專利名稱：基于無線通信的新型ctcs-3級列控系統(tǒng)車載設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車運行控制技術(shù)，尤其涉及一種基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統(tǒng)列控車載設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，基于GSM-R(GSM for Railway)無線通訊網(wǎng)絡(luò)的中國列車運行控制系統(tǒng) (China Train Control System，以下簡稱CTCS)-3已經(jīng)在國內(nèi)投入使用?，F(xiàn)有的CTCS-3 級列控系統(tǒng)由列控中心、地面列控設(shè)備和車載列控設(shè)備組成，其列控車載設(shè)備的核心是安全計算機。國內(nèi)大部分高鐵仍采用CTCS-2級列控系統(tǒng)。為滿足實際需要，CTCS-3級列控系統(tǒng)的車載設(shè)備包括CTCS-3級和CTCS-2級安全計算機模塊，其中CTCS-2級安全計算機模塊用于在GSM-R無線通訊網(wǎng)絡(luò)故障或列車運行在CTCS-2級列控系統(tǒng)的線路上時，保證列車的安全運行。就目前CTCS-3級列控系統(tǒng)的車載設(shè)備的CTCS-2級安全計算機模塊來說，其通過接收到的軌道電路信息獲得行車許可，并結(jié)合接收到的點式應(yīng)答器信息獲得線路信息，根據(jù)行車許可和線路信息計算出列車允許速度防護曲線，通過列車允許速度防護曲線對列車運行狀態(tài)進行監(jiān)控。由于用于測量列車實際運行距離的測速傳感器存在一定的測速誤差， 而現(xiàn)有的CTCS-2級安全計算機模塊需要根據(jù)列車實際運行距離來對列車的實際位置進行定位，并根據(jù)列車允許速度防護曲線對列車運行狀態(tài)進行監(jiān)控。隨著測速誤差的不斷積累， 可能會使測距累積誤差超出安全范圍，從而給列車安全運行帶來隱患。為減小測速誤差，一般采用更精確昂貴的測速傳感器，但這仍然不能完全解決測距誤差積累的問題，因此如何有效測速誤差，保障列車的安全運行成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統(tǒng)列控車載設(shè)備。本發(fā)明提供一種應(yīng)答器信息處理方法，包括接收應(yīng)答器信息；獲取所述應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器ID信息；根據(jù)所述應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應(yīng)答器信息中的線路信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算。本發(fā)明還提供一種列控車載設(shè)備，包括應(yīng)答器接收模塊和CTCS-2級安全計算機模塊，所述應(yīng)答器接收模塊，用于接收應(yīng)答器發(fā)送的應(yīng)答器信息，并將所述應(yīng)答器信息發(fā)送給所述CTCS-2級安全計算機模塊；所述CTCS-2級安全計算機模塊，用于獲取所述應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器ID信息；根據(jù)所述應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應(yīng)答器信息中的線路信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算。本發(fā)明的基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統(tǒng)列控車載設(shè)備可以有效克服速度傳感器所帶來的測距累積誤差，根據(jù)接收到的應(yīng)答器信息在一維列車運行坐標系中校正列車和應(yīng)答器的位置，并且還可以將通過應(yīng)答器信息獲取的線路信息的位置及其相互關(guān)系準確的在坐標系中描述，可以準確的生成列車允許速度防護曲線，從而有效地保障列車的行車安全。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例一的流程圖；圖2為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例一的一維列車運行坐標系示意圖；圖3為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例二的流程圖；圖4為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例二的軌道電路坐標的示意圖；圖5為本發(fā)明列控車載設(shè)備實施例一的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明列控車載設(shè)備實施例二的結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明列控車載設(shè)備實施例三的結(jié)構(gòu)圖；圖8為本發(fā)明列控車載設(shè)備實施例四的CTCS-2級安全計算機模塊和軌道電路讀取模塊的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖1為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例一的流程圖，如圖1所示，本實施例的方法可以包括以下步驟步驟101、接收應(yīng)答器信息。舉例來說，在列車的列控車載設(shè)備GSM-R無線通訊模塊發(fā)生故障，或CTCS-3級線路中的列控地面設(shè)備的GSM-R無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，以及列車運行在CTCS-2級列控系統(tǒng)的線路上，或其他造成列控車載設(shè)備由CTCS-3等級降為CTCS-2等級運行的情況發(fā)生時，需要啟用列控車載設(shè)備的CTCS-2級安全計算機模塊，CTCS-2級安全計算機模塊可以通過應(yīng)答器接收模塊接收應(yīng)答器發(fā)送的應(yīng)答器信息。步驟102、獲取應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器ID信息。舉例來說，就應(yīng)答器來說，其所提供的應(yīng)答器信息中包含反映應(yīng)答器ID的應(yīng)答器 ID信息，而對鐵路系統(tǒng)來說，在全國范圍內(nèi)，每個應(yīng)答器都具有唯一的ID以進行有效地區(qū)分。CTCS-2級安全計算機模塊通過接收到的應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器鏈接信息就可以確定發(fā)送該應(yīng)答器信息的應(yīng)答器的在當前列車運行的線路中的所在位置。步驟103、根據(jù)應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置。舉例來說，車載設(shè)備將每次接收到的應(yīng)答器信息中所包含的應(yīng)答器鏈接信息保存起來，車載設(shè)備在接收到應(yīng)答器信息后，就可以通過讀取保存的應(yīng)答器鏈接信息來確定發(fā)送該應(yīng)答器信息的應(yīng)答器的在當前列車運行的線路中的所在位置。由于列車在軌道線路上運行，其轉(zhuǎn)向是通過軌道線路的道岔實現(xiàn)的，就列車本身而言，其運行狀況可抽象為在一維空間中運動。本實施例的列控車載設(shè)備的CTCS-2級安全計算機模塊配置有基于列車運行狀況的一維列車運行坐標系，CTCS-2級安全計算機模塊通過步驟102獲得應(yīng)答器ID信息后，就可以根據(jù)接收到的應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器ID信息，并結(jié)合接收到應(yīng)答器ID信息時列車在一維列車運行坐標系中的位置，調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置。圖2為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例一的一維列車運行坐標系的示意圖，如圖2所示，列車在一維列車運行坐標系的原點PO處上電，運行一段距離后收到應(yīng)答器BlSl 發(fā)送的第一個應(yīng)答器信息。CTCS-2級安全計算機模塊解析應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器鏈接信息，并對通過與其連接的速度傳感器獲取的列車速度進行積分計算得到列車運行距離P1， 并根據(jù)該應(yīng)答器鏈接信息中描述的下一個應(yīng)答器Bls2的編號和位置計算出下一個應(yīng)答器 Bls2的理論位置為Pl+dLinkl。當列車運行到P2位置，接收到應(yīng)答器Bls2發(fā)送的應(yīng)答器信息時，CTCS-2級安全計算機模塊對通過與其連接的速度傳感器獲取的列車速度進行積分計算得到列車位于一維列車運行坐標系的Pl+Dplp2，其中Dplp2為列車運行距離Pl與列車當前位置的距離差。由于速度傳感器存在測速誤差等影響測量精度的因素，可能會造成 Pl+Dplp2與Pl+dLinkl并不相等，此時，在一維列車運行坐標系中，將Pl+dLinkl作為應(yīng)答器Bls2的位置和收到應(yīng)答器Bls2發(fā)送的應(yīng)答器信息時的列車所在位置。這樣就可以在一維列車運行坐標系中準確定位列車和應(yīng)答器的位置，進而根據(jù)應(yīng)答器的位置精確確定線路的限速區(qū)段、閉塞分區(qū)的長度等具體信息。實現(xiàn)了根據(jù)接收到的應(yīng)答器信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置，根據(jù)上述方法，在應(yīng)答器鏈接信息完備的情況下，列車每經(jīng)過一個應(yīng)答器，并接收到應(yīng)答器信息時，都可在一維列車運行坐標系中對列車位置和應(yīng)答器位置進行調(diào)整。步驟104、獲取應(yīng)答器信息中的線路信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算。舉例來說，通過步驟103對列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置進行調(diào)整以后，CTCS-2級安全計算機模塊就可以根據(jù)實際情況，通過調(diào)整后的一維列車運行坐標系中列車位置和應(yīng)答器位置、通過軌道電路讀取模塊獲得的軌道電路占用信息和通過應(yīng)答器信息獲取的線路信息生成列車允許速度防護曲線。這樣就可使CTCS-2級安全計算機模塊生成的列車允許速度防護曲線更加準確，從而有效保障行車安全。優(yōu)選地，獲取應(yīng)答器信息中的線路信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算具體可以為獲取應(yīng)答器信息中的線路信息；將線路信息轉(zhuǎn)換為在一維列車運行坐標系中描述的線路坐標系信息；存儲線路坐標系信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算。
舉例來說，獲取應(yīng)答器信息中的線路信息后，CTCS-2級安全計算機模塊就可以將線路信息在一維列車運行坐標系中描述，使其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的線路坐標系信息，并將線路坐標信息存儲在存儲器中，在計算列車允許速度防護曲線時，就可以通過線路坐標信息計算獲得準確的列車允許速度防護曲線。從而可以使列車允許速度防護曲線可以滿足線路實際情況的需要。進一步優(yōu)選地，線路信息可以包括軌道電路信息、坡度信息、限速信息中的至少一種信息。舉例來說，獲取應(yīng)答器信息中的線路信息后，CTCS-2級安全計算機模塊就可以將線路信息所包含的軌道電路信息、坡度信息、限速信息中的至少一種信息在一維列車運行坐標系中描述，使其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的線路坐標系信息。從而可以使列車允許速度防護曲線可以滿足線路的軌道電路、坡度、限速和行車許可的要求。例如，當CTCS-2級安全計算機模塊接收到的應(yīng)答器信息中包含限速信息時，可根據(jù)限速信息中所描述的具有該限速的軌道區(qū)段，及列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置相應(yīng)確定具有該限速的軌道區(qū)段在一維列車運行坐標系中的行車許可終點坐標。軌道電路信息、坡度信息在一維列車運行坐標系中描述方式與限速信息類似，此處不再贅述。本實施例的應(yīng)答器信息處理方法可以有效克服速度傳感器所帶來的測距累積誤差，根據(jù)接收到的應(yīng)答器信息在一維列車運行坐標系中校正列車和應(yīng)答器的位置，并且還可以將通過應(yīng)答器信息獲取的線路信息的位置及其相互關(guān)系準確的在坐標系中描述，可以準確的生成列車允許速度防護曲線，從而有效地保障列車的行車安全。優(yōu)選地，CTCS-2級安全計算機模塊可以以列車上電位置為原點，建立一維列車運行坐標系。舉例來說，為使列車可以有效地借助一維列車運行坐標系精確地確定列車所在位置，CTCS-2級安全計算機模塊可以在列車上電時生成一維列車運行坐標系，并將列車上電位置作為一維列車運行坐標系的原點。這樣列車在整個運行過程中都可以使用該一維列車運行坐標系精確地確定列車所在位置，從而可以有效地保障列車的安全運行。優(yōu)選地，根據(jù)應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置具體可以為若應(yīng)答器ID信息所反映的應(yīng)答器所在位置與車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息不匹配；則調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置，使應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置與應(yīng)答器的理論位置一致。舉例來說，為保證行車安全，本優(yōu)選實施例在根據(jù)應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置時，為應(yīng)答器ID信息所反映的應(yīng)答器所在位置設(shè)置了一定的安全范圍，當通過應(yīng)答器信息確定的應(yīng)答器所在位置與車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息不匹配，即兩者在一維列車運行坐標系中的距離超過安全許可范圍時，則調(diào)整調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置，將列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置調(diào)整為計算所得的列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置，例如，圖2所示的理論位置Pl+dLinkl等。這樣就可以有效地保障列車允許速度防護曲線的正確性，從而可以有效地保障列車的行車安全。
圖3為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例二的流程圖，圖4為本發(fā)明應(yīng)答器信息處理方法實施例二的軌道電路坐標的示意圖，如圖3所示，本實施例的方法可以包括以下步驟步驟301、接收應(yīng)答器信息。步驟302、獲取應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器ID信息。步驟303、根據(jù)應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置。由于步驟301至303相應(yīng)與實施例一的步驟101至103的實現(xiàn)原理以及技術(shù)效果類似，此處不再贅述。步驟304、若應(yīng)答器信息包括軌道電路信息，將軌道電路信息轉(zhuǎn)換為在一維列車運行坐標系中描述的軌道電路線路坐標系信息。舉例來說，當CTCS-2級安全計算機模塊接收到的應(yīng)答器信息中包含軌道電路信息時，可根據(jù)將軌道電路信息相應(yīng)轉(zhuǎn)換為在一維列車運行坐標系中描述的軌道電路線路坐標系信息。步驟305、根據(jù)列車在一維列車運行坐標系中的位置確定當前列車所在的軌道電路區(qū)段。舉例來說，參考圖2和圖4，當CTCS-2級安全計算機模塊接收到應(yīng)答器BLs3發(fā)送的應(yīng)答器信息中包含表1所示的內(nèi)容的軌道電路信息時，該軌道電路信息描述了當前列車所在位置到下一軌道電路的距離為D_signal。此時，列車所處的軌道電路的邊界點坐標即為Pl+dLinkl+dLink2+D_signal。表1軌道電路信息的內(nèi)容
到下一軌道電路的距離D—signal無信號機載頻1700Hz長度DO通過信號機載頻2300Hz長度Dl無信號機載頻1700Hz長度D2通過信號機載頻2300Hz長度D3通過上述方法進行計算，就可以相應(yīng)獲得表2所示的軌道電路區(qū)段的邊界點坐標，根據(jù)邊界點坐標就可以相應(yīng)確定當前列車所在的軌道電路區(qū)段。表2軌道電路信息的軌道電路區(qū)段的邊界點坐標
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)答器信息處理方法，其特征在于，包括接收應(yīng)答器信息；獲取所述應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器ID信息；根據(jù)所述應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應(yīng)答器信息中的線路信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以列車上電位置為原點，建立所述一維列車運行坐標系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述應(yīng)答器信息中的線路信息， 以供進行列車允許速度防護曲線計算具體為獲取所述應(yīng)答器信息中的線路信息；將所述線路信息轉(zhuǎn)換為在所述一維列車運行坐標系中描述的線路坐標系信息；存儲所述線路坐標系信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述線路信息包括軌道電路信息、坡度信息、限速信息中的至少一種信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲取所述應(yīng)答器信息中的線路信息， 以供進行列車允許速度防護曲線計算包括若所述應(yīng)答器信息包括所述軌道電路信息，將所述軌道電路信息轉(zhuǎn)換為在所述一維列車運行坐標系中描述的軌道電路線路坐標系信息；根據(jù)列車在所述一維列車運行坐標系中的位置確定當前列車所在的軌道電路區(qū)段；根據(jù)所述列車所在的軌道電路區(qū)段向軌道電路讀取模塊發(fā)送載頻鎖定信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置具體為若所述應(yīng)答器ID信息所反映的應(yīng)答器所在位置與車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息不匹配；則調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置，使所述應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置與所述應(yīng)答器的理論位置一致。
7.—種列控車載設(shè)備，其特征在于，包括應(yīng)答器接收模塊和CTCS-2級安全計算機模塊，所述應(yīng)答器接收模塊，用于接收應(yīng)答器發(fā)送的應(yīng)答器信息，并將所述應(yīng)答器信息發(fā)送給所述CTCS-2級安全計算機模塊；所述CTCS-2級安全計算機模塊，用于獲取所述應(yīng)答器信息中的應(yīng)答器ID信息；根據(jù)所述應(yīng)答器ID信息和車載設(shè)備保存的應(yīng)答器鏈接信息調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應(yīng)答器信息中的線路信息，以供進行列車允許速度防護曲線計算。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，還包括軌道電路讀取模塊，所述軌道電路讀取模塊，用于接收軌道電路發(fā)送的軌道占用信息，將所述軌道占用信息發(fā)送給所述CTCS-2級安全計算機模塊，以供所述CTCS-2級安全計算機模塊計算行車許可，以生成所述列車允許速度防護曲線，并根據(jù)所述CTCS-2級安全計算機模塊發(fā)送的載頻鎖定信息鎖定所接收的載頻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述軌道電路讀取模塊包括二取二結(jié)構(gòu)的第一軌道電路讀取處理單元和第二軌道電路讀取處理單元，所述CTCS-2級安全計算機模塊包括二取二結(jié)構(gòu)的第一安全處理單元和第二安全處理單元，所述第一軌道電路讀取處理單元與第一安全處理單元連接，所述第二軌道電路讀取處理單元與第二安全處理單元連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一軌道電路讀取處理單元包括 第一看門狗子單元，第一軌道電路讀取處理器和第一雙端口 RAM，所述第一看門狗子單元分別與所述第一軌道電路讀取處理器和第一安全處理單元連接，所述第一雙端口 RAM分別與所述第一軌道電路讀取處理器和第一安全處理單元連接；所述第二軌道電路讀取處理單元包括第二看門狗子單元，第二軌道電路讀取處理器和第二雙端口 RAM，所述第二看門狗子單元分別與所述第二軌道電路讀取處理器和第二安全處理單元連接，所述第二雙端口 RAM分別與所述第二軌道電路讀取處理器和第二安全處理單元連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統(tǒng)列控車載設(shè)備，其中應(yīng)答器信息處理方法，包括接收應(yīng)答器信息；根據(jù)接收到的應(yīng)答器信息，調(diào)整列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置；根據(jù)列車和應(yīng)答器在一維列車運行坐標系中的位置生成列車允許速度防護曲線。本發(fā)明的基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統(tǒng)列控車載設(shè)備可以有效克服速度傳感器所帶來的測距累積誤差，根據(jù)接收到的應(yīng)答器信息在一維列車運行坐標系中校正列車和應(yīng)答器的位置，并且還可以將通過應(yīng)答器信息獲取的線路信息所描述的軌道參數(shù)的位置及其相互關(guān)系進行準確的描述，可以精確的生成列車允許速度防護曲線，從而有效地保障列車的行車安全。
文檔編號B61L27/00GK102229345SQ20111012658
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者何春明, 李劍, 汪小亮, 王猛, 石海豐 申請人:北京和利時系統(tǒng)工程有限公司, 鐵道部運輸局