CN117985083A - 一种后备系统、列控系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后备系统、列控系统及其应用方法，所述后备系统包括：轨旁电子单元，与TIS或车站计算机联锁设备通信，获取信号机状态和道岔位置信息；有源应答器，分别与轨旁电子单元和车载设备连接；轨旁电子单元根据获取到的信号机状态和道岔位置信息确定发送的移动授权信息以及线路数据信息；在列车经过有源应答器所在位置时，有源应答器将获取的移动授权信息以及线路数据信息发送给车载设备；列控系统中的车载设备转入增强型后备模式时，根据从有源应答器获得的移动授权信息以及线路数据信息，计算速度距离控制曲线，以对列车运行进行监督和防护。本发明能够在车地无线通信中断，列控系统降级至后备模式时，允许列车以更高速度进站。

Description

一种后备系统、列控系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及轨道通信技术领域，特别涉及一种后备系统、列控系统及其应用方法。

背景技术

目前，业界正在积极进行研究和探索下一代新型列控系统的应用和落地。

下一代新型列控系统的车地通信基于无线通信，在减少轨旁设备数量的情况下，根据具体应用方案的不同，可实现列车的虚拟闭塞、移动闭塞、虚拟编组等运行控制方式，提高列车运行效率和线路运能。

在车地无线通信中断时，因无法从地面获取到移动授权或线路数据等信息，列控系统车载设备将无法继续对列车运行进行完全的监督和防护，对于列车的安全防护需要交接给司机负责或使用后备系统进行防护，存在安全隐患。

某些下一代新型列控系统方案要求在车载设备检测到与地面通信中断后，车载设备要控制列车制动停车，由司机确认前方无车并输入临时限速后才能转入后备模式行车。

某些下一代新型列控系统方案中，车载设备在后备模式无法获取车站进路和信号开放情况，后备模式下列车对列车进站停车、出站或通过车站的效率影响比较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种后备系统、列控系统及其应用方法，能够在车地无线通信中断，列控系统降级至后备模式时，允许列车以更高速度进站，提高了后备模式下列车在车站接发车或通过的效率，并能够更好的保证列车运行的安全。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种后备系统，其应用于列控系统中，包括：轨旁电子单元，其与所述列控系统中的TIS或车站计算机联锁设备通信，获取信号机状态和道岔位置信息。有源应答器，其分别与所述轨旁电子单元和所述列控系统的车载设备连接。所述轨旁电子单元根据获取到的所述信号机状态和道岔位置信息确定发送的移动授权信息以及线路数据信息。在列车经过所述有源应答器所在位置时，所述有源应答器将获取的所述移动授权信息以及线路数据信息发送给所述列控系统中的车载设备。所述列控系统中的车载设备转入增强型后备模式时，根据从所述有源应答器获得的所述移动授权信息以及线路数据信息，计算速度距离控制曲线，以对列车运行进行监督和防护。

可选地，所述轨旁电子单元与所述列控系统中的联锁电路连接，通过采集继电器状态或工作电流的方式得到所述信号机状态和所述道岔位置信息。

可选地，所述轨旁电子单元与所述列控系统中的智能感知系统连接，用于通过所述智能感知系统获取所述信号机状态和所述道岔位置信息。

可选地，所述轨旁电子单元获取并发送直接从所述TIS处获取到的报文信息。在列车经过所述有源应答器所在位置时，所述有源应答器将从所述轨旁电子单元获取所述报文信息发送给所述列控系统中的车载设备。所述列控系统中的车载设备转入增强型后备模式时，根据从所述有源应答器获得的所述报文信息，计算速度距离控制曲线，以对列车运行进行监督和防护。

可选地，还包括：无线注入单元，其与所述列控系统中的第一无线网关连接；在列车处在无线网络覆盖范围内时，所述无线注入单元不受列车位置约束地将所述轨旁电子单元发来的所述信息或所述报文信息通过无线网络发送给所述车载设备。

可选地，还包括：环线设备，其与所述轨旁电子单元连接。所述列控系统中的所述车载设备设置有环线信息接收和处理设备。所述环线设备通过所述环线信息接收和处理设备与所述车载设备连接。在列车经过所述环线设备所在位置时，所述环线设备将从所述轨旁电子单元获得的所述信息或所述报文信息发送给所述车载设备。

可选地，所述有源应答器及其所属应答器组设置在车站预告信号机、进站信号机、出站信号机、进路信号机、以及区间通过信号机处。

可选地，根据所述列控系统降级到增强型后备模式的可能性以及线路运量运能目标进行确定在沿线的哪个所述区间通过信号机处设置所述有源应答器。相邻的两个所述有源应答器的间隔距离D满足条件：采用如下公式(M*(1-P)+D*P)≤L估算得出所述间隔距离D的最大值。其中，M表示整个所述列控系统在完全模式下的可达到的最小区间追踪间隔距离，L表示区间目标追踪间隔距离；P表示所述列控系统降级到增强型后备模式的概率。所述间隔距离D最小值不小于两个相邻的所述区间通过信号机的距离。

可选地，有源应答器及其所属应答器组应设置在其对应信号机所防护的区段的外方，距离该信号机的距离L1，P3到该信号机的距离L2；P1为应答器组位置，P2为信号机位置，P3为危险点或者防护区段终点的位置；所述L1和L2同时满足以下条件：

起始防护点和防护终点的组合是(P1,P2)时，保证L1≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离。

起始防护点和防护终点的组合是(P1,P3)时，保证L1+L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离。

起始防护点和防护终点的组合是(P2,P3)时，保证L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；此时，L1不大于安全余量距离。

可选地，所述L1、L2值的范围以及开口速度的值采用如下过程计算：

步骤S211：确定线路上运行的最差制动性能的列车的制动参数和制动距离。

步骤S212：确定司机人工驾驶列车时可接受的最低速度，若低于该速度，司机人工驾驶列车会有操作困难难以保证列车不超过该速度，可称为最低开口速度；设开口速度的值为最低开口速度。

步骤S213：根据步骤S211～步骤S212，确定列车在所述开口速度下进行制动停车需要的距离。

步骤S214：根据列车参数以及列控系统测速定位精度，确定安全余量距离；为了保证列车不越过移动授权终点，在移动授权终点之前预留的一段距离。

步骤S215：根据线路或者车站采用的信号联锁规则或者相关安全防护规定，确定列车经过应答器组未收到更新的移动授权时的起始防护点以及防护终点；起始防护点和防护终点的组合可以是(P1,P2)，(P1,P3)，(P2,P3)。

步骤S216：起始防护点和防护终点的组合是(P1,P2)时，应保证L1≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离。

步骤S217：起始防护点和防护终点的组合是(P1,P3)时，应保证L1+L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离。

步骤S218：起始防护点和防护终点的组合是(P2,P3)时，应保证L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离。此时，L1不宜大于安全余量距离。

步骤S219：若实际线路设计时L1、L2的值较大，充裕的满足所述步骤S216～步骤S218的要求，则在最低开口速度的值的基础上，提高所述开口速度的值，重复步骤S213～步骤S219，直到得到所述L1、L2值的范围以及所述开口速度的值。

再一方面，本发明还提供一种列控系统，包括：如上文所述的后备系统，RBC，其与所述TIS或车站计算机联锁设备连接；第二无线网关，所述RBC通过所述第二无线网关与无线通信网络连接；无线通信网络与所述无线通信单元及天线连接，无线通信单元及天线，所述无线通信网络通过所述无线通信单元及天线与所述车载设备连接；信号机和道岔，所述联锁电路分别与所述信号机和所述道岔连接。

可选地，所述联锁电路包括继电器电路或目标控制器。

再一方面，本实施例还提供一种如上文所述的列控系统的应用方法，包括：所述列控系统的车载设备具有如下工作模式：完全工作模式、目视行车模式、第一后备模式和第二后备模式；所述第一后备模式包括：所述强型后备模式将所述原有后备模式替换，所述车载设备仅进入增强型后备模式。所述第二后备模式包括：原有后备模式和增强型后备模式共存。所述车载设备通过配置的方式或由地面设备通过无线消息或报文信息的方式告知确定选择哪种后备模式。

所述车载设备在所有工作模式下都接收所述后备系统发来的信息，但仅在所述原有后备模式或所述增强型后备模式下根据所述后备系统发来的信息对列车进行监督和防护。

在所述原有后备模式或所述增强型后备模式下，若所述车载设备收到了所述RBC给出的移动授权信息和线路数据信息，则退出所述原有后备模式或所述增强型后备模式，进入完全工作模式。

所述后备系统发来的信息丢失，所述车载设备缺少根据后备系统发来的信息对列车进行监督和防护的条件，且所述车载设备也不具备进入完全工作模式的条件时，所述车载设备进入所述原有后备模式或所述目视行车模式。

在重新收到所述后备系统发送的信息时，所述车载设备转入所述增强型后备模式。

可选地，在所述车载设备与所述RBC通信中断时，且在按要求制动停车转入所述原有后备模式的过程中，若所述车载设备接收到了所述后备系统发送的所述移动授权信息，则根据所述移动授权信息对列车进行监督和防护，允许列车不停车继续运行。

可选地，对平交道口防护的过程如下：步骤S1、在增强型后备模式下，列车以道口遮断信号为停车点向前运行；若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

步骤S2、在经过道口关闭激活点时，检测到列车接近道口，将通知人工关闭道口或自动控制道口关闭。

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

步骤S3、在距离所述激活点的预设距离处设置有一组后备系统中的所述有源应答器，若道口正常关闭，则该组有源应答器给出新的移动授权信息，列车提速通过道口；若道口未能正常关闭，则该组有源应答器仍然给出到道口遮断信号机的移动授权信息，列车在道口遮断信号机处停车。

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

步骤S4、列车停车后，车载设备给出开口速度，在遮断信号机开放之后，列车以开口速度为限接近道口遮断信号机处的有源应答器，该有源应答器将给出新的移动授权信息，列车加速通过道口。

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

本发明与现有技术相比，至少具有以下技术效果之一：

本发明能够在车地无线通信中断，列控系统降级至后备模式时，允许列车以更高速度进站，提高了后备模式下列车在车站接发车或通过的效率，并能够更好的保证列车运行的安全。

在增强型后备模式下，车载设备可以得到地面进路状态，从而以更高速度进出站或通过车站，提高了列控系统在车站作业的效率。

某些下一代新型列控系统方案中，在后备模式下，列车进站作业是以固定限速为限进行作业，由司机负责控制和防护列车进行站内作业，存在安全隐患，增加增强型后备系统后车载设备可实现车站作业的安全防护，提高了安全性。

提出了一种间隔设置区间通过信号机处应答器设备的评估和计算方法；提出了适用于不同国家和地区信号联锁以及安全防护规定的应答器位置范围估算方法以及开口速度计算方法。可以根据线路容量目标设计区间应答器的布置，避免浪费。适用于不同国家和地区信号联锁以及安全防护规定，增强了适应性。使得后备模式下也实现了平交道口的安全防护。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的后备系统的主要结构框图：

图2为本发明一实施例提供的有源应答器设置位置和相关距离示意图：

图3为本发明一实施例提供的列车通过车站的运行场景示意图：

图4为本发明一实施例提供的列车后备模式下的平交道口防护示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种后备系统、列控系统及其应用方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

如图1所示，本实施例提供的一种后备系统也可称之为增强型后备系统，其应用于列控系统(下一代列控系统)中，包括：

轨旁电子单元110，其与所述列控系统中的TIS(联锁列控一体化)或车站计算机联锁设备112通信，获取信号机状态和道岔位置信息。也可以获取进路状态(可选)和应答器报文(可选)等信息。

有源应答器108，其分别与所述轨旁电子单元110和所述列控系统的车载设备102连接。具体是的，所述有源应答器108与所述车载设备的102的应答器接收单元及天线104连接。

所述轨旁电子单元110根据获取到的所述信号机状态和道岔位置信息确定发送的移动授权信息以及线路数据信息。

在列车经过所述有源应答器108所在位置时，所述有源应答器108将获取的所述移动授权信息以及线路数据信息发送给所述列控系统中的车载设备102。

所述列控系统中的车载设备102转入增强型后备模式时，根据从所述有源应答器108获得的所述移动授权信息以及线路数据信息，计算速度距离控制曲线，以对列车运行进行监督和防护。

本实施例能够在车地无线通信中断，列控系统降级至后备模式时，允许列车以更高速度进站，提高了后备模式下列车在车站接发车或通过的效率，并能够更好的保证列车运行的安全。

请继续参考图1所示，在本实施例或其他的实施例中，所述轨旁电子单元110与所述列控系统中的联锁电路113连接，通过采集继电器状态或工作电流的方式得到所述信号机状态和所述道岔位置信息。

请继续参考图1所示，在本实施例或其他的实施例中，所述轨旁电子单元110与所述列控系统中的智能感知系统连接，用于通过能感知系统的感知识别方式来得到所述信号机状态和所述道岔位置信息。在本实施例中，智能感知系统为摄像头或雷达。

智能感知系统不是传统的列控系统的组成部分，但近些年有一些智能感知系统，采用摄像头和雷达等手段来实现列车或者轨旁的计算机视觉应用，列控系统也可将其作为一种检测手段，实现安全防护。这里轨旁电子单元是和此类感知系统或装置相连接(意指其能够提供可靠的信号机状态或道岔位置信息)，而不仅是只摄像头或雷达实现线路连接。

请继续参考图1所示，在本实施例或其他的实施例中，所述轨旁电子单元110获取并发送直接从所述TIS处获取到的报文信息。

在列车经过所述有源应答器108所在位置时，所述有源应答器108将从所述轨旁电子单元110获取所述报文信息发送给所述列控系统中的车载设备102。

所述列控系统中的车载设备102转入增强型后备模式时，根据从所述有源应答器108获得的所述报文信息，计算速度距离控制曲线，以对列车运行进行监督和防护。

请继续参考图1所示，在本实施例或其他的实施例中，所述后备系统还包括：无线注入单元109，其与所述列控系统中的第一无线网关118连接；在列车处在无线网络覆盖范围内时，所述无线注入单元109不受列车位置约束地将所述轨旁电子单元110发来的所述信息或所述报文信息通过无线通信网络120发送给所述车载设备102。

请继续参考图1所示，在本实施例或其他的实施例中，还包括：环线设备107，其与所述轨旁电子单元110连接；所述列控系统中的所述车载设备102设置有环线信息接收和处理设备(环线接收单元及天线)103。

所述环线设备107通过所述环线信息接收和处理设备103与所述车载设备连接；在列车经过所述环线设备107所在位置时，所述环线设备107将从所述轨旁电子单元110获得的所述信息或所述报文信息发送给所述车载设备。

请继续参考图1所示，本发明还提供一种列控系统，包括：如上文所述的后备系统，无线闭塞中心(Radio Block Center，RBC)111，其与所述TIS或车站计算机联锁设备112连接。

第二无线网关119，所述无线闭塞中心111通过所述第二无线网关119与无线通信网络120连接。无线通信网络120与所述无线通信单元及天线101连接。无线通信单元及天线101，所述无线通信网络120通过所述无线通信单元及天线101与所述车载设备102连接。信号机114和道岔115，所述联锁电路分别与所述信号机114和所述道岔115连接。所述联锁电路113包括继电器电路或目标控制器。

其中，因在本实施例中不会涉及到并且特定的下一代新型列控系统的设计可能存在不同，由此，下一代新型列控系统中部分系统或设备未在图中给出。

结合图1和图2所示，有源应答器及其所属应答器组设置在车站预告信号机、进站信号机、出站信号机、进路信号机、以及区间通过信号机处。

根据所述列控系统降级到后备模式的可能性以及线路运量运能目标进行确定在沿线的哪个所述区间通过信号机处设置所述有源应答器(108)；相邻的两个所述有源应答器的间隔距离D满足条件：采用如下公式(M*(1-P)+D*P)≤L估算得出所述间隔距离D的最大值；其中，M表示整个所述列控系统在完全模式下的可达到的最小区间追踪间隔距离，L表示区间目标追踪间隔距离；P表示所述列控系统降级到后备模式的概率；所述间隔距离D最小值不小于两个相邻的所述区间通过信号机的距离。

具体的设置原则包括如下过程：

对于区间通过信号机，可在每个区间通过信号机处设置有源应答器108，也可间隔设置，取最大间隔情况下，区间通过信号机均不设置有源应答器108。

可选地，区间通过信号机处是否设置以及间隔多少个通过信号机进行设置有源应答器可以根据系统降级到后备模式的可能性以及线路运量运能目标进行确定。确定过程和方法如下：

步骤S201、根据用户需求确定线路运能目标，结合线路和沿线车站站场设计，确定目标区间追踪间隔时间，结合列车参数和线路设计运营速度，计算得出区间目标追踪间隔距离，记为L。

步骤S202、结合线路和沿线车站站场设计以列车参数，计算整个系统在完全模式下的可达到的最小区间追踪间隔距离，记为M。

步骤S203、根据给定的无线通信系统的通信质量参数(通信延迟、丢包率等)以及列控系统主要设备(RBC、车载等)的可靠性、可用性、可维护性指标，计算系统降级到增强型后备模式的概率，记为P。

L，M和P的实际计算过程要结合实际列车数据和线路数据，也可以由计算机仿真过程得到结果。

步骤S204、区间通过信号机设置有源应答器的间隔距离D，应满足(M*(1-P)+D*P)≤L，估算出得出D的最大值。D最小值不小于两个相邻区间通过信号机的距离。

步骤S205、若一个区间通过信号机相邻的同向防护信号机为进站信号机或者出站信号机，则区间通过信号机处应答器与相邻同向防护信号机处应答器的间隔距离也适用于步骤S204给出的范围要求。

请继续参考图2所示，有源应答器及其所属应答器组应设置在其对应信号机所防护的区段的外方，距离该信号机的距离L1，P3到该信号机的距离L2；P1为应答器组位置，P2为信号机位置，P3为危险点或者防护区段终点的位置。所述L1和L2同时满足以下条件：起始防护点和防护终点的组合是(P1,P2)时，保证L1≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离。起始防护点和防护终点的组合是(P1,P3)时，保证L1+L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离。起始防护点和防护终点的组合是(P2,P3)时，保证L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；此时，L1不大于安全余量距离。

具体的确定在区间通过信号机设置有源应答器的间隔距离D设置过程如下：如图2所示，图中P1为应答器组位置，P2为信号机位置，P3为危险点(道岔岔尖或警冲标位置)或者防护区段终点的位置，图2中L1即为有源应答器及其所属应答器组距其对应信号机的距离。

步骤S211：确定线路上运行的最差制动性能的列车的制动参数和制动距离。

步骤S212：确定司机人工驾驶列车时可接受的最低速度，即若低于该速度，司机人工驾驶列车会有操作困难难以保证列车不超过该速度，可称为最低开口速度；设开口速度值为最低开口速度。

步骤S213：根据以上两项，确定列车在开口速度下进行制动停车需要的距离。

步骤S214：根据列车参数以及列控系统测速定位精度，确定安全余量距离；即为了保证列车不越过移动授权终点，在移动授权终点之前预留的一段距离。

步骤S215：根据线路或者车站采用的信号联锁规则或者相关安全防护规定，确定列车经过应答器组未收到更新的移动授权时的起始防护点以及防护终点。起始防护点和防护终点的组合可以是(P1,P2)，(P1,P3)，(P2,P3)。

步骤S216：起始防护点和防护终点的组合是(P1,P2)时，应保证L1≥(最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离)。

步骤S217：起始防护点和防护终点的组合是(P1,P3)时，应保证L1+L2≥(最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离)。

步骤S218：起始防护点和防护终点的组合是(P2,P3)时，应保证L2≥(最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离)；此时，L1不宜大于安全余量距离。

步骤S219：若实际线路设计时L1、L2长度较长，可充裕的满足步骤S216、步骤S217、步骤S218中的要求，则可在最低开口速度值的基础上，适度提高开口速度的值，重复步骤S213～步骤S219，直到得到合适的L1、L2值的范围以及开口速度的值。

以上过程可以在进行信号设计和系统设计时进行计算，也可以由轨旁设备将上述过程涉及到的参数送给车载设备之后，由车载设备在行车过程中实时进行计算，车载设备的计算过程是车载设备根据地面设备送来的信息得出L1、L2的值或者P1、P2、P3的位置，根据线路或者车站采用的信号联锁规则或者相关安全防护规定，计算允许的开口速度的过程。

可在距离P1应答器一定距离处(图2中的L3)设置一个有源应答器或一组应答器，用于提前将P1应答器组的信息发送给列车。L3宜满足L3≥最差制动性能的列车在线路速度下的制动距离，但在有困难的情况下也可小于这个距离。

对于开口速度的确定，L1、L2若余量较大，则可提升开口速度限制，这样可以降低司机驾驶的难度。

若实际线路设计时L1、L2长度较长，可充裕的满足步骤216、217、218中的要求，则可在最低开口速度值的基础上，适度提高开口速度的值，从步骤213重复以上过程，直到得到合适的L1、L2值的范围以及开口速度的值。

车载设备在所有工作模式下都应该接收后备系统发来的信息，但仅在后备模式或增强型后备模式下根据这些信息对列车进行监督和防护。

本实施例还提供一种如权利要求所述的列控系统的应用方法，包括：

所述列控系统的车载设备具有如下工作模式：完全工作模式、目视行车模式、第一后备模式和第二后备模式；所述第一后备模式包括：所述强型后备模式将所述原有后备模式替换，所述车载设备仅进入增强型后备模式；所述第二后备模式包括：原有后备模式和增强型后备模式共存。

所述车载设备通过配置的方式或由地面设备通过无线消息或报文信息的方式告知确定选择哪种后备模式。

即在列控系统增加上文所述的增强型后备系统以后，车载工作模式在列控系统已有的工作模式基础上，可选有两种方案，一是用增强型后备模式代替已有的后备模式，或者保留已有后备系统和后备模式，增加一个增强型后备工作模式。车载设备通过配置的方式确定采取哪种方案或在设计时就确定采取的方案。或由地面设备通过无线消息或报文信息的方式告知车载设备应采取哪种方案。

所述车载设备在所有工作模式下都接收所述后备系统发来的信息，但仅在所述原有后备模式或所述增强型后备模式下根据所述后备系统发来的信息对列车进行监督和防护。

在所述原有后备模式或所述增强型后备模式下，若所述车载设备收到了所述RBC给出的移动授权信息和线路数据信息，则退出所述原有后备模式或所述增强型后备模式，进入完全工作模式。

所述后备系统发来的信息丢失，所述车载设备缺少根据后备系统发来的信息对列车进行监督和防护的条件，且所述车载设备也不具备进入完全工作模式的条件时，所述车载设备进入所述原有后备模式或所述目视行车模式。

在重新收到合法有效的所述后备系统发送的信息时，所述车载设备转入所述增强型后备模式。

在后备模式(现有的后备模式)下，列车进站作业是以固定限速为限进行作业，由司机负责控制和防护列车进行站内作业，存在安全隐患。本实施例中的增强型后备模式下，车载设备可以得到地面进路状态(移动授权信息以及线路数据信息)，从而以更高速度进出站或通过车站，提高了列控系统在车站作业的效率。即本实施例增加增强型后备系统后车载设备可实现车站作业的安全防护，提高了安全性。

完全工作模式下，列控系统完全按照RBC给出的移动授权和线路数据信息进行控车，但同时对无线通信的依赖也更高(RBC和车载通信一般采用无线通信)。

若无线通信故障，因无法从RBC获得移动授权和线路数据信息，就需要转入原有后备模式或者增强型后备模式，转入增强型后备模式时，车载设备从应答器中获取移动授权和线路数据信息进行控车。

若既无法从从RBC获得移动授权和线路数据信息，也因为一些其他故障导致没有获取到应答器的信息，那么就需要转入目视行车模式。

增强型后备模式和原有后备模式的区别在于，增强型后备模式增加了点式设备(即本文所述有源应答器、LEU指的是Lineside Electronic Unit线路侧电子设备)，原有后备模式是指没有点式设备情况下，列控系统所能实现的简易的后备模式或者其他形式的后备模式。

本实施例提供的列控系统的应用方法，包括：在所述车载设备与所述RBC通信中断时，且在按要求制动停车转入所述原有后备模式的过程中，若所述车载设备接收到了所述后备系统发送的所述移动授权信息，则根据所述移动授权信息对列车进行监督和防护，允许列车不停车继续运行。

具体的，如图3所示，图3给出了装备了增强型后备模式的列控系统控制列车在通过车站时的运行场景。主要要点描述如下：

如图3所示，正线通过的情况，如果列车在接近车站之前通过进路已经完成办理，则列车将以线路限速为限通过车站，以本站前方第一架停车信号机为授权终点控制列车运行。

对于进站时发车进路未开放(比如因闭塞未办理完成或上一列车防护进路未解锁造成发车进路未能成功办理的情况)的情况，列车进站后将先以XI信号机为授权终点向前运行，若在列车经过SI应答器组之前XI发车信号开放，列车将在SI应答器组处获得移动授权更新，授权终点更新至本站前方第一架停车信号机。若在此之前未能开放，列车将在IG停车。

列车在IG停车之后，若发车进路办理完成，XI发车信号开放之后，司机将驾驶列车以开口速度为限接近XI信号机，在通过XI信号机处的有源应答器时，接收到有缘应答器发送的移动授权，列车将以本站前方第一架停车信号机为授权终点向前运行。

图4给出了一种配置后备系统下的平交道口防护方案。如图4所示，在增强型后备模式下的平交道口自动防护的防护过程包括：

步骤S1、在增强型后备模式下，列车以道口遮断信号为停车点向前运行；若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

步骤S2、在经过道口关闭激活点时，检测到列车接近道口，将通知道口人员关闭道口或自动控制道口关闭。

在本实施例中，列车接近道口的检测可以根据联锁系统或道口控制系统检测，可以理解的是列车接近道口检测的实现方法不限。

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

步骤S3、在距离所述激活点的预设距离(列车在遮断距离上的运行时间要大于一般情况下道口从开始关闭到关闭完成的时间)处设置有一组后备系统中的所述有源应答器，若道口正常关闭，则该组有源应答器给出新的移动授权信息，列车提速通过道口；若道口未能正常关闭，则该组有源应答器仍然给出到道口遮断信号机的移动授权信息，列车在道口遮断信号机处停车。

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

步骤S4、列车停车后，车载系统给出开口速度，在遮断信号机开放说明道口已关闭)之后，列车以开口速度为限接近道口遮断信号机处的有源应答器，应答器将给出新的移动授权信息，列车加速通过道口。

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。

综上所述，本实施例在在列控系统基础上，增加轨旁电子单元110、有源应答器108、环线设备107、无线注入单元109设备，组成后备系统(增强型后备系统)，其中环线设备107、无线注入单元109为可选设备。若采用环线设备107，列控系统的车载设备需要增加环线信息接收和处理设备103，实现对环线信息的接收和处理。

轨旁电子单元110与列控系统中的TIS(或车站计算机联锁设备(112)进行通信，获取信号机状态、道岔位置、进路状态(可选)、应答器报文(可选)等信息。或者，轨旁电子单元110设备也可以直接从联锁电路113中通过采集继电器状态或工作电流的方式得到信号机状态、道岔位置信息。或者，轨旁电子单元110也可以通过摄像头、雷达等感知识别方式来得到信号机状态、道岔位置信息。

轨旁电子单元110根据获取到的信号机状态、道岔位置或进路状态等信息确定应该发送的移动授权信息以及线路数据信息，或直接采用从TIS处获取到的报文信息。有源应答器、环线、无线注入单元与轨旁电子单元相连，接收轨旁电子单元发来的信息。

有源应答器和环线中的报文信息，在列车经过应答器组或环线所在位置时发送给车载设备。在列车处在无线网络覆盖范围内时，无线注入单元可不受列车位置约束地将报文信息通过无线网络发送给车载设备。

正常情况下，列控系统车载设备102根据RBC111给出的移动授权信息和线路数据信息对列车运行进行监督和防护，而在车载设备与RBC111通信中断后，列控系统的车载设备102转入后备模式时，将根据从有源应答器、环线或无线注入单元获得的报文信息或无线消息中包含的移动授权信息以及线路数据信息，计算速度距离控制曲线，对列车运行进行监督和防护。

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。

应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

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 (15)

1.一种后备系统，其应用于列控系统中，其特征在于，包括：

轨旁电子单元，其与所述列控系统中的TIS或车站计算机联锁设备通信，获取信号机状态和道岔位置信息；

有源应答器，其分别与所述轨旁电子单元和所述列控系统的车载设备连接；

所述轨旁电子单元根据获取到的所述信号机状态和道岔位置信息确定发送的移动授权信息以及线路数据信息；

在列车经过所述有源应答器所在位置时，所述有源应答器将获取的所述移动授权信息以及线路数据信息发送给所述列控系统中的车载设备；

所述列控系统中的车载设备转入增强型后备模式时，根据从所述有源应答器获得的所述移动授权信息以及线路数据信息，计算速度距离控制曲线，以对列车运行进行监督和防护。

2.如权利要求1所述的后备系统，其特征在于，

所述轨旁电子单元与所述列控系统中的联锁电路连接，通过采集继电器状态或工作电流的方式得到所述信号机状态和所述道岔位置信息。

3.如权利要求1所述的后备系统，其特征在于，

所述轨旁电子单元与所述列控系统中的智能感知系统连接，用于通过所述智能感知系统获取所述信号机状态和所述道岔位置信息。

4.如权利要求1所述的后备系统，其特征在于，所述轨旁电子单元获取并发送直接从所述TIS处获取到的报文信息；

在列车经过所述有源应答器所在位置时，所述有源应答器将从所述轨旁电子单元获取所述报文信息发送给所述列控系统中的车载设备；

所述列控系统中的车载设备转入增强型后备模式时，根据从所述有源应答器获得的所述报文信息，计算速度距离控制曲线，以对列车运行进行监督和防护。

5.如权利要求3所述的后备系统，其特征在于，还包括：无线注入单元，其与所述列控系统中的第一无线网关连接；在列车处在无线网络覆盖范围内时，所述无线注入单元不受列车位置约束地将所述轨旁电子单元发来的所述信息或所述报文信息通过无线网络发送给所述车载设备。

6.如权利要求3所述的后备系统，其特征在于，还包括：环线设备，其与所述轨旁电子单元连接；

所述列控系统中的所述车载设备设置有环线信息接收和处理设备；

所述环线设备通过所述环线信息接收和处理设备与所述车载设备连接；在列车经过所述环线设备所在位置时，所述环线设备将从所述轨旁电子单元获得的所述信息或所述报文信息发送给所述车载设备。

7.如权利要求1所述的后备系统，其特征在于，所述有源应答器及其所属应答器组设置在车站预告信号机、进站信号机、出站信号机、进路信号机、以及区间通过信号机处。

8.如权利要求7所述的后备系统，其特征在于，根据所述列控系统降级到增强型后备模式的可能性以及线路运量运能目标进行确定在沿线的哪个所述区间通过信号机处设置所述有源应答器；

相邻的两个所述有源应答器的间隔距离D满足条件：

采用如下公式(M*(1-P)+D*P)≤L估算得出所述间隔距离D的最大值；

其中，M表示整个所述列控系统在完全模式下的可达到的最小区间追踪间隔距离，L表示区间目标追踪间隔距离；P表示所述列控系统降级到增强型后备模式的概率；

所述间隔距离D最小值不小于两个相邻的所述区间通过信号机的距离。

9.如权利要求8所述的后备系统，其特征在于，有源应答器及其所属应答器组应设置在其对应信号机所防护的区段的外方，距离该信号机的距离L1，P3到该信号机的距离L2；P1为应答器组位置，P2为信号机位置，P3为危险点或者防护区段终点的位置；所述L1和L2同时满足以下条件：

起始防护点和防护终点的组合是(P1,P2)时，保证L1≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；

起始防护点和防护终点的组合是(P1,P3)时，保证L1+L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；

起始防护点和防护终点的组合是(P2,P3)时，保证L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；此时，L1不大于安全余量距离。

10.如权利要求9所述的后备系统，其特征在于，所述L1、L2值的范围以及开口速度的值采用如下过程计算：

步骤S211：确定线路上运行的最差制动性能的列车的制动参数和制动距离；

步骤S212：确定司机人工驾驶列车时可接受的最低速度，若低于该速度，司机人工驾驶列车会有操作困难难以保证列车不超过该速度，可称为最低开口速度；设开口速度的值为最低开口速度；

步骤S213：根据步骤S211～步骤S212，确定列车在所述开口速度下进行制动停车需要的距离；

步骤S214：根据列车参数以及列控系统测速定位精度，确定安全余量距离；为了保证列车不越过移动授权终点，在移动授权终点之前预留的一段距离；

步骤S215：根据线路或者车站采用的信号联锁规则或者相关安全防护规定，确定列车经过应答器组未收到更新的移动授权时的起始防护点以及防护终点；起始防护点和防护终点的组合可以是(P1,P2)，(P1,P3)，(P2,P3)；

步骤S216：起始防护点和防护终点的组合是(P1,P2)时，应保证L1≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；

步骤S217：起始防护点和防护终点的组合是(P1,P3)时，应保证L1+L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；

步骤S218：起始防护点和防护终点的组合是(P2,P3)时，应保证L2≥最低开口速度下进行制动停车需要的距离+安全余量距离；此时，L1不宜大于安全余量距离；

步骤S219：若实际线路设计时L1、L2的值较大，充裕的满足所述步骤S216～步骤S218的要求，则在最低开口速度的值的基础上，提高所述开口速度的值，重复步骤S213～步骤S219，直到得到所述L1、L2值的范围以及所述开口速度的值。

11.一种列控系统，其特征在于，包括：如权利要求1～10中任意一项所述的后备系统，RBC，其与所述TIS或车站计算机联锁设备连接；第二无线网关，所述RBC通过所述第二无线网关与无线通信网络连接；无线通信网络与所述无线通信单元及天线连接，无线通信单元及天线，所述无线通信网络通过所述无线通信单元及天线与所述车载设备连接；信号机和道岔，所述联锁电路分别与所述信号机和所述道岔连接。

12.如权利要求11所述的列控系统，其特征在于，所述联锁电路包括继电器电路或目标控制器。

13.一种如权利要求11所述的列控系统的应用方法，其特征在于，包括：

所述列控系统的车载设备具有如下工作模式：

完全工作模式、目视行车模式、第一后备模式和第二后备模式；所述第一后备模式包括：所述强型后备模式将所述原有后备模式替换，所述车载设备仅进入增强型后备模式；

所述第二后备模式包括：原有后备模式和增强型后备模式共存；

所述车载设备通过配置的方式或由地面设备通过无线消息或报文信息的方式告知确定选择哪种后备模式；

所述车载设备在所有工作模式下都接收所述后备系统发来的信息，但仅在所述原有后备模式或所述增强型后备模式下根据所述后备系统发来的信息对列车进行监督和防护；

在所述原有后备模式或所述增强型后备模式下，若所述车载设备收到了所述RBC给出的移动授权信息和线路数据信息，则退出所述原有后备模式或所述增强型后备模式，进入完全工作模式；

所述后备系统发来的信息丢失，所述车载设备缺少根据后备系统发来的信息对列车进行监督和防护的条件，且所述车载设备也不具备进入完全工作模式的条件时，所述车载设备进入所述原有后备模式或所述目视行车模式；

在重新收到所述后备系统发送的信息时，所述车载设备转入所述增强型后备模式。

14.如权利要求13所述的列控系统的应用方法，其特征在于，

在所述车载设备与所述RBC通信中断时，且在按要求制动停车转入所述原有后备模式的过程中，若所述车载设备接收到了所述后备系统发送的所述移动授权信息，则根据所述移动授权信息对列车进行监督和防护，允许列车不停车继续运行。

15.如权利要求14所述的列控系统的应用方法，其特征在于，对平交道口防护的过程如下：

步骤S1、在增强型后备模式下，列车以道口遮断信号为停车点向前运行；若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行；

步骤S2、在经过道口关闭激活点时，检测到列车接近道口，将通知人工关闭道口或自动控制道口关闭；

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行；

步骤S3、在距离所述激活点的预设距离处设置有一组后备系统中的所述有源应答器，若道口正常关闭，则该组有源应答器给出新的移动授权信息，列车提速通过道口；若道口未能正常关闭，则该组有源应答器仍然给出到道口遮断信号机的移动授权信息，列车在道口遮断信号机处停车；

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行；

步骤S4、列车停车后，车载设备给出开口速度，在遮断信号机开放之后，列车以开口速度为限接近道口遮断信号机处的有源应答器，该有源应答器将给出新的移动授权信息，列车加速通过道口；

若车载设备从RBC通过无线网络获取到所述移动授权信息，则按照所述RBC给出的移动授权信息控制列车运行。