基于电子地图服务器的CBTC和CTCS跨线运行系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通和市域(郊)、城际铁路信号系统技术领域，尤其是一种基于电子地图服务器的CBTC和CTCS跨线运行系统。

背景技术

随着现代化都市圈的飞速发展，对轨道交通提出了更高的要求，不同制式轨道交通线路间互联互通是实现都市圈高效通勤和一体发展的重要引导和支撑条件；在国内目前的国铁干线、城际铁路、市域铁路及城市轨道交通领域，主流的信号系统制式主要是CBTC列控系统和CTCS列控系统，因此实现CBTC线路与国铁CTCS线路的互联互通跨线运行是现阶段的刚性需求。

在城市轨道交通所采用的CBTC系统中，电子地图一般采用直接固化在车载板卡中，后续线路验收或者数据改变时，需人工介入对电子地图进行升级工作；在国铁或市域城际铁路所采用的CTCS系统中，主要采用地面应答器传递电子地图；CBTC线路与CTCS级线路跨线运行导致电子地图发生变化时，需要车载控制器实现电子地图的远程更新和校验功能；当某区域的线路数据发生变化时，应及时告知所有可能前往该区域的车载控制器，令其提前更新，从而确保能与轨旁线路数据能安全校核保持一致。但是，由于两套列控系统的电子地图传输设备、传输路径、接口协议等方面均存在差异，目前暂无法做到完全统一，如何实现两套列控系统电子地图互联互通的远程更新，目前尚无成熟的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电子地图服务器的CBTC和CTCS跨线运行系统，针对不同的列控系统(CBTC列控系统和CTCS列控系统)，在不改变既有列控系统控制原理、不影响系统正常控制的前提下，通过设置一套电子地图服务器，实现不同列控系统的电子地图间安全、可靠的远程更新。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于电子地图服务器的CBTC和CTCS跨线运行系统，包括：数据存储单元，用于对固定数据和实时数据的作出响应，对应的数据存储由固态数据库和可变数据库分别进行；

网络传输单元，用于提供系统信息交换的传输通道，实现车地之间双向﹑透明的数据通信；

逻辑功能单元，用于与所有驶入本线路的车载列控设备建立安全通信，并允许线网内所有车载列控设备通过无线访问；用于安全存储本线路授权的数据版本、用于与车载列控设备安全交互授权的数据版本信息；用于提供各厂商上传各自车载列控设备所需的线路数据，并提供区分不同厂商的数据；用于车载列控设备应能与EMS建立安全通信，校验自身所使用的数据版本是否得到EMS授权；用于车载列控设备存储多条线路的数据，在需要时进行加载；用于校验电子地图版本的一致性；

I/O接口，包括与车载列控设备的接口、与轨旁列控设备的接口和与网络传输通道的接口；

电源模块，用于提供稳定、连续的电源。

所述EMS为电子地图服务器(Electronic Map Server，简称EMS)，用于管理本线的电子地图，采用安全冗余结。

所述固态数据库包括：

线路数据：包含本线的基础线路和轨道数据；

轨旁信息数据：存储轨旁设备的位置和功能信息；

区域数据：存储关于线路情况和运营需求的信息。

所述可变数据库存储线路的临时限速信息，由CBTC系统的ATS子系统对可变数据库进行修改。

所述车载列控设备用于监督列车驾驶；所述轨旁列控设备用于CBTC系统中与ATP相关的移动授权和列车管理功能；所述网络传输通道用于车载列控设备与管辖该区域的轨旁列控设备进行通信，接收轨旁列控设备的移动授权信息。

本发明的有益效果是：

1.实现列车在都市圈线网中能够跨线运行，列车在进入线路前，获得该区域的电子地图数据及其版本，当与该线路区域的轨旁设备进行版本校验一致后，才允许列车进入该区域，在不同的列控系统运行和线路切换过程中，实现对电子地图的远程更新，有效解决CTCS和与CBTC列控系统接口，不在对原有系统造成大量修改的情况下，实现两种列控系统电子地图的切换，满足运营需求。

2.通过设置电子地图服务器，有效解决CBTC和CTCS跨线运行时的电子地图的切换问题，实现两套列控系统电子地图互联互通的远程更新。

附图说明

图1为本发明中电子地图服务器的系统框架图；

图2为数据更新时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，基于电子地图服务器的CBTC和CTCS跨线运行系统，包括：数据存储单元，用于实现对固定数据和实时数据的作出响应，对应的数据存储由固态数据库和可变数据库分别进行；

网络传输单元，用于提供系统信息交换的传输通道，实现车地之间双向﹑透明、可靠的数据通信；

列控系统和设备之间使用通用协议，可直接进行相互通信；并允许任何与之相连的设备之间互相通信，同时，网络传输单元能够满足数据传输对于传输延时、丢包率和数据率的需求；

网络传输单元采用专门技术确保高速的、安全的通信，可采用802.11x技术无线方式或者LTE技术无线方式，应达到《网络安全等级保护基本要求》(GB/T22239-2019)中规定的三级防护要求；

逻辑功能单元，用于与所有可能驶入本线路的车载列控设备建立安全通信，并允许线网内所有车载列控设备通过无线访问；用于安全存储本线路授权的数据版本、用于与车载列控设备安全交互授权的数据版本信息；应能够提供手段(需相应流程保证)用于各厂商上传各自车载列控设备所需的线路数据，并提供手段(如通过用户名/密码或其他权限管理方式)区分不同厂商的数据；用于车载列控设备应能与EMS建立安全通信，校验自身所使用的数据版本是否得到EMS授权；用于车载列控设备宜能存储多条线路的数据，在需要时进行加载，但只能在与EMS校验版本通过后才使用；用于校验电子地图版本的一致性，当车载列控设备在与轨旁列控设备建立通信时，EMS需校验当前所用电子地图版本与轨旁列控设备是否一致，如果不一致，则禁止使用该轨旁列控设备发送的移动授权信息，车载列控设备不断让列车尽量靠近轨旁列控设备提供的移动授权。通过计算可推断出列车在当前位置下的最大允许速度、目标速度、目标距离等，来监督司机或者ATO进行驾驶；

I/O接口，包括与车载列控设备的接口、与轨旁列控设备的接口和与网络传输通道的接口；

电源模块，用于提供稳定、可靠、连续的电源，采用三取二或二乘二取二安全冗余结构。

所述EMS为电子地图服务器(Electronic Map Server，简称EMS)，用于管理本线的电子地图，EMS为ATP核心安全设备，采用安全冗余结。

所述固态数据库为EMS中信息量最大的数据库，它允许EMS对用户的不同需求做出响应，包括：

线路数据：包含本线的基础线路和轨道数据，如坡度、曲线等；

轨旁信息数据：存储轨旁设备的位置和功能信息，如信号机、计轴、道岔、信标、站台门、防淹门等数据；

当线路发生物理上的改变或延伸时，支持对固态数据库进行修改，可以方便的增加新站和新的轨旁列控设备，或者扩展轨旁列控设备的控制范围。

区域数据：存储关于线路情况和运营需求的信息，如线路限速、进路数据等。

所述可变数据库体现了本线数据的动态变化，主要存储线路的临时限速信息，由CBTC系统的ATS子系统对可变数据库进行修改，且ATS操作者可在线路的任何地方设置临时限速信息。

所述车载列控设备用于监督列车驾驶；所述轨旁列控设备用于CBTC系统中与ATP相关的移动授权和列车管理功能；所述网络传输通道用于车载列控设备与管辖该区域的轨旁列控设备进行通信，接收轨旁列控设备的移动授权信息。

实现列车在都市圈线网中能够跨线运行，列车在进入线路前，获得该区域的电子地图数据及其版本，当与该线路区域的轨旁设备进行版本校验一致后，才允许列车进入该区域，在不同的列控系统运行和线路切换过程中，实现对电子地图的远程更新，有效解决CTCS和与CBTC列控系统接口，不在对原有系统造成大量修改的情况下，实现两种列控系统电子地图的切换，满足运营需求。

通过设置电子地图服务器，有效解决CBTC和CTCS跨线运行时的电子地图的切换问题，实现两套列控系统电子地图互联互通的远程更新。

如图2所示，如需进行电子地图下载，则要经过对比、下载及校验下载版本三个环节。

每次需要车载列控设备更新电子地图时，先进行对比环节，首先核查是否有需要更新的车-地电子地图，如果数据版本校验一致，则无需更新，采用目前车载所储存的电子地图即可，如果数据版本校验不一致，有更新的版本，则进入到后续的下载环节，下载EMS授权的数据版本。

下载后需要进行版本校验，是否与EMS授权的数据版本一致。

上述过程中的“对比”及“校验”为安全功能，需采用安全信道传输，“下载”为非安全功能，可采用非安全信道传输。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。