CN114523992A - 基于车车通信的智能站台门控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于车车通信的智能站台门控制系统。站台门控制器与车载控制器通信，接收车载控制器下发的站台门控制指令，并向车载控制器反馈站台门状态信息；每个站台门对应一个站台门控制单元，均与站台门控制器通信，获取站台门控制指令并控制站台门开闭；目标控制器可接收站台门正常的开关及锁闭状态与故障时的对位隔离等状态，并与站台门控制器通信。该控制系统车载控制器直接与站台门控制系统通过安全通信协议进行通信和控制，取消继电器控制电路，精简控制逻辑，缩短系统操作响应时间，可有效提高信号系统与站台门系统的联动效率，加快站台门的反应速度。

Description

基于车车通信的智能站台门控制系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，涉及一种基于车车通信的智能站台门控制系统。

背景技术

传统站台门控制系统正常运行时，列车到站后，车载信号发出开/关门指令，传送至联锁控制器后，联锁控制器将指令通过硬线传送至继电器，站台门控制系统采集到继电器控制命令后通过硬线直接将命令传送至门控单元，从而实现对站台门的控制。站台门控制器采集站台门关闭锁紧信号来获取所有站台门的关闭状态，并将该信号通过继电器发送到联锁。

由于在站台门开门控制过程中相应动作逻辑包含站台门控制系统、继电器、计算机联锁、车载控制器等各个设备，各个设备反应时间叠加导致效率较低，同时继电器电路繁复，导致既有的站台门控制系统存在控制路径长，冗余性和安全性较低、接口复杂等特点，影响着运营效率、服务度和可维护性等关键性指标。

例如，专利CN113428191A公开的一种地面主动列车精确停车方法和系统，联锁设备判断列车是否停稳，将信息发送VOBC，VOBC接收停准信息后，向联锁设备发送车门站台门的联动命令，控制车门和站台门的相应动作。

此外，现有技术中，系统站台门对位隔离状态通过ATS进行中转或者联锁进行中转传递至列车，也影响了安全性和开关门效率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种反应速度快、安全系数高的智能站台门控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于车车通信的智能站台门控制系统，用于车站站台门的控制，包括车载信号系统和站台门系统：

所述车载信号系统包括车载控制器；

所述站台门控制系统包括：

站台门控制器：与车载控制器通信，接收车载控制器下发的站台门控制指令，并向车载控制器反馈站台门状态信息，门旁路信息，对位隔离信息；

站台门控制单元：每个站台门对应一个站台门控制单元，均与站台门控制器通信，获取站台门控制指令并控制站台门开闭。。

本发明一些实施例中，所述站台门包括显示屏；

所述站台门控制系统与车载信号信号系统通信，获取列车运行信息及站台门信息，所述列车运行信息包括但不限于编组信息、列车到站信息，所述站台门信息包括但不限于站台门状态信息、对位隔离信息；

所述站台门控制系统进一步与显示屏通信，将取列车编组信息、列车到站信息、站台门状态信息、对位隔离信息在显示屏显示。

本发明一些实施例中，显示屏包括两个单元，一部分为集成设置在两个滑动站台门之间的固定门上，一部分为位于滑动站台门上方显示屏。

本发明一些实施例中，所述站台门控制系统包括互为冗余的第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元均包括：

主机板：均与车载控制器、目标控制器通信，两个控制单元的主机板之间可通信；

每个主机板均包括第一处理单元和第二处理单元，所述第一处理单元和第二处理单元分别计算站台门控制信号；

若第一主机处理单元和第二主机处理单元的计算结果不同，则判定主机板故障。

本发明一些实施例中，每个站台门控制单元包括两个子单元，每个子单元均包括：

数据处理单元：包括第一处理单元和第二处理单元，分别与第一主机板和第二主机板通信，接收冗余控制信号；

输出板：包括第一输出单元和第二输出单元，均与本单元的第一处理单元和第二处理单元通信，分别连接至站台门，以向站台门输出控制信号；

输入板：包括第一输入单元和第二输入单元，均与本单元的第一处理单元和第二处理单元通信，分别连接至站台门，以采集站台门状态信号；

安全通信板：包括第一通信单元和第二通信单元，均与本单元的第一处理单元和第二处理单元、第一输出单元和第二输出单元、第一输出单元和第二输出单元通信，分别与显示屏通信。

本发明一些实施例中，所述站台门进一步包括防夹系统，所述防夹系统与列车信号系统通信，当检测到防夹防护信号时，停止发车。

本发明一些实施例中，所述站台门控制系统进一步与列车智能运维系统通信，将站台门状态信息、对位隔离信息反馈至中央监控系统和智能运维系统。

本发明一些实施例中，进一步包括目标控制器，一个目标控制器对应一个或多个站台的站台门：

目标控制器与站台门控制器通信，获取站台门状态信息，并将信息传送个中央监控系统；所述状态信息包括但不限于站台门开关及锁闭状态，门旁路状态，对位隔离状态。

本发明一些实施例中，目标控制器与车载控制器通信，在进站过程中目标控制器申请站台门资源，目标控制器在确认站台门状态后将资源释放给车载控制器，车载控制器由此可以进站停车并直接与站台门控制器进行开关门动作

本发明一些实施例中，所述站台门控制系统进一步包括以下接口之一或组合：LTE接口、5G接口、GSM-R接口、WiFi接口。

本发明改进了站台门状态的反馈逻辑，不再借助ATS系统，站台门控制系统直接将站台门状态信息，对位隔离给车载OBC设备，以此实现当列车进站开关门时，故障车门/站台门不进行开关门动作。

增加了通过站台门智能显示功能，智能显示屏屏将列车行车信息，对位隔离信息，列车编组信息等显示在站台固定门以及站台滑动门上方，便于乘客实时查看信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明站台门控制系统逻辑结构示意图。

图2为本发明站台门显示屏显示状态示意图。

图3为本发明智能站台门控制系统逻辑结构示意图。

图4为本发明智能站台门系统物理架构图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于车车通信的智能站台门控制系统，该系统改进了站台门系统的控制逻辑，使列车信号系统直接与站台门控制系统联动，可加快站台门控制的反应速度。

参考图1，本发明提供的站台门控制系统基于车载信号系统、目标控制器OC和站台门控制系统而实现。

车载信号系统包括车载控制器OBC。

站台门控制系统基于安全计算机硬件平台而实现，硬件平台打在安全计算机平台软件，以及智能站台门应用软件。具体的说，站台门控制系统包括：

站台门控制器：与车载控制器OBC通信，接收车载控制器下发的站台门控制指令，并向车载控制器反馈站台门状态信息；安全计算机硬件平台具有与车载控制器OBC之间的通信接口，如图2所示的接口4。此处所述的站台门控制指令包括站台门开关门命令、站台门再开关门命令。此处所述的站台门状态信息包括：站台门锁闭状态、互锁解除状态、间隙防护状态等。

站台门控制单元：每个站台门对应一个站台门控制单元，均与站台门控制器通信，获取站台门控制信号并控制站台门开闭。站台门控制器为整列车的集中控制器，站台门控制单元是直接控制站台门开闭的。

目标控制器OC：目标控制器与站台门控制器通信，获取站台门状态信息，并将信息传送个中央监控系统和智能运维系统；状态信息包括但不限于站台门开关及锁闭状态，门旁路状态，对位隔离状态。目标控制器与车载控制器通信，在进站过程中目标控制器申请站台门资源，目标控制器在确认站台门状态后将资源释放给车载控制器，车载控制器由此可以进站停车并直接与站台门控制器进行开关门动作。安全计算机硬件平台具有与目标控制器OC之间的通信接口，如图2所示的接口5。

以上控制逻辑结构节省了站台门开闭过程中的继电器开闭操作，节省了开关门时间。根据动作时间的预算，采用本发明提供的控制系统，从车载系统发出开门命令到站台门开始动作的时间，平均快了0.7秒；而从车载系统发出关门命令到站台门完全关闭的时间，PSDC平均快了0.8秒，站台门开关平均节省了1.5秒的时间。

以上逻辑结构使车载系统与站台门系统直接接口，可直接交互门隔离和间隙状态，可节省自动监控系统(ATS)或者OC与门控器交互、ATS或OC将信息发送至车载的传递时间，对于车载进行门控制可节省1秒左右，车载系统和站台系统可提前将该信息传递至广播，使乘客乘降效率得到更可靠的提升。

参考图2，本发明中的站台门还包括显示屏；

站台门控制系统与车载信号信号系统通信，获取列车运行信息及站台门信息，列车运行信息包括但不限于编组信息、列车到站信息，站台门信息包括但不限于站台门状态信息、对位隔离信息；

站台门控制系统进一步与显示屏通信，将取列车编组信息、列车到站信息、站台门状态信息、对位隔离信息在显示屏显示。

显示屏包括两个单元，一部分为集成设置在两个滑动站台门之间的固定门上，一部分为位于滑动站台门上方显示屏。站台门系统将接收来自信号的列车运行信息，并将这些信息通过智能电子屏显示在站台固定门及站台滑动门上方，便于乘客及时查看及确认信息。具体的，固定板用于显示列车行车线路信息、列车编组信息、站台门状态信息、列车到站信息、对位隔离信息；滑动门上方的显示屏用于显示对应车门编组及开闭信息，即1车厢1门用于显示1车厢1门的开闭信息，1车厢2门用于显示1车厢2门的开闭信息，若对应车门/站台门存在对位隔离状态，对应的车门与站台门上方显示屏将提前告知本站台门不进行开关动作。

参考图3，接口3为智能站台门系统与站台门接口，采用硬线连接，另外，智能站台门系统将连接智能显示屏，将上文提到的信息显示在站台智能屏上。

记录板将记录门的状态信息，门的动作信息等维护信息；同时还输出系统状态信息，并实时监测整个系统及各个模块，设备的运行状态，对故障信息进行定位，方便及时维护及排查故障。

参考图4，以下，详述站台门控制系统的逻辑结构。

站台门控制系统包括互为冗余的第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元均包括：

主机板：均与车载控制器、目标控制器通信，两个控制单元的主机板之间可通信；

每个主机板均包括第一处理单元和第二处理单元，所述第一处理单元和第二处理单元分别计算站台门控制信号；

若第一主机处理单元和第二主机处理单元的计算结果不同，则判定主机板故障。

更进一步的，每个站台门控制单元包括两个子单元，每个子单元均包括：

数据处理单元DCU：包括第一处理单元A1和第二处理单元A2，分别与第一主机板和第二主机板通信，接收冗余控制信号；

输出板：包括第一输出单元A1和第二输出单元A2，均与本单元的第一处理单元A1和第二处理单元通信，分别连接至站台门，以向站台门输出控制信号；

输入板：包括第一输入单元A1和第二输入单元A2，均与本单元的第一处理单元A1和第二处理单元A2通信，分别连接至站台门，以采集站台门状态信号。以上输入板、输出板包括32路采集通道和16路驱动通道。

安全通信板：包括第一通信单元A1和第二通信单元A2，均与本单元的第一处理单元A1和第二处理单元A2、第一输出单元A1和第二输出单元A2、第一输出单元A1和第二输出单元A2通信，分别与显示屏通信。

具体的，安全通信板与数据处理单元DCU之间通过以太网总线进行通信；安全通信板与输入板、输出板之间通过CAN总线进行通信。安全通信板包括两个相同的通信板，用于与内部主机板输入板、输出板通信以及与外部建立通信；输入板、输出板和站台门继电器板组为执行机构，输入板、输出板用于建立采集通道，采集继电器板组的状态信息发送至两个主机板；输入板、输出板用于建立驱动通道，输出主系主机板的驱动信号，驱动继电器板组动作。

以上逻辑结构中，主机板、数据处理单元、输入板、输出板和安全通信板均采用二取二的结构

主机板的冗余工作流程如下。两个系统都是独立运行的，为了能让两个系统同时进行数据采集输入和数据交换，两个系统在每个周期的运行过程中都需要进行多次的实时同步，主机板一和主机板二都有独立的计算机信号输入计算，通过两个子系统计算结果进行比较可以得出一些技术上的情况是否发生变化，如果两个子系统的运算结果一致则说明没有异常发生，如果两个子系统的运算结果不同则可能说明其中某一个系统发生了问题，这时就应该对这项技术进行仔细的检查，找出发生故障的原因，并及时解决。

两个主机板冗余切换过程如下，当两系同时上电时，区分主系备系，主系对外输出，备系不对外输出，如果在运行过程中因为某些原因导致备系宕机时，主系仍旧正常运行，如果在运行过程中因为某些原因导致主系宕机时，备系升主，整个切系过程发生在极短的时间内，保证不影响整个系统的持续运行；当只有一系上电时，系统仍可以运行。通过通信和脉冲双重表决来保证双系同时运行时只有一系为主系，对外输出。

两系主机板在正常运行时，需要每周期进行双系间的主备系表决，如果在运行过程中发现主机板一和主机板二之间的以太网通信中断，但本主机板仍可以接收到另一主机板的脉冲信号时，使ID号大的备系宕机，此时需要检查两系间的通信故障，以防止出现双主系的情况。如果在运行过程中发现主机板一和主机板二之间的以太网通信中断，本系无法收到另一系的脉冲信号时，若当前本系是主系则继续运行，若本系是备系，则立即将本系升为主系。

主备系主机板将每个周期各自主机板上的两个CPU(第一处理单元和第二处理单元)计算后准备输出的结果交互，在接收到对系主机板上的数据后进行强比较，若两系间计算后的输出数据一致则使主系正常输出，若不一致则对外输出上个周期数据，并记录错误次数，若连续N个周期(可配置)数据都不一致，等待二取的容忍结果，宕掉一系。此时可能是主系备系共四个CPU(处理单元)中，有一个CPU出现了故障，正常情况下系内的两个CPU如果在二取的过程中发现计算结果持续不一致，会容忍几个周期后宕机。此时宕机的一系如果是主系，那么当前的备系升为主系，如果是备系，主系继续运行。

当主机板为备系时，不对备系所控制的输入板、输出板进行输出，只进行数据的采集和处理。但因为CPU(处理单元)与输入板、输出板之间的通信是使用安全通信协议的，安全通信协议要维护链路的通信正常就需要有心跳帧，因为备系无法输出，此时备系与备系所控制的输入板、输出板间的链路需要主系来维持，主系只向备系控制的输入板、输出板发送心跳帧，不发送命令数据。但为了当主系宕机后备系可以立即升为主系，备系也需要实时获取与备系所控制的输入板、输出板的安全协议链路状态，因此需要主系每个周期将协议链路状态同步给备系。

当主备系同时运行时，需要保证双方的时间是同步的，具体的方法是通过接收数据，打时间戳的方式，确定校验时的延时时间，完成校准时间补偿处理。使用主系的时间，对备系的时间戳进行同步处理。

以上逻辑结构中，安全通信板的具体通信流程及内容如下。

智能站台门系统兼容传统的CBTC系统与车车通信TACS系统(车载信号系统)，遵循互联互通标准发送报文信息给轨旁和车载，实现包括开关门，再开关门，对位隔离，间隙防护等功能；

车载控制单元OBC将直接与智能站台门控制系统PEDC通信，将门使能，开关门，对位隔离等信息直接发送给站台门控制系统PEDC系统，站台门控制系统PEDC系统将根据信息进行对应的开关门动作；站台门控制系统PEDC系统会将门状态信息，互锁解除等信息直接发送给车载控制单元OBC以及目标控制器OC。

列车监控系统ATS可以远程发送再开门再关门命令给智能站台门系统，实现远程再次开关门的功能。

站台门系统将接收来自信号的列车行程信息，到站信息，发车信息，对位隔离信息，并将这些信息通过智能电子屏显示在站台固定门及站台滑动门上方，便于乘客及时查看及确认信息；另外，站台门系统将间隙防护信息发送给车载控制器，当检测到间隙防护信息被激活，信号系统将施加EB，确保列车无法发车，只有当间隙防护信号解除后，列车才可以重新发车。

同时，记录板将记录门的状态信息，门的动作信息等维护信息；同时还输出系统状态信息，并实时监测整个系统及各个模块，设备的运行状态，对故障信息进行定位，方便及时维护及排查故障。

此外，智能站台门控制系统还包括电源板。电源板一共设置4个，为每系中主机板和通信记录板供电。电源板为220AC-12DC电源板，输出12VDC直流电源。

站台门进一步包括防夹系统，防夹系统与列车信号系统通信，当检测到防夹防护信号时，停止发车；所述安全通信板进一步与防夹系统通信。

进一步的，在本发明一些实施例中，站台门控制系统进一步与列车智能运维系统通信，将站台门状态信息、对位隔离信息反馈至智能运维系统。

继续参考图2，接口6为智能站台门系统与MSS或智能运维系统的接口，智能站台门系统将站台门状态信息，对位隔离信息等维护信息传送给智能运维系统。具体的，目标控制器OC与站台门控制器通信，获取站台门状态信息，发送至智能运维系统，及除智能运维系统之外的其他需要列车站台门状态信息的列车系统。状态信息包括间隙防护信息，当检测到间隙防护信息被激活，信号系统将施加EB，确保列车无法发车，只有当间隙防护信号解除后，列车才可以重新发车。

进一步的，在本发明一些实施例中，站台门控制系统的计算机硬件平台进一步包括以下接口之一或组合：LTE接口、5G接口、GSM-R接口、WiFi接口。

继续参考图2，接口7-10为LTE接口，5G接口，GSM-R接口，WiFi接口。这种配置使计算机硬件平台既具备LTE与5G组网在城轨通信网融合的基础，可以兼容既有的信号系统接口，还可以与市域轨道交通接口兼容，实现城市轨道交通，市域轨道交通站台门的融合与一体化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于车车通信的智能站台门控制系统，用于车站站台门的控制，其特征在于，包括车载信号系统和站台门系统：

所述车载信号系统包括车载控制器；

所述站台门控制系统包括：

站台门控制器：与车载控制器通信，接收车载控制器下发的站台门控制指令，并向车载控制器反馈站台门状态信息，门旁路信息，对位隔离信息；

站台门控制单元：每个站台门对应一个站台门控制单元，均与站台门控制器通信，获取站台门控制指令并控制站台门开闭。

2.如权利要求1所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，所述站台门包括显示屏；

所述站台门控制系统与车载信号信号系统通信，获取列车运行信息及站台门信息，所述列车运行信息包括但不限于编组信息、列车到站信息，所述站台门信息包括但不限于站台门状态信息、对位隔离信息；

所述站台门控制系统进一步与显示屏通信，将取列车编组信息、列车到站信息、站台门状态信息、对位隔离信息在显示屏显示。

3.如权利要求2所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，显示屏包括两个单元，一部分为集成设置在两个滑动站台门之间的固定门上，一部分为位于滑动站台门上方显示屏。

4.如权利要求1或2或3所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，所述站台门控制系统包括互为冗余的第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元均包括：

主机板：均与车载控制器、目标控制器通信，两个控制单元的主机板之间可通信；

每个主机板均包括第一处理单元和第二处理单元，所述第一处理单元和第二处理单元分别计算站台门控制信号；

若第一主机处理单元和第二主机处理单元的计算结果不同，则判定主机板故障。

5.如权利要求4所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于：每个站台门控制单元包括两个子单元，每个子单元均包括：

数据处理单元：包括第一处理单元和第二处理单元，分别与第一主机板和第二主机板通信，接收冗余控制信号；

输出板：包括第一输出单元和第二输出单元，均与本单元的第一处理单元和第二处理单元通信，分别连接至站台门，以向站台门输出控制信号；

输入板：包括第一输入单元和第二输入单元，均与本单元的第一处理单元和第二处理单元通信，分别连接至站台门，以采集站台门状态信号；

安全通信板：包括第一通信单元和第二通信单元，均与本单元的第一处理单元和第二处理单元、第一输出单元和第二输出单元、第一输出单元和第二输出单元通信，分别与显示屏通信。

6.如权利要求1或5所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，所述站台门进一步包括防夹系统，所述防夹系统与列车信号系统通信，当检测到防夹防护信号时，停止发车。

7.如权利要求1所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，所述站台门控制系统进一步与列车智能运维系统通信，将站台门状态信息、对位隔离信息反馈至中央监控系统和智能运维系统。

8.如权利要求7所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，进一步包括目标控制器，一个目标控制器对应一个或多个站台的站台门：

目标控制器与站台门控制器通信，获取站台门状态信息，并将信息传送个中央监控系统；所述状态信息包括但不限于站台门开关及锁闭状态，门旁路状态，对位隔离状态。

9.如权利要求8所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，目标控制器与车载控制器通信，在进站过程中目标控制器申请站台门资源，目标控制器在确认站台门状态后将资源释放给车载控制器，车载控制器由此可以进站停车并直接与站台门控制器进行开关门动作。

10.如权利要求1所述的基于车车通信的智能站台门控制系统，其特征在于，所述站台门控制系统进一步包括以下接口之一或组合：LTE接口、5G接口、GSM-R接口、WiFi接口。

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