一种应用于高速铁路的自动驾驶系统 |
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| 申请号 | CN201710326679.7 | 申请日 | 2017-05-10 | 公开(公告)号 | CN107215343A | 公开(公告)日 | 2017-09-29 |
| 申请人 | 中国铁道科学研究院通信信号研究所; 中国铁道科学研究院; 北京市华铁信息技术开发总公司; 北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司; | 发明人 | 徐效宁; 宋志丹; 易海旺; 李一楠; 李辉; 汪洋; 吕书丽; 贺广宇; 唐峻; 唐明亮; 王彧; 王文涛; 何镭强; 牛勤; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种应用于高速 铁 路的自动驾驶系统，包括：车载ATP设备、车载ATO设备、地面设备、联 锁 设备以及调度集中系统；其中，所述车载ATP设备分别与地面设备及车载ATO设备相连，车载ATP设备与地面设备通过GSM‑R网络 电路 交换数据业务实现车地双向传输；地面设备还分别与联锁设备以及调度集中系统相连；所述地面设备中包含有精确 定位 的应答器，所述地面设备中的 无线闭塞中心 具有ATO相关信息的处理功能，以实现ATO相关信息的转发。该系统可以在高速铁路实现列车的自动驾驶，从而减轻司机的劳动强度，提高了设备的自动化程度和运输效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种应用于高速铁路的自动驾驶系统，其特征在于，包括：车载ATP设备、车载ATO设备、地面设备、联锁设备以及调度集中系统；其中，所述车载ATP设备分别与地面设备及车载ATO设备相连，车载ATP设备与地面设备通过GSM-R网络电路交换数据业务实现车地双向传输；地面设备还分别与联锁设备以及调度集中系统相连；所述地面设备中包含有精确定位的无源应答器，用于列车进站对标停车；所述地面设备中的无线闭塞中心具有ATO相关信息的处理功能，以实现ATO相关信息的转发。 |
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| 说明书全文 | 一种应用于高速铁路的自动驾驶系统技术领域[0001] 本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种应用于高速铁路的自动驾驶系统。 背景技术[0002] 近年来，自动驾驶(Automatic Train Operation，简称ATO)技术在地铁中得到广泛的应用。ATO设备根据列车超速防护设备(Automatic Train Protection，简称ATP)的控制曲线，实现列车自动加减速、进站精确停车和车门/屏蔽门的联动控制等功能。 [0003] 高速铁路由于线路状况、运行速度和设备配置都比地铁复杂，所以自动驾驶技术在高速铁路一直未得到应用。目前，我国250km/h以上的高速铁路采用的是CTCS-3级列控系统。CTCS-3级列控系统中，车载配置的为列车超速防护设备(ATP)。它根据地面设备发送的线路信息，计算允许列车安全运行的最大速度和距离，当列车速度超过允许速度或距离时，自动输出报警或制动命令。目前的CTCS-3级列控系统仍以司机控制为主，不具备自动驾驶的相关功能。由于高速铁路线路较长，若应用自动驾驶技术，将极大的减轻司机的劳动强度，提高了设备的自动化程度和运输效率。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种应用于高速铁路的自动驾驶系统，可以在高速铁路实现列车的自动驾驶，从而减轻司机的劳动强度，提高了设备的自动化程度和运输效率。 [0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： [0006] 一种应用于高速铁路的自动驾驶系统，包括：车载ATP设备、车载ATO设备、地面设备、联锁设备以及调度集中系统；其中，所述车载ATP设备分别与地面设备及车载ATO设备相连，车载ATP设备与地面设备通过GSM-R网络电路交换数据业务实现车地双向传输；地面设备还分别与联锁设备以及调度集中系统相连；所述地面设备中包含有精确定位的无源应答器，用于列车进站对标停车；所述地面设备中的无线闭塞中心具有ATO相关信息的处理功能，以实现ATO相关信息的转发。 [0007] 所述地面设备包括：无线闭塞中心、列控中心、临时限速服务器、轨道电路、有源应答器、无源应答器及轨旁电子单元；所述无线闭塞中心、临时限速服务器、列控中心、轨旁电子单元以及有源应答器依次连接，所述列控中心还与轨道电路连接，所述无源应答器布置在股道上，直接与车载ATP设备中的应答器天线通信。 [0008] 所述车载ATO设备用于控制列车自动驾驶，需要从地面设备获取包含运行计划与PIS信息的ATO相关信息。 [0009] 所述ATO相关信息的数据流向为：调度集中系统→无线闭塞中心→GSM-R无线网络→车载ATP设备→车载ATO设备。 [0010] ATO相关信息的传输限制如下： [0011] 无线闭塞中心根据车载ATP设备的位置报告判断列车经过出站口，并且只有当前在空闲状态时，通过GSM-R无线网络向车载ATP设备发送ATO相关信息；同时，车载ATP设备向无线闭塞中心报告列车位置时增加了一个标识，无线闭塞中心根据该标识确定是否需要发送ATO相关信息； [0012] 车载ATP设备收到ATO相关信息后，向无线闭塞中心回复确认消息，若无线闭塞中心收到ATP的回复确认，则不再重复发送；若无线闭塞中心未收到车载ATP设备的回复确认，则在本运行区间最多发送N次； [0013] 若ATO相关信息未发生变化，无线闭塞中心不重复发送。 [0014] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，基于高速铁路既有的CTCS-3级列控系统，地面设备中增加精确定位的应答器，车载增加ATO设备，车地之间通过既有的无线通道进行运行计划等ATO相关信息的传输，从而在高速铁路实现列车的自动驾驶，将极大的减轻司机的劳动强度，提高了设备的自动化程度和运输效率。附图说明 [0015] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。 [0016] 图1为本发明实施例提供的一种应用于高速铁路的自动驾驶系统的示意图。 具体实施方式[0017] 下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。 [0018] 图1为本发明实施例提供的一种应用于高速铁路的自动驾驶系统的示意图，如图1所示，其主要包括： [0019] 车载ATP设备、车载ATO设备、地面设备、联锁设备以及调度集中系统；其中，所述车载ATP设备分别与地面设备及车载ATO设备相连，车载ATP设备与地面设备通过GSM-R网络电路交换数据业务实现车地双向传输；地面设备还分别与联锁设备以及调度集中系统相连；所述地面设备中包含有精确定位的无源应答器，用于列车进站对标停车；所述地面设备中的无线闭塞中心具有ATO相关信息的处理功能，以实现ATO相关信息的转发。 [0020] 还参见图1，所述地面设备包括：无线闭塞中心、列控中心、临时限速服务器、轨道电路、有源应答器、无源应答器及轨旁电子单元；所述无线闭塞中心、临时限速服务器、列控中心、轨旁电子单元以及有源应答器依次连接，所述列控中心还与轨道电路连接，所述无源应答器布置在股道上，直接与车载ATP设备中的应答器天线通信。 [0021] 本发明实施例中，所述车载ATO设备用于控制列车自动驾驶，需要从地面设备获取包含运行计划与PIS(Passenger Information System)信息的ATO相关信息。 [0022] 既有的CTCS-3级列控系统基于GSM-R无线网络通信实现车地信息的双向传输，本发明提出利用CTCS-3级列控系统既有的无线传输通道，通过无线闭塞中心和ATP传输ATO相关信息。即，ATO相关信息的数据流向为：调度集中系统→无线闭塞中心→GSM-R无线网络→车载ATP设备(无线通信模块→安全计算机)→车载ATO设备。 [0023] 由于GSM-R网络为开放式传输系统，CTCS-3级列控系统车地之间采用欧洲标准SUBSET037传输协议，并在应用层中加上时间戳，达到《GB/T 24339.2-2009轨道交通通信、信号和处理系统第2部分：开放式传输系统中的安全相关通信》的安全要求。 [0024] 本发明实施例中，ATO相关信息利用CTCS-3级列控系统既有的无线通道和协议传输，保证了传输过程中的数据安全性。但是由于CTCS-3级列控系统本身需要该通道来传输ATP控车信息，为避免对既有ATP控车信息的影响，ATO相关信息的传输限制如下： [0025] 1)无线闭塞中心根据车载ATP设备的位置报告判断列车经过出站口，并且只有当前在空闲状态时，通过GSM-R无线网络向车载ATP设备发送ATO相关信息；同时，车载ATP设备向无线闭塞中心报告列车位置时增加了一个标识，无线闭塞中心根据该标识确定是否需要发送ATO相关信息； [0026] 本领域技术人员可以理解，车载ATP设备可以根据收到的应答器的编号，加上经过这个应答器后的走行距离，形成位置报告，通过无线方式发送给无线闭塞中心。这些应答器可以是地面既有的普通应答器，也可以是精确定位的无源应答器。 [0027] 2)车载ATP设备收到ATO相关信息后，向无线闭塞中心回复确认消息，若无线闭塞中心收到ATP的回复确认，则不再重复发送；若无线闭塞中心未收到车载ATP设备的回复确认，则在本运行区间最多发送N次； [0028] 3)若ATO相关信息未发生变化，无线闭塞中心不重复发送。 [0029] 4)还支持装备/未装备ATO设备的动车组混合运行 [0030] 如前所述，对于装备ATO设备的动车组，ATP设备向无线闭塞中心报告列车位置时增加一个标识。无线闭塞中心根据该标识确定是否需要发送ATO相关信息。这样，可以避免对未装备ATO设备的动车组造成影响，达到装备/未装备ATO设备的动车组混合运行的技术要求。 [0031] 本发明上述系统与与既有CTCS-3级列控系统的主要区别如下： [0032] 1)地面设备中增加精确定位应答器，用于列车进站精确停车。 [0033] 2)无线闭塞中心增加ATO相关信息的处理，以实现ATO相关信息的转发。 [0034] 3)调度集中系统增加运行调整功能，以配合ATO功能的应用。 [0035] 4)车载ATP设备增加对无线报文中ATO相关信息的处理，并转发给车载ATO设备。 [0036] 5)车载ATO设备在车载ATP设备的行车许可下，根据线路条件、运行计划等信息实现列车的自动驾驶。 [0037] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。 |
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