CN115257864A - 车车通信列控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车车通信列控系统和方法，该系统包括：TSRS、车载设备和RBC，其中，TSRS用于向列车发送电子地图；车载设备用于根据电子地图和卫星导航数据确定列车位置信息；RBC用于根据列车位置信息和其它列车位置信息得到列车的前后车信息，以便列车根据前后车信息与其前车建立车车通信，并通过车车通信获取前车的有效位置信息；车载设备还用于向RBC发送线路资源申请请求指令，并接收RBC反馈的线路资源分配信息，车载设备根据前车的有效位置信息、电子地图中的线路数据和线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过移动授权和制动曲线对列车运行状况进行监控。本发明能够保障列车的行车安全，并能够最大限度的缩短列车运行间隔，提高运输效率。

Description

车车通信列控系统和方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种车车通信列控系统和方法。

背景技术

随着国铁和地方铁路对运输效率的要求越来越高，移动闭塞列控系统开始成为铁路信号领域研究的重点方向。相比于既有站间闭塞方式，实现移动闭塞可提高站间运输效率。目前的CTCS-3(Chinese Train Control System-3，3级中国列车控制系统)系统结构复杂，且车地通信数据量较大，RBC(Radio Block Center，无线闭塞中心)周期性向所有在线列车发送线路数据、临时限速和移动授权等信息，车地之间通信的数据量和实时性对无线通信系统提出了很高的要求，由于无线网络的复杂性，车地无线超时制动停车的情况时有发生，所以无法保障列车的行车安全。另外，站内还是通过既有联锁办理进路的方式行车，无法在站内发挥出移动闭塞的优势，影响运输效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种车车通信列控系统，该系统能够保障列车的行车安全，并能够最大限度的缩短列车运行间隔，提高运输效率。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种车车通信列控系统，包括：

TSRS，用于向列车发送电子地图；

车载设备，与所述TSRS连接，所述车载设备用于接收所述电子地图和获取卫星导航数据，并根据所述电子地图和所述卫星导航数据确定所述列车的位置信息；

RBC，与所述车载设备连接，所述RBC用于根据所述列车的位置信息和其它列车的位置信息得到所述列车的前后车信息，以便所述列车根据所述前后车信息与所述列车的前车建立车车通信，并通过所述车车通信获取前车的有效位置信息；

所述车载设备还用于向所述RBC发送线路资源申请请求指令，并接收所述RBC反馈的线路资源分配信息，所述车载设备根据前车的所述有效位置信息、所述电子地图中的线路数据和所述线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过所述移动授权和制动曲线对所述列车的运行状况进行监控。

可选的，所述RBC具体用于在获取到所述列车的位置信息和其它列车的位置信息后，根据所有列车的位置信息对所有列车进行排序，以确定所述列车的前后车信息，并向所述车载设备发送所述前后车信息；所述TSRS还用于发送故障列车的位置信息，其中，其它列车的位置信息包括所述故障列车的位置信息。

可选的，所述车车通信列控系统还包括：

OC，与所述RBC连接，所述RBC接收所述线路资源申请请求指令并对线路资源进行分配时，所述RBC还发送OC控制指令，所述OC用于根据所述OC控制指令驱动道岔和/或信号机动作，所述OC还用于采集所述道岔和所述信号机的状态信息并反馈至所述RBC。

可选的，所述RBC还用于向所述车载设备发送非通信列车危险点信息、所述道岔和所述信号机的状态信息。

可选的，所述车载设备还用于在所述线路资源使用完成之后，向所述RBC发送线路资源释放请求指令，以便所述RBC接收所述线路资源释放请求指令后，对所述线路资源进行回收。

可选的，所述列车降级为故障列车后，所述TSRS还用于替代所述故障列车发送线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令，以及替代所述故障列车与其前后车进行通信。

可选的，所述车车通信列控系统还包括：

CTC，与所述TSRS连接，所述CTC用于编制列车运行计划，并根据所述列车运行计划对多辆列车进行编组和解编，以及向所述RBC发送编组信息和解编信息，并向所述TSRS下发所述列车运行计划和临时限速命令，其中，所述编组信息包括编组列车的编组顺序、列车ID号和当前列车位置中的至少一种。

可选的，所述TSRS还用于获取卫星差分数据、所述列车运行计划和所述临时限速命令，并将所述卫星差分数据、所述列车运行计划和所述临时限速命令转发至所述车载设备，所述TSRS还用于对所述临时限速命令进行管理，所述TSRS对所述临时限速命令进行管理的方式包括存储、校验、删除、拆分、设置和取消中的至少一种。

可选的，所述CTC对多辆列车进行编组时具体用于：将当前列车运行方向前方预设区间内且与当前列车进路方式相同并均为同股道进路方式的列车列为可编组列车。

可选的，所述RBC还对线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令进行合法性检查，并在检查通过后，向所述车载设备分配相应的线路资源或者对所述线路资源进行回收。

可选的，所述车载设备还用于向所述RBC发送车车通信建立成功消息，所述RBC接收到所述车车通信建立成功消息后，对所述车载设备发送授权确认消息，以便所述车载设备接收到所述授权确认消息后，确定所述移动授权和制动曲线。

可选的，所述车载设备还用于周期性向所述TSRS发送本地电子地图版本信息，所述TSRS还用于根据电子地图版本信息、所述列车的位置信息和运行方向信息为所述车载设备下载和更新电子地图。

可选的，所述车载设备包括：

多源融合定位单元，用于融合多源定位信息，以确定所述列车的位置信息；

列车降级管理单元，分别与所述多源融合定位单元和所述TSRS连接，所述列车降级管理单元用于获取所述列车的位置信息，并在所述列车与轨旁设备和其它列车断开通信连接后，向所述TSRS发送包含有列车位置信息的报文信息，以便所述TSRS根据所述报文信息确定所述列车的位置，并根据所述列车的位置替代所述列车发送线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令，以及替代所述列车与其前后车进行通信。

可选的，所述车载设备还用于根据所述列车运行计划、所述列车的当前位置和所述电子地图自主计算列车运行路径上的线路资源，并且在移动授权终点与前方进站信号机的距离小于预设距离时，向所述RBC申请进站的线路资源。

可选的，向所述RBC申请线路资源的车载设备为编组后头车内的车载设备。

可选的，所述车载设备申请的线路资源的管理方式包括组合资源管理方式和单独道岔资源管理方式。

为达到上述目的，本发明还提供了一种车车通信列控方法，包括：

发送电子地图；

接收所述电子地图并获取卫星导航数据，根据所述电子地图和所述卫星导航数据确定所述列车的位置信息；

获取其它列车的位置信息，并根据所述列车的位置信息和其它列车的位置信息得到所述列车的前后车信息，以便所述列车根据所述前后车信息与所述列车的前车建立车车通信，并通过所述车车通信获取前车的有效位置信息；

发送线路资源申请请求指令，以便获取线路资源分配信息；

根据前车的所述有效位置信息、所述电子地图中的线路数据和所述线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过所述移动授权和制动曲线对所述列车的运行状况进行监控。

本发明至少具有以下技术效果：

(1)本发明中的车载设备在接收到RBC发送的前后车信息后，可通过该前后车信息与该车载设备对应列车的前车建立车车通信，并通过车车通信获取前车的有效位置信息，然后根据电子地图提供的线路数据、该前车的有效位置信息和所申请的线路资源情况，并还可结合危险点信息、道岔和信号机的状态信息、运行计划自行计算移动授权和制动曲线，并通过移动授权和制动曲线对列车的运行状况进行准确监控，从而使得本系统无需地面联锁设备即可实现列车运行状况的监控；另外，本发明采用基于相对速度的移动授权方法追踪前车紧急制动停车后的列车尾端，在保证行车安全的前提下能够最大限度的缩短列车运行间隔，提高运输效率。

(2)本发明通过优化后的系统结构可降低轨旁设备逻辑处理和车地通信接口的复杂性，并且本发明采用卫星定位和电子地图方式实现列车自主定位，使得列车在站内启机后，即可完成列车位置的确定以及运行方向的识别，从而使得本发明在列车定位时不依赖实体应答器和轨道电路，进而可降低系统的建设和维护成本。

(3)本发明中的车载设备还可根据列车运行计划和电子地图数据自主申请和释放接发车线路资源，然后根据自身制动参数和发车时间动态调整接发车线路资源申请时机，并可采用组合资源和单独道岔资源管理两种方式实现站内尤其是枢纽站咽喉区资源的合理利用，如在大型站/枢纽站可采用组合资源管理方式，即道岔和站内轨道区段同时申请/释放，同时结合编组方式提高站内移动闭塞功能和接发车效率；在会让站/小型车站可将资源管理的颗粒度进一步细化到道岔，采用单独道岔资源管理方式，即列车通过单独申请/释放道岔资源实现站内移动闭塞。

(4)本发明提出了组合资源管理和单独道岔资源管理两种方式，使得本发明可针对站场复杂的车站维持既有联锁进路的资源控制方法，即道岔资源和站内区段资源组合的方式，以保证行车的安全性，并针对站场简单的车站，可将资源管理的颗粒度进一步细化到道岔，以提高行车和折返效率，满足公交化运营需求。

(5)本发明在列车降级为故障列车后，可通过TSRS替代故障列车进行线路资源的申请和释放，并替代故障列车与其前后车进行通信，从而可保障其它列车的行车安全和正常行驶。

(6)本发明仅可在既有CTCS体系基础上进行软件功能升级，无需新增硬件改造成本，具有开发周期短，实用效果突出的特点，另外本发明降低了RBC的处理逻辑复杂度，提高了其管理列车和车站的能力，使其具备中心集中放置的条件，从而也使得本系统具有一个RBC控制多站的能力，进而可降低地面设备建设和维护成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的车车通信列控系统的结构框图；

图2为本发明一实施例提供的车车通信列控方法的流程图；

图3为本发明一实施例提供的车车通信列控系统的工作原理图；

图4为本发明一实施例提供的车载设备的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的采用移动授权和制动曲线监控列车运行状况示意图；

图6为本发明一实施例提供的列车编组示意图；

图7为本发明一实施例提供的采用组合资源管理方式申请线路资源示意图；

图8为本发明一实施例提供的采用单独岔道资源管理方式申请线路资源的方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本实施例的车车通信列控系统和方法。

图1为本发明一实施例提供的车车通信列控系统的结构框图。如图1所示，该车车通信列控系统包括TSRS、车载设备和RBC。

其中，TSRS(Temporary Speed Restriction Server，临时限速服务器)用于向列车发送电子地图；车载设备与TSRS连接，车载设备用于接收电子地图和获取卫星导航数据，并根据电子地图和卫星导航数据确定列车的位置信息；RBC与车载设备连接，RBC用于根据列车的位置信息和其它列车的位置信息得到列车的前后车信息，以便列车根据前后车信息与列车的前车建立车车通信，并通过车车通信获取前车的有效位置信息；车载设备还用于向RBC发送线路资源申请请求指令，并接收RBC反馈的线路资源分配信息，车载设备根据前车的有效位置信息、电子地图中的线路数据和线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过移动授权和制动曲线对列车的运行状况进行监控。

具体的，临时限速服务器TSRS是基于CTCS体系的车车通信列控系统的地面关键设备，TSRS主要负责管辖范围内临时限速、电子地图、卫星差分等数据集中管理功能，TSRS可通过无线网络实现与车载设备的双向通信，向车载设备发送电子地图。本实施例中，车载设备是保障列车安全高效运行的关键设备，车载设备可采用卫星导航+电子地图的方式实现列车自主定位，并计算得到列车位置，然后将列车位置通过无线通信系统发送给RBC。本实施例中，车载设备还可具体通过融合卫星定位、速度传感器和电子地图等信息实现列车多源融合定位功能，并计算得到列车位置，然后通过无线通信系统将列车位置周期性发送给RBC。

车载设备与RBC成功建立无线通信会话后并向RBC发送列车位置信息之前，还向RBC申请注册，RBC检查车载设备注册条件均满足后，认为车载设备注册成功。RBC保存列车信息并向CTC发送该车载设备的列车标识号和车次号等信息，并为计算列车前后车信息等其他功能做准备。当车载设备即将驶出RBC管辖范围时，还需要向RBC发送注销申请，RBC收到注销申请后，还应注销该车载设备，并在处理好相关信息后通知CTC。

本实施例中，RBC是基于CTCS体系的车车通信列控系统的地面核心设备，其应对其管辖范围内的所有列车进行管理。具体的，可根据车载设备上报的列车位置和TSRS发送的故障列车位置对线路上的列车进行排序，并向所有列车位置的通信列车发送其前后车信息，所述前后车信息包括前后车Ip和Id信息，以及前车位置和危险点信息，其中危险点指非通信列车所在位置。本实施例中的RBC可具备持续监控管辖范围内所有通信列车的功能，并可针对检测到的非通信列车及隐藏车采取相应的故障防护措施。当列车序列发生变化时(前后列车进路不同、列车注销RBC或列车故障失去通信等情况)，RBC可及时将更新后的列车序列告知其相应列车。

当车载设备接收到RBC发送的前后车信息时，车载设备可主动向RBC告知的前车发起无线通信连接建立申请，并在与前车成功建立通信连接后，实时获取前车的有效运行信息，所述有效运行信息包括：前车有效位置信息、速度信息、加速度信息、紧急制动距离信息等。该车载设备如收到后车发送的无线通信连接建立申请时，车载设备可校验该列车与RBC告知的后车是否一致，如一致则接受后车申请，并周期性发送列车运行信息给后车。当从RBC处获取的前后车信息发生变化时，车载设备可根据最新的前后车信息重新建立前后车通信。

另外，该系统还包括OC(Object Controller，对象控制器)，车载设备还用于向RBC发送线路资源申请请求指令，RBC接收线路资源申请请求指令并对线路资源进行分配时，RBC还发送OC控制指令，OC用于根据OC控制指令驱动道岔和/或信号机动作。本实施例中，OC还用于采集道岔和信号机的状态信息并反馈至RBC。RBC还向车载设备发送道岔和信号机的状态信息以及线路资源分配信息。

本实施例中的RBC还负责根据车载设备对线路资源的申请/释放请求，分配线路资源的使用，管理线路资源的分配与回收，并根据线路资源分配情况命令OC驱动道岔资源动作等。本实施例中的对象控制器OC是基于CTCS体系的车车通信列控系统的地面设备，其主要是用于实现轨旁设备状态采集及驱动，执行RBC发送的道岔动作、信号机显示等命令，同时采集道岔和信号机状态反馈给RBC。本实施例中的RBC还具备信号机、道岔、下坡道接车延续进路、到发线出岔等基本联锁功能，并可针对车载设备发送的线路资源使用申请进行联锁关系判断，保证线路资源的合理分配。

车载设备在获取前车的有效位置信息、线路资源分配信息后，可根据前车的有效位置信息、电子地图中的线路数据和线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过移动授权和制动曲线对列车的运行状况进行监控。

本实施例中，车载设备可采用基于相对速度的移动授权方法，当后车以前车作为前方障碍物计算移动授权时，移动授权的终点为假定前车以当前速度触发紧急制动停车后的列车尾端加上一定的安全距离。该方法同时考虑到了自身和前行列车的速度，其中，前后列车之间的追踪间隔随着速度变化而变化。

在线路资源使用完成之后，车载设备还可向RBC发送线路资源释放请求指令，以便RBC接收线路资源释放请求指令后，对线路资源进行回收。

本实施例中，RBC还可对线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令进行合法性检查，并在检查通过后，向车载设备分配相应的线路资源或者对线路资源进行回收，以及根据资源分配情况发送OC控制指令至OC，以通过OC控制指令对道岔等资源进行驱动控制。

需要说明的是，车载设备还用于向RBC发送车车通信建立成功消息，RBC接收到车车通信建立成功消息后，对车载设备发送授权确认消息，以便车载设备接收到授权确认消息后，确定移动授权和制动曲线。

具体的，当车载设备与前车建立通信会话并收到前车发送的有效位置后，前后车均应向RBC发送车车通信建立成功消息，RBC收到两车发送的该消息后，回复授权确认消息给车载设备，车载设备收到授权确认消息后，根据车车通信计算移动授权和制动曲线，并通过移动授权和制动曲线监控列车安全运行，其中，前车收到授权确认消息后，停止发送前车位置给后车车载设备。

当然，为了提高移动授权和制动曲线的准确性，车载设备还可具体通过电子地图中获取的线路数据、车车通信获取的前方列车的运行信息，以及从RBC处获取的危险点位置、线路资源申请结果、道岔和信号机状态等信息综合计算移动授权和制动曲线，并通过综合计算得到的移动授权和制动曲线监控列车安全运行。

在本发明的一个实施例中，列车降级为故障列车后，TSRS还用于替代故障列车发送线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令，以及替代故障列车与其前后车进行通信。

本实施例中，车载设备包括：多源融合定位单元和列车降级管理单元，其中，多源融合定位单元用于融合多源定位信息，以确定列车的位置信息；列车降级管理单元，分别与多源融合定位单元和TSRS连接，列车降级管理单元用于获取列车的位置信息，并在列车与轨旁设备和其它列车断开通信连接后，向TSRS发送包含有列车位置信息的报文信息，以便TSRS根据报文信息确定列车的位置，并根据列车的位置替代列车发送线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令，以及替代列车与其前后车进行通信。

具体的，TSRS还具备故障列车接管功能，当列车无法向轨旁及其他列车提供位置及运行方向信息降级为故障列车后，TSRS可根据列车降级管理单元发送的应答器及列车信息计算故障列车位置上报给CTC，并根据CTC下发的运行计划替代故障列车向RBC申请/释放线路资源，与其前后车进行通信，辅助故障列车安全运行至站内且不影响其前后列车的正常运行。当TSRS接管故障列车向RBC发送线路资源申请/释放请求时，RBC检查通过后，可将相应的线路资源分配给故障列车或回收，同时根据线路资源分配情况采集道岔、信号机状态并发送给车载设备。

在本发明的一个实施例中，该车车通信列控系统还包括：所述CTC(CentralizedTraffic Control，铁路集中调度控制系统)，该CTC与TSRS连接，CTC用于编制列车运行计划，并根据列车运行计划对多辆列车进行编组和解编，以及向RBC发送编组信息和解编信息，并向TSRS下发列车运行计划和临时限速命令，其中，编组信息包括编组列车的编组顺序、列车ID号和当前列车位置中的至少一种。

本实施例中，CTC是基于CTCS体系的车车通信列控系统的中心设备。CTC负责编制列车运行计划，显示列车位置、运行状态信息以及多列车编组功能，即根据列车运行计划对相邻的多辆列车进行编组和解编，并将编组信息发送给RBC。

具体的，根据列车运行计划，CTC可对相同方向运行的前后两辆或多辆列车进行编组，编组成功的列车可共享区间线路资源和进路资源，并通过前后车信息交互实现追踪运行。CTC对多辆列车进行编组的原则为：可编组列车为当前列车运行方向前方区间内的列车，且可编组列车与当前列车前方站进路相同，且均为同股道进路(同股道接车、通过、发车)。其中，编组信息包括：编组列车的编组顺序、列车ID号和当前列车位置、编组范围起点和终点位置。

本实施例中，列车由站内发车时，CTC可根据编组原则检查前方线路上是否存在可编组列车，如存在则将其与当前列车进行编组，并将编组信息下发至RBC，RBC再将编组信息转发给所有需要进行编组的列车。编组成功的列车顺序通过前方站且出清接发车进路后，CTC可检查编组列车中所有列车是否满足编组原则，如不满足，则需进行解编操作，即CTC下发解编命令至RBC，RBC再转发给所有需要解编的列车。本实施例中，RBC实时接收来自CTC的编组或解编信息，并将其转发给对应的车载设备。

在本发明的一个实施例中，TSRS还用于获取卫星差分数据、列车运行计划和临时限速命令，并将卫星差分数据、列车运行计划和临时限速命令转发至车载设备，TSRS还用于对临时限速命令进行管理，TSRS对临时限速命令进行管理的方式包括存储、校验、删除、拆分、设置和取消中的至少一种。

具体的，TSRS还具备临时限速命令存储、校验、删除、拆分、设置和取消的管理功能，TSRS可通过无线网络实现与车载设备的双向通信，向车载设备发送临时限速命令，转发卫星差分数据和列车运行计划，并能根据列车位置、运行方向等信息向车载设备发送电子地图。

其中，车载设备还用于周期性向TSRS发送本地电子地图版本信息，TSRS还用于根据电子地图版本信息、列车的位置信息和运行方向信息为车载设备下载和更新电子地图并向车载设备发送电子地图。

本实施例中的车载设备可通过GSM-R/GPRS(无线通信网络)网络分别与RBC、TSRS、列车列尾设备以及前后车进行双向无线通信。

在本发明的一个实施例中，车载设备还用于根据列车运行计划、列车的当前位置和电子地图自主计算列车运行路径上的线路资源，并且在移动授权终点与前方进站信号机的距离小于预设距离时，向RBC申请进站的线路资源。

具体的，车载设备可根据列车运行计划、列车当前位置和电子地图自主计算列车运行路径上的线路资源，当移动授权终点到达前方进站信号机且距离小于预设距离时，车载设备可向RBC申请进站的线路资源，RBC检查申请合理性通过并分配资源后，车载设备将移动授权终点向前延伸进站。当列车全部进入股道，并且列车尾部越过进路终点信号机一定时间后，车载设备可向RBC发送线路资源释放申请。

在本发明的一个实施例中，RBC还可向车载设备转发CTC下发的编组信息。需要说明的是，车载设备在向RBC申请线路资源时，该车载设备为编组后头车内的车载设备。

具体的，当多辆列车以编组方式运行时，由编组内的头车发起线路资源申请，申请成功后，RBC将线路资源授权和轨旁资源状态发送给编组内的所有列车，当编组内的尾车出清后释放线路资源。

在本发明的一个实施例中，车载设备申请的线路资源的管理方式包括组合资源管理方式和单独道岔资源管理方式。

具体的，本发明中的车载设备还可根据列车运行计划和电子地图数据自主申请和释放接发车线路资源，然后根据自身制动参数和发车时间动态调整接发车线路资源申请时机，并可采用组合资源和单独道岔资源管理两种方式实现站内尤其是枢纽站咽喉区资源的合理利用，如在大型站/枢纽站可采用组合资源管理方式，即道岔和站内轨道区段同时申请/释放，同时结合编组方式提高站内移动闭塞功能和接发车效率；在会让站/小型车站可将资源管理的颗粒度进一步细化到道岔，采用单独道岔资源管理方式，即列车通过单独申请/释放道岔资源实现站内移动闭塞。

进一步的，本发明还提供了一种车车通信列控方法，如图2所示，该方法包括：

步骤S1：发送电子地图；

步骤S2：接收电子地图并获取卫星导航数据，根据电子地图和卫星导航数据确定列车的位置信息；

步骤S3：获取其它列车的位置信息，并根据列车的位置信息和其它列车的位置信息得到列车的前后车信息，以便列车根据前后车信息与列车的前车建立车车通信，并通过车车通信获取前车的有效位置信息；

步骤S4：发送线路资源申请请求指令，以便获取线路资源分配信息；

步骤S5：根据前车的有效位置信息、电子地图中的线路数据和线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过移动授权和制动曲线对列车的运行状况进行监控。

具体的，TSRS可向车载设备发送电子地图，车载设备可采用卫星导航+电子地图的方式实现列车自主定位，并计算得到列车位置。RBC获取到所有列车包括故障列车的位置信息后，对所有列车进行排序，并向所述车载设备对应的列车发送其前后车信息，所述列车通过该前后车信息与其前车建立车车通信，并通过车车通信获取前车的有效位置信息。车载设备还用于向RBC发送线路资源申请请求指令，并接收RBC反馈的线路资源分配信息，车载设备根据前车的有效位置信息、电子地图中的线路数据和线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过移动授权和制动曲线对列车的运行状况进行监控。

需要说明的是，本实施例的车车通信列控方法的具体实施方式可参见上述车车通信列控系统的具体实施方式，为避免冗余，此处不再赘述。

作为一个具体示例，本发明通过图3-图8对本实施例的车车通信方法进行详细说明。

如图3所示，该车车通信列控系统由调度中心CTC、无线闭塞中心RBC、临时限速服务器TSRS、车载设备和对象控制器OC组成，在此基础上实现车车通信、列车编组和站内移动闭塞等功能。该系统中车载设备基于卫星导航和电子地图实现列车自主定位，计算得到的列车位置通过无线通信系统发送给RBC，同时接收RBC发送的前后车信息、危险点信息、道岔和信号机状态、列车编组信息等，车载设备结合电子地图中的线路数据、车车通信获取的前车位置信息以及线路资源申请情况综合计算移动授权和制动曲线，监控列车安全运行。列车区间运行时，采用车车通信方式直接获取前车位置信息，实现区间列车追踪运行，同时采用组合资源管理加列车编组和单独道岔资源管理两种方式实现站内移动闭塞，进一步提高运营效率。

本示例中，车载设备结构如图4所示，车载主机是车载设备的核心处理单元，实现车载设备的核心安全控制功能，主要包含多源融合定位模块、无线通信模块、移动授权计算模块、资源申请模块、超速防护模块、完整性监控模块等。其中，DMI是车载设备的显示和操作装置，根据车载主机的命令显示司机需要的驾驶信息。BLS为列车降级管理单元，和车载主机为两个独立的子系统，使用独立的应答器天线和无线电台，当车载设备OBS发生故障或丢失位置时，由BLS跟踪故障列车位置。另外，车载设备还配置了两个速度传感器和一个加速度计用于获取列车速度、多源融合定位、空转打滑判断等功能。列尾设备可提供列车尾部风管压力、位置、速度等信息，用于实现列车完整性监控。

如图5所示，车载设备成功注册到RBC后，根据RBC发送的前后车信息与前后车建立无线通信连接，当车载设备成功与前车建立连接并获取到前车的位置信息后，后车与前车实时通信可获取到前车位置、速度、加速度、紧急制动距离等信息，线路数据可从电子地图中获取，综合以上信息即可计算出后车的移动授权，即可实现前后两辆车的相对静止运行，可有效缩短追踪间隔，提高运行效率。本方案中后车移动授权的计算采用基于相对速度的移动授权方法，即当后车以前车作为前方障碍物计算移动授权时，基于相对速度的移动授权的终点为假定前车以当前速度触发紧急制动停车后的列车尾端。考虑最不利情况，即前车的紧急制动距离最小的情况下，前车在收到后车的位置请求信息时，已经开始紧急制动。本示例中，相对速度追踪模式是两列同向以不同速度同时移动的一种追踪模式，该模式要同时考虑到自身和前行列车的速度，它们之间的追踪间隔随着速度变化而变化。

如图6所示，列车由站内发车时，CTC可根据编组原则检查前方线路上是否存在可编组列车，如存在，则将其与当前列车进行编组，并将编组信息下发至RBC，RBC将编组信息转发给所有需要进行编组的列车。车载设备收到编组信息后，查询当前通信的相邻列车的ID是否与编组信息中的一致，以及前方站站内组合资源信息与列车运行计划是否一致，如一致，则向RBC报告编组成功。列车编组成功后，RBC根据编组信息及编组列车的位置报告确定占用的区段，此时占用区段包括车辆占用区段(列车实际占用区段)和虚拟占用区段(编组列车中间空闲的区段)，即将虚拟编组的全部列车当做一辆长列车进行区段占用和锁闭。多车成功编组后，RBC应维持前后车关系不变，即前车进站后，仍可与后车维持车车通信，编组列车共享区间资源和进路站内组合资源。编组成功的列车顺序通过前方站且出清接发车线路资源后，CTC检查编组列车中所有列车是否满足编组原则，如不满足则需进行解编操作，即CTC下发解编命令至RBC，RBC转发给所有需要解编的列车。

另外，本方案中有两种资源管理方式即组合资源管理和单独道岔资源管理方式，其中，组合资源管理方式申请/释放线路资源过程如图7所示，车载设备根据CTC下发的运行计划、列车当前位置和电子地图，自主识别前方路径，并计算规划路径上的线路资源。当移动授权终点到达前方进站信号机且距离小于一定距离时，车载设备向RBC申请进站的线路资源，RBC检查申请合理性通过，并分配资源后，车载设备将移动授权终点向前延伸进站。当列车全部进入股道，并且列车尾部越过进路终点信号机一定时间后，车载设备向RBC发送线路资源释放申请。当列车以列车编组形式运行时，编组内的所有列车按照一列车进行管理，由编组内的头车申请线路资源，当编组内的尾车出清后释放线路资源。

当列车运行计划中的资源序列为单独道岔资源时，车载设备的资源管理最小单元为道岔资源，当满足道岔资源申请条件时，车载设备可向RBC申请道岔资源，RBC根据车载设备OBS的道岔资源申请信息以及当前道岔资源的状态进行分配，并向车载设备OBS反馈道岔资源的分配状态，具体过程如图8所示：

(1)列车各自根据运行计划中的资源序列向RBC申请道岔资源；

(2)RBC收到资源申请后，对资源申请进行合理性判断，如果资源申请不合法，则拒绝该申请，如果申请合法，则存放在申请列表中，进入到资源分配处理环节；

(3)判断所请求的资源是否处于未分配状态，如果该资源未被分配，则进入到第(5)步骤；否则，进入第(4)步骤；

(4)如果请求的资源与当前资源所处的分配状态冲突，该请求被拒绝，否则，进入到第(5)步骤；

(5)判断请求的资源与当前资源状态是否一致，如果不一致，则进入第(6)步骤；否则，进入第(7)步骤；

(6)RBC根据请求的资源状态向OC输出驱动轨旁设备的命令；

(7)当轨旁设备状态与请求的资源状态一致后，则对该资源进行分配；

(8)RBC向列车反馈资源分配的状态；

(9)当列车不再需要该资源时，则车载设备OBS向RBC申请释放该资源。

综上所述，本发明是在已有列控系统的研究和开发成果基础上，保持既有CTCS体系硬件架构不变，仅进行软件功能升级，通过增加自主卫星定位、车车通信、多车编组、资源申请/释放等功能，可实现列车运输效率的提升。本发明采用卫星定位和电子地图方式实现列车自主定位，使得列车在站内启机后即可完成列车位置确定以及运行方向识别。并且，列车在区间运行时，本发明中的车载设备还可通过车车通信与前后车建立双向无线通信，实时交互列车运行信息，并结合电子地图中的线路数据、前车运行信息和线路资源申请情况综合计算列车移动授权和制动曲线，然后监控列车安全运行。在监控列车安全运行过程中，本发明采用基于相对速度的移动授权方法追踪前车紧急制动停车后的列车尾端，可最大限速的缩短列车运行间隔，从而可提高运营效率。本发明还可根据列车运行计划和车载电子地图数据自主申请和释放接发车线路资源，然后根据自身制动参数和发车时间动态调整接发车线路资源申请时机，采用组合资源和单独道岔资源管理两种方式实现站内尤其是枢纽站咽喉区资源的合理利用。

需要说明的是，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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (17)

1.一种车车通信列控系统，其特征在于，包括：

TSRS，用于向列车发送电子地图；

车载设备，与所述TSRS连接，所述车载设备用于接收所述电子地图和获取卫星导航数据，并根据所述电子地图和所述卫星导航数据确定所述列车的位置信息；

RBC，与所述车载设备连接，所述RBC用于根据所述列车的位置信息和其它列车的位置信息得到所述列车的前后车信息，以便所述列车根据所述前后车信息与所述列车的前车建立车车通信，并通过所述车车通信获取前车的有效位置信息；

所述车载设备还用于向所述RBC发送线路资源申请请求指令，并接收所述RBC反馈的线路资源分配信息，所述车载设备根据前车的所述有效位置信息、所述电子地图中的线路数据和所述线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过所述移动授权和制动曲线对所述列车的运行状况进行监控。

2.如权利要求1所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述RBC具体用于在获取到所述列车的位置信息和其它列车的位置信息后，根据所有列车的位置信息对所有列车进行排序，以确定所述列车的前后车信息，并向所述车载设备发送所述前后车信息；所述TSRS还用于发送故障列车的位置信息，其中，其它列车的位置信息包括所述故障列车的位置信息。

3.如权利要求2所述的车车通信列控系统，其特征在于，还包括：

OC，与所述RBC连接，所述RBC接收所述线路资源申请请求指令并对线路资源进行分配时，所述RBC还发送OC控制指令，所述OC用于根据所述OC控制指令驱动道岔和/或信号机动作，所述OC还用于采集所述道岔和所述信号机的状态信息并反馈至所述RBC。

4.如权利要求3所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述RBC还用于向所述车载设备发送非通信列车危险点信息、所述道岔和所述信号机的状态信息。

5.如权利要求4所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述车载设备还用于在所述线路资源使用完成之后，向所述RBC发送线路资源释放请求指令，以便所述RBC接收所述线路资源释放请求指令后，对所述线路资源进行回收。

6.如权利要求5所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述列车降级为故障列车后，所述TSRS还用于替代所述故障列车发送线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令，以及替代所述故障列车与其前后车进行通信。

7.如权利要求6所述的车车通信列控系统，其特征在于，还包括：

CTC，与所述TSRS连接，所述CTC用于编制列车运行计划，并根据所述列车运行计划对多辆列车进行编组和解编，以及向所述RBC发送编组信息和解编信息，并向所述TSRS下发所述列车运行计划和临时限速命令，其中，所述编组信息包括编组列车的编组顺序、列车ID号和当前列车位置中的至少一种。

8.如权利要求7所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述TSRS还用于获取卫星差分数据、所述列车运行计划和所述临时限速命令，并将所述卫星差分数据、所述列车运行计划和所述临时限速命令转发至所述车载设备，所述TSRS还用于对所述临时限速命令进行管理，所述TSRS对所述临时限速命令进行管理的方式包括存储、校验、删除、拆分、设置和取消中的至少一种。

9.如权利要求8所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述CTC对多辆列车进行编组时具体用于：将当前列车运行方向前方预设区间内且与当前列车进路方式相同并均为同股道进路方式的列车列为可编组列车。

10.如权利要求9所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述RBC还对线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令进行合法性检查，并在检查通过后，向所述车载设备分配相应的线路资源或者对所述线路资源进行回收。

11.如权利要求10所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述车载设备还用于向所述RBC发送车车通信建立成功消息，所述RBC接收到所述车车通信建立成功消息后，对所述车载设备发送授权确认消息，以便所述车载设备接收到所述授权确认消息后，确定所述移动授权和制动曲线。

12.如权利要求11所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述车载设备还用于周期性向所述TSRS发送本地电子地图版本信息，所述TSRS还用于根据电子地图版本信息、所述列车的位置信息和运行方向信息为所述车载设备下载和更新电子地图。

13.如权利要求12所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述车载设备包括：

多源融合定位单元，用于融合多源定位信息，以确定所述列车的位置信息；

列车降级管理单元，分别与所述多源融合定位单元和所述TSRS连接，所述列车降级管理单元用于获取所述列车的位置信息，并在所述列车与轨旁设备和其它列车断开通信连接后，向所述TSRS发送包含有列车位置信息的报文信息，以便所述TSRS根据所述报文信息确定所述列车的位置，并根据所述列车的位置替代所述列车发送线路资源申请请求指令和线路资源释放请求指令，以及替代所述列车与其前后车进行通信。

14.如权利要求13所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述车载设备还用于根据所述列车运行计划、所述列车的当前位置和所述电子地图自主计算列车运行路径上的线路资源，并且在移动授权终点与前方进站信号机的距离小于预设距离时，向所述RBC申请进站的线路资源。

15.如权利要求14所述的车车通信列控系统，其特征在于，向所述RBC申请线路资源的车载设备为编组后头车内的车载设备。

16.如权利要求15所述的车车通信列控系统，其特征在于，所述车载设备申请的线路资源的管理方式包括组合资源管理方式和单独道岔资源管理方式。

17.一种车车通信列控方法，其特征在于，包括：

发送电子地图；

接收所述电子地图并获取卫星导航数据，根据所述电子地图和所述卫星导航数据确定所述列车的位置信息；

获取其它列车的位置信息，并根据所述列车的位置信息和其它列车的位置信息得到所述列车的前后车信息，以便所述列车根据所述前后车信息与所述列车的前车建立车车通信，并通过所述车车通信获取前车的有效位置信息；

发送线路资源申请请求指令，以便获取线路资源分配信息；

根据前车的所述有效位置信息、所述电子地图中的线路数据和所述线路资源分配信息确定移动授权和制动曲线，并通过所述移动授权和制动曲线对所述列车的运行状况进行监控。

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