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WO2012155835A1 - Ctcs-3级列车运行控制系统 - Google Patents

Ctcs-3级列车运行控制系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2012155835A1
WO2012155835A1 PCT/CN2012/075557 CN2012075557W WO2012155835A1 WO 2012155835 A1 WO2012155835 A1 WO 2012155835A1 CN 2012075557 W CN2012075557 W CN 2012075557W WO 2012155835 A1 WO2012155835 A1 WO 2012155835A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
train
information
train operation
ctcs
control
Prior art date
Application number
PCT/CN2012/075557
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
季学胜
刘朝英
覃燕
莫志松
唐抗尼
刘大为
郑升
张季良
张苑
陈锋华
刘岭
何春明
李剑
刘安
黄蔚
江明
吴永
邢毅
岳朝鹏
邸士萍
潘继军
谢衡元
袁栩
刘长波
崔俊锋
耿宏亮
李启翮
李开成
禹志阳
郑一祥
赵阳
Original Assignee
铁道部运输局
北京全路通信信号研究设计院有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 铁道部运输局, 北京全路通信信号研究设计院有限公司 filed Critical 铁道部运输局
Publication of WO2012155835A1 publication Critical patent/WO2012155835A1/zh

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B61L2027/202—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation using European Train Control System [ETCS]

Definitions

  • CTCS-3 train operation control system
  • the present invention relates to train control technology, and more particularly to a CTCS-3 train operation control system. Background technique
  • CTCS Train Control System
  • CTCS divides the application level according to functional requirements and configuration, and can be divided into 0 ⁇ 4 levels.
  • the CTCS-3 class checks the train operation control system occupied by the train based on the wireless transmission information and adopts the track circuit to meet the operational requirements of the line of 300km/h and above.
  • SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a CTCS-3 class train operation control system for automatic control of train operation.
  • the invention provides a CTCS-3 train operation control system, comprising:
  • a ground device including a segment control system 12, a wireless blocking center, and a ground wireless communication module;
  • the segment control system 12 is configured to obtain track occupancy information and route state information, and send the wireless blocking center for The track occupancy information and the route state information sent by the segment control system 12, generating train operation permission information and transmitting, and receiving train operation data;
  • the ground wireless communication module is configured to convert the train operation permission information sent by the wireless blocking center, generate ground wireless data, and wirelessly transmit the ground wireless data. Transmitting, and converting the received train wireless data into the train operation data, and transmitting the data to the wireless blocking center;
  • In-vehicle equipment including in-vehicle wireless communication module and security control module;
  • the in-vehicle wireless communication module is configured to convert the ground wireless data sent by the terrestrial wireless communication module, obtain the train operation permission information, and send the train operation permission information, and the received train data Performing conversion, generating the train wireless data, and wirelessly transmitting to the terrestrial wireless communication module;
  • the security control module is configured to generate a target-distance continuous speed control curve according to the train operation permission information sent by the in-vehicle wireless communication module, to control train operation, and send the train data to the vehicle-mounted wireless communication Module.
  • the ground equipment further includes: a dispatch centralized system and a temporary speed limit server;
  • the scheduling centralized system is configured to generate and send a temporary speed limit operation command according to the indication information, where the temporary speed limit server is configured to process the temporary speed limit operation command sent by the system in the scheduling center to generate a temporary limit. Send after the speed command;
  • the wireless blocking center is further configured to generate the train operation permission information according to the temporary speed limit command, the track occupancy information, and the approach state information.
  • the vehicle-mounted device further includes: a driver console, an emergency brake module, a speed measurement ranging module, and a human-machine interface;
  • the driver console is used to manually control train operation
  • the emergency braking module is configured to perform braking under the control of the safety control module; the speed measuring and ranging module is configured to detect a train operation to obtain train running speed information and distance information; and the human-machine interface is used for displaying the The target-distance continuous speed control curve, the train operating speed information and distance information, and receive and process input commands to control the train operation.
  • the plurality of segment control systems 12 are respectively disposed in a plurality of stations, and a relay station system is disposed between each of the station sections, and the relay station system is configured to obtain section track occupation information.
  • the segment control system 12 includes a station train control center, a trackside electronic unit, a track circuit, and a vehicle. Station interlock and transponder group;
  • the station control center is configured to use the track occupancy information sent by the trackside electronic unit, the route state information sent by the station chain, and the temporary speed limit command sent by the temporary speed limit server. Generating a transponder message and track carrier frequency information, transmitting the transponder message via the trackside electronics unit and the transponder group, and transmitting the track carrier frequency information through the track circuit.
  • the in-vehicle device further includes: a transponder information receiving module and a track circuit information receiving unit;
  • the transponder information receiving module is configured to receive, by the transponder receiving antenna, the transponder message sent by the transponder group, and send the message to the security control module;
  • the track circuit information receiving unit is configured to receive, by the track circuit receiving antenna, the track carrier frequency information sent by the track circuit, and send the information to the security control module.
  • the safety control module includes a CTCS-3 control unit and a CTCS-2 control unit; the CTCS-3 control unit is configured to receive the train operation permission information, and generate the target-distance continuous speed control curve;
  • the CTCS-2 control unit is configured to receive and generate the target-distance continuous speed control curve according to the transponder message and the track carrier frequency information.
  • the in-vehicle device includes two sets of the security control module, the transponder information receiving module, and the track circuit information receiving unit.
  • the terrestrial wireless communication module includes a data processing unit, an optical transmission device, and a base station.
  • the CTCS-3 train operation control system can perform bidirectional transmission of vehicle information based on the mobile communication network, and improves the real-time information transmission and the coverage area of the information transmission range. It can realize real-time monitoring and overspeed protection of train running speed and running interval under high-speed operation, and monitor the safe operation of the train in the target-distance continuous speed control mode to meet the maximum operating speed of 350km/h, realizing the automatic control of train operation.
  • DRAWINGS 1 is a schematic structural diagram of a CTCS-3 train operation control system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic structural view of another CTCS-3 train operation control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic structural view of the ground equipment of the CTCS-3 train operation control system of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a schematic structural view of the onboard equipment of the CTCS-3 train operation control system of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a CTCS-3 level of FIG. Schematic diagram of the structure of the ground equipment of the train operation control system.
  • the CTCS-3 train operation control system includes a ground device and an in-vehicle device.
  • the ground equipment includes a section control system 12, a Radio Block Centre (hereinafter referred to as RBC) 11, and a terrestrial wireless communication module 16.
  • RBC Radio Block Centre
  • the zone control system 12 is used to obtain track occupancy information and route state information and to transmit.
  • the RBC 1 1 is used to generate train operation permission information and transmit it based on the track occupancy information and the route state information transmitted by the zone control system 12, and to receive the train operation data.
  • the terrestrial wireless communication module 16 is configured to convert the train operation permission information transmitted by the RBC 11 to generate terrestrial wireless data, and wirelessly transmit the ground wireless data, and convert the received train wireless data into train operation data, and then send the data to the train.
  • the in-vehicle device includes an in-vehicle wireless communication module 26 and a security control module 21 for converting ground wireless data transmitted by the terrestrial wireless communication module 16 to obtain train operation permission information, and transmitting the train operation permission information, and The received train data is converted to generate train wireless data and wirelessly transmitted to the terrestrial wireless communication module 16.
  • the security control module 21 may specifically be an in-vehicle security computer.
  • the security control module 21 is configured to generate a target-distance continuous speed control curve according to the train operation permission information sent by the in-vehicle wireless communication module 26, to control the train operation, and send the train data to In-vehicle wireless communication module 26.
  • the system consisting of the terrestrial wireless communication module 16 in the ground device and the in-vehicle wireless communication module 26 in the in-vehicle device is based on railway mobile communication (GSM for Railways,
  • GSM railway mobile communication
  • the RBC 11 generates train operation permission information based on the track occupancy information and the route state information transmitted by the segment control system 12, and the terrestrial wireless communication module 16 converts the train operation permission information to generate a wireless transmission.
  • Wireless transmission is performed after the ground wireless data.
  • the terrestrial wireless communication module 16 may specifically convert the train operation permission information into ground wireless data conforming to the GSM-R technical requirements after being processed by code modulation or the like.
  • the in-vehicle wireless communication module 26 in the in-vehicle device mounted on the train receives the terrestrial wireless data, and performs demodulation and decoding processing to acquire train operation permission information.
  • the safety control module 21 generates a target-distance continuous speed control curve according to the train operation permission information, that is, the train speed can be controlled according to the target-distance continuous speed control curve to ensure the safe operation of the train.
  • the ground device transmits ground data to the in-vehicle device
  • the in-vehicle device also transmits the relevant data of the train to the ground device.
  • the train data may specifically be related data such as the position and running speed of the train, and the safety control module 21 transmits the train data to the in-vehicle wireless communication module 26, and the in-vehicle wireless communication module 26 encodes the train data into a train that can be applied to the wireless transmission format.
  • the ground wireless communication module 16 obtains the train data according to the demodulation and decoding, and sends the data to the RBC 11.
  • the RBC 11 can obtain data such as the running position and the running speed of the train to Trains or other trains run to send instructions.
  • the CTCS-3 train operation control system provided in this embodiment can perform bidirectional transmission of vehicle and vehicle information based on the mobile communication network, and improves the real-time information transmission and the coverage area of the information transmission range. It can realize real-time monitoring and overspeed protection of train running speed and running interval under high-speed operation, and monitor the safe operation of the train in the target-distance continuous speed control mode, satisfying the maximum operating speed of 350km/h, and realize automatic control of train operation.
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of another CTCS-3 train operation control system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a ground equipment structure of the CTCS-3 train operation control system of FIG. 2
  • FIG. 4 is a CTCS of FIG. - Schematic diagram of the in-vehicle equipment of the -3 train operation control system, and referring to FIG. 1 to FIG. 4, the ground equipment in the CTCS-3 train operation control system provided in this embodiment may further include a centralized centralized control system (Centralized Traffic Control, below) Referred to as CTC) 13 and temporary speed limit server 14.
  • the CTC 13 is configured to generate a temporary speed limit operation command and transmit according to the indication information.
  • Centralized Traffic Control below
  • the temporary speed limit server 14 is configured to process the temporary speed limit operation command sent by the system in the receiving dispatching center, and generate the temporary speed limit command. Accordingly, the RBC 11 is also used for track occupancy information and approaches transmitted by the temporary speed limit command and the segment control system 12. Status information, generating train operation permission information.
  • the CTC 13 is usually a dispatch control room with a dispatcher working.
  • the dispatcher inputs a temporary speed limit command
  • the CTC 13 generates a temporary speed limit operation command according to the operation dispatcher's operation instruction.
  • the temporary speed limit server 14 After receiving the temporary speed limit operation command, the temporary speed limit server 14 automatically allocates and centrally manages the column control speed limit commands for each section control system 12 and RBC 11 in the whole line control range, without the participation of the station attendants.
  • the temporary speed limit server 14 can perform data interaction through the wireless blocking center/interlocking secure data communication Ethernet, and the CTC 13 performs data interaction by scheduling centralized data communication Ethernet.
  • the RBC 11 generates train operation permission information based on the temporary speed limit command and the track occupancy information and the route state information transmitted by the zone control system 12. In order to enable the train to carry out temporary speed limit control according to the received train operation permission information, the safety and reliability of the train operation are improved.
  • the in-vehicle device may further include a driver console 25, an emergency braking module 22, a speed measuring ranging module 23, and a human machine interface (DMI) 24.
  • the driver console 25 is used to manually control train operation
  • the emergency brake module 22 is used to brake under the control of the safety control module 21.
  • the speed measuring and ranging module 23 is configured to detect the train running to obtain the train running speed information and the distance information.
  • the speed measuring and ranging module 23 includes a speed measuring sensor and a speed measuring unit, and the speed sensor is used to obtain the running speed information of the train in real time, specific
  • the speed sensor includes a radar.
  • the speed measuring unit is configured to obtain the train running speed information and the distance information according to the detecting information of the speed sensor through the setting of the speed measuring and ranging module 23, and can obtain the running speed and the distance of the train in real time, so as to adjust the operation according to the target, the distance and the speed, and improve the operation.
  • the reliability of train operation control is used to display the target-distance continuous speed control curve, train speed information and distance information, and receive and process input commands to control train operation. Specifically, the DMI 24 can also display a variety of information such as the operation of the train, the operational status of the ground equipment and the vehicle equipment, and alarm information.
  • the DMI 24 provides the driver with information prompts and operating interfaces.
  • the driver only needs to operate the DMI 24 according to the operating specifications to control the train operation and improve the convenience of train operation control.
  • the driver can also control the train operation via the driver console 25 based on the target-distance continuous control curve and current speed displayed on the DMI 24, and the emergency brake module 22 can safely control the module 21 in the event of an emergency requiring emergency braking.
  • Emergency braking is performed under the control of the driver, and the driver can also perform emergency braking through the driver console 25.
  • selecting a device braking priority mode to monitor the safe operation of the train, minimizing the burden on the driver, and advantageously In order to shorten the train tracking interval, the safety of train operation is further improved.
  • the relay station system 15 may specifically include a trackside electronic unit, a track circuit, a relay train control center (TCC), and a microcomputer monitoring.
  • the track circuit can be specifically a ZPW-2000 track circuit, and the track occupancy check is performed to obtain the interval track occupation information.
  • the relay station control center performs data interaction by specifically passing through the column control center/interlocking secure data communication local area network.
  • the segment control system 12 may specifically include a station train center, a trackside electronics unit, a track circuit, a station interlock, and a transponder group.
  • the station control center is configured to generate a transponder message and a track carrier frequency information according to the track occupation information sent by the track circuit, the route state information sent by the station chain, and the temporary speed limit command sent by the temporary speed limit server 14 Train operation permission information is formed, and the transponder message is transmitted via the trackside electronic unit and the transponder group, and the track carrier frequency information is transmitted through the track circuit.
  • the transponder group also sends positioning information to the train, and the security control module 21 corrects the distance information of the speed measuring and ranging module 23 according to the received positioning information, and generates train position information, and uses the train position information as a train.
  • a portion of the data is sent to the ground via a mobile communication network.
  • the station control center can receive the temporary speed limit command sent by the temporary speed limit server 14 through the wireless blocking center/interlocking secure data communication Ethernet.
  • Microcomputer monitoring can also be set in the segment control system 12 to monitor the operation of the station control center. Both the microcomputer monitoring in the segment control system 12 and the microcomputer monitoring in the relay station system 15 can perform data interaction through the signal centralized detection data communication Ethernet.
  • the temporary speed limit server 14 generates a temporary speed limit command according to a temporary speed limit operation command sent by the CTC, and respectively, to the RBC 11,
  • the station train control center and the relay station train control center send, and the RBC 11 generates train operation permission information according to the temporary speed limit command, and transmits it to the train through the GSM-R network.
  • the relay station control center generates a transponder message of the relay station according to the temporary speed limit command, and transmits it to the transponder group through the trackside electronic unit, and the transponder group sends the transponder message to the train.
  • the station control center generates the transponder message of the station according to the temporary speed limit command and the progress status information sent by the station chain, and transmits it to the transponder group through the trackside electronic unit, and the transponder group re Send the transponder message to the train.
  • the in-vehicle device may further include a transponder information receiving module and a track circuit information receiving unit.
  • the transponder information receiving module is configured to receive the transponder message sent by the antenna receiving transponder group through the transponder and send it to the security control module 21.
  • the transponder antenna also has the ability to provide energy to the active transponder in the transponder group when the transponder group is approached, in order to drive the active transponder to transmit the transponder message, and After the transponder receiving antenna is away from the transponder group, the energy consumption of the active transponder is completed and the transponder message is stopped.
  • the transponder group also includes a passive transponder in which the passive transponder stores data messages that are not connected to the trackside electronic components, and the passive transponders also transmit data messages under the power of the transponder receiving antennas.
  • the track circuit information receiving unit is configured to receive the track carrier frequency information transmitted by the antenna receiving track circuit through the track circuit and send the information to the security control module 21.
  • Receiving the transponder message sent by the ground transponder group through the transponder information receiving module, receiving the track carrier frequency information sent by the trackside electronic unit through the track circuit information receiving unit, and the security control module 21 can pass the transponder message and the track carrier frequency The information obtains the train operation permission information and compares it with the column operation permission information received by the in-vehicle wireless communication module 26 to ensure the correctness of the train operation permission information.
  • the security control module 21 includes a CTCS-3 control unit and a CTCS-2 control unit.
  • the CTCS-3 control unit is configured to receive and train the train permission information to generate a target-distance continuous speed control curve.
  • the CTCS-2 control unit is used to receive and generate a target distance continuous speed control curve based on the transponder message and the track carrier information.
  • CTCS-3 control unit and the CTCS-2 control unit in the safety control module 21 are independently set, and the CTCS-3 control unit is responsible for the core control function during the normal operation of the CTCS-3 line, and the CTCS-2 control unit is responsible for the backup system. Core control features.
  • the ground equipment is also redundantly set.
  • RBC 1 1 sends CTCS-3 class driving commands to the train through the GSM-R network.
  • the station train control center and the relay station control center send CTCS-2 class driving instructions to the train through the track circuit and the transponder group. . If there is a problem with the CTCS-3 system, it can automatically switch seamlessly to the CTCS-2 system.
  • the in-vehicle device may include two sets of security control modules 21, a transponder information receiving module, and a track circuit information receiving unit.
  • the terrestrial wireless communication module 16 may specifically include a data processing unit, an optical transmission device, and a base station.
  • the single-network interleaved wireless network redundancy coverage technology is adopted to ensure that the wireless coverage of a single base station or a repeater device on the line is normal, the overall performance of the system is not degraded, and the service application is not affected.
  • the wireless base station transmission channel adopts ring networking technology. Under the condition that the optical cable line or transmission system is interrupted or faulty, the bypass protection of the transmission channel is automatically realized, and the guarantee capability of the wireless network transmission channel is improved. The real-time dynamic monitoring technology of the safety data communication of the train control system is improved.
  • wireless network-related interfaces equipped with Abis, A, PRI interface monitoring equipment, IGSM-R interface monitoring equipment in the train-in equipment terminal of the train control system, and column-controlled PRI interface in RBC 11 Monitoring equipment.
  • These dynamic monitoring devices can track the operation of the train-in-vehicle terminal in real time, master the technical status of the wireless communication network and the working status of the train-in-car equipment in the process of train-controlled safety data transmission, record the transmission process of the vehicle safety data, and analyze the communication process of the train control system. Provides dynamic, real-time basic data for system maintenance and condition analysis.
  • the CTCS-3 train operation control system implemented in this embodiment implements bidirectional transmission of vehicle and land information based on GSM-R wireless communication, RBC 11 generates driving permission, and has a CTCS-2 level train operation control system.
  • the CTCS-3 system adopts advanced technical means to monitor the running speed and running interval of trains under high-speed operation in real-time monitoring and overspeed protection.
  • the target-distance continuous speed control mode and equipment braking priority are used to monitor the safe operation of the train.
  • the maximum operating speed is 350km/h, and the train is running at a minimum tracking interval of 3 minutes, and can meet the requirements for train cross-line operation.
  • CTCS-3 train control system technology system By constructing the CTCS-3 train control system technology system, it can meet the operational requirements of high-speed railways with a speed of 350km/h and above, and at the same time improve the reliability and availability of the system through unique system design, and realize the cross-line compatibility of the train control system. Wait for demand.
  • the CTCS-3 train operation control system provided by the invention is based on a wireless communication network
  • the ground equipment interacts with the data information of the vehicle equipment, and the target-distance continuous speed control mode curve can be generated according to the train operation permission information sent by the ground equipment to realize the train operation control.
  • the wireless communication network has fast transmission speed and wide coverage, which improves the real-time and reliability of information transmission, can meet the operational requirements of high-speed railways with operating speeds of 350km/h and above, and realizes automatic control of train operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

CTCS-3级列车运行控制系统
技术领域 本发明涉及列车控制技术， 尤其涉及一种 CTCS-3级列车运行控制系统。 背景技术
随着铁路运输的任务越来越重， 列车运行速度越来越高， 保证运输安全 的问题也越来越突出。 完全靠人工观望、 人工驾驶列车已经不能保证行车安 全了， 即使装备了机车信号和自动停车装置， 也只能在列车一般速度运行条 件下保证安全， 而无法实现高速列车的安全保证。 随着信息技术的发展， 中 国列车运行控制系统（ Chinese Train Control System, 简称 CTCS )技术也得 到了不断的发展， CTCS 通过控制列车运行速度， 保证列车按照空间间隔制 运行， 是高速铁路的一个重要组成部分， 是保障高速铁路运营安全、 提高运 营效率的核心技术装备， 其性能直接影响到高速铁路的发展。
CTCS根据功能要求和设配置划分应用等级分， 可以分为 0〜4级。 其中 CTCS-3 级基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运 行控制系统， 满足 300km/h及以上线路的运营要求。 发明内容 本发明提供一种 CTCS-3 级列车运行控制系统， 以实现列车运行的自动 控制。
本发明提供一种 CTCS-3级列车运行控制系统， 包括：
地面设备， 包括区段控制系统 12、 无线闭塞中心和地面无线通信模块； 所述区段控制系统 12用于获得轨道占用信息和进路状态信息 , 并发送； 所述无线闭塞中心用于根据所述区段控制系统 12发送的所述轨道占用 信息和所述进路状态信息， 生成列车运行许可信息并发送， 以及接收列车运 行数据；
所述地面无线通信模块用于将所述无线闭塞中心发送的所述列车运行许 可信息进行转换后， 生成地面无线数据， 并将所述地面无线数据进行无线发 送， 以及将接收的列车无线数据转换成所述列车运行数据后， 发送给所述无 线闭塞中心；
车载设备， 包括车载无线通信模块和安全控制模块；
所述车载无线通信模块用于将所述地面无线通信模块发送的所述地面无 线数据进行转换， 获得所述列车运行许可信息， 并将所述列车运行许可信息 发送， 以及将接收到的列车数据进行转换， 生成所述列车无线数据， 并无线 发送给所述地面无线通信模块；
所述安全控制模块用于根据所述车载无线通信模块发送的所述列车运行 许可信息， 生成目标 -距离连续速度控制曲线， 以控制列车运行， 以及将所述 列车数据发送给所述车载无线通信模块。
如上所述的 CTCS-3 级列车运行控制系统， 所述地面设备还包括： 调度 集中系统和临时限速服务器；
所述调度集中系统用于根据指示信息， 产生临时限速操作命令并发送； 所述临时限速服务器用于对接收所述调度集中系统发送的所述临时限速 操作命令进行处理， 生成临时限速指令后发送；
相应地，
所述无线闭塞中心还用于根据所述临时限速指令、 所述轨道占用信息和 所述进路状态信息， 生成所述列车运行许可信息。
如上所述的 CTCS-3 级列车运行控制系统， 所述车载设备还包括： 司机 操纵台、 紧急制动模块、 测速测距模块和人机界面；
所述司机操纵台用于手动控制列车运行；
所述紧急制动模块用于在所述安全控制模块的控制下进行制动； 测速测距模块用于检测列车运行，以获得列车运行速度信息和距离信息； 所述人机界面用于显示所述目标 -距离连续速度控制曲线、 所述列车运行 速度信息和距离信息， 并接收和处理输入命令， 以控制所述列车运行。
如上所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其中，
所述区段控制系统 12为多个， 分别设在多个车站中， 各所述车站区段之 间设有中继站系统， 所述中继站系统用于获得区间轨道占用信息。
如上所述的 CTCS-3级列车运行控制系统，
所述区段控制系统 12包括车站列控中心、 轨旁电子单元、 轨道电路、 车 站联锁和应答器组；
所述车站列控中心用于根据所述轨旁电子单元发送的所述轨道占用信 息、 所述车站连锁发送的所述进路状态信息和所述临时限速服务器发送的所 述临时限速指令， 生成应答器报文和轨道载频信息， 将所述应答器报文经由 所述轨旁电子单元和所述应答器组后发送， 以及将所述轨道载频信息通过所 述轨道电路发送。
如上的 CTCS-3 级列车运行控制系统， 所述车载设备还包括： 应答器信 息接收模块和轨道电路信息接收单元；
所述应答器信息接收模块用于通过应答器接收天线接收所述应答器组发 送的所述应答器报文， 并发送给所述安全控制模块；
所述轨道电路信息接收单元用于通过轨道电路接收天线接收所述轨道电 路发送的所述轨道载频信息， 并发送给所述安全控制模块。
如上所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其中，
所述安全控制模块包括 CTCS-3控制单元和 CTCS-2控制单元； 所述 CTCS-3控制单元用于接收并所述列车运行许可信息， 生成所述目 标-距离连续速度控制曲线；
所述 CTCS-2控制单元用于接收并根据所述应答器报文和所述轨道载频 信息， 生成所述目标 -距离连续速度控制曲线。
如上所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其中，
所述车载设备包括两套所述安全控制模块、 所述应答器信息接收模块和 所述轨道电路信息接收单元。
如上所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其中，
所述地面无线通信模块包括数据处理单元、 光传输设备和基站。
由上述技术方案可知， 本发明提供的 CTCS-3 级列车运行控制系统， 可 以基于移动通信网络进行车地信息的双向传输， 提高了信息传输的实时性以 及信息传输范围的覆盖面积。 可以实现高速运行下的列车运行速度、 运行间 隔等实时监控和超速防护， 以目标-距离连续速度控制模式的方式监控列车安 全运行， 满足最高运营速度 350km/h, 实现了列车运行的自动控制。 附图说明 图 1为本发明实施例提供的一种 CTCS-3级列车运行控制系统结构示意 图；
图 2为本发明实施例提供的另一种 CTCS-3级列车运行控制系统结构示 意图；
图 3为图 2的 CTCS-3级列车运行控制系统的地面设备结构示意图； 图 4为图 2的 CTCS-3级列车运行控制系统的车载设备结构示意图； 图 5为图 2的 CTCS-3级列车运行控制系统的地面设备部分结构示意图。 具体实施方式 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本 发明实施例， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。 需要 说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。
图 1为本发明实施例提供的一种 CTCS-3级列车运行控制系统结构示 意图， 如图 1所示， 该 CTCS-3级列车运行控制系统包括地面设备和车载 设备。地面设备，包括区段控制系统 12、无线闭塞中心（ Radio Block Centre , 以下简称 RBC ) 11和地面无线通信模块 16。 区段控制系统 12用于获得轨 道占用信息和进路状态信息， 并发送。 RBC 1 1用于根据区段控制系统 12 发送的轨道占用信息和进路状态信息， 生成列车运行许可信息并发送， 以 及接收列车运行数据。地面无线通信模块 16用于将 RBC 11发送的列车运 行许可信息进行转换后， 生成地面无线数据， 并将地面无线数据进行无线 发送， 以及将接收的列车无线数据转换成列车运行数据后， 发送给 RBC 11。 车载设备包括车载无线通信模块 26和安全控制模块 21 , 车载无线通 信模块 26用于将地面无线通信模块 16发送的地面无线数据进行转换， 获 得列车运行许可信息， 并将列车运行许可信息发送， 以及将接收到的列车 数据进行转换， 生成列车无线数据， 并无线发送给地面无线通信模块 16。 安全控制模块 21具体可以为车载安全计算机， 安全控制模块 21用于根据 车载无线通信模块 26发送的列车运行许可信息， 生成目标-距离连续速度 控制曲线，以控制列车运行，以及将列车数据发送给车载无线通信模块 26。
在本实施例中， 地面设备中的地面无线通信模块 16和车载设备中的 车载无线通信模块 26所组成的系统基于铁路移动通信（ GSM for Railways, 以下简称 GSM-R )技术， RBC 11根据区段控制系统 12发送的轨道占用 信息和进路状态信息， 生成列车运行许可信息， 地面无线通信模块 16将 列车运行许可信息进行转换生成可以无线发送的地面无线数据后进行无 线发送。 地面无线通信模块 16具体可以通过编码调制等处理后将列车运 行许可信息转换为格式符合 GSM-R技术要求的地面无线数据。 安装在列 车上的车载设备中的车载无线通信模块 26接收该地面无线数据， 并进行 解调解码处理， 获取列车运行许可信息。 安全控制模块 21 根据列车运行 许可信息生成目标-距离连续速度控制曲线， 即可以根据目标-距离连续速 度控制曲线控制列车速度， 以保证列车的安全运行。 在地面设备向车载设 备发送地面数据的同时， 车载设备也向地面设备发送列车的相关数据。 列 车数据具体可以为列车的位置及运行速度等相关数据， 安全控制模块 21 将列车数据发送给车载无线通信模块 26, 车载无线通信模块 26将列车数 据进行编码调制成可以适用于无线传送格式的列车无线数据， 地面无线通 信模块 16接收到该列车无线数据后， 相应地进行解调解码后获得列车数 据， 并发送给 RBC 11 , RBC 11可以获知列车的运行位置和运行速度等数 据， 以对该列车或其他列车运行发送指示信息。
本实施例提供的 CTCS-3级列车运行控制系统， 可以基于移动通信网 络进行车地信息的双向传输， 提高了信息传输的实时性以及信息传输范围 的覆盖面积。 可以实现高速运行下的列车运行速度、 运行间隔等实时监控 和超速防护， 以目标-距离连续速度控制模式的方式监控列车安全运行， 满 足最高运营速度 350km/h, 实现了列车运行的自动控制。
图 2为本发明实施例提供的另一种 CTCS-3级列车运行控制系统结构 示意图， 图 3为图 2的 CTCS-3级列车运行控制系统的地面设备结构示意 图， 图 4为图 2的 CTCS-3级列车运行控制系统的车载设备结构示意图， 同时参照图 1-图 4, 本实施例提供的 CTCS-3级列车运行控制系统中的地 面设备还可以包括调度集中系统 （ Centralized Traffic Control , 以下简称 CTC ) 13和临时限速服务器 14。 CTC 13用于根据指示信息， 产生临时限 速操作命令并发送。 临时限速服务器 14用于对接收调度集中系统发送的 临时限速操作命令进行处理， 生成临时限速指令后发送。 相应地， RBC 11 还用于根据临时限速指令和区段控制系统 12发送的轨道占用信息和进路 状态信息， 生成列车运行许可信息。
CTC 13 通常为有调度员工作的调度控制室， 由调度员输入下发临时 限速指令， CTC 13根据工作调度员的操作指令产生临时限速操作命令。 临时限速服务器 14接收到临时限速操作命令后， 对全线管控范围内的各 区段控制系统 12、 RBC 11 自动分配和集中管理列控限速指令， 不需各车 站值班员参与。 具体的， 临时限速服务器 14可以通过无线闭塞中心 /联锁 安全数据通信以太网进行数据的交互， CTC 13 通过调度集中数据通信以 太网进行数据交互。 RBC 11根据临时限速指令和区段控制系统 12发送的 轨道占用信息和进路状态信息， 生成列车运行许可信息。 以使列车根据接 收到的列车运行许可信息进行临时限速控制， 提高了列车运行的安全可靠 性。
在本实施例中， 车载设备还可以包括司机操纵台 25、 紧急制动模块 22、 测速测距模块 23和人机界面 (简称 DMI ) 24。 司机操纵台 25用于手 动控制列车运行， 紧急制动模块 22用于在安全控制模块 21的控制下进行 制动。 测速测距模块 23 用于检测列车运行， 以获得列车运行速度信息和 距离信息， 具体的， 测速测距模块 23 包括测速传感器和测速单元， 速度 传感器用于实时获得列车的运行速度信息， 具体的速度传感器包括雷达。 测速单元用于根据速度传感器的探测信息获得列车运行速度信息和距离 信息通过测速测距模块 23的设置， 可以实时获得列车的运行速度和距离， 以根据目标、 距离和速度进行运行调整， 提高了列车运行控制的可靠性。 DMI 24用于显示目标 -距离连续速度控制曲线、 列车运行速度信息和距离 信息， 并接收和处理输入命令， 以控制列车运行。 具体的， DMI 24还可 以显示列车的运行情况、 地面设备和车载设备的运行状态以及报警信息等 多种信息。 DMI 24为司机提供了的信息提示和操作接口， 司机只需要根 据操作规范通过 DMI 24进行操作即可实现对列车运行的控制， 提高了列 车运行控制的便捷性。 司机还可以根据 DMI 24上显示的目标 -距离连续控 制曲线和当前速度， 通过司机操纵台 25 来控制列车运行， 在遇到紧急情 况需要紧急制动时， 紧急制动模块 22可以安全控制模块 21的控制下进行 紧急制动， 司机也可以通过司机操纵台 25 来进行紧急制动。 优选地， 选 择设备制动优先方式监控列车的安全运行， 最大限度减轻司机负担， 有利 于缩短列车追踪间隔， 进一步提高了列车运行的安全性。
在本实施例中， 区段控制系统 12为多个， 即为分布式控制系统， 分 别设在多个不同的车站中， 各车站区段之间设有中继站系统 15 , 中继站系 统 15用于获得区间轨道占用信息。 中继站系统 15具体可以包括轨旁电子 单元、 轨道电路、 中继站列控中心 （ Train Control Center, 简称 TCC ) 和 微机监测。轨道电路具体可以为 ZPW-2000轨道电路，进行轨道占用检查， 以获得区间轨道占用信息。中继站列控中心通过具体通过列控中心 /联锁安 全数据通信局域网进行数据交互。
在本实施例中， 区段控制系统 12具体可以包括车站列控中心、 轨旁 电子单元、 轨道电路、 车站联锁和应答器组。 车站列控中心用于根据轨道 电路发送的轨道占用信息、 车站连锁发送的进路状态信息和临时限速服务 器 14发送的所述临时限速指令， 生成应答器报文和轨道载频信息， 以形 成列车运行许可信息， 并将应答器报文经由轨旁电子单元和应答器组后发 送， 以及将轨道载频信息通过轨道电路发送。 在实际应用过程中， 应答器 组还向列车发送定位信息， 安全控制模块 21 根据接收定位信息对测速测 距模块 23 的距离信息进行校正， 并生成列车位置信息， 并将该列车位置 信息作为列车数据的一部分通过移动通信网络发送至地面。 车站列控中心 具体可以通过无线闭塞中心 /联锁安全数据通信以太网接收临时限速服务 器 14发送的临时限速指令。 区段控制系统 12内还可以设置微机监测， 以 对车站列控中心的运行情况进行监控。 区段控制系统 12 中的微机监测和 中继站系统 15 中的微机监测均可以通过信号集中检测数据通信以太网进 行数据交互。
图 5为图 2的 CTCS-3级列车运行控制系统的地面设备部分结构示意 图， 具体的， 临时限速服务器 14根据 CTC发送的临时限速操作命令， 生 成临时限速指令， 分别向 RBC 11、 车站列控中心和中继站列控中心发送， RBC 11根据临时限速指令生成列车运行许可信息，并通过 GSM-R网络向 列车发送。 中继站列控中心根据临时限速指令生成中继站的应答器报文， 并通过轨旁电子单元向应答器组发送， 应答器组再将应答器报文向列车发 送。 车站列控中心根据临时限速指令以及车站连锁发送的进展状态信息生 成车站的应答器报文， 并通过轨旁电子单元向应答器组发送， 应答器组再 将应答器报文向列车发送。
在本实施例中， 车载设备还可以包括应答器信息接收模块和轨道电路 信息接收单元。 应答器信息接收模块用于通过应答器接收天线接收应答器 组发送的应答器报文， 并发送给安全控制模块 21。应答器天线除了具有接 受应答器报文的作用， 还具有在接近应答器组时， 对应答器组中的有源应 答器提供能量， 以驱动有源应答器发送该应答器报文， 并在应答器接收天 线远离应答器组后， 有源应答器的能量消耗完毕， 停止发送应答器报文。 应答器组还包括无源应答器， 无源应答器内存储由数据报文， 不与轨旁电 子元件连接， 无源应答器也在应答器接收天线的供电下发送数据报文。 轨 道电路信息接收单元用于通过轨道电路接收天线接收轨道电路发送的轨 道载频信息， 并发送给安全控制模块 21。
通过应答器信息接收模块接收地面应答器组发送的应答器报文， 通过 轨道电路信息接收单元接收轨旁电子单元发送的轨道载频信息， 安全控制 模块 21 可以通过应答器报文和轨道载频信息获得列车运行许可信息， 并 与车载无线通信模块 26接收到的列运行许可信息相比较， 以保证列车运 行许可信息的正确性。
在本实施例中，安全控制模块 21包括 CTCS-3控制单元和 CTCS-2控 制单元 CTCS-3控制单元用于接收并列车运行许可信息，生成目标-距离连 续速度控制曲线。 CTCS-2 控制单元用于接收并根据应答器报文和轨道载 频信息， 生成目标距离连续速度控制曲线。
具体的，安全控制模块 21中的 CTCS-3控制单元和 CTCS-2控制单元 独立设置， CTCS-3控制单元负责在 CTCS-3 线路正常运行时的核心控制 功能， CTCS-2 控制单元负责后备系统的核心控制功能。 地面设备也冗余 设置， RBC 1 1通过 GSM-R网络向列车发送 CTCS-3级行车命令， 车站列 控中心和中继站列控中心通过轨道电路和应答器组向列车发送 CTCS-2级 行车指令。 CTCS-3系统如果出现问题，可以自动无缝切换到 CTCS-2系 统控车。 而且由于有了 CTCS-3系统与 CTCS-2系统的兼容， 这两个等级 线路上的列车可以轻松实现跨线运行， 从而实现了全路一张网统一规划的 原则。 CTCS-3 系统实现的这种独特创新适应并满足了中国这样一个发展 中大国的经济发展对铁路运输提出的高标准要求。 中国是一个铁路运输大 国， 运能紧张、 运输线路复杂， 运输作业量庞大。 如果列车频繁制动或者 不能实现不同等级线路的跨线运行， 那么将会导致整个铁路运输效率的下 降， 并进而制约国民经济的发展。 CTCS-3 系统与 CTCS-2 系统兼容和无 缝切换成功解决了这个问题。
在本实施例中， 车载设备可以包括两套安全控制模块 21、应答器信息 接收模块和轨道电路信息接收单元。 通过冗余设计， 当其中一套出现故障 时， 可以不用通车检修， 直接通过备用系统即可完成对列车的控制工作， 提高了列车运行的可靠性。
在本实施例中， 地面无线通信模块 16具体可以包括数据处理单元、 光传输设备和基站。 具体的， 采用了单网交织的无线网冗余覆盖技术， 保 证了线路上单个基站或直放站设备故障时无线覆盖正常， 系统整体性能不 劣化， 不影响业务应用。 无线基站传输通道采用环形组网技术。 在光缆线 路或传输系统中断、 故障条件下， 自动实现传输通道的迂回保护， 提高无 线网传输通道的保障能力。 完善了列控系统安全数据通信实时动态监测技 术。 在 GSM - R系统核心网、 无线网相关的接口， 装备了 Abis、 A、 PRI 接口监测设备， 在列控系统车载设备终端装备了 IGSM-R接口监测设备， 在 RBC 11装备了列控 PRI接口监测设备。 这些动态监测设备能够实时跟 踪列控车载终端的运行， 掌握列控安全数据传送过程中无线通信网技术状 态和列控车载设备的工作状态， 记录车载安全数据的传送过程， 分析列控 系统通信过程， 为系统养护维修、 状态分析提供了动态、 实时基础数据。
本实施例提供的 CTCS-3级列车运行控制系统， 基于 GSM-R无线通 信实现车地信息双向传输， RBC 11生成行车许可， 同时具备 CTCS-2级 功能的列车运行控制系统。 CTCS-3 级系统采用先进的技术手段对高速运 行下的列车进行运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护， 以目标 -距离 连续速度控制模式、 设备制动优先的方式监控列车安全运行， 满足最高运 营速度 350km/h, 列车正向运行最小追踪间隔时间 3分钟的要求， 并可满 足列车跨线运营的要求。 通过构建 CTCS-3级列控系统技术体系， 满足时 速 350km/h及以上运行速度高速铁路的运营要求， 同时通过独特的系统设 计， 提高系统的可靠性和可用性， 实现列控系统的跨线兼容等需求。
本发明提供的 CTCS-3级列车运行控制系统， 基于无线通信网络进行 地面设备与车载设备的数据信息交互， 可以根据地面设备发送的列车运行 许可信息生成目标-距离连续速度控制模式曲线， 以实现列车运行控制。且 无线通信网络传输速度快、 覆盖范围广， 提高了信息传输的实时性和可靠 性， 可以满足 350km/h及以上运行速度高速铁路的运营要求， 实现了列车 运行的自动控制。
最后应说明的是： 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

权 利 要 求 书
1、 一种 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于， 包括：
地面设备， 包括区段控制系统、 无线闭塞中心和地面无线通信模块； 所述区段控制系统用于获得轨道占用信息和进路状态信息 , 并发送； 所述无线闭塞中心用于根据所述区段控制系统发送的所述轨道占用信息 和所述进路状态信息， 生成列车运行许可信息并发送， 以及接收列车运行数 据；
所述地面无线通信模块用于将所述无线闭塞中心发送的所述列车运行许 可信息进行转换后， 生成地面无线数据， 并将所述地面无线数据进行无线发 送， 以及将接收的列车无线数据转换成所述列车运行数据后， 发送给所述无 线闭塞中心；
车载设备， 包括车载无线通信模块和安全控制模块；
所述车载无线通信模块用于将所述地面无线通信模块发送的所述地面无 线数据进行转换， 获得所述列车运行许可信息， 并将所述列车运行许可信息 发送， 以及将接收到的列车数据进行转换， 生成所述列车无线数据， 并无线 发送给所述地面无线通信模块；
所述安全控制模块用于根据所述车载无线通信模块发送的所述列车运行 许可信息， 生成目标 -距离连续速度控制曲线， 以控制列车运行， 以及将所述 列车数据发送给所述车载无线通信模块。
2、 根据权利要求 1所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于， 所述地面设备还包括： 调度集中系统和临时限速服务器；
所述调度集中系统用于根据指示信息， 产生临时限速操作命令并发送； 所述临时限速服务器用于对接收所述调度集中系统发送的所述临时限速 操作命令进行处理， 生成临时限速指令后发送；
相应地，
所述无线闭塞中心还用于根据所述临时限速指令、 所述轨道占用信息和 所述进路状态信息， 生成所述列车运行许可信息。
3、 根据权利要求 1或 2所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在 于， 所述车载设备还包括： 司机操纵台、 紧急制动模块、 测速测距模块和人 机界面； 所述司机操纵台用于手动控制列车运行；
所述紧急制动模块用于在所述安全控制模块的控制下进行制动； 测速测距模块用于检测列车运行，以获得列车运行速度信息和距离信息； 所述人机界面用于显示所述目标 -距离连续速度控制曲线、 所述列车运行 速度信息和所述距离信息， 并接收和处理输入命令， 以控制所述列车运行。
4、 根据权利要求 1所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于， 所述区段控制系统为多个， 分别设在多个车站中， 各所述车站区段之间 设有中继站系统， 所述中继站系统用于获得区间轨道占用信息。
5、 根据权利要求 2所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于： 所述区段控制系统包括车站列控中心、 轨旁电子单元、 轨道电路、 车站 联锁和应答器组；
所述车站列控中心用于根据所述轨旁电子单元发送的所述轨道占用信 息、 所述车站连锁发送的所述进路状态信息和所述临时限速服务器发送的所 述临时限速指令， 生成应答器报文和轨道载频信息， 将所述应答器报文经由 所述轨旁电子单元和所述应答器组后发送， 以及将所述轨道载频信息通过所 述轨道电路发送。
6、 根据权利要求 5所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于， 所述车载设备还包括： 应答器信息接收模块和轨道电路信息接收单元；
所述应答器信息接收模块用于通过应答器接收天线接收所述应答器组发 送的所述应答器报文， 并发送给所述安全控制模块；
所述轨道电路信息接收单元用于通过轨道电路接收天线接收所述轨道电 路发送的所述轨道载频信息， 并发送给所述安全控制模块。
7、 根据权利要求 6所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于： 所述安全控制模块包括 CTCS-3控制单元和 CTCS-2控制单元； 所述 CTCS-3控制单元用于接收并所述列车运行许可信息， 生成所述目 标-距离连续速度控制曲线；
所述 CTCS-2控制单元用于接收并根据所述应答器报文和所述轨道载频 信息， 生成所述目标 -距离连续速度控制曲线。
8、 根据权利要求 6所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于： 所述车载设备包括两套所述安全控制模块、 所述应答器信息接收模块和 所述轨道电路信息接收单元。
9、 根据权利要求 1所述的 CTCS-3级列车运行控制系统， 其特征在于: 所述地面无线通信模块包括数据处理单元、 光传输设备和基站。
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