一种基于车车通信的新型列车运行控制系统技术方案

本发明专利技术属于列车运行控制系统领域，一种基于车车通信的新型列车运行控制系统，包括车载子系统VV‑VOBC、列车监控子系统VV‑ATS、地面控制器GC子系统和数据通信系统DCS+，各设备间通过通信的方式连接；车载子系统VV‑VOBC包括车载VV‑ATP子系统、车载VV‑ATO子系统、AIU子系统、BTM、车载无线单元、VV‑COM和VV‑HMI。本发明专利技术通过列车间直接通信的技术，避免了车地延迟对追踪效率的影响，追踪性能更高；地面不再设置ZC及联锁设备，取消了信号机及有源应答器等轨旁设备，仅设置地面GC用以采驱轨旁设备状态，设备集中在列车内，便于维护，大大降低了建造成本和维护成本；相对于传统CBTC系统地面设备繁多，接口复杂的现状，通过系统结构优化大大减少了地面设备，接口简洁，便于线路间的互联互通。

A New Train Operation Control System Based on Vehicle Communication

The invention belongs to the field of train operation control system, a new type of train operation control system based on vehicle communication, including on-board subsystem VV_VOBC, train monitoring subsystem VV_ATS, ground controller GC subsystem and data communication system DCS+. The on-board subsystem VV_VOBC includes on-board VV_ATP subsystem and on-board VV_ATO subsystem. AIU subsystem, BTM, vehicle wireless unit, VV COM and VV HMI. The invention avoids the influence of vehicle-ground delay on tracking efficiency and has higher tracking performance through the technology of direct communication between trains; the ground is no longer equipped with ZC and interlocking equipment, the signal machine and active transponder are cancelled, and only the ground GC is set for mining and driving the state of the rail-side equipment. The equipment is concentrated in the train, which is convenient for maintenance and greatly reduces the construction cost and maintenance cost. For the current situation of the traditional CBTC system with many ground equipment and complex interfaces, the ground equipment is greatly reduced by optimizing the system structure. The interface is simple and convenient for interconnection between lines.

【技术实现步骤摘要】
一种基于车车通信的新型列车运行控制系统
本专利技术属于列车运行控制系统领域，一种基于车车通信的新型列车运行控制系统。
技术介绍
VV-CBTC:Vehicle2vehicleCommunicationBaseTrainControl基于车车通信的列车运行控制系统VV-ATP:Vehicle2vehicleTrainAutoProtect基于车车通信的列车自动防护系统VV-ATO:Vehicle2vehicleTrainAutoOperation基于车车通信的列车自动运行系统VV-ATS：Vehicle2vehicleTrainAutoSupervision基于车车通信的列车自动监控系统AIU：ArtificialIntelligenceUnit智能单元GC：GroundController地面控制器VV-COM：VehicletoVehicleCommunication车车直接通信的技术ZC:ZoneController区域控制器ATP:TrainAutoProtect列车自动防护系统ATO:TrainAutoOperation列车自动运行系统ATS：TrainAutoSupervision列车自动监控系统目前城市轨道交通以其公共性和便捷性，发展迅速，为人们出行提供了极大便利。同时，保证列车运行安全并兼顾可用性就成了城市轨道交通运营方迫切需要解决的问题。在保证运营效率的基础上如何对列车进行安全控制，是各个信号厂家重点努力的方向。在列车控制设备领域，各种列车运行控制系统应运而生。其中，基于通信的列车运行控制系统(CBTC)作为主流列车运行控制系统得到了广泛的应用。CBTC系统是覆盖整条线路及所有车站和列车的各种控制及通信设备构成的分布式系统。相对于既有的点式控制系统，其突出特点是可以实现车地之间的双向通信，并且传输信息量大，传输速度快，很容易实现移动自动闭塞系统，可以大幅度提高区间通过能力，容易适应不同车速、不同运量、不同类型牵引的列车运行控制等。基于CBTC系统，不仅可以实现列车运行控制，而且可以进行运行管理，双向通信系统，既可以有安全信息双向传输，也可以双向传输非安全信息，例如车次号、编组信息、运营计划等有关信息。CBTC系统以地面控制为主，列车通过向地面的ZC注册并主动接受ZC的控制，并主动向ZC汇报位置，ZC为管辖区域内的列车计算移动授权(MA)，通过连续的车地双向无线通信实现车地信息的交互，实现了基于目标-距离的移动闭塞制式下的追踪运行。CBTC系统架构如图1所示：CBTC设备包括地面设备和车载设备，地面和车载设备通过数据通信网络连接起来，构成系统的核心，CBTC设备和ATS设备共同构成基于通信的列车运行控制系统。传统的基于通信的列车运行控制系统方案存在如下不足及缺点：1地面设置多套区域控制中心设备(ZC)和计算机联锁设备(CI)，大大增加了地面设备的建设成本，且各地面系统设备之间、系统设备与轨旁设备之间的接口复杂，导致系统复杂度较高，维护成本居高不下；2地面区域控制中心(ZC)根据轨旁设备状态及列车信息，计算移动授权，并通过无线网络将移动授权等信息发送给列车，同时将列车对轨旁设备的控制信息发送给联锁系统。车地通信及地面设备间的通信延迟，降低了系统的实时性；3地面设备繁多，对线路的升级、改造以及线路间的互联互通造成很大不便；4传统的基于通信的列车运行控制系统车载VOBC从ATS接收列车运行计划，然后进行移动授权计算及路径规划，但在车载VOBC未接收到列车运行计划的情况下，无法进行路径规划和移动授权计算；5传统的基于通信的列车运行控制系统在故障降级情况下，通过应答器设备获取点式移动授权，现场需铺设大量的应答器及安装大量的信号机，建设成本高，且灵活性不高，智能化水平差。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：地面设置多套区域控制中心设备(ZC)和计算机联锁设备(CI)，大大增加了地面设备的建设成本，且各地面系统设备之间、系统设备与轨旁设备之间的接口复杂，导致系统复杂度较高，维护成本居高不下。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于车车通信的新型列车运行控制系统，包括车载子系统VV-VOBC、列车监控子系统VV-ATS、地面控制器GC子系统和数据通信系统DCS+，各设备间通过通信的方式连接；车载子系统VV-VOBC包括车载VV-ATP子系统、车载VV-ATO子系统、AIU子系统、BTM、车载无线单元、VV-COM和VV-HMI。(三)有益效果与现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：针对如上针对既有CBTC系统方案的不足，本专利技术的目的如下：1、对传统CBTC系统架构进行优化，修正了传统CBTC系统车地两层控制结构，地面不再设置ZC和计算机联锁设备，将线路资源管理、列车管理、进路管理和移动授权计算等功能上移至车载设备；2、摒弃了传统CBTC系统线路资源集中管理和分配的方式，列车根据前车位置和速度等信息，自行对线路资源进行管理、申请和释放；3、采用数据链通信技术作为列车间通信的手段，有效的缩短追踪距离；4、系统降级情况下，通过智能单元AIU获取智能感知设备采集的信息，并根据一定的算法处理，对列车进行智能控制；5、接收不到VV-ATS运行计划的情况下，通过VV-HMI由司机输入目的地信息或确认道岔开向继续行车，避免停车影响运营；6、VV-CBTC系统增加辅助HMI，在车载VV-DMI故障时显示距离和速度等基本信息，辅助司机行车。附图说明图1为典型的基于通信的列车控制(CBTC)系统的结构框图。图2为基于车车通信的列车运行控制(以下称VV-CBTC)系统结构框图。图3为基于车车通信的列车运行控制系统总体结构图。图4为基于车车通信的列车运行控制系统车载设备图。图5为线路资源管理范围示意图。图6为正线出入口计轴及逻辑区段布置示意图。图7为岔区计轴布置示意图。图8为岔区计轴布置示意图。图9为VV-CBTC系统地面控制器子系统结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。实施例1本专利技术基于车车通信的新型列车运行控制系统(以下称VV-CBTC)，如图2和图3所示，相对于传统基于通信的列车运行控制(CBTC)系统，地面不再设置ZC和联锁系统，ZC和联锁所承担的逻辑功能由车载VV-VOBC实现。地面设置GC，负责轨旁设备的采驱处理。车载VV-VOBC增加车车通信通道，并增加AIU智能单元，负责系统降级下的列车智能防护。VV-CBTC是以列车主动进路、列车自主防护为特征，以车车通信技术为支撑并辅以智能监控设备进行控车的列车运行控制系统。系统将大幅降低系统设备及维护成本。VV-CBTC通过直接获取前行列车的位置和速度信息进而计算移动授权从而控制列车追踪运行，实现高效率行车。在车车通信系统故障降级的情况下，通过智能设备保证对前行列车的实时跟踪，实现降级场景的运行防护。系统主要由车载子系统(VV-VOBC)、列车监控子系统(VV-ATS)、地面控制器(GC)子系统、数据通信系统(DCS+)组成。该系统的组成设备分布在列车、轨旁和中控室等地点，各设备间通过通信的方式连接。DCS+子系统作为各子系统通信传输的通道并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车车通信的新型列车运行控制系统，其特征在于，包括车载子系统VV‑VOBC、列车监控子系统VV‑ATS、地面控制器GC子系统和数据通信系统DCS+，各设备间通过通信的方式连接；车载子系统VV‑VOBC包括车载VV‑ATP子系统、车载VV‑ATO子系统、AIU子系统、BTM、车载无线单元、VV‑COM和VV‑HMI。

【技术特征摘要】
1.一种基于车车通信的新型列车运行控制系统，其特征在于，包括车载子系统VV-VOBC、列车监控子系统VV-ATS、地面控制器GC子系统和数据通信系统DCS+，各设备间通过通信的方式连接；车载子系统VV-VOBC包括车载VV-ATP子系统、车载VV-ATO子系统、AIU子系统、BTM、车载无线单元、VV-COM和VV-HMI。2.根据权利要求1所述基于车车通信的新型列车运行控制系统，其特征在于，车载子系统VV-VOBC还包括测速测距单元及备用HMI。3.根据权利要求2所述基于车车通信的新型列车运行控制系统，其特征在于，车载VV-ATP子系统除提供列车间隔防护、超速防护、车门监督和安全防护功能外，还提供列车主动进路、列车管理及线路资源管理、移动授权自主计算和列车追踪功能。4.根据权利要求1所述基于车车通信的新型列车运行控制系统，其特征在于，车载VV-ATO子系统完成列车的自动调速包括牵引、巡航、惰行、制动和停车的控制以及车门开关的控制功能，实现正线、折返线及出入段线运行的自动控制，实现区间运行时分的调整控制。5.根据权利要求1所述基于车车通信的新型列车运行控制系统，其特征在于，AIU子系统提供智能防护处理功能；AIU主机采集环境感知设备状态，通过智能融合算法获取可移动距离、速度信息，传输至车载VV-ATP；车地通信中断或...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳超伟，贺军，刘帅，刘键，赵红，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12