一种城市轨道交通轨旁运控系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种城市轨道交通轨旁运控系统及控制方法，该系统包括区域控制器、联锁逻辑运算模块、智能联锁控制单元、内部安全总线和联锁总线，所述区域控制器与联锁逻辑运算模块均采用“二取二乘二”安全计算机平台，通过内部安全总线联接，联锁逻辑运算模块通过联锁总线与智能联锁控制单元联接，智能联锁控制单元控制室外设备。该方法包括：区域控制器和管辖区域内的联锁逻辑运算模块均采用“二取二乘二”安全计算机平台，通过内部安全总线实时交换信息；联锁逻辑运算模块根据区域控制器命令，进行核心联锁逻辑的处理，得出信号设备控制命令，发送至相应的智能联锁控制单元；智能联锁控制单元根据控制命令，采集现场信号设备状态信息，完成室外信号设备的控制。
【专利说明】一种城市轨道交通轨旁运控系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及城市轨道交通运行控制【技术领域】，尤其涉及一种轨旁运控系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]以太网因其标准开放、组网灵活、性价比高等优点受到各信号厂商的青睐，在城市轨道交通信号系统中得到广泛应用。现在大多数先进的列车运控系统都已采用以太网的基础上增加安全协议，实现各子系统之间的信息交换。
[0003]城市轨道交通的轨旁运控子系统主要由以下几个部分组成:
[0004]I)区域控制器ZC
[0005]核心功能是根据管辖区域内各列车的当前位置、速度以及运行方向等因素，同时考虑列车进路、道岔状态、线路限速以及其他障碍物等条件，为管辖区域内的列车计算移动授权MA，管理区域内的列车，保证列车在系统控制的线路内安全运行。
[0006]2)联锁逻辑运算模块Cl
[0007]在规定的联锁条件和时序条件下，对进路、信号机、道岔、屏蔽门以及站台按钮进行控制。对于来自操作设备的错误操作，具备有效的防护能力，使得进路中区段、道岔、信号机等设备之间实现安全联锁。
[0008]3)智能联锁控制单元
[0009]接收联锁逻辑运算模块的命令，采集现场信号设备状态信息，计算基本的联锁逻辑，完成室外信号设备的控制。
[0010]4)冗余内部安全总线
[0011]通过冗余的内部安全总线，区域控制器ZC和管辖区域内的多个联锁Cl实现信息交换。
[0012]5)冗余联锁总线
[0013]通过冗余的联锁总线，联锁逻辑运算模块与各智能联锁控制单元实现控制命令和状态信息的交换。
[0014]另外，轨旁运控系统接入交换机，通过数据通信系统DCS，与列车自动监督系统ATS以及车载控制器CC通信。
[0015]区域控制器功能包括接收由其控制区内列车发出的位置信号，根据所有已知障碍物(包括其它列车、封闭区段、失去状态的道岔以及任何外部因素)的位置和运行权限来确定其区域内所有列车的运行权限。
[0016]联锁系统功能包括进路控制、道岔控制、信号机控制、轨道区段状态检测等。联锁系统负责根据ATS系统发送的排路命令为列车排列进路，控制道岔转换位置，控制轨旁信号机点灯。
[0017]联锁系统负责为区域控制器提供所有轨旁信号设备的状态信息，并接收区域控制器的屏蔽门开关指令来实现对屏蔽门的开关控制。另外，取消进路时，列车停车保证功能也需要联锁系统和区域控制器相互配合实现。
[0018]可见，区域控制器和联锁系统均为安全信号系统，同属于轨旁运控系统，在功能上联系紧密，两者必须协同一致、相互配合，才能实现对列车运行的安全控制。
[0019]在传统的城市轨道交通的轨旁运控子系统中，区域控制器ZC的设计是在原有定型的联锁系统或定型的车载列控系统的基础上改造完成的。由此带来以下两个问题:
[0020]I)架构分离
[0021]作为轨旁运控系统中功能联系紧密的两个安全子系统，没有统一的硬件平台和软件平台，导致硬件板卡无法实现互换，软件平台无法移植。这个问题进而带来了一系列的其他问题，如轨旁运控系统的前期投资成本大幅度攀升，施工难度增大，后期维护费用大幅度增大，对维护人员的要求提高等。
[0022]2)通信实时性差
[0023]由于未能在功能和接口方面进行一体化的设计与实现，区域控制器与联锁作为两个独立的子系统，只能分别接入交换机连接起来，通过数据通信系统DCS实现安全信息和非安全信息的交互，增加了数据通信系统DCS的通信负担，降低了轨旁运控系统的通信实时性、安全性以及可靠性。
【发明内容】
[0024]本发明需要解决的技术问题是如何降低通讯负担、提高通信实时性、安全性以及
可靠性。
[0025]为了解决以上技术问题，本发明公开了一种城市轨道交通轨旁运控系统，包括:区域控制器、联锁逻辑运算模块、智能联锁控制单元、内部安全总线和联锁总线，所述区域控制器与联锁逻辑运算模块均采用“二取二乘二”安全计算机平台，通过内部安全总线联接，联锁逻辑运算模块通过联锁总线与智能联锁控制单元联接，智能联锁控制单元控制室外设备。
[0026]进一步，作为优选，所述内部安全总线为冗余结构。
[0027]进一步，作为优选，所述联锁总线为冗余结构。
[0028]本发明还了一种城市轨道交通轨旁运控系统控制方法，包括以下步骤:
[0029]I)区域控制器和管辖区域内的联锁逻辑运算模块均采用“二取二乘二”安全计算机平台,通过内部安全总线实时交换信息；
[0030]2)联锁逻辑运算模块根据区域控制器命令，进行核心联锁逻辑的处理，得出信号设备控制命令，发送至相应的智能联锁控制单元；
[0031]3)智能联锁控制单元根据控制命令，采集现场信号设备状态信息，完成室外信号设备的控制。
[0032]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0033]I)本发明基于完全相同的硬件平台和软件平台，实现了区域控制器和联锁的一体化设计，实现了区域控制器和联锁系统功能的高效整合，有效地解决了现有轨旁运控系统安全计算机在架构方面存在的缺陷，提高了轨旁运控系统平台的通用性和可移植性；
[0034]2)区域控制器和管辖区域内的联锁系统之间通过冗余的内部安全总线交换信息，保证了信息交互的实时性、安全性和可靠性；[0035]3)联锁逻辑运算模块通过安全联锁总线与智能联锁控制单元交换数据，实现了联锁系统的模块化设计，增强了系统的通用性和可扩散性。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中:
[0037]图1 一体化轨旁运控系统区域控制器和联锁系统架构示意图。
【具体实施方式】
[0038]参照图1对本发明的实施例进行说明。
[0039]为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0040]下面结合图1对“一种城市轨道交通轨旁运控系统”作详细描述。
[0041]I)利用成熟的以太网，设计安全协议，在区域控制器和管辖区域内的联锁之间增加冗余的内部安全总线。本系统与现有其它系统根本的不同点是:轨旁运控系统内部的信息交互不通过数据通信系统DCS，而是通过独立的内部安全总线，满足了信息交互的实时性、安全性和可靠性要求。
[0042]2)为了提高联锁系统的模块化设计，增强联锁系统的通用性和可扩散性，利用成熟的以太网，设计安全协议，在联锁逻辑运算模块与智能联锁控制单元之间增加冗余的联锁安全总线。与现有传统系统相比，本系统的优点在于:联锁逻辑运算模块仅完成核心联锁逻辑的运算，室外设备的控制以及状态信息采集任务由各智能联锁控制单元实现。因此，联锁逻辑运算模块的硬件和软件均与站场规模无关，在设计和现场施工中，只需根据现场信号设备的类型及数量配置智能联锁控制单元即可，极大的提高了整个联锁系统的通用性与标准化。
[0043]3)在现场施工中，区域控制器与联锁逻辑运算模块可以独立布置于不同的机柜中，也可以根据需要放置在同一个机柜中，增强了设计及安装施工的灵活性。
[0044]4)智能联锁控制单元通过安全型信号继电器接口电路控制室外信号设备安全动作，实时采集现场信号设备的状态，满足故障-安全原则。
[0045]轨旁运控系统与城轨交通运控系统中的其他子系统(如ATS、车载运控子系统等)之间的通信方法，与已有城市轨道交通运控系统中的通信方法一致，均利用数据通信系统DCS，提高了系统的兼容性。
[0046]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这些【具体实施方式】仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
【权利要求】
1.一种城市轨道交通轨旁运控系统，其特征在于，包括:区域控制器、联锁逻辑运算模块、智能联锁控制单元、内部安全总线和联锁总线，所述区域控制器与联锁逻辑运算模块均采用“二取二乘二”安全计算机平台，通过内部安全总线联接，联锁逻辑运算模块通过联锁总线与智能联锁控制单元联接，智能联锁控制单元控制室外设备。
2.根据权利要求书I所述的城市轨道交通轨旁运控系统，其特征在于:所述内部安全总线为几余结构。
3.根据权利要求书I所述的城市轨道交通轨旁运控系统，其特征在于:所述联锁总线为几余结构。
4.一种城市轨道交通轨旁控制方法，其特征在于，包括以下步骤:区域控制器和管辖区域内的联锁逻辑运算模块均采用“二取二乘二”安全计算机平台，通过内部安全总线实时交换信息； 联锁逻辑运算模块根据区域控制器命令，进行核心联锁逻辑的处理，得出信号设备控制命令，发送至相应的智能联锁控制单元； 智能联锁控制单元根据控制命令，采集现场信号设备状态信息，完成室外信号设备的控制。
【文档编号】B61L19/06GK103786752SQ201410043859
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】张文静, 徐洪泽, 仲维锋, 刘湘黔, 岳强, 杨光 申请人:北京交通大学