[发明专利]一种基于通信的分布式列车运行控制系统

说明书

本发明公开了一种基于通信的分布式列车运行控制系统，结合目前高速发展的计算机控制技术和数字通信技术，满足日益增长的高密度、长线路的运力需求。其技术方案为：由列车自动监督系统(ATS)、轨旁终端控制器(TDC)、车载ATC设备和数据通信系统组成，可实现列车路径的计算以及列车运行路径危险障碍物的防护。

技术领域

本发明涉及一种列车运行控制系统，尤其涉及一种分布式通信的列车运行控制系统。

背景技术

随着我国城市轨道交通信号控制技术的发展，CBTC信号系统(基于通信的列车控制，Communication Based Train Control)目前成为了广泛采用的信号控制技术。CBTC信号系统广泛适用于城市轨道交通的列车安全运行防护信号控制系统。CBTC信号系统是基于大容量、连续的车-地之间双向无线通信技术和移动闭塞控制原理，基于列车定位与控制技术，实现列车速度控制与安全防护的控制系统。CBTC信号系统的构成框图如图1所示。

轨旁CBTC设备通过获取前方障碍物状态信息，障碍物包括前行列车的安全尾部位置信息(通过车-地双向无线由列车向地面CBTC设备进行报告)，轨旁设备例如道岔、信号机和防淹门等状态信息。计算列车安全的移动授权，并通过车-地双向无线发送给后续的追踪列车，以实现列车与前方障碍物之间的安全间隔避免列车追尾、脱轨和侧冲等危险事故发生。移动授权是指列车沿着给定的行驶方向进入并在某一特定区域内行车的许可，移动授权应考虑列车运行前方的各种危险点信息，应保证列车在授权范围内的正常移动不受限制，移动授权的末端不应越过危险点。

车载CBTC设备根据轨旁CBTC设备所提供的移动授权对列车进行安全方式，其中移动授权包含了安全的列车运行方向和运行距离信息。

从系统角度分析传统CBTC系统中的轨旁CBTC设备为整个系统的控制主体。因为轨旁CBTC设备(即轨旁ATP或区域控制器)需根据所采集或控制的基础设备(即道岔和信号机等)的状态，计算出安全的列车运行移动授权信息并发送给车载CBTC设备，而车载CBTC设备按照轨旁CBTC的移动授权信息控制列车运行并将列车的运行状态信息实时反馈给轨旁CBTC设备。在系统中列车与其他信号基础设备(即道岔和信号机等)均视为轨旁CBTC设备的控制终端对象，统一都由轨旁CBTC设备集中控制和监督。

现有的基于通信的互联互通I-CBTC列车运行控制系统是采用无线通信方式实现地面控制中心与列车间信息传输的移动闭塞安全控制系统，由列车自动监督ATS或CTC系统、数据库存储单元DSU系统、计算机联锁CI系统、地面区域控制器ZC或RBC系统、车载控制器VOBC系统、双环冗余骨干网络COM_network系统、地-车冗余无线网络DCS系统以及网络节点间的接口组成。

传统的CBTC信号系统存在如下的缺点：

提升CBTC系统的性能的问题：在目前的CBTC系统构架中轨旁CBTC设备的计算处理和通信能力将制约整个CBTC系统的性能。在IEEE 1474.1标准中为了尽可能提升整个CBTC系统性能，要求轨旁CBTC设备最大控制列车数量需要达到40列。但是在实际工程项目实施中特别是为了确保CBTC系统的可靠运行，依据轨旁CBTC设备的处理能力基础上预留一定的余量将整个线路划分成若干个轨旁CBTC控制区域。因此为了提升整条线路的CBTC系统性能，需打破原有以轨旁CBTC设备集中控制的系统构架，将系统的控制权分散到系统各设备中从而实现高密度线路的运营需求；

简化CBTC技术设计的问题：传统的联锁作为成熟的设备其功能相对独立并得到充分现场验证，后期的开发CBTC设备和功能的都在尽可能在已有联锁功能的基础上进行功能叠加的。因此在CBTC技术设计发展过程中对于新增的功能和技术需求研发过程中，往往受到之前成熟功能和复杂系统间接口等重重的限制。因此需采用分布式控制体系将系统功能分配到个独立的部件中，以对减少对新增功能和需求的开发限制；