CN119142390A - 一种基于sil4级感知技术的列车运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，涉及列车运行控制系统领域。本发明，采用SIL4级的感知技术作为列车运行控制系统的后备子系统核心技术，可利用其视觉感知技术识别信号机状态、障碍物信息并计算感知移动授权，将列车前方净空监测与列车运行控制深度融合，从而实现列车在ATP安全防护下运行，结合后备感知系统，提升车车系统后备级别下运行安全及故障恢复效率。

Description

一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统

技术领域

本发明涉及列车运行控制系统领域，具体涉及一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

CBTC系统全称为基于通信的列车运行控制系统，采用先进的通信、计算机计算，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式，通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成列车运行控制。

由于城市轨道交通车辆运行密度大、运行速度快等特点，CBTC系统具有发车间隔小、安全可靠性更高等优势，所以近些年在城市轨道交通信号系统领域得到广泛应用。CBTC技术同时也是可持续发展的、更前沿的列车运行控制技术，如FAO、I-CBTC、基于车车通信的列控系统等新一代技术的基础。

目前CBTC系统一般具备三级控制，分别为CBTC级别、点式级别、联锁级三种级别。点式级别对应的点式系统作为降级系统，在发生故障的情况下运用存在局限性，主要存在以下问题：

1、单车无线通信故障的情况下，会产生以下问题：

停车等待：由于点式系统采用了进路闭塞的方式，当线路间隔较小时，通常一个进路会存在多列车。当进路内后车发生降级以后，需要停车等待前车(CBTC级别)出清进路。若进路内前车发生降级，会导致后车降级，后车也需要停车等待前车出清进路。

升级为点式级别效率低：目前点式系统需要降级列车以RM模式(限速25km/h)运行至前方可变应答器，才能升级为点式级别，升级效率低。

针对以上情况，目前运营中常见措施为：降级列车以RM模式运行进站，若出站可正常升级，则列车继续运营；若无法恢复，则切换为EUM模式人工驾驶列车下线。

2、当运营区域发生无线通信故障时，会产生以下问题：

停车等待：当进路内存在多车时，需要停车等待前方列车出清才能继续运行；

调度人员工作量增加：调度人员无法了解列车的实际位置，需要调度人员逐一确认列车位置，逐一指挥出清进路；

升级效率低：见“单车无线通信故障”对应描述；

压车：点式系统采用的是进路闭塞，系统间隔比主用系统差异大，会造成后续列车压车；

针对此种情况，目前运营中常见的处理措施为：列车停车等待，调度人员逐一确认故障列车位置，指挥列车依次出清进路。待进路内只有一辆车且具备点式运行条件以后，列车在故障区域内切换为RM模式运行，按照进路闭塞方式运行，根据压车情况，组织部分列车下线。

3、当全线无线通信故障时，会造成列车停车等待、调度人员工作量增加、升级效率低下、压车等情况。

针对这种情况，目前运营中常见的处理方式为：调度人员确认线路区段空闲区域，人工指挥列车依次出清进路，并指挥部分列车下线。待进路内只有一辆车且具备点式运行条件以后，列车在故障区域内切换为RM模式运行，按照进路闭塞方式运行。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，采用SIL4级的感知技术作为列车运行控制系统的后备子系统核心技术，可利用其视觉感知技术识别信号机状态、障碍物信息并计算感知移动授权，将列车前方净空监测与列车运行控制深度融合，从而实现列车在ATP安全防护下运行，结合后备感知系统，提升车车系统后备级别下运行安全及故障恢复效率。

本发明的技术方案如下：

一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，包括：在既有CBTC系统架构基础上新增ITE鹰眼系统；

所述ITE鹰眼系统通过传感器设备采集列车行进前方线路信息数据，利用实时定位、构建地图技术及传感器融合技术，实现列车精确定位、障碍物检测、红绿灯识别功能；并结合线路情况及障碍物检测结果动态计算可视距离，综合计算列车运行曲线，实现列车安全防护功能。

进一步地，ITE鹰眼系统作为列车后备感知系统后，列车运行控制系统在原有运行级别基础上新增ABL运行级别；当列车运行控制系统仅依据后备感知系统计算移动授权行车时，该运行级别定义为ABL运行级别。

进一步地，在主用通信的基础上，增加后备通信用以确认和实时防护运行信息；当主用通信故障后，后备通信为列车与地面设备间建立连续式通信通道。

进一步地，后备通信用于传输列车运行和进站过程中的关键信息，轨旁RC通过备用通信将关键信息转发至ATP系统，ATP系统根据危险源信息可实时防护列车运行。

进一步地，后备通信链路选择除主用通信外的传输方式。

进一步地，主用通信选择LTE技术，后备通信选择WLAN技术。

进一步地，车载设备和地面设备都需要判断主用通信和后备通信链路状态，链路优先级是主用通信高于后备通信，正常时由主用通信传输信息，后备通信通过周期信息来维持链路；当列车需要进入ABL运行级别运行时，正常优先使用主用通信，主用通信不可用时采用后备通信传输信息。

进一步地，地面设备在列车为ABL运行级别下，通过后备通信的信息完成联动屏蔽门功能，其他情况下不用后备通信的信息。

与现有的技术相比本发明的有益效果是：

1、本发明在既有基于通信的列车自动控制系统架构基础上新增后备感知ITE系统，组成基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，通过后备感知设备识别信号机状态以及轨行区净空监测保证列车运行安全。

2、本发明在列车出现车地通信故障，或RC宕机故障，或系统无法依赖RC信息为列车计算移动授权时，可通过后备感知系统为列车计算移动授权，在ATP系统的防护下列车可安全运行，解决列车长时间滞留区间问题，提升了车车系统在设备故障下的处理能力和故障恢复的效率。

附图说明

图1为一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统的通信框图。

具体实施方式

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

请参阅图1，一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，包括：

在既有CBTC系统架构基础上新增ITE鹰眼系统，组成基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统；ITE鹰眼系统是作为列车系统的后备感知系统及技术补充，大大提高了系统的可用性；

所述ITE鹰眼系统通过雷达、相机等传感器设备采集列车行进前方线路信息数据，利用实时定位、构建地图技术及传感器融合技术，实现列车精确定位、障碍物检测、红绿灯识别功能；并结合线路情况及障碍物检测结果动态计算可视距离，综合计算列车运行曲线，实现列车安全防护功能；ITE鹰眼系统作为备感知系统主要提升后备级别下列车运行的安全以及故障恢复后的列车运行效率。

ITE鹰眼系统作为列车后备感知系统后，列车运行控制系统在原有运行级别基础上新增ABL运行级别；当列车运行控制系统仅依据后备感知系统计算移动授权行车时，该运行级别定义为ABL运行级别；具体的，当车地无线通信故障、地面设备系统故障、列车未完成筛选无法计算移动授权时，车载设备无法根据实时地面信息给列车计算移动授权，可根据后备感知系统为列车实时计算移动授权，经人工确认后，列车依据后备感知移动授权运行，此时列车运行级别为后备感知运行级别，该级别定义为ABL运行级别。

而ABL运行级别依据感知视距行车或识别信号机，既有VBTC/CBTC级别下区段封锁状态、SPKS按下、PSD打开、ESB按下、设置了临时限速(低于ABL限速)、已经建立的防护区域均会影响VBTC级别运行，因此，在ABL运行级别下车载设备无法获取上述信息，需要人工确认后行车。

为了满足列车在ABL运行级别下依靠后备感知系统继续运行，因此需要增加后备通信用以确认和实时防护上述信息；通过远程或本地确认上述信息后，列车可以以ABL运行级别继续运行至红灯信号机前或前方最近的站台。

列车降级后，为了减轻调度的行车指挥压力，新增后备通信，同时也提高了行车调度指挥自动化的能力，保证列车能正常进站。

即在主用通信的基础上，增加后备通信用以确认和实时防护运行信息；当主用通信故障后，后备通信为列车与地面设备间建立连续式通信通道；即使用独立的通信模块，将前方线路关键信息、列车关键信息通过独立的通信链路向地面设备传输，完成主通信故障时的信息传输功能。

后备通信由于带宽限制和实时性限制，主要用于传输站台门，紧急关闭，SPKS，区段封锁，临时限速，已经建立的防护区域等列车运行和进站过程中的关键信息，轨旁RC通过备用通信将关键信息转发至ATP系统，ATP系统根据危险源信息可实时防护列车运行。

在本实施例中，具体的，后备通信链路选择除主用通信外的传输方式；例如：主用通信选择LTE技术，后备通信选择WLAN技术，如图1所示；

以中心向车载传输数据为例，后备通信的数据传输路径为：

起点：中心。经由信号系统通过防火墙，到达外部系统。

途经点：轨旁。共用车载的WLAN网络通道。

终点：车载。借助外部系统的WLAN通道，将数据传输至外部系统的通信设备，由其向信号系统的备用通信设备转发数据。

针对无人驾驶FAO线路，对于ABL_FAM/CAM模式列车，可基于后备通信实时获取SPKS等关键危险源信息，保证ABL_FAM/CAM模式列车的行车安全。通过车地通信来规避无法通过人工规避的上述风险，同时也可以在有其他风险的情况下，调度能及时远程控制列车停车。

针对有人驾驶的线路，对于ABL_AM模式列车，可基于后备通信实时获取SPKS等关键危险源信息，保证ABL_AM模式列车的行车安全。对于ABL_CM模式列车，司机和中心调度人员配合共同防护列车运行。

具体如下表：

表1不同运行模式下的安全防护方法

车载和地面设备通过后备通信建立安全通信，车载和地面设备通过备用通信周期交互信息。在主用通信正常的情况下，也通过备用通信周期交互信息。当备用通信异常，车载可报警告知中心调度。

在本实施例中，具体的，车载设备和地面设备都需要判断主用通信和后备通信链路状态，链路优先级是主用通信高于后备通信，正常时由主用通信传输信息，后备通信通过周期信息来维持链路；当列车需要进入ABL运行级别运行时，正常优先使用主用通信，主用通信不可用时采用后备通信传输信息。

在本实施例中，具体的，地面设备在列车为ABL运行级别下，通过后备通信的信息完成联动屏蔽门功能，其他情况下不用后备通信的信息。

地面设备和车载通过备用通信的情况下，调度界面应该有对应的提示或报警。(注：备用链路交互的内容并不是完整版的调度指挥信息，如果采用备用链路的交互信息，视为调度指挥模式的变化，因此，建议对调度人员进行提示或需要调度人员的确认后方可使用。)

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

提供本背景技术部分是为了大体上呈现本发明的上下文，当前所署名的发明人的工作、在本背景技术部分中所描述的程度上的工作以及本部分描述在申请时尚不构成现有技术的方面，既非明示地也非暗示地被承认是本发明的现有技术。

Claims (8)

1.一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，包括：在既有CBTC系统架构基础上新增ITE鹰眼系统；

所述ITE鹰眼系统通过传感器设备采集列车行进前方线路信息数据，利用实时定位、构建地图技术及传感器融合技术，实现列车精确定位、障碍物检测、红绿灯识别功能；并结合线路情况及障碍物检测结果动态计算可视距离，综合计算列车运行曲线，实现列车安全防护功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，ITE鹰眼系统作为列车后备感知系统后，列车运行控制系统在原有运行级别基础上新增ABL运行级别；当列车运行控制系统仅依据后备感知系统计算移动授权行车时，该运行级别定义为ABL运行级别。

3.根据权利要求2所述的一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，在主用通信的基础上，增加后备通信用以确认和实时防护运行信息；当主用通信故障后，后备通信为列车与地面设备间建立连续式通信通道。

4.根据权利要求3所述的一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，后备通信用于传输列车运行和进站过程中的关键信息，轨旁RC通过备用通信将关键信息转发至ATP系统，ATP系统根据危险源信息可实时防护列车运行。

5.根据权利要求4所述的一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，后备通信链路选择除主用通信外的传输方式。

6.根据权利要求5所述的一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，主用通信选择LTE技术，后备通信选择WLAN技术。

7.根据权利要求6所述的一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，车载设备和地面设备都需要判断主用通信和后备通信链路状态，链路优先级是主用通信高于后备通信，正常时由主用通信传输信息，后备通信通过周期信息来维持链路；当列车需要进入ABL运行级别运行时，正常优先使用主用通信，主用通信不可用时采用后备通信传输信息。

8.根据权利要求7所述的一种基于SIL4级感知技术的列车运行控制系统，其特征在于，地面设备在列车为ABL运行级别下，通过后备通信的信息完成联动屏蔽门功能，其他情况下不用后备通信的信息。