CN112572544A - 一种基于车载控制器的列车辅助定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于车载控制器的列车辅助定位系统及方法，基于现有轨道交通的信号系统设备，该辅助定位系统包括车载控制器、车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE‑TAU设备、LTE基站和PIS专业有线网络，其特征在于，所述的辅助定位系统还包括列车位置显示服务器和列车位置显示工作站，所述的车载控制器依次连接车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE‑TAU设备、LTE基站、PIS专业有线网络、列车位置显示服务器和列车位置显示工作站。与现有技术相比，本发明具有投入较小、列车定位精确等优点。

Description

一种基于车载控制器的列车辅助定位系统及方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通信号系统领域，尤其是涉及一种基于车载控制器的列车辅助定位系统及方法。

背景技术

如图1所示，既有的城市轨道交通信号系统采用以下方式对列车位置进行追踪，包括：

1、在轨道交通线路上布置一系列用于精确定位的应答器；

2、车载控制器通过应答器天线与轨旁应答器交互确认列车的精确位置；

3、车载控制器通过车地无线通信将列车位置实时发送给轨旁ZC(区域控制器)，轨旁ZC通过追踪所有列车安全定位执行对列车的安全防护。

4、轨ZC将列车实时定位传输给ATS(自动列车监控系统)并显示在中心调度大屏、中心调度工作站、车站调度工作站等终端显示设备上。

在以下信号设备故障的情况下，系统将失去对列车的位置的追踪：

A)中心及车站ATS显示终端故障。

B)信号系统有线网络故障导致中央及车站ATS无法正常显示

C)联锁及计轴大面积红光带设备故障

D)信号系统电源故障导致的轨旁信号失效

这些情况下，为保证行车安全，全线所有列车将立即停止运行，轨道交通的运营调度人员将采用电话闭塞方式，人工对线路上运行的列车位置进行逐一核对，在确认完成后在用电话闭塞方式指挥列车运行。经测算完成全线列车位置核对工作需要30-40分钟，期间会发生大量乘客投诉、退票等一系列负面影响，甚至引发群体性事件。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于车载控制器的列车辅助定位系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，该系统基于现有轨道交通的信号系统设备，所述的辅助定位系统包括车载控制器、车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE-TAU设备、LTE基站和PIS专业有线网络，所述的辅助定位系统还包括列车位置显示服务器和列车位置显示工作站，所述的车载控制器依次连接车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE-TAU设备、LTE基站、PIS专业有线网络、列车位置显示服务器和列车位置显示工作站。

作为优选的技术方案，所述的车载控制器通过应答器天线与布置在轨旁的应答器交互获取列车精确定位，实时计算并保存列车位置信息。

作为优选的技术方案，所述的车载控制器通过车载MVB网络总线将列车位置信息实时传输给MVB网络。

作为优选的技术方案，所述的车辆PIS系统接入MVB网络获取车载控制器写入MVB网络的列车位置信息，并通过通信专业的车地无线通信发送至轨旁PIS专业有线网络。

作为优选的技术方案，所述的LTE-TAU设备用于高速移动中列车接入LTE网络并在不同的LTE基站之间切换，用于将车辆PIS系统获取的列车位置信息通过LTE网络转发至轨旁LTE基站。

作为优选的技术方案，轨旁布置有多个LTE基站，当列车通过相关的LTE基站区域，LTE-TAU会与LTE基站通信，所述的LTE基站接收LTE TAU设备转发的列车位置信息，并将列车位置信息发送至PIS专业有线网络；

其中所述的PIS专业有线网络用于转发LTE基站的列车位置信息，提供轨旁设备的有线网通信。

作为优选的技术方案，所述的列车位置显示服务器接入PIS专业有线网络，处理列车辅助定位信息，线路上运行的不同列车，将列车位置信息发送给列车位置显示服务器，列车位置显示服务器存储并实时更新处理所有定位列车的定位信息，响应列车位置显示工作站请求，将全线列车位置信息发送至各列车位置显示工作站。

作为优选的技术方案，所述的列车位置显示工作站用于实时显示列车位置信息，当信号系统ATP/ATS设备或网络故障后，运营调度终端仍可通过列车位置显示工作站实时追踪列车位置信息，并快速恢复运营。

作为优选的技术方案，列车的一条线路设置多个列车位置显示工作站，所述的列车位置显示工作站设置于控制中心或车站值班室或设备集中站。

根据本发明的另一个方面，提供了一种采用所述的基于车载控制器的列车辅助定位系统的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、车载控制器通过读取轨旁信标获取列车精确定位信息，包含列车所在的区段及在该区段的相对坐标；

步骤2、车载控制器通过车载MVB网络总线以MVB协议将列车精确定位信息写入预定义的两个不同端口；

步骤3、车辆PIS系统将MVB信号实时转换为UDP协议信号，并连接至车载LTE的TAU设备，通过TAU设备与地面的LTE基站进行实时通信；

步骤4、所有列车的车载LTE-TAU设备与地面LTE基站进行无线实时通信，将列车信息传输至轨旁网络，并设置红蓝网冗余网络，其中一路网络故障，另一路继续将列车位置信息持续传输至轨旁网络；

步骤5、不同列车的位置信息通过轨旁网络汇总到一台列车位置显示服务器中，列车位置显示服务器实时管理所有列车的位置，根据定位报文的刷新情况实时更新列车位置，如果列车失位即将相关列车标注为失位；

步骤6、设置在控制中心和车站值班室的列车位置显示工作站向列车位置显示服务器实时请求全线列车位置状态，根据预先画好的线路地图，将列车位置实时显示在线路地图上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、投入较小：总体来说修改既有车载设备的软件数据配置，网络利用既有车载与轨旁的无线网络。轨旁设置一台服务器，以及根据运营需要增加的工作站设备。

2、列车定位精确：在既有信号系统联锁故障或计轴故障后，根据故障导向安全原则，信号系统的ATS会将所有设计到的轨道区段全部显示为占用状态，调度无法确定列车位置。而此时线路上运营的列车中车载控制器仍然计算着列车的精确定位，由于信号原因无法显示在ATS界面上。通过本发明使用的设备及方法，这种情况下列车精确定位信息可以通过车辆MVB网络传输到列车位置服务器显示，是既有的信号追踪方式的良好补充。

3、节省故障后重新确认列车定位的时间：信号系统故障后，运营调度人员从列车位置显示工作站上可以直接确认列车精确定位，节省时间，缩短故障处理时间，较快恢复运营。

附图说明

图1为既有的城市轨道交通信号系统列车定位原理图；

图2为本发明的基于车载控制器的列车辅助定位系统原理图；

图3为本发明采用列车辅助定位系统的流程图；

图4为本发明列车辅助定位系统中实时显示列车位置的线路地图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的目的是在故障出现的情况下，为调度运营管理人员提供一套备用的列车辅助定位系统。使用辅助定位系统后预计可以节约10-20分钟列车位置核对时间，避免人为核对出错，最大限度降低对运营行车组织的压力，避免次生事故发生。

用于轨道交通基于车载控制器的列车辅助定位装置，基于现有轨道交通的信号系统设备，最小限度增设部分信号转换装置，采用通信系统网络，在既有信号系统列车追踪架构基础上集成列车的辅助定位系统。

如图2所示，一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，基于现有轨道交通的信号系统设备，该辅助定位系统包括既有的车载控制器、车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE-TAU设备、LTE基站和PIS专业有线网络，新增的列车位置显示服务器和列车位置显示工作站，所述的车载控制器依次连接车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE-TAU设备、LTE基站、PIS专业有线网络、列车位置显示服务器和列车位置显示工作站。

用于轨道交通基于车载控制器的列车辅助定位装置，基于现有轨道交通的信号系统设备，最小限度增设部分信号转换装置，采用通信系统网络，在既有信号系统列车追踪架构基础上集成列车的辅助定位系统，该装置由以下部分组成(见图2)：

a)车载控制器：通过应答器天线与布置在轨旁的应答器交互获取列车精确定位，在列车不发生失位的情况下车载控制器将会实时计算并保存列车位置信息。车载控制器为首尾冗余结构，首尾车载控制器同时工作，任何一套出现故障不影响列车定位信息的计算，此部分功能与既有系统架构保持不变，不属于新增设备，但需要修改软件数据配置。

b)MVB网络：车载控制器通过车辆的MVB网络，将列车定位信息实时传输给MVB网络，MVB转网络设备通过MVB网络读取列车定位信息。MVB网络沿用车辆既有的MVB网络，不属于新增设备，但需要修改软件数据配置。

c)车辆PIS系统：车辆PIS系统接入MVB网络获取车载控制器写入MVB网络的列车位置信息，并通过通信专业的车地无线通信发送至轨旁PIS专业有线网。沿用既有PIS系统设备，不属于新增设备，但需要修改软件数据配置。

d)LTE-TAU设备：首尾冗余的LTE-TAU设备属于车载LTE无线通信网络的通信终端，用于高速移动中列车接入LTE网络并在不同的LTE基站之间切换。用于将MVB转网络设备转发的列车定位信息通过LTE网络转发至轨旁LTE基站。LTE-TAU设备属于既有设备。

e)LTE基站：轨旁布置有多个LTE基站，当列车通过相关的LTE基站区域，LTE-TAU会与LTE基站通信。接收车载LTE TAU转发的列车位置信息，将列车定位信息发送至通信专业有线网络。LTE基站属于既有设备。

f)PIS专业有线网络：转发LTE基站的列车定位信息，提供轨旁设备的有线网通信。属于既有设备。

g)列车位置显示服务器：接入PIS专业有线网，处理列车辅助定位信息，线路上运行的不同列车，将列车定位信息发送给列车位置显示服务器，列车位置显示服务器存储并实时更新处理所有定位列车的定位信息，响应列车位置显示工作站请求，将全线列车定位信息发送给各显示工作站。属于新增设备。

h)列车位置显示工作站：接入PIS专业有线网，实时显示列车位置信息。当信号系统ATP/ATS等设备或网络故障后，运营调度人员仍任可以通过列车位置显示工作站实时追踪列车位置信息，并快速恢复运营。一条线路可以设置多个列车位置显示工作站，可以设置在控制中心或者车站值班室，设备集中站等地。属于新增设备。

如图3所示，一种采用所述的基于车载控制器的列车辅助定位系统的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、车载控制器通过读取轨旁信标获取列车精确定位信息，包含列车所在的区段及在该区段的相对坐标；

步骤2、车载控制器通过车载MVB网络总线以MVB协议将列车精确定位信息写入预定义的两个不同端口；

步骤3、车辆PIS系统将MVB信号实时转换为UDP协议信号，并通过M12航空插头网线连接至车载LTE的TAU设备，通过TAU设备与地面的LTE基站进行实时通信；

步骤4、所有列车的车载LTE-TAU设备与地面LTE基站进行无线实时通信，将列车信息传输至轨旁网络，此处设置红蓝网冗余网络，其中一路网络故障，另一路可以继续将列车位置信息持续传输至轨旁网络；

步骤5、不同列车的位置信息通过轨旁网络汇总到一台列车位置显示服务器中，列车位置显示服务器实时管理所有列车的位置，根据定位报文的刷新情况实时更新列车位置，如果列车失位即将相关列车标注为失位；

步骤6、设置在控制中心和车站值班室的列车位置显示工作站向列车位置显示服务器实时请求全线列车位置状态，根据预先画好的线路地图，将列车位置实时显示在线路地图上，如图4所示。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，该系统基于现有轨道交通的信号系统设备，所述的辅助定位系统包括车载控制器、车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE-TAU设备、LTE基站和PIS专业有线网络，其特征在于，所述的辅助定位系统还包括列车位置显示服务器和列车位置显示工作站，所述的车载控制器依次连接车载MVB网络、车辆PIS系统、LTE-TAU设备、LTE基站、PIS专业有线网络、列车位置显示服务器和列车位置显示工作站。

2.根据权利要求1所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，所述的车载控制器通过应答器天线与布置在轨旁的应答器交互获取列车精确定位，实时计算并保存列车位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，所述的车载控制器通过车载MVB网络总线将列车位置信息实时传输给MVB网络。

4.根据权利要求3所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，所述的车辆PIS系统接入MVB网络获取车载控制器写入MVB网络的列车位置信息，并通过通信专业的车地无线通信发送至轨旁PIS专业有线网络。

5.根据权利要求1所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，所述的LTE-TAU设备用于高速移动中列车接入LTE网络并在不同的LTE基站之间切换，用于将车辆PIS系统获取的列车位置信息通过LTE网络转发至轨旁LTE基站。

6.根据权利要求5所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，轨旁布置有多个LTE基站，当列车通过相关的LTE基站区域，LTE-TAU会与LTE基站通信，所述的LTE基站接收LTE TAU设备转发的列车位置信息，并将列车位置信息发送至PIS专业有线网络；

其中所述的PIS专业有线网络用于转发LTE基站的列车位置信息，提供轨旁设备的有线网通信。

7.根据权利要求6所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，所述的列车位置显示服务器接入PIS专业有线网络，处理列车辅助定位信息，线路上运行的不同列车，将列车位置信息发送给列车位置显示服务器，列车位置显示服务器存储并实时更新处理所有定位列车的定位信息，响应列车位置显示工作站请求，将全线列车位置信息发送至各列车位置显示工作站。

8.根据权利要求1所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，所述的列车位置显示工作站用于实时显示列车位置信息，当信号系统ATP/ATS设备或网络故障后，运营调度终端仍可通过列车位置显示工作站实时追踪列车位置信息，并快速恢复运营。

9.根据权利要求1所述的一种基于车载控制器的列车辅助定位系统，其特征在于，列车的一条线路设置多个列车位置显示工作站，所述的列车位置显示工作站设置于控制中心或车站值班室或设备集中站。

10.一种采用权利要求1所述的基于车载控制器的列车辅助定位系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、车载控制器通过读取轨旁信标获取列车精确定位信息，包含列车所在的区段及在该区段的相对坐标；

步骤2、车载控制器通过车载MVB网络总线以MVB协议将列车精确定位信息写入预定义的两个不同端口；

步骤3、车辆PIS系统将MVB信号实时转换为UDP协议信号，并连接至车载LTE的TAU设备，通过TAU设备与地面的LTE基站进行实时通信；

步骤4、所有列车的车载LTE-TAU设备与地面LTE基站进行无线实时通信，将列车信息传输至轨旁网络，并设置红蓝网冗余网络，其中一路网络故障，另一路继续将列车位置信息持续传输至轨旁网络；

步骤5、不同列车的位置信息通过轨旁网络汇总到一台列车位置显示服务器中，列车位置显示服务器实时管理所有列车的位置，根据定位报文的刷新情况实时更新列车位置，如果列车失位即将相关列车标注为失位；

步骤6、设置在控制中心和车站值班室的列车位置显示工作站向列车位置显示服务器实时请求全线列车位置状态，根据预先画好的线路地图，将列车位置实时显示在线路地图上。

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