技术领域
[0001] 本实用新型涉及重载铁路，具体地，涉及一种基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统。
背景技术
[0002] 闭塞是指列车进入区间后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。这是早期单线铁路的概念，现在称为半自动闭塞。随着技术发展，铁路需要增加运输能
力，尤其是单线铁路发展为双线铁路后，出现自动闭塞的概念，即将两站之间的区间划分为若干个闭塞分区，每个闭塞分区内只允许一列车运行。闭塞设备即为实现“一个区间(闭塞分区)内，同一时间只允许一列车占用”而设置的铁路区间
信号设备。
[0003] 目前重载铁路中普遍采用基于轨道
电路和地面信号机的固定闭塞系统，以司机人工驾驶为主、系统防护为辅实现列车运行控制，以地面信号显示作为行车凭证。信号系统以车载列车运行监控记录装置(简称LKJ)+
机车信号+地面信号构成：LKJ采取车载存储线路信息、临时限速信息的方式结合轨道电路低频信息计算控制曲线监控列车的运行速度，机车信号通过接收轨道电路发来的低频信息指示前方地面信号状态，地面信号由联
锁或闭塞设备控制通过色灯信号显示指示列车运行信息。
[0004] 重载铁路地面信号设备包括车站联锁设备与区间闭塞设备，车站联锁设备保障车站进路的安全控制，区间闭塞设备与车载信号结合实现区间列车的追踪运行间隔控制，设区间地面信号机(一般采用三显示或四显示)。区间和站内均采用轨道电路实现列车的粗略
定位和完整性检查。
[0005] 高速铁路中采用了基于GSM-R移动通信的CTCS-3级列控系统，包括列控车载设备和地面设备以及实现二者之间信息传输的GSM-R无线通信设备。CTCS-3级列控系统属于固定闭塞，区间采用轨道电路进行轨道占用检查并划分为固定的闭塞分区，后续列车追踪前行列车的终点只能位于闭塞分区的边界。该系统采用轨道电路实现列车粗略定位和列车完整性检查；采用地面应答器结合车载测速设备实现列车精确定位；采用
无线闭塞中心(RBC)为列控车载设备计算行车
许可，通过GSM-R无线网络传输至列控车载设备，列控车载设备根据地面提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和动车组参数，按照目标距离连续速度控
制模式生成动态
速度曲线，监控列车安全运行。车地之间双向信息交换通过GSM-R无线通信进行，每个注册到无线闭塞中心的列车均占用一个信道，占用无线带宽资源多，
频谱利用率不高，数据传输时延较大。实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统，该基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统具有技术先进、抗干扰性好、传输速率高、
频率使用经济等优点，改变了轨道电路有效信息量小、仅能地－车单向信息传输的固有缺点。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统，该控制系统包括：无线闭塞中心、TD-LTE通信设备、定位设备以及车载控制单元，其中，所述车载控制单元位于列车上，用于从所述定位设备接收列车
位置信息；所述TD-LTE通信设备与所述车载控制单元连接，用于发送所述列车位置信息；以及所述无线闭塞中心位于地面，用于接收所述列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可，所述TD-LTE通信设备还用于接收所述行车许可。
[0008] 优选地，所述无线闭塞中心包括：TD-LTE网络
接口设备，用于接收所述列车位置信息以及发送所述行车许可。
[0009] 优选地，该控制系统还包括：临时限速
服务器，位于地面，用于下载临时限速数据以及存储所述临时限速数据和
数据库数据，并发送临时限速数据和数据库数据至所述无线闭塞中心。
[0010] 优选地，该控制系统还包括：应答器，沿轨道设置于地面，用于发送应答器位置信息。
[0011] 优选地，所述定位设备为：应答器信息接收单元，位于列车底部，与所述车载控制单元连接，用于从所述应答器接收所述应答器位置信息。
[0012] 优选地，该控制系统还包括：测速设备，位于列车底部，与所述车载控制单元连接，用于进行测速并发送速度信息至所述车载控制单元。
[0013] 优选地，所述测速设备包括：速度
传感器、雷达传感器以及
光电传感器中的至少一者。
[0014] 优选地，所述速度传感器为2个。
[0015] 优选地，所述定位设备为：卫星定位设备，位于列
车顶部，用于从卫星接收卫星定位信息，并将所述卫星定位信息发送至所述车载控制单元。
[0016] 优选地，该控制系统还包括列尾装置，位于列车尾部，用于检测列尾的
风压和位置，并发送所述风压和位置信息；所述TD-LTE通信设备还用于接收所述风压和位置信息。
[0017] 通过上述技术方案，采用本实用新型提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统，该控制系统包括：无线闭塞中心、TD-LTE通信设备、定位设备以及车载控制单元，其中，所述车载控制单元位于列车上，用于从所述定位设备接收列车位置信息，通过TD-LTE通信设备发送所述列车位置信息；所述无线闭塞中心位于地面，用于接收所述列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可，TD-LTE通信设备接收所述行车许可，并传输给车载控制单元。基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统具有技术先进、抗干扰性好、传输速率高、频率使用经济等优点，改变了轨道电路有效信息量小、仅能地－车单向信息传输的固有缺点。
[0018] 本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0019] 附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0020] 图1是本实用新型一实施方式提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统的结构示意图；
[0021] 图2是本实用新型一实施方式提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统的车载设备的结构示意图；以及
[0022] 图3是是本实用新型一实施方式提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统的网络结构示意图。
[0023] 附图标记说明
[0024] 1 无线闭塞中心 2 TD-LTE通信设备
[0025] 3 定位设备 4 车载控制单元
[0026] 5 应答器信息接收单元 6 测速设备
[0027] 7 卫星定位设备 8 列尾装置
[0028] 601 速度传感器 602 雷达传感器
[0029] 603 光电传感器。
具体实施方式
[0030] 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0031] 图1是本实用新型一实施方式提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统的结构示意图。如图1所示，该控制系统包括：无线闭塞中心1、TD-LTE通信设备2、定位设备3以及车载控制单元4，其中，所述车载控制单元4位于列车上，用于从所述定位设备3接收列车位置信息；所述TD-LTE通信设备2与所述车载控制单元4连接，用于发送所述列车位置信息；以及所述无线闭塞中心1位于地面，用于接收所述列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可，所述TD-LTE通信设备2还用于接收所述行车许可。
[0032] 移动闭塞车载控制单元4通过TD-LTE无线通信系统经由LTE宽带无线网络向无线闭塞中心RBC发送司机选择输入和确认的数据(如车次号、列车长度)，列车固有性质数据(列车类型、列车最大允许速度、牵引类型等)，车载设备在RBC的注册、注销信息，定期向RBC报告列车位置、列车速度、列车状态(正常时)和车载设备故障类型(非正常时)信息，列车限制性信息以及文本信息等。同时，车载控制单元4接收RBC发送的行车许可、紧急停车、临时限速、外部报警信息以及文本信息等。
[0033] TD-LTE通信设备2负责地面RBC与车载控制单元4之间的信息收发。TD-LTE通信设备2安装在每台机车上，一端通过总线与车载控制单元4连接，另一端通过LTE通信模
块空口接入LTE宽带无线网络。
[0034] 车载控制单元4通过RBC接收固定的线路信息和变化的进路信息，通过接收地面应答器信息结合测速测距获取列车的位置信息，通过接收到的RBC提供的行车许可、临时限速、线路信息等结合自身
制动性能计算动态监控曲线，将控车命令通过列车接口单元传递给机车
制动系统，由机车制动系统实施常用制动或紧急制动。
[0035] 地面设备主要包括：无线闭塞中心1、临时限速服务器以及轨旁的无源应答器。
[0036] RBC系统主要由RBC主机处理单元、通信
控制器、互锁/自锁及同步安全单元、TD-LTE网络接口设备、RBC维护机等部分组成，系统架构采用一台A机和一台B机为一组，共两组四台，每组A机和B机处理结果进行对比(2乘2取2)的冗余的
硬件安全计算机平台；TD-LTE网络接口设备，用于接收所述列车位置信息以及发送所述行车许可。TD-LTE网络接口设备设置在地面中心机房，一端通过以太网连接地面无线闭塞中心1，另一端接入LTE宽带无线网络网关。
[0037] 临时限速服务器(下称TSRS)是移动闭塞系统中的地面重要控制设备，主要负责全线临时限速存贮和下载功能，以及数据存贮和数据库版本管理等功能。TSRS使用与RBC系统相同的基于“2乘2取2”结构设计的安全计算机平台，主要由TSRS主机处理单元、通信控制器、容错安全管理单元、TSRS维护系统等部分组成。
软件也采用和RBC一样的双版本异构。TSRS系统还包括临时限速操作终端。TSRS主要实现
电子地图数据、系统配置数据、协议配置数据、设备IP配置表、临时限速的存储以及辅助完成临时限速的设置/取消功能。TSRS从调度集中系统(下称CTC)获取运营要求的线路限速信息，通过一定的手续完成设置/取消过程并存储记录，同时将此信息发送给该区段对应的RBC以辅助其进行行车控制。
[0038] 应答器沿轨道设置于地面，用于发送应答器位置信息。应答器在移动闭塞系统中主要实现列车定位信息校正、轮径校正等功能。
[0039] 图2是本实用新型一实施方式提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统的车载设备的结构示意图。如图2所示，车载设备包括TD-LTE通信设备2、车载控制单元4、应答器信息接收单元5、测速设备6、卫星定位设备7以及列尾装置8等，其中：
[0040] 应答器信息接收单元5，位于列车底部，与所述车载控制单元4连接，用于从所述应答器接收所述应答器位置信息。应答器用于发送固定不变的数据，列车在驶过应答器时，应答器接收到列车发送的电磁
能量，将能量转换为工作电源，启动
电子电路工作，把预先存储的信息发送出去，直至
电能消失。应答器信息接收单元5接收应答器发送的信息。
[0041] 测速设备6，位于列车底部，与所述车载控制单元4连接，用于进行测速并发送速度信息至所述车载控制单元4。所述测速设备6可以包括：速度传感器601、雷达传感器602以及光电传感器603中的至少一者，优选地，所述速度传感器601为2个轮轴速度传感器601，可以检测
车轮转速信息，以便计算列车速度；所述雷达传感器602设定发射频率，利用发送与接收信号的频率差，计算出列车的速度；所述光电传感器603安装于列车轴端，光电传感器603具有光栅，通过轮轴转动带动光栅盘扫描，输出脉冲频率，以计算列车速度。
[0042] 卫星定位设备7，位于列车顶部，用于从卫星接收卫星定位信息，并将所述卫星定位信息发送至所述车载控制单元4。使用到的卫星定位系统可以是全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星
导航系统(GLONASS)以及北斗
卫星导航系统(BDS)等。
[0043] 列尾装置8，位于列车尾部，用于检测列尾的风压和位置，并发送所述风压和位置信息；所述TD-LTE通信设备2还用于接收所述风压和位置信息。列尾装置不仅可以使用LTE-R网络发送风压和位置信息，还可以使用450MHz电台、GSM-R等网络发送风压和位置信息。
[0044] 图3是是本实用新型一实施方式提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统的网络结构示意图。如图3所示，TD-LTE车地通信无线网用于构建移动闭塞系统中车载设备与地面设备之间的信息交互通道；移动闭塞系统地面设备通过TD-LTE网络接口设备接入既有TD-LTE核心网，车载设备通过TD-LTE通信设备2接入TD-LTE核心网，实现车地之间的无线信息传输。
[0045] 另外，重载铁路移动闭塞控制系统除了使用LTE-R无线网进行车地设备以及列尾通信以外，还使用信号安全数据网和CTC网，地面设备之间使用信号安全数据网进行通信，CTC设备以及控制中心之间使用CTC网进行通信。
[0046] 信号安全数据网用于构建移动闭塞系统地面设备间的信息交互通道，属于安全网。RBC、TSRS等设备和联锁设备均通过接入交换机接入信号安全数据网中，实现设备间的安全数据通信；信号安全数据网通过TD-LTE网络接口设备与LTE核心网连接。
[0047] CTC网用于CTC子系统内的信息传输通道，属于非安全网。控制中心和各站的CTC设备通过接入交换机接入CTC网中，实现CTC设备间的非安全数据通信；CTC网和信号安全数据网之间通过网关计算机连接，同时实现了非安全网和安全网之间的物理隔离。
[0048] 通过上述技术方案，采用本实用新型提供的基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统，该控制系统包括：无线闭塞中心、TD-LTE通信设备、定位设备以及车载控制单元，其中，所述车载控制单元位于列车上，用于从所述定位设备接收列车位置信息，通过TD-LTE通信设备发送所述列车位置信息；所述无线闭塞中心位于地面，用于接收所述列车位置信息，并根据所述列车位置信息发送行车许可，TD-LTE通信设备接收所述行车许可，并传输给车载控制单元。基于TD-LTE的重载铁路移动闭塞控制系统具有技术先进、抗干扰性好、传输速率高、频率使用经济等优点，改变了轨道电路有效信息量小、仅能地－车单向信息传输的固有缺点。
[0049] 以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0050] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0051] 此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
