一种融合既有CBTC和TACS的信号系统架构的制作方法

一种融合既有cbtc和tacs的信号系统架构
技术领域
1.本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及列车控制系统。


背景技术：

2.既有cbtc系统采用ats自动调度，联锁ci完成轨旁设备和进路锁闭管理；区域控制器zc进行全线列车追踪管理和通信车移动授权计算，列车vobc根据zc给出的移动授权运行；即既有cbtc系统是以地面为主体的信号系统。
3.现有车车通信系统采用ats与vobc和oc、资源管理员分别交互状态和命令，其中ats保持自动调度，管理员管理资源，oc管理轨旁设备，vobc自主计算资源请求、移动授权、进行列车自动运行和防护，即tacs系统是以列车为主体的信号系统。其架构与由ats、vobc、zc、ci构成的以地面为主体的既有cbtc架构无法兼容。
4.由于tacs使用vobc和管理员实现资源管理，以实现既有cbtc的联锁逻辑，外加移动授权计算由zc上移到vobc，更奠定了tacs以列车为主体的地位，导致与既有地面为主体的cbtc无法兼容，这会带来开发、升级、维护上的极大不利。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题就是提供一种融合既有cbtc和tacs的信号系统架构。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种融合既有cbtc和tacs的信号系统架构，包括：
8.ats子系统：所述ats子系统包括列车进路模块，所述列车进路模块配合vobc子系统实现以列车为始端的列车进路功能；
9.目标控制器：包括ci与oc融合模块、zc与oc融合模块，其中，所述ci与oc融合模块根据配置选择开启cbtc联锁逻辑或资源管理功能，
10.当配置为既有cbtc系统时，实现ci既有的全功能；
11.当配置为tacs系统时，停用cbtc联锁逻辑功能，并开启资源管理功能；所述zc与oc融合模块根据配置选择开启zc既有功能；
12.vobc子系统：所述vobc子系统包括atp模块、ato模块、tod模块以及stc模块，所述stc模块用于实现自主进路办理、车车/车地资源交互、移动授权计算。
13.优选的，所述列车进路功能提供从任意位置，向任意方向办理至相邻站台或信号机的进路，并直接将进路信息发送给vobc子系统。
14.优选的，所述ats子系统还包括显示模块，通过显示模块显示车载进路和移动授权信息。
15.优选的，所述目标控制器直接获取轨旁设备状态，使用zc既有的列车位置追踪算法实现列车位置追踪功能，以及进行资源管理并发送给vobc子系统，根据ats子系统下发的以列车为始端的降级进路，用于实现通信列车在区间降级后进路办理。
16.优选的，所述资源管理功能包括提供与vobc子系统通信、列车位置追踪、资源登记和管理、以列车为始端的降级进路资源使用。
17.优选的，自主进路办理是stc模块根据ats子系统下发的运行线时刻表自动触发进路。
18.优选的，所述车车/车地资源交互包括stc模块根据进路命令以及列车位置确定行车资源查询和请求范围，向前方资源持有者请求资源并在获取对应行车资源后向oc申请预留和控制附属资源，并在进路解锁后释放行车资源和附属资源，从而实现cbtc进路锁闭和解锁。
19.优选的，配置tacs系统时，在既有cbtc的ats与vobc接口基础上，叠加开启ats至vobc的运行计划信息、进路命令信息以及vobc至ats的进路、资源和授权状态信息的交互；在既有cbtc的ats与ci接口基础上，叠加开启ats至oc的降级进路设置命令和oc至ats的行车资源状态信息的交互，并复用ats与zc间接口；ats与zc间接口仅保留临时限速信息交互；vobc与zc间接口仅保留临时限速信息交互；vobc与ci间接口停用增强点式相关信息交互，并开启附属资源和行车资源信息、列车位置信息交互。
20.本发明采用的技术方案，在既有cbtc系统的ats、ci、zc、vobc子系统基础上进行升级改造，实现对既有cbtc系统的兼容，通过架构调整，实现以资源管理为核心功能的车车通信系统，减少轨旁设备并减少数据接口和数据交互的复杂度，降低信号系统的网络负荷，缩短延时，从而提高整体的系统效率。同时，由于增加了列车与列车的通信，使行车组织更灵活高效。
21.本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。
附图说明
22.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
23.图1为本发明融合既有cbtc和tacs的信号系统架构图。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
25.首先对本具体实施方式中涉及的术语解释如下：
26.cbtc：基于通信的列车自动控制系统
27.ats：列车自动监控系统
28.vobc：车载控制器
29.oc：目标控制器
30.tacs：列车自主运行系统
31.ci：计算机连锁系统
32.zc：区域控制器
33.atp：列车自动防护系统
34.ato：列车自动运行系统
35.tod：列车操作员显示屏
36.stc：自主列车控制单元
37.考虑现有城市轨道交通均以既有cbtc系统为主，故本发明技术方案设计融合既有cbtc和tacs的信号系统。
38.在既有cbtc系统的ats、ci、zc、vobc子系统基础上进行升级改造，通过配置实现对既有cbtc系统的兼容，通过架构调整，引入车载与轨旁、车载与车载间的资源交互，实现以资源管理为核心功能的车车通信系统，由于兼容既有cbtc，大大降级了改造升级成本。且车车通信系统较既有cbtc系统减少了轨旁设备、数据接口和数据交互的复杂度，降低了信号系统的网络负荷，缩短了延时，从而提高了整体的系统效率。同时，由于增加了列车与列车的通信，使行车组织更灵活高效。
39.如图1所示，一种融合既有cbtc和tacs的信号系统架构，包括：ats子系统：所述ats子系统包括列车进路模块，所述列车进路模块配合vobc子系统实现以列车为始端的列车进路功能；
40.目标控制器：包括ci与oc融合模块、zc与oc融合模块，其中，所述ci与oc融合模块根据配置选择开启cbtc联锁逻辑或资源管理功能，
41.当配置为既有cbtc系统时，实现ci既有的全功能；
42.当配置为tacs系统时，停用cbtc联锁逻辑功能，并开启资源管理功能；所述zc与oc融合模块根据配置选择开启zc既有功能；
43.vobc子系统：所述vobc子系统包括atp模块、ato模块、tod模块以及stc模块，所述stc模块用于实现自主进路办理、车车/车地资源交互、移动授权计算。
44.其中，ats子系统保持既有架构和功能的同时，通过增加列车进路模块增加以列车为始端的列车进路功能，配合vobc子系统提供从任意位置，向任意方向办理至相邻站台或信号机的进路，并直接将进路信息发送给vobc子系统。列车进路功能的具体工作原理可以参考现有技术。
45.进一步的，所述ats子系统还包括显示模块，可以显示车车通信下独有的车载进路和移动授权信息。
46.目标控制器融合了ci和zc，直接获取轨旁设备状态，使用zc既有的列车位置追踪算法实现列车位置追踪功能，以及进行资源管理并发送给vobc子系统，根据ats子系统下发的以列车为始端的降级进路，用于实现通信列车在区间降级后进路办理。
47.ci保持既有架构，根据配置选择开启cbtc联锁逻辑或资源管理功能，其余功能不根据配置修改。
48.配置为既有cbtc系统时，沿用现有ci全功能；
49.配置为tacs系统时，停用cbtc联锁逻辑功能，并开启资源管理功能，资源管理功能包括提供与vobc子系统通信、列车位置追踪、资源登记和管理、以列车为始端的降级进路资源使用。
50.zc保持既有架构，进行升级改造，升级改造后可以根据配置选择开启除临时限速
服务器功能外的其他zc功能，临时限速服务器功能不根据配置修改。
51.配置为既有cbtc系统时，沿用现有zc全功能；
52.配置为tacs系统时，仅保留临时限速服务器功能。
53.目标控制器oc较原ci新增功能如下：
54.1、oc实现列车位置追踪功能，其中非通信车追踪原zc依赖ci给出的区段占用，升级后，不存在系统间的交互和通信延时，直接使用ci获取的轨旁设备状态，且算法沿用原zc列车位置追踪算法。
55.2、oc实现资源登记和管理，原zc依赖ci给出的轨旁设备状态，用于移动授权计算后发送给vobc进行行车防护，并将屏蔽门、紧停按钮等状态同时传输给vobc，现oc直接获取轨旁设备状态，进行资源管理并发送给vobc，减少了系统间的转发交互。
56.3、oc实现以列车为始端的降级进路资源使用，根据ats下发的以列车为始端的降级进路，用于实现通信列车在区间降级后进路办理。
57.本发明技术方案中的vobc子系统，保持既有cbtc系统的vobc功能(包括atp、ato、tod)基础上，增加stc模块，实现自主进路办理、车车/车地资源交互、移动授权计算等以列车为主体的信号系统核心功能。且stc模块功能根据配置选择开启，当配置既有cbtc功能时，停用stc模块功能；当配置tacs系统时，开启stc模块功能。其中的信号系统核心功能的具体内容可以参现有信号系统。
58.增加stc模块后，vobc新增功能如下：
59.1、vobc根据ats下发的运行线时刻表自动触发进路。
60.2、vobc根据进路命令以及列车位置确定行车资源查询和请求范围，向前方资源持有者(vobc或oc)请求资源并在获取对应行车资源后向oc申请预留和控制附属资源，并在进路解锁后释放行车资源和附属资源，实现cbtc进路锁闭和解锁。
61.3、vobc代替原zc进行移动授权计算，分散到每列车计算，有利于故障分散，同时由于减少了zc到vobc的通信延时，提高了系统效率。移动授权计算原理参考现有技术。
62.上述融合既有cbtc和tacs的信号系统架构要实现接口融合，包括：
63.1、ats与vobc间接口
64.配置tacs系统时，在既有cbtc的ats与vobc接口基础上，叠加开启ats至vobc的运行计划信息、进路命令信息以及vobc至ats的进路、资源和授权状态信息的交互。
65.2、ats与ci间接口
66.配置tacs系统时，
67.在既有cbtc的ats与ci接口基础上，叠加开启ats至oc的降级进路设置命令和oc至ats的行车资源状态信息的交互；
68.复用ats与zc间接口(临时限速交互除外)。
69.3、ats与zc间接口
70.配置tacs系统时，仅保留临时限速信息交互。
71.4、vobc与zc间接口
72.配置tacs系统时，仅保留临时限速信息交互。
73.5、vobc与ci间接口
74.配置tacs系统时，
75.停用增强点式相关信息交互；
76.开启附属资源和行车资源信息、列车位置信息交互。
77.本发明融合既有cbtc和tacs的信号系统架构，在既有cbtc系统上升级而成，在开发车车通信系统、对城市轨道交通既有cbtc系统升级改造、操作和维护上都有更大优势；同时以列车为主体，通过资源管理的方式进行进路锁闭管理和移动授权计算(沿用原zc算法)，在不增加额外设备的前提下缩短了折返间隔；将移动授权计算分散到各通信车上进行，减少了对轨旁关键故障点的依赖，同时系统的整体可用性、可维护性得到提升，也降低了故障场景人工应急处理的难度，更为安全；融合既有ci和zc子系统，在车车通信架构上保证安全的前提下缩减不必要的功能，两者融合为目标控制器，减少整个控制流的中间环节使系统更加扁平化。
78.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，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。