一种用于轨道交通多模融合的车载通信装置及方法与流程

本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种用于轨道交通多模融合的车载通信装置及方法。

背景技术：

近年来国内地铁线路广泛采用cbtc信号系统，相对于传统固定闭塞方式的信号系统来说，cbtc系统采用的移动闭塞能够实现更高的运营效率。cbtc系统现在有采用wifi标准和lte-m标准(1.8ghz专用频段)的车地无线通信系统，以后会有采用5g标准的车地无线通信系统。

国内铁路广泛采用的ctcs信号系统主要有ctcs-2和ctcs-3级列控系统，满足列车超速防护列车自动运行调整、列车自动驾驶、站台精确定位停车、列车车门与站台门防护及联动控制、防淹门、站台紧急关闭防护等需求。ctcs信号系统现在采用gsm-r标准的无线网络实现ato车-地双向通信，满足列车自动驾驶功能，以后会采用5g-r标准的无线网络。

市域(郊)铁路是一种服务范围、技术特征和运输组织均介于国家铁路和常规地铁(轻轨)之间的一种轨道交通。市域信号系统stcs是兼容c2的移动闭塞系统同时具备互联互通cbtc功能，既可以跟国铁c2线路实现互联互通跨线和共线运营也可以跟城轨线路实现互通运营。

现有车地无线通信系统只能在单独gsm-r网络或者单独lte-m网络、wifi网络中运行，无法在gsm-r和lte-m、wifi交替部署或者混合部署的网络中运行，无法支持市域(郊)铁路信号系统与国铁系统和地铁系统的互联互通。另外，现有车地无线通信系统也不支持5g和5g-r网络，不能适应未来技术发展的需要。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于轨道交通多模融合的车载通信装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于轨道交通多模融合的车载通信装置，该装置分别与ctcs轨旁信号设备和cbtc轨旁信号设备连接，所述的车载通信装置包括接口模块、数据包制式判别模块、wifi/lte-m/5g模块以及gsm-r/5g-r模块，所述的数据包制式判别模块分别与接口模块、wifi/lte-m/5g模块以及gsm-r/5g-r模块连接，所述的wifi/lte-m/5g模块与cbtc轨旁信号设备连接，所述的gsm-r/5g-r模块与ctcs轨旁信号设备连接。

作为优选的技术方案，所述的wifi/lte-m/5g模块为同时支持wifi、lte-m和5g的通信模块，

作为优选的技术方案，所述的wifi/lte-m/5g模块通过wifi、lte-m或5g通信链路与cbtc轨旁信号设备连接。

作为优选的技术方案，所述的cbtc轨旁信号设备通过wifi/lte-m/5g网络系统设备与wifi、lte-m或5g通信链路连接。

作为优选的技术方案，所述的gsm-r/5g-r模块为同时支持gsm-r和5g-r的通信模块。

作为优选的技术方案，所述的gsm-r/5g-r模块通过gsm-r或5g-r通信链路与ctcs轨旁信号设备连接。

作为优选的技术方案，所述的ctcs轨旁信号设备通过gsm-r/5g-r网络系统设备与gsm-r或5g-r通信链路连接。

作为优选的技术方案，所述的数据包制式判别模块根据接收到的车载信号设备数据包的长度、数据包的信号系统类型和信号系统id选择把该数据包通过gsm-r/5g-r模块发给ctcs轨旁信号设备或者通过wifi/lte-m/5g模块发给cbtc轨旁信号设备。

作为优选的技术方案，所述的接口模块与车载信号设备连接，地面信号系统的无线网络保持既有方案不变，通过改动车载通信装置，即可实现信号系统的平滑升级。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于所述用于轨道交通多模融合的车载通信装置的通信方法，该方法包括以下步骤：

步骤101，车载通信装置使用gsm-r/5g-r模块建立gsm-r/5g-r网络链接，使用wifi/lte-m/5g模块建立wifi/lte-m/5g网络链接，然后执行步骤102；

步骤102，所述数据包制式判别模块收到车载信号设备发送的数据包后，根据数据包的长度、数据包的信号系统类型和信号系统id判断该数据包是发给ctcs系统的还是发给cbtc系统的，如果数据包是发给cbtc系统的执行步骤403，如果数据包是发给ctcs系统的执行步骤404；

步骤403，通过wifi/lte-m/5g模块把数据包通过wifi/lte-m/5g网络系统传送给cbtc轨旁信号设备；

步骤404，通过gsm-r/5g-r模块把数据包通过gsm-r/5g-r网络系统传送给ctcs轨旁信号设备。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)兼容多种信号制式和通信标准，由于本发明车载通信设备既包含gsm-r/5g-r标准无线模块又包含wifi/lte-m/5g标准无线模块，可以支持两种标准的无线网络接入，可以同时为车载信号设备提供符合ctcs标准和cbtc标准的两种通信通道。

(2)利用率高，本发明车载通信设备能够同时接入两种无线网络，车载信号设备可以复用，列车上不用安装两套车载信号设备。

(3)方案实施便利，地面信号系统的无线网络保持既有方案不变，只改动车载通信设备，可以做到既有信号系统方案的平滑升级。

附图说明

图1为本发明的数据转发流程示意图；

图2为本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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，都应属于本发明保护的范围。

本发明一种轨道交通多模的车地通信融合技术，该技术的主要目的是为信号系统提供融合多种无线通信标准的车地无线通信通道，并根据信号系统兼容多种信号制式要求实现不同标准通信通道的切换。本发明为车载通信设备内部采用一套适用ctcs的gsm-r/5g-r通信模块和一套适用cbtc的wifi/lte-m/5g通信模块，各自独立完成车地无线链路的建立并维护链路状态信息；车载通信设备接收到信号系统车载单元的数据后根据数据类型选择相应的无线链路发送数据，ctcs数据使用gsm-r/5g-r网络无线链路，cbtc数据使用wifi/lte-m/5g网络无线链路；地面gsm-r/5g-r网络连接ctcs信号系统，wifi/lte-m/5g网络连接cbtc系统。

图1所示为本发明的具体数据转发流程，图中所示为列车一端的车载通信设备车到地方向数据转发流程，地到车方向的数据转发流程和图1一致，仅数据传输方向不同。该方案通过车载通信设备可以实现车载信号设备同时接入cbtc系统和ctcs系统，为车载信号设备兼容两种制式的信号系统提供车地数据通道，可以支持市域(郊)铁路信号系统与国铁系统和地铁系统的互联互通。以下结合图2对数据转发的各步骤详细描述：

步骤401，车载通信设备使用gsm-r/5g-r模块建立gsm-r/5g-r网络链接，使用wifi/lte-m/5g模块建立wifi/lte-m/5g网络链接，然后执行步骤402；

步骤402，车载通信设备收到车载信号设备发送的数据包后，根据数据包的长度、数据包的信号系统类型和信号系统id判断该数据包是发给ctcs系统的还是发给cbtc系统的，如果数据包是发给cbtc系统的执行步骤403，如果数据包是发给ctcs系统的执行步骤404；

步骤403，通过wifi/lte-m/5g模块把数据包通过wifi/lte-m/5g网络系统传送给cbtc系统地面设备；

步骤404，通过gsm-r/5g-r模块把数据包通过gsm-r/5g-r网络系统传送给ctcs系统地面设备；

如图2所示，本发明车载通信设备内部包含wifi/lte-m/5g模块和gsm-r/5g-r模块，同时接入cbtc系统和ctcs系统，根据接收到的车载信号设备数据包的长度、数据包的信号系统类型和信号系统id选择把该数据包通过gsm-r/5g-r链路发给ctcs系统或者通过wifi/lte-m/5g链路发给cbtc系统的。通过车载通信设备，车载信号设备可以同时接入cbtc系统和ctcs系统兼容两种制式的信号系统，支持市域(郊)铁路信号系统与国铁系统和地铁系统的互联互通。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。