CN112590885B - 一种市域铁路信号控制系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种市域铁路信号控制系统，包括：行车调度指挥系统、地面行车控制系统和系统网络；其中，所述行车调度指挥系统包括调度集中CTC中心设备和CTC站机设备；所述地面行车控制系统包括列控中心TCC、地面电子单元CBI、区域控制中心ZC、临时限速服务器TSRS、地面电子单元LEU、应答器、自动闭塞系统ZPW‑2000轨道电路；所述系统网络包括无线通信和有线通信。

Description

一种市域铁路信号控制系统
技术领域
本申请涉及铁路信号控制技术领域，尤其涉及一种市域铁路信号控制系统。
背景技术
在现行技术标准指引下，市域铁路信号控制系统只能在大铁、地铁两种制式中二选一，无法实现本线与采用不同列控制式的路网中其它市域铁路间互联互通；另外，考虑国家综合交通体系的因素，“四网融合”也要求市域铁路与大铁、地铁信号控制系统互联互通。从根本上而言，市域铁路与大铁、地铁信号控制系统互联互通就是CTCS-2+ATO列控系统与地铁CBTC列控系统互联互通技术。随着中国城镇化进程加快，市域铁路建设迅速推进，CTCS-2+ATO列控系统与CBTC列控系统互联互通的技术需求越来越强烈。
要实现两种制式控制系统式互联互通，存在两种技术路线，一是列车研发通用型车载ATP，具备在装备CTCS-2+ATO列控系统或CBTC列控系统地面设备的线路上运行的能力，实现车对地的兼容；二是开发一种市域铁路新型信号控制系统，满足装备CTCS-2+ATO列控系统或CBTC列控系统车载ATP运行的需求，实现地对车的兼容。
发明内容
本申请执行第二条技术路线，研发提出一种市域铁路新型信号控制系统(简称为C2+ATO+)，从根本上破除市域铁路与市域铁路、市域铁路与大铁、市域铁路与地铁互联互通技术难题。
本申请实施例公开了一种市域铁路信号控制系统，所述系统包括：行车调度指挥系统、地面行车控制系统和系统网络；其中，
所述行车调度指挥系统包括调度集中CTC中心设备和CTC站机设备；
所述地面行车控制系统包括列控中心TCC、地面电子单元CBI、区域控制中心ZC、临时限速服务器TSRS、地面电子单元LEU、应答器、自动闭塞系统ZPW-2000轨道电路；
所述系统网络包括无线通信和有线通信。
在一些实施例中，所述CTC中心设备和所述CTC站机设备通过独立CTC网络连接，所述CTC中心设备与外部设备接口采用专用数字通道，所述CTC站机设备与外部设备接口采用RS422通道。
在一些实施例中，TCC、CBI、ZC、TSRS接入信号安全数据网，所述应答器与LEU采用专用数字电缆接口连接，LEU与TCC采用以太网口或RS422接口连接，ZPW-2000轨道电路与TCC采用CAN通信接口连接。
在一些实施例中，所述无线通信采用LTE网络，为车地无线通信服务；
所述有线通信为地面设备的工作网络，包括CTC网络、信号安全数据网以及CTC中心设备与外部设备间的专用数字通道。
在一些实施例中，所述系统能够用于以下至少之一：
通过CTC对装备CBTC列控系统车载设备列车运行的自动监控及跳停、扣车、能耗管理；
通过TSRS对装备CBTC列控系统车载设备列车站台门控制、临时限速管理；
通过ZC为装备CBTC列控系统车载设备列车生成移动授权MA，代传车载与CTC间通话信息；
通过CBI对站台门控制；
通过所述应答器对装备CBTC列控系统车载设备列车定位；
通过LTE网络，为车地无线通信服务；
通过CTC网络连接CTC中心设备和站机设备，信号安全数据网承载TCC、CBI、ZC、TSRS设备数据交换业务，专用数字通道实现地面设备点到点通信。
在一些实施例中，地面设备间接口包括：CTC与CBI、CTC与TCC、CTC与TSRS、CTC与ZC、CBI与TCC、CBI与TSRS、CBI与ZC、TCC与TSRS、ZC与TSRS、应答器-LEU、LEU-TCC、ZPW-2000轨道电路-TCC。
在一些实施例中，所述CTC与ZC包括：CTC→ZC，能够用于时钟同步，向装备CBTC列控系统车载设备列车ATO下达指令；ZC→CTC，能够用于获取装备CBTC列控系统车载设备列车位置信息，车载设备状态信息。
在一些实施例中，所述CBI与TSRS包括：CBI→TSRS，能够用于获取站台门状态；TSRS→CBI，能够用于下达站台门控制指令。
在一些实施例中，所述CBI与ZC包括：CBI→ZC，能够用于获取列车进路信息.
在一些实施例中，所述ZC与TSRS包括：ZC→TSRS，能够用于向装备CBTC列控系统车载设备列车站台门下达门控指令；TSRS→ZC，能够用于向装备CBTC列控系统车载设备列车下达临时限速命令、接收站台门状态回执。
在对C2+ATO列控系统、CBTC列控系统的功能、接口、数据流进行分析基础上，对相同或相似功能进行优化整合，在CTCS-2+ATO列控系统基础上构建全新C2+ATO+系统架构，满足装备CTCS-2+ATO列控系统或CBTC列控系统车载ATP运行的需求，实现地面对车载设备的兼容。
附图说明
附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为本申请实施例一种市域铁路信号控制系统结构示意图；
图2为本申请实施例一种市域铁路信号控制系统详细结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。
在本申请实施例记载中，需要说明的是，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例可以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本申请执行第二条技术路线，研发提出一种市域铁路新型信号控制系统(简称为C2+ATO+)，从根本上破除市域铁路与市域铁路、市域铁路与大铁、市域铁路与地铁互联互通技术难题。
本申请实施例公开了一种市域铁路信号控制系统，所述系统包括：行车调度指挥系统、地面行车控制系统和系统网络；其中，
所述行车调度指挥系统包括调度集中CTC中心设备和CTC站机设备；
所述地面行车控制系统包括列控中心TCC、地面电子单元CBI、区域控制中心ZC、临时限速服务器TSRS、地面电子单元LEU、应答器、自动闭塞系统ZPW-2000轨道电路；
所述系统网络包括无线通信和有线通信。
在一些实施例中，所述CTC中心设备和所述CTC站机设备通过独立CTC网络连接，所述CTC中心设备与外部设备接口采用专用数字通道，所述CTC站机设备与外部设备接口采用RS422通道。
在一些实施例中，TCC、CBI、ZC、TSRS接入信号安全数据网，所述应答器与LEU采用专用数字电缆接口连接，LEU与TCC采用以太网口或RS422接口连接，ZPW-2000轨道电路与TCC采用CAN通信接口连接。
在一些实施例中，所述无线通信采用LTE网络，为车地无线通信服务；
所述有线通信为地面设备的工作网络，包括CTC网络、信号安全数据网以及CTC中心设备与外部设备间的专用数字通道。
在一些实施例中，所述系统能够用于以下至少之一：
通过CTC对装备CBTC列控系统车载设备列车运行的自动监控及跳停、扣车、能耗管理；
通过TSRS对装备CBTC列控系统车载设备列车站台门控制、临时限速管理；
通过ZC为装备CBTC列控系统车载设备列车生成移动授权MA，代传车载与CTC间通话信息；
通过CBI对站台门控制；
通过所述应答器对装备CBTC列控系统车载设备列车定位；
通过LTE网络，为车地无线通信服务；
通过CTC网络连接CTC中心设备和站机设备，信号安全数据网承载TCC、CBI、ZC、TSRS设备数据交换业务，专用数字通道实现地面设备点到点通信。
在一些实施例中，地面设备间接口包括：CTC与CBI、CTC与TCC、CTC与TSRS、CTC与ZC、CBI与TCC、CBI与TSRS、CBI与ZC、TCC与TSRS、ZC与TSRS、应答器-LEU、LEU-TCC、ZPW-2000轨道电路-TCC。
在一些实施例中，所述CTC与ZC包括：CTC→ZC，能够用于时钟同步，向装备CBTC列控系统车载设备列车ATO下达指令；ZC→CTC，能够用于获取装备CBTC列控系统车载设备列车位置信息，车载设备状态信息。
在一些实施例中，所述CBI与TSRS包括：CBI→TSRS，能够用于获取站台门状态；TSRS→CBI，能够用于下达站台门控制指令。
在一些实施例中，所述CBI与ZC包括：CBI→ZC，能够用于获取列车进路信息.
在一些实施例中，所述ZC与TSRS包括：ZC→TSRS，能够用于向装备CBTC列控系统车载设备列车站台门下达门控指令；TSRS→ZC，能够用于向装备CBTC列控系统车载设备列车下达临时限速命令、接收站台门状态回执。
在对C2+ATO列控系统、CBTC列控系统的功能、接口、数据流进行分析基础上，对相同或相似功能进行优化整合，在CTCS-2+ATO列控系统基础上构建全新C2+ATO+系统架构，满足装备CTCS-2+ATO列控系统或CBTC列控系统车载ATP运行的需求，实现地面对车载设备的兼容。
CTCS-2+ATO列控系统地面设备主要包括调度集中系统(CTC)、计算机联锁设备(CBI)、列控中心(TCC)、LEU、临时限速服务器(TSRS)、ZPW-2000轨道电路、应答器、信号安全数据网、GSM-R等。
CBTC系统地面设备主要由ATS系统、计算机联锁设备(CI)、区域控制器ZC、应答器、计轴轨道检查装置、通信系统(DCS)构成。
两系统地面设备功能相互比较，CTC与ATS功能类似、TSRS与ZC部分功能重合、CBI与CI部分功能重合、ZPW-2000轨道电路与计轴轨道检查装置部分功能重合等。本专利对两系统架构进行融合，对功能相似或部分功能重合的设备进行优化整合，同时避免两系统间的耦合性，最终，本专利研发提出的市域铁路C2+ATO+架构包含行车调度指挥系统、地面行车控制系统、系统网络三部分，如图1所示。
(1)C2+ATO+系统架构功能
C2+ATO+架构系统可实现对装备CTCS-2+ATO列控系统或CBTC列控系统车载设备的列车安全运行控制及ATO功能。
(2)C2+ATO+系统架构构成
C2+ATO+架构主要由行车调度指挥系统、地面行车控制系统、系统网络三部分构成。如图2所示：
1)行车调度指挥系统
行车调度指挥系统包含CTC中心设备和站机设备，中心设备和站机设备通过独立CTC网络的连接，CTC中心设备与外部设备接口采用专用数字通道，CTC站机设备与外部设备接口RS422通道。
2)地面行车控制系统
地面行车控制系统由TCC、CBI、ZC、TSRS、LEU、应答器、ZPW-2000轨道电路构成。TCC、CBI、ZC、TSRS设备接入信号安全数据网，应答器与LEU采用专用数字电缆接口，LEU与TCC采用以太网口或RS422接口，ZPW-2000轨道电路与TCC采用CAN通信接口。
3)系统网络
系统网络包含无线和有线通信两部分:无线通信采用LTE网络，为车地无线通信服务；有线通信部分主要是指地面设备的工作网络，包括CTC网络、信号安全数据网以及CTC中心设备与外部设备间的专用数字通道。
总体从结构而言，与CTCS-2+ATO系统相比较，C2+ATO+架构新增ZC设备，新增LTE无线网络，取消GSM-R网络。
(3)C2+ATO+系统架构地面设备功能
较CTCS-2+ATO系统而言，C2+ATO+架构组成设备的功能变化如下：
1)CTC系统：新增装备CBTC列控系统车载设备列车运行的自动监控功能及跳停、扣车、能耗管理等ATO功能；
2)TSRS：新增装备CBTC列控系统车载设备列车站台门控制、临时限速管理功能；
3)ZC：新增列控系统地面设备，为装备CBTC列控系统车载设备列车生成移动授权(MA)，代传车载与CTC间通话信息功能；
4)TCC：取消站台门控制功能；
5)CBI：新增站台门控制功能；
6)应答器：新增适应装备CBTC列控系统车载设备列车定位功能；
7)LEU：无变化；
8)ZPW-2000轨道电路：无变化；
9)系统网络：LTE网络，为车地无线通信服务；CTC网络连接CTC中心设备和站机设备，信号安全数据网承载TCC、CBI、ZC、TSRS设备数据交换业务，专用数字通道实现设备点到点通信。
(4)C2+ATO+系统架构地面设备接口
C2+ATO+系统架构地面设备间接口包括CTC与CBI、CTC与TCC、CTC与TSRS、CTC与ZC、CBI与TCC、CBI与TSRS、CBI与ZC、TCC与TSRS、ZC与TSRS、应答器-LEU、LEU-TCC、ZPW-2000轨道电路-TCC共12类接口。较CTCS-2+ATO系统而言，C2+ATO+架构设备间接口通信内容变化如下：
1)CTC与CBI:无变化。
2)CTC与TCC:无变化。
3)CTC与TSRS：无变化。
4)CTC与ZC：新增接口，CTC→ZC：时钟同步,适用于装备CBTC列控系统车载设备列车ATO指令下达；ZC→CTC：装备CBTC列控系统车载设备列车位置信息，车载设备状态信息。
5)CBI与TCC：无变化。
6)CBI与TSRS：新增接口，CBI→TSRS站台门状态；TSRS→CBI站台门控制指令。
7)CBI与ZC:新增接口，CBI→ZC列车进路信息。
8)TCC与TSRS：取消站台门开关指令及状态信息。
9)ZC与TSRS：新增接口，ZC→TSRS装备CBTC列控系统车载设备列车站台门门控指令；TSRS→ZC装备CBTC列控系统车载设备列车的临时限速命令下达、站台门状态回执。
10)应答器-LEU：无变化。
11)LEU-TCC：无变化。
12)ZPW-2000轨道电路-TCC：无变化。
目前，现行的标准、规范或商用的市域铁路，均无兼容CTCS-2列控系统或地CBTC列控系统两种制式的列控系统。本专利提出应用于市域铁路的C2+ATO+系统架构，实现CTCS-2+ATO列控系统与地铁CBTC列控系统互联互通需求，服务“三网融合”大交通的意图，具有广泛的市场应用前景，另外远期可纳入标准规范的制定。
结合市域铁路建设，由建设单位组织设计、设备供应商将该研究成果转化为产品，经推广应用，将会取得良好的经济效益和社会效益。
本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种市域铁路信号控制系统，其特征在于，所述系统包括：行车调度指挥系统、地面行车控制系统和系统网络；其中，
所述行车调度指挥系统包括调度集中CTC中心设备和CTC站机设备；
所述地面行车控制系统包括列控中心TCC、地面电子单元CBI、区域控制中心ZC、临时限速服务器TSRS、地面电子单元LEU、应答器、自动闭塞系统ZPW-2000轨道电路；
所述系统网络包括无线通信和有线通信；
其中，所述系统具备如下功能：
通过CTC对装备CBTC列控系统车载设备列车运行的自动监控及跳停、扣车、能耗管理；
通过TSRS对装备CBTC列控系统车载设备列车站台门控制、临时限速管理；
通过ZC为装备CBTC列控系统车载设备列车生成移动授权MA，代传车载与CTC间通话信息；
通过CBI对站台门控制；
通过所述应答器对装备CBTC列控系统车载设备列车定位；
通过LTE网络，为车地无线通信服务；
通过CTC网络连接CTC中心设备和站机设备，信号安全数据网承载TCC、CBI、ZC、TSRS设备数据交换业务，专用数字通道实现地面设备点到点通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述CTC中心设备和所述CTC站机设备通过独立CTC网络连接，所述CTC中心设备与外部设备接口采用专用数字通道，所述CTC站机设备与外部设备接口采用RS422通道。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
TCC、CBI、ZC、TSRS接入信号安全数据网，所述应答器与LEU采用专用数字电缆接口连接，LEU与TCC采用以太网口或RS422接口连接，ZPW-2000轨道电路与TCC采用CAN通信接口连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述无线通信采用LTE网络，为车地无线通信服务；
所述有线通信为地面设备的工作网络，包括CTC网络、信号安全数据网以及CTC中心设备与外部设备间的专用数字通道。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，地面设备间接口包括：CTC与CBI、CTC与TCC、CTC与TSRS、CTC与ZC、CBI与TCC、CBI与TSRS、CBI与ZC、TCC与TSRS、ZC与TSRS、应答器-LEU、LEU-TCC、ZPW-2000轨道电路-TCC。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述CTC与ZC包括：CTC→ZC，能够用于时钟同步，向装备CBTC列控系统车载设备列车ATO下达指令；ZC→CTC，能够用于获取装备CBTC列控系统车载设备列车位置信息，车载设备状态信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述CBI与TSRS包括：CBI→TSRS，能够用于获取站台门状态；TSRS→CBI，能够用于下达站台门控制指令。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述CBI与ZC包括：CBI→ZC，能够用于获取列车进路信息。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述ZC与TSRS包括：ZC→TSRS，能够用于向装备CBTC列控系统车载设备列车站台门下达门控指令；TSRS→ZC，能够用于向装备CBTC列控系统车载设备列车下达临时限速命令、接收站台门状态回执。
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