信、控制所述特定传输模块的内部状态、检查所述特定传输模块内部状态跳转、并转发包括无线传输数据、电流环传输数据、应答器传输数据的特定传输模块报文。
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