CN109229149A - 区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，包括：辅助驾驶单元，用于实现整车断电后，24小时不间断地监督中心远程的休眠唤醒命令；定位单元，包括车头车尾两端设置的应答器传输单元天线和地面布设的尾端定位应答器，用于实现双端冗余定位功能；行车综合自动化子系统，包括自动列车监控子系统和综合监控子系统，在控制中心和备用中心分别增设乘客调、车辆调工作站用来远程控制列车运行。通过提出适用于全自动运行的互联互通列车控制系统，满足中国庞大铁路网和巨大城市轨道交通路网的资源共享和互联互通要求，满足FAO全自动运行的发展趋势，实现各路间共线、跨线运营，提高资源共享水平和网络化运营水平。

Description

区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统。

背景技术

随着我国城市轨道交通的快速发展，特大城市及大城市正在形成轨道交通线网，保证行车安全与高效的列车运行控制系统变得越来越重要。

近十几年来，基于通信的列车运行控制系统(Communication Based TrainControl，以下简称“CBTC”)已成为城市轨道交通信号系统的发展方向。由于我国不同城市和线路的系统各有差别，给项目建设和运营维护带来极大麻烦。2007年，北京交通大学公开了一种基于通信的互联互通I-CBTC列车运行控制系统(ZL200710063144.1)，该系统是采用无线通信方式实现轨道交通路网资源共享和互联互通的基于通信的列车安全控制系统，将传统的CBTC系统进行了规范化和标准化，2015年北京中国城市轨道交通协会进一步制定并完善了互联互通团体的规范：

第一，互联互通团体规范统一了互联互通系统总体需求，主要明确以下3点内容：

CBTC互联互通系统的总体功能要求，以及ATS子系统、ATP子系统、ATO子系统、CI子系统、DCS子系统、维护支持子系统、培训子系统等功能要求和性能需求。

CBTC互联互通系统的构成要求。

CBTC互联互通系统的性能要求。

第二，互联互通团体规范对互联互通车载人机界面技术条件，进行了规范化、标准化。统一车载人机界面的颜色、图例、整体效果、司机室按钮、开关、指示灯位置、声光报警等要求。

第三，互联互通团体规范已明确CBTC互联互通系统架构组成、物理和功能接口分配，制定功能对照列表，并针对各个子系统进行功能分配。

第四，为了实现车地信号系统的互联互通，统一了所有车地接口相关的系统架构设计，明确了各通信接口的连接两端、通信路径、和主要功能：

统一车载电子地图相关规则。明确CBTC互联互通系统电子地图的总体要求、线路描述原则，电子地图数据组成和数据结构。

统一应答器报文规范。明确CBTC互联互通应答器报文的总体要求、通信结构及接口连接方式，统一互联互通应答器报文结构及发包情况。

统一CBTC系统车地连续通信协议规范。规范明确VOBC-ZC、VOBC-CI、VOBC-ATS等子系统之间的接口连接方式、通信体系结构、接口数据相关的处理。

统一车载列车自动保护(ATP)/列车自动运行(ATO)系统与车辆的接口技术要求。

统一LTE专用频段。基于通信的列车控制(CBTC)系统已在城市轨道交通广泛使用。目前CBTC系统各厂家的车地无线通信制式多种多样，包括802.11b/g/n/i，GSM-R、以及最近正在兴起的LTE-R等，传输介质包括自由波、波导、漏缆，频率也包括2.4G、5.8G、专用频段等。传输协议方面，有的厂家使用TCP协议建立点对点通信连接，有的厂家使用UDP协议，有的厂家使用广播或者多播模式。安全协议方面，各厂家基本都不相同。针对地铁国内地铁车地无线通信技术研究相对匮乏，无相关统一标准，地铁无线可能成为CBTC系统安全的短板。随着轨道交通网络化运营以及自动化程度的不断提高，城市轨道交通车地通信的重要性将会进一步增强，所需带宽也会进一步增大。为保证城市轨道交通运营安全，应采用具有足够带宽的专用频段来保证城市轨道交通的安全运营。2015年2月，在中城协持续大力推动下，城市轨道交通获批1785-1802Hz专用无线通信频段，协会明确推荐采用更具技术优势的LTE制式进行综合业务承载。

不同线路之间的地面设备接口协议统一。既有CBTC系统多为单条线路部署，不同线路之间的地面设备接口比较简单，无法实现互联互通信号系统列车无缝平滑运行、线网统一调度管理的功能。不同线路之间地面设备接口协议包括ZC子系统、CI子系统、ATS子系统、MSS子系统的接口协议。

ZC子系统之间接口协议。互联互通团体规范对CBTC互联互通ZC-ZC接口进行描述，明确跨线间ZC设备间的接口连接方式、通信体系结构、接口数据相关的处理，应用信息相关定义等。

CI子系统之间接口协议、互联互通团体规范对CBTC互联互通CI-CI接口进行描述，明确跨线间CI设备间的接口连接方式、通信体系结构、接口数据相关的处理，应用信息相关定义等。

ATS子系统之间接口协议。互联互通团体规范对CBTC互联互通ATS-ATS接口进行描述，明确跨线间ATS设备间的接口连接方式、通信体系结构、接口数据相关的处理，应用信息相关定义等。

MSS子系统之间接口协议。互联互通团体规范对CBTC互联互通MSS-MSS接口进行描述，明确跨线间MSS设备间的接口连接方式、通信体系结构、接口数据相关的处理，应用信息相关定义等。

另一方面，随着人工智能、物联网、传感器等技术的高速发展，目前轨道交通技术发展在自动化、信息化、智能化具有深度融合的趋势，如全自动车辆段、列车信息上传、大范围的视频监控、LTE-M应用、应急联动，因而全自动运行系统也应运而生。根据UITP数据，截止2017年12月，随着伊斯坦布尔全自动地铁五号线的开通，全球共计有19个国家，40个城市的61条全自动驾驶地铁线路处于运营状态，运营里程达到982公里。UITP预计到2020年，城市轨道交通中75％新线将按照全自动驾驶模式设计，40％既有改造线路将具备全自动驾驶运营能力。到2025年,全球运营的全自动线路将达到2300km。

国外高速铁路方面，伴随着列车运行密度的不断加大以及运行速度的提高,人工驾驶列车已经很难满足高速铁路对进一步提高运营效率的需求，提高列车运行自动化程度是大势所趋。德国铁路(股份)公司(DBAG)计划到2023年实现干线列车自动驾驶。法国国营铁路公司(SNCF)也将于2023年之前开通自动驾驶的高速TGV列车，预计将使同一线路上运行的列车增加25％，间隔时间从180秒缩短至108秒，乘客的等待时间缩短一分多钟。德日法等高速铁路发达国家均已将高速铁路自动驾驶列为本国铁路发展纲要。列车自动驾驶系统能够完成复杂参数的自动控制，在保障列车运行安全的基础上,同时也使得运行的效率、旅客的舒适度、节能以及停车精度等性能指标得到提高。更重要的是自动驾驶能够减少工作人员失误，改善工作条件，提高系统可靠性。

全自动运行系统不仅是提升技术装备的自动化水平，而是轨道交通技术水平和运营方式的全面的提升，它提高整个轨道交通控制设备的RAMS(可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可维修性(Maintainability)和安全性(Safety))等级，以保障系统在无人监控的情况下的高安全、高可靠、高度自动化运行。全自动运行系统具有以下技术优势：

通过多专业的深度集成提升整体自动化水平，以行车指挥为核心，信号与车辆、电力、机电、通信等多系统深度集成，实现正常及故障情况下多专业自动联动，提升轨道交通运行系统的整体自动化水平。

通过全方位充分的冗余配置提高系统的可靠性。信号在既有设备冗余的基础上，增强了冗余配置。例如车辆加强了双网冗余控制，增加与信号、PIS的接口冗余配置等。

通过增强对乘客和运营人员的防护提升整体的安全性。增强乘客防护功能，对乘客上下车及车内安全进行防护。增强运营人员防护功能。

通过丰富的中央控制功能提升应急处理能力。全自动运行系统将弱化车站功能，加强中心的控制功能，实现列车全自动运行的全面监控，详细的各设备系统监测与维护调度，提供远程的面向乘客的服务。控制中心新增车辆调度及乘客调度，实现车辆远程控制、状态监控及乘客服务的功能。

作为新一代城市轨道交通系统，全自动运行技术可进一步提升城市轨道交通运行系统的安全与效率，降低人为失误率和人工成本，降低运营能耗，是衡量城市轨道交通系统先进水平的标尺。

全自动运行是城市轨道交通未来的发展方向。我国自主研发的全自动运行系统已应用于正在建设的北京地铁燕房线，成为我国第一条应用自主化全自动运行系统的城市轨道交通项目。2016年7月21日，北京市政府新闻办举办的“城市精细化管理与应急保障”专项系列成果发布会上披露，北京地铁燕房科技示范线上取得的成果和经验，将在3、12、17、新机场线等新一轮轨道交通线路建设中推广应用，到2020年，北京市新建全自动运行线路初步预测300km。

城市轨道交通全自动运行系统技术规范涵盖系统总体需求、系统接口、测试、运营、工程设计等内容。

传统技术提到两个城市轨道交通的两个先进的技术方向，但目前两个技术方向独立发展，CBTC互联互通系统并不具备全自动运行的功能，如休眠唤醒、正线跳跃对标、全自动洗车等等。随着网络化运营的不断深入，自动化水平不断提高，为实现全自动运行系统的标准化，促进和规范城市轨道交通的发展，互联互通的全自动运行系统(IFAO)正在成为城市轨道交通的首选方案。IFAO产品结合互联互通和全自动运行的两大产品线的核心技术优势，不仅仅实现了共线网络化运营，提高运营安全性，降低运营人员劳动强度，提升运营效率，还能够使全自动运行信号系统功能和接口实现了标准化，规范行业发展方向。

因此，现有技术缺乏适用于全自动运行系统的互联互通关键技术。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提出一种区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，包括：

辅助驾驶单元AOM，用于实现整车断电后，24小时不间断地监督中心远程的休眠唤醒命令，实现全自动驾驶的休眠唤醒功能；

定位单元，包括车头车尾两端设置的应答器传输单元BTM天线和地面的预设位置布设的尾端定位应答器，用于实现双端冗余定位功能；

行车综合自动化子系统TIAS，包括自动列车监控子系统ATS和综合监控子系统，在控制中心和备用中心分别增设乘客调、车辆调工作站用来远程控制列车运行。

可选地，还包括：

联锁CI增设接口，包括车库门接口、信号系统的区域封锁开关SPKS接口、站台关门PCB按钮接口、洗车机接口和对位隔离通信接口，实现所述全自动运行互联互通列车运行控制系统的车库门联动和防护功能、场段内及正线区间的人员防护功能和全自动洗车功能，以及车门站台门对位隔离功能。

区域控制器ZC系统的休眠唤醒功能控制接口，实现全自动运行互联互通列车运行控制系统的全自动无人车库内的休眠唤醒功能；

车载控制器VOBC系统功能接口，包括障碍物脱轨检测接口、车辆火灾接口、单个转向架隔离电气接口和实现车门站台门对位隔离功能、远程车辆控制功能的列车控制和管理系统TCMS接口。

可选地，还包括：

AOM与TIAS接口，用于实现休眠唤醒命令下发和状态的反馈；

全自动运行远程控制接口，用于实现列车自动保护系统ATP和TIAS之间的信息交互；

车门站台门对位隔离接口，用于实现ATP子系统向联锁子系统发送车门故障隔离站台门信息，以及联锁子系统向ATP子系统发送站台门故障隔离车门信息；

全自动洗车接口，用于实现ATP子系统向联锁子系统发送洗车请求信息，以及联锁子系统向ATP子系统发送洗车请求确认信息；

休眠唤醒、全自动运行信息控制接口，用于实现ATP子系统向ZC子系统发送障碍物检测状态、跳跃对标申请信息、休眠唤醒申请信息和人工筛选请求信息，以及ZC子系统向ATP子系统发送休眠唤醒允许命令信息、允许碰撞移动授权信息、SPKS及车库门状态信息、雨雪模式信息和跳跃对标允许信息。

可选地，AOM与TIAS接口具体用于：

AOM向TIAS发送状态信息，所述状态信息包括：休眠唤醒状态信息、车辆输入状态信息和唤醒VOBC自检完成状态信息；

TIAS向AOM发送命令信息，所述命令信息包括：休眠命令信息和唤醒命令信息；

可选地，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统的全自动运行场景包括18个正常场景和23个异常场景；

其中，所述全自动运行场景包括早间上电场景、列车唤醒场景、列车出库场景、进入正线服务场景、列车正线运行场景、站台停车场景、站台发车场景、列车自动折返场景、停止正线服务场景、列车回库场景、列车休眠场景、雨雪模式场景和自动洗车场景。

可选地，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统中的轨旁设备按照以下布置原则进行布置：

布置长型应答器，以实现列车静态定位并具备自动唤醒的存车区域，所述长型应答器辐射范围为±50cm，列车在停车点的±50cm范围内均可接收所述长型应答器，所述长型应答器用于唤醒后确认列车位置；

保证头端BTM故障情况下，使用尾端BTM精确停车，在车站外方布置与站台一致的精确停车应答器，以提高IFAO的可用性；

采用双库线时计轴的布置原则，以应对全自动运行系统多数情况下车库线上的双列车停车需求。

可选地，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统采用LTE进行无线通信，依赖于自动控制和中心集中控制，进行信号系统的控制信息、视频信息、PIS信息、广播信息的传输；

所述LTE的带宽基于业务需求按需分配，通过优先级保证机制，保障最高优先级用户业务的接入；

所述LTE的车载终端与轨旁基站之间采用AS信令的加密、完整性保护以及用户平面数据的机密性保护，所述车载终端在接入所述轨旁基站的无线网络时，必须通过无线核心网的认证和鉴权。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过在I-CBTC系统和FAO系统基础上提出一套适用于全自动运行的互联互通列车控制系统，满足中国庞大铁路网和巨大城市轨道交通路网的资源共享和互联互通要求，满足FAO全自动运行的发展趋势，实现各路间共线、跨线运营，提高资源共享水平和网络化运营水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的互联互通的接口示意图；

图3为本发明一实施例提供的全自动运行场景示意图；

图4为本发明一实施例提供的长型应答器的布置位置示意图；

图5为本发明一实施例提供的站外精确停车应答器的布置位置示意图；

图6为本发明一实施例提供的双库线计轴布置示意图；

图7为本发明一实施例提供的LTE设备加密传输示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本实施例提供的一种区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统(IFAO)的结构示意图，包括：

辅助驾驶单元AOM 101，用于实现整车断电后，24小时不间断地监督中心远程的休眠唤醒命令，实现全自动驾驶的休眠唤醒功能；

具体地，相比传统互联互通系统，在本实施例的IFAO中，列车的VOBC系统增加了辅助驾驶单元(AOM)，通过该设备能够实现整车断电后，由该设备24小时不间断地监督中心远程的休眠唤醒命令，实现全自动驾驶的休眠唤醒功能。

定位单元102，包括车头车尾两端设置的应答器传输单元BTM天线和地面的预设位置布设的尾端定位应答器，用于实现双端冗余定位功能；

具体地，相比传统的互联互通系统，在本实施例的IFAO中，车载的VOBC系统增强了定位功能，通过在车头车尾两端增设BTM天线，并在地面的规定位置布设尾端定位应答器，实现双端冗余定位功能，大幅提高全自动运行的可靠性。

行车综合自动化子系统TIAS 103，包括自动列车监控子系统ATS和综合监控子系统，在控制中心和备用中心分别增设乘客调、车辆调工作站用来远程控制列车运行。

相比传统互联互通系统，在本实施例的IFAO中，TIAS子系统代替了ATS子系统，集成了传统互联互通的ATS子系统以及综合监控子系统，实现了包含ATS、PIS、FAS、BAS、AFC、CCTV等信号、通信、供电领域的综合自动化监控系统。同时，TIAS在控制中心和备用中心分别增设乘客调、车辆调工作站用来远程控制列车运行：

车辆调工作站用于代替司机，从远程来监控车辆运行状态，远程控制单列车或者多列车的休眠唤醒、紧急制动、开关门等功能，设置与车辆空调电热照明等相关参数，为车辆运行提供远程控制手段。

乘客调工作站用于通过语音和视频远程服务乘客，接听乘客呼叫，并可以进行远程广播、调取CCTV查看实时视频等用于提高乘客服务质量。

相比传统的互联互通系统，TIAS系统增设了一个备用控制中心，即设置主备两个控制中心，均设置各调度席位(车辆调、乘客调等)，每个中心均可实现对全线的管理，大幅提高可用性。

其中，TIAS信号网关四重冗余设计，用于TIAS与CI/ZC/VOBC/DSU进行通信，大大提高了通信的可靠性。

本实施例通过在I-CBTC系统和FAO系统基础上提出一套适用于全自动运行的互联互通列车控制系统，满足中国庞大铁路网和巨大城市轨道交通路网的资源共享和互联互通要求，满足FAO全自动运行的发展趋势，实现各路间共线、跨线运营，提高资源共享水平和网络化运营水平。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，还包括：

联锁CI增设接口，包括车库门接口、信号系统的区域封锁开关SPKS接口、站台关门PCB按钮接口、洗车机接口和对位隔离通信接口，实现所述全自动运行互联互通列车运行控制系统的车库门联动和防护功能、场段内及正线区间的人员防护功能和全自动洗车功能，以及车门站台门对位隔离功能。

区域控制器ZC系统的休眠唤醒功能控制接口，实现全自动运行互联互通列车运行控制系统的全自动无人车库内的休眠唤醒功能；

车载控制器VOBC系统功能接口，包括障碍物脱轨检测接口、车辆火灾接口、单个转向架隔离电气接口和实现车门站台门对位隔离功能、远程车辆控制功能的列车控制和管理系统TCMS接口。

AOM与TIAS接口，用于实现休眠唤醒命令下发和状态的反馈；

全自动运行远程控制接口，用于实现列车自动保护系统ATP和TIAS之间的信息交互；

车门站台门对位隔离接口，用于实现ATP子系统向联锁子系统发送车门故障隔离站台门信息，以及联锁子系统向ATP子系统发送站台门故障隔离车门信息；

全自动洗车接口，用于实现ATP子系统向联锁子系统发送洗车请求信息，以及联锁子系统向ATP子系统发送洗车请求确认信息；

休眠唤醒、全自动运行信息控制接口，用于实现ATP子系统向ZC子系统发送障碍物检测状态、跳跃对标申请信息、休眠唤醒申请信息和人工筛选请求信息，以及ZC子系统向ATP子系统发送休眠唤醒允许命令信息、允许碰撞移动授权信息、SPKS及车库门状态信息、雨雪模式信息和跳跃对标允许信息。

AOM与TIAS接口具体用于：

AOM向TIAS发送状态信息，所述状态信息包括：休眠唤醒状态信息、车辆输入状态信息和唤醒VOBC自检完成状态信息；

TIAS向AOM发送命令信息，所述命令信息包括：休眠命令信息和唤醒命令信息；

具体地，与传统互联互通CBTC系统相比，在本实施例的IFAO中，FAO实现了车辆信号的一体化设计、信号设备高可靠性冗余配置和信号与综合监控的深度集成，IFAO依托互联互通的接口设计技术路线，增加实现全自动运行的需求的接口。

IFAO接口方案如图2所示，IFAO系统中所述的CI系统，在既有CI系统基础上增加了对车库门、SPKS开关、站台关门PCB按钮、洗车机的接口，以实现全自动运行IFAO的车库门联动和防护功能、场段内及正线区间的人员防护功能、全自动洗车功能，并在原有的站台门接口上增加对位隔离的通信接口，以实现车门站台门对位隔离功能。

IFAO系统中所述的ZC系统在既有ZC系统基础上增加了休眠唤醒功能控制接口，以实现全自动运行IFAO的全自动无人车库内的休眠唤醒功能；增加了车库门/SPKS开关监督控制功能，以实现车库门联动及监督功能、SPKS开关防护区域列车控制功能。考虑到无人车库的不同的线路设计，ZC还具备单列检库、双列检库等不同库线设计情况下的全自动运行回库功能。

IFAO系统的车载VOBC系统在与车辆的接口中，增加全自动运行相关的功能接口，包括障碍物脱轨检测、车辆火灾、单个转向架隔离等电气接口，以及实现车门站台门对位隔离功能、远程车辆控制功能的TCMS接口等。

IFAO系统新增了AOM与TIAS接口，实现休眠唤醒命令下发和状态的反馈，包括辅助驾驶单元(AOM)应向TIAS发送状态信息：休眠唤醒状态、车辆输入状态(包括休眠按钮按下、唤醒按钮按下、车辆欠压保护等)以及唤醒VOBC自检完成状态等；以及TIAS向辅助驾驶单元(AOM)发送如下的命令信息：休眠命令和唤醒命令。

IFAO系统的VOBC与TIAS接口增加全自动运行远程控制接口，车载ATP子系统应向TIAS子系统发送如下信息：火灾确认信息、运行工况确认信息、车载设备报警信息、远程命令请求或确认信息(包括远程紧急制动命令确认、远程关门确认、发车请求、停放指令确认、蠕动模式请求等)等；TIAS子系统应向车载ATP子系统发送如下的数据信息：火灾信息、运行工况信息、全自动驾驶授权、远程命令信息(包括远程紧急制动命令、远程关门、停放指令、蠕动模式授权等)等。

IFAO系统的VOBC与CI接口增加车门站台门对位隔离接口、全自动洗车接口，车载ATP子系统应向联锁子系统发送如下的数据信息：车门故障隔离站台门信息和洗车请求信息；联锁子系统应向车载ATP子系统发送如下的数据信息：站台门故障隔离车门信息和洗车请求确认信息。

IFAO系统的VOBC与ZC接口增加了休眠唤醒、全自动运行信息控制接口，车载ATP向ZC子系统发送如下数据信息：障碍物检测状态、跳跃对标申请、休眠唤醒申请信息和人工筛选请求信息等；ZC子系统应向车载ATP子系统发送如下数据信息：休眠唤醒允许命令信息、允许碰撞移动授权信息、SPKS及车库门状态信息、雨雪模式信息和跳跃对标允许信息等。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统的全自动运行场景包括18个正常场景和23个异常场景；

其中，所述全自动运行场景包括早间上电场景、列车唤醒场景、列车出库场景、进入正线服务场景、列车正线运行场景、站台停车场景、站台发车场景、列车自动折返场景、停止正线服务场景、列车回库场景、列车休眠场景、雨雪模式场景和自动洗车场景，详见附图3。

具体地，相比既有的互联互通的运营场景，由于全自动运行系统需求的引入，使系统运行场景更加丰富，再叠加需要与地面不同供货商的地面联锁、区域控制器互联互通的方式，更增加了系统场景和实现的复杂性。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统中的轨旁设备按照以下布置原则进行布置：

布置长型应答器，以实现列车静态定位并具备自动唤醒的存车区域，所述长型应答器辐射范围为±50cm，列车在停车点的±50cm范围内均可接收所述长型应答器，所述长型应答器用于唤醒后确认列车位置；

保证头端BTM故障情况下，使用尾端BTM精确停车，在车站外方布置与站台一致的精确停车应答器，以提高IFAO的可用性；

采用双库线时计轴的布置原则，以应对全自动运行系统多数情况下车库线上的双列车停车需求。

统一轨旁设备的布置原则是实现互联互通的工程基础，只有按照统一的设计原则进行工程实施，才能实现列车共线及跨线运行。在既有的中国城市轨道交通协会互联互通规范中，已经统一的设计原则主要包括应答器布置原则、信号机布置原则、计轴布置原则、停车点设置原则、重叠区设计原则、区段划分原则等。但是现有发布的规范仅规定了互联互通CBTC的技术规范，而未规定IFAO的技术规范，本申请涉及的技术方案，旨在成为中城协关于IFAO的下一代技术规范，以便促进行业发展。

具体地，IFAO系统中，为了实现列车唤醒功能以及增加系统的可用性，形成了以下设计原则：

(1)为了实现列车静态定位，具备自动唤醒的存车区域，应布置长型应答器，该长型应答器辐射范围±50cm，列车在停车点的±50cm范围内均可接收该应答器，用于唤醒后确认列车位置，如图4所示。

(2)为了提高IFAO的可用性，保证头端BTM故障情况下，使用尾端BTM精确停车，在车站外方布置与站台一致的精确停车应答器，如图5所示，FB1、FB2、FB3、FB4作为列车头端精确停车应答器，FB3、FB4、FB5、FB6作为列车尾端精确停车应答器，这时的FB3、FB4既作为头端的应答器使用，又作为尾端的应答器使用，实现了功能的复用。尽管图5中未示出，作为另一个实施例，还可以设置两个额外的应答器FB3’、FB4’，用作列车尾端精确停车应答器，从而不与列车头端精确停车应答器FB3、FB4复用。

(3)为应对全自动运行系统多数情况下车库线上的双列车停车需求，增加了双库线时计轴的布置原则，在线路条件许可的情况下，A、B库之间设置C轨，用于列车唤醒时ZC完成列车的筛选，如图6所示；当线路条件不允许时，A、B库之间可不设置C轨。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统采用LTE进行无线通信，依赖于自动控制和中心集中控制，进行信号系统的控制信息、视频信息、PIS信息、广播信息的传输；

所述LTE的带宽基于业务需求按需分配，通过优先级保证机制，保障最高优先级用户业务的接入；

所述LTE的车载终端与轨旁基站之间采用AS信令的加密、完整性保护以及用户平面数据的机密性保护，所述车载终端在接入所述轨旁基站的无线网络时，必须通过无线核心网的认证和鉴权。

全自动运行系统依赖于自动控制和中心集中控制，信号系统的控制信息、视频信息、PIS信息、广播信息使得无线通信数据量大、可靠性和安全性要求增强。

具体地，LTE综合承载业务可靠性高，带宽基于业务需求按需分配，通过优先级保证机制，保障最高优先级用户业务的接入。抗干扰能力强，有效降低小区边缘频率干扰，保证高速移动场景下的无线链路质量。同时，LTE具有极高的安全性，可保证全自动运行系统不被外部非认证设备恶意接入或攻击。LTE车载终端(TAU)与轨旁基站(RRU)之间的安全，主要执行AS信令的加密和完整性保护和用户平面数据的机密性保护。车载终端在接入轨旁基站无线网络时，必须首先通过无线核心网的认证和鉴权。如图7所示，VOBC设备输出的应用报文经过TAU后，使用加密算法(AES,SNOW 3G,ZUC)将应用报文转换为密文，基带处理单元(BBU)收到后，使用同样算法将密文转换为明文，传输至有线网的地面设备(ZC/TIAS/CI),保证了空口传输过程的安全性。

针对现有技术的不足，本实施例提出了各厂商统一的全自动运行的互联互通列车运行控制系统架构，提出了标准化的全自动运行场景，保证路网内信号系统运行的一致性，提出了统一的车载信号设备和地面设备间的接口，以保证厂家的车载设备可共线运行，提出了针对全自动运行特点增加特殊应答器的布置，并形成统一的设计原则，并提出了使用LTE作为互联互通标准的全自动运行系统的无线通信方案，满足中国庞大铁路网和巨大城市轨道交通路网的资源共享和互联互通要求，满足FAO全自动运行的发展趋势，在I-CBTC系统和FAO系统基础上，提出了一套适用于全自动运行的互联互通列车控制系统(IFAO)架构、标准化的全自动运行场景、统一的车地接口、统一的轨旁设备布置原则、以及无线通信LTE技术；将人从枯燥的劳动中解放出来，越来越多的简单性、重复性、危险性任务由系统完成，在减少人力投入，提高工作效率的同时，还能够比人类做得更快、更准确；能极大提高管理和服务精准化水平，保障公共安全；具有更加复杂的应用场景，对城轨交通产业发展具有基础性、支撑性、引领性的作用，既是推动产业创新发展的关键抓手，也是产业竞争的制高点；能够完成复杂参数的自动控制，在保障列车运行安全的基础上,同时也使得运行的效率、旅客的舒适度以及停车精度等性能指标得到提高，更重要的是能够减少工作人员失误，改善工作条件，提高系统可靠性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，其特征在于，包括：

辅助驾驶单元AOM，用于实现整车断电后，24小时不间断地监督中心远程的休眠唤醒命令，实现全自动驾驶的休眠唤醒功能；

定位单元，包括车头车尾两端设置的应答器传输单元BTM天线和地面的预设位置布设的尾端定位应答器，用于实现双端冗余定位功能；

行车综合自动化子系统TIAS，包括自动列车监控子系统ATS和综合监控子系统，在控制中心和备用中心分别增设乘客调、车辆调工作站用来远程控制列车运行。

2.根据权利要求1所述的区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，其特征在于，还包括：

联锁CI增设接口，包括车库门接口、信号系统的区域封锁开关SPKS接口、站台关门PCB按钮接口、洗车机接口和对位隔离通信接口，实现所述全自动运行互联互通列车运行控制系统的车库门联动和防护功能、场段内及正线区间的人员防护功能和全自动洗车功能，以及车门站台门对位隔离功能；

区域控制器ZC系统的休眠唤醒功能控制接口，实现全自动运行互联互通列车运行控制系统的全自动无人车库内的休眠唤醒功能；

车载控制器VOBC系统功能接口，包括障碍物脱轨检测接口、车辆火灾接口、单个转向架隔离电气接口和实现车门站台门对位隔离功能、远程车辆控制功能的列车控制和管理系统TCMS接口。

3.根据权利要求1所述的区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，其特征在于，还包括：

AOM与TIAS接口，用于实现休眠唤醒命令下发和状态的反馈；

全自动运行远程控制接口，用于实现列车自动保护系统ATP和TIAS之间的信息交互；

车门站台门对位隔离接口，用于实现ATP子系统向联锁子系统发送车门故障隔离站台门信息，以及联锁子系统向ATP子系统发送站台门故障隔离车门信息；

全自动洗车接口，用于实现ATP子系统向联锁子系统发送洗车请求信息，以及联锁子系统向ATP子系统发送洗车请求确认信息；

休眠唤醒、全自动运行信息控制接口，用于实现ATP子系统向ZC子系统发送障碍物检测状态、跳跃对标申请信息、休眠唤醒申请信息和人工筛选请求信息，以及ZC子系统向ATP子系统发送休眠唤醒允许命令信息、允许碰撞移动授权信息、SPKS及车库门状态信息、雨雪模式信息和跳跃对标允许信息。

4.根据权利要求1所述的区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，其特征在于，AOM与TIAS接口具体用于：

AOM向TIAS发送状态信息，所述状态信息包括：休眠唤醒状态信息、车辆输入状态信息和唤醒VOBC自检完成状态信息；

TIAS向AOM发送命令信息，所述命令信息包括：休眠命令信息和唤醒命令信息。

5.根据权利要求1所述的区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，其特征在于，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统的全自动运行场景包括18个正常场景和23个异常场景；

其中，所述全自动运行场景包括早间上电场景、列车唤醒场景、列车出库场景、进入正线服务场景、列车正线运行场景、站台停车场景、站台发车场景、列车自动折返场景、停止正线服务场景、列车回库场景、列车休眠场景、雨雪模式场景和自动洗车场景。

6.根据权利要求1所述的区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，其特征在于，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统中的轨旁设备按照以下布置原则进行布置：

布置长型应答器，以实现列车静态定位并具备自动唤醒的存车区域，所述长型应答器辐射范围为±50cm，列车在停车点的±50cm范围内均可接收所述长型应答器，所述长型应答器用于唤醒后确认列车位置；

保证头端BTM故障情况下，使用尾端BTM精确停车，在车站外方布置与站台一致的精确停车应答器，以提高IFAO的可用性；

采用双库线时计轴的布置原则，以应对全自动运行系统多数情况下车库线上的双列车停车需求。

7.根据权利要求1所述的区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统，其特征在于，所述区域轨道交通全自动运行互联互通列车运行控制系统采用LTE进行无线通信，依赖于自动控制和中心集中控制，进行信号系统的控制信息、视频信息、PIS信息、广播信息的传输；

所述LTE的带宽基于业务需求按需分配，通过优先级保证机制，保障最高优先级用户业务的接入；

所述LTE的车载终端与轨旁基站之间采用AS信令的加密、完整性保护以及用户平面数据的机密性保护，所述车载终端在接入所述轨旁基站的无线网络时，必须通过无线核心网的认证和鉴权。