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CN105035126B - 一种车载设备及列车通信系统 - Google Patents

一种车载设备及列车通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车载设备及列车通信系统，属于列车控制技术领域，以解决仅有一个无线通信装置可用的情况下，列车通过ZC边界区域时运行效率低下的技术问题。该车载设备包括：一个无线通信装置，接收来自地面应答器的切换指示；时间管理装置，在无线通信装置接收到来自地面应答器的切换指示之后，确定无线超时时间片；存储装置，在无线通信装置暂停与接管ZC的通信时，保存与接管ZC的通信内容；处理装置，根据与接管ZC的通信内容，确定下一移动授权；并判断当前移动授权和下一移动授权是否相接，当判断到当前移动授权和下一移动授权相接时，进行区域切换。

Description

一种车载设备及列车通信系统
技术领域
本发明涉及列车控制技术领域，具体地说，涉及一种车载设备及列车通信系统。
背景技术
随着城市轨道交通的迅速发展，基于无线通信的列车控制系统(CommunicationBased Train Control，简称CBTC)获得了越来越广泛的应用。区域控制器(ZoneController，简称ZC)是CBTC系统的核心子系统，它根据通信列车汇报的精确位置和联锁汇报的计轴占用/空闲、道岔和信号机状态，为每一辆通信的列车计算移动授权(MovementAuthority，简称MA)，控制列车安全运行。
在较长的线路中，一般会布置多个ZC，在列车行驶过程中，通过两个区域控制器之间交互列车及轨旁信息，共同控制列车安全、高速、无缝地穿过两个区域控制器的边界区域，这一过程称为区域切换。在本发明中，列车将要驶出的ZC称作移交ZC，列车将要驶入的ZC称为接管ZC。
既有的CBTC列车的车载设备一般都配备两个可用无线通信装置，两个无线通信装置同时工作、相互热备，一个负责与移交ZC通信另一个负责与接管ZC通信。车载设备整合两个ZC发来的MA，安全、高效、无缝地通过两个ZC的边界区域。
但是，CBCT列车的车载设备在只有一个无线通信装置可用时，该无线通信装置始终与移交ZC通信。在列车进入ZC边界区域时停车，转为人工驾驶模式，由列车司机驾驶列车通过ZC边界区域，之后再按照操作流程切换回CBTC模式。在这种情况下，列车通过ZC交界区的运行效率低下，同时增大了列车司机的工作量，影响到整列列车、甚至是整条线路的运行效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载设备及列车通信系统，以解决仅有一个无线通信装置可用的情况下，列车通过ZC边界区域时运行效率低下的技术问题。
本发明第一方面提供了一种车载设备，该车载设备包括：
一个无线通信装置，接收来自地面应答器的切换指示；
时间管理装置，在所述无线通信装置接收到来自所述地面应答器的切换指示之后，确定无线超时时间片；
所述无线通信装置在一个无线超时时间片内且在当前移动授权的范围内，暂停与移交ZC的通信；在下一无线超时时间片内，建立与所述接管ZC的通信，向所述接管ZC报告列车位置，并在该无线超时时间片结束时，暂停与所述接管ZC的通信；
存储装置，在所述无线通信装置暂停与所述接管ZC的通信时，保存与所述接管ZC的通信内容；
处理装置，根据与所述接管ZC的通信内容，确定下一移动授权；并判断所述当前移动授权和所述下一移动授权是否相接，当判断到所述当前移动授权和所述下一移动授权相接时，进行区域切换。
其中，所述存储装置在所述无线通信装置暂停与所述移交ZC的通信时，保存与所述移交ZC的通信状态和通信内容。
其中，所述存储装置在保存与所述接管ZC的通信内容时，还保存与所述接管ZC的通信状态。
其中，所述处理装置当判断到所述当前移动授权和所述下一移动授权之间分开时：
一个无线超时时间片内：
所述无线通信装置根据所述存储装置所保存的与所述移交ZC的通信状态和通信内容，恢复与所述移交ZC的通信，向所述移交ZC报告列车位置；所述处理装置根据当前与所述移交ZC的通信内容，更新当前移动授权；所述无线通信装置在该无线超时时间片结束时，暂停与所述移交ZC的通信；所述存储装置保存与所述移交ZC的通信状态和通信内容；
下一无线超时时间片内：
所述无线通信装置根据所述存储装置所保存的与所述接管ZC的通信状态和通信内容，恢复与所述接管ZC的通信，向所述接管ZC报告列车位置；所述处理装置根据当前与所述接管ZC的通信内容，更新下一移动授权；所述无线通信装置在该无线超时时间片结束时，暂停与所述接管ZC的通信；存储装置保存与所述接管ZC的通信状态和通信内容；
处理装置当判断到更新后的当前移动授权和更新后的下一移动授权相接时，进行区域切换。
其中，所述无线通信装置在进入所述接管ZC对应的区域后，终止与所述移交ZC的通信。
其中，无线超时时间片等于当前移动授权的持续时长、所述无线通信装置与地面应答器无线通信的最大通信时长两者中的较小者。
其中，所述时间管理装置还设定安全裕量时长，并根据所述安全裕量时长确定无线超时时间片。
其中，无线超时时间片等于当前移动授权的持续时长、所述无线通信装置与地面应答器无线通信的最大通信时长两者中的较小者与安全裕量时长的差值。
本发明带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种车载设备，该车载设备仅具有一个可用的无线通信装置。该车载设备中仅有的无线通信装置分时与移交ZC和接管ZC通信，车载设备中的处理装置获取分别来自两个ZC的当前MA和下一MA，并且在保证当前MA和下一MA相接时，进行区域切换。列车的车载设备在仅有一个无线通信装置时，也可全程采用CBTC模式自动驾驶，提高了列车通过ZC交界区的运行效率，保证了整列列车、甚至是整条线路的运行效率。
本发明第二方面提供了一种列车通信系统，包括上述的车载设备。
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特别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中的技术方案，下面将对实施例描述中的附图做简单的介绍：
图1是本发明实施例提供的车载设备的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种车载设备，如图1所示，该车载设备中仅有一个与ZC通信的无线通信装置可用，意味着该车载设备仅能与一个ZC通信，无法同时与两个ZC通信。在这一前提下，本发明实施例中的无线通信装置通过分时通信的方法，同时保持与两个ZC的通信。另外，该车载设备还包括时间管理装置、存储装置和处理装置等部分，各部分协同工作、共同实现无线通信装置的分时通信功能，具体如下：
车载设备中的无线通信装置接收来自地面应答器的切换指示。地面应答器是一种用于地面向列车传输信息的点式设备，分为固定(无源)应答器和可变(有源)应答器。当列车经过地面应答器上方时，地面应答器接收到列车的车载设备点式信息接收天线发送的电磁能量后，地面应答器将电磁能量转换为工作电源，启动电子电路工作，把预先存储或线路侧电子设备(Lineside Electronic Unit，简称LEU)传送来的传输报文循环发送出去，直至电磁能量消失，即列车驶离地面应答器。
本发明实施例中，将列车即将驶离的ZC称为移交ZC，将列车即将驶入的ZC称为接管ZC。地面应答器的传输报文中包括意味着列车即将进入接管ZC的控制区域的切换指令，车载设备的无线通信装置可从该切换指令了解到需要通信的接管ZC是哪个。
车载设备的无线通信装置在接收到来自地面应答器的切换指令之后，车载设备中的时间管理装置确定无线通信涉及的无线超时时间片。无线超时时间片规定了无线通信装置与ZC在保持通信的前提下、可暂停通信的最大时长。只要无线通信装置与ZC的通信暂停时长小于或等于无线超时时间片，无线通信装置就可随时接上暂停通信前与ZC的通信状态、通信内容，继续与ZC的通信。
列车在移交ZC的区域内行驶时，无线通信装置始终保持与移交ZC的通信、向移交ZC提供列车位置等相关信息，移交ZC将根据列车位置和线路障碍物的状态信息以及联锁状况为列车计算MA，本发明实施例中将移交ZC计算的MA称为当前MA。MA是列车安全行驶至下一停车位置所需的一个正式授权，实现列车的安全间隔控制。列车安全间隔距离是根据最大允许车速、当前停车点位置、线路等信息计算得出，信息被动态循环刷新。
为了保证列车在无线通信装置暂停与移交ZC的通信后，仍然能够持续运行一段时间，结合前文对无线超时时间片的定义，本发明实施例中的无线超时时间片应当小于或等于当前移动授权的持续时长。因此，在本发明实施例中，无线超时时间片等于当前移动授权的持续时长、无线通信装置与地面应答器无线通信的最大通信时长(即与地面应答器无线通信的最大持续时长)这两者中的较小者。在这一前提下，无线通信装置暂停与移交ZC的通信。为了使得无线通信装置能够在通信暂停后恢复并继续与移交ZC的通信，在无线通信装置暂停与移交ZC通信的同时，存储装置保存与移交ZC的通信状态和通信内容。无线通信装置可基于无线超时时间片建立与移交ZC和接管ZC的分时通信，实现仅具有一个无线通信装置可用时，也能够保证列车高效、无缝、安全地进行区域切换。
无线通信装置在暂停与移交ZC的通信后，立即开始建立与接管ZC的通信，此时开始下一无线超时时间片的计时。
无线通信装置在与接管ZC通信的情况下，同样向接管ZC提交列车位置等相关信息。与移交ZC类似的，接管ZC将根据列车位置和线路障碍物的状态信息以及联锁状况为列车计算MA。本发明实施例中将接管ZC计算的MA称为下一MA。
在该无线超时时间片结束时，无线通信装置暂停与接管ZC的通信，保存与接管ZC的通信内容。为了能够在暂停后恢复并继续与接管ZC的通信，在无线通信装置暂停与接管ZC通信的同时，存储装置需要保存与接管ZC的通信内容和通信状态。
列车的车载设备根据保存的与接管ZC的通信内容，进而确定接管ZC对应的下一MA。
由于每一MA对应一段路径，为了保证列车能够高效、无缝、安全地进行区域切换，车载设备中的处理装置需要保证对应移交ZC的当前MA和对应接管ZC的下一MA是相接的，即当前MA和下一MA的路径是有部分交叠或恰好无缝衔接。若当前MA与下一MA相接，列车的处理装置就可以完整形成一个跨越移交ZC、进入接管ZC的MA，确保列车能够根据该MA顺利地安全地、高效地通过移交ZC边界，进入接管ZC的管辖区域。
在处理装置确定列车已经具备高效、无缝、安全地进行区域切换的条件后，处理装置按照移交ZC和接管ZC分别给车载设备发送的MA，形成一个跨越ZC边界的MA，完成安全、高效、无缝的ZC切换。在列车进入接管ZC管辖的区域后，无线通信装置切断与移交ZC的无线通信，只保持与接管ZC的无线通信，同时将接管ZC作为主控ZC。在接管ZC的区域内，无线通信装置始终保持与接管ZC的通信，直到下一次需要进行区域切换时。
反之，若是当处理装置判断到当前移动授权和下一移动授权分开时，无线通信装置需要先后恢复与移交ZC和接管ZC的通信，处理装置更新移交ZC对应的当前MA和接管ZC对应的下一MA。
具体的，在一个无线超时时间片内：无线通信装置根据存储装置所保存的与移交ZC的通信状态和通信内容，恢复与移交ZC的通信，向移交ZC报告列车位置；处理装置根据当前与移交ZC的通信内容，更新当前移动授权；无线通信装置在该无线超时时间片结束时，暂停与移交ZC的通信；存储装置保存与移交ZC的通信状态和通信内容。
在下一个无线超时时间片内：无线通信装置根据存储装置所保存的与接管ZC的通信状态和通信内容，恢复与接管ZC的通信，向接管ZC报告列车位置；处理装置根据当前与接管ZC的通信内容，更新下一移动授权；无线通信装置在该无线超时时间片结束时，暂停与接管ZC的通信；存储装置保存与接管ZC的通信状态和通信内容。
在当前移动授权和下一移动授权均更新后，处理装置判断更新后的当前移动授权和更新后的下一移动授权相接时，进行区域切换。否则重新更新当前移动授权和下一移动授权，直至处理装置判断到当前移动授权和下一移动授权相接。
CBTC系统的ZC通常可采用无线通信、地面交叉感应环线、波导管等媒介向车载设备传递信息。为了保证无线通信装置与ZC的通信不受到外界条件的制约而意外中断，在本发明实施例中，时间管理装置在确定无线超时时间片之前，还需要设定安全裕量时长。此时，无线超时时间片等于当前移动授权的持续时长、无线通信装置与地面应答器无线通信的最大通信时长两者中的较小者与安全裕量时长的差值。安全裕量时长是根据ZC和无线通信装置的通信媒介、通信方式等因素确定的。
以上，本发明实施例提供了一种车载设备，该车载设备仅具有一个可用的无线通信装置。该车载设备中仅有的无线通信装置分时与移交ZC和接管ZC通信，车载设备中的处理装置获取分别来自两个ZC的当前MA和下一MA，并且在保证当前MA和下一MA相接时，进行区域切换。列车的车载设备在仅有一个无线通信装置时，也可全程采用CBTC模式自动驾驶，提高了列车通过ZC交界区的运行效率，保证了整列列车、甚至是整条线路的运行效率。
进一步的，本发明实施例还提供了一种列车通信系统，该列车通信系统包括上述的车载设备。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种车载设备，其特征在于，包括：
一个无线通信装置，接收来自地面应答器的切换指示；
时间管理装置，在所述无线通信装置接收到来自所述地面应答器的切换指示之后，确定无线超时时间片；
所述无线通信装置在一个无线超时时间片内且在当前移动授权的范围内，暂停与移交ZC的通信；在下一无线超时时间片内，建立与接管ZC的通信，向所述接管ZC报告列车位置，并在该无线超时时间片结束时，暂停与所述接管ZC的通信；
存储装置，在所述无线通信装置暂停与所述接管ZC的通信时，保存与所述接管ZC的通信内容；
处理装置，根据与所述接管ZC的通信内容，确定下一移动授权；并判断所述当前移动授权和所述下一移动授权是否相接，当判断到所述当前移动授权和所述下一移动授权相接时，进行区域切换；
所述存储装置在所述无线通信装置暂停与所述移交ZC的通信时，保存与所述移交ZC的通信状态和通信内容；所述存储装置在保存与所述接管ZC的通信内容时，还保存与所述接管ZC的通信状态；
所述处理装置当判断到所述当前移动授权和所述下一移动授权之间分开时：
一个无线超时时间片内：
所述无线通信装置根据所述存储装置所保存的与所述移交ZC的通信状态和通信内容，恢复与所述移交ZC的通信，向所述移交ZC报告列车位置；所述处理装置根据当前与所述移交ZC的通信内容，更新当前移动授权；所述无线通信装置在该无线超时时间片结束时，暂停与所述移交ZC的通信；所述存储装置保存与所述移交ZC的通信状态和通信内容；
下一无线超时时间片内：
所述无线通信装置根据所述存储装置所保存的与所述接管ZC的通信状态和通信内容，恢复与所述接管ZC的通信，向所述接管ZC报告列车位置；所述处理装置根据当前与所述接管ZC的通信内容，更新下一移动授权；所述无线通信装置在该无线超时时间片结束时，暂停与所述接管ZC的通信；存储装置保存与所述接管ZC的通信状态和通信内容；
处理装置当判断到更新后的当前移动授权和更新后的下一移动授权相接时，进行区域切换。
2.根据权利要求1所述的车载设备，其特征在于，
所述无线通信装置在进入所述接管ZC对应的区域后，终止与所述移交ZC的通信。
3.根据权利要求2所述的车载设备，其特征在于，
无线超时时间片等于当前移动授权的持续时长、所述无线通信装置与地面应答器无线通信的最大通信时长两者中的较小者。
4.根据权利要求2所述的车载设备，其特征在于，所述时间管理装置还设定安全裕量时长，并根据所述安全裕量时长确定无线超时时间片。
5.根据权利要求4所述的车载设备，其特征在于，
无线超时时间片等于当前移动授权的持续时长、所述无线通信装置与地面应答器无线通信的最大通信时长两者中的较小者与安全裕量时长的差值。
6.一种列车通信系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的车载设备。
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