CN115071790B - 一种应用于c3级列车运行控制的并列系控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法及系统。控制方法包括：VC主控单元通过各自的板卡信息进行VC1/VC2系别识别，识别出VC1主控单元和VC2主控单元；所述VC1主控单元和VC2主控单元分别查询无线传输单元的空闲通道，使用独立接口分别与所述无线传输单元的空闲通道进行无线数据并列收发；所述VC1主控单元和VC2主控单元均使用无线传输单元中一系与监督RBC进行通信，启用无线传输单元另一系与接收RBC进行通信，VC1主控单元和VC2主控单元的发送端口均受RLU单元内的故障检测继电器控制。本发明通过并列系控制方法，两系VC主控单元通过独立从地面获取的线路数据，独立运算后生成控制数据，产生的控车指令均可通过RLU单元作用于车体，即同时控制列车运行，并具备故障系单系切除功能，提高了系统安全性和可用性。

Description

一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法及系统。

背景技术

我国高速铁路已进入了快速发展时期。为了确保高速列车的安全运行，迫切需要装备性能先进、安全、可靠、高效的C3级列车运行控制系统。

目前主要的C3级列车运行控制系统包括冷备、温备、冗余热备等。现有技术CN110708683A公开了一种列车运行控制方法、装置和计算机可读介质，该方法包括：提供第一通信信道，第一通信信道直接连接车头安全计算机和车尾安全计算机；提供第二通信信道，第二通信信道通过车头车载无线通信单元和车尾车载无线通信单元将车头安全计算机连接至车尾安全计算机；确定车头安全计算机和车尾安全计算机的主备状态；在车头安全计算机和车尾安全计算机中的主机出现故障时，切换至车头安全计算机和车尾安全计算机中的备机。本发明的列车运行控制方法和装置具有双机热备的冗余架构，可以使车头车尾的安全计算机进行主备机切换，有助于列车运行系统的正常运营。现有技术CN111516728A公开了一种列车的车载控制系统，该列车的车载控制系统包括分别位于车头的第一控制机柜和位于车尾的第二控制机柜；所述第一控制机柜和所述第二控制机柜通信连接，并采用基于主机柜和备机柜的双端机柜热备冗余架构，以便所述备机柜在所述主机柜故障后即时切换主备机柜身份并控制所述列车继续正常运行，有效提高了故障防护处理效率，大大降低了对列车运营时刻表的影响，进而提高了用户体验。

虽然现有技术公开了双系冗余结构，但在列车运行过程中，均为单系控车。当单系发生故障后，不管是冷备还是温备的方式，根据失电制动原则输出紧急制动停车，停车后或手动或自动切换为备系运行，影响运营效率。冗余热备方式为主备方式，仅主系控制列车运行，即运行时仍为单系控车，如果备系检测到需要防护的情况，也不能将控车指令输出至车体。如何克服现有技术的上述缺陷，成为本技术领域亟待解决的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法及系统，具体采用如下技术方案：

一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，采用并列双主系的VC主控单元，即车载安全计算机（VC）主控单元，所述方法包括：

S1.所述并列双主系的VC主控单元通过各自的板卡信息进行VC1/VC2系别识别，识别出VC1主控单元和VC2主控单元；

S2.所述VC1主控单元和VC2主控单元分别查询无线传输单元的空闲通道，使用独立接口分别与所述无线传输单元一系空闲通道进行无线数据并列收发，使用独立接口分别与所述无线传输单元另一系维持通信心跳信号；

S3.所述VC1主控单元和VC2主控单元均使用无线传输单元中一系与监督RBC进行通信，列车行进至监督RBC与接收RBC的交权区时，通过ETCS-131包预告的接收RBC的ID和电话号码，启用无线传输单元另一系与接收RBC（Radio Block Center）进行通信；

S4.对所述VC1主控单元和VC2主控单元进行故障检测，当所述VC1主控单元和VC2主控单元均正常时，由所述VC1主控单元的发送端口发送数据给无线传输单元，当所述VC1主控单元故障时，由VC2主控单元的发送端口发送数据给无线传输单元；所述VC1主控单元和VC2主控单元的发送端口均受RLU（Relay Logic Unit）单元内的故障检测继电器控制。

进一步，所述VC1主控单元和VC2主控单元通过应用软件保证并列系时间轴同步，具体包括：所述VC2主控单元获取所述VC1主控单元发送的原语信息，并通过所述应用软件解析出所述原语信息中包括的所述VC1主控单元的系统时间信息，将其与所述VC2主控单元自身的系统时间信息进行对比，并计算出系统时间偏移量，通过所述系统时间偏移量维持所述VC2主控单元的时间轴与所述VC1主控单元的时间轴彼此同步。

进一步，所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与TCR（TrackCircuit Reader）单元的2个解码板独立通过RS422维持通信，进行轨道电路信息和锁载频信息数据的并列收发。

进一步，所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与BTM（BaliseTransmission Module）单元的2个通信板独立通过RS422维持通信，进行应答器信息数据的并列收发。

进一步，所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与DMI（DriverMachine Interface）单元独立通过RS422维持通信，进行人机界面显示信息和操作信息数据的并列收发；

所述DMI单元依据先到先得原则进行所述VC1主控单元和VC2主控单元信息的显示，其中制动信息按优先级顺序显示，并将人机界面操作信息同时反馈给所述VC1主控单元和VC2主控单元。

进一步，所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与RLU（Relay LogicUnit）单元进行I/O信号并列输出与采集，所述RLU单元将所述VC1主控单元和VC2主控单元发出的指令以或逻辑方式输出至车体。

进一步，所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口对速度传感器进行速度脉冲信号的并列采集，分别采集主轴速传2个通道和公共轴速传1个通道的速度脉冲信号，即所述VC1主控单元和VC2主控单元各采集3个速传通道脉冲信号。

进一步，当所述VC1主控单元和VC2主控单元并列系中的一系发生故障时，故障系执行宕机，所述DMI单元继续显示正常系的信息内容，所述RLU单元切除故障系的指令输出。

所述VC1主控单元和VC2主控单元并列系通过应用软件相互判断另一系的等级、模式、限速、制动处理信息和对应指令的一致性；当不一致情况满足条件时，强制所述VC2主控单元进入故障状态，并切除所述VC2主控单元的指令输出；

所述VC1主控单元和VC2主控单元并列系分别对本系进行自检，如果自检不通过，则对本系执行宕机。

本发明还涉及一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制系统，其执行如上所述的控制方法，所述控制系统包括：

VC主控单元，即车载安全计算机（VC）主控单元，用于从地面获取RBC消息、应答器消息、轨道电路信息、速传信息，并用于确定列车位置及控车等级、模式，计算限速曲线和行车许可，生成制动指令、过分相指令以及人机界面显示信息；

无线传输单元，用于通过GSM-R网络与地面RBC进行消息双向传输；

RLU单元，用于通过数字输入/输出板采集列车输入的开关量信息，并通过控制继电器的输出实现与列车间接口；

TCR单元，用于通过TCR天线接收轨道电路信息，并将解调出的轨道电路载频、低频传送给所述VC主控单元；

BTM单元，用于通过BTM天线接收、解调地面应答器信号，并将解调后的信息传送给所述VC主控单元；

DMI单元，用于车载设备的显示和操作，根据所述VC主控单元的命令显示列车速度、距离、工作状态及线路条件信息，并进行声光报警，采集司机操作信息。

进一步，所述控制系统还包括：电源单元、输入单元、记录单元、散热单元；所述电源单元，用于实现对所述控制系统供电；所述输入单元，用于实现所述控制系统的输入采集；所述记录单元，用于实现所述控制系统的数据记录；所述散热单元，用于实现对所述控制系统散热降温。

本发明的技术方案获得了下列有益效果：通过并列系控制方法，在运行时，两系VC主控单元通过独立从地面获取的线路数据，独立运算后生成控制数据，产生的控车指令均可通过RLU单元作用于车体，即同时控制列车运行，并具备故障系单系切除功能，提高了系统安全性和可用性。

附图说明

图1为本发明的VC主控单元与无线传输单元通信接口示意图。

图2为本发明的VC主控单元与TCR单元通信接口示意图。

图3为本发明的VC主控单元与BTM单元通信接口示意图。

图4为本发明的VC主控单元与DMI单元通信接口示意图。

图5为本发明的VC主控单元、RLU单元和车体接口示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。

除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的具体实施例1涉及一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法。所述控制方法包括：

S1.所述并列系双主机的VC主控单元通过各自的板卡信息进行VC1/VC2系别识别，识别出VC1主控单元和VC2主控单元；

S2.所述VC1主控单元和VC2主控单元分别查询无线传输单元的空闲通道，使用独立接口分别与所述无线传输单元一系空闲通道进行无线数据并列收发，使用独立接口分别与所述无线传输单元另一系维持通信心跳信号；

S3.所述VC1主控单元和VC2主控单元均使用无线传输单元中一系与监督RBC进行通信，列车行进至监督RBC与接收RBC的交权区时，通过ETCS-131包预告的接收RBC的ID和电话号码，启用无线传输单元另一系与接收RBC（Radio Block Center）进行通信；

S4.对所述VC1主控单元和VC2主控单元进行故障检测，当所述VC1主控单元和VC2主控单元均正常时，由所述VC1主控单元的发送端口发送数据给无线传输单元，当所述当VC1主控单元故障时，由VC2主控单元的发送端口发送数据给无线传输单元；所述VC1主控单元和VC2主控单元的发送端口均受RLU（Relay Logic Unit）单元内的故障检测继电器控制。

其中，通过硬件平台保证并列系同步上电，并且保证单系上电也可控制运行。

VC主控单元通过板卡信息获取系别信息。VC主控单元双系与无线传输单元独立通过RS485维持通信。

示例性的，如图1所示，VC主控单元双系查询空闲的无线传输单元通道，分别使用独立接口与无线传输单元空闲通道进行无线数据并列收发，与无线传输单元另一系维持通信心跳信号。交权时，启用另一系空闲通道与接收RBC建立通信会话。并列系发送端口均受故障检测继电器控制，当VC主控单元双系正常时，由VC1主控单元发送端口发送数据，当VC1主控单元故障时，由VC2主控单元发送端口发送数据。

VC主控单元应用软件保证并列系时间轴同步。

示例性的，如图1所示，VC2主控单元获取VC1主控单元发送的原语信息，并解析出原语中的VC1主控单元系统时间信息，与自身系统时间信息对比并计算出系统时间偏移量，用以维持VC2主控单元时间轴与VC1主控单元时间轴同步。

VC主控单元双系与TCR单元2个解码板独立通过RS422维持通信。

示例性的，如图2所示，VC主控单元双系分别使用独立接口与TCR单元2个解码板进行轨道电路信息和锁载频信息数据并列收发。

VC主控单元双系与BTM单元2个通信板独立通过RS422维持通信。

示例性的，如图3所示，VC主控单元双系分别使用独立接口与BTM单元2个通信板进行应答器信息数据并列收发。

VC主控单元双系与DMI单元独立通过RS422维持通信。

示例性的，如图4所示，VC主控单元双系分别使用独立接口与DMI单元进行人机界面显示信息和操作信息数据并列收发，DMI单元依据先到先得原则进行并列系信息显示，其中制动信息等按优先级顺序显示，并将人机界面操作信息同时反馈给并列系。

VC主控单元双系与RLU单元不同节点连接，将并列系指令以或逻辑方式输出至车体。

示例性的，如图5所示，VC主控单元双系分别使用独立接口与RLU单元进行IO信号如EB指令，B7指令，B4指令，B1指令，PCUT指令，VALID指令、SECTR指令和故障切除指令的输出，IO信号如车辆侧EB反馈，B7反馈，牵引，制动，零位，向前，向后，方向零位，驾驶台激活信号，休眠信号， ATP侧EB反馈，B7反馈，B4反馈，B1反馈，PCUT反馈，VALID反馈、SECTR反馈和故障切除状态的采集。

VC主控单元双系分别使用独立接口对速度传感器进行速度脉冲信号并列采集，采集主轴速传2个通道和公共轴速传1个通道的速度脉冲信号，即各采集3路速传通道脉冲信号。

并列系中一系故障时，RLU单元故障切除故障系指令输出。

VC主控单元双系应用软件相互判断等级、模式、限速、制动等处理信息和指令的一致性，不一致情况满足条件时，强制VC2主控单元进入故障状态，并切除VC2主控单元输出。

示例性的，并列系以200ms周期实时获取他系等级信息，如果本系与他系控车等级不一致，该状态持续超过5s，则判定两系不一致，强制VC2主控单元进入故障状态，并切除VC2主控单元输出。

示例性的，并列系以200ms周期实时获取他系模式信息，如果本系与他系控车模式不一致，该状态持续超过5s，则判定两系不一致，强制VC2主控单元进入故障状态，并切除VC2主控单元输出。

示例性的，并列系以200ms周期实时获取他系限速信息，如果本系与他系控车曲线限速SBI相差超过10km/h，该状态持续超过5s，则判定两系不一致，强制VC2主控单元进入故障状态，并切除VC2主控单元输出。

示例性的，并列系以200ms周期实时获取他系制动信息，如果本系与他系制动指令不一致，停车后按压缓解按键仍不一致，该状态持续超过5s，则判定两系不一致，强制VC2主控单元进入故障状态，并切除VC2主控单元输出。

本发明具体实施例2涉及一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制系统。所述控制系统包括，VC主控单元，即车载安全计算机（VC）主控单元，用于从地面获取RBC消息、应答器消息、轨道电路信息、速传信息，并用于确定列车位置及控车等级、模式，计算限速曲线和行车许可，生成制动指令、过分相指令以及人机界面显示信息；

无线传输单元，用于通过GSM-R网络与地面RBC进行消息双向传输；

RLU单元，用于通过数字输入/输出板采集列车输入的开关量信息，并通过控制继电器的输出实现与列车间接口；

TCR单元，用于通过TCR天线接收轨道电路信息，并将解调出的轨道电路载频、低频传送给所述VC主控单元；

BTM单元，用于通过BTM天线接收、解调地面应答器信号，并将解调后的信息传送给所述VC主控单元；

DMI单元，用于车载设备的显示和操作，根据所述VC主控单元的命令显示列车速度、距离、工作状态及线路条件信息，并进行声光报警，采集司机操作信息。

所述控制系统还包括，电源单元、输入单元、记录单元、散热单元。所述电源单元，用于实现对所述控制系统供电。所述输入单元，用于实现所述控制系统的输入采集。所述记录单元，用于实现所述控制系统的数据记录。所述散热单元，用于实现对所述控制系统散热降温。

如上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，采用并列双主系的VC主控单元，即车载安全计算机（VC）主控单元，其特征在于，所述方法包括：

S1.所述并列双主系的VC主控单元通过各自的板卡信息进行VC1/VC2系别识别，识别出VC1主控单元和VC2主控单元；

S2.所述VC1主控单元和VC2主控单元分别查询无线传输单元的空闲通道，使用独立接口分别与所述无线传输单元一系空闲通道进行无线数据并列收发，使用独立接口分别与所述无线传输单元另一系维持通信心跳信号；

S3.所述VC1主控单元和VC2主控单元均使用无线传输单元中一系与监督RBC进行通信，列车行进至监督RBC与接收RBC的交权区时，通过ETCS-131包预告的接收RBC的ID和电话号码，启用无线传输单元另一系与接收RBC（Radio Block Center）进行通信；

S4.对所述VC1主控单元和VC2主控单元进行故障检测，当所述VC1主控单元和VC2主控单元均正常时，由所述VC1主控单元的发送端口发送数据给无线传输单元，当所述VC1主控单元故障时，由VC2主控单元的发送端口发送数据给无线传输单元；所述VC1主控单元和VC2主控单元的发送端口均受RLU（Relay Logic Unit）单元内的故障检测继电器控制；

所述VC1主控单元和VC2主控单元通过应用软件保证并列系时间轴同步，具体包括：所述VC2主控单元获取所述VC1主控单元发送的原语信息，并通过所述应用软件解析出所述原语信息中包括的所述VC1主控单元的系统时间信息，将其与所述VC2主控单元自身的系统时间信息进行对比，并计算出系统时间偏移量，通过所述系统时间偏移量维持所述VC2主控单元的时间轴与所述VC1主控单元的时间轴彼此同步。

2.根据权利要求1所述的一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，其特征在于：所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与TCR（Track Circuit Reader）单元的2个解码板独立通过RS422维持通信，进行轨道电路信息和锁载频信息数据的并列收发。

3.根据权利要求1所述的一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，其特征在于：所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与BTM（Balise TransmissionModule）单元的2个通信板独立通过RS422维持通信，进行应答器信息数据的并列收发。

4.根据权利要求1所述的一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，其特征在于：所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与DMI（Driver MachineInterface）单元独立通过RS422维持通信，进行人机界面显示信息和操作信息数据的并列收发；

所述DMI单元依据先到先得原则进行所述VC1主控单元和VC2主控单元信息的显示，其中制动信息按优先级顺序显示，并将人机界面操作信息同时反馈给所述VC1主控单元和VC2主控单元。

5.根据权利要求1所述的一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，其特征在于：所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口与RLU（Relay Logic Unit）单元进行I/O信号并列输出与采集，所述RLU单元将所述VC1主控单元和VC2主控单元发出的指令以或逻辑方式输出至车体。

6.根据权利要求1所述的一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，其特征在于：所述VC1主控单元和VC2主控单元分别使用独立接口对速度传感器进行速度脉冲信号的并列采集，分别采集主轴速传2个通道和公共轴速传1个通道的速度脉冲信号，即所述VC1主控单元和VC2主控单元各采集3个速传通道脉冲信号。

7.根据权利要求1所述的一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制方法，其特征在于：

当所述VC1主控单元和VC2主控单元并列系中的一系发生故障时，故障系执行宕机，DMI单元继续显示正常系的信息内容，所述RLU单元切除故障系的指令输出；

所述VC1主控单元和VC2主控单元并列系通过应用软件相互判断另一系的等级、模式、限速、制动处理信息和对应指令的一致性；当不一致情况满足条件时，强制所述VC2主控单元进入故障状态，并切除所述VC2主控单元的指令输出；

所述VC1主控单元和VC2主控单元并列系分别对本系进行自检，如果自检不通过，则对本系执行宕机。

8.一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制系统，其执行如权利要求1-7任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制系统包括：

VC主控单元，即车载安全计算机（VC）主控单元，用于从地面获取RBC消息、应答器消息、轨道电路信息、速传信息，并用于确定列车位置及控车等级、模式，计算限速曲线和行车许可，生成制动指令、过分相指令以及人机界面显示信息；

无线传输单元，用于通过GSM-R网络与地面RBC进行消息双向传输；

RLU单元，用于通过数字输入/输出板采集列车输入的开关量信息，并通过控制继电器的输出实现与列车间接口；

TCR单元，用于通过TCR天线接收轨道电路信息，并将解调出的轨道电路载频、低频传送给所述VC主控单元；

BTM单元，用于通过BTM天线接收、解调地面应答器信号，并将解调后的信息传送给所述VC主控单元；

DMI单元，用于车载设备的显示和操作，根据所述VC主控单元的命令显示列车速度、距离、工作状态及线路条件信息，并进行声光报警，采集司机操作信息。

9.根据权利要求8所述的一种应用于C3级列车运行控制的并列系控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：电源单元、输入单元、记录单元、散热单元；

所述电源单元，用于实现对所述控制系统供电；所述输入单元，用于实现所述控制系统的输入采集；所述记录单元，用于实现所述控制系统的数据记录；所述散热单元，用于实现对所述控制系统散热降温。

Images