CN113320574A - 一种tacs与ctcs融合的信号系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TACS与CTCS融合的信号系统，包括相互之间通过网络连接的调度集中系统CTC或列车自动监控系统ATS、集中维护系统CMSS、计算机联锁CI、列控中心TCC、轨道电路、临时限制服务器TSRS、无线闭塞中心RBC、目标控制器OC、轨旁资源管理器WSIC、轨旁列车管理器WSTC和车载设备；所述的车载设备融合TACS制式与CTCS制式，并在共管区支持从CTCS制式切换至TACS制式，同时也支持从TACS制式切换至CTCS制式。与现有技术相比，本发明具有互通性好、可靠性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种TACS与CTCS融合的信号系统。
背景技术
目前国内主流的信号系统包括应用于干线铁路的中国列车控制系统(CTCS系统)和应用于城市轨道交通的基于通信的列车控制系统(CBTC系统)，CTCS系统对于短站间距的运营效率较低，无法满足公交化运营的要求，同时精确停车控制精度不够高；CBTC系统由于运行速度受限，对于长区间的运营效率不高；单一信号制式无法同时很好地满足城市周边或市域线路的公交化和互通性的本质需求，目前既有的解决方案是采用CBTC+CTCS融合系统来解决公交化和互通性的本质需求；
但传统CBTC信号系统以地面设备为列车控制核心，地面设备多，车地之间通信效率低，限制了公交化运营的效率及可靠性；与传统CBTC系统相比，基于车车通信的列车自主运行系统(TACS系统)以列车为控制核心，由列车自主计算移动授权，不再经由传统的轨旁区域控制器计算移动授权后转发给列车。TACS系统的本质是将传统CBTC系统的轨旁核心控制功能移植至列车上，优化系统架构，提升运营效率；同时轨旁设备数量的减少，使设备维护工作量明显减少。
因此如何来灵活、高效地支持多网融合下的各种运营场景(如跨线、共线等)的要求，避免单一制式不能满足长期的公交化和互通性需求而带来后期线路改造的难度和成本的问题，成为需要解决的技术问题。
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互通性好、可靠性的TACS与CTCS融合的信号系统。
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TACS与CTCS融合的信号系统，包括相互之间通过网络连接的调度集中系统CTC或列车自动监控系统ATS、集中维护系统CMSS、计算机联锁CI、列控中心TCC、轨道电路、临时限制服务器TSRS、无线闭塞中心RBC、目标控制器OC、轨旁资源管理器WSIC、轨旁列车管理器WSTC和车载设备，其中调度集中系统CTC、计算机联锁CI、列控中心TCC、轨道电路、临时限制服务器TSRS、无线闭塞中心RBC仅适用于CTCS制式，所述轨旁资源管理器WSIC、轨旁列车管理器WSTC仅适用于TACS制式；
所述的车载设备融合TACS制式与CTCS制式，并在共管区支持从CTCS制式切换至TACS制式，同时也支持从TACS制式切换至CTCS制式。
作为优选的技术方案，所述的车载设备包括车载控制器CC以及分别与车载控制器CC连接的人机界面DMI、测速设备、应答器天线、轨道电路天线、无线通信天线。
作为优选的技术方案，所述的车载控制器CC在同一套硬件安全平台中实现CTCS制式和TACS制式的控车功能，当运行在TACS制式时，所述的车载控制器根据计划进行线路资源请求及释放，主动进行列车控制，实现列车安全防护功能和列车自动驾驶功能；运行在CTCS制式时，所述的车载控制器根据从地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速信息和列车参数、按照目标距离控制模式生成动态速度曲线，监控列车的安全运行。
作为优选的技术方案，该信号系统支持在停车或不停车的情况下进行不同制式的转换。
作为优选的技术方案，该信号系统在共管区同时布置CTCS和TACS轨旁设备。
作为优选的技术方案，该信号系统支持从CTCS制式驾驶模式下切换到TACS制式下无人驾驶模式。
作为优选的技术方案，该信号系统仅允许在共管区进行模式切换，在共管区，首先完成与期望制式轨旁设备的通信连接，然后在切换至期望制式的同时退出当前制式，断开与当前制式轨旁设备的通信连接。
作为优选的技术方案，该信号系统保证在共管区同时有且仅有一种制式的系统在控车。
作为优选的技术方案，所述从TACS制式切换至CTCS制式具体过程为：
步骤101：列车以TACS制式在TACS区内运行；
步骤102：列车进入共管区读到应答器B1后，获取应答器的信息；
步骤103：列车开始建立与CTCS轨旁设备的通信，接收CTCS轨旁设备的变量及行车许可信息，车载控制器CC根据接收到的CTCS轨旁信息计算可用的CTCS驾驶模式；
步骤104：列车读取到应答器B2，所述车载设备在车载人机界面HMI上提示司机进行TACS至CTCS制式切换；
步骤105：在列车停车或不停车的情况下，司机根据HMI上提示的信息进行制式切换，并选择相应的驾驶模式；
步骤106：所述车载设备根据司机选择结果，切换至CTCS制式驾驶模式进行控车，退出TACS制式驾驶模式；
步骤107：当列车读到应答器B3后，车载子系统断开与TACS轨旁设备的通信连接；
步骤108：列车离开共管区，以CTCS制式驾驶模式运行。
作为优选的技术方案，所述从CTCS制式切换至TACS制式具体过程为：
步骤201：列车T1以CTCS制式在CTCS区内运行；
步骤2：列车T1进入共管区读到应答器B3后，获取应答器的信息；
步骤3：列车T1开始建立与TACS轨旁设备的通信，并向TACS轨旁设备进行资源申请，并接收TACS轨旁设备的资源分配信息；
步骤4：列车T1开始建立与相邻列车T2的通信连接，T1根据接收到的TACS轨旁资源分配信息及相邻列车T2的位置信息，列车T1计算移动授权以及可用的TACS驾驶模式；
步骤5：列车T1读取到应答器B2，所述车载设备在车载人机界面HMI上提示司机进行CTCS至TACS制式切换；
步骤6：在列车停车或不停车的情况下，司机根据HMI上提示的信息进行制式切换，并选择相应的驾驶模式，包括无人驾驶模式等；
步骤7：所述车载设备根据司机选择结果，切换至TACS制式驾驶模式进行控车，退出CTCS制式驾驶模式；
步骤8：当列车读到应答器B1后，车载子系统断开与CTCS轨旁设备的通信连接；
步骤9：列车离开共管区，以TACS制式的驾驶模式运行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明融合了CTCS和TACS两种制式的信号系统，在共管区可以实现TACS/CTCS制式的切换，满足了互通性的需求；对于公交化运营的高效率高可靠性的要求，通过以列车为控制核心的TACS制式系统，在保证系统安全的前提下，提升了系统的运营效率，减少了轨旁设备的数量，提高了系统的可靠性。
2、本发明支持在共管区停车或不停车的情况下进行不同制式的切换，保证列车在共管区的正常驾驶，同时完成驾驶模式的顺利转换，期间不需要停车，提升了系统运行效率；
3、本发明支持从CTCS制式切换到TACS制式下无人驾驶模式，包括全自动运行模式(FAM)、蠕动运行模式(CAM)、满足了当前城市轨道交通无人驾驶运营的需求；
4、本发明基于同一套车载安全平台实现了CTCS和TACS制式的车载系统相互切换，减少了车载硬件设备的成本及安装空间限制。
附图说明
图1为本发明TACS与CTCS融合信号系统结构示意图；
图2为本发明TACS与CTCS融合信号系统车载结构示意图；
图3为本发明在共管区从TACS制式向CTCS制式切换示意图；
图4为本发明在共管区从TACS制式向CTCS制式切换流程图；
图5为本发明在共管区从CTCS制式向TACS制式切换示意图；
图6为本发明在共管区从CTCS制式向TACS制式切换流程图。
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。
图1为TACS与CTCS融合信号系统结构示意图，包括调度集中CTC/列车自动监控系统ATS、集中维护系统CMSS、计算机联锁CI、列控中心TCC、临时限制服务器TSRS、无线闭塞中心RBC、目标控制器OC、轨道电路、轨旁资源管理器WSIC、轨旁列车管理器WSTC、车载控制器CC、应答器、无线通信GSM-R/DCS等设备；其中CTC、CI、TCC、TSRS、RBC、轨道电路设备仅适用于CTCS制式，其中TCC负责根据列车位置、联锁进路及线路限速信息确定行车许可；轨道电路负责实现列车占用检查及传输行车许可功能；RBC负责根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可。WSIC和WSTC设备仅适用于TACS制式，WSIC负责线路资源分配与回收，列车序列管理等功能；WSTC主要负责管理及跟踪故障列车，接管故障列车进行资源申请及释放，并同时负责管理临时限速；OC负责轨旁设备的驱动与状态采集功能。
图2为TACS与CTCS融合信号系统车载结构示意图，包括车载控制器(CC)、人机界面(DMI)、测速设备、应答器天线、轨道电路天线、无线通信天线等设备；其中轨道电路天线及处理单元仅适用于CTCS制式，负责传输行车许可信息；车载控制器(CC)采用同一套车载硬件安全平台，在同一套硬件安全平台中实现CTCS制式和TACS制式的控车功能，当运行在TACS制式时，CC根据计划进行线路资源请求及释放，主动进行列车控制，实现列车安全防护功能和列车自动驾驶功能，运行在CTCS制式时，CC根据从地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和列车参数、按照目标距离控制模式生成动态速度曲线，监控列车的安全运行。
本发明系统具有以下特点：
1)本发明融合信号系统方案包括在共管区从CTCS制式切换至TACS制式，同时也支持从TACS制式切换至CTCS制式，当列车进入共管区，在满足相应的转换条件后，司机根据车载人机界面(HMI)上的提示进行操作，可实现不同制式的转换；
2)本发明融合信号系统方案支持在停车或不停车的情况下进行不同制式的转换，保证列车在共管区的正常驾驶，同时完成驾驶模式的顺利转换，由于在共管区可不停车进行不同制式下的驾驶模式切换，期间不需要停车，大大提升了系统的运行效率；
3)本发明融合信号系统方案配置兼容CTCS制式和TACS制式的同一套车载安全平台实现不同制式的切换，减少了车载硬件设备的成本及安装空间限制；
4)本发明融合信号系统方案在共管区同时布置CTCS和TACS轨旁设备，实现列车在不同制式线路上的跨线运营；
5)本发明融合信号系统方案支持从CTCS制式驾驶模式下切换到TACS制式下无人驾驶模式，满足了当前城市轨道交通在TACS区无人驾驶运营的需求；
6)本发明融合信号系统方案仅允许在共管区进行模式切换，在共管区，首先完成与期望制式(期望切换至的系统制式)轨旁设备的通信连接，然后在切换至期望制式的同时退出当前制式(需要退出的当前系统制式)，断开与当前制式轨旁设备的通信连接；同时保证在共管区同时有且仅有一种制式的系统在控车，既保证了系统切换的安全又维持了系统的可用性。
图3为在共管区从TACS制式向CTCS制式切换示意图，配置兼容CTCS制式和TACS制式的车载硬件安全平台，在同一套硬件安全平台中实现CTCS制式和TACS制式的控车功能；CTCS区仅布置CTCS轨旁设备，在TACS区仅布置TACS轨旁设备，共管区同时布置CTCS和TACS轨旁设备；TACS与CTCS融合信号系统的制式切换要求在共管区完成，在共管区同时布置相应的应答器，以标识列车在共管区完成制式切换的时机点；
当列车从TACS区向CTCS区运行时，列车从TACS切换至CTCS制式的切换过程如下(如图4所示)：
步骤1：列车以TACS制式在TACS区内运行；
步骤2：列车进入共管区读到应答器B1后，获取应答器的信息；
步骤3：列车开始建立与CTCS轨旁设备的通信，接收CTCS轨旁设备的变量及行车许可信息，车载根据接收到的CTCS轨旁信息计算可用的CTCS驾驶模式；
步骤4：列车读取到应答器B2，车载子系统在车载人机界面(HMI)上提示司机进行TACS/CTCS制式切换；
步骤5：在列车停车或不停车的情况下，司机根据HMI上提示的信息进行制式切换，并选择相应的驾驶模式；
步骤6：车载子系统根据司机选择结果，切换至CTCS制式驾驶模式进行控车，退出TACS制式驾驶模式；
步骤7：当列车读到应答器B3后，车载子系统断开与TACS轨旁设备的通信连接；
步骤8：列车离开共管区，以CTCS制式驾驶模式运行。
图5为在共管区从CTCS制式向TACS制式切换示意图，列车T1下游TACS区存在TACS制式运行的列车T2；当列车T1从CTCS区向TACS区运行时，列车T1从CTCS切换至TACS制式的切换过程如下(如图6所示)：
步骤1：列车T1以CTCS制式在CTCS区内运行；
步骤2：列车T1进入共管区读到应答器B3后，获取应答器的信息；
步骤3：列车T1开始建立与TACS轨旁设备的通信，并向TACS轨旁设备进行资源申请，并接收TACS轨旁设备的资源分配信息；
步骤4：列车T1开始建立与相邻列车T2的通信连接，T1根据接收到的TACS轨旁资源分配信息及相邻列车T2的位置信息，列车T1计算移动授权以及可用的TACS驾驶模式；
步骤5：列车T1读取到应答器B2，车载子系统在车载人机界面(HMI)上提示司机进行CTCS/TACS制式切换；
步骤6：在列车停车或不停车的情况下，司机根据HMI上提示的信息进行制式切换，并选择相应的驾驶模式，包括无人驾驶模式等；
步骤7：车载子系统根据司机选择结果，切换至TACS制式驾驶模式进行控车，退出CTCS制式驾驶模式；
步骤8：当列车读到应答器B1后，车载子系统断开与CTCS轨旁设备的通信连接；
步骤9：列车离开共管区，以TACS制式的驾驶模式运行。
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TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，包括相互之间通过网络连接的调度集中系统CTC或列车自动监控系统ATS、集中维护系统CMSS、计算机联锁CI、列控中心TCC、轨道电路、临时限制服务器TSRS、无线闭塞中心RBC、目标控制器OC、轨旁资源管理器WSIC、轨旁列车管理器WSTC和车载设备，其中调度集中系统CTC、计算机联锁CI、列控中心TCC、轨道电路、临时限制服务器TSRS、无线闭塞中心RBC仅适用于CTCS制式，所述轨旁资源管理器WSIC、轨旁列车管理器WSTC仅适用于TACS制式；
所述的车载设备融合TACS制式与CTCS制式，并在共管区支持从CTCS制式切换至TACS制式，同时也支持从TACS制式切换至CTCS制式。
2.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，所述的车载设备包括车载控制器CC以及分别与车载控制器CC连接的人机界面DMI、测速设备、应答器天线、轨道电路天线、无线通信天线。
3.根据权利要求2所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，所述的车载控制器CC在同一套硬件安全平台中实现CTCS制式和TACS制式的控车功能，当运行在TACS制式时，所述的车载控制器根据计划进行线路资源请求及释放，主动进行列车控制，实现列车安全防护功能和列车自动驾驶功能；运行在CTCS制式时，所述的车载控制器根据从地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速信息和列车参数、按照目标距离控制模式生成动态速度曲线，监控列车的安全运行。
4.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，该信号系统支持在停车或不停车的情况下进行不同制式的转换。
5.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，该信号系统在共管区同时布置CTCS和TACS轨旁设备。
6.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，该信号系统支持从CTCS制式驾驶模式下切换到TACS制式下无人驾驶模式。
7.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，该信号系统仅允许在共管区进行模式切换，在共管区，首先完成与期望制式轨旁设备的通信连接，然后在切换至期望制式的同时退出当前制式，断开与当前制式轨旁设备的通信连接。
8.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，该信号系统保证在共管区同时有且仅有一种制式的系统在控车。
9.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，所述从TACS制式切换至CTCS制式具体过程为：
步骤101：列车以TACS制式在TACS区内运行；
步骤102：列车进入共管区读到应答器B1后，获取应答器的信息；
步骤103：列车开始建立与CTCS轨旁设备的通信，接收CTCS轨旁设备的变量及行车许可信息，车载控制器CC根据接收到的CTCS轨旁信息计算可用的CTCS驾驶模式；
步骤104：列车读取到应答器B2，所述车载设备在车载人机界面HMI上提示司机进行TACS至CTCS制式切换；
步骤105：在列车停车或不停车的情况下，司机根据HMI上提示的信息进行制式切换，并选择相应的驾驶模式；
步骤106：所述车载设备根据司机选择结果，切换至CTCS制式驾驶模式进行控车，退出TACS制式驾驶模式；
步骤107：当列车读到应答器B3后，车载子系统断开与TACS轨旁设备的通信连接；
步骤108：列车离开共管区，以CTCS制式驾驶模式运行。
10.根据权利要求1所述的一种TACS与CTCS融合的信号系统，其特征在于，所述从CTCS制式切换至TACS制式具体过程为：
步骤201：列车T1以CTCS制式在CTCS区内运行；
步骤2：列车T1进入共管区读到应答器B3后，获取应答器的信息；
步骤3：列车T1开始建立与TACS轨旁设备的通信，并向TACS轨旁设备进行资源申请，并接收TACS轨旁设备的资源分配信息；
步骤4：列车T1开始建立与相邻列车T2的通信连接，T1根据接收到的TACS轨旁资源分配信息及相邻列车T2的位置信息，列车T1计算移动授权以及可用的TACS驾驶模式；
步骤5：列车T1读取到应答器B2，所述车载设备在车载人机界面HMI上提示司机进行CTCS至TACS制式切换；
步骤6：在列车停车或不停车的情况下，司机根据HMI上提示的信息进行制式切换，并选择相应的驾驶模式，包括无人驾驶模式等；
步骤7：所述车载设备根据司机选择结果，切换至TACS制式驾驶模式进行控车，退出CTCS制式驾驶模式；
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