一种车站控制器SIC、车站控制设备及列车车站控制系统的制作方法

一种车站控制器sic、车站控制设备及列车车站控制系统
技术领域
1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种车站控制器sic、车站控制设备及列车车站控制系统。


背景技术：

2.目前，在轨道交通领域，特别是城市轨道交通、旅游轨道交通，均套用地铁制式中车站控制系统，在每个车站由多专业控制系统组成，诸如：联锁系统ci、自动列车监控系统ats、火灾报警系统fas、环境检测系统bas、闭路电视系统cctv、游客广播系统pa、游客信息系统pis、屏蔽门系统psd、站台售检票系统afc 等。每个专业控制系统均有控制器、各种模块、外围设备等组成，每个专业系统都配备各自的信息采集模块。各系统自成体系，各自采用不同的平台和数据库，各专业系统之间均采用外部接口连接，用以交互数据和指令。
3.该模式带来的结果是：（1）城市轨道交通车站具有庞大的控制系统群、车站控制系统群的平台多样、数据库各自独立、设备重复、接口多，走线复杂、造价高、联调困难；（2）该类车站控制系统群投入运用后，故障率高，维修工作量大，维修人员需求量大且对不同系统平台了解，不便于维修；（3）该系统适用于换乘车次多，游客量大的地铁车站。
4.随着多种轨道交通制式的快速发展，不同制式的轨道交通系统，对列车停靠车站的车站控制系统具有不同的需求。地铁车站各专业分散控制，以接口连接交互数据的方式并不完全适用于规模集中的旅游列车的车站控制系统，而目前又缺少具有相关专业功能高度集成的车站控制系统。
5.山地轨道水平轮齿轨系统主要应用于封闭运行的山区旅游领域、高海拔、高寒冷、大坡道地区的军事轨道运输领域、旅游轨道交通领域，其应用环境和场景均与城市地铁相差很大，这些场景具有特定的客户群体和运行规则。该场景下的车站普遍比较小，车站出入口少，车站占地面积小；特别在某些特殊场景下，采用封闭式管理，部分自然条件恶劣、人烟稀少的车站还需要采用无人化管理，包括售检票方式都与城市地铁的方式有所差异，因此，对该场景下的车站控制系统也有其特殊需求。
6.研制一种适用于这种车站应用的控制系统，在车站内将运控系统（即：信号系统、通信系统与综合监控系统）的相关功能集成，由统一的、高度集成的控制器统一控制，将车站所需的相关功能集成的控制方式成为一种迫切需求。


技术实现要素：

7.基于现有技术存在的问题以及对山地旅游轨道交通对车站控制系统的特殊要求，本技术车站控制的总体思路为：山地旅游轨道交通是专门用于特定场景的旅游专列，在这些场景中可以采用区域封闭管理，整个区域交通、旅游费用采用一票制清算，按照不同线路的内容确定售检票方案，轨道交通售检票系统需要与整个旅游区域清算系统统一设置。在车站借助于人脸识别、语音接入等技术手段，将进入该区域第一个车站作为该段旅游的起点，跟踪记录游客在该
区域内情况，保证正常游客的安全。
8.在该区域内的车站是人们进出聚集所在地，除了对旅客的保护、违规行为监控外，更重要的一部分责任是对列车进出车站的行车指挥，车站屏蔽门的开启控制，车站进出口的监控，对车站候车人员的指挥和服务，对车站电梯运行情况监控，车站附属设备运行状态监控以及车站内应急处置和联动控制，这部分功能与普通地铁功能相差不大。但是，山地旅游轨道交通车站普遍不大，对系统性价比、可维修性各方面要求比较突出，从而要求车站控制系统是一种集成度高、各专业控制监控功能齐全的系统，而不能采用庞大的设备体系，需要一种控制方式简单，功能清晰，系统数据共享，应急联动反应速度快的一体化车站控制系统。
9.基于上述思路，本技术提供一种车站控制器sic、车站控制设备和列车车站控制系统。
10.（一）车站控制器sic车站控制器sic含控制单元，用于实现列车自动运行监控、联锁控制等级下的列车进路办理、供电监控、车站环境监控、火灾报警监控、站台闭路电视监控、车站广播器控制、车站乘客信息屏控制和车站综合监控信息及人脸识别信息上传控制中心的功能。
11.车站控制器sic包括两组控制单元；两组控制单元之间互为冗余。
12.每组控制单元包括联锁模块（以下简称ci模块）、列车自动监控模块（以下简称ats模块）、综合监控模块（以下简称iscs模块）、通信模块、输入输出模块（以下简称io模块）。
13.所述控制单元的ci模块、ats模块、iscs、通信模块、io模块之间采用底板连接方式连接。
14.控制单元各模块的功能与作用具体如下：（1）ats模块，是系统的核心控制设备，实现列车自动运行的监控功能，根据中心下达的列车行车计划，指挥列车自动运行。其中：ats模块分别与ci模块、iscs模块相互连接，并且ats模块与通信模块、io模块分别相互连接。
15.ats模块，接收运营控制中心指令及行车计划，控制本站列车的自动发车、站停、跳停、扣车功能，根据列车运行策略，调整列车运行速度，保证列车按运营时刻表的要求自动行车。
16.在车载vobc的配合下，实现列车自动折返。
17.总之，ats模块可以实现本站管辖范围内对所有列车自动运行的监控。
18.（2）ci模块，是系统的核心设备之一，实现列车停准停稳后车门与站台屏蔽门的联动。实现在联锁控制等级下，根据ats模块的指令办理列车进路，尊守“故障－安全”的原则实现站内道岔、信号机、计轴设备之间的联锁控制。实现对ibp盘的状态信息采集上报运营控制中心的功能。其中，ci模块分别与ats模块、通信模块、io模块相互连接。
19.（3）iscs模块，用于实现对供电设备的监控，对站台环境设备的监控，对火灾报警设备及人脸自动识别终端设备的监控。通过站台摄像头实现对乘客上下车及进出站情况的监控。根据运营控制中心的指令，实现对站台广播的控制，对乘客信息显示屏的控制。监控站台售检票系统，并将所有监控信息上报运营控制中心。
20.通信模块，通过无线模块实现安全通信协议。车载设备包括车载控制器vobc。无线
通信模块负责与车载控制器进行数据交互。无线模块会接收车载控制器发来的列车位置、驾驶模式、运行等级、运行速度、停准停稳信息，然后转发给ats模块。
21.io模块，为sic与车站外围设备的接口单元，用于管理信号机、道岔和计轴设备各个输入输出信号的采集和输出。具体包括：a，用于采集、控制屏蔽门psd，并将psd状态发送到ci模块及ats自动列监控模块，ci模块通过无线模块发送给车载控制器vobc。
22.b，用于采集ibp盘信息，并发送给ci模块，ci模块将该信息发送至运营控制中心。
23.c，用于采集站台供电设备的电压、电流、开关信息，并发送给iscs模块，iscs 模块根据控制策略进行控制，并上报运营控制中心。
24.d，用于采集环境检测状态信息（照明，电梯，卷帘门等），并发送给iscs模块 ，iscs 模块根据控制策略进行控制，并上报运营控制中心。
25.e，用于采集火灾报警状态信息，并发送给iscs模块，scs 模块根据控制策略进行控制，并上报运营控制中心。
26.f，用于采集车站人脸识别摄像头信息，传送至iscs模块 ，实现对乘客上下列车及进出站的安全监视。
27.g，用于根据iscs模块指令，控制车站广播播放器 ，播放列车信息及乘客服务信息。
28.h，用于根据iscs模块指令，控制车站乘客显示屏 ，提示乘客乘车信息。
29.二、车站控制设备车站控制设备包括车站控制器sic。因本技术的列车车站控制系统集成了行车指挥系统，因此，车站控制设备必须满足对行车指挥系统安全性的要求。基于安全和可用性考虑，车站控制设备可以为二乘二取二冗余结构；基于可用性考虑，车站控制设备采用了1 1 主备冗余结构，可以在冗余工作模式下实现主、备控制单元的热切换。
30.三、外围设备外围设备用于与车站控制器sic进行通信。外围设备按照车站应用功能设置。
31.可选的，外围设备包括：无线设备、以太网设备、信号机、道岔、计轴、psd、ibp盘、供电检测设备、站台环境检测设备、站台火灾报警设备、站台闭路电视摄像头、站台游客广播系统终端、站台游客信息显示终端和车站人脸识别系统终端。
32.以太网设备，连接车站与运营控制中心的以太网通讯设备；信号机，在联锁等级下，指示列车是否可以驶入前方区段；道岔，根据运营要求，控制列车从一股道驶入另一股道的链接设备；计轴（或应答器），检查轨道区段是否空闲的设备；psd，站台屏蔽门，通过ci模块控制psd的打开和关闭；ibp盘：综合后备盘，用于在紧急情况下对本站的应急管理；供电终端设备，对供电设备运行状态进行监控；站台环境检测设备：对站台机电设备的工作状态进行检测；站台火灾报警检测设备用于检测火灾情况并进行火灾报警；车站闭路电视摄像头为站台闭路电视系统的终端摄像头；车站乘客广播终端用于向乘客播放音频信息；
车站乘客信息显示终端为用于显示乘客信息的电子显示屏；车站售检票系统接口终端为售检票对外连接的接口设备；车站人脸识别系统终端为用于人脸识别的终端接口设备。
33.四、车站控制系统车站控制系统包括车站控制设备和外围设备。车站控制系统采用模块化结构，系统构成采用组态、工程化方式实现。每个车站控制系统按照车站功能通过组态方式形成，便于构成与各车站功能相一致的一体化车站控制系统。
34.作为优选，各外围设备与各车站控制器sic可采用以太网或无线连接；车载控制器与各车站控制器sic采用无线连接方式。
35.与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1，本技术结构简单，控制逻辑清晰，结构模块化，通信联系可靠，数据共享，应急反应快；2，本技术的车站控制系统采用模块化结构，系统构成采用组态、工程化方式实现；应用时，每个车站控制系统便于按照该车站功能通过组态方式形成，便于构成与各车站功能相一致的一体化车站控制系统；3，本技术将现有车站控制系统的分散控制、外部接口连接的方式，改进为车站信息共享，用同一个控制平台和数据库，通过信息共享，系统高度集成的方法，减少整体系统设备，其车站控制系统机柜体积小，占地少，线路简单安装方便，性价比高；4，本技术将现有车站各专业控制监控系统群改进为高度集成的系统，以硬件模块化、软件组态化、建设工程化的集成方式，适应不同车站的应用，便于工程施工和联调联试；5，本技术车站控制器sic因为集成了行车指挥和联锁功能，必须满足对行车指挥系统安全性的要求。基于安全和可用性考虑，车站控制设备可以为二乘二取二冗余结构；基于可用性考虑，车站控制设备采用了1 1 主备冗余结构，可以在冗余工作模式下实现主、备控制单元的热切换。
36.6，本技术可从软件结构、硬件结构、工程建设多方面降低成本，同时，提高了车站控制系统的可靠性、可用性和可维护性。
37.7，本技术的控制系统将运控系统（即信号系统、通信系统与综合监控系统）的相关功能集成，由统一的、高度集成的控制器统一控制，将车站所需的相关功能集成，可实现集中监控、应急联动以及远程控制，投入运用后，检测数据完整，自动化程度高，适用于无人化或少人化的车站需求。
附图说明
38.此处所说明的附图用来提供对本技术实施方式的进一步理解，构成本技术的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明实施方式的限定。
39.图1为本发明实施例的车站控制系统组成的简单框图；图2 为本发明实施例的sic01与外围设备的结构示意图；图3 为本发明实施例的其中一组控制单元与外围设备的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
43.在本发明的描述中，还需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组可执行指令的计算机执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
44.如图1所示，本实施例公开一种列车车站控制系统，包括相互连接的车站控制设备和外围设备。车站控制器sic用于实现列车自动运行监控、联锁控制等级下的列车进路办理、供电监控、车站环境监控、火灾报警监控、站台闭路电视监控、车站广播器控制、车站乘客信息屏控制和车站综合监控信息及人脸识别信息上传控制中心的功能。以下对该列车车站控制系统进行详细介绍。
45.（一）车站控制设备车站控制设备含控制单元，基于安全和可用性考虑，车站控制设备可以为二乘二取二冗余结构。如图1所示，具体可设为：sic01、sic02两套冗余结构。以下结合附图对sic01进行详细介绍。
46.如图2所示，在本发明实施例中，车站控制器sic01包括两组控制单元，两组控制单元之间互为冗余。
47.每组控制单元包括：ci模块、ats模块、iscs、通信模块、io模块和电源模块。
48.本实施例中控制单元的各模块之间采用底板连接方式连接。
49.基于安全性考虑，sic01 还采用了取二架构，其中取二架构是指当两个不同的中央处理器cpu单元运算结果一致时，才会确定为有效的运算结果。
50.控制单元各模块的功能与作用具体如下：（1）ats模块，是系统的核心控制设备，实现列车自动运行的监控功能，根据中心下达的列车行车计划，指挥列车自动运行。具体如下：a，ats 模块分别与ci模块和iscs模块相互连接，并且ats模块与通信模块、io模块分别相互连接，如图3所示。
51.b，ats模块接收运营控制中心指令及行车计划，控制本站列车的自动发车、站停、跳停、扣车功能，根据列车运行策略，调整列车运行速度，保证列车按运营时刻表的要求自动行车。
52.c，ats模块在车载vobc的配合下，实现列车自动折返。
53.总之，ats模块可以实现本站管辖范围内对所有列车自动运行的监控。
54.（2）ci模块，是系统的核心设备之一，实现列车停准停稳后车门与站台屏蔽门的联动。实现在联锁控制等级下，根据ats模块的指令办理列车进路，尊守“故障－安全”的原则实现站内道岔、信号机、计轴设备之间的联锁控制。实现对ibp盘的状态信息采集上报运营控制中心的功能。其中，ci模块分别与ats模块，通信模块，io模块相互连接。
55.（3）iscs模块，用于实现对供电设备的监控；对站台环境设备的监控；对火灾报警设备及人脸自动识别终端设备的监控；通过站台摄像头实现对乘客上下车及进出站情况的监控；根据运营控制中心的指令，实现对站台广播的控制；对乘客信息显示屏的控制；监控站台售检票系统；并将所有监控信息上报运营控制中心。
56.（4）通信模块，包含无线通信模块。
57.无线模块，用于与车站管辖范围内的所有列车通过无线进行接口，实现与车载设备的无线数据交互；用于接收车载控制器vobc传来的列车位置、驾驶模式、运行等级、运行速度、停准停稳信息传送至ats；用于发送列车自动监控模块的自动行车指令到车载控制器vobc。
58.（5）io模块，是sic与车站外围设备的接口单元，用于管理信号机、道岔和计轴设备各个输入输出信号的采集和输出。具体如下：a，io模块，用于采集、控制屏蔽门psd，并将psd状态发送到ci模块及ats自动列监控模块，ci模块通过无线模块发送给车载控制器vobc。
59.b，io模块，用于采集ibp盘信息，并发送给ci模块，ci模块将该信息发送至运营控制中心。
60.c，io模块，用于采集站台供电设备的电压、电流、开关信息，并发送给iscs模块，iscs 模块根据控制策略进行控制，并上报运营控制中心。
61.d，io模块，用于采集环境检测状态信息（照明，电梯，卷帘门等），并发送给iscs模块 ，iscs 模块根据控制策略进行控制，并上报运营控制中心。
62.e，io模块，用于采集火灾报警状态信息，并发送给iscs模块，scs 模块根据控制策略进行控制，并上报运营控制中心。
63.f，io模块，采集车站人脸识别摄像头信息，传送至iscs模块 ，实现对乘客上下列车及进出站的安全监视。
64.g，io模块，根据iscs模块指令，控制车站广播播放器，播放列车信息及乘客服务信息。
65.h，io模块，根据iscs模块指令，控制车站乘客显示屏，提示乘客乘车信息。
66.二、外围设备外围设备用于与车站控制设备进行通信。外围设备按照车站应用功能设置。
67.作为优选，如图2所示，本实施例中的外围设备包括：无线设备、以太网设备、信号机、道岔、计轴、屏蔽门、ibp设备、供电设备、环境检测设备、火灾报警设备、cctv摄像头（即闭路电视摄像头）、pa终端设备（即站台广播播放器）、pis终端（即游客信息显示屏）、人脸识别系统接口设备。
68.无线设备，与无线通信模块相连，用于实现地面站台设备与车载设备的数据通信。
无线设备，与车载设备通信，可选无线ap/波导管/lte等通信方式。
69.信号机 、道岔、计轴构成列车进路的基本信号设备。
70.ibp盘：车站应急控制盘。
71.供电系统终端设备：通过电压、电流传感器及开关状态检测监控供电系统的运行状态。
72.站台环境检测设备：对站台机电设备（照明继电器、电梯电机、空调电机、卷帘门等设备）的工作状态进行检测；站台安装有在照明、电梯、卷帘门等系统的传感器监控各系统运行状态。
73.火灾报警设备：通过温度、烟雾等传感器检测火灾情况。
74.cctv摄像头：安装在乘客上下车车门及afc系统闸机旁，用于采集乘客上下车，进出站的图像。
75.站台广播播放器：播放io模块发送的音频信息。乘客信息显示屏：显示io模块发送的文本信息。
76.售检票afc接口设备：用于与io模块通讯，将afc系统信息传送给sic。
77.人脸识别系统接口设备，用于将人脸识别系统信息传送给sic。
78.三、车站控制系统列车车站控制系统采用模块化结构，系统构成采用组态、工程化方式实现。每个车站控制系统按照车站功能通过组态方式形成，便于构成与各车站功能相一致的一体化车站控制系统。
79.因本技术的列车车站控制系统集成了行车指挥系统，因此，车站控制设备必须满足对行车指挥系统安全性的要求。基于可用性考虑，车站控制设备采用了1 1 主备冗余结构，可以在冗余工作模式下实现主、备控制单元的热切换。基于安全和可用性考虑，车站控制设备可以为二乘二取二冗余结构。
80.车载设备、运营控制中心和维修中心均与车站控制器sic连接：所述车载设备用于对行车安全和驾驶进行监控，并控制列车自动行驶；运营控制中心用于监督全线各系统设备的运行状态，并根据不同的运行场景，发出各类列车运行全过程自动化指令；维修中心，对车辆设备进行维修、保养。
81.各外围设备与车站控制器sic可采用以太网或无线连接；车载控制器与车站控制器采用无线连接方式。
82.车载设备包括车载控制器vobc。具体地，如图3所示，车站控制器sic的通信模块通过无线ap(无线客户端)/波导管/lte(长期演进)与车载控制器vobc进行无线数据交互。无线模块会接收车载控制器发来的列车位置、驾驶模式、运行等级、运行速度、停准停稳信息，然后转发给ats模块。
83.本实施例中，车站控制器sic，采用一种平台和数据库，各控制模块之间的数据交换采用系统内部交换。这样使得数据交换快速，运算处理反应高效，能更好地共享系统数据。io模块包含开关量和模拟量，均采用机笼插拔方式安装。
84.各控制模块与运营控制中心之间通过通信模块（以太网）连接，便于信息共享。
85.各外围设备与车站控制器sic可采用以太网或无线连接。
86.本实施例的列车车站控制系统在联锁控制等级下控制列车进路，自动监控列车运
行，控制车站屏蔽门，监控车站供电系统，监控车站照明、电梯、卷帘门等环境机电设备，监控火灾报警设备，监控游客视频，控制游客信息屏，控制游客语音播放器，并将所有信息上传运营控制中心。
87.通过本实施例方案，能够通过车站控制器高度集成车站信号系统、电力系统、综合监控系统，从而满足山地轨道交通对车站重点信息的监督，将与行车相关的系统高度集成，达到应急快速联动的需要，以逐步适应无人值守的车站需求。
88.本实施例提出的列车车站控制系统，采用一套车站控制设备，集成了山地轨道交通系统车站信号系统、车站电力监控系统、车站环境监控系统、车站火灾报警系统、车站闭路电视系统、车站广播系统、车站游客信息系统的所有功能，成功解决了山地轨道交通系统对车站管理所需系统对车站综合自动化的需求。
89.以上的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。