一种适用于普速铁路的列车临时限速控制方法

技术领域

本发明涉及普速铁路信号控制领域，尤其涉及普速铁路列车临时限速控制。

背景技术

临时限速控制是列车行车安全的重要保障，针对普速铁路线路临时限速控制，CTCS-0系统(简称C0系统)主要采用将临时限速运行揭示调度命令通过IC卡载入列车运行监控记录装置(LKJ)的方式实现：调度所负责向机务和工务部门下达临时限速调度命令，机务部门编制LKJ临时限速运行揭示数据下达到司机派班室，司机派班室将指定运用区段的LKJ临时限速运行揭示数据写入IC卡，由司机携带IC卡上车，将IC卡数据导入LKJ设备，最后由LKJ设备进行临时限速监控。IC卡临时限速运行揭示调度命令经过层层传达，存在管理流程长、大量人工参与等缺点，导致临时限速控制存在差错、疏漏、延误等较大的安全隐患。

以基于IC卡存储方式执行临时限速控制方案的成熟运用经验为参考，进一步研究更适用于普速铁路运营需求，更加可靠安全的临时限速控制方案。分析中国列车运行控制系统(CTCS)其他临时限速控制方案，也存在一定的不足，难以满足普速铁路大规模应用，具体情况如下：

(1)既有线CTCS-2级提速区段临时限速控制。临时限速调度命令由调度中心集中管理，中心调度员根据临时限速所处区域，通过调度集中系统(CTC)或列车调度指挥系统(TDCS)，向临时限速对应管辖车站下达临时限速调度命令，由车站值班员进行临时限速调度命令的核查和签收，并择机将临时限速调度命令发送给车站列控中心(TCC),由TCC选择相应的临时限速应答器报文，通过地面电子单元(LEU)和应答器传送给列控车载设备，执行临时限速监控。该方案解决了上述IC卡临时限速方案中临时限速运行揭示调度命令人工层层传递的问题，但仍需要部分人工介入，如：需要中心调度员根据临时限速具体区域，分解临时限速调度命令至相应车站；需要车站值班员根据临时限速计划开始时间，“择机”向TCC设备下达临时限速命令并执行。尤其是“择机”需要由车站值班员把控，下达时机早了会导致临时限速多控，时机晚了，更是会出现漏控的不安全情况。另外，由于TCC临时限速控制范围有限，需要每个车站设置TCC，设备数量多，系统复杂，建设维护成本高。

(2)高铁CTCS-2和CTCS-3级列控系统(简称C2系统和C3系统)临时限速控制，在调度中心按照行车调度台对应设置临时限速服务器(TSRS)设备，中心调度员将临时限速命令提前发送给TSRS，由TSRS对临时限速命令进行校验和存储，临时限速命令计划开始执行时间前，由TSRS提示中心调度员验证和下达临时限速执行命令，收到执行命令后，TSRS向相应车站TCC发送临时限速命令，CTCS-3级区段还需向相应区域无线闭塞中心(RBC)发送临时限速命令，并由TCC通过LEU和应答器，RBC通过GSM-R无线网络，将临时限速命令传送给列控车载设备，实现对列车临时限速控制。该方案解决了临时限速控制过程人工介入的问题，中心调度员从“源头”下达调度命令后，临时限速控制过程全部由列控安全设备完成，控制界面清晰，控制过程安全。但是，该方案中TSRS仅能够负责临时限速命令的集中管理、存储、校验等功能，仍需要依靠车站TCC实时组帧生成应答器报文，需要RBC结合行车许可信息生成无线消息，以进一步向车载设备传送临时限速命令，为实现中心TSRS与车站TCC连接，还需要建设专门的信号安全数据网。该方案存在设备和接口数量多，工程建设成本高，运用维护难度大等问题，不适合在普速铁路实施。同时，受TCC临时限速管辖范围限制，CTCS-3级线路TSRS还需要同时连接TCC和RBC等因素影响，该方案需要解决临时限速命令多重校验、多重拆分等问题，系统功能复杂。

综上对现有三种临时限速控制方法分析，本发明针对普速铁路临时限速控制需求，以及车载设备以LKJ为主的特点，提出一种新的临时限速控制方案，既能够满足临时限速控制过程无需人工介入，自动化程度高、安全性能强的要求，又具有设备数量少，控制功能简洁，工程造价低，施工维护便捷的优势，具有重要的现实意义和市场价值。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于普速铁路的列车临时限速控制方法，实现临时限速控制过程的自动化、信息化，符合铁路信号功能安全要求，具有创新性、经济性和适用性。

本发明提供一种适用于普速铁路的列车临时限速控制方法，其特征在于，包括临时限速控制范围设置和临时限速控制操作，所述方法继承车载LKJ设备基于运行揭示调度命令的临时限速控制方式，由调度中心调度员通过CTC/TDCS调度台拟定临时限速调度命令，该临时限速调度命令主要内容包括：限速区域、限速时间和限速值；

所述限速区域采用工务线路号、线路上下行别、起始公里标和终止公里标四个元素描述，即以绝对公里标标示线路临时限速区域；

所述限速时间包括起始时间、终止时间，采用“年/月/日/时/分”的格式表示，即以绝对时间标示限速时间；

所述限速值分为客车限速和货车限速；

所述临时限速调度命令拟定后，转为格式化的、非文本的通信数据帧，由CTC/TDCS中心设备发送给CTC/TDCS车站站机设备，再经由车站列控设备将格式化的临时限速调度命令发送给车载LKJ设备，

所述车载LKJ设备根据所述临时限速调度命令确定的限速区域、限速时间和限速值执行临时限速监控。

本发明的临时限速控制方案，既能够满足临时限速控制过程无需人工介入，自动化程度高、安全性能强的要求，又具有设备数量少，控制功能简洁，工程造价低，施工维护便捷的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的图。

图1为基于TSRC的临时限速控制设备连接示意图；

图2为线路TSRC设备设置及临时限速控制范围示意图；

图3为列控临时限速调度命令的操作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的图，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，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

现有普速铁路基于IC卡存储方式的临时限速控制方法具有自动化程度低、管理流程复杂等不足，而既有线C2级提速区段临时限速控制方法具有设备复杂造价高、部分操作需要人为介入等不足，高铁C2和C3系统临时限速控制方案具有设备复杂造价高、系统功能复杂等不足，后两者均不适用于普速铁路既有线工程改造实施和应用维护。

本发明提出一种适用于普速铁路的临时限速控制方法，继承车载LKJ设备基于运行揭示调度命令的临时限速控制方式，以调度台为单位进行临时限速设置和取消，由中心调度员通过调度台拟定和下达临时限速调度命令，临时限速调度命令采用绝对公里标、绝对时间的临时限速调度命令设计，通过CTC/TDCS站机传送给车站TSRC，由TSRC经应答器传输系统(LEU、应答器和BTM)传送至车载LKJ设备，完成临时限速监控，其中TSRC设置在调度台行车指挥范围内始发站和边界相关站，该方法能够满足临时限速控制过程自动化及安全性需求，且设备数量少、控制功能简洁、工程施工和维护成本低。

本发明提供一种适用于普速铁路的列车临时限速控制方法，方法采用如图1所示临时限速控制系统实现。系统主要包括中心设备：CTC/TDCS调度台；车站设备：CTC/TDCS站机、TSRC、增强型LEU、有源应答器；以及车载设备：增强型LKJ、BTM(含天线)等。

本发明的适用于普速铁路的列车临时限速控制方法，它继承车载LKJ设备基于运行揭示调度命令的临时限速控制方式，由调度中心调度员通过CTC/TDCS调度台拟定临时限速调度命令，命令主要内容包括：限速区域、限速时间和限速值。限速区域采用工务线路号、线路上下行别、起始公里标和终止公里标四个元素描述，即以绝对公里标标示线路临时限速区域，不同于C2、C3系统以应答器为参考点，用相对距离和限速长度的形式标示临时限速区域；限速时间包括起始时间、终止时间，采用“年/月/日/时/分”的格式表示，即以绝对时间标示限速时间；限速值分为客车限速和货车限速，以针对车型，单位为千米/小时。临时限速调度命令拟定后，转为格式化的、非文本的通信数据帧，由CTC/TDCS中心设备发送给CTC/TDCS车站站机设备，再经由车站列控设备将格式化的临时限速命令发送给车载LKJ设备，LKJ设备根据临时限速命令确定的限速区域、限速时间和限速值执行临时限速控制。采用绝对公里标、绝对时间、格式化描述的临时限速命令，突破了C2、C3系统TCC设备对临时限速管辖范围的限制，可以大大减少设置车站列控设备的数量。另外，车载LKJ设备接收到的临时限速命令内容、格式与现有IC卡运行揭示调度命令兼容，能够满足LKJ设备可靠地执行临时限速监控功能。

进一步地，本发明临时限速调度命令基于设备自动传输，实现调度指挥和安全控制一体化。方法以调度台为单位进行临时限速调度命令的拟定、下达、执行和取消等操作，临时限速控制范围与相应调度台行车指挥管辖范围一致。首先，在有始发作业车站和调度管辖区边界车站设置临时限速控制器(TSRC)，车站TSRC与CTC/TDCS站机设备直接接口，接收中心调度员发送的临时限速调度命令，并反馈接收成功指令，由中心调度员确认，保证临时限速下达流程安全。TSRC随后根据临时限速调度命令生成临时限速揭示应答器报文，经由LEU设备发送至安装在车站进/出站口的轨旁应答器，列车经过相应应答器时，通过车载应答器接收单元(BTM)接收到临时限速揭示报文，并发送给LKJ设备，实施临时限速控制。另外，相邻的调度台管辖区边界车站TSRC通过通信接口，交换相关临时限速信息，保证列车进入相邻的调度台临时限速管辖车站前，如遇到接近的临时限速区，可以实施提前降速，保证临时限速控制安全。所述中心设备CTC/TDCS调度台以图形界面和窗口化形式显示需要拟定的临时限速调度命令相关参数，调度命令兼容C0系统临时限速运行揭示调度命令相关内容，调度员输入相关命令参数并确认后，CTC/TDCS调度台将拟定的临时限速调度命令转为统一格式化的、非文本的通信数据帧调度命令，下发给车站CTC/TDCS站机设备，内容和格式满足增强型LKJ执行临时限速监控功能要求。

所述CTC/TDCS站机与TSRC直接接口，CTC/TDCS站机将从中心CTC/TDCS调度台接收到的临时限速调度命令信息直接发送给TSRC。

所述TSRC与增强型LEU直接接口，TSRC接收CTC/TDCS站机发送的临时限速调度命令，按照应答器报文编码规范要求自动编码生成临时限速揭示报文，并实时发送给增强型LEU，揭示报文内容和格式满足车载增强型LKJ设备执行临时限速监控功能要求。

所述增强型LEU、有源应答器和BTM(含天线)构成地车通信的应答器传输系统，将接收TSRC的临时限速揭示报文传输和解码后，发送给增强型LKJ。

所述增强型LEU在既有LEU设备基础上，与TSRC直接接口，将接收到的临时限速揭示报文向进站口/出站口有源应答器发送，所述增强型LEU采用透传型LEU。

可选地，可将增强型LEU设备功能集成到TSRC中实现，即TSRC直接与有源应答器接口，代替实现通过增强型LEU向有源应答器发送报文的功能，地面不在单独设置增强型LEU设备。

可选地，也可通过TSRC与车站联锁设备接口，进一步扩展TSRC功能，使之可以同时发送股道号应答器报文，提升车站设备的集成度。

所述增强型LKJ设备是车载设备的核心，其基于车载集中存储的线路基础数据，保持临时限速运行揭示信息的格式和内容不变，在既有LKJ设备基础上，从BTM接收车站应答器发送的临时限速揭示报文并解析，其中临时限速内容、格式与现有IC卡运行揭示调度命令兼容，增强型LKJ根据报文中的临时限速信息执行列车临时限速监控，而不使用IC卡获取临时限速运行揭示信息。

所述TSRC、增强型LEU、有源应答器、增强型LKJ和BTM(含天线)等设备均符合铁路信号产品安全完整性等级4级(SIL4)要求。

所述临时限速调度命令内容兼容C0系统IC卡存储临时限速运行揭示调度命令的内容和格式，满足LKJ设备执行临时限速监控功能需求，至少包括如下内容：限速命令号、管辖范围起始公里标、管辖范围终止公里标、限速类型(无限速/临时限速/侧线限速)、线路号、行别(上行/下行/上下行)、限速时间段(昼夜/每日)、限速起始时间、限速终止时间、限速起始公里标、限速终止公里标、限速车站(侧线限速时有效)、限速股道号(侧线限速时有效)、客车限速值、货车限速值，其中客车/货车限速值按照实际限速值设置，分辨率1km/h。

所述临时限速揭示报文包括无限速揭示报文和有限速揭示报文。当TSRC临时限速控制范围内无临时限速时，发送无限速揭示报文，报文用户信息包内容主要包括限速命令号、线路号、限速类型、管辖范围起始公里标和管辖范围终止公里标等，其中限速类型为无限速；当临时限速控制范围内有临时限速时，发送有临时限速揭示报文，报文用户信息包内容主要包括限速命令号、线路号、限速类型、管辖范围起始公里标、管辖范围终止公里标、行别、限速时间段、起始时间、终止时间、限速起始公里标、限速终止公里标、限速车站、限速股道号、客车限速值、货车限速值等，若TSRC控制限速范围内存在多个临时限速区段，则上述报文用户信息包中从“限速时间段”至“货车限速值”等多个变量需根据实际限速区段限速情况进行迭代设计，以描述一个管辖范围内不同区段的线路临时限速。

本发明提供一种适用于普速铁路的列车临时限速控制方法，方法主要包括临时限速控制范围设置和临时限速控制操作(临时限速调度命令的拟定、下达、执行和取消等)。

所述临时限速控制范围设置是以相应调度台行车指挥管辖范围为边界进行管理，临时限速揭示报文由设置TSRC的车站进站/出站口轨旁应答器发出。

在相应调度台管辖范围内有始发作业车站设置TSRC，负责向始发列车发送调度区域内的临时限速揭示报文。始发站TSRC临时限速控制范围为至相应调度台行车指挥管辖边界，如图2所示，在调度A台管辖范围内始发站Am站设置TSRC，其临时限速控制范围与调度A台管辖范围(命令拟定范围)一致，至调度台边界处。

在调度管辖区边界车站设置TSRC，负责向驶入调度台管辖区域的列车，发送调度区域内的临时限速报文；负责向驶出调度台管辖区域的列车，发送相邻调度台前方一定区域内的临时限速揭示报文。边界车站TSRC临时限速控制范围覆盖本调度台行车指挥管辖边界，并向相邻调度台延伸一个车站及一个区间，至相邻调度台边界站前方车站进站信号机处，如图2所示，在调度台A台管辖范围内边界站A1站和调度台B台管辖范围内B1站设置TSRC，A1站TSRC下行正向(或上行反向)临时限速控制范围至B2站进站信号机处，下行反向(或上行正向，未在图2中显示)临时限速控制范围至调度A台行车指挥管辖边界处，B1站TSRC下行正向(或上行反向，未在图2中显示)临时限速控制范围至调度B台行车指挥管辖边界处，下行反向(或上行正向)临时限速控制范围至A2站进站信号机处。

车站TSRC设置和临时限速控制范围设计，使列车在始发站和行车指挥管辖边界处车站就可以获得调度台管辖区域的全部临时限速信息，不需要按车站设置TSRC，极大减少了TSRC设备数量。相邻调度台管辖区边界车站TSRC进行通信，交互各自管辖区一定范围内的临时限速信息，保证列车进入相邻调度台管辖车站前，如遇到临时限速区域，可以实施提前降速，保证临时限速控制安全，同时实现了调度台管辖范围与调度员拟定临时限速命令的范围一致，跨区域临时限速调度命令对调度员透明。

除所述始发站和调度管辖边界站外，其他车站无需设置TSRC。

可选的，一个调度台管辖范围同时存在多处临时限速，为避免TSRC向列车发送与其不相关的临时限速信息，提高应答器报文的利用率，TSRC可以根据出站口应答器对应的线路区间和方向，选择仅发送本应答器至前方临时限速控制范围内的临时限速揭示报文。

可选的，如果出站口应答器至前方临时限速控制范围内存在多条临时限速揭示报文，并且超过了一个应答器的数据传输容量时，可以通过增加出站口应答器组有源应答器数量的方式，提升TSRC对同一个行车方向多处临时限速的处理能力。

所述临时限速控制操作过程包括调度命令拟定、下达、执行和取消流程，如图3所示。

调度中心调度员拟定临时限速调度命令并通过调度台终端输入临时限速调度命令相关控制参数，拟定过程中由调度员确认控制参数正确性，确认无误后下发至调度台管辖区段内所有设置TSRC车站的CTC/TDCS站机，CTC/TDCS站机收到临时限速调度命令后发送给连接的TSRC，并向调度台反馈调度命令接收结果；TSRC成功接收调度命令后按照应答器编码规范要求自动实时编码，生成应答器临时限速揭示报文发送给增强型LEU，并向CTC/TDCS站机反馈调度命令接收结果；增强型LEU直接将接收到的临时限速揭示报文通过C接口控制车站进站/出站口有源应答器发送，列车在越过应答器时通过BTM(含天线)接收到临时限速揭示报文，解码出用户报文后，并根据增强型LKJ请求，发送临时限速揭示报文，增强型LKJ收到揭示报文后，解析并存储临时限速信息，按照限速信息中的限速区域、限速时间和限速值等执行临时限速监控。

临时限速取消调度命令由调度中心调度员拟定，通过调度中心相应调度台输入控制参数，操作流程同临时限速调度命令下达和执行流程，如图3所示，临时限速调度命令中，取消命令与要取消的临时限速设置命令的位置参数一致，限速值为线路最高允许营运速度，临时限速取消调度命令的计划开始时间固定为立即下达方式，计划结束时间固定为永久有效方式，TSRC接收到取消命令后，更新临时限速揭示报文，并通过增强型LEU和应答器发送更新的临时限速揭示报文。若临时限速取消后，对应应答器临时限速控制范围内无临时限速，则TSRC可向该应答器发送无限速揭示报文。

临时限速控制操作过程中TSRC需将临时限速执行结果通过CTC/TDCS站机回执给调度中心调度台，调度台显示管辖范围内所有TSRC临时限速执行的回执结果。调度员通过回执结果确认临时限速调度命令被所有TSRC成功接收并执行，这个过程保证了临时限速调度命令传递流程的安全。若调度员在规定时间内未收到全部TSRC临时限速成功接收并执行的回执，或者任一车站TSRC执行失败，则CTC/TDCS调度中心设备发出报警，由调度员按设备故障应急预案处理。

车站TSRC、增强型LEU、有源应答器、增强型LKJ和BTM(含天线)等设备系统和软硬件设计均符合SIL4要求，保证临时限速控制过程符合信号功能安全要求。

列车始发，增强型LKJ在接收到临时限速揭示命令前，由于缺少临时限速信息，按照最不利速度要求，如45km/h，监控列车运行，直至在始发站出站口应答器处收到临时限速揭示报文后，按照通常监控速度曲线运行。

TSRC发送的临时限速揭示报文，含无临时限速揭示报文，报文中包含管辖范围公里标信息，若列车接近临时限速揭示报文规定的管辖范围边界时，增强型LKJ未能收到更新的临时限速揭示报文，如应答器故障，没能够接收到应答器报文，或者TSRC或LEU故障，接收到默认报文，增强型LKJ按最不利条件，在管辖范围边界前控制列车降速至规定速度，如45km/h，保证列车安全运行。

可选的，若发生增强型LKJ设备在区间重启，重启成功后允许继续使用已接收存储的临时限速信息执行临时限速监控，直至进入相邻调度台控制范围前收到更新的临时限速揭示报文，减少增强型LKJ设备区间故障重启后对行车的影响。

通过以上设计，可以满足临时限速调度命令拟定、下达、执行和取消等操作相关功能符合信号故障-安全要求，保证临时限速控制的安全性。

本发明的技术优势如下：(1)临时限度调度命令由调度中心统一“源头”，通过设备自动传输，直达车载LKJ设备实施临时限速控制，管控一体，解决了IC临时限速运行揭示调度命令层层人工传递的问题；

(2)临时限速命令经由中心调度员确认后，自动传输给车站TSRC，由TSRC经应答器传输系统(含LEU、应答器、BTM)传递至车载LKJ设备执行，相关设备和控制过程设计符合信号功能安全要求，保证了临时限速控制的安全性；

(3)通过采用绝对公里标、绝对时间的临时限速调度命令设计，一方面将临时限速控制范围由车站扩大至调度台，减少了车站设置TSRC的设备数量，另一方面除了TSRC对格式化的临时限速命令进行编码，车载BTM设备进行解码外，不需要其它处理，如：临时限速命令校验、拆分和转换等，系统功能简洁、设备简单、可靠安全，便于在普速铁路既有线工程改造中实施和后续应用维护，具有重要的市场应用价值。

上述实施例是提供给熟悉本领域的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明构思的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，这些修改或变化均落入本发明的保护范围。