专利名称：车辆-线路分布式专用线路交通信号指示与控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括轨道交通与真空管道交通在内的专用线路的交通信号控制系统。
背景技术：
2011年是中国轨道交通不平静的一年。在本年度中期，受到广泛关注的投入较高的京沪高铁开通，随后连续出现了几个故障，这使中国的高铁发展速度、技术与意义在一定程度上受到了质疑。更严重的问题7月23日发生在涌温线上。当日20时38分，在温州市鹿城区黄龙街道双坳村下岙处的瓯江大桥上，动车组D301次列车高速(时速则在100公里)追尾撞击在其前面慢速(时速则在20公里)行驶的动车组D3115。发现险情的D301次动车组司机潘一恒，紧急采取制动措施，但为时已晚，两车不可避免地追尾相撞。当武警撬开严重变形的司机室，潘一恒已经牺牲，他的胸口被闸把穿透。这次事故导致200多人受伤，41人死亡。死亡的人员人员包括中国铁路通信信号集团公司总经理马骋。8月22日上午，中国铁路通信信号集团公司总经理马骋在深圳陪同国务院高速铁路安全大检查组检查广深港客专铁路期间，因心脏病突发去世，时年55岁。据悉，马骋先生原来没有心脏病史，突发心脏病并致死，原因显然在于压力过大，责任过大。在安全生产专家和铁路人士看来，列车追尾并发生重大伤亡是很荒唐的事。“按照正常的情况，列车不应该发生这样的追尾，但它就是发生了。”时任铁道部新闻发言人王勇平痛心地说。初期，人们普遍认为事故是信号系统技术或工艺缺陷引起的。根据当时掌握的情况，人们认为，“7.23”动车事故是由于温州南站信号设备在设计上存在严重缺陷，遭雷击发生故障后，导致本应显示为红灯的区间信号机错误显示为绿灯。后来，人们更侧重于从调度与管理上找原因。认为产品与技术上不存在问题，事故的原因在于是调度与管理失责。持上述观点的典型代表是王梦恕先生，他认为，“经过调查和实验，动车信号技术和设备可以说没有问题，最大的问题是人员和管理的问题。”王梦恕强调，当地管理部门没有将设备进行很好的管理和使用，造成设备损坏出现故障，加上故障后人工操作不当，酿成了最后的惨剧。一般认为，列车体积大、速度快，刹车距离至少以数公里计，高速行进的动车距离则更长，防止列车追尾不可能凭司机目测。列车行进中，不仅有一套行车控制系统，更重要的是还要听从调度中心指令。像防止追尾，别说是动车，就算是普通列车，也会有极为严格的安全操作、调度指挥规范。然而，就在人们为723事故的原因进行斟酌期间，上海地铁10号线于今年9月27日又发生了严重的追尾撞车事故。所幸的是，当时地铁列车的运行速度比较低，尽管导致许多人受伤，但是无人死亡。事实上，我们认为，除技术与管理以外，目前铁路运行安全模式可能存在严重问题。每次追尾事故之后，都有轨交专家坦承“无法理解为何在已经闭塞下发生追尾”。这是一个重要而敏感的问题。题为《真空管道用于长途客运的方法》发明专利2007101265565真空管道交通提出了有速乘客交换概念，即在真空管道中运行的车辆在高速运行的状态下要求打开所谓闭塞区，车辆在控制状态下快速接近，并实现运行状态下对接，对于追尾撞车问题需要更为严格的控制。目前铁路运行安全模式的核心是自动闭塞系统。目前的概念是:铁轨上安装有一个个类似传感器一样的接收装置，只要前方列车的车轮压上钢轨，“前方有列车占用轨道”的信息，就会通过铁轨，传送给后方列车和调度中心。后方列车接到从调度中心传来的前方列车的位置信息后，调整速度，以保证两车之间有个安全的距离，这个安全距离也叫闭塞区。据王梦恕先生介绍，自动闭塞系统要求6公里以内没车的时候才可以开行，距离前车4公里内就亮黄灯，提示减速。距离2公里时会显示红灯，提示要停车。自动闭塞系统的作用原理是将轨道信息通过钢轨传送到动车组的车载系统，通过信号机红、黄、绿三种显示方式，预告列车运行前方两个闭塞分区的空闲状态。红灯表示前方分区正被占用，要求列车停车，暂时不得越过(2分钟后可低速度运行)；黄灯表示前方有一个闭塞分区空闲，要求列车注意运行；绿灯表示前方至少有两个分区空闲，指示列车可按规定的最高速度运行。自动闭塞系统，不仅仅是一个概念，需要通过物理方式实现。尽管不少人声称自主研发出整套先进的列车控制系统，但是世界各国高铁的操作与控制系统原型是20世纪60年代日本的高铁由基于司机(车长)参与控制的轮轨行车系统模式开发的。考虑到高速列车制动距离超过人们目视距离，日本新干线高速列车根据20世纪60年代的世界技术基础，废弃了地面信号机系统，而是在中央调度室控制的基础上，直接将信号从中央调度室发出显示于司机操纵台的车载信号方式，接收到信号用数字显示，显示本区段与下一区段的目标速度。如果下一区段需要减速，则用闪烁显示，调度室提醒司机注意。由于日本高铁运营取得了成功，这个模式在世界上得到广泛应用。事实上，随着高铁应用环境的复杂化，高速铁路的信号与控制系统应当充分运用基础技术的进步成果，尤其是微电子，计算机，通讯与网络技术成果，建立更为安全可靠模式。本发明以“超视距可视化”作为出发点，作出一个以车辆为中心，车-线路互动，淡化调度中心的专用线路(包括轨道交通与真空管道交通)现场交通信号指示与控制系统。
发明内容
我们的方案可以称为“车辆-线路互动分布式专用线路交通信号指示与控制系统”。与专用线路交通线路L并行设立信号线路系统M，信号线路系统M包括信息处理站点A(包括Al，A2)与传输线B，其中Al为正在与交通线路L上行驶的车辆V交换信息的站点，称之为当前站点，A2为非正在与车辆V交换信息的信息处理站点,称为一般站点,或简称为站点。以车辆行驶方向为正方向，位于站点前部的站点称为前方站点，反之，位于行车方向另一侧的为后方站点。两个站点的距离应当小于目视距离，例如应当控制在200-400米左右，弯道站点密度应更大一些。信息处理站点A包括信息处理系统S，信号灯Al，信号灯应当包括红灯，黄灯以及绿灯。信号灯状态监测传感器Ad，与车辆通讯的信息发送装置At与接收装置Ar，以及从前方站点接收信息的信息接收端A2，向前方站点发送信息的信号发送端Al，从后方站点接收信息的信息接收端A3，向前方站点发送信息的信号发送端A4。车辆上设有信息处理系统Sv，通过信息接收器Vr以及Vt与站点Al实现通讯。通过通讯系统，信号线路系统M的指示灯Al及信号处理系统S由在线路上行驶的车辆V控制与监测，在列车通过之后在信号线路系统M中维持特定数量的红灯与黄灯，提示位于列车后部的车辆禁止进入。为了避免干扰，车辆V与设在信号线路M上At，Vr, Ar, Vt之间的信息交换采用红外线通讯或其他限定位置有效的信息交换方式。红外线的调制频率应当闻于目如遥控器38千周的调制频率，以提闻通讯的波特率。当车辆前进接近并打开信号线路当列车前进接近并打开信号线路新信号灯后，应通过通讯与适当控制程序关闭信号线路上位于最后的信号灯，从而维持设定指示灯数量复合车辆设定数。当列车慢速运行或停止运行，未能在预定时间打开下一盏头灯并关闭尾灯，车辆通过不限位的通讯系统核实信号线路中指示灯数量与状态。此外，前后相邻的车辆可以通过该信号线路系统M传输车辆V各自的位置速度等相关信息。此外，相邻的列车可以通过互动分布式信号线路系统进行数据通信。上述以行车为中心的信号处理与监测系统并不难以理解。试想，在高速公路上行驶的车辆如果需要临时停车，占用特定的路段，则该车辆在占用特定路段的时候，自己在道路上设置道路占用警示标识，道路占用结束后，自己撤除道路占用标识，然后放回到i的车子上。如果向高速公路管理部门提出申请，再由高速公路管理部门到现场设立标识，则不但影响效率，而且可能出现管理脱节问题，并导致事故。现在，本发明则是将道路占用标识放到了路边，随时准备在专用线路交通运行的车辆调用或撤出调用。
图1为车辆-线路互动分布式专用线路交通信号指示与控制系统示意图 图2为车辆信号信息处理流程简化示意 图3为当前信号线路站点与车辆交换信息、与其它站点交换信息的信息处理流程简化示意 图4为过渡信号线路站点与其他站点交换信息的信息处理流程简化示意图。如图4所示，一个站点一次信息处理过程包括通讯，信息处理与执行等过程。当与前后站点通过站点间的传输线B连接起来以后，该站点可以接受前一个站点的信息，并根据序列数N-k的值调整信号灯状态，将序列数递减后再向后传送，然后完成检测该站的信号灯状况并记录，接收后站向前传送的信息，汇集本站情况后向前传送。如图3所示，当前站点除了要通过站点间的传输线B与前后站点交换信息并加以处理、调整本站的信号灯以外，还需要与车辆进行限定区间的通信。如图2所示，车辆决定信号灯数量，并适时检查线路的信号灯状态。显而易见，本发明提出的交通信号指示与控制系统在20世纪60年代日本开发高铁线路时所无法实现的。当时尚不存在单片机(片上计算机系统)，移动通信，红外通信技术也还没有起步。当年人们不能在铁路上每隔500米或者更短的距离上安装一个主频达到10兆计算机处理装置。因为，60年代末期(1969年)阿波罗首次登月所使用的主计算机的主频才达到10兆。然而时至今日，一些主频10兆左右的单片机芯片仅需要I元人民币。人民币10元左右芯片的计算潜力、稳定性等性能则可能超过当年登月主控计算机。所以，应当而且能够在现代技术下，舍弃20世纪60年代延伸下来的陈旧模式，做一种非常安全可靠的以行驶车辆为中心的分布式信号与控制系统，这种系统不但对于具有闭塞区的轨道交通是安全的，而且对于打开闭塞区，根据速度-距离判据的进行有速乘客交换的真空管道交通也是非常安全的。
权利要求
1.一种专用线路交通(包括轨道交通与真空管道交通)的超视距运行与控制可视化的车辆-线路互动分布式信号线路系统，其特征为在轨道边连续安装有间距小于目视距离的系列行车指示灯及其信号接收、处理与发送系统，该系列指示灯及信号处理系统由在线路上行驶的车辆控制与监测，在列车通过之后维持特定数量的红灯与黄灯，提示位于列车后部的车辆禁止进入。
2.根据权利要求1，其特征为在线路上行驶的车辆与设在线路上指示灯之间的信息交换采用红外或其他限定位置有效的信息交换方式。
3.根据权利要求1，其特征为当列车前进接近并打开信号线路新信号灯后，应关闭信号线路上位于最后的信号灯，从而维持设定指示灯数量复合车辆设定数。
4.根据权利要求1，其特征为当列车慢速运行或停止运行，未能在预定时间打开下一盏头灯并关闭尾灯，车辆通过不限位的通讯系统核实信号线路中指示灯数量与状态。
5.根据权利要求1，其特征为前后相邻的列车可以通过该分布系统传输各自的位置速度等相关信息。
6.根据权利要求1，其特征为相邻的列车可以通过互动分布式信号线路系统进行数据通信。
全文摘要
在高速铁路与地铁等轨道交通中，在轨道边连续安装有间距小于目视距离的系列行车指示灯及其灯光控制系统，该系列指示灯由在轨道上行驶的列车列车与通过红外或其他限定位置有效的信息交换方式控制系列行车指示灯，在列车通过之后维持特定数量的红灯，提示位于列车后部的车辆禁止进入。使轨道交通超视距运行与控制可视化，通过车辆-线路互动分布式信号灯系统防止列车追尾撞击。前后相邻列车可以通过该分布系统传输各自的位置速度等相关信息。
文档编号B61L1/00GK103158738SQ201110409460
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月11日 优先权日2011年12月11日
发明者刘本林, 张耀平, 赵勇 申请人:常州市福驰电动车辆科技有限公司