本发明专利技术列车首尾车载信号系统设备冗余方法和系统，针对非机辆模式如动车组、动集式动车组、城轨列车等列车，列车首尾安装有车载信号系统如ATP、LKJ以及ATO等相关装置及周边监测诊断设备，且首尾两端的车载信号设备互为独立状态，或仅通过列车贯通线如通信总线或点对点串行线方式交互数据，通过列首列尾间直接无线或贯通线通信，列车较长时可采用中继等通信手段提高通信可靠性，同时或单独采用列首列尾均与地面设备间进行车地无线通信交互数据，实现列车首尾信息的共享，进而实现列车首部与尾部设备的相互冗余，提高系统的可用性和可靠性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
列车首尾车载信号系统设备冗余方法、设备和系统
[0001]本专利技术属于轨道交通领域，具体涉及列车首尾安装有车载信号系统如ATP、LKJ以及ATO等相关装置及周边监测诊断设备，通过列首列尾间直接无线或贯通线通信，列车较长时可采用中继等通信手段提高通信可靠性，同时或单独采用列首列尾均与地面设备间进行车地无线通信交互数据，实现列车首尾信息的共享，进而实现列车首部与尾部设备的相互冗余，提高系统的可用性和可靠性。
技术介绍
[0002]车载信号系统包含列车运行控制系统核心部分，负责监控和控制列车安全运行，ATO自动驾驶系统提高运输效率和舒适性，以及相关信号和通信设备、车载检测诊断设备等关键设备。目前动车组、动集动车组、城轨车辆的两端均安装有车载列控或信号设备，部分两端装有ATO自动驾驶系统，但这些系统在列车两端均独立工作，若运行过程中运行端系统发生故障，列车将被迫降级或退出任务，严重影响运输效率。
[0003]本方法提出将列车两端的信号设备包括列控系统、ATO系统等相关设备及监测诊断设备建立首尾冗余，同时不能影响到信号设备的安全性，提高信号系统的可用性和可靠性。
[0004]1、申请号为“201811497972.0”、申请日为“2018
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07”、公开号为
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CN109649443B”、公开日为“2020
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22”、名称为“一种城轨列车定位设备首尾冗余设计方法”、申请人为“天津津航计算技术研究所”的中国专利技术专利，本专利技术属于城市轨道交通信号
，涉及一种城轨列车定位设备首尾冗余设计方法，包括在CBTC信号系统中，车辆的首尾两端分别安装一套BTM定位设备；车辆首尾两端的车载ATP设有交互通道；车辆首尾两端的车载ATP交互通道进行信息交互，交互的信息包括定位信息；利用交互信息，完成首尾两端时间分布和尾端定位。本专利技术所述方法在首端定位设备发生故障时，可以使用尾端定位信息维持自身定位，提高了系统可用性。首端ATP切换到尾端ATP的定位时瞬间安全包络可能会扩大，在最不利的情况下安全包络超过最大允许范围，ATP输出紧急制动。
[0005]2、申请号为“202110288220 .9”、申请日为“2021 .03 .18”、公开号为
“ꢀ
CN 112660203A”、公开日为“2021.04.16”、名称为“一种车载信号设备的首尾冗余系统及其执行方法”、申请人为“北京全路通信信号研究设计院集团有限公司”的中国专利技术专利，本专利技术公开了一种车载信号设备的首尾冗余系统及其执行方法，首尾冗余系统由首端车载ATP设备和尾端车载ATP设备连接组成，车载ATP设备包括OBCU、数据处理单元和外部设备，OBCU和数据处理单元均直接与通信总线连接，外部设备与数据处理单元连接；执行方法为外部设备将数据发送给数据处理单元，数据处理单元处理后形成数据帧发送给OBCU，OBCU接收数据帧进行计算，根据计算结果发出命令至数据处理单元；数据处理单元将接收的命令转化为列车信号输出给列车；如有某个控制组件出现问题对应组件进行替换，本方案只采用一种通信总线，省去了列车两端之间大量的IO电缆和通信电缆，节约了成本也更便于检修和维护，实施性更强。
[0006]3、申请号为“201811220437.0”、申请日为“2018
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19”、公开号为
“ꢀ
CN109532951A”、公开日为“2019
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29”、名称为“一种轨道列车首尾冗余测速测距系统及方法”、申请人为“北京全路通信信号研究设计院集团有限公司”的中国专利技术专利，本专利技术提供一种轨道列车首尾冗余测速测距系统及方法，所述系统包括：列车首尾两端各有一套独立的测速测距系统；每套测速测距系统包括用于测速测距的M个主传感器、N个辅助传感器，其中M≥1，N≥0且M+N≥2；每套测速测距系统还包括一个测速测距处理单元，用于处理传感器测量数据，输出测速测距结果信息；列车首尾两端传感器测量信息通过通信装置在两个测速测距系统间共享；所述测速测距处理单元从两端测速测距系统的传感器中至少选择正常运行的X个传感器作为测量数据来源进行处理，X个传感器中至少有Y个是主传感器。所述系统实现了列车首尾安全冗余定位，提高了列车自动运行的可靠性。
[0007]4、《西门子信号系统车载设备头尾冗余功能简述》中介绍了西门子公司在城轨信号系统冗余防范，具体描述：两端的车载控制单元接收来自两个驾驶室的按钮、开关和接点的所有输入。如果ATP检测到内部故障，则会立即切断其安全输出。在切换到另一套车载控制单元后，列车将以同样的运行模式继续运行。为了提供一个热备的ATP冗余模式，两端ATP的输出需要相互连接起来。
[0008]5、《城市轨道交通车载 ATC 控制系统冗余方式对比分析》中描述了卡斯柯和泰雷兹的CBTC的车载ATC冗余系统，卡斯柯的车载信号设备采用首尾冗余配置，实质上是首尾车载控制器的核心处理单元冗余，即核心处理单元二乘二取二配置，而输入输出单元首尾不能冗余，即单端三取二配置，而泰雷兹的车载信号设备冗余切换方式是备用控制器通过监听主用控制器的在线工作状态是否激活来判断是否需要切换，一旦备用控制器收到主用控制器在线工作状态信号断开，备用控制器会在500 ms 内完成切换，因切换需500 ms，车载ATC 控制系统切换过程中主用车载ATC 控制器会中断所有对车辆的输出，包括紧急制动控制命令，因此会导致车辆施加紧急制动，为实现主用和备用车载ATC 控制器无缝切换，需要车辆紧急制动电路配合，在备用车载ATC 控制器接管电路后，可以根据车载ATC 控制系统的指令恢复因车载ATC 控制器切换而中断的紧急制动（EB）电路。
[0009]上述专利和文献提出的首尾冗余方案，要么只是冗余部分功能，要么提出完整但不具备实际应用价值的方案,有些不具备首尾冗余条件的如TCR（轨道信息采集），同时没有提供正确的列车接口冗余方案，设备采用了总线通信方式，列车能提供的贯通线很少，不具有实用价值，同时现有方案大部分是针对城市轨道交通信号系统的冗余设计。
技术实现思路
[0010]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提出针对非机辆模式如动车组、动集式动车组、城轨列车等列车首尾两端的车载信号设备互为独立状态，或仅通过列车贯通线如通信总线或点对点串行线方式交互数据实现的冗余，通过一定措施实现列车两端车载信号设备互为可靠冗余，提高车载信号设备的可用性和可靠性。
[0011]车载信号设备包含车载列控系统和自动驾驶系统等相关设备，以及车载监测诊断设备等。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：针对短编组列车可采用列首与列尾之间直接无线或贯通线通信，实现列首信号设备与列尾信号设备的信息冗余，对于
长编组列车或较长列车采用列车中部通信中继方式，实现长编组列车首尾信号设备信息可靠冗余，进而实现车本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.针对非机辆模式如动车组、动集式动车组、城轨列车等，列车首尾两端的车载信号设备互为独立状态，或仅通过贯通通信总线方式交互数据实现的冗余，通过配置直接或间接首尾交互数据通道，实现列车两端车载信号设备全部或部分互为冗余，列首列尾信号设备可配置为热备或冷备方式，提高车载信号设备的可用性和可靠性。2.首尾交互数据通道可为首尾设备间直接无线通信，可为贯通列车的总线通信或点对点串行通信方式，首尾距离较长增加通信中继，也可采用首尾设备均与地面通信间接实现首尾数据交互，通信网络可采用双网或多网冗余，首尾数据交互可单独或组合采用首尾设备直接通信或通过首尾设备的车地通信间接实现，进而实现首尾信号设备冗余；列首与列尾信号设备间无线通信可采用微波、数传电台、感应通信、WLAN、WIMAX等通信方法，可采用扩频、跳频、定向天线等技术，满足首尾无线通信要求，可同时采用多种或多个通信方式组合；车地双向通信可采用移动通信技术（如GSM
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R、GPRS无线分组交换技术、LTE、后续推出的新一代移动通信技术等）、卫星通信（如低延时卫星移动通信等）、WLAN、WIMAX、微波通信、波导管、泄露电缆、感应环线、信标等点式或连续通信技术，根据应用场景匹配合适的通信技术，针对通信盲弱区采用中继、直放站等方式加强场强，同时可采用蜂窝通信、扩频、调频等技术提高通信可靠性，可采用定向天线等，可同时采用多种或多个通信方式组合；列车首尾贯通通信总线可采用RS422、RS485、CAN总线、MVB总线、以太网等总线或点对点串行通信技术等，介质可采用电缆或光纤，若采用电缆介质应采用差分通信方式，可同时采用多种或多个通信方式组合，提高通信可靠性。3.地面设备可具备与同一列车列首列尾信号设备同时交互数据的能力，列车的列首车载信号设备与列尾车载信号设备应能通过ID号或其他方式被区分，即可提高车地通信冗余和可靠性，也可间接实现首尾设备间数据交互，在列首设备或主控设备车地通信正常时，列尾设备或备用设备的车地通信可用于车地间交互非关键数据如状态监控和诊断信息等。4.应用于多列车虚拟编组时，前车列尾设备可借助首尾数据交互通道实现前后车的车车通信的通信中继，或通过前车列尾的车地通信获取前车信息并再通过前后车的车车通信实现数据交互，通信网络可作为虚拟编组车车通信的一部分。5.车载信号设备包括列控车载设备如ATP、LKJ、ATO等以及相关设备，同时也包括车载监测诊断设备等，正常情况下，可默认列首信号设备或列车激活端设备为主控设备，主控设备应能实时检测和监测备用设备状态，首尾两端同步以主控端设备为准，备用设备可监测主控设备状态并与主控设备保持时间和处理同步，同时备用设备可用于状态监测记录或向主控设备提供备用设备一端关键信息如压力、运动状态、位置等信息，主控设备可结合备用设备端信息进行控车和列车完整性判断等，对采用热备方式，备用设备可监测状态并与主控设备保持时间和处理同步，满足一定逻辑和条件自动切换，对于采用冷备方式，可降低设备工作时间，但需要手动切换或停车重新上电进行切换。6.首尾设备本身存在冗余，主控端设备可优先在自身系统进行切换，切换逻辑控制按照即有冗余切换方式进行，首尾设备本身不具备冗余或因故障等原因已单...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：陈建明，
类型：发明
国别省市：
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