CN1155289C - 铁路信息传输方法和系统 - Google Patents

Abstract

在本发明中，信息以连续发送模式在行驶列车上的车载控制设备与管理列车运行的地面设备之间传送，其中在每次发送处理时以预定程序更新的冗余码附加在待通信信息上，随后信息被发送，并且包含在接收信息内的冗余码用接收侧形成并以预定程序更新的冗余码校对。而且如果冗余码的校对结果不一致，则向接收侧报告校对结果，或者作为信号输出从而把该信号发送给处理列车紧急事件的装置。

Description

铁路信息传输方法和系统

发明领域

本发明涉及铁路信息传输方法和系统，它便于检测铁路信息系统中传输路径的故障，其中信息以连续传输模式在地面设备与车载设备之间传输。

背景技术

铁路系统在车载控制设备与地面控制设备之间的传输模式包括连续传输模式和点传输模式。在连续传输模式下，同样的信息以预先确定的时间间隔重复传送，从而确保信息传输的可靠性，因为可以从传送信息中断中检测设备故障。

这里所采用的基于连续传输模式的列车控制例如是自动列车控制系统(ATC系统)。在该系统中，给出轨道上各部分速度限制的方法是基于模拟信息传输的控制方法，其中通过发送和接收对应速度限制的频率信号来传送速度限制信息。

相反，在日本专利申请公开No.128760/1991中揭示的例子采用数字信息传送方法，其中信息的传送方式是，通过调制速度限制信息获得的信号波作为数字信息从地面控制设备发送，并且由车载控制设备接收并解调所发送的信号波。

此外，在发送数字信息过程中，采用信息内容被一比特错误破坏时的信息错误检测方法使得信息发送侧设备发送附加了错误检测用的冗余码(例如CRC(循环冗余检验)码)的信息并使接收发送信息的设备检验检错码和信息的内容从而避免使用错误信息进行处理。

对于附加冗余码的方法，日本专利申请No.1364725/1988揭示了一种冗余码处理方法，其中发送设备利用待通信的信息形成矩阵并在矩阵的行与列方向上形成冗余码，它还发送合成的信息，接收设备同样形成接收信息的矩阵并在矩阵的行与列方向上形成冗余码，它用接收的冗余码校对形成的冗余码，从而检测和校正接收信息的错误。

在列车控制中，例如在进行安全控制的系统(例如自动列车控制系统(ATC))中，要求在故障时地面设备停止向列车输出信息并使列车能判断地面设备故障或者向列车发送发生故障的信息，由于重复发送地面设备故障的同一信息，所以列车安全性得到保障。为了满足这些要求，地面设备采用比整个系统可靠性更高的设备。为此，地面设备的结构复杂而价格昂贵。

作为一种削减铁路系统成本的方法，考虑在地面设备中采用简单的处理结构。但是如同在连续发送模式中那样处理重复发送的不断更新的信息时，可能会引起故障，导致出现以前发送的信息经过合适的发送处理似乎象新信息的状态。

在这样的一种场合下，由于CRC码等的纠错装置便于检测待通信的信息比特错误，所以任何基于CRC码的检验方法都无法发现设备故障，除非发送信息前发生比特错误。

本发明的一个目标是实现发送路径故障的简单寻找并进一步提高自动列车控制的列车服务安全性，在铁路信息发送方法和系统中，信息在列车控制设备与地面控制设备之间利用连续发送模式发送。

发明内容

在本发明中，信息以连续发送模式在行驶列车上的车载控制设备与管理行驶列车的地面设备之间传送，其中在每次发送处理时以预定程序更新的冗余码附加在待通信信息上，随后信息被发送，并且包含在接收信息内的冗余码用接收侧形成并以预定程序更新的冗余码作校对。

而且如果冗余码的校对结果不一致，则向接收侧报告校对结果，或者作为信号输出从而把该信号发送给处理列车紧急事件的装置。

附图的简要说明

图1为按照本发明的与发送有关的框图。图2为图1所示冗余码生成装置处理内容的框图。图3、4和5为信息发送系统的框图，每个表示本发明另一个实施例。图6为图5实施例所包含冗余码表的详细示意图。

实施发明的较佳方式

以下描述本发明实施例应用于自动列车控制系统(ATC系统)的发送系统的实例。图1示出了发送处理的框图，其中信息从地面控制设备向车载控制设备发送。

控制列车的车载控制设备1安装在行驶的列车上，而管理行驶列车的地面控制设备2安装在地面。在两种设备之间的信息发送中，信息以连续发送模式，通过经网络3与地面控制设备2耦合的多个地面发射机/接收机41～4n向跟踪电路发送信息。

与车载控制设备1相连的是检测列车速度的速度检测器5、显示单元6和刹车控制器7。车载控制设备1包括：产生接收冗余码的冗余码生成装置，在接收到速度检测器5的输出后以预定程序更新冗余码；以及校对码处理装置12，用来以附加在地面控制设备2发送信息上的冗余码校对接收到的冗余码，装置12的信号按照校对结果输出至显示单元6或者刹车控制器7。

另一方面，地面控制设备2包括：产生以预定程序更新的通信冗余码的冗余码生成装置21；以及将每次发送由冗余码生成装置21生成的信息时更新的通信冗余码附加在通信信息上从而形成发送信息，发送信息通过网络发送至与网络3相连的多个地面发射机/接收机41～4n。

以下借助图2描述冗余码生成装置11、21的处理内容。每个装置包括每十次计数循环一次的计数器，其内容在处理次数更新时更新。由于冗余码通过借助于用“5中取2”码(该模式下包含在5个比特内的1的个数不会失效)表示计数器数值0～9而产生，所以每隔一定处理次数按照图示的模式更新。

顺便说一下，列车上的冗余码生成装置11从速度检测器5的输出检测列出的停业(例停在站台上)，并且根据检测到的停止状态初始化或更新列车和地面上冗余码生成装置内的计数器。

以下描述本实施例的发送操作。在本实施例中，用于根据发送过程中产生一比特错误的纠错的CRC码应附属在待发送的通信信息上。

开始时，由于从地面侧发送的第一通信冗余码的内容为对应计数器“0”的{00110}，所以发送信息变为：

发送信息＝{通信信息}+{00110}+{CRC编码}

发送信息从地面控制设备通过网络向地面发射机/接收机传送，地面发射机/接收机通过铁轨电路发送向车载控制设备传送发送信息。

车载控制设备首先根据CRC码检验接收到的发送信息。接着，它校对冗余码从而确认待通信的信息是正确的数据。在这种方式下，发送期间发送信息内任何比特错误可以首先通过对CRC码的检验而发现。

由于发送信息内包含的通信冗余码随后用保存在车载控制设备内的接收冗余码校对，所以可以在每次发送时确认发送信息正是地面控制设备发送的信息。

在实例中，车载控制设备首先从地面侧接收的冗余码包含地面控制设备生成的通信冗余码的内容{00110}。

另一方面，每次接收时在车载控制设备内生成接收冗余码，并且其内容为对应计数器“0”的{00110}。

因此，通信冗余码与接收冗余码一致，并且可以确认发送是正确的。

在下一发送时，地面控制设备内的计数器数值更新为“1”，并且通信冗余码的内容更新为{00011}。因此，发送信息内的冗余码内容变为{00011}。

此外，车载控制设备内冗余码的内容也根据计数器值更新为{00011}。因此，通信冗余码与接收冗余码一致，并且因此可以确认为发送正确。

与此同时，如果地面发射机/接收机和网络出现故障，则发送信息无法正确传送。在这种情况下有一种方法可以发现地面发射机厂接收机和网络中的故障。

首先考虑地面发射机/接收机或网络出现故障且不发送信息的情况。在这种情况下，信息无法发送，并且可以根据车载控制设备至少在预定间隔内接收不到发送信息的事实发现故障。

接着考虑地面发射机/接收机出现故障并且重复发送以前发送的信息的情况。在这种情况下，故障发生在每个计数器内容为“1”的发送信息发送之后，通信冗余码的内容仍然为对应计数器内容“1”的{00110}。另一方面，车载控制设备内的计数器在接收处理时更新，从而使接收到的冗余码的内容变为对应“2”的{00101}。在出现故障之后的发送信息中，车载控制设备内的信息项变为：

发送信息＝{通信信息}+{00011}+{CRC编码}

接收冗余码＝{00101}

基于CRC码的检测用来只检测发送信息中是否有错误比特，从而使得无法检测故障。但是由于每次发送时更新的冗余码用于校对过程，所以各发送信息项的更新状态可以检验。在校对结果中，掌握了发送信息内冗余码的内容与车载控制设备的冗余码内容不一致。因此接收的发送信息不是地面控制设备正确发送的信息，并且可以辨明故障发生在构成传输路径的网络还是地面发射机/接收机内。

由此描述了一种利用冗余码来区分发送的信息是否为正确发送的信息的方法。

在发送信息未正确发送的场合，车载控制设备处于无法从地面控制设备获取以发送信息形式获取的数据的状态。如果列车在上述状态下行驶，则由于不知道同方向上行驶的前一列车的距离，所以安全得不到保证。因此在上述状态持续至少一个预定间隔时，车载控制设备执行处理以保持相关列车处于安全状态，在车厢的显示单元上显示发送路径上的故障，从而将情况报告给列车司机或者向处理紧急情况的装置(例如刹车控制器)给出刹车命令，让列车停下。

接着描述从地面控制设备向多节列车的车载控制设备发送信息的情况。

地面控制设备生成与例如列车#1和#2的通信信息项，并且分别向列车#1和#2发送带有列车编号的发送信息项、对应通信信息项的冗余码和CRC码。

已经描述的情形是信息从地面控制设备向车载控制设备发送。在信息从车载控制设备向地面控制设备发送的情况下，只有图1所示信息的发送方向发生变化，并且结构基本上相同。

但是在这种情况下，在地面控制设备中放置编码校对处理装置。地面侧装备操作装置，当来自车载控制设备的冗余码的校对导致的不一致的状态处于持续至少一个预定间隔时执行保持列车安全状态的处理，在地面控制设备的显示单元上显示发送路径故障，从而向地面控制设备操作者报告情况，或者向处理列车紧急情况的装置发出命令(例如向安装在地面控制设备控制范围内的信号装置给出停车指示)，由此停止列车行驶。

以下描述车载控制设备和地面控制设备内冗余码的初始化。为了在机车与地面之间正常发送信息，车载控制设备与地面控制设备的冗余码生成装置内保存的计数器内容需要一致。通过在控制设备之间开始发送之前将两个冗余码生成装置内的计数器内容一致以完成初始化过程。

顺便提及，在使计数器内容一致期间，不能执行发送信息的编码校对处理，并且列车的安全性能遭到破坏。因此作为执行使计数器内容一致的条件，必须确认列车处于安全状态。为此，在通过列车速度检测确认与车站停车指示、信号装置等一致的列车停驶时才执行计数器内容一致过程。此外在强迫计数器内容一致的情况下，在通过从地面控制设备向信号装置发送命令停驶列车之后才执行该过程。

图3为本发明另一实施例的信息发送系统的框图。与图1的不同点是在将冗余码附加在发送信息时，地面控制设备将下一发送时序附加在发送信息上的部分冗余码作为预告信息附加上去，并形成包含预告信息的信息的CRC码，从而向车载控制设备发送最终的信息作为发送信息。

这种发送信息的结构变为：

发送信息＝{通信信息}+{冗余码}+{预告信息}+{CRC码}

依据实例考虑地面控制设备内冗余码生成装置21的计数为“1”的情况。此时，冗余码的内容为{00011}。由于在下一发送时序时计数器更新为“2”，所以那时的冗余码内容变为{00101}。假定预告信息的内容是是下一发送时序的整个冗余码，则计数器内容为“1”的预告信息变为对应计数器内容为“2”的{00101}，并且发送信息变为：

发送信息＝{通信信息}+{00011}+{00101}+{CRC码}

车载控制设备通过预告信息保存装置13保存接收的发送信息中的预告信息。因此预告信息保存装置的内容为：

预告信息保存装置＝{00101}

在下一发送时序，计数器的内容更新为“2”，并且预告信息变为对应计数器内容“3”的{01001}。因此发送信息变为：

发送信息＝{通信信息}+{00101}+{01001}+{CRC码}

在车载控制设备中，接收的发送信息内的冗余码用预告信息保存装置的内容校对。此时，冗余码内容为{00101}，并且预告信息保存装置的内容为{00101}。因此二者内容一致，并且可以确认当前发送信息是上次发送信息经正确更新的信息。

现在考虑网络或地面发射机/接收机发生故障的情况，这里上次发送时序时发送的发送信息不断被重复发送。当对应计数器内容为“1”的发送信息不断重复而不发送计数器值更新为“2”的发送信息时，车载控制设备接收的发送信息变为：

发送信息＝{通信信息}+{00011}+{00101}+{CRC码}

此时冗余码的内容为{00011}，并且预告信息的内容为{00101}。在这种方式下，预告信息保存装置的内容与发送信息中冗余码之间的校对导致不一致。因此发现发送信息未正确发送。

图4为本发明另一实施例的信息发送系统。与图1的不同之处是在将冗余码附加在发送信息上时，地面控制设备将上次发送时序时附加在发送信息上的部分冗余码作为确认信息附加，并生成带有确认信息的CRC码，从而向车载控制设备发送最终信息作为发送信息。

因此发送信息的结构变为：

发送信息＝{通信信息}+{冗余码}+{确认信息}+{CRC码}

借助实例考虑地面控制设备内冗余码产生装置的计数器计数为“3”时的情形。此时，冗余码内容为{01001}。由于上一次发送时序时计数器的计数为“2”，所以此时的冗余码内容变为{00101}。假定确认信号内容是上一次发送时序的整个冗余码，所以计数器内容为“3”的确认信息变为对应计数器内容“2”的{00101}，并且发送信息变为：

发送信息＝{通信信息}+{01001}+{00101}+{CRC码}

车载控制设备利用确认信息保存装置14保存接收到的发送信息内的冗余码。因此确认信息保存装置的内容变为：

确认信息保存装置＝{01001}

在下一发送时序，计数器的内容更新为“4”，并且确认信息变为对应计数器内容“3”的{01001}。因此发送信息变为：

发送信息＝{通信信息}+{01010}+{01001}+{CRC码}

这里车载处理设备校对包含在接收的发送信息内的确认信息和确认信息保存装置的内容。确认信息的内容为{01001}，并且确认信息信息保证装置的内容为{01001}。因此二者内容一致，并可以确定上一次发送信息被当前发送信息正确更新。

现在考虑网络和地面发射机/接收机出现故障时的情形，这里上一次发送时序发送的发送信息被重复发送。当对应计数器内容“3”的发送信息被重复而不发送计数器数值更新为“4”的发送信息时，车载控制设备接收的发送信息为：

发送信息＝{通信信息}+{01001}+{00101}+{CRC码}

此时的确认信息内容为{00101}，而确认信息保存装置的内容为{01001}。在这种方式下，确认信息保存装置内容与发送信息内冗余码的校对导致不一致。因此发现发送信息的更新状态不正确。

图5为本发明另一实施例的信息发送系统框图。该实施例实现图3或图4实施例相同的目标并且便于在每次接收时确认接收的发送信息内冗余码的更新状态，从而在图5中只示出了车载一侧作为接收一侧。与图3或图4的不同之处是在多个连续发送时序上形成了基于发送信息项内冗余码的冗余码串，从而使形成的串与前面形成的冗余码表15进行模式匹配。以下描述该方法。

虽然在图5的实施例中以地面控制设备向车载控制设备发送信息为例，但是相反的情形也是如此。首先在车载控制设备中，由冗余码生成装置11(图1所示)在处理开始时形成图6所示的冗余码表。在表中，表的内容对应表号，并且表号和表内容分别对应图2所示的计数器内容和冗余码。

以下描述该实施例的操作。在向车载控制设备发送控制信息时，地面控制设备将地面控制设备内冗余码产生装置产生的通信冗余码和控制信息用的CRC码附加上去。假定冗余码产生装置中计数器的内容为”1“，则此时的通信冗余码为图2的{00011}。因此发送信息的组成内容为：

发送信息＝{通信信息}+{冗余码}+{确认信息}+{CRC码}

因此车载控制设备首先根据CRC码检验接收的发送信息内是否发生比特错误。接着，提取通信冗余码并将提取的码加入冗余码串，从而更新冗余码串。假定冗余码串的内容由对应三次发送处理的通信冗余码组成，下一发送处理中和再下一发送处理中的通信冗余码进入冗余码串中。由于这些次数的通信冗余码内容分别对应计数器值“2”和“3”的内容，所以它们分别是{00101}和{01001}。因此冗余码串变为：

冗余码串＝{00011}+{00101}+{01001}

该冗余码串用图6所示的冗余码表内容校对，从而检验是否存在一致模式。在这种情况下，对应表号{1}、{2}和{3}的表内容与模式一致，并且可以确定对应接收的冗余码(作为冗余码串的内容)的发送信息项得到正确更新。

考虑地面发射机/接收机出现故障的情形，这里对应计数器内容“2”的发送信息被发送至车载控制设备以将对应于计数器内容“3”的发送信息时序时发送。在这种情况下，车载控制设备接收的发送信息项内的通信冗余码内容依次为{00011}、{00101}和{00101}。因此冗余码串的内容变为：

冗余码串＝{00011}+{00101}+{00101}

在车载控制设备中，执行基于冗余码串的匹配处理，从而检验在图6所示的冗余码表中是否存在与冗余码串一致的模式。这里一致模式不存在，并且由此确认发送信息项在各发送时序时没有正确更新。

虽然在上述本发明实施例中描述的是采用铁轨电路发送作为发送装置，但是本发明用于无线发送信息时也能得到同样的效果。

工业实用性

按照上述本发明，每次发送时更新的冗余码被附加在连续发送模式(在车载控制设备与地面控制设备之间)下的发送信息上，并且附加码得到了校对，从而可以简单发现发送路径故障，并且通过自动机车控制系统或者根据校对结果提高列车安全性。因此本发明适合用于对安全性要求最高的铁路领域。

Claims (10)

1.一种铁路信息发送方法，其中在轨道上行驶的列车上的车载控制设备与管理列车运行的地面控制设备之间以连续发送模式发送信息；

所述方法的特征在于，每次发送处理时以预定程序更新的冗余码附加在待通信信息上，随后发送信息，并且包含在接收信息内的冗余码用在接收侧形成并以预定程序更新的冗余码作校对。

2.一种铁路信息发送系统，其中通过多个经网络与地面控制设备耦合的发射机/接收机在轨道上行驶的列车上的车载控制设备与管理列车运行的地面控制设备之间以连续发送模式发送信息；

所述系统的特征在于，每个地面控制设备和车载控制设备包括产生根据预定程序更新的冗余码的冗余码产生装置，并且发送一侧配备有将每次信息从所述冗余码产生装置发送时更新的冗余码附加在通信信息上从而形成发送信息，而接收侧配备有在所述接收侧每次接收到发送信息时更新所述冗余码产生装置的冗余码的装置，还配备对附加在所述发送信息上的所述冗余码和所述接收侧更新的所述冗余码进行校对的装置。

3.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于当校对冗余码的所述装置校对结果不一致时，报告校对结果的装置导致传送所述校对结果。

4.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于包含输出校对结果作为信号并根据所述校对冗余码不一致结果的所述装置的所述校对向处理列车紧急情况的装置传送信号的装置。

5.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于包括包含执行初始化处理的装置，当相关列车停站与站台、信号装置的停站标志一致时它开始更新所述冗余码产生装置内的冗余码。

6.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于包含控制信号装置的装置，为了执行开始更新所述冗余码产生装置内冗余码的初始化过程，它安装在所述地面控制设备的控制范围内以提供停站指示。

7.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于由所述冗余码产生装置产生的每个冗余码包含随后产生的作为预告信息的部分冗余码，并且每个所述地面控制设备与车载控制设备包含在接收时操作的装置，从而至少保存上次接收的通信冗余码内预告信息并用新接收的通信冗余码内容校对保存的预告信息。

8.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于由所述冗余码产生装置产生的每个冗余码包含部分上一次产生的冗余码作为确认信息，并且每个所述地面控制设备与车载控制设备包含在接收时操作的装置，从而至少保存最近接收的通信冗余码内确认信息并用新接收的通信冗余码内容校对保存的确认信息。

9.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于每个所述地面控制设备与车载控制设备包含在开始处理之前形成和保存校对的冗余码表的装置，该表包含冗余码产生过程输出的冗余码，以及用于用校对的冗余码表的内容对基于至少包含在多个接收信息项内的冗余码的接收信息改变状态进行校对的装置。

10.如权利要求2所述的铁路信息发送系统，其特征在于所述车载控制设备包含在开始处理之前从所述地面控制设备接收校对的冗余码表并作保存的装置，该表基于所述地面控制设备中冗余码产生过程输出的冗余码，以及用于用校对的冗余码表内容对基于至少包含在多个接收信息项内的冗余码的接收信息串改变状态进行校对的装置。

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