一种城轨CBTC模式下的临时限速方法及限速系统

摘要

本发明公开了一种城轨CBTC模式下的临时限速方法，包括步骤：数据存储单元上传断电前的临时限速信息，确认后开始正常控制线路；数据存储单元向自动监控系统周期性上传临时限速信息；数据存储单元与自动监控系统进行两次交互确认；数据存储单元拆分临时限速并下传临时限速信息；区域控制器将接收的临时限速信息反馈给数据存储单元，并下发移动授权限速指令；数据存储单元对反馈结果进行储存；自动防护系统对列车采取限速制动。本发明通过对列车在CBTC模式下的临时限速设置，克服了原有限速措施中完全依赖调度员和司机的实时通话才能实施有效限速的缺陷，提高了安全系数，保证了行车运行安全。此外，本发明还提供了一种临时限速系统。

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体涉及一种城轨CBTC （Communication Based Train Control System，基于通信的列车运行控 制系统）模式下的临时限速方法及限速系统。

背景技术

在城市轨道交通中，地铁一般会分为地面线路、地上线路和地下 线路。综合考虑，地上线路会作为优先选择，此外地铁一般会建在人 口流动量大，商业和社区较为密集的区域，况且地铁运营时间范围基 本处于早上5:30到晚上23:30区间内。所以，无论是建设中的地铁还是 运营中的地铁，都与人们生活及城市环境有着直接关系。

在地铁运营过程中，不免会发生基础设施故障的现象，为避免城 市交通出现瘫痪，需要地铁运营人员迅速解决故障。故障情况分为多 种，当在某些情况下，故障区段范围较小，根据线路条件，存在正线 设备故障，可以允许列车通过侧线低速运行，保证运营正常；当在某 些情况下，运营的故障列车无法运行，需要由调度员临时分派救援列 车前去救援，此时，救援列车的运行也要根据实际情况低速行驶到故 障区域。可以看出，地铁运营过程中需要针对一小段区域或者在某个 较短时间段范围内临时对某个区段进行速度控制，即设置临时限速。

现有技术中，当出现需要列车临时以低速运行的情况时，只能通 过人工手段进行速度控制，即通过值班调度员与司机对话的方式，这 种情况下，常常会将需要控制速度运行的区段以区间的形式进行控 制，降低了运营效率，故障排查效率低下，并且依赖人的操作也存在 一定的安全风险。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种城轨 CBTC模式下的临时限速系统以及利用该系统进行临时限速的方法， 本发明通过对列车在CBTC模式下的临时限速设置，以克服在原有限 速措施中完全依赖调度员和司机的实时通话才能实施有效限速的缺 陷，进而提高安全系数，保证行车运行安全。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明城轨CBTC模式下的临时限速系统包括： 数据存储单元，用于存储和记忆线路数据并与外部设备进行限速信息 交互；与数据存储单元连接的自动监控系统，用于人工设置限速信息 参数并与数据存储单元之间进行限速信息交互；与数据存储单元连接 的多个区域控制器，用于与数据存储单元之间进行动态信息数据交互 并向外发出动态限速指令；以及与区域控制器连接的自动防护系统， 用于接收区域控制器发出的动态限速指令并根据指令信息对列车采 取限速制动。

优选地，所述数据存储单元包括存储模块、记忆模块和信息交互 模块。

本发明的临时限速方法主要包括如下步骤：S1：数据存储单元上 电后立即上传记忆断电前的临时限速信息，并通过自动监控系统界面 显示人工确认后，完成记忆临时限速的确认工作，开始正常控制线路； S2：正常控制线路过程中，数据存储单元向自动监控系统周期性上传 临时限速信息；S3：当人工通过自动监控系统再次设置/取消临时限 速时，数据存储单元与自动监控系统进行两次交互确认临时限速；S4： 数据存储单元根据集中站设置拆分临时限速并下传临时限速信息； S5：区域控制器将接收到的临时限速信息反馈给数据存储单元，并下 发包含有临时限速信息的移动授权限速指令；S6：数据存储单元接收 到所有集中站区域控制器的反馈后存储临时限速信息；S7：自动防护 系统根据区域控制器发来的包含有临时限速信息的移动授权指令对 列车采取限速制动，完成列车临时限速。

其中，步骤S3中数据存储单元与自动监控系统进行两次交互确 认临时限速包括以下交互确认环节：1）人工操作自动监控系统首次 设置临时限速，将首次设置临时限速信息发送给数据存储单元；2） 数据存储单元接收到设置临时限速信息后向自动监控系统发出首次 设置应答；3）人工操作自动监控系统再次设置临时限速，将二次设 置临时限速信息发送给数据存储单元；4）数据存储单元对接收到的 二次设置临时限速信息进行存储，并完成下道工序。

其中，步骤S1中在数据存储单元上电前还包括人工对数据存储 单元烧写静态数据、配置数据和协议数据的步骤。

其中，步骤S2中周期性上传临时限速信息在特定时机下进行， 所述的特定时机为：当人工在对数据存储单元上传的当前临时限速信 息进行确认时，若发现上传的临时限速信息与实际需执行的不符，则 需对临时限速信息进行更新，并与数据存储单元多次交互，直至确认 最终上传的临时限速信息与实际需执行的相符为止。

其中，步骤S3中所述的区域控制器为多个，其中数据存储单元 将临时限速信息拆分成多份后分别发送给每个区域控制器。

其中，步骤S6中数据存储单元对区域控制器反馈的临时限速信 息进行存储的方法为：数据存储单元将下发的临时限速信息与区域控 制器反馈的临时限速信息进行一致性比较，若一致则存储，若不一致 则继续向区域控制器下发临时限速信息。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1）本发明通过对数据存储单元、自动监控系统、区域控制器和 自动防护系统的有效结合，实现了列车在CBTC模式下临时限速设置 功能，解决了原有限速措施中完全依赖调度员和司机的实时通话才能 实施有效限速的缺陷，降低了认为操作的失误率，提高了安全系数；

2）本发明在实现临时限速设置和取消的过程中，依赖设备间的 实时通信，保证了临时限速的顺利下发和取消，并保证了在线路设备 出现紧急故障情况下正常运营列车能够以较低的速度侧线通过故障 区域，或者救援列车能够有效地执行救援。保证了行车安全；

3）本发明对自动监控系统接收到的周期性临时限速信息通过两 次交互确认，可实现按照公里标定位需要设置临时限速的逻辑区段， 提高了设置精度，减少了由于故障或其他原因导致临时限速的影响范 围；

4）本发明的数据存储单元具备记忆保持功能，可以实现在自动 防护系统主机重启前设置的区段封锁、临时限速等命令在系统重启后 仍保持有效，并在工作站具有相应显示；数据存储单元还具备临时限 速定时上传、针对不同管辖集中区的临时限速拆分以及对拆分后临时 限速的比较等功能；

5）本发明通过精确定位需要设置临时限速的区段，可以降低地 铁运营对环境噪声和震动的影响。

附图说明

图1是本发明临时限速系统的原理图；

图2是本发明临时限速方法的工艺流程图；

图3是本发明数据存储单元与自动监控系统的交互原理图。

附图标记说明：DSU-数据存储单元；ATS-自动监控系统；ZC- 区域控制器；ATP-自动防护系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。需要说明的是，附 图仅用于解释本发明，是对本发明实施例的示意性说明，而不能理解 为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的临时限速系统主要包括：数据存储单元 DSU、自动监控系统ATS、区域控制器ZC和自动防护系统ATP。数据 存储单元DSU包括存储模块、记忆模块和信息交互模块等，用于存储 和记忆线路数据并与外部设备进行限速信息交互；自动监控系统ATS 与数据存储单元DSU连接，用于人工设置限速信息参数并与数据存储 单元DSU之间进行限速信息交互；区域控制器ZC为多个，每个区域 控制器ZC均与数据存储单元DSU连接，用于与数据存储单元DSU之 间进行动态信息数据交互并向外发出动态限速指令；自动防护系统 ATP与区域控制器ZC连接，用于接收区域控制器ZC发出的动态限速 指令并根据指令信息对列车采取限速制动。

如图2、图3所示，本发明临时限速方法是基于上述临时限速系 统实现的。本发明的临时限速方法主要包括如下几个步骤：

S1：数据存储单元DSU上电立即上传记忆断电前的临时限速信 息，并通过自动监控系统ATS界面显示人工确认后，完成记忆临时 限速的确认工作，开始正常控制线路；S2：正常控制线路过程中，数 据存储单元DSU向自动监控系统ATS周期性上传临时限速信息；S3： 当人工通过自动监控系统ATS再次设置/取消临时限速时，数据存储 单元DSU与自动监控系统ATS进行两次交互确认临时限速；S4：数 据存储单元DSU根据集中站设置拆分临时限速并下传临时限速信 息；S5：区域控制器ZC将接收到的临时限速信息反馈给数据存储单 元DSU，并下发包含有临时限速信息的移动授权限速指令；S6：数 据存储单元DSU接收到所有集中站区域控制器ZC的反馈后存储临 时限速信息；S7：自动防护系统ATP根据区域控制器ZC发来的包含 有临时限速信息的移动授权指令对列车采取限速制动，完成列车临时 限速。

具体地，在CBTC模式下，数据存储单元DSU存储整条线路的 各种数据，包括静态数据、配置数据、协议数据以及动态数据。上述 步骤S1中在数据存储单元DSU上电前还需人工对数据存储单元DSU 烧写静态数据、配置数据和协议数据，即静态数据、配置数据和协议 数据在产品对应的线路条件完备后或者更新线路数据后，通过人工方 式烧写到设备的存储器中，在数据存储单元DSU在线工作过程中不 会进行修改，对此部分数据采用离线的方式进行更新。动态数据主要 是根据运营临时的施工或者作业等需求，通过自动监控系统ATS在 线路中部分区段设置的临时运营限速，数据存储单元DSU在线工作 过程中根据自动监控系统ATS下达的命令，在线设置/取消临时限速 并进行存储。

步骤S3中数据存储单元DSU与自动监控系统ATS进行两次交 互确认临时限速包括两次确认环节，即数据存储单元DSU动态数据 在与自动监控系统ATS成功进行二次确认后进行存储。自动监控系 统ATS与数据存储单元DSU间的交互确认具体环节为：1）人工操 作自动监控系统ATS首次设置临时限速，将首次设置临时限速信息 发送给数据存储单元DSU；2）数据存储单元DSU接收到设置临时 限速信息后向自动监控系统ATS发出首次设置应答；3）人工操作自 动监控系统ATS再次设置临时限速，将二次设置临时限速信息发送 给数据存储单元DSU；4）数据存储单元DSU对接收到的二次设置 临时限速信息进行存储，并完成下道工序。当运营中存在设置临时限 速的需求时，在自动监控系统ATS界面上以人工方式选择需要对线 路限速调整的逻辑区段（本功能的假设前提是自动监控系统ATS内 定义的逻辑区段信息与CBTC线路设计的逻辑区段信息保持一致。一 般情况下，自动监控系统ATS会以CBTC线路设计的逻辑区段为依 据进行线路划分）进行设置/取消操作，采用设置/取消判断确认的方 式包括首次设置/取消、首次设置/取消确认、二次设置/取消和二次设 置/取消确认。根据需求，当运营中希望对已设置临时限速的逻辑区 段进行限速调整时，需要首先按照操作流程将原有逻辑区段的临时限 速取消，同时通过同样的操作流程完成新临时限速的设置工作，实现 临时限速的更新。无论临时限速的设置或取消，整个过程始终需要人 工参与。数据存储单元DSU通过与自动监控系统ATS的两次交互确 认，完成临时限速的获取或更新。数据存储单元DSU临时限速获取/ 更新功能当收到自动监控系统ATS的临时限速设置命令时被动触发。

在上述CBTC条件下，数据存储单元DSU需要在特定的时机向 自动监控系统ATS上传存储的临时限速，自动监控系统ATS将根据 此信息进行线路中的临时限速显示。特定的时机是：上电后，数据存 储单元DSU将满足条件的临时限速每周期上传给自动监控系统 ATS；当调度员确认时发现当前数据存储单元DSU上传的临时限速 信息与实际需执行的临时限速信息存在不符，则需要通过补设或取消 部分临时限速的方式，对临时限速进行更新，并持续临时限速信息更 新上传自动监控系统ATS，直至调度员确认与实际需执行的临时限速 一致后，通过发送确认取消上电信息命令的方式通知数据存储单元 DSU退出上电过程。

在CBTC模式下，数据存储单元DSU正常运行中，当自动监控 系统ATS设置/取消新的临时限速信息后，数据存储单元DSU应判断 本次设置/取消的临时限速的区段属于哪个集中区，当本次设置/取消 临时限速的区域分布在多个集中区管辖范围内时，数据存储单元DSU 应将本次设置/取消的临时限速信息针对多个集中区进行拆分，对应 分为多份发送给对应的多个区域控制器ZC，即数据存储单元DSU将 临时限速信息拆分成多份后分发给每个区域控制器ZC。在某个区域 控制器ZC接收到数据存储单元DSU下发的临时限速命令后，区域 控制器ZC根据其与数据存储单元DSU的系统接口，需周期性向数 据存储单元DSU上传当前设备中已生效的临时限速信息。数据存储 单元DSU在接收到所有区域控制器ZC上传的已生效的临时限速信 息后，将下发的临时限速信息与接收到的来自区域控制器ZC的临时 限速信息进行一致性比较，确认一致后，将对下发成功的临时限速进 行在线存储。若数据存储单元DSU在向区域控制器ZC下发临时限 速后，在规定的时间内收到区域控制器ZC周期发送过来的临时限速 跟其存储的临时限速不一致，则数据存储单元DSU继续向区域控制 器ZC下发临时限速信息。若收到区域控制器ZC发送过来的临时限 速跟自动监控系统ATS设置的临时限速不一致，且超出规定的时间， 数据存储单元DSU则清除ATS新设置的临时限速，此时数据存储单 元DSU向区域控制器ZC下发硬盘中存储的临时限速，并重新开始 计时。在规定时间内，如果数据存储单元DSU收到区域控制器ZC 上传的临时限速跟其下发的一致，则数据存储单元DSU确认该临时 限速信息已在区域控制器ZC内生效，将停止向该区域控制器ZC下 发此临时限速信息。

区域控制器ZC从数据存储单元DSU处获取临时限速，并作为 移动授权计算的依据，当列车运行至接近临时限速区域时，将临时限 速信息作为移动授权的一部分发送给车载自动防护系统ATP。车载自 动防护系统ATP接收到移动授权（含临时限速）信息后，按照速度- 距离曲线安全制动模型计算紧急制动触发速度，对列车进行速度和位 置的防护，保证列车运行速度不超过临时限速的限制。

从上述技术方案不难看出，本领域普通技术人员在不经过创造性 劳动的前提下是无法实现本发明的目的的，即本发明对本领域普通技 术人员来说是非显而易见的；此外，本发明能够带来以下优点：通过 对数据存储单元DSU、自动监控系统ATS、区域控制器ZC和自动防 护系统ATP的有效结合，实现了列车在CBTC模式下临时限速设置 功能，解决了原有限速措施中完全依赖调度员和司机的实时通话才能 实施有效限速的缺陷，降低了认为操作的失误率，提高了安全系数； 本发明在实现临时限速设置和取消的过程中，依赖设备间的实时通 信，保证了临时限速的顺利下发和取消，并保证了在线路设备出现紧 急故障情况下正常运营列车能够以较低的速度侧线通过故障区域，或 者救援列车能够有效地执行救援。保证了行车安全；通过对自动监控 系统ATS接收到的周期性临时限速信息通过两次交互确认，可实现 按照公里标定位需要设置临时限速的逻辑区段，提高了设置精度，减 少了由于故障或其他原因导致临时限速的影响范围；数据存储单元 DSU具备记忆保持功能，可以实现在自动防护系统ATP主机重启前 设置的区段封锁、临时限速等命令在系统重启后仍保持有效，并在工 作站具有相应显示；数据存储单元DSU还具备临时限速定时上传、 针对不同管辖集中区的临时限速拆分以及对拆分后临时限速的比较 等功能；此外，本发明通过精确定位需要设置临时限速的区段，可以 降低地铁运营对环境噪声和震动的影响。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限 制本发明，凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。