基于次级检测设备方向信息的侧冲防护装置与方法与流程

本发明涉及轨道交通列车控制系统安全防护技术，尤其是涉及一种基于次级检测设备方向信息的侧冲防护装置与方法。

背景技术：

在轨道交通列车控制系统中侧冲防护是安全防护的重要功能。传统的固定/准移动闭塞系统对列车间追踪间隔的要求较低，通常采用轨道检测设备的占用信息结合进路联锁关系的设计来完成侧冲防护功能，性能较低。现代的移动闭塞(通常采用基于通信的列车控制系统，即cbtc系统)由于具备车地实时通信的能力，因此可根据列车的实时位置进行侧冲防护，在保证安全的情况下可提升运行效率。

目前存在的问题是在cbtc系统中，不可避免地会出现一些没有装备车地通信设施的列车，另一方面对于通信列车也会出现因故障导致通信中断，基于运营的需要在正线存车线断电存车的场景，这些情况均会导致基通信的移动闭塞列车与非通信的固定闭塞/准移动闭塞列车混合运行的场景，导致在侧冲防护时对移动闭塞制式的列车运行产生较大的性能降低。

如附图1所示的一个标准的cbtc系统中：通信列车经由无线将自身的位置报告给轨旁的区域控制器zc同时经由zc提供给联锁系统ci，该位置信息为主动位置信息，不依赖于轨旁的任何检测设备；轨旁的列车占用检测设备通过轨旁安装的计轴点或轨道电路发送接收盒等检测设备检查轨道区段的占用情况，该信息经由次级检测设备stde送给ci和zc。

在附图1所示的案例中，初始状态为轨道区段tc1存放非通信列车b，另一列通信列车a由tc2向tc3运行，此时cbtc系统中经由stde检测到tc1和tc2均处于占用状态，且列车a自tc2向tc3方向运行；当通信列车a进入tc3时，此时系统中经由stde检测到tc1、tc2和tc3均处于占用状态，但系统并不能确定tc3的占用是由于哪辆车进入导致的，可能的情况包括：

①通信列车a进入；②非通信列车b进入；③通信列车a和非通信列车b同时进入。

其中第①种情况是安全的，而剩余两种情况均可能导致通信列车a和非通信列车b发生侧面碰撞的安全风险，尽管正常情况下均只是通信列车a的进入，但基于信号的故障-安全原则，应按最不利情况考虑，因此需要禁止通信列车a进入tc3区域，降低了系统的可用性。部分系统或项目在输出运营约束限制条件下允许列车a进入tc3区域，但可能会出现上述分析的剩余两种场景的安全风险，事实上在国外就有类似情况发生，增加了安全风险。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于次级检测设备方向信息的侧冲防护装置与方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于次级检测设备方向信息的侧冲防护装置，包括检测点、次级检测设备、区域控制器、计算机联锁系统及这些设备间的安全通信系统，所述的次级检测设备分别与检测点、区域控制器和计算机联锁系统连接，所述的区域控制器和计算机联锁系统连接；

所述的次级检测设备检测每个检测点列车跨压的方向信息，并将其发送给区域控制器和计算机联锁系统，所述的区域控制器和计算机联锁系统分别基于检测点列车跨压的方向信息及列车占用信息计算是否有非通信列车进入侧冲防护区域及从何方向进入侧冲防护区域，以判断是否有导致侧面碰撞的风险，如果存在风险的话则采取相应的措施。

所述的次级检测设备通过安全接口分别与区域控制器和计算机联锁系统连接。

所述的安全接口为继电接口或经由安全协议的数据通信接口。

所述的检测点列车跨压的方向信息采用以下三种方式中的一种进行传递：(1)次级检测设备分别发送给计算机联锁系统和区域控制器，(2)次级检测设备发送给计算机联锁系统经由计算机联锁系统送给区域控制器，(3)次级检测设备发送给区域控制器并经由区域控制器送给计算机联锁系统。

所述的采取相应的措施包括：区域控制器根据列车进入防护区域的方向情况封锁对应的侧冲防护区域，禁止cbtc受控列车进入这一区域；计算机联锁系统关闭防护该侧冲防护区域的信号机，阻止其它列车超过该信号机。

一种基于次级检测设备方向信息的侧冲防护方法，包括以下步骤：

1)检测点检测到列车的跨压信息后将由次级检测设备进行运算并通过继电接口或进行安全编码后输出给计算机联锁系统和区域控制器，同时执行步骤2)和3)；

2)计算机联锁系统在得到侧防区的检测点列车跨压方向信息后，将基于进路建立和信号开放逻辑进行侧防区域的安全防护计算，控制信号机和轨旁有源应答器，执行步骤4)；

3)区域控制器在得到侧防区域的检测点列车跨压方向信息后，将进行列车移动授权的计算，并通过车地无线通信传递给车载控制器，执行步骤4)；

4)cbtc列车的车载控制器在得到经由车地无线通信传递的移动授权信息自动保护列车不进入侧防区域，如已进入侧防区域则会触发紧急停车；非cbtc列车中点式atp防护车载控制器基于有源应答器提供的信息进行列车安全控车曲线的计算，防止列车进入侧防区域，非cbtc列车中atc旁路的列车将由司机根据信号机的禁止信号显示控制列车防止进入侧防区域，保证列车的安全。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)实现了cbtc系统中存在非cbtc列车情况下的安全高效地侧冲防护，提高了系统的安全性和可用性。

2)增加了次级检测设备对于轨道区段的列车跨压方向信息的检测及安全传输功能，增加了联锁、区域控制器根据区段的列车跨压方向信息进行侧冲防护的能力。

附图说明

图1为标准的cbtc系统示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的信息处理流程图；

图4为本发明具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图2所示，基于次级检测设备方向信息的侧冲防护装置，包括检测点1、次级检测设备2、区域控制器3和计算机联锁系统4，所述的次级检测设备2分别与检测点1、区域控制器3和计算机联锁系统4连接，所述的区域控制器3和计算机联锁系统4连接；

所述的次级检测设备2检测每个检测点列车跨压的方向信息，并将其发送给区域控制器3和计算机联锁系统4，所述的区域控制器3和计算机联锁系统4分别基于检测点列车跨压的方向信息计算是否有非通信列车进入侧冲防护区域导致侧面碰撞的风险，如果存在风险的话则采取相应的措施，包括：区域控制器封锁该侧冲防护区域，禁止cbtc受控列车进入这一区域；计算机联锁系统关闭防护该侧冲防护区域的信号机，阻止其它列车超过该信号机。

所述的次级检测设备通过安全接口分别与区域控制器和计算机联锁系统连接。所述的安全接口为继电接口或经由安全协议的数据通信接口。所述的检测点列车跨压的方向信息采用以下三种方式中的一种进行传递：(1)次级检测设备分别发送给计算机联锁系统和区域控制器，(2)次级检测设备发送给计算机联锁系统经由计算机联锁系统送给区域控制器，(3)次级检测设备发送给区域控制器并经由区域控制器送给计算机联锁系统。

该装置还包括与区域控制器连接的车载控制器5。该装置还包括与计算机联锁系统连接的信号机6和有源应答器。

本发明包括具备列车跨压信息检测的次级检测设备(检测点和处理单元)、由次级检测设备经由继电或安全协议的数据接口提供给联锁或区域控制器的区段的列车跨压方向信息、联锁和区域控制器基于区段的列车跨压方向信息进行的侧冲防护区域的防护计算、基于侧冲防护区域的防护计算结果的车载安全防护几个部分组成。

信息处理流程如图3所示，检测点检测到列车的跨压信息后将由次级检测设备进行运算并通过继电接口或进行安全编码后输出给计算机联锁系统和区域控制器；计算机联锁系统在得到侧防区的检测点列车跨压方向信息后将基于进路建立和信号开放逻辑进行侧防区域的安全防护计算，控制信号机和轨旁有源应答器；区域控制器在得到侧防区域检测点列车跨压方向信息后将进行列车移动授权的计算，并通过车地无线通信传递给车载控制器；cbtc列车的车载控制器在得到经由车地无线通信传递的移动授权信息自动保护列车不进入侧防区域，如已进入侧防区域则会触发紧急停车，非cbtc列车中点式atp防护车载控制器会基于有源应答器提供的信息进行列车安全控车曲线的计算，防止列车进入侧防区域，非cbtc列车中atc旁路的列车将由司机根据信号机的禁止信号显示控制列车防止进入侧防区域，保证列车的安全。

本发明已在上海地铁17号线实施，其示意图如图4所示的。该项目中的次级检测设备为计轴设备，该计轴设备除具备占用检测功能外还能对经由该计轴点的列车跨压方向信息进行运算，运算后的结果经由安全通信协议传递至区域控制器，同时计轴还将区段的占用信息传递至联锁，区域控制器在得到计轴点的列车跨压方向信息并结合联锁提供过来的道岔位置信息、进路信息和计轴区段占用信息后对应相关的侧防区域进行计算，以确认是否有非预期的列车进入侧冲防护区域，若存在非预期的列车进入侧冲防护区域则将该侧冲防护区域置为禁止状态，并基于该侧冲防护区域的状态进行移动授权的计算，阻止列车进入这一区域或在该区域内运动。

如图4中侧冲防护区域的范围为(p_1,sdd1,sdd2)，初始状态为tc1存有1列非通信列车b，另有一列通信列车a由tc2向tc3运行，以下分几种场景对本发明的技术和方法的防护情况进行说明：

1)若通信列车a进入tc3区段，非通信列车b仍停在tc1区段，此时sdd2的列车跨压信息为up状态，sdd1和sdd3无列车跨压信息，联锁和区域控制器均计算得知该侧冲防护区域没有侧冲的安全风险，侧防区域(p_1,sdd1,sdd2)对于列车a而言是允许状态，若其它条件具备则列车a的移动授权可正常穿越。

2)若非通信列车b进入了tc3区段，此时sdd1的列车跨压信息为up状态，若通信列车a运行至tc3区域则会出现侧面碰撞的风险，因此区域控制器将侧防区域(p_1,sdd1,sdd2)设置为禁止状态，通信列车a的移动授权最大终点只能到sdd2处，列车a的车载控制器也会基于这一移动授权进行列车的安全控制。

3)若通信列车a和非通信列车b均进入了tc3区段，此时sdd1和sdd2的列车跨压信息为up状态，若通信列车a继续运行则加剧侧面碰撞的风险和后果，因此区域控制器将侧防区域(p_1,sdd1,sdd2)设置为禁止状态，通信列车a的移动授权变为无效，列车a的车载控制器也会基于这一移动授权触发紧急制动。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。