基于联锁产生的移动授权对列车进行连续控制的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911050710.4 (22)申请日 2019.10.31 (71)申请人 中铁二院工程集团有限责任公司 地址 610031 四川省成都市金牛区通锦路 三号 (72)发明人 王坚强易立富杨捷徐银光 王栋卢剑锋余颜丽王孔明 谭冠华王梓丞虞凯刘孜学 姚小军汪峥范琪陈庆 王富斌谢联莲吴科江 (74)专利代理机构 四川力久律师事务所 51221 代理人 韩洋 (51)Int.Cl. B61L 27/04(2006.01) B61L 23/14(2006.01) (54)发明名称 。

2、一种基于联锁产生的移动授权对列车进行 连续控制的方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于联锁产生的移动授 权对列车进行连续控制的方法， 该方法主要包 括： 联锁系统根据轨道区段状态、 信号机点灯状 态和站台安全门或屏蔽门状态信息， 通过车地无 线通信系统实时向列车发送联锁设备状态信息， 列车接收到联锁设备状态信息后， 根据列车所在 位置和行车方向， 生成列车移动授权位置起算停 车点， 完成相应的停车制动。 这种基于联锁的对 列车进行连续移动授权控制的方法和系统， 在保 证行车安全的前提下、 更适应于列车跟踪间隔要 求在3分钟以上的新制式轨道交通， 相较于CBTC 列车控制系统能够将每公里交通建。

3、设成本缩小 百分之四十左右。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 110641524 A 2020.01.03 CN 110641524 A 1.一种基于联锁产生的移动授权对列车进行连续控制的方法， 其特征在于， 所述方法 包括： 由联锁系统生成与多个列车对应的联锁设备状态信息， 并周期性发送所述多个联锁设 备状态信息； 由列车的车载控制系统计算本列车即将进入的下一个轨道区段， 并根据计算结果在接 收到的多个联锁设备状态信息中进行筛选， 得到与本列车对应的联锁设备状态信息； 根据 筛选出的联锁设备状态信息计算本列车的移动授权位置。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述联锁。

4、设备状态信息的生成包括： 所述联锁系统根据进路状态和轨道区段解锁顺序判断列车的运行方向； 并根据轨道区 段的占用情况， 判断列车所在的轨道区段位置； 根据所述列车的运行方向和列车所在的轨 道区段位置， 判断所述列车即将进入的下一个轨道区段； 根据判断结果生成与列车对应的 联锁设备状态信息。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述联锁设备状态信息至少包括所述多个 列车即将进入的下一个轨道区段的轨道区段信息和信号机信息； 其中， 所述轨道区段信息包括轨道区段的编号及占用情况； 所述信号机信息包括信号 机编号， 信号机状态。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 当列车所在的轨道。

5、区段或列车即将进入的 下一个轨道区段为站台轨道区段时， 所述联锁设备状态信息中还包括所述站台轨道区段中 站台屏蔽门或安全门的状态信息。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述列车的车载控制系统通过定位获取列 车的当前位置， 并根据列车当前位置及其存储的联锁区段基础数据计算得到列车当前所在 的轨道区段； 再根据列车当前所在的轨道区段及运行的方向， 计算出本列车即将进入的下 一个轨道区段。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述联锁区段基础数据包括各个区段的编 号、 区段小里程端点信息和区段大里程端点信息。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述列车的车载控制系。

6、统在计算得到列车 当前所在的轨道区段的时候， 实时判断列车当前所在的轨道区段是否为站台轨道区段； 若列车当前所在的轨道区段为站台轨道区段， 那么列车的车载控制系统实时将本列车 的车门状态信息发送给所述联锁系统， 以通过联锁系统实现列车车门和所述站台轨道区段 中站台屏蔽门或安全门的联动。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述移动授权位置的计算方法为： 当列车所在的轨道区段为非站台轨道区段且列车即将进入的下一个轨道区段为非站 台轨道区段时； 若筛选出的联锁设备状态信息中所述轨道区段状态为未被占用、 信号机状态为通行状 态， 则所述移动授权位置起算点为该轨道区段的远里程端点； 若筛选出。

7、的联锁设备状态信 息中所述轨道区段状态为被占用、 信号机状态为禁止状态， 则所述移动授权位置的起算点 为该轨道区段的近里程端点。 9.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述移动授权位置的计算方法为： 当列车所在的轨道区段为非站台轨道区且列车即将进入的下一个轨道区段为站台轨 权利要求书 1/2 页 2 CN 110641524 A 2 道区段时， 若筛选出的联锁设备状态信息中所述站台轨道区段状态为未被占用、 信号机状态为通 行状态， 则所述移动授权位置起算点为该轨道区段的站台停车防护点； 若筛选出的联锁设备状态信息中所述轨道区段状态为被占用、 信号机状态为禁止状 态， 则所述移动授权位置。

8、起算点为该轨道区段的近里程端点。 10.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 在列车驶入或驶出站台轨道区段的过程 中， 若列车在获得的联锁设备状态信息中， 发现站台屏蔽门或安全门状态为打开状态， 则触 发紧急制动， 所述移动授权位置起算点为紧急制动起算点。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110641524 A 3 一种基于联锁产生的移动授权对列车进行连续控制的方法 技术领域 0001 本发明涉及列车运行控制技术领域， 特别涉及一种基于联锁产生的移动授权对列 车进行连续控制的方法。 背景技术 0002 近年来， 随着通信技术的发展， 特别是无线通信、 计算机网络技术和数字信号处理 技术的。

9、飞速发展， 为了满足城市地铁列车高速高密度运行的要求， 基于通信的列车运行控 制系统(Communication Based Train Control， CBTC)应运而生， 并且已成为城市地铁列车 运行控制系统的主流技术。 0003 在城市轨道交通中， CBTC系统主要包括列车自动监控(ATS)、 区域控制器(ZC)、 车 载控制器(CC)、 数据库存储单元(DSU)、 计算机联锁(CI)以及数据通信(DCS)等系统设备， 其 主要任务是保证列车的安全运行。 它主要是通过为每一通信列车提供一个移动授权(MA)来 实现的。 MA是指列车沿给定的行驶方向并在某一特定轨道区段内行车的许可。 当列。

10、车在受 控区域内运行时， CC通过车地无线通信将列车运行位置与运行方向信息发送给ZC， ZC根据 其所管辖区域内的进路建立情况和所有列车的位置， 向所管辖区域内的所有列车发送各自 的移动授权。 CBTC系统采用移动闭塞方式， 相邻的前方列车与后续列车之间的最小安全追 踪间隔距离单元不是预定设定， 而是随列车的移动和速度的变化而变化， 实现列车运行速 度的实时跟随控制， 可以支持的列车最小追踪间隔为90秒， 是一种适用于城市地铁列车快 速高密度运行的控制系统。 由于CBTC系统的功能完备、 控制精度高、 可实现最大的线路通过 能力、 运营调整能力强， 其建设成本相对较高， 每公里成本达千万元。 。

11、0004 对于目前多元化运输需要的新制式轨道交通， 尤其是近些年兴起的悬挂式单轨、 山地旅游交通等中低运量新制式轨道交通， 其最小行车间隔一般均在5分钟以上； 对于客流 量较小的线路， 其最小行车间隔甚至大于10分钟。 因此， 对于中低运量新制式轨道交通， 建 设成本高昂的CBTC系统不是最佳选择， 研究采用性价比更优的列车控制技术， 实现既能保 证列车运行安全又能降低工程造的目的。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种更适应于目前新制式轨道交通运营要求的、 节约建设 成本的基于联锁产生的移动授权对列车进行连续控制的方法。 0006 为了实现上述发明目的， 本发明提供了以下技术方案： 。

12、0007 一种基于联锁产生的移动授权对列车进行连续控制的方法， 包括： 0008 由联锁系统生成与多个列车对应的联锁设备状态信息， 并周期性发送所述多个联 锁设备状态信息； 0009 由列车的车载控制系统计算本列车即将进入的下一个轨道区段， 并根据计算结果 在接收到的多个联锁设备状态信息中进行筛选， 得到与本列车对应的联锁设备状态信息； 根据筛选出的联锁设备状态信息计算本列车的移动授权位置。 说明书 1/7 页 4 CN 110641524 A 4 0010 优选的， 所述联锁设备状态信息的生成包括： 0011 所述联锁系统根据进路状态和轨道区段解锁顺序判断列车的运行方向； 并根据轨 道区段的。

13、占用情况， 判断列车所在的轨道区段位置； 根据所述列车的运行方向和列车所在 的轨道区段位置， 判断所述列车即将进入的下一个轨道区段； 根据判断结果生成与列车对 应的联锁设备状态信息。 0012 优选的， 所述联锁设备状态信息至少包括所述多个列车即将进入的下一个轨道区 段的轨道区段信息和信号机信息； 0013 其中， 所述轨道区段信息包括轨道区段的编号及占用情况； 所述信号机信息包括 信号机编号， 信号机状态。 0014 优选的， 当列车所在的轨道区段或列车即将进入的下一个轨道区段为站台轨道区 段时， 所述联锁设备状态信息中还包括所述站台轨道区段中站台屏蔽门或安全门的状态信 息。 0015 优选。

14、的， 所述列车的车载控制系统通过定位获取列车的当前位置， 并根据列车当 前位置及其存储的联锁区段基础数据计算得到列车当前所在的轨道区段； 再根据列车当前 所在的轨道区段及运行的方向， 计算出本列车即将进入的下一个轨道区段。 0016 优选的， 所述联锁区段基础数据包括各个区段的编号、 区段小里程端点信息和区 段大里程端点信息。 0017 优选的， 所述列车的车载控制系统在计算得到列车当前所在的轨道区段的时候， 实时判断列车当前所在的轨道区段是否为站台轨道区段； 0018 若列车当前所在的轨道区段为站台轨道区段， 那么列车的车载控制系统实时将本 列车的车门状态信息发送给所述联锁系统， 以通过联锁。

15、系统实现列车车门和所述站台轨道 区段中站台屏蔽门或安全门的联动。 0019 优选的， 所述移动授权位置的计算方法为： 0020 当列车所在的轨道区段为非站台轨道区段且列车即将进入的下一个轨道区段为 非站台轨道区段时； 0021 若筛选出的联锁设备状态信息中所述轨道区段状态为未被占用、 信号机状态为通 行状态， 则所述移动授权位置起算点为该轨道区段的远里程端点； 若筛选出的联锁设备状 态信息中所述轨道区段状态为被占用、 信号机状态为禁止状态， 则所述移动授权位置的起 算点为该轨道区段的近里程端点。 0022 优选的， 所述移动授权位置的计算方法为： 0023 当列车所在的轨道区段为非站台轨道区且。

16、列车即将进入的下一个轨道区段为站 台轨道区段时， 0024 若筛选出的联锁设备状态信息中所述站台轨道区段状态为未被占用、 信号机状态 为通行状态， 则所述移动授权位置起算点为该轨道区段的站台停车防护点； 0025 若筛选出的联锁设备状态信息中所述轨道区段状态为被占用、 信号机状态为禁止 状态， 则所述移动授权位置起算点为该轨道区段的近里程端点。 0026 优选的， 在列车驶入或驶出站台轨道区段的过程中， 若列车在获得的联锁设备状 态信息中， 发现站台屏蔽门或安全门状态为打开状态， 则触发紧急制动， 所述移动授权位置 起算点为紧急制动起算点。 说明书 2/7 页 5 CN 110641524 A。

17、 5 0027 与现有技术相比， 本发明的有益效果： 0028 由联锁系统根据轨道区段状态和信号机点灯状态信息， 通过车地无线通信系统实 时向列车发送联锁设备状态信息， 列车接收到联锁设备状态信息后， 根据列车所在位置和 行车方向， 生成列车移动授权停车点， 列车再根据相应的授权停车点完成相应的停车制动； 这种基于联锁的对列车进行连续移动授权控制的方法和系统， 在保证行车安全的前提下、 更适应于列车跟踪间隔要求在3分钟以上的新制式轨道交通， 相较于CBTC列车控制系统能 够将每公里交通建设成本缩小百分之四十左右。 附图说明： 0029 图1示出了移动授权MA的示意图。 0030 图2示出了根据。

18、本发明示例性实施例的基于联锁产生的移动授权对列车进行连续 控制的系统结构框图。 0031 图3示出了根据本发明示例性实施例的基于联锁产生的移动授权对列车进行连续 控制的方法流程图。 0032 图4示出了根据本发明示例性实施例的移动授权控制位置示意图。 0033 附图标记： 401-轨道区段小里程端点； 402-信号机； 403-轨道区段大里程端点。 具体实施方式 0034 下面结合附图及实施例， 对本发明进行详细说明， 以使本发明的目的、 技术方案及 优点更加清楚呈现。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不用于限定 本发明。 0035 图2示出了根据本发明示例性实施例的基。

19、于联锁产生的移动授权对列车进行连续 控制的系统框图， 包括： 联锁子系统(即联锁系统， 包括当前路段的多个轨道区段、 道岔、 区 段防护信号灯)、 站台屏蔽门(安全门)、 车地连续无线通信子系统、 车载控制子系统。 联锁子 系统主要完成与轨旁信号设备信息交互， 实现联锁条件的检查， 提供轨道区段、 信号设备相 关状态； 站台屏蔽门(安全门)子系统实现站台屏蔽门(安全门)控制， 提供屏蔽门(安全门) 状态； 车载控制子系统实时获取列车位置和联锁相关信息， 生成移动授权， 控制列车运行。 联锁子系统、 车载控制子系统(列车的车载控制系统)均通过相应的接口与车地连续无线通 信子系统连接(所述车地无线。

20、通信系统， 在地面设备室与联锁子系统接口， 在列车上与车载 控制子系统接口)， 通过车地连续无线通信子系统进行实时通信和信息互传。 进一步的， 我 们增设 “地面位置校正子系统” ， 该地面位置校正子系统通过车地无线子系统与车载控制子 系统建立关系； 以帮助车载控制子系统更好地计算列车位置。 0036 具体的， 图3示出了根据本发明示例性实施例的基于联锁产生的移动授权对列车 进行连续控制的方法。 该实施例的方法主要包括： 0037 根据全线时刻表信息， 地面联锁子系统发出与线路上所有列车对应的联锁进路排 列指令， 检查相关进路的建立条件(轨道区段状态、 道岔位置状态、 敌对进路状态和站台屏 蔽。

21、门(安全门)状态等)是否满足。 若满足则进路建立成功， 相关进路对应的始端防护信号机 开放(显示允许信号)， 若不满足则进路建立失败， 相关进路对应的始端防护信号机关闭(显 示禁止信号)。 说明书 3/7 页 6 CN 110641524 A 6 0038 地面联锁子系统通过接口设备将地面信号机的状态(允许或禁止)信息通过车地 连续无线通信子系统向线路上运行的列车周期性地发送。 0039 线路上运行的列车， 其车载控制子系统通过接口设备与车地连续无线通信子系统 车载设备连接， 实时、 连续接收地面联锁子系统发送的该列车运行前方的地面信号机的状 态(允许或禁止)信息作为该列车的移动授权限制， 并。

22、根据其所在位置和实时运行速度， 以 及车载线路数据库信息， 实时计算本列车的速度防护曲线并生成推荐速度值。 若采用自动 驾驶模式， 车载自动驾驶设备可根据速度防护曲线生成自动驾驶速度指令自动控制列车运 行或停车； 若采用司机人工驾驶模式， 司机可根据推荐速度值， 人工控制列车运行速度或停 车。 0040 车载控制子系统实时判断本列车所在轨道区段是否在站台轨道区段， 若在站台轨 道区段且已停稳， 车载控制子系统通过车地无线通信系统实时将本列车开关车门和站台屏 蔽门(安全门)信息发送给地面联锁子系统， 地面联锁子系统与地面站台屏蔽门(安全门)接 口， 实现车门和站台屏蔽门(安全门)的联动功能。 0。

23、041 由列车的车载控制系统计算本列车即将进入的下一个轨道区段， 并根据计算结果 在接收到的多个联锁设备状态信息中进行筛选， 得到与本列车对应的联锁设备状态信息； 根据筛选出的联锁设备状态信息确定本列车的移动授权位置。 再由列车根据相应的移动授 权位置进行制动停车。 0042 联锁系统根据轨道区段状态、 进路状态和站台屏蔽门或安全门状态， 生成联锁设 备状态信息， 相应的联锁设备状态信息包括信号机状态和轨道区段状态。 首先联锁系统会 根据区段的占用情况， 判断列车所在位置， 同时通过进路状态和区段解锁顺序判断列车的 运行方向。 再根据列车所占用的轨道区段位置和运行方向， 判断出列车即将进入的下。

24、一个 轨道区段， 根据判断结果(该路段中所有列车即将进入的下一个轨道区段)生成与多个列车 对应的轨道区段的联锁设备状态信息， 该联锁设备状态信息包括轨道区段状态信息(是否 被占用)和信号机状态信息(通行或禁止)。 并且如果列车所在的轨道区段或列车即将进入 的下一个轨道区段为站台轨道区段时， 所述联锁设备状态信息中还包括所述站台轨道区段 中站台屏蔽门或安全门的状态信息。 例如在当前行驶路段中第三区段、 第六区段有列车， 则 由联锁系统生成的联锁设备状态信息则为第四区段和第七区段的信息， 主要包括轨道区段 状态信息和信号机状态信息； 同时如果第三区段为站台轨道区段的话， 则相应的联锁设备 状态信息。

25、中还包括第四区段中站台屏蔽门或安全门的状态信息； 以使列车根据屏蔽站台屏 蔽门或安全门的状态信息去计算其移动授权位置。 并且如下表所示， 相应的联锁设备状态 信息会以数据包的形式进行发送， 不同字段中包含不同的信息。 说明书 4/7 页 7 CN 110641524 A 7 0043 0044 表1 0045 在联锁设备生成相应联锁设备状态信息的同时， 列车里的车载控制系统根据车载 测速定位子系统获取的列车精确位置和保存在车载计算机内的联锁区段基础数据， 计算出 列车所在轨道区段位置。 其中， 所述的联锁区段基础数据， 包括当前路段中所有区段的信 息， 即每个区段的编号、 每个区段的小里程端点。

26、信息和大里程端点信息， 以及各个联锁区段 之间的位置关系。 如下表所示： 0046 说明书 5/7 页 8 CN 110641524 A 8 0047 0048 表2 0049 由此， 车载列车控制系统可以根据其通过定位的获知的位置从联锁区段基础数据 中各个区段的里程信息中获知自身所在的轨道区段位置和相应轨道区段前后的轨道区段 的编号。 再根据自身运行的方向计算本列车即将进入的下一个轨道区段。 在根据计算出的 本列车即将进入的下一个轨道区段名称或编号(SEC_ID或SEC_NAME)， 在通过车地无线通信 系统获取的联锁设备状态信息中， 筛选出满足本列车要求的联锁设备状态信息， 然后根据 联锁。

27、设备状态信息中， 下一个区段状态、 防护信号机的状态和本列车所在的站台轨道区段 站台的状态信息， 计算出本列车当前情况下的移动授权位置。 并且所述列车的车载控制系 统在计算得到列车当前所在的轨道区段的时候， 实时判断列车当前所在的轨道区段是否为 站台轨道区段； 若列车当前所在的轨道区段为站台轨道区段， 那么列车的车载控制系统通 过车地连续无线通信子系统实时地将本列车的车门状态信息发送给所述联锁子系统(地面 联锁子系统与地面站台屏蔽门或安全门接口)， 以通过联锁子系统实现列车车门和所述站 台轨道区段中站台屏蔽门或安全门的联动， 从而在列车停靠站台时联动开启方便乘客下 车、 列车在驶出站台时联动关。

28、闭。 并且在列车驶入或驶出站台轨道区段的过程中， 若列车在 获得的联锁设备状态信息中， 发现站台屏蔽门或安全门状态为打开状态， 则触发紧急制动， 所述移动授权位置起算点为紧急制动起算点。 0050 图4示出了根据本发明示例性实施例的移动授权位置， 其中， 计算方法具体为： 0051 第一种情形： 如图4所示， 如果列车所在区段和即将运行至的下一个区段为非站台 区段时， 列车根据其获得的联锁设备状态信息中， 知道下一个区段状态为空闲， 且信号机 402的防护信号为开放状态(点绿灯或黄灯)， 那么本列车移动授权位置起算点为下一个区 段远端里程点， 即轨道区段大里程端点403； 若信号机402的防护。

29、信号为禁止状态(点红灯)， 本列车移动授权位置起算点为下一个区段近端里程点， 即轨道区段的小里程端点401。 这里 的移动授权位置起算点是指一般与列车实际停车点会相差一个安全距离， 也就是所谓的安 全余量， 所以列车实际停车一般不到起算点； 只是列车根据相应的起算点和安全余量去找 到最合适的停车位置点。 0052 第二种情形： 如果列车所在区段为非站台区段， 且即将运行至的下一个区段为站 台区段， 且该站台为计划停车站台。 此时如果列车在其获得的联锁设备状态信息中， 发现若 下一个区段状态为空闲， 且防护信号为开放状态(点绿灯或黄灯)， 那么本列车移动授权位 置起算点为停车站台的停车防护点， 。

30、相应的停车防护点是根据行业通用标准设定的。 如果 下一个区段状态为占用状态， 或防护信号为禁止状态(点红灯)， 那么本列车移动授权位置 起算点就为下一个区段近端里程点。 此时， 若列车即将运行至的下一个区段站台为跳停站 说明书 6/7 页 9 CN 110641524 A 9 台(非计划停车站台， 即列车不需要停在该站台)， 列车移动授权位置起算点计算方式则第 一种情况的计算方式相同。 0053 第三种情形： 如果列车所在区段为站台区段， 或站台为非计划停车站台时； 0054 若列车是刚驶入所述站台区段， 且列车在获得的联锁设备状态信息中， 发现站台 屏蔽门或安全门状态为打开状态， 本列车将触。

31、发紧急制动， 本列车移动授权位置起算点为 紧急制动起算点； 若站台屏蔽门或安全门状态为关闭状态， 且本列车移动授权位置起算点 为站台停车的防护点。 并且当列车停在站台时， 若列车在获得的联锁设备状态信息中， 站台 屏蔽门或安全门状态为打开状态， 则列车禁止发车。 0055 若站台屏蔽门或安全门状态为关闭状态， 那么列车就会发车驶出站台， 此时若列 车已完全驶出站台， 那么列车移动授权位置起算点计算方式就与第一种情形相同， 即若列 车在获得的联锁设备状态信息中发现即将运行至的下一个区段状态为空闲状态， 且防护信 号为开放状态(点绿灯或黄灯)， 那么本列车的移动授权位置起算点为下一个区段远端里程 。

32、点； 若下一个区段状态为占用， 或防护信号为禁止状态(点红灯)， 本列车移动授权位置起算 点为下一个区段近端里程点。 此外， 在列车驶出站台的过程中(即列车未完全驶出站台的情 形下)， 列车在获得的联锁设备状态信息中， 发现站台屏蔽门或安全门状态为打开状态， 也 将触发本列车的紧急制动， 那么本列车移动授权位置起算点为紧急制动起算点。 并若列车 所在站台为计划跳停站台时， 在列车未完全驶出站台时， 若列车在获得的联锁设备状态信 息中， 站台屏蔽门或安全门状态为打开状态， 本列车将触发紧急制动， 本列车移动授权位置 起算点为紧急制动起算点； 若站台屏蔽门或安全门状态为关闭状态， 列车移动授权位置起 算点计算方式同第一种情形； 若列车已完全驶出站台， 列车移动授权位置起算点计算方式 同第一种情形。 说明书 7/7 页 10 CN 110641524 A 10 图1 图2 说明书附图 1/2 页 11 CN 110641524 A 11 图3 图4 说明书附图 2/2 页 12 CN 110641524 A 12 。