两类列车控制系统的跨线运行方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，涉及一种轨道交通的不同列车控制系统的跨线运行方法，具体涉及一种基于车车通信的移动闭塞控制系统与CBTC系统的跨线运行方法。

背景技术：

基于通信的列车运行控制系统，摆脱了用地面轨道电路设备判别列车占用闭塞分区与否的束缚，突破固定闭塞的局限性，成为现今城市轨道交通信号控制系统的设计主流。该列车控制系统采用无线通信传输手段，实时地或定时地进行列车与地面间的双向通信联络，使得后续列车可以及时了解前方列车运行实际间隔距离，通过计算后续列车即可给出制动曲线，使得后续列车可以及时了解前方列车运行实际间隔距离，通过计算后续列车即可给出制动曲线，提高区间通行能力，同时也由于车地间通信信息量的加大，地面需要实时地向车载信号设备传递车辆运行前方线路限速情况，指导列车按线路限制条件运行，用于提高列车运行安全性。参见图1，该系统主要包括：车载VOBC设备、地面区域控制器(ZC)子系统、计算机联锁(CI)系统、无线传输DCS系统、中心控制ATS系统、以及用于定位及点式后备的应答器设备、计轴等。

基于车车通信的移动闭塞控制系统是对基于CBTC的移动闭塞信号系统的改进和升级。参见图2，在基于CBTC的移动闭塞信号控制系统的基础上，从系统架构上将ZC子系统合并到车载VOBC设备，对原CBTC系统中由地面ZC子系统计算列车的移动授权，控制列车的运行和间隔控制等进行改进，变为通过前后列车直接通信的方式，列车获取前车以及在线其他列车的位置和运行速度等信息，自行控制列车的速度，防止列车相撞、追尾，从而更安全可靠的运行。该系统不仅大大降低了信号系统轨旁设备的建设以及维护成本，而且对列车间隔具有更灵活的控制，从而提高了列车的运行效率。

基于通信的CBTC系统是通过ZC子系统计算列车移动授权，而基于车车通信的移动闭塞控制系统是通过车载的VOBC计算列车移动授权的，目前还没有解决在这两种系统之间实时进行安全切换的方法，能在列车共管区进行列车的系统切换。

技术实现要素：

由于现有技术无法在列车共管区进行基于通信的CBTC系统和基于车车通信的移动闭塞控制系统之间实时进行安全切换的问题，本发明提出一种列车通信系统切换方法及装置。

本发明提出一种列车通信系统切换方法，包括：

当列车进入第一计轴区段前，判断所述第一计轴区段是否被占用；

若所述第一计轴区段未被占用，则控制所述列车以基于车车通信的移动闭塞控制系统或CBTC系统行驶至所述第一计轴区段内，停车并判断第二计轴区段内是否有隐藏车；

若所述第二计轴区段内无隐藏车，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换；

其中，所述第一计轴区段和所述第二计轴区段为所述车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统的转换区域内设置的三个计轴器形成的计轴区段。

可选地，所述若所述第一计轴区段未被占用，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换之后，还包括：

计算所述列车的追踪速度曲线，并根据所述追踪速度曲线对所述列车进行安全防护。

可选地，所述若所述第二计轴区段内无隐藏车，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换，进一步包括：

所述列车退出当前控制系统，并保留所述当前控制系统中的测速定位信息；

根据所述第二计轴区段的占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车；

若所述第二计轴区段内无隐藏车，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换。

可选地，所述根据所述第二计轴区段的占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车，进一步包括：

当根据所述测速定位信息确定所述列车距离目标点的距离小于所述列车的车长时，根据所述第二计轴区段的占用情况，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车；

其中，所述目标点为所述第一计轴区段和所述第二计轴区段的临界点。

可选地，若当前控制系统为基于车车通信的移动闭塞控制系统，则所述根据第二计轴区段的占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车，具体包括：

根据所述测速定位信息与所述CBTC系统区域内的地面区域控制器建立通信，从所述地面区域控制器获取所述第二计轴区段中的计轴器信息，并请求移动授权信息；

根据所述第二计轴区段中的计轴器信息确定所述第二计轴区段的占用情况，并根据所述占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车；

相应地，所述若所述第二计轴区段内无隐藏车，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换，具体包括：

若所述第二计轴区段内无隐藏车，则将所述列车的控制系统从所述基于车车通信的移动闭塞控制系统切换为所述CBTC系统；

所述计算所述列车的追踪速度曲线，并根据所述追踪速度曲线对所述列车进行安全防护，具体包括：

根据所述地面区域控制器发送的所述移动授权信息计算所述列车的追踪速度曲线，并根据所述追踪速度曲线对所述列车进行安全防护。

可选地，若当前控制系统为CBTC系统，则所述根据第二计轴区段的占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车，具体包括：

根据所述测速定位信息与所述基于车车通信的移动闭塞控制系统区域内的对象控制器建立通信，并通过所述对象控制器获取所述第二计轴区段中的计轴器信息；

根据所述第二计轴区段中的计轴器信息确定所述第二计轴区段的占用情况，并根据所述占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车；

相应地，所述若所述第二计轴区段内无隐藏车，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换，具体包括：

若所述第二计轴区段内无隐藏车，则将所述CBTC系统切换为所述列车的控制系统从所述基于车车通信的移动闭塞控制系统。

由上述技术方案可知，本发明通过设置转换区域，并在转换区域内布置三个计轴器，形成两个计轴区段，确定第一计轴区段未被占用，第二计轴区段内无隐藏车，对列车的控制系统进行切换，能够确保列车可以在两种系统之间安全、高效地切换，从而节约铁路建设成本，方便乘客的乘车，也利于新技术推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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为现有的CBTC系统的结构示意图；

图2为现有的基于车车通信的移动闭塞控制系统的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种两类列车控制系统的跨线运行方法的流程示意图；

图4为本发明一实施例提供的隐藏车判断的示意图；

图5为本发明一实施例提供的CBTC系统切换为基于车车通信的移动闭塞控制系统的示意图；

图6为本发明一实施例提供的基于车车通信的移动闭塞控制系统切换为CBTC系统的示意图。

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。

对于现有的基于无线通信的列车控制系统(简称CBTC)和基于车车通信的移动闭塞控制系统中，其具体运行过程如下：

图1示出了CBTC系统的结构示意图，在现有的CBTC系统运行过程中，本车载系统根据从车站区域控制器获取的移动授权信息，结合与车站设备进行了版本校验的电子地图，列车自动防护设备将对列车的运行行为进行全面监控，一旦出现威胁列车运行安全的情况，列车自动防护设备将立刻采取措施，保证列车运行安全。主要步骤包括，

(1)列车测速定位。列车在运行过程中，本系统车载设备需要持续不断的对自身速度和在线路上的位置进行计算和确认。本系统车载设备包含了用于测速测距的速度传感器、加速度计、雷达，通过测速测距设备及算法，对自身走形距离进行计算。同时，经过应答器时，通过与地面应答器通信获取地面应答器的信息，并根据电子地图存储的应答器位置信息，查询应答器的位置，对自身位置进行校准。

(2)通过车地无线通信模块接收区域控制器发送的移动授权信息。

(3)列车追踪速度曲线计算。CBTC系统的车载设备将根据自身测速测距情况和区域控制器发送的移动授权等信息，实时计算用于列车追踪及安全防护的速度-距离曲线。曲线包括紧急制动触发曲线、牵引切断曲线(可选)、推荐速度曲线等。车载设备将严格根据速度-距离曲线对列车的速度进行防护。速度曲线的计算采用固定制动率的速度曲线模型，也就是匀加速直线运动，加速度为列车最差紧急制动率。

(4)列车超速防护。根据实时计算所得到的速度-距离曲线，本系统车载设备对列车的运行速度进行严格监控，若列车的运行速度超过推荐速度曲线，设备将发出声光报警提示司机，若列车的运行速度超过牵引切断速度，设备将自动切断列车牵引，若列车运行速度继续上升触及紧急制动触发曲线，则设备将立即实施紧急制动，保证列车在安全防护范围内停车。

图2示出了基于车车通信的基于车车通信的移动闭塞控制系统的结构示意图，在城市轨道交通信号系统的车车通信区域运行过程中，车载系统根据与其他车载设备通信获取的其他列车定位信息，从地面获取的线路上的障碍物信息，自主计算移动授权。结合与车站设备进行了版本校验的电子地图，列车自动防护设备将对列车的运行行为进行全面监控，一旦出现威胁列车运行安全的情况，列车自动防护设备将立刻采取措施，保证列车运行安全。主要步骤包括，

(1)列车测速定位。列车在运行过程中，本系统车载设备需要持续不断的对自身速度和在线路上的位置进行计算和确认。本系统车载设备包含了用于测速测距的速度传感器、加速度计、雷达，通过测速测距设备、VOBC设备及算法，对自身走形距离进行计算。同时，经过地面对象控制器时，通过与地面对象控制器通信获取地面对象控制器的信息，并根据电子地图存储的对象控制器位置信息，查询对象控制器的位置，对自身位置进行校准。

(2)列车通过对象控制器采集计轴信息、控制道岔、屏蔽门和紧急停车按钮，通过车载的VOBC系统计算移动授权信息。列车筛选是列车移动授权计算、列车升级的前置功能，其目的是为确认在列车排序后，列车前方没有隐藏车或者非位置报告列车，具体过程如下：车载VOBC根据列车的位置信息，检查汇报的车头位置与前方计轴器的距离不大于线路上可能出现的最短车长，根据VOBC系统输入的计轴区段的占用/空闲信息，检查列车运行方向前方筛选区域空闲，具体参见图5所示。在满足上述条件时，前端筛选成功，否则认为列车前端筛选失败。

(3)列车追踪速度曲线计算。车车通信系统的车载设备将根据自身测速测距情况和VOBC发送的移动授权等信息，实时计算用于列车追踪及安全防护的速度-距离曲线。曲线包括紧急制动触发曲线、牵引切断曲线(可选)、推荐速度曲线等。车载设备将严格根据速度-距离曲线对列车的速度进行防护。速度曲线的计算采用固定制动率的速度曲线模型，也就是匀加速直线运动，加速度为列车最差紧急制动率。

(4)列车超速防护。根据实时计算所得到的速度-距离曲线，本系统车载设备对列车的运行速度进行严格监控，若列车的运行速度超过推荐速度曲线，设备将发出声光报警提示司机，若列车的运行速度超过牵引切断速度，设备将自动切断列车牵引，若列车运行速度继续上升触及紧急制动触发曲线，则设备将立即实施紧急制动，保证列车在安全防护范围内停车。

图3示出了本实施例提供的一种列车控制系统切换方法的流程示意图，包括：

S301、当列车进入第一计轴区段前，判断所述第一计轴区段是否被占用。

其中，所述第一计轴区段和所述第二计轴区段为所述车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统的转换区域内设置的三个计轴器形成的计轴区段。

所述第一计轴区段为由两个计轴器(第一计轴器和第二计轴器)形成的区段。所述第二计轴区段为由两个计轴器(所述第二计轴器和第三计轴器)形成的区段。所述第一计轴区段和所述第二计轴区段相邻，且列车先进入所述第一计轴区段后进入所述第二计轴区段。

具体地，通过第一计轴器和第二计轴器能够确定第一计轴区段是否被占用。

本实施例通过设置转换区域，并在转换区域内布置三个计轴器，形成两个计轴区段，确定第一计轴区段未被占用，第二计轴区段内无隐藏车，对列车的控制系统进行切换，能够确保列车可以在两种系统之间安全、高效地切换，从而节约铁路建设成本，方便乘客的乘车，也利于新技术推广。

S302、若所述第一计轴区段未被占用，则控制所述列车以基于车车通信的移动闭塞控制系统或CBTC系统行驶至所述第一计轴区段内，停车并判断第二计轴区段内是否有隐藏车。

S3021、所述列车退出当前控制系统，并保留所述当前控制系统中的测速定位信息。

S3022、根据所述第二计轴区段的占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车。

举例来说，通过在两种系统的共管区轨道上布置3个计轴，如图4所示，设置两个计轴区段的方式，当列车距离目标点的距离S小于所述列车的最小车长L_min时，根据第二计轴区段的占用情况，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车。其中，所述目标点为所述第一计轴区段和所述第二计轴区段的临界点。

实现列车在跨线运行过程中采用筛选的方法排除隐藏列车，与区域控制器(ZC)或者其他列车建立通信，实现安全追踪运行的过程。支持两种系统的列车可以在两种线路之间跨线运行，不需要停车。

S3023、若所述第二计轴区段内无隐藏车，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换。

S303、若所述第二计轴区段内无隐藏车，则对所述列车的控制系统在所述基于车车通信的移动闭塞控制系统和所述CBTC系统之间进行切换。

具体地，如图5所示，当基于车车通信的移动闭塞控制系统切换为CBTC系统时，左侧区域为基于车车通信的移动闭塞控制系统的运行区域，中间为两个系统的共管区，右侧为CBTC系统。其中，共管区为两种系统的转换区域，在共管区内布置两段计轴，分别为区段1(对应第一计轴区段)和区段2(对应第二计轴区段)。

列车以车车通信制式运行至共管区，在列车进入区段1后停车。经过以下过程车载安全计算机退出车车通信制式，完成运行控制系统区域的模式升级：

A1、列车保留在车车通信制式下的测速定位信息；

A2、列车根据位置与区域内地面区域控制器(ZC)建立通信，从所述地面区域控制器获取所述第二计轴区段中的计轴器信息，并请求移动授权(MA)信息；

A3、地面区域控制器根据第二计轴区段内的计轴器信息确定所述第二计轴区段的占用情况，并根据所述占用情况及列车定位完成列车前端筛选，确认所述第二计轴区段内列车前方没有隐藏车；

A4、区域控制器为列车计算移动授权信息，将移动授权信息发送给列车。列车收到移动授权信息后，升级控制模式(CBTC-CM)，完成CBTC区域的模式升级。

完成模式升级后，列车根据区域控制器发送的移动授权完成列车追踪速度曲线计算，并根据速度曲线进行安全防护。

停车切换是因为防止在系统的切换过程中列车突然紧急制动发生不必要的危险。

如图6所示，当CBTC系统切换为基于车车通信的移动闭塞控制系统时，左侧区域为CBTC系统的运行区域，中间为两个系统的共管区，右侧为基于车车通信的移动闭塞控制系统。其中，共管区为两种系统的转换区域，在共管区内布置两段计轴，分别为区段1(对应第一计轴区段)和区段2(对应第二计轴区段)。

列车以CBTC制式运行至转换轨共管区，在列车进入区段1后停车。车载安全计算机退出CBTC制式。经过以下过程完成车车通信区域内的模式升级：

B1、列车保留在CBTC制式下的测速定位信息；

B2、列车根据位置信息与区域内对象控制器(OC)建立通信，并通过所述对象控制器获取所述第二计轴区段中的计轴器信息；

B3、第二计轴区段中的计轴器信息确定所述第二计轴区段的占用情况，并根据所述占用情况和所述测速定位信息，确定所述第二计轴区段内是否有隐藏车；

B4、列车与车车通信范围内的其他列车建立通信，完成列车追踪速度曲线计算；

B5、列车根据速度曲线并进行安全防护。

停车切换是因为防止在系统的切换过程中列车突然紧急制动发生不必要的危险。

在两种系统的共管区，由车载的VOBC或者ZC进行筛选，实现车载系统的相互转换。既可以从CBTC系统平稳的转换到基于车车通信的移动闭塞控制系统，也可以从车车通信平稳的转换到CBTC。

本实施例既支持从CBTC到车车通信的转换，也支持从车车通信到CBTC的通信转换。从而实现安装基于车车通信的移动闭塞控制系统新技术设备的系统，能够与安装传统CBTC系统的线路的联通、联运，实现列车的共走廊运行。

本实施例解决在CBTC系统与基于车车通信的移动闭塞控制系统运行线路中两种系统的切换问题。首先，在两种系统的共管区增加两段计轴区间，然后通过筛选的方式判断计轴区间中是否有隐藏车，最后进行系统切换的一系列行为动作，以保证列车的安全、高效运行。

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。

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。