一种基于卫星补充临时限速的列控方法及系统

技术领域

本发明属于列车控制领域，特别涉及一种基于卫星补充临时限速的列控方法及系统。

背景技术

目前点式列控系统仅在车站区域通过临时限速服务器和相关设备发送临时限速信息。列车若在区间运行时出现故障重启后，列车在区间通过应答器仅能收到线路数据，无法获得临时限速时，列车仅能在PS（部分监控，Partial Surveillance）模式监控下以较低的速度运行至下一个车站收到临时限速后才能以FS（完全监控，Full Surveillance）模式高速运行。该现象对运营效率影响较大。

现有技术中通过CTCS-3（中国列车运行控制系统3级，China Train ControlSystem）级列控系统，地面设备和车载设备基于GSM-R（铁路综合数字移动通信系统，GlobalSystem for Mobile Communications–Railway）通信解决该问题。现有的技术中存在以下问题：GSM-R通信在部分地域信号不强时，会出现转入不了FS模式，仍需要点式系统做后备，同样会出现点式列控系统列车在区间重启后，无法获得临时限速信息的问题；CTCS-3级列控系统功能和系统结构复杂，设备多造价高；CTCS-3级列控系统传输的信息量大对通信传输要求高；CTCS-3级列控系统传输的信息包含了移动授权对通信传输的安全性要求高。

本发明主要解决点式列控系统列车在区间重启后，无法获得临时限速信息的技术问题。传统技术中，列车仅能在PS模式监控下以较低的速度运行至下一个车站对运营效率影响较大。在区间运行列车重启后，若通过卫星以短报文的形式，发送区间临时限速信息给列车，列车再收到线路数据后就会提前转入FS模式运行，这样会大大减低列车故障对运营造成的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于卫星补充临时限速的列控方法，所述方法包括：

列车重启经过应答器后，列控车载设备通过卫星将发车次号和应答器编号发送给临时限速服务器；

临时限速服务器根据所述发车次号从调度集中控制设备获得列车经过所述应答器后的临时限速信息；

临时限速服务器通过所述应答器编号获得应答器里程；

临时限速服务器根据所述应答器里程，并通过卫星将所述临时限速信息发送给列控车载设备。

进一步的，所述临时限速服务器对所述临时限速信息进行实时编码后，根据所述应答器里程通过卫星将所述临时限速信息发送给列控车载设备。

进一步的，所述临时限速服务器中设置有卫星通信单元，列车重启经过所述应答器后，列控车载设备通过卫星将发车次号和所述应答器编号发送给所述卫星通信单元。

进一步的，所述列控方法还包括以下步骤：列控车载设备根据接收到的所述临时限速信息和线路数据控制列车转为完全监控模式运行。

进一步的，列车运行区段间任一地点均能获得所述临时限速信息。

进一步的，在列车重启经过应答器的步骤中，所述列控车载设备与所述应答器之间通过电磁感应的方式连接。

本发明还提供一种基于卫星补充临时限速的列控系统，所述系统包括列控车载设备、临时限速服务器、调度集中控制设备；

所述列控车载设备用于通过卫星将发车次号和应答器编号发送给临时限速服务器；

临时限速服务器用于根据所述发车次号从调度集中控制设备获得列车经过所述应答器后的临时限速信息；

临时限速服务器通过所述应答器编号获得应答器里程；

临时限速服务器根据所述应答器里程，并通过卫星将所述临时限速信息发送给列控车载设备。

进一步的，所述临时限速服务器中设置有卫星通信单元，列车重启经过所述应答器后，列控车载设备通过卫星将发车次号和所述应答器编号发送给所述卫星通信单元。

进一步的，所述临时限速服务器还用于对所述临时限速信息进行实时编码；

所述临时限速服务器根据所述应答器里程，并通过卫星将编码后的所述临时限速信息发送给列控车载设备。

进一步的，列车运行区段间任一地点均能获得所述临时限速信息。

进一步的，列控车载设备还用于根据接收到的所述临时限速信息和线路数据控制列车转为完全监控模式运行。

进一步的，列控车载设备与所述应答器之间通过电磁感应的方式连接。

进一步的，所述应答器包括有源应答器和无源应答器。

本发明针对在区间运行的故障列车，列车重启后先以目视行车模式运行，经过一组应答器后以卫星短报文的形式将位置和车次发送给地面设备，地面设备通过该信息发送区间临时限速信息给列车，列车再收到线路数据后就会转入完全监控模式运行。

本发明的基于卫星补充临时限速的列控方法及系统，利用成熟的卫星信息传输短报文的方式完善点式系统在区间重启无法获得临时限速，必须采用部分监控PS模式减速运行的问题。提高点式系统的可用性。本发明在成熟的点式列控系统基础上，对点式列控系统的补充和完善，而非新建一套列控系统，全地域覆盖通信；同时利用既有点式系统中临时限速功能，在既有临时限速服务器上增加临时限速实时编码和简化的列车管理功能；能够利用已成熟应用的卫星报文发送功能，在临时限速服务器上增加卫星发送单元，根据列车报告的车次号和位置发送临时限速信息；本发明还能够补充点式系统仅能在车站和中继站补充临时限速的缺陷，可在区间任意地点提供临时限速信息，提高运营效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中的基于卫星补充临时限速的列控方法流程示意图；

图2示出了本发明实施例中的车地传输过程示意图；

图3示出了本发明实施例中应答器传输系统设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明主要解决点式列控系统（点式列控系统是指轨旁和车载之间的信息传输是非连续式的，车载只能在轨旁的某一点或某一处得到信息的信号系统，普通的点式列控系统一般只具备从轨旁到车载的单向传输能力。）列车在区间重启后，无法获得临时限速信息，列车在区间通过应答器仅能收到线路数据，无法获得临时限速信息时，列车仅能在PS模式监控下以较低的速度运行至下一个车站收到临时限速后才能以FS模式高速运行。本发明实施例中通过卫星随时的对列车的临时限速信息进行补充，使得列车重启后能够在区间任意地点获得线路数据和临时限速信息，使得列车在线路数据和临时限速信息完备的情况在进行FS模式下高速运行。

本发明实施例中，列车重启后，通过运行前方第一个应答器后，列控车载设备（ATP，Automatic Train Protection）以短报文的形式通过卫星发送发车次号和应答器编号给临时限速服务器（TSRS，Temporary Speed Restriction Server）。临时限速服务器中需配置管辖范围内所有的应答器组，应答器组包含其所在里程。临时限速收到列车发送的应答器编号后，根据其所在里程，编制列车运行前方至前方站进站或出站有源应答器组的临时限速信息，并通过卫星再以短报文的形式发送给列车，列车收到临时限速信号后即可转为FS模式运行，总体流程如图2所示。

图2示出了本发明实施例中的车地传输过程示意图，图2中，列车重启后经过运行前方第一个应答器B1，列控车载设备以短报文的形式通过卫星发送发车次号和B1应答器编号给临时限速服务器，临时限速服务器中设置卫星通信单元进行通信，由于列车速度发生变化，临时限速服务器根据车次号向CTC（调度集中控制，Centralized Traffic Control）获取新的临时限速信息，临时限速服务器需具备卫星通信功能，并配置其管辖范围内所有的应答器组，在收到列车发送的应答器编号后，临时限速服务器根据应答器里程以卫星短报文形式发送既有该应答器组至前方站进站的临时限速信息，通过卫星发送给相应的列车。在接收到临时限速服务器发送的限速信息后，列控车载设备在接收到线路数据和临时限速信息均具备时控制列车转为转为FS模式运行。

具体的，列控车载设备需具备卫星通信电台，车载重启后经过应答器，需发送车次号和应答器编号给临时限速服务器。

具体的，临时限速服务器需具备卫星通信功能，并配置其管辖范围内所有的应答器组，在收到列车发送的应答器编号后，车载使用北斗长报文通信协议与临时限速服务器进行通信，该通信协议最大化防止了车载设备与临时限速服务器之间的丢包现象。

由于北斗发送的短信长度有限，在发送长大报文时，使用以下机制：

1）列控车载设备将长报文分拆为若干部分短报文，并将长报文的CRC（循环冗余校验，Cyclic Redundancy Check）校验码作为单独一个报文发送；

2）车载设备将每部分短报文加入相同的ID号，以及相应顺序号，时间有效性，以及CRC校验码；

3）分拆好的短报文在一定的时间内发送至临时限速服务器，临时限速服务器接收到该报文，并进行解析和装备，报文根据时间有效性计算，该报文是否超时，不再适用。

4）时间有效性由区间长度与区间最高速度决定，即有效性=L/V

5）接收方不反馈每条短报文是否收到，在所有报文收到并组装完成后，才向发送方确认收到。

6）发送方在发送时间内，未收到确认信息，则基于当前状态，重新发送新的报文，前报文视作丢失。

7）如果前报文被接收方收到，且成功解析，但发送方未成功收到反馈确认，则接收方仍使用报文。

具体的，列控车载设备需具备卫星通信电台，列车重启后经过应答器，需发送车次号和应答器编号给临时限速服务器，列控车载设备和应答器之间的通信连接如图3所示，图3示出了本发明实施例中应答器传输系统设备结构示意图，图中，BTM表示应答器传输单元，LEU表示地面电子单元，地面设备包括有源应答器、无源应答器、地面电子单元，列控车载设备包括应答器传输单元、天线单元，接口“A”是地面应答器与车载天线单元间的信息传输接口，该接口采用电磁感应方式，用于地-车间的数据传输，还用于对应答器报文进行读写操作；接口“C”是LEU与有源应答器间的信息传输接口，LEU从列控中心或其他设备获得报文或信息，通过接口“C”传送给有源应答器，有源应答器将信息传送给经过的车载设备；接口“B”是BTM与车载主机单元之间的接口，BTM向车载主机单元传输上行链路的信息，并接收车载主机单元发送的信息；接口“D”是BTM与天线单元间的接口。

具体的，列车重启后，通过运行前方第一个应答器后，以短报文的形式通过卫星发车次号和应答器编号给临时限速服务器时，通过下表的列车位置包信息通信。

表1 列车位置信息包

表中，除NID_OPERATIONAL外均为同意变量，NID_OPERATIONAL为新增变量为列车车次号。

本发明提供车地设备间通过卫星通信，以短报文形式发送临时限速信息，既有点式系统均通过轨旁设备发送临时限速服务器，本发明实施例中临时限速服务器具备临时限速实时编码功能，根据接收到的列控车载设备的车次号和位置信息，结合调度集中控制设备下达的临时限速位置，实时编码，生成基于列车发送的应答器组位置的临时限速报文。本发明车站设备具备卫星通信功能，可发送临时限速信息，车载设备接收到的临时限速信息，在线路数据完备后可转为FS模式运行；本发明实施例中车载设备具备卫星通信功能，可发送应答器编号和车次号信息。

本发明实施例中提供一种基于卫星补充临时限速的列控方法，图1示出了本发明实施例中的基于卫星补充临时限速的列控方法流程示意图，图1中，列控方法包括：

列车重启经过应答器，列控车载设备通过卫星将发车次号和所述应答器编号发送给临时限速服务器；

临时限速服务器根据所述发车次号从调度集中控制设备获得经过所述应答器临时限速信息；

临时限速服务器通过所述应答器编号获得所述应答器里程；

临时限速服务器根据所述应答器里程，并通过卫星将所述临时限速信息发送给列控车载设备。

具体的，所述临时限速服务器对所述临时限速信息进行实时编码后，根据所述应答器里程通过卫星将所述临时限速信息发送给列控车载设备。所述临时限速服务器中设置卫星通信单元，列车重启经过应答器，列控车载设备通过卫星将发车次号和所述应答器编号发送给卫星通信单元。

具体的，列控车载设备根据接收到的所述临时限速信息和线路数据控制列车转为完全监控模式运行。

本发明实施例中不同于点式系统只能在特定的位置获得临时限速信息，列车运行区段间任一地点均能获得所述临时限速信息，增加了运营效率。

本发明实施例中还提供一种基于卫星补充临时限速的列控系统，包括列控车载设备、临时限速服务器、调度集中控制设备；

所述列控车载设备用于通过卫星将发车次号和应答器编号发送给临时限速服务器；

临时限速服务器用于根据所述发车次号从调度集中控制设备获得经过所述应答器临时限速信息；

临时限速服务器通过所述应答器编号获得所述应答器里程；

临时限速服务器根据所述应答器里程，并通过卫星将所述临时限速信息发送给列控车载设备。

具体的，所述临时限速服务器中设置卫星通信单元，列车重启经过应答器，列控车载设备通过卫星将发车次号和所述应答器编号发送给卫星通信单元；所述临时限速服务器还用于对所述临时限速信息进行实时编码，所述临时限速服务器根据所述应答器里程，并通过卫星将编码后的所述临时限速信息发送给列控车载设备。

具体的，列控车载设备还用于根据接收到的所述临时限速信息和线路数据控制列车转为完全监控模式运行。

本发明实施例中的基于卫星补充临时限速的列控系统是在成熟的点式列控系统基础上，对点式列控系统的补充和完善，而非新建一套列控系统，全地域覆盖通信；本系统利用既有点式系统中临时限速功能，在既有临时限速服务器上增加临时限速实时编码和简化的列车管理功能；同时本系统利用已成熟应用的卫星报文发送功能，在临时限速服务器上增加卫星发送单元，根据列车报告的车次号和位置发送临时限速信息；本系统能够在区间任意地点提供临时限速信息，提高运营效率，改变补充点式系统仅能在车站和中继站补充临时限速的缺陷。

本发明的基于卫星补充临时限速的列控方法及系统，利用成熟的卫星信息传输短报文的方式完善点式系统在区间重启无法获得临时限速，必须采用部分监控PS模式减速运行的问题。提高点式系统的可用性。本发明在成熟的点式列控系统基础上，对点式列控系统的补充和完善，而非新建一套列控系统，全地域覆盖通信；同时利用既有点式系统中临时限速功能，在既有临时限速服务器上增加临时限速实时编码和简化的列车管理功能；能够利用已成熟应用的卫星报文发送功能，在临时限速服务器上增加卫星发送单元，根据列车报告的车次号和位置发送临时限速信息；本发明还能够补充点式系统仅能在车站和中继站补充临时限速的缺陷，可在区间任意地点提供临时限速信息，提高运营效率。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。