本發(fā)明涉及軌道交通，尤其涉及一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，建設(shè)城市群一體化交通網(wǎng)，推進(jìn)干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、城市軌道交通的四網(wǎng)融合，成為軌道交通領(lǐng)域的重要研究方向。城際鐵路與市域快線、地鐵的銜接，將有力促進(jìn)城際和城區(qū)人員的流動(dòng)，帶動(dòng)都市圈區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。在城際線路中，ctcs-2+ato信號(hào)系統(tǒng)制式被廣泛采用，如穗莞深城際鐵路、廣佛東環(huán)線、廣清城際等。而市域快線與城市地鐵線路，為了滿足大客流、高密度的運(yùn)輸需求，則多以cbtc信號(hào)系統(tǒng)制式為主。開展兩種信號(hào)系統(tǒng)制式貫通運(yùn)行的相關(guān)研究，對(duì)于推進(jìn)“四網(wǎng)融合”建設(shè)具有重要意義。其中，ctcs為中國(guó)列車控制系統(tǒng)，-2表示其級(jí)別；ato信號(hào)系統(tǒng)表示列車自動(dòng)駕駛信號(hào)系統(tǒng)；cbtc信號(hào)系統(tǒng)表示基于通信的列車自動(dòng)控制信號(hào)系統(tǒng)。

2、ato系統(tǒng)作為ctcs-2+ato信號(hào)系統(tǒng)制式與cbtc信號(hào)系統(tǒng)制式的核心系統(tǒng)，在兩種制式信號(hào)系統(tǒng)列車的平穩(wěn)運(yùn)行中發(fā)揮了重要作用。在兩種信號(hào)系統(tǒng)制式貫通運(yùn)行中，如何保證兩種信號(hào)系統(tǒng)制式的ato平滑切換，是亟待研究的重要課題。

3、目前主要有如下三種方案：

4、方案一：基于人工切換的雙套ato系統(tǒng)。

5、cbtc制式的ato系統(tǒng)和ctcs-2制式的ato系統(tǒng)分別安裝在cbtc車載機(jī)柜和ctcs-2車載機(jī)柜中，兩套系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，共享dmi(列控車載設(shè)備人機(jī)界面)、速度傳感器、btm(應(yīng)答器傳輸模塊)天線等外設(shè)，通過(guò)人工關(guān)閉和啟動(dòng)車載設(shè)備的方式控制兩套車載系統(tǒng)分別獨(dú)立在不同信號(hào)系統(tǒng)制式的線路運(yùn)行。

6、然而，其缺陷在于：1)cbtc制式ato設(shè)備和ctcs-2制式ato設(shè)備分別安裝在兩種信號(hào)制式的車載機(jī)柜中，占用空間大，且與各自車載機(jī)柜中的設(shè)備接口眾多，不易維護(hù)；2)在ato系統(tǒng)制式轉(zhuǎn)換時(shí)需要人工控制兩套車載設(shè)備的啟動(dòng)和關(guān)閉，對(duì)操作人員技能水平、操作時(shí)機(jī)與規(guī)范性有較高要求，自動(dòng)化不足；3)切換過(guò)程中需要列車停車，無(wú)法實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)切換。而且停車后需等待原有制式信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備關(guān)機(jī)、新制式信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備開機(jī)并完成自檢后才能投入使用，停車等待時(shí)間長(zhǎng)。并且新投入使用的系統(tǒng)需要重新完成列車定位并進(jìn)行升級(jí)，影響運(yùn)營(yíng)效率和旅客舒適度。

7、方案二：基于切換單元控制的雙套ato系統(tǒng)。在列車上安裝雙制式車載主機(jī)，車載主機(jī)間的ato設(shè)備相互獨(dú)立，由切換單元控制兩種制式車載主機(jī)的主控狀態(tài)切換，ato制式隨車載主機(jī)制式切換。

8、然而，其缺陷在于：1)cbtc制式ato設(shè)備和ctcs-2制式ato設(shè)備分別安裝在兩種信號(hào)制式的車載機(jī)柜中，兩套ato設(shè)備與車輛的接口重復(fù)，對(duì)切換單元的輸入輸出接口需求較多，并增加了故障點(diǎn)，不便于維護(hù)；2)兩種制式的ato設(shè)備硬件需求基本一致，但需要安裝兩套設(shè)備，成本較高。

9、方案三、集成雙制式ato邏輯的一體化ato設(shè)備。將雙制式ato設(shè)備進(jìn)行融合，重構(gòu)兩種不同制式的ato軟件，將兩種制式ato軟件的相同功能整合為同一模塊。并使用軟件中的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層控制不同制式ato軟件的前后臺(tái)運(yùn)行，達(dá)到ato制式切換的功能。

10、然而，其缺陷在于：1)cbtc制式ato軟件與ctcs-2制式ato軟件的既有功能主要控制邏輯被改變，兩種制式ato軟件的相同功能(如列車速度控制、進(jìn)站停車、開關(guān)門作業(yè)、ato啟動(dòng)發(fā)車等)被整合進(jìn)同一公用功能組件執(zhí)行，一旦公用功能組件發(fā)生故障，將導(dǎo)致兩種制式ato系統(tǒng)都無(wú)法運(yùn)行，系統(tǒng)容錯(cuò)度低；2)cbtc制式ato軟件與ctcs-2制式ato軟件功能需分別滿足cbtc以及ctcs相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，同時(shí)兩種制式的ato需分別適配對(duì)應(yīng)制式atp的授權(quán)及控制特性，由于兩種制式ato系統(tǒng)的一些功能由同一公用功能組件實(shí)現(xiàn)，一旦不同制式的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、功能要求、atp接口等發(fā)生改變，難以在同一公用功能組件更新，導(dǎo)致無(wú)法單獨(dú)維護(hù)一種制式ato系統(tǒng)的某些功能，系統(tǒng)靈活性不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種制式ato的不停車轉(zhuǎn)換，且對(duì)既有ato軟件主要功能邏輯改動(dòng)小，便于單獨(dú)維護(hù)；同時(shí)，設(shè)備集成度高，節(jié)省硬件空間。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，包括：ato接口軟件模塊、cbtc制式ato軟件模塊以及ctcs-2制式ato軟件模塊，三個(gè)模塊之間相互連接；其中：

4、ato接口軟件模塊，用于通過(guò)制式轉(zhuǎn)換邏輯判斷，輸出工作制式至cbtc制式ato軟件模塊與ctcs-2制式ato軟件模塊，以控制cbtc制式ato軟件模塊與ctcs-2制式ato軟件模塊中的一個(gè)ato軟件模塊為前臺(tái)運(yùn)行，另一個(gè)為后臺(tái)運(yùn)行；

5、前臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊經(jīng)過(guò)邏輯處理并計(jì)算運(yùn)行曲線后，輸出控車命令；進(jìn)入制式轉(zhuǎn)換區(qū)域后，后臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊通過(guò)條件檢查后進(jìn)入自動(dòng)駕駛模式；前臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊根據(jù)后臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊計(jì)算的制式轉(zhuǎn)換點(diǎn)的保護(hù)速度限制值與制動(dòng)曲線速度值，計(jì)算出至制式轉(zhuǎn)換點(diǎn)的目標(biāo)速度曲線，并結(jié)合目標(biāo)速度曲線輸出控車命令；當(dāng)列車運(yùn)行至制式轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)，ato接口軟件模塊制式轉(zhuǎn)換邏輯判斷，輸出工作制式，使前臺(tái)運(yùn)行ato軟件模塊轉(zhuǎn)為后臺(tái)運(yùn)行，后臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊保持自動(dòng)駕駛模式并轉(zhuǎn)為前臺(tái)運(yùn)行。

6、由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，1)設(shè)備集成度高，節(jié)省硬件空間：整套系統(tǒng)運(yùn)行在同一ato硬件設(shè)備中，無(wú)需單獨(dú)部署兩種不同制式的ato硬件設(shè)備，高集成度減少了硬件設(shè)備對(duì)外接口的復(fù)雜程度，使得硬件設(shè)備的更新維護(hù)更為容易，與使用兩套不同制式的ato硬件設(shè)備相比，使用同一套硬件設(shè)備節(jié)省了機(jī)柜的安裝空間，以及控車接口；2)實(shí)現(xiàn)了兩種制式ato的不停車轉(zhuǎn)換：在不同制式ato的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通過(guò)控制ato軟件前后臺(tái)運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)了后臺(tái)制式ato系統(tǒng)以am模式(自動(dòng)駕駛模式)轉(zhuǎn)入前臺(tái)運(yùn)行，保證了am控車的連續(xù)性，在不同制式ato的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通過(guò)ato軟件前后臺(tái)計(jì)算并交互轉(zhuǎn)換點(diǎn)相關(guān)速度曲線和牽引制動(dòng)控制級(jí)位的方式，實(shí)現(xiàn)兩種制式下ato目標(biāo)速度曲線的平順銜接；3)既有ato軟件主要功能邏輯改動(dòng)小，便于單獨(dú)維護(hù)：既有的兩種制式ato軟件分別滿足cbtc以及ctcs相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，同時(shí)分別適配對(duì)應(yīng)制式atp的授權(quán)及控制特性，既有的主要功能的邏輯均未改變，當(dāng)兩種制式ato軟件僅有一方的功能發(fā)生變動(dòng)時(shí)，只需要針對(duì)該制式的功能進(jìn)行修改，而不需要對(duì)兩種不同制式ato軟件共用的公有功能模塊進(jìn)行改動(dòng)，方便單獨(dú)制式ato軟件的升級(jí)維護(hù)。在運(yùn)行方面，可實(shí)現(xiàn)任一制式ato軟件及ato接口軟件的組合運(yùn)行，系統(tǒng)使用場(chǎng)景靈活。

技術(shù)特征：

1.一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，包括：ato接口軟件模塊、cbtc制式ato軟件模塊以及ctcs-2制式ato軟件模塊，三個(gè)模塊之間相互連接；其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述ato接口軟件模塊與cbtc制式ato軟件模塊以及ctcs-2制式ato軟件模塊，采用系統(tǒng)內(nèi)部虛擬環(huán)網(wǎng)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互，ato接口軟件模塊將采集到的輸入數(shù)據(jù)和邏輯處理后的制式轉(zhuǎn)換信息發(fā)送給兩種制式的ato軟件模塊，接收相應(yīng)ato軟件模塊的工作制式反饋和控車命令，并將控車命令輸入至列車。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述ato接口軟件模塊還與第一串口模塊、io板以及mvb接口板或trdp接口板連接；其中，所述ato接口軟件模塊通過(guò)io板采集測(cè)速數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)，以及輸出所述接口輸出數(shù)據(jù)；通過(guò)第一串口模塊，采集主備系切換板數(shù)據(jù)與雷達(dá)數(shù)據(jù)，以及輸出主備系切換指令；通過(guò)mvb接口板或trdp接口板采集列車tcms通信數(shù)據(jù)以及輸出對(duì)列車tcms輸出控制命令；其中，接口輸出數(shù)據(jù)與對(duì)列車tcms輸出的控制命令均屬于控車命令，主備系切換板數(shù)據(jù)用于確定三個(gè)模塊各自的主系與備系關(guān)系。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，ato接口軟件模塊，通過(guò)制式轉(zhuǎn)換邏輯判斷，輸出工作制式包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述若當(dāng)前為ctcs-2制式，則使用ctcs-2制式下的ato工作制式處理，輸出工作制式包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，若當(dāng)前為cbtc制式，則使用cbtc制式下的ato工作制式處理，輸出工作制式包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，若當(dāng)前工作制式為無(wú)效，則采用無(wú)效制式下的ato工作制式處理，輸出工作制式包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)入制式轉(zhuǎn)換區(qū)域后，前臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊根據(jù)后臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊計(jì)算的制式轉(zhuǎn)換點(diǎn)的保護(hù)速度限制值與制動(dòng)曲線速度值，計(jì)算出至制式轉(zhuǎn)換點(diǎn)的目標(biāo)速度曲線包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運(yùn)行的ato系統(tǒng)，其特征在于，還包括：在到達(dá)制式轉(zhuǎn)換點(diǎn)之前，后臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊從前臺(tái)運(yùn)行的ato軟件模塊中獲取牽引制動(dòng)控制級(jí)位，實(shí)現(xiàn)制式轉(zhuǎn)換過(guò)程中列車速度和控制級(jí)位的過(guò)渡。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種CBTC與CTCS?2貫通運(yùn)行的ATO系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行在同一硬件設(shè)備中，無(wú)需單獨(dú)部署兩種不同制式的硬件設(shè)備，減少了硬件設(shè)備對(duì)外接口的復(fù)雜程度，使得硬件設(shè)備的更新維護(hù)更為容易；不同制式ATO的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通過(guò)控制ATO軟件前后臺(tái)運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)制式ATO系統(tǒng)以AM模式轉(zhuǎn)入前臺(tái)運(yùn)行，保證AM控車的連續(xù)性，在不同制式ATO的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通過(guò)ATO軟件前后臺(tái)計(jì)算并交互轉(zhuǎn)換點(diǎn)相關(guān)速度曲線和牽引制動(dòng)控制級(jí)位的方式，實(shí)現(xiàn)兩種制式下ATO目標(biāo)速度曲線的平順銜接；對(duì)既有ATO軟件主要功能邏輯改動(dòng)小，便于單獨(dú)維護(hù)既有的兩種制式ATO軟件分別滿足CBTC以及CTCS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。在運(yùn)行方面，可實(shí)現(xiàn)任一制式ATO軟件及ATO接口軟件的組合運(yùn)行，系統(tǒng)使用場(chǎng)景靈活。

技術(shù)研發(fā)人員：邢科家,李學(xué)峰,林湛,潘明,崔亦博,孟軍,孫旺,陳寧寧,鄭偉,秦悅,王芃,余剛,高靜,王璽,趙俊義,姜慶陽(yáng),唐凱林,廖志斌,郭偉,穆進(jìn)超,段宏偉,黃長(zhǎng)鵬,陳為華,王建英,郭戩,孫磊,易海旺,王俊高,楊嵐清,王宜純,張?chǎng)析?劉永鑫,白軒,黎晨光,程鵬,陳新建,彭賽榮,毛偉成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6