CN113353128A - 一种高速磁浮运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种高速磁浮运行控制系统，包括中央运行控制装置、多个区域控制器和多个车站级控制中心；中央运行控制系统用于向多个车站级控制中心发送第一控制指令；所述车站级控制中心用于接收并执行中央运行控制系统发送的第一控制指令，以及向对应的区域控制器发送第二控制指令；区域控制器用于接收并执行车站级控制中心发送的第二控制指令，以及获取对应的轨旁设备的状态信息，并向车站级控制中心反馈第二控制指令的执行结果和所述状态信息。本申请每个车站级控制中心控制指定的多个区域控制器，将以往在分区运行控制系统控制的众多计装置整合至所述车站级控制中心，减少设备分散布置，降低初期建设成本，提高列车的运输效率。

Description

一种高速磁浮运行控制系统

技术领域

本申请涉及高速磁浮控制技术领域，具体而言，涉及一种高速磁浮运行控制系统。

背景技术

目前的高速磁浮运行控制系统，由三层结构和四套系统组成，三层结构包括中央控制层、分区控制层和车载运行控制层，四套结构包括中央运行控制系统、分区运行控制系统、车载运行控制系统和通信系统。

中央运行控制系统主要是完成调度指挥的功能，真正控制磁浮运行的核心是在分区运行控制系统，分区运行控制系统与牵引变电分区对应设置分散式布局，每个牵引分区都需要众多的计算机装置，对于大长干线来说，成本高，负载大，维修维护工作量大，且与最新的技术差距较大，全生命周期内运输效率和经济效益较低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种高速磁浮运行控制系统，用以解决在传统高速磁浮运行控制系统中，分区运行控制系统与牵引变电分区对应设置分散式布局，设备分散导致系统过于复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种高速磁浮运行控制系统，包括：中央运行控制装置、多个区域控制器和多个车站级控制中心；

所述中央运行控制装置和所述多个车站级控制中心通信连接；

所述每个车站级控制中心与所述多个区域控制器中指定的区域控制器通信连接；

所述中央运行控制装置用于向所述多个车站级控制中心发送第一控制指令，以实现对列车的调度指挥；

所述车站级控制中心用于接收并执行所述中央运行控制装置发送的所述第一控制指令，以及向对应的所述区域控制器发送第二控制指令；

所述区域控制器用于接收并执行所述车站级控制中心发送的所述第二控制指令，以及获取对应的轨旁设备的状态信息，并向所述车站级控制中心反馈所述第二控制指令的执行结果和所述状态信息。

将以往在牵引分区控制的众多计算机设备整合至控制中心设备，按照线路长度和规模灵活构建，每一个车站级控制中心可以控制对应的多个区域控制中心，减少设备的分散，降低成本，提高全生命周期内运输效率和经济效益，能够最大限度的减少设备的数量，尤其是纯区间的牵引分区设备，从而减少对房屋、供电的要求，更有益于节能和环保。

进一步的，所述系统还包括监测中心；所述监测中心与所述车站级控制中心通信连接，用于监测所述列车的运行状态、所述系统的故障状态和通信状态。

通过所述监测中心可以监控整个高速磁浮运行控制系统的状态，包括监控列车运行过程中出现的故障，各种装置间的通信好坏以及监测自身的工作状态，当监测中心发现故障时，可以及时维修，减少损失。

进一步的，所述车站级控制中心包括：控制及显示装置、核心安全装置和监测诊断装置；

所述控制及显示装置用于接收并执行所述中央运行控制装置发送的限速指令和灾害情况下的告警指令；

所述核心安全装置用于接收所述控制及显示装置发送的进路信息，并根据所述进路信息对对应的列车进行安全防护；

所述监测诊断装置用于对所述系统设备和网络状态进行监测。

车站级控制中心通过控制及显示装置、核心安全装置和监测诊断装置来实现检查和转发中央控制系统控制命令、控制命令分解与执行、控制列车开停、轨道防护、列车防护、牵引切断、监控列车的速度曲线、安全定位、诊断故障等功能。

进一步的，所述中央运行控制装置、所述控制及显示装置和相关通信通道构成调度指挥网；

所述区域控制器、所述核心安全装置和相关通信通道构成安全数据网；

所述监测中心、所述监测诊断装置和相关通信通道构成监测数据网。

本申请提出了在高速磁浮运行控制系统中的三层网络架构，通过三种网络有序且高效的完成系统中各个装置间的信息交互，提高列车的运输效率。

进一步的，每一所述区域控制器均包括：区域牵引控制装置和区域状态监控装置；

所述区域牵引控制装置用于执行所述车站级控制中心发出的牵引切换命令，并向所述车站级控制中心反馈所述牵引切换命令执行的结果；

所述区域状态监控装置用于对对应的所述区域控制器控制范围内的轨旁设备状态进行监控，并向所述车站级控制中心反馈轨旁设备状态信息。

区域牵引控制装置和区域状态监控装置用于执行所述车站级控制中心命令的接收，实现牵引切断，并将执行结果及设备诊断信息反馈给控制中心等功能。

进一步的，若所述区域控制器控制范围内包括道岔，所述区域控制器还包括：区域道岔动作装置；

所述区域道岔动作装置用于执行所述车站级控制中心发出的道岔转换命令，并向所述车站级控制中心反馈所述道岔转换命令执行的结果。

区域道岔动作装置实现道岔的切换，并反馈所述道岔转换命令执行的结果。

进一步的，所述区域控制器包括：灾害预警系统接口；

所述灾害预警系统接口用于接收灾害预警系统报警信息，并向所述车站级控制中心反馈所述灾害预警系统报警信息；

所述车站级控制中心还用于接收所述灾害预警系统报警信息并向对应列车发送紧急制动命令。

在异物侵限、地震、建筑物沉降、车站区有意外等紧急情况下，灾害预警系统接口接收到灾害预警系统报警信息，按照约定的故障处理原则，向牵引系统发牵引切断命令，并向车站级控制中心反馈信息，车站级控制中心向对应列车发紧急制动命令，保障行车安全。

进一步的，所述区域牵引切断执行装置、所述区域状态监控装置和所述区域道岔动作装置采用冗余型安全装置。

冗余型安全装置，通过多重备份来增加系统的可靠性，避免出现因为一个装置出现问题而导致整个系统不能正常工作的情况，提高系统的工作可靠性、保障行车安全。

进一步的，所述系统还包括：车载运行控制装置；

所述车载运行控制装置和所述车站级控制中心通信连接，用于监控所述列车的运行速度和对所述列车进行运行前检查。

在列车运行过程中，车载运行控制装置通过接收车载定位系统的定位信息，能够计算出当前列车的运行速度，车载运行控制装置不断监控列车的运行速度，确保列车在安全范围内运行，保障列车和乘车的安全。

进一步的，所述中央运行控制装置和所述多个车站级控制中心通过冗余光纤通道连接；

所述每个车站级控制中心与所述多个区域控制器中指定的区域控制器通过冗余光纤通道连接。

通过冗余通道连接，冗余通道可以但不仅限于光纤，可以提高信息交互的效率，避免因为一处通信故障而影响整个系统的正常通信。

本申请将牵引分区控制的众多计算机整合至控制中心设备，实现集中控制，大站和多个中间站均建立车站级控制中心，将控制核心集中设置集中管理，解决了设备分散控制成本高，系统复杂、故障率高的问题，后期现场维修维护工作量也大量降低，提高全生命周期内运输效率和经济效益，并且随着现场设置设备的减少，对房屋、供电要求降低，更有益于节能。也能更好的与最新的计算机技术及网络传输技术衔接。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为对比方案提供的一种列车运行控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种高速磁浮运行控制系统的结构框图；

图3为本申请实施例提供的一种区域控制器的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种高速磁浮运行控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，本申请对仿真的操作过程不做特别限定。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为对比方案提供的一种列车运行控制系统的结构示意图，由三层结构四套装置组成，这三层结构是指中央控制层101、分区控制层102和车载运行控制层103，四套装置是指中央运行控制装置、分区运行控制装置、车载运行控制装置和通信装置。

列车运行控制系统基本功能包括控制列车自动运行、列车安全防护、进路防护、道岔防护、监控列车运行速度曲线、安全定位和牵引切断等功能。

车载运行控制装置和分区运行控制装置通信连接，用于监控所述列车的运行速度和对所述列车进行运行前检查。

在列车运行过程中，车载运行控制装置通过接收车载定位装置的定位信息，能够计算出当前列车的运行速度，车载运行控制装置不断监控列车的运行速度，确保列车在安全范围内运行，保障列车和乘车的安全。

中央运行控制装置主要是完成调度指挥的功能，而真正控制高速磁浮运行的核心是在分区运行控制装置，包括分区控制安全计算机、分区牵引切断模块、分区道岔模块、分区诊断计算机、分区无线电控制单元及安全防护等部件。

每个分区运行控制装置都对应一个牵引变电分区，两者设置分散式布局，构成紧耦合的安全苛刻系统，运行控制分区系统搭建过于复杂，计算机设备配置的处理能力较低，建设成本高，后期现场维修维护工作量也较大。

并且列车运行控制系统所采用的都是2000年初成熟的技术，与最新的技术相比，差距较大，只适合较短线路，在大干长线中，每个分区运行控制系统都和一个牵引分区对应，需要较多的计算机设备，系统的负载较大，导致在高速磁浮运行控制系统控制的范围内，运输效率和经济效益较低。

因此本申请将牵引分区控制的众多计算机整合至控制中心设备，实现集中控制，大站和多个中间站均建立车站级控制中心，将控制核心集中设置集中管理，解决了设备的分散控制，不仅降低初期建设成本高，后期现场维修维护工作量也大量降低，提高全生命周期内运输效率和经济效益。

图2为本申请实施例提供的一种高速磁浮运行控制系统的结构框图，包括中央运行控制装置201、多个车站级控制中心202和多个区域控制器203。

中央运行控制装置201和多个车站级控制中心202通过冗余通道连接，每个车站级控制中心202与多个区域控制器203中指定的区域控制器103通过冗余通道连接。

通过冗余通道连接，冗余通道可以但不仅限于光纤，可以提高信息交互的效率，避免因为一处通信故障而影响整个系统的正常通信。

中央运行控制装置201用于向多个车站级控制中心202发送第一控制指令，第一控制指令包括控制轨道停开、控制列车速度、控制牵引和切换系统、轨道防护、列车防护、牵引切断、速度曲线监控、安全定位、诊断等指令。

中央运行控制装置201将列车运行计划和运行图转化为行车计划，并将行车计划发送给车站级控制中心202，车站级控制中心202按照行车计划对列车进行调度指挥，保证磁浮列车按照行车计划组织和调度列车的运行。

另外，中央运行控制装置201还可以对运行过程的数据进行记录存储，并对整个系统的列车运行状况进行监督。

车站级控制中心202用于接收并执行所述中央运行控制装置201发送的第一控制指令，以及向对应的区域控制器203发送第二控制指令，第二控制指令包括列车牵引切换命令和道岔转换命令。

车站级控制中心202是高速磁浮运行控制系统的核心，用于接收中央运行控制装置201的控制命令，对控制命令进行检查、转发和执行，控制列车的开停、轨道防护、牵引切断、列车速度曲线监控、安全定位、诊断故障等。

区域控制器203用于接收并执行所述车站级控制中心202发送的第二控制指令，以及获取对应的轨旁设备的状态信息，并向所述车站级控制中心202反馈第二控制指令的执行结果和状态信息，状态信息为本区域控制器范围的轨道装置的故障问题、通信状态等。

高速磁浮运行控制系统会提前分配好和每个车站级控制中心202通信连接的一个或多个指定的区域控制器203，将以往在牵引分区控制的众多计算机设备整合至控制中心设备，实现集中管理，减少牵引分区设备，降低初期建设成本，后期现场维修维护工作量也大量降低，减少对房屋、供电的要求，更有益于节能和环保。

图3为本申请实施例提供的一种区域控制器203的结构示意图，每一个区域控制器203均包括区域牵引控制装置302和区域状态监控装置303。

区域牵引控制装置302用于执行车站级控制中心202发出的牵引切换命令，并向所述车站级控制中心202反馈所述牵引切换命令执行的结果。

区域状态监控装置303用于对对应的区域控制器203控制范围内的轨旁设备状态进行监控，并向车站级控制中心202反馈轨旁设备状态信息。

区域牵引控制装置302和区域状态监控装置303用于执行车站级控制中心202发出的第二控制命令，实现列车的牵引切断，并将执行结果及设备诊断信息反馈给车站级控制中心202。

高速磁浮运控系统与牵引系统紧密耦合，牵引系统根据功耗、效率布置的牵引分区一般置有两种类型：车站有道岔的牵引分区和纯区间牵引分区。

若区域控制区203控制范围内包括道岔，则区域控制器203还包括区域道岔动作装置304，用于执行车站级控制中心202发出的道岔转换命令，并向车站级控制中心202反馈道岔转换命令执行的结果。

区域牵引控制装置302、区域状态监控装置303和区域道岔动作装置304通过以太网305通信连接，区域控制器203之间都通过网络节点301通信连接，一般通过冗余光纤通道进行信息间的交互，通过多重备份来增加系统的可靠性，避免出现因为一个装置出现问题而导致整个系统不能正常工作的情况，提高系统的工作效率。

图4为本申请实施例提供的另一种高速磁浮运行控制系统的结构示意图，包括：中央运行控制装置401、多个车站级控制中心405和多个区域控制器406。

中央运行控制装置401和多个车站级控制中心405通过冗余通道连接，每个车站级控制中心405与多个区域控制器406中指定的区域控制器406通过冗余通道连接,冗余通道可以但不仅限于光纤，提高信息交互的效率，避免因为一处通信故障而影响整个系统的正常通信。

应当说明的是，针对中央运行控制装置401、多个车站级控制中心405和多个区域控制器406的详细描述参见上述实施例，此处不再赘述。

高速磁浮运行控制系统还包括监测中心407，用于监测列车的运行状态、系统的故障状态和通信状态，监测中心407与车站级控制中心405通信连接。

通过监测中心407可以监控整个高速磁浮运行控制系统的状态，包括监控列车运行过程中出现的故障，各种装置间的通信好坏以及监测中心的工作状态，当发现故障时，可以及时维修，减少损失。

进一步的，车站级控制中心405包括：控制及显示装置402、核心安全装置403和监测诊断装置404。

控制及显示装置402用于接收并执行中央运行控制装置401发送的限速指令和灾害情况下的告警指令，核心安全装置403用于接收控制及显示装置402发送的进路信息，并根据进路信息对对应的列车进行安全防护，监测诊断装置404用于对系统的网络进行监测。

核心安全装置403接收控制及显示装置402下发的进路信息、车辆编组长度、车载蓄电池监测信息、区段长度、曲线半径、坡度、直弯状态、限速值、列车位置确认、风雨雪环境因素、异物侵限地震等灾害影响，按照高速超速防护及低速运行防护双曲线原则，牵引系统故障依靠车载蓄电池保证列车悬浮惰行到辅助停车区的最低速度进行计算，实现列车进路防护、道岔防护、轨道防护、速度曲线监控牵引切断等核心功能。

核心安全装置403由安全冗余型安全计算机构建，是车站级控制中心405的核心计算机设备，可按照服务器级别冗余设置，提高运算效率和可靠性。

车站级控制中心405通过控制及显示装置402、核心安全装置403和监测诊断装置404来实现接收和转发中央运行控制装置401发送的控制命令，车站级控制中心405接收到中央运行控制装置401发送的控制命令后，实现控制列车开停、轨道防护、列车防护、牵引切断、监控列车的速度曲线、安全定位、诊断故障等功能。

车站级控制中心405包括但不限于控制及显示装置402、核心安全装置403和监测诊断装置404，还包括通信装置、道岔控制器、车站牵引切断控制器、电源系统等。

中央运行控制装置401、控制及显示装置402和相关通信通道构成调度指挥网。

区域控制器406、核心安全装置403和相关通信通道构成安全数据网。

监测中心407、监测诊断装置404和相关通信通道构成监测数据网。

下面分别对安全数据网、监测数据网和调度指挥网进行介绍：

安全数据网：传输高速磁浮运行控制系统控制列车运行需要的关键信息，如线路条件、列车的运行信息，包括列车的位置、运行速度等，若安全数据网出现问题，将直接影响列车运行安全。

监测数据网：传输整个系统范围内列车的运行状态、所述系统的故障状态和通信状态，若监测数据网接收到系统的故障信息，需要及时进行维修，避免系统的监控出现盲区。

调度指挥网：监测中心407和中央运行控制装置401与车站级控制中心405之间信息交互的网络，由于中央运行控制装置一般设置在线路上的大型车站，一般采取广域网传输。

本申请提出了在高速磁浮运行控制系统中的三层网络架构，通过三种网络有序且高效的完成系统中各个装置间的信息交互，提高列车的运输效率。

综上所述，本申请将牵引分区控制的众多计算机整合至控制中心设备，实现集中控制，大站和多个中间站均建立车站级控制中心，将控制核心集中设置集中管理，解决了设备的分散控制，不仅降低初期建设成本高，后期现场维修维护工作量也大量降低，提高全生命周期内运输效率和经济效益，并且随着现场设置设备的减少，对房屋、供电要求降低，更有益于节能，也能更好的与最新的计算机技术及网络传输技术衔接，同时有利于高速磁浮运控系统的控制中心设备的研发，为高速磁浮工程化设计、施工和后期维护保养，将带来可观的经济和社会效益。

以上所述实施例仅是为充分说明本申请而所举的较佳的实施例，本申请保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本申请基础上所作的等同替代或变换，均在本申请的保护范围之内。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速磁浮运行控制系统，其特征在于，所述系统包括：中央运行控制装置、多个区域控制器和多个车站级控制中心；

所述中央运行控制装置和所述多个车站级控制中心通信连接；

所述每个车站级控制中心与所述多个区域控制器中指定的区域控制器通信连接；

所述中央运行控制装置用于向所述多个车站级控制中心发送第一控制指令，以实现对列车的调度指挥；

所述车站级控制中心用于接收并执行所述中央运行控制装置发送的所述第一控制指令，以及向对应的所述区域控制器发送第二控制指令；

所述区域控制器用于接收并执行所述车站级控制中心发送的所述第二控制指令，以及获取对应的轨旁设备的状态信息，并向所述车站级控制中心反馈所述第二控制指令的执行结果和所述状态信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括监测中心；

所述监测中心与所述车站级控制中心通信连接，用于监测所述列车的运行状态、所述系统的故障状态和通信状态。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车站级控制中心包括：

控制及显示装置、核心安全装置和监测诊断装置；

所述控制及显示装置用于接收并执行所述中央运行控制装置发送的限速指令和灾害情况下的告警指令；

所述核心安全装置用于接收所述控制及显示装置发送的进路信息，并根据所述进路信息对对应的列车进行安全防护；

所述监测诊断装置用于对所述系统的设备和网络状态进行监测。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央运行控制装置、所述控制及显示装置和相关通信通道构成调度指挥网；

所述区域控制器、所述核心安全装置和相关通信通道构成安全数据网；

所述监测中心、所述监测诊断装置和相关通信通道构成监测数据网。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一所述区域控制器均包括：

区域牵引控制装置和区域状态监控装置；

所述区域控制装置用于执行所述车站级控制中心发出的牵引切换命令，并向所述车站级控制中心反馈所述牵引切换命令执行的结果；

所述区域状态监控装置用于对对应的所述区域控制器控制范围内的轨旁设备状态进行监控，并向所述车站级控制中心反馈轨旁设备状态信息。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，若所述区域控制器控制范围内包括道岔，所述区域控制器还包括：区域道岔动作装置；

所述区域道岔动作装置用于执行所述车站级控制中心发出的道岔转换命令，并向所述车站级控制中心反馈所述道岔转换命令执行的结果。

7.根据权利要求4-6任一项所述的系统，其特征在于，所述区域控制器包括：灾害预警系统接口；

所述灾害预警系统接口用于接收灾害预警系统报警信息，并向所述车站级控制中心反馈所述灾害预警系统报警信息；

所述车站级控制中心还用于接收所述灾害预警系统报警信息并向对应列车发送紧急制动命令。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述区域牵引切断执行装置、所述区域状态监控装置和所述区域道岔动作装置采用冗余型安全装置。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：车载运行控制装置；

所述车载运行控制装置和所述车站级控制中心通信连接，用于监控所述列车的运行状态、位置信息和对所述列车进行运行前检查。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央运行控制装置和所述多个车站级控制中心通过冗余通道连接；

所述每个车站级控制中心与所述多个区域控制器中指定的区域控制器通过冗余通道连接。

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