專利名稱：基于無線通信的新型ctcs-3級列控系統車載設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及列車運行控制技術，尤其涉及一種基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統列控車載設備。
背景技術：
目前，基于GSM-R(GSM for Railway)無線通訊網絡的中國列車運行控制系統 (China Train Control System，以下簡稱CTCS)-3已經在國內投入使用。現有的CTCS-3 級列控系統由列控中心、地面列控設備和車載列控設備組成，其列控車載設備的核心是安全計算機。國內大部分高鐵仍采用CTCS-2級列控系統。為滿足實際需要，CTCS-3級列控系統的車載設備包括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無線通訊網絡故障或列車運行在CTCS-2級列控系統的線路上時，保證列車的安全運行。就目前CTCS-3級列控系統的車載設備的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，并結合接收到的點式應答器信息獲得線路信息，根據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進行監控。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， 而現有的CTCS-2級安全計算機模塊需要根據列車實際運行距離來對列車的實際位置進行定位，并根據列車允許速度防護曲線對列車運行狀態進行監控。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。

發明內容
本發明提供一種基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統列控車載設備。本發明提供一種應答器信息處理方法，包括接收應答器信息；獲取所述應答器信息中的應答器ID信息；根據所述應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應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。本發明還提供一種列控車載設備，包括應答器接收模塊和CTCS-2級安全計算機模塊，所述應答器接收模塊，用于接收應答器發送的應答器信息，并將所述應答器信息發送給所述CTCS-2級安全計算機模塊；所述CTCS-2級安全計算機模塊，用于獲取所述應答器信息中的應答器ID信息；根據所述應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應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。本發明的基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統列控車載設備可以有效克服速度傳感器所帶來的測距累積誤差，根據接收到的應答器信息在一維列車運行坐標系中校正列車和應答器的位置，并且還可以將通過應答器信息獲取的線路信息的位置及其相互關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明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明應答器信息處理方法實施例一的流程圖；圖2為本發明應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為本發明應答器信息處理方法實施例二的流程圖；圖4為本發明應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為本發明列控車載設備實施例一的結構圖；圖6為本發明列控車載設備實施例二的結構圖；圖7為本發明列控車載設備實施例三的結構圖；圖8為本發明列控車載設備實施例四的CTCS-2級安全計算機模塊和軌道電路讀取模塊的結構圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。圖1為本發明應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、接收應答器信息。舉例來說，在列車的列控車載設備GSM-R無線通訊模塊發生故障，或CTCS-3級線路中的列控地面設備的GSM-R無線通訊網絡發生故障，以及列車運行在CTCS-2級列控系統的線路上，或其他造成列控車載設備由CTCS-3等級降為CTCS-2等級運行的情況發生時，需要啟用列控車載設備的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答器接收模塊接收應答器發送的應答器信息。步驟102、獲取應答器信息中的應答器ID信息。舉例來說，就應答器來說，其所提供的應答器信息中包含反映應答器ID的應答器 ID信息，而對鐵路系統來說，在全國范圍內，每個應答器都具有唯一的ID以進行有效地區分。CTCS-2級安全計算機模塊通過接收到的應答器信息中的應答器鏈接信息就可以確定發送該應答器信息的應答器的在當前列車運行的線路中的所在位置。步驟103、根據應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置。舉例來說，車載設備將每次接收到的應答器信息中所包含的應答器鏈接信息保存起來，車載設備在接收到應答器信息后，就可以通過讀取保存的應答器鏈接信息來確定發送該應答器信息的應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，其轉向是通過軌道線路的道岔實現的，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獲得應答器ID信息后，就可以根據接收到的應答器信息中的應答器ID信息，并結合接收到應答器ID信息時列車在一維列車運行坐標系中的位置，調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置。圖2為本發明應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答器BlSl 發送的第一個應答器信息。CTCS-2級安全計算機模塊解析應答器信息中的應答器鏈接信息，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， 并根據該應答器鏈接信息中描述的下一個應答器Bls2的編號和位置計算出下一個應答器 Bls2的理論位置為Pl+dLinkl。當列車運行到P2位置，接收到應答器Bls2發送的應答器信息時，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作為應答器Bls2的位置和收到應答器Bls2發送的應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答器的位置，進而根據應答器的位置精確確定線路的限速區段、閉塞分區的長度等具體信息。實現了根據接收到的應答器信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置，根據上述方法，在應答器鏈接信息完備的情況下，列車每經過一個應答器，并接收到應答器信息時，都可在一維列車運行坐標系中對列車位置和應答器位置進行調整。步驟104、獲取應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對列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置進行調整以后，CTCS-2級安全計算機模塊就可以根據實際情況，通過調整后的一維列車運行坐標系中列車位置和應答器位置、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。優選地，獲取應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答器信息中的線路信息；將線路信息轉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，使其轉換為相應的線路坐標系信息，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，使其轉換為相應的線路坐標系信息。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答器信息中包含限速信息時，可根據限速信息中所描述的具有該限速的軌道區段，及列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置相應確定具有該限速的軌道區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，根據接收到的應答器信息在一維列車運行坐標系中校正列車和應答器的位置，并且還可以將通過應答器信息獲取的線路信息的位置及其相互關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。優選地，根據應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置具體可以為若應答器ID信息所反映的應答器所在位置與車載設備保存的應答器鏈接信息不匹配；則調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置，使應答器在一維列車運行坐標系中的位置與應答器的理論位置一致。舉例來說，為保證行車安全，本優選實施例在根據應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置時，為應答器ID信息所反映的應答器所在位置設置了一定的安全范圍，當通過應答器信息確定的應答器所在位置與車載設備保存的應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，則調整調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置，將列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置調整為計算所得的列車和應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為本發明應答器信息處理方法實施例二的流程圖，圖4為本發明應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、接收應答器信息。步驟302、獲取應答器信息中的應答器ID信息。步驟303、根據應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置。由于步驟301至303相應與實施例一的步驟101至103的實現原理以及技術效果類似，此處不再贅述。步驟304、若應答器信息包括軌道電路信息，將軌道電路信息轉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答器信息中包含軌道電路信息時，可根據將軌道電路信息相應轉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答器BLs3發送的應答器信息中包含表1所示的內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，就可以相應獲得表2所示的軌道電路區段的邊界點坐標，根據邊界點坐標就可以相應確定當前列車所在的軌道電路區段。表2軌道電路信息的軌道電路區段的邊界點坐標
權利要求
1.一種應答器信息處理方法，其特征在于，包括接收應答器信息；獲取所述應答器信息中的應答器ID信息；根據所述應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述應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答器信息中的線路信息；將所述線路信息轉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.根據權利要求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.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲取所述應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答器信息包括所述軌道電路信息，將所述軌道電路信息轉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段；根據所述列車所在的軌道電路區段向軌道電路讀取模塊發送載頻鎖定信息。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置具體為若所述應答器ID信息所反映的應答器所在位置與車載設備保存的應答器鏈接信息不匹配；則調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置，使所述應答器在一維列車運行坐標系中的位置與所述應答器的理論位置一致。
7.—種列控車載設備，其特征在于，包括應答器接收模塊和CTCS-2級安全計算機模塊，所述應答器接收模塊，用于接收應答器發送的應答器信息，并將所述應答器信息發送給所述CTCS-2級安全計算機模塊；所述CTCS-2級安全計算機模塊，用于獲取所述應答器信息中的應答器ID信息；根據所述應答器ID信息和車載設備保存的應答器鏈接信息調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置；獲取所述應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.根據權利要求7所述的設備，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送的軌道占用信息，將所述軌道占用信息發送給所述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，并根據所述CTCS-2級安全計算機模塊發送的載頻鎖定信息鎖定所接收的載頻。
9.根據權利要求8所述的設備，其特征在于，所述軌道電路讀取模塊包括二取二結構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構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.根據權利要求9所述的設備，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
本發明提供一種基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統列控車載設備，其中應答器信息處理方法，包括接收應答器信息；根據接收到的應答器信息，調整列車和應答器在一維列車運行坐標系中的位置；根據列車和應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。本發明的基于無線通信的新型CTCS-3級列控系統列控車載設備可以有效克服速度傳感器所帶來的測距累積誤差，根據接收到的應答器信息在一維列車運行坐標系中校正列車和應答器的位置，并且還可以將通過應答器信息獲取的線路信息所描述的軌道參數的位置及其相互關系進行準確的描述，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 優先權日2011年5月16日
發明者何春明, 李劍, 汪小亮, 王猛, 石海豐 申請人:北京和利時系統工程有限公司, 鐵道部運輸局