一种基于通信的列车控制系统的正线信号显示方法与流程

本发明涉及轨道交通列车控制领域。

背景技术：

轨道交通信号系统借助于连续的车地双向通信、基于通信的列车控制(Communication Based Train Control，简称CBTC)系统实现了对列车的实时控制，有效缩减了列车运行间隔。图1给出了CBTC系统的架构图。

在CBTC项目实施和运营过程中，由于工期原因或CBTC系统中部分设备故障而不能实现CBTC全功能运行，在这种情况下引入了后备系统。后备系统有两种方式：一种是基于联锁的后备系统，其车地间没有通信，由司机根据轨旁信号机的显示来驾驶列车。另一种是基于点式的后备系统，它采用基于点式的地对车单向信息传递的方式来实现对列车的控制；两种后备方式在工程中都有广泛应用。在目前的CBTC项目中，后备系统并不是单独的一套系统，而是集成到CBTC系统中，在CBTC系统降级后提供后备功能。

为了便于分析，将以CBTC模式运行的列车定义为CBTC列车，非装备列车以及降级为后备模式的列车定义为非CBTC列车。CBTC列车依靠移动授权信息和车载信号行车，不需要轨旁信号机。但是，非CBTC列车仍然需要轨旁信号显示来实时告知司机前方进路的状态，指导司机驾驶列车运行。

在目前的CBTC系统中，轨旁信号机是为后备系统配置的设备，信号机布置也按后备系统原则设计。正线信号机根据其设置位置及功能区分，主要有道岔防护信号机、出站信号机、区间信号机、阻挡信号机和正线入口信号机。对于非CBTC列车，所有信号机按后备点灯原理显示。对于CBTC列车，正线入口和阻挡信号机一般都为常态亮灯状态，其它的信号机，显示有如下所述的常态灭灯和常态点灯两种方案：

1)灭灯方案

在CBTC模式下，信号机灭灯，列车以车载信号为行车信号。列车降级为非CBTC列车，列车接近信号机应点灯，列车按照轨旁信号机显示行车，该列车如果在信号机前方能够再升级成CBTC列车，信号机又将灭灯。信号机点灯时，允许灯光因故灭灯时，改点红灯信号。当红灯因故不能点亮时，对于非CBTC列车视为禁止信号。信号机的点亮检查进路的空闲。

2)点灯方案

不考虑接近信号机的列车为CBTC列车还是非CBTC列车，所有信号机均常态亮灯。CBTC轨旁设备将列车的运行状态“CBTC列车”还是“非CBTC列车”发送联锁设备。联锁设备根据此信息，按不同的点灯原则开放信号机。若接近该信号机的为CBTC列车，信号机的开放不检查区段空闲等条件，根据移动授权开放相应的信号机，与车载信号保持一致；若为非CBTC列车，信号机开放需要检查区段空闲条件。当信号开放后，若该允许信号(如绿灯/黄灯)的灯丝双断，对于CBTC列车，不改点红灯信号，信号机灭灯不影响列车的运行；对于非CBTC列车，允许信号应转为禁止信号，列车须在该信号机前停车。当信号机红灯灯丝双断时，对于CBTC列车，如允许信号灯丝完好，可以开放允许信号。对于非CBTC列车，灭灯等同于禁止信号，列车必须在该信号机前停车。

常态灭灯和点灯方案分析：从以上所述看来，CBTC系统要为不同的CBTC工程项目提供信号机灭灯或点灯方案，但在信号机灭灯方案中，其实也要考虑常态亮灯的正线入口和阻挡信号机，这两类信号机的点灯原理和在点灯方案下完全一致，也就是说在灭灯方案其实内含了信号机的点灯功能。另外，在灭灯方案下由于信号机常态灭灯，平时无法检测信号机灯丝的完整状态，从而影响后备模式的使用。现有项目一般通过在停运期间强制点红灯检测红灯灯丝降低影响，但允许信号的灯丝还是得不到检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于通信的列车控制系统的正线信号显示方法，提供在灭灯时转换为点灯方式的手段，实现在运营中就可进行的红灯灯丝和允许灯丝的完整灯丝故障检测。

实现上述目的的技术方案是：

一种基于通信的列车控制系统的正线信号显示方法，包括：

在数据库里配置常态灭灯和常态点灯的信号机；

当系统为后备模式时，所有的信号机常态亮灯，列车以后备方式按轨旁信号显示行车；

当系统为CBTC模式时，对于常态灭灯的信号机，当线路上没有列车或者线路上运行的为CBTC的列车时，处于灭灯状态；当点灯预设条件发生时，这些信号机自动转换为点灯状态；

当系统为CBTC模式时，对于常态点灯的信号机，无论控区有没有列车、线路上运行是CBTC列车还是非CBTC列车，均采用点灯的方案。

在上述的基于通信的列车控制系统的正线信号显示方法中，当系统为后备模式时，信号开放需要检查区段空闲条件，当信号开放后，若该允许信号的灯丝断丝，对于允许信号应转为禁止信号，非CBTC列车须在该信号机前停车；当信号机红灯灯丝断丝时，对于非CBTC列车，灭灯等同于禁止信号，列车必须在该信号机前停车。

在上述的基于通信的列车控制系统的正线信号显示方法中，所述的点灯预设条件包括：

CBTC模式下其所在控区的区域控制器故障时，该信号机点禁止信号；

其所在控区的区域控制器与联锁设备通信中断时，该信号机点禁止信号；

被非CBTC列车的移动授权覆盖，该架信号机必须点亮，如果满足开许可信号的条件，则开许可信号，否则点禁止信号；

信号机的目标区段被无移动授权的非通信列车跨压，该信号机必须点亮禁止信号；

其所在控区联锁设备发生故障时，该信号机须点亮禁止信号。

在上述的基于通信的列车控制系统的正线信号显示方法中，当系统为CBTC模式时，对于常态点灯的信号机，采取如下措施：

当没有移动授权覆盖时，信号机常态点亮红灯；

如果被CBTC列车或者非CBTC列车的移动授权覆盖，并符合信号开放的条件，信号机开放允许信号；

CBTC轨旁设备将列车的运行状态“CBTC列车”还是“非CBTC列车”发送计算机联锁设备，计算机联锁设备根据此信息，按不同的点灯原则开放信号机，若接近该信号机的为CBTC列车，信号机的开放不检查区段空闲条件，根据移动授权开放相应的信号机；若为非CBTC列车，信号机开放需要检查区段空闲条件；

当信号开放后，若该允许信号的灯丝双断，对于CBTC列车，不改点红灯信号，信号机灭灯不影响列车的运行；对于非CBTC列车，允许信号应转为禁止信号，列车须在该信号机前停车；

当信号机红灯灯丝双断时，对于CBTC列车，如允许信号灯丝完好，可以开放允许信号；对于非CBTC列车，灭灯等同于禁止信号，列车必须在该信号机前停车。

本发明的有益效果是：

本发明以信号机为对象，而不是以系统为对象，决定其点灯和灭灯，从而可以根据CBTC项目要求，不需修改软件，通过数据库配置就可提供系统点灯和灭灯方案。并且对于常态灭灯的项目，还提供了信号机灭灯方式和点灯方式的切换功能，不需要停运，在运营过程中就可以进行红灯信号灯丝和允许信号灯丝的完整检测。

附图说明

图1是CBTC系统架构图；

图2是本发明中信号机状态机图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的基于通信的列车控制系统的正线信号显示方法，包括下列步骤：

一、在数据库里配置常态灭灯和常态点灯的信号机。

二、当系统为后备模式时，所有的信号机常态亮灯，列车以后备方式按轨旁信号显示行车。信号开放需要检查区段空闲条件。当信号开放后，若该允许信号(如绿灯/黄灯)的灯丝断丝，对于允许信号应转为禁止信号，非控制列车须在该信号机前停车。当信号机红灯灯丝断丝时，对于非控制列车，灭灯等同于禁止信号，列车必须在该信号机前停车。

三、当系统为CBTC模式时，对于常态灭灯的信号机，当线路上没有列车或者线路上运行的为CBTC的列车时，处于灭灯状态。当点灯预设条件发生时，这些信号机自动转换为点灯状态。点灯预设条件包括：

1)CBTC模式下其所在控区的区域控制器故障时，该信号机点禁止信号。

2)其所在控区的区域控制器与联锁设备通信中断时，该信号机点禁止信号。

3)被非CBTC列车的移动授权覆盖，该架信号机必须点亮，如果满足开许可信号的条件，则开许可信号，否则点禁止信号。

4)信号机的目标区段被无移动授权的非通信列车跨压，该信号机必须点亮禁止信号。

5)其所在控区联锁设备发生故障时，该信号机须点亮禁止信号。

四、当系统为CBTC模式时，对于常态点灯的信号机，无论控区有没有列车、线路上运行的是CBTC列车还是非CBTC列车，均采用点灯的方案，包括如下：

1)当没有移动授权覆盖时，信号机常态点亮红灯。

2)如果被CBTC列车或者非CBTC列车的移动授权覆盖，并符合信号开放的条件，信号机开放允许信号。

3)CBTC轨旁设备将列车的运行状态“CBTC列车”还是“非CBTC列车”发送计算机联锁设备，计算机联锁设备根据此信息，按不同的点灯原则开放信号机，若接近该信号机的为CBTC列车，信号机的开放不检查区段空闲条件，根据移动授权开放相应的信号机；若为非CBTC列车，信号机开放需要检查区段空闲条件。

4)当信号开放后，若该允许信号(如绿灯/黄灯)的灯丝双断，对于CBTC列车，不改点红灯信号，信号机灭灯不影响列车的运行；对于非CBTC列车，允许信号应转为禁止信号，列车须在该信号机前停车。

5)当信号机红灯灯丝双断时，对于CBTC列车，如允许信号灯丝完好，可以开放允许信号；对于非CBTC列车，灭灯等同于禁止信号，列车必须在该信号机前停车。

当系统为CBTC模式时，系统提供灭灯和点灯两种信号机显示方式。每个控区缺省为灭灯方式，调度员可以在人机界面上选择某个控区进行点灯方式的切换。切换为点灯方式后，整个控区的信号机均转变为常态点灯，不影响CBTC列车运营，即使在运营中也可进行红灯灯丝和允许灯丝的完整灯丝检测。在灯丝检测结束后，调度员可切回灭灯方式。

以下利用图2所示的信号机状态机图来表示信号机显示功能的内部逻辑设计：

E1:S2(灭灯)到S4(绿灯)

E1_1：首先在灭灯模式下，控制列车通过，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车开灭灯的请求，信号机灭灯，然后转为点灯模式，且信号机绿灯开放条件满足，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车开放许可信号的请求，信号机点绿灯。

E1_2:首先灭灯模式下，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车灭灯请求，信号机灭灯，然后控制列车转为非控制列车，且许可开放条件满足，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为非控制列车开放许可信号的请求，信号机点绿灯。

E1_3：首先在灭灯模式下，无进路信号机缺省灭灯，然后为非控制列车开放直向许可信号，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为非控制列车开放许可信号的请求,信号机点绿灯。

E2：S4(绿灯)到S2(灭灯)

E2_1：首先灭灯模式下，为非控制列车开直向许可信号，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为非控制列车开放许可的请求,信号机点绿灯，然后非控制列车转为控制列车，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车灭灯的请求，信号机灭灯。

E2_2：灭灯模式下，为非控制列车开放直向许可信号，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为非控制列车开放许可的请求,信号机点绿灯，然后列车通过此信号机，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的灭灯请求，信号机灭灯。

E2_3：点灯模式下，为控制列车开直向许可信号，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车开放许可的请求，信号机点绿灯，然后转为灭灯模式，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车灭灯的请求，信号机灭灯。

E3：S2(灭灯)到S3(黄灯)

同E1，不同的是开直向许可信号改为开侧向许可信号。

E4：S3(黄灯)到S2(灭灯)

同E2，不同的是开直向许可信号改为开侧向许可信号。

E5：S2(灭灯)到S1(红灯)

E5_1：首先在灭灯模式下，信号机无进路默认灭灯，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的灭灯请求，信号机灭灯，然后变为点灯模式，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。

E5_2：首先在灭灯模式下，信号机无进路默认灭灯，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的灭灯请求，信号机灭灯，然后无进路控制列车转为非控制列车，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的红灯请求，信号机点红灯。

E5_3：首先在灭灯模式下，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车灭灯的请求，信号机灭灯，然后转为点灯模式，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车开放许可信号的请求，因为开放许可的条件不满足，信号机点红灯。

E6：S1(红灯)到S2(灭灯)

E6_1：点灯模式下，默认禁止信号，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。然后变为灭灯模式，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的灭灯请求，信号机灭灯。

E6_2：灭灯模式下，为无进路非控制列车点红灯，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。然后此车转为控制列车，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的灭灯请求，信号机灭灯。

E7：S2(灭灯)到S2(灭灯)

E7_1：灭灯模式下，为控制列车灭灯，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车灭灯请求，信号机灭灯。列车通过后，此信号机为默认灭灯，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的灭灯请求，信号机保持灭灯。

E7_2：灭灯模式下，默认灭灯，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的灭灯请求，信号机灭灯。然后为控制列车灭灯，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的为控制列车灭灯请求，信号机保持灭灯。

E8：S1(红灯)到S4(绿灯)

E8_1：灭灯模式下，常态点灯信号机默认红灯,联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。然后为列车开直向许可信号，联锁设备接收来自CBTC轨旁设备的为控制列车开许可信号的请求，信号机开绿灯。

E8_2：点灯模式下，常态点灯信号机默认红灯,联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。为列车开直向许可信号，联锁设备接收来自CBTC轨旁设备的为控制列车开许可信号的请求，信号机开绿灯。

E9：S4(绿灯)到S1(红灯)

E9_1：灭灯模式下，对常态亮灯的信号机为列车开直向许可信号,联锁设备接收来自CBTC轨旁设备的为控制列车开许可的请求，信号机开绿灯。列车通过此信号机,联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。

E9_2:点灯模式下，为列车开放直向许可信号,联锁设备接收来自CBTC轨旁设备的为控制列车开许可的请求，信号机开绿灯。然后列车通过此信号机，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。

E10：S1(红灯)到S3(黄灯)

同E8，不同的是开直向许可信号改为开侧向许可信号。

E11：S3(黄灯)到S1(红灯)

同E9，不同的是开直向许可信号改为开侧向许可信号。

E12：S1(红灯)到S5(引导)

E12_1：默认禁止信号,联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。联锁设备接收来自ATS的开放引导的请求，信号机开引导信号。

E13：S5(引导)到S1(红灯)

E13_1：联锁设备接收来自ATS的开放引导的请求，信号机开引导信号；然后取消引导，联锁设备接收CBTC轨旁设备发送的点红灯请求，信号机点红灯。

E14：S4(绿灯)到S4(绿灯)

E14_1：点灯模式下，为控制列车开放直向许可信号，联锁设备接收来自CBTC轨旁设备的许可请求，开放绿灯。然后控制列车转为非控制列车，信号灯保持绿灯；

E14_2：点灯模式下，为非控制列车开放直向许可信号，联锁设备接收来自CBTC轨旁设备的许可请求，开放绿灯。然后非控制列车转为控制列车，信号灯保持绿灯。

E15：S3黄灯到S3黄灯

同E14，不同的是开直向许可信号改为开侧向许可信号。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。