CN114872758B - 全自动运行灵活编组列车车载atc的主控选择系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，包括列车主控电路和车载ATC主控逻辑；列车主控电路包括：主控使能继电器、主控列车继电器、主控切除继电器和主控列车线；主控使能继电器和主控列车继电器均与车载ATC互连，主控切除继电器与主控列车线互连；车载ATC主控逻辑包括输出命令和输入状态；输出命令包括主控使能命令和主控列车命令；输入状态包括主控列车继电器反馈、主控切除继电器反馈、主控列车线状态、列车车长状态和列车模式状态。本发明在列车重新编组或固定编组列车联挂/解挂后，能够使车载ATC系统重新检测列车主控权限，从而快速切换主控权限对列车进行防护，保证列车不降级运行。

Description

全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统

技术领域

本发明涉及全自动驾驶轨道交通信号系统技术领域，具体地，涉及一种全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统。

背景技术

在轨道交通全自动驾驶项目中，为根据客流量对车辆的运载能力进行灵活配置，通常会采用灵活编组列车，或固定编组列车多列联挂/解挂的方式调整列车的运力，而当灵活编组列车重新编组或固定编组列车联挂/解挂后，编组列车将具备多套车载ATC系统，若这多套车载ATC系统无法确定列车主控权，将无法对重新编组后的列车进行防护，列车只能降级以人工模式运行，从而使整个线路的运营效率大大降低。

专利文献CN110936987A(申请号：CN201911167646.8)公开了一种城市轨道交通列车全自动折返控制方法，包括以下步骤：步骤1)触发出站进路到折返区域；步骤2)列车开车门并清客；步骤3)车载ATC设备激活车头端；步骤4)轨旁ATC设备将计算的运行授权终点发送给车载ATC设备；步骤5)发车到折返区域；步骤6)ATS发送折返折出运行命令给车载ATC设备；步骤7)ATS给CI发送折出进路办理，车载ATC设备根据ATS发送的计划运行信息激活折返车头端；步骤8)CI将轨旁设备状态发送轨旁区域控制器，轨旁区域控制器将计算的运行授权终点发送给车载ATC设备；步骤9)列车满足启动条件，发车到站台区域。

为解决列车重新编组后多套车载ATC系统争夺主控权导致无法提供防护功能，目前新型车辆设计功能中具备列车控制和管理系统(TCMS)，信号系统可以利用TCMS网络作为传输通道，不同车厢之间的车载ATC信息互通，选择其一作为主控，保证列车控制权的唯一性。

但此方法对TCMS系统稳定性要求较高，而TCMS系统是以通讯信号为主的系统，如果通信总线出现故障，整个TCMS系统可能就会无法运行；或者整个TCMS系统通讯业务繁忙时，分配给信号系统所需带宽不足，传输过程中若出现丢包、延迟等问题，都会导致列车无法正常运行。相对而言，本发明中的列车主控电路以硬线信号为主，可靠性更高，可作为独立于TCMS系统确定主控以外的一种新方式，降低对TCMS系统的依赖性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统。

根据本发明提供的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，包括列车主控电路和车载ATC主控逻辑；

所述列车主控电路包括：主控使能继电器、主控列车继电器、主控切除继电器和主控列车线；

所述主控使能继电器和主控列车继电器均与车载ATC互连，所述主控切除继电器与主控列车线互连；

所述车载ATC主控逻辑包括输出命令和输入状态；

所述输出命令包括主控使能命令和主控列车命令；

所述输入状态包括主控列车继电器反馈、主控切除继电器反馈、主控列车线状态、列车车长状态和列车模式状态。

优选的，所述主控使能继电器包括：在列车处于全自动驾驶模式时，主控的车载ATC输出主控使能命令驱动此继电器，使得ATC设备控制包括牵引制动系统在内的受控单元；非主控的车载ATC不输出主控使能命令。

优选的，所述主控列车继电器包括：主控的车载ATC输出主控列车命令驱动此继电器，其常开触点闭合，将给贯穿整列编组列车的主控列车线供电；若其常闭触点断开，则会切断本车厢主控切除继电器的驱动回路。

优选的，所述主控切除继电器包括：此继电器的驱动受控于主控列车继电器和主控列车线状态，对于主控列车，主控切除继电器的驱动回路被主控列车继电器的常闭触点断开，防止其错误切断主控列车命令；对于非主控列车，其主控切除继电器被主控列车线直接激活，该继电器得电；若主控切除继电器的常闭触点断开，则会切断非主控车厢的主控使能命令和主控列车命令的驱动回路。

优选的，所述主控列车线包括横跨列车两端车钩的触点，当灵活编组列车联挂后，车钩的触点连接导通，使得整个编组的主控列车线贯通，从而导通整个编组列车的主控系统；当列车解挂后，车钩的触点断开，从而断开列车之间的主控列车线，列车主控系统只运行于单车。

优选的，所述列车车长状态包括：车载ATC通过其确定整个编组列车的车厢节数，以及本车厢在编组中的位置ID；

所述列车模式状态包括：信号激活时为手动驾驶模式，信号未激活时为全自动驾驶模式。

优选的，若是主控车载ATC，则根据主控列车继电器状态反馈为高电平与主控列车线状态为低电平的状态，判定本编组列车已存在主控车载ATC且主控为自身；若是非主控列车，则通过主控列车线状态为高电平的状态，判定本编组列车已存在主控车载ATC。

优选的，所述主控切除继电器反馈包括：非主控车载ATC结合其与主控列车线的状态判定主控系统工作状态，若非主控车载ATC收到主控列车线状态为低电平而主控切除继电器状态反馈为高电平的状态输入，则判定本编组列车已存在主控，若本节车厢主控列车线状态回路存在故障，则本节车载ATC不得输出主控列车命令；若非主控车载ATC收到主控列车线状态为低电平且主控切除继电器状态反馈为低电平的状态输入，则确定本编组列车无主控车载ATC，本节车载ATC通过运行车载ATC主控逻辑判定是否输出主控列车命令。

优选的，所述车载ATC主控逻辑包括：触发运行在监测到灵活编组列车车载ATC主控权未建立后，所有车载ATC检查与列车TCMS系统通信状态，若通信正常，则各车载ATC互通信息并确定其一为主控车载ATC完成列车主控；若通信失败，则各车载ATC配合列车主控电路运行；

车载ATC在检查到与列车TCMS系统通信失败后，灵活编组列车的各车载ATC从列车车长状态获得本编组列车的列车数以及本节列车的位置ID，列车位置ID为1的优先级最高，在确认主控列车线状态为低电平的状态后，此列车的车载ATC确认主控权并输出主控列车命令驱动主控列车继电器。

优选的，非主控车载ATC启动一个实时检测主控列车线状态的内部计时器，如果直到计时器超出预设配置时间仍未从主控列车线上得到其他车载ATC主控的状态，则表明主控车载ATC目前无法建立主控；非主控车载ATC检查主控切除继电器状态，若为低电平状态，则表明主控切除继电器未被驱动，然后输出主控列车命令，激活主控列车线。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、硬线信号可靠性高，降低对TCMS系统的依赖性；

2、本发明结构合理，设计巧妙且安全性高；

3、本发明在全自动驾驶灵活编组列车重新编组或固定编组列车联挂/解挂后，能够使车载ATC系统重新检测列车主控权限，从而快速切换主控权限对列车进行防护，保证列车不降级运行。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为列车主控选择系统原理图；

图2为列车主控选择系统电路图；

图3为车载ATC主控逻辑流程图；

图4为N列车联挂后主控选择系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例：

如图1和图2，全自动运行灵活编组列车的车载ATC主控选择系统，包括列车主控电路和车载ATC主控逻辑。当灵活编组列车联挂完成，车载ATC通过逻辑命令控制列车主控电路完成编组列车的主控分配，保证列车控制权的唯一性。列车主控电路主要由主控使能继电器(CER)、主控列车继电器(CVR)、主控切除继电器(CCR)和主控列车线(CVTL)组成。车载ATC主控逻辑由输出命令与输入状态组成，其中输出命令包含主控使能命令(CE Drive)和主控列车命令(CVDrive)，输入状态包含主控列车继电器反馈(CV Feedback)、主控切除继电器反馈(CC Feedback)、主控列车线状态(CVTL Status)、列车车长状态(Train LengthStatus)和列车模式状态(Train Mode Status)。

当车载ATC与车辆TCMS系统通信正常时，车载ATC之间可以互相通信，选择其一为主控。本发明主要作用于不依赖TCMS系统或者TCMS系统故障时，所以以下说明假设车辆TCMS系统与车载ATC通信处于失败状态。

以单编组列车为例，当列车上电且车载ATC正常工作后，车载ATC通过列车车长状态确认列车为单车状态。此时车载ATC输出主控列车命令，确认主控权限。在列车进入全自动驾驶模式(FAO)后，车载ATC输出主控使能命令驱动主控使能继电器，使能ATC设备控制牵引制动系统等受控单元。

在出现多编组列车的情况时，本发明中的车载ATC主控逻辑中设计了默认优先级，列车位置ID为1的优先级最高，其余车厢优先级次之。

当多列车通过车钩联挂到一起后，车钩中主控列车线的触点连接，贯通成为本编组列车的主控列车线。车载ATC通过列车车长状态确认列车编组数量与自身列车位置ID。由于编组列车主控未建立，所以主控列车线暂未得电。

若某车载ATC列车位置ID为1，根据默认优先级，此车载ATC优先级最高，确认主控权并发出主控列车命令驱动主控列车继电器，主控列车继电器的常开触点闭合，将给贯穿整列编组列车的主控列车线供电。同时，常闭触点断开会切断本车厢主控切除继电器的驱动回路。

此时非主控车载ATC通过收到主控列车线得电的状态(CVTL Status＝1)判定本编组列车已有主控，不得再次输出主控列车命令和主控使能命令。同时，非主控车载ATC的主控切除继电器被主控列车线直接激活，主控切除继电器的常闭触点断开，切断了非主控车厢的主控使能命令和主控列车命令的驱动回路，再次保证了非主控车载ATC不会发送自动驾驶的控车命令。

除此以外，为防止主控因某些原因丢失导致整编组列车无法运行，非主控列车在确认列车存在主控状态后，车载ATC逻辑中配置一个内部计时器，时刻监视着主控列车线的状态。每个不同位置ID的车载ATC配置不同时间的计时器，计时器时间T＝X(列车位置ID)*t(可调节的配置时间)。当监测到主控列车线掉电，则内部计时器会启动计时。如果直到计时器计时超时，仍未从主控列车线上得到其他车主控的状态，则表明原主控车载ATC出于某些原因，无法建立主控。此时判定超时的车载ATC会检查主控切除继电器状态，如果此时CCFeedback为低电平，表示这个继电器也未被激活(确实是主控列车线无电，而不是检测回路出错)，则输出主控列车命令，激活主控列车线。同理，此命令切断了原主控车的主控控制回路，防止其再次输出主控。

如图3，为车载ATC主控逻辑流程图，包括：

步骤1：主控未建立，车载ATC检查与TCMS网络通信；

步骤2：若与TCMS通信正常，则车载ATC之间互相通信，选择其一为主控，然后进入FAO模式，输出CE Drive，激活CER，结束；

步骤3：若与TCMS通信失败，则车载ATC通过车长电路确认列车编组，若列车数＝1，则为单编组列车，确认主控，输出CVDrive，激活CRV，然后进入FAO模式，输出CE Drive，激活CER，结束；

步骤4：若列车数>1，则为多编组列车，车载ATC通过车长状态确认自己位置ID＝X，若X＝1，CVTL Status＝0，则确认主控，输出CV Drive，激活CRV，然后进入FAO模式，输出CEDrive，激活CER，结束；

若X＝1，CVTL Status＝1，则结束流程；

若X≠1，CVTL Status＝0，CC Feedback＝0，则启动定时器，若CVTL Status＝1，则重置定时器，然后结束流程；若定时器超时，则确认主控，输出CV Drive，激活CRV，然后进入FAO模式，输出CE Drive，激活CER，结束；

若X≠1，CVTL Status＝0，CC Feedback≠0，则判定CVTL Status线路故障，结束流程；

若X≠1，CVTL Status＝1，则直接结束流程。

如图4所述，以N编组列车为例，如果列车未建立主控且与TCMS通信故障，则按照默认优先级规则，列车位置ID为1的车载ATC优先级最高，优先进行控车任务，其余车载ATC结束主控逻辑。若此时主控车载ATC出现故障导致放弃主控权限，导致主控列车线掉电，则按照上文分析，非主控车载ATC会启动计时器。根据计时器时间的规则，列车位置ID越小，确认主控的优先级越高，即主控优先级：

列车位置1＞列车位置2＞列车位置3＞……＞列车位置N

若车载ATC的计时器未超时，则重置计时器并结束主控逻辑；若车载ATC计时器超时，则判定超时的车载ATC确定主控权，输出主控列车命令，激活主控列车线。同时切断了其余车载ATC的主控控制回路，防止其再次输出主控。

图中各单词含义为，CER＝Controlling Enable Relay主控使能继电器；CE Drive主控使能继电器驱动命令；CVR＝Controlling Vehicle Relay主控列车继电器；CV Drive主控列车继电器驱动命令；CCR＝Controlling Cut-offRelay主控切除继电器；CV Output列车主控输出；CVTL＝Controlling Vehicle Trainline主控列车线；CVTL Status主控列车线状态；CC Feedback主控切除继电器状态反馈；Train Mode Status列车模式状态；CVFeedback主控列车继电器状态反馈；Train Length Status列车车长状态；ControllingCut-off主控切除；VDD电源输入。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，包括列车主控电路和车载ATC主控逻辑；

所述列车主控电路包括：主控使能继电器、主控列车继电器、主控切除继电器和主控列车线；

所述主控使能继电器和主控列车继电器均与车载ATC互连，所述主控切除继电器与主控列车线互连；

所述车载ATC主控逻辑包括输出命令和输入状态；

所述输出命令包括主控使能命令和主控列车命令；

所述输入状态包括主控列车继电器反馈、主控切除继电器反馈、主控列车线状态、列车车长状态和列车模式状态；

所述车载ATC主控逻辑包括：触发运行在监测到灵活编组列车车载ATC主控权未建立后，所有车载ATC检查与列车TCMS系统通信状态，若通信正常，则各车载ATC互通信息并确定其一为主控车载ATC完成列车主控；若通信失败，则各车载ATC配合列车主控电路运行；

车载ATC在检查到与列车TCMS系统通信失败后，灵活编组列车的各车载ATC从列车车长状态获得本编组列车的列车数以及本节列车的位置ID，列车位置ID为1的优先级最高，在确认主控列车线状态为低电平的状态后，此列车的车载ATC确认主控权并输出主控列车命令驱动主控列车继电器。

2.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，所述主控使能继电器包括：在列车处于全自动驾驶模式时，主控的车载ATC输出主控使能命令驱动此继电器，使得ATC设备控制包括牵引制动系统在内的受控单元；非主控的车载ATC不输出主控使能命令。

3.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，所述主控列车继电器包括：主控的车载ATC输出主控列车命令驱动此继电器，其常开触点闭合，将给贯穿整列编组列车的主控列车线供电；若其常闭触点断开，则会切断本车厢主控切除继电器的驱动回路。

4.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，所述主控切除继电器包括：此继电器的驱动受控于主控列车继电器和主控列车线状态，对于主控列车，主控切除继电器的驱动回路被主控列车继电器的常闭触点断开，防止其错误切断主控列车命令；对于非主控列车，其主控切除继电器被主控列车线直接激活，该继电器得电；若主控切除继电器的常闭触点断开，则会切断非主控车厢的主控使能命令和主控列车命令的驱动回路。

5.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，所述主控列车线包括横跨列车两端车钩的触点，当灵活编组列车联挂后，车钩的触点连接导通，使得整个编组的主控列车线贯通，从而导通整个编组列车的主控系统；当列车解挂后，车钩的触点断开，从而断开列车之间的主控列车线，列车主控系统只运行于单车。

6.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，所述列车车长状态包括：车载ATC通过其确定整个编组列车的车厢节数，以及本车厢在编组中的位置ID；

所述列车模式状态包括：信号激活时为手动驾驶模式，信号未激活时为全自动驾驶模式。

7.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，若是主控车载ATC，则根据主控列车继电器状态反馈为高电平与主控列车线状态为低电平的状态，判定本编组列车已存在主控车载ATC且主控为自身；若是非主控列车，则通过主控列车线状态为高电平的状态，判定本编组列车已存在主控车载ATC。

8.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，所述主控切除继电器反馈包括：非主控车载ATC结合其与主控列车线的状态判定主控系统工作状态，若非主控车载ATC收到主控列车线状态为高电平而主控切除继电器状态反馈为高电平的状态输入，则判定本编组列车已存在主控，若本节车厢主控列车线状态回路存在故障，则本节车载ATC不得输出主控列车命令；若非主控车载ATC收到主控列车线状态为低电平且主控切除继电器状态反馈为低电平的状态输入，则确定本编组列车无主控车载ATC，本节车载ATC通过运行车载ATC主控逻辑判定是否输出主控列车命令。

9.根据权利要求1所述的全自动运行灵活编组列车车载ATC的主控选择系统，其特征在于，非主控车载ATC启动一个实时检测主控列车线状态的内部计时器，如果直到计时器超出预设配置时间仍未从主控列车线上得到其他车载ATC主控的状态，则表明主控车载ATC目前无法建立主控；非主控车载ATC检查主控切除继电器状态，若为低电平状态，则表明主控切除继电器未被驱动，然后输出主控列车命令，激活主控列车线。