本發(fā)明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種適用于普速鐵路的行車控制系統(tǒng)。

背景技術：

中國列車運行控制系統(tǒng)(ctcs)立足于中國鐵路的實際運營情況，以分級形式滿足不同線路運輸需求的技術規(guī)范，在保證中國鐵路行車安全的前提下，提高鐵路運輸效率。目前中國的普速鐵路主要使用的是ctcs-0級系統(tǒng)。

ctcs-0級系統(tǒng)是鐵路信號專業(yè)長期發(fā)展形成的一套技術安全保障系統(tǒng)，由通用機車信號和列車運行監(jiān)控記錄裝置(lkj)構(gòu)成，但安全等級未達到sil4級。

lkj設備在機車長交路大面積運用、機車調(diào)配頻繁、既有線路數(shù)據(jù)變化及施工改造頻繁等現(xiàn)實情況下，運營中ctcs-0級系統(tǒng)存在如下的一些安全隱患需要解決：

1)數(shù)據(jù)換裝的問題?；A控車數(shù)據(jù)集中存儲于lkj設備內(nèi)。在列車運行的線路上，只要有任一處線路的參數(shù)發(fā)生變化，就需要相關路局和電務段對交路涉及的機車上的lkj數(shù)據(jù)芯片進行換裝，曾經(jīng)出現(xiàn)過數(shù)據(jù)漏裝、錯裝或提前裝等問題，另外，維護和換裝lkj設備的基礎控車數(shù)據(jù)需要大量的管理及技術人員，而且勞動強度很大，對安全運營和安全生產(chǎn)有不利影響。

2)線路臨時限速管理的問題。臨時限速命令通過車載ic卡提前存入車載lkj設備內(nèi)。如果遇到需要設置突發(fā)性臨時限速的情況，則有可能來不及更改車載ic卡內(nèi)的臨時限速命令，只能由司機根據(jù)調(diào)度命令來人工控制列車，過多依賴于人工控制和行車管理流程將存在較大的安全隱患。

3)司機介入列車定位的問題。開車對標時，需要司機人工操作來確定列車位置，列車的車載設備根據(jù)司機輸入的位置調(diào)用控車數(shù)據(jù)。列車在運行過程中如果定位誤差較大，需要司機進行人工校標。

4)司機選取不同線路控車數(shù)據(jù)的問題。列車進站、出發(fā)以及轉(zhuǎn)線作業(yè)前，需要司機人工選擇支線號、股道號或發(fā)車口，lkj設備依此來調(diào)取相應線路的線路數(shù)據(jù)。

5)司機與調(diào)度員之間的溝通采用傳統(tǒng)的“車機聯(lián)控”模式：人工管理的問路行車和指路行車方式；控車依據(jù)以地面信號顯示為主，機車信號為輔。司機的監(jiān)督責任較大。

ctcs-2級和ctcs-3級列控系統(tǒng)技術的安全等級較高，但是不適應于普速鐵路的行車控制，原因如下：

1、ctcs-2級列控系統(tǒng)

1)ctcs-2級列控系統(tǒng)作為200km/h及以上高速鐵路列控系統(tǒng)的整體方案，包括很多普速鐵路不具備也不需要的功能，甚至與普速鐵路的運營需求矛盾。

2)ctcs-2級列控系統(tǒng)采用有源應答器的方式傳輸列車動態(tài)數(shù)據(jù)，普速鐵路由于站場復雜，如果采用ctcs-2級列控系統(tǒng)會造成有源應答器的大量使用，大幅增加建設和改造的費用。

3)ctcs-2級列控系統(tǒng)目前使用的線路設計、管理較為統(tǒng)一，普速鐵路的列車業(yè)務復雜，管理流程不一致，ctcs-2級列控系統(tǒng)無法滿足普速鐵路運營需求。

4)ctcs-2級列控系統(tǒng)造價昂貴，普速鐵路運營里程長、建設造價低、運營需求沒有高鐵線路要求高，ctcs-2級列控系統(tǒng)不適用于普速鐵路。

2、ctcs-3級列控系統(tǒng)

1)ctcs-3級列控系統(tǒng)作為300km/h及以上高速鐵路列控系統(tǒng)的整體方案，功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復雜，包括很多普速鐵路不具備也不需要的功能。

2)ctcs-3級列控系統(tǒng)采用gsm-r/csd方式實現(xiàn)無線通信，每個車地無線通信鏈接占用固定的信道資源，因而控車數(shù)量有限，而普速鐵路同時接發(fā)車的列車較多，所以需要采用共享信道資源的通信方式。

3)ctcs-3級列控系統(tǒng)目前應用的高速鐵路設計、管理較為統(tǒng)一，而普速鐵路的列車業(yè)務復雜，與高速鐵路的管理流程不一致，ctcs-3級列控系統(tǒng)無法完全滿足普速鐵路的運營需求。

4)ctcs-3級列控系統(tǒng)造價昂貴，普速鐵路運營里程長、建設造價低、運營需求沒有高鐵線路要求高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于普速鐵路的行車控制系統(tǒng)，很好的解決了ctcs-0級列控系統(tǒng)存在的問題，提高了列控系統(tǒng)的安全等級，應用在新建和既有200km/h及以下的普速線路，是十分必要的。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種適用于普速鐵路的行車控制系統(tǒng)，包括：地面設備、車載設備與無線通信模塊；其中：

所述車載設備，用于根據(jù)地面設備發(fā)送的軌道電路信息、應答器信息以及控車數(shù)據(jù)，生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線并以此對列車超速進行自動防護，當列車超速或臨近防護終點，輸出常用制動或緊急制動來監(jiān)控列車安全運行，并且還結(jié)合地面設備發(fā)送的軌道電路控車碼和控車數(shù)據(jù)生成行車許可；

所述地面設備，用于提供用于定位的應答器信息，當列車到達特定位置后，將軌道電路信息發(fā)送給車載設備；還將進路信息、臨時限速信息以及自身存儲的線路數(shù)據(jù)生成為控車數(shù)據(jù)發(fā)送給車載設備；

所述無線通信模塊，用于實現(xiàn)地面設備與車載設備之間的車地數(shù)據(jù)傳輸。

2、根據(jù)權利要求1所述的一種適用于普速鐵路的行車控制系統(tǒng)，所述車載設備包括：

車載安全計算機vc、軌道電路信息接收單元、應答器信息接收單元、無線傳輸單元、測速測距處理單元、列車接口單元、人機界面單元、數(shù)據(jù)記錄單元、速度傳感器、軌道電路天線與應答器天線；其中：

人機界面單元，用于提供操作界面；

速度傳感器，用于實現(xiàn)列車運行速度的檢測；

測速測距處理單元，用于根據(jù)列車運行速度以及列車與前方目標的距離，判定列車是否超速或臨近防護終點；

列車接口單元，用于實現(xiàn)車載設備與列車的連接；

數(shù)據(jù)記錄單元，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲；

無線傳輸單元，用于與無線通信模塊進行無線數(shù)據(jù)通信；

軌道電路信息接收單元，用于通過軌道電路天線接收軌道電路信息；

應答器信息接收單元，用于通過應答器天線接收應答器信息；

車載安全計算機vc，用于根據(jù)地面設備提供的定位信息實現(xiàn)列車定位；還用于根據(jù)地面設備發(fā)送的軌道電路信息、應答器信息以及控車數(shù)據(jù)，生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線并依曲線對列車超速進行自動防護，當列車超速或臨近防護終點，輸出常用制動或緊急制動來監(jiān)控列車安全運行，并且還結(jié)合地面設備發(fā)送的軌道電路信息和控車數(shù)據(jù)生成行車許可。

所述車載安全計算機vc包括如下7種種工作模式，包括待機模式、部分監(jiān)控模式、完全監(jiān)控模式、目視行車模式、引導模式、調(diào)車模式與隔離模式。

所述車載設備還包括：

c0控制單元，用于實現(xiàn)列車在既有ctcs-0級系統(tǒng)行車控制功能。

所述地面設備包括：區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心、車站計算機聯(lián)鎖、臨時限速服務器、調(diào)度集中系統(tǒng)、軌道電路、無源應答器；其中：

所述無源應答器，用于提供用于定位的應答器信息；

所述軌道電路，實現(xiàn)軌道占用檢查和列車完整性檢查，并向車載設備提供軌道電路控車碼；

當列車到達特定位置后，所述區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心與管轄范圍內(nèi)的車站計算機聯(lián)鎖通信獲得進路信息，與臨時限速服務器通信，獲得由調(diào)度集中系統(tǒng)通過臨時限速服務器發(fā)送的臨時限速信息；并將進路信息、臨時限速信息以及其自身存儲的線路數(shù)據(jù)結(jié)合在一起生成控車數(shù)據(jù)。

所述無線通信模塊采用gsm-r/gprs系統(tǒng)作為車地數(shù)據(jù)傳輸平臺；

gsm-r/gprs系統(tǒng)包括：依次連接的bts、bsc/pcu、sgsn以及ggsn；

車載設備中的無線傳輸單元rtu通過消息傳輸中間件mt，并經(jīng)um接口與bsc/pcu設備連接；

地面設備中區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心內(nèi)的無線通信服務器通過gi接口與ggsn設備連接；當區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心與ggsn設備距離在一定范圍內(nèi)時，通過局域網(wǎng)與ggsn設備連接，否則，通過鐵路專用ip數(shù)據(jù)網(wǎng)與ggsn連接。

車地數(shù)據(jù)傳輸過程如下：

mt上電后，自動搜索gsm-r網(wǎng)絡，完成小區(qū)選擇，然后進行gprs附著；gprs附著成功后，rtu控制mt進行pdp激活；sgsn根據(jù)pdp激活請求中攜帶的apn，選擇本局ggsn，建立gtp隧道；ggsn從系統(tǒng)的ip地址池里為mt動態(tài)分配ip地址，并返回pdp激活接收消息；mt向rtu返回pdp激活成功消息；

pdp激活成功后，mt獲得了ip地址，通過gprs網(wǎng)絡，從而與地面設備進行ip數(shù)據(jù)通信。

由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，提升了鐵路運輸?shù)陌踩Ｕ稀Ｔ谄账勹F路中，對于運營管理，本系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的“車機聯(lián)控”模式，由原來人工管理的“問路行車”、“指路行車”方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛绍囕d設備控制列車行車的方式；對于行車憑證，實現(xiàn)了由“地面信號顯示為主，機車信號為輔”，轉(zhuǎn)變?yōu)橄颉败囕d提供行車許可，車載信號為主，地面信號顯示為輔”。對于臨時限速的控制，取消了司機刷卡設定臨時限速的人工管理方式，解決了列車在運行途中臨時限速無法上車的技術難題，進一步提升了普速鐵路的安全性；同時，實現(xiàn)普速線路機車裝備車載設備的突破，與國際列控技術實現(xiàn)接軌，大幅度提升我國鐵路裝備技術現(xiàn)代化水平。其次，本系統(tǒng)作為ctcs技術體系一個重要環(huán)節(jié)，將對構(gòu)建完整的ctcs技術體系，推動我國鐵路技術裝備水平，為運輸提供安全、經(jīng)濟、適用的技術保障起到重要作用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種適用于普速鐵路的行車控制系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的地面設備發(fā)送控車數(shù)據(jù)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的gsm-r/gprs系統(tǒng)與地面設備及車載設備連接示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的gsm-r/gprs系統(tǒng)與地面設備連接示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的車地數(shù)據(jù)傳輸方式的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種適用于普速鐵路的行車控制系統(tǒng)(ctcs-1級列控系統(tǒng))的示意圖。如圖1所示，其主要包括：地面設備、車載設備與無線通信模塊。

所述車載設備，用于根據(jù)地面設備發(fā)送的軌道電路信息、應答器信息以及控車數(shù)據(jù)，生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線并以此對列車超速進行自動防護，當列車超速或臨近防護終點(可通過閾值來確定)，輸出常用制動或緊急制動來監(jiān)控列車安全運行，并且還結(jié)合地面設備發(fā)送的軌道電路控車碼和控車數(shù)據(jù)生成行車許可；

所述地面設備，用于提供用于定位的應答器信息，當列車到達特定位置后，將軌道電路信息發(fā)送給車載設備；還將進路信息、臨時限速信息以及自身存儲的線路數(shù)據(jù)生成為控車數(shù)據(jù)發(fā)送給車載設備；

所述無線通信模塊，用于實現(xiàn)地面設備與車載設備之間的車地數(shù)據(jù)傳輸。

上述系統(tǒng)為ctcs-1級列控系統(tǒng)，其特征是：采用目標距離連續(xù)速度控制模式監(jiān)控列車安全運行；通過無線通信方式傳輸控車數(shù)據(jù)(含固定的線路數(shù)據(jù)、進路信息和臨時限速信息等)；由軌道電路實現(xiàn)軌道占用檢查；車載設備結(jié)合軌道電路控車碼和以上控車數(shù)據(jù)生成行車許可；根據(jù)無源應答器實現(xiàn)列車定位功能。

為了便于理解，下面結(jié)合附圖進行詳細說明。

1、車載設備

車載設備符合故障-安全原則，采用冗余結(jié)構(gòu)，單系獨立設備故障后不影響系統(tǒng)運用。車載設備主要由車載主機和車載外圍設備組成，并通過接口與電力機車、內(nèi)燃機車或動車組等外部設備連接。

車載設備主要包括：車載安全計算機vc(即c1主控單元)、軌道電路信息接收單元、應答器信息接收單元、無線傳輸單元、測速測距處理單元、列車接口單元、人機界面單元、數(shù)據(jù)記錄單元、速度傳感器、軌道電路天線與應答器天線；主要功能如下：

車載安全計算機vc、軌道電路信息接收單元、應答器信息接收單元、無線傳輸單元、測速測距處理單元、列車接口單元、人機界面單元、數(shù)據(jù)記錄單元、速度傳感器、軌道電路天線與應答器天線；其中：

人機界面單元，用于提供操作界面；

速度傳感器，用于實現(xiàn)列車運行速度的檢測；

測速測距處理單元，用于根據(jù)列車運行速度以及列車與前方目標的距離，判定列車是否超速或臨近防護終點；

列車接口單元，用于實現(xiàn)車載設備與列車的連接；

數(shù)據(jù)記錄單元，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲；

無線傳輸單元，用于與無線通信模塊進行無線數(shù)據(jù)通信；

軌道電路信息接收單元，用于通過軌道電路天線接收軌道電路信息；

應答器信息接收單元，用于通過應答器天線接收應答器信息；

車載安全計算機vc，用于根據(jù)地面設備提供的定位信息實現(xiàn)列車定位；還用于根據(jù)地面設備發(fā)送的軌道電路信息、應答器信息以及控車數(shù)據(jù)，生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線并依曲線對列車超速進行自動防護，當列車超速或臨近防護終點，輸出常用制動或緊急制動來監(jiān)控列車安全運行，并且還結(jié)合地面設備發(fā)送的軌道電路信息和控車數(shù)據(jù)生成行車許可。

所述車載安全計算機vc包括如下7種種工作模式，包括待機模式、部分監(jiān)控模式、完全監(jiān)控模式、目視行車模式、引導模式、調(diào)車模式與隔離模式。

此外，所述車載設備還包括：

c0控制單元，用于實現(xiàn)列車在既有ctcs-0級系統(tǒng)行車控制功能。

另外，上述車載設備還具有停車防護、溜逸防護和退行防護功能，且具有ctcs-1及ctcs-0等級轉(zhuǎn)換功能。

2、地面設備

其主要包括：區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心、車站計算機聯(lián)鎖、臨時限速服務器、調(diào)度集中系統(tǒng)、軌道電路、無源應答器；主要功能如下：

無源應答器，用于提供用于定位的應答器信息；

所述軌道電路，實現(xiàn)軌道占用檢查和列車完整性檢查，并向車載設備提供軌道電路控車碼(即軌道電路信息)；

如圖2所示，當列車到達特定位置后，所述區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心與管轄范圍內(nèi)的車站計算機聯(lián)鎖通信獲得進路信息，與臨時限速服務器通信，獲得由調(diào)度集中系統(tǒng)通過臨時限速服務器發(fā)送的臨時限速信息；并將進路信息、臨時限速信息以及其自身存儲的線路數(shù)據(jù)結(jié)合在一起生成控車數(shù)據(jù)，通過無線通信模塊向外發(fā)送?？剀嚁?shù)據(jù)以報文形式發(fā)送，該報文與有源應答器的報文格式保持一致。

區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心設備間通過信號系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心站間信息，主要包括站間邊界的軌道區(qū)段編碼信息、軌道區(qū)段狀態(tài)信息、信號機狀態(tài)信息、災害防護信息以及區(qū)間改方信息。

無源應答器的定位信息作為列車定位的依據(jù)，在正常狀態(tài)下，車載設備依據(jù)應答器鏈接、線路數(shù)據(jù)和臨時限速等信息以及軌道電路控車碼，生成目標距離連續(xù)速度控制模式。無線通信中斷后，車載可進入降級狀態(tài)，車載可采用無源應答器中的應答器鏈接、線路數(shù)據(jù)等信息以及軌道電路控車碼，控制列車運行。

3、無線通信模塊

所述無線通信模塊采用gsm-r/gprs系統(tǒng)作為車地數(shù)據(jù)傳輸平臺；

如圖3所示，gsm-r/gprs系統(tǒng)包括：依次連接的bts、bsc/pcu、sgsn以及ggsn；車載設備中的無線傳輸單元rtu通過消息傳輸中間件mt，并經(jīng)um接口與bsc/pcu設備連接；地面設備中區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心內(nèi)的無線通信服務器通過gi接口與ggsn設備連接。

如圖4所示，當區(qū)域列控數(shù)據(jù)中心與ggsn設備距離在一定范圍內(nèi)時(如同一棟大樓)，通過局域網(wǎng)與ggsn設備連接，否則，通過鐵路專用ip數(shù)據(jù)網(wǎng)與ggsn連接。

為確保數(shù)據(jù)傳輸可靠性，數(shù)據(jù)網(wǎng)中應為c1應用分配單獨的vpn。

車地數(shù)據(jù)傳輸過程如圖5所示，主要過程為：

mt上電后，自動搜索gsm-r網(wǎng)絡，完成小區(qū)選擇，然后進行gprs附著；gprs附著成功后，rtu控制mt進行pdp激活；sgsn根據(jù)pdp激活請求中攜帶的apn，選擇本局ggsn，建立gtp隧道；ggsn從系統(tǒng)的ip地址池里為mt動態(tài)分配ip地址，并返回pdp激活接收消息；mt向rtu返回pdp激活成功消息；pdp激活成功后，mt獲得了ip地址，通過gprs網(wǎng)絡，從而與地面設備進行ip數(shù)據(jù)通信。

本發(fā)明實施例上述方案，提升了鐵路運輸?shù)陌踩Ｕ?。在普速鐵路中，對于運營管理，本系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的“車機聯(lián)控”模式，由原來人工管理的“問路行車”、“指路行車”方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛绍囕d設備控制列車行車的方式；對于行車憑證，實現(xiàn)了由“地面信號顯示為主，機車信號為輔”，轉(zhuǎn)變?yōu)橄颉败囕d提供行車許可，車載信號為主，地面信號顯示為輔”。對于臨時限速的控制，取消了司機刷卡設定臨時限速的人工管理方式，解決了列車在運行途中臨時限速無法上車的技術難題，進一步提升了普速鐵路的安全性；同時，實現(xiàn)普速線路機車裝備車載設備的突破，與國際列控技術實現(xiàn)接軌，大幅度提升我國鐵路裝備技術現(xiàn)代化水平。其次，本系統(tǒng)作為ctcs技術體系一個重要環(huán)節(jié)，將對構(gòu)建完整的ctcs技術體系，推動我國鐵路技術裝備水平，為運輸提供安全、經(jīng)濟、適用的技術保障起到重要作用。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。