CN215987016U - 一种城市轨道车载信号控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种城市轨道车载信号控制系统，包括：安装于列车底盘的ATP/ATO主机、输入主机、输出主机、BTM主机、速度传感器、加速度计和应答器天线，以及安装于列车车厢的司控器显示屏和司机操作台。本实用新型针对车厢分离、单辆车自主运行以及灵活编组的场景，将所有核心设备都安装车下底盘，在车厢分离以后配合车辆电路，实现了控制底盘实现自动驾驶。

Description

一种城市轨道车载信号控制系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通控制技术领域，尤其涉及一种城市轨道车载信号控制系统。

背景技术

在城市轨道信号系统中，普遍采用VOBC(vehicle on-board controller，车载控制器)系统。而由于列车存在正反两个方向运行的场景，一般都在车厢头尾各安装一套VOBC系统，中间通过增加中继器和贯通线缆实现头尾通信，并在头尾给VOBC系统各搭建一套电路来实现车辆控制。

在实际应用中，针对单编组或小编组的应用场景存在许多不足之处：

1)单编组或小编组车辆可安装空间有限，头尾两套VOBC设备往往没有安装位置；

2)车辆需要头尾各设计一套电路，导致浪费空间和成本增加，还需要多个继电器，增加系统成本；

3)电路和设备各设置两套，增加了系统复杂性和维护成本增加。

因此，需要提出新的列车信号控制系统，以克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种城市轨道车载信号控制系统，用以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型提供的城市轨道车载信号控制系统，包括：

安装于列车底盘的列车自动防护系统ATP/列车自动驾驶系统ATO主机、输入主机、输出主机、应答器传输单元BTM主机、速度传感器、加速度计和应答器天线；

所述ATP/ATO主机分别与所述输入主机、所述输出主机相连接，用于控制列车的自动驾驶；

所述输入主机分别与所述BTM主机、所述速度传感器、所述加速度计、所述ATP/ATO主机相连接，用于接收输入信号，向所述ATP/ATO主机传递所述输入信号；

所述输出主机与所述ATP/ATO主机相连接，用于接收所述ATP/ATO 主机输出的处理信号；

所述BTM主机分别与所述应答器天线、所述输入主机相连接，用于接收所述应答器天线发射的无线应答信号，并向所述输入主机传输无线信号；

所述速度传感器与所述输入主机相连接，用于采集列车速度值，并向所述输入主机传输所述列车速度值；

所述加速度计与所述输入主机相连接，用于采集列车加速度值，并向所述输入主机传输所述列车加速度值；

所述应答器天线与所述BTM主机相连接，用于接收所述无线应答信号，并向所述BTM主机传输所述无线应答信号。

在一个实施例中，所述ATP/ATO主机、所述输入主机、所述输出主机和所述BTM主机均安装于所述列车底盘中部的车底电气箱。

在一个实施例中，还包括：安装于列车车厢的司控器显示屏和司机操作台；

所述司控器显示屏与所述输入主机相连接，用于显示信号状态和列车状态信息；

所述司机操作台与所述输入主机相连接，用于操作人员输入操作指令。

在一个实施例中，每个列车底盘包括两个应答器天线和两个速度传感器；

所述两个应答器天线分别安装于每个列车底盘的两端，用于分别接收列车两个运行方向的所述无线应答信号；

所述两个应答器天线分别安装于每个列车底盘的两端，用于分别接收列车两个运行方向的所述列车速度值。

在一个实施例中，每个列车车厢包括两个司控器显示屏和两个司机操作台；

所述两个司控器显示屏分别安装于每个列车车厢的两端，用于分别显示列车两个运行方向的信号状态和列车状态信息；

所述两个司机操作台分别安装于每个列车车厢的两端，用于在列车两个运行方向输入操作指令。

在一个实施例中，所述列车底盘和列车车厢通过车辆电气原理接口相连接；

所述车辆电气原理接口与所述输入主机和所述输出主机相连，用于列车控制信号的交互。

在一个实施例中，所述ATP/ATO主机包括二乘二取二计算机联锁系统，所述二乘二取二计算机联锁系统用于实现主备信号的输入和输出。

本实用新型提供的城市轨道车载信号控制系统，针对车厢分离、单辆车自主运行以及灵活编组的场景，将所有核心设备都安装车下底盘，在车厢分离以后配合车辆电路，实现了控制底盘实现自动驾驶。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的信号控制系统整体结构图；

图2为本实用新型提供的各模块连接拓扑图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

针对现有的城市轨道信号系统车载拓扑设计存在的种种不足，本实用新型提出一种新的城市轨道车载信号控制系统，图1为本实用新型提供的信号控制系统整体结构图，如图1所示，包括：

安装于列车底盘的列车自动防护系统ATP/列车自动驾驶系统ATO主机、输入主机、输出主机、应答器传输单元BTM主机、速度传感器、加速度计和应答器天线；

所述ATP/ATO主机分别与所述输入主机、所述输出主机相连接，用于控制列车的自动驾驶；

所述输入主机分别与所述BTM主机、所述速度传感器、所述加速度计、所述ATP/ATO主机相连接，用于接收输入信号，向所述ATP/ATO主机传递所述输入信号；

所述输出主机与所述ATP/ATO主机相连接，用于接收所述ATP/ATO 主机输出的处理信号；

所述BTM主机分别与所述应答器天线、所述输入主机相连接，用于接收所述应答器天线发射的无线应答信号，并向所述输入主机传输无线信号；

所述速度传感器与所述输入主机相连接，用于采集列车速度值，并向所述输入主机传输所述列车速度值；

所述加速度计与所述输入主机相连接，用于采集列车加速度值，并向所述输入主机传输所述列车加速度值；

所述应答器天线与所述BTM主机相连接，用于接收所述无线应答信号，并向所述BTM主机传输所述无线应答信号。

具体地，图1列车下半部分的底盘中，城市轨道信号系统车载设备主要包含ATP(Automatic Train Protection，列车自动防护系统)/ATO(Automatic Train Operation，列车自动驾驶系统)主机、输入主机、输出主机、BTM(Balise Transmission Module，应答器传输单元)主机、速度传感器、加速度计、应答器天线等，来控制列车的自动驾驶。此处，为适应单编组和车厢分离的应用场景，设计了一个VOBC控制整列车的信号系统拓扑结构。

位于底盘中部设置系统的车底电气箱，安装系统的核心处理部分，包括 ATP/ATO主机、输入主机、输出主机和BTM主机。

ATP/ATO主机分别与输入主机、输出主机相连接，控制列车的自动驾驶，输入主机分别与BTM主机、速度传感器、加速度计、ATP/ATO主机相连接，用于接收输入信号，再向ATP/ATO主机传递输入信号；输出主机与 ATP/ATO主机相连接，接收ATP/ATO主机输出的处理信号；BTM主机分别与应答器天线、输入主机相连接，接收应答器天线发射的无线应答信号后向输入主机传输无线信号；速度传感器与输入主机相连接，采集列车速度值后向所述输入主机传输所述列车速度值；加速度计与输入主机相连接，采集列车加速度值，并向输入主机传输列车加速度值；应答器天线与BTM主机相连接，用于接收无线应答信号，并向BTM主机传输无线应答信号。

本实用新型将所有核心设备都安装车下底盘，在车厢分离以后配合车辆电路，实现了控制底盘实现自动驾驶。

基于上述实施例，城市轨道车载信号控制系统还包括：

安装于列车车厢的司控器显示屏和司机操作台；

所述司控器显示屏与所述输入主机相连接，用于显示信号状态和列车状态信息；

所述司机操作台与所述输入主机相连接，用于操作人员输入操作指令。

具体地，如图1所示，在列车上半部分额定车厢内，设置有司控器显示屏和司机操作台。

通过仅在车厢内保留设置用于显示信号状态和列车状态信息的司控器显示屏和用于操作人员(如司机)输入操作指令的司机操作台，实现操作人员和控制系统的信息交互，便于实时掌握列车的当前状态。

本实用新型通过将车厢和底盘分开设置，并独立设置控制系统和操作系统，便于底盘分离时的独立操作。

基于上述任一实施例，每个列车底盘包括两个应答器天线和两个速度传感器；

所述两个应答器天线分别安装于每个列车底盘的两端，用于分别接收列车两个运行方向的所述无线应答信号；

所述两个应答器天线分别安装于每个列车底盘的两端，用于分别接收列车两个运行方向的所述列车速度值。

具体地，如图1所示，相比于现有控制系统，本实用新型在每个列车底盘的两端，即相对于车厢头尾的位置，分别设置应答器天线和速度传感器；

需要说明的是，本实用新型采用一套速度传感器和加速度计配合接入输入主机，通过采集的列车速度值、列车加速度值来共同计算列车位置，这里新引入列车激活端，结合定位信息和相位角来实现仅用一套采集设备满足两个方向列车运行过程中的定位和停车防溜车的监测。

相比于现有的控制系统，本实用新型还精简了车辆的电路设计，通过一套VOBC设备配合车辆电路来控制列车的自动驾驶，具体包括如下场景：

1)在判断列车完整性、列车门是否已关好锁闭、牵引是否已切除，现有系统在列车头尾各设置一部分继电器和输入主机进行信号采集，本实用新型利用贯车的信号线电平状态等效原理，仅在一端安装继电器、输入主机和输出主机进行采集，使继电器和电路分别节省了一半；

2)对于列车激活端的状态信号，头尾两个信号仅通过一个输入主机进行采集，减少设备部署；

3)对于列车开关门指令控制仅需设置一端，通过固定车辆左右侧，再配合列车激活端，实现用软件自动切换控制头尾两个方向的开关门。

本实用新型通过在头尾两端分别设置应答器天线和速度传感器，实现列车运行两个方向的速度和应答信号的采集，其余处理模块仅需配置一套，即节省硬件部署成本，又避免了过多的电路和继电器故障问题。

基于上述任一实施例，每个列车车厢包括两个司控器显示屏和两个司机操作台；

所述两个司控器显示屏分别安装于每个列车车厢的两端，用于分别显示列车两个运行方向的信号状态和列车状态信息；

所述两个司机操作台分别安装于每个列车车厢的两端，用于在列车两个运行方向输入操作指令。

具体地，对应于列车底盘在头尾两个方向分别设置应答器天线和速度传感器，本实用新型在列车车厢内的头尾两个方向也分别设置了司控器显示屏和司机操作台。

两个司控器显示屏和两个司机操作台分别和输入主机相连接，用于实时显示列车状态，以及操作人员进行列车的操控。

本实用新型通过单个VOBC设备实现对两端列车的控制，使在车辆安装设备减少了一半,由于车辆电气化设备越来越多，如：新增加的走行部、弓网检测等，车辆可使用的安装设备空间越来越少，本实用新型减少了设备体积，需要车辆提供安装空间减少，具有更好的适应性。

基于上述任一实施例，所述列车底盘和列车车厢通过车辆电气原理接口相连接；

所述车辆电气原理接口与所述输入主机和所述输出主机相连，用于列车控制信号的交互。

可选地，本实用新型在实现车厢与底盘分离时，在车厢与底盘之间通过车辆电气原理接口进行对接，一方面实现车厢与底盘的物理连接，另一方面通过车辆电气原理接口实现信号的交互。

本实用新型实现车厢分离后，实现了底盘自动驾驶，在车厢分离以后还具备车地通信、列车控制，减少了设备安装需要的空间，提高了适应性

基于上述任一实施例，所述ATP/ATO主机包括二乘二取二计算机联锁系统，所述二乘二取二计算机联锁系统用于实现主备信号的输入和输出。

具体地，本实用新型通过一套VOBC设备实现二乘二取二，在ATP/ATO 主机配置A/B两系处理器，每系都有两个独立的运算单元，通过两个子系统运算结果进行比较是否一致来实现二取，通过A/B两系冗余备份实现二乘，相比头尾实现二乘二取二更可靠和更安全，现有的头尾二乘二取二中间有中继器和贯通线可能存在坏的可能性。

本实用新型在提升系统安全性方面，采用二乘二取二安全的设计，安全等级达到SIL4，确保系统的稳定运行。

基于上述任一实施例，本实用新型在各模块的连接中采用不同的连接方式，如图2所示，包括四种连接方式：以太网、射频线、模拟量和硬线。

其中，车厢内的司控器显示屏和输入主机之间、ATP/ATO主机和输出主机之间、输出主机与车辆电气原理接口之间、ATP/ATO主机和TCMS(Train Control and ManagementSystem，列车控制和管理系统)之间，以及TCMS 与无线网络之间均采用以太网连接；

仅有应答器天线和BTM主机之间采用射频线连接；

司机操作台与输入主机之间、BTM主机与输入主机之间，以及输入主机与车辆电气原理接口之间采用硬线连接；

而输入主机与速度传感器之间，以及输入主机与加速度计之间采用模拟量进行传输。

相比于现有信号控制系统，本实用新型采用的设备减少一半，精简了电气原理，降低了制造成本，由于系统设备减少，使得所需安装空间变少，因此设备安装更容易，能适应单编组和小编组的安装，同时也适用于底盘分离车辆的控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种城市轨道车载信号控制系统，其特征在于，包括：安装于列车底盘的列车自动防护系统ATP/列车自动驾驶系统ATO主机、输入主机、输出主机、应答器传输单元BTM主机、速度传感器、加速度计和应答器天线；

所述ATP/ATO主机分别与所述输入主机、所述输出主机相连接，用于控制列车的自动驾驶；

所述输入主机分别与所述BTM主机、所述速度传感器、所述加速度计、所述ATP/ATO主机相连接，用于接收输入信号，向所述ATP/ATO主机传递所述输入信号；

所述输出主机与所述ATP/ATO主机相连接，用于接收所述ATP/ATO主机输出的处理信号；

所述BTM主机分别与所述应答器天线、所述输入主机相连接，用于接收所述应答器天线发射的无线应答信号，并向所述输入主机传输无线信号；

所述速度传感器与所述输入主机相连接，用于采集列车速度值，并向所述输入主机传输所述列车速度值；

所述加速度计与所述输入主机相连接，用于采集列车加速度值，并向所述输入主机传输所述列车加速度值；

所述应答器天线与所述BTM主机相连接，用于接收所述无线应答信号，并向所述BTM主机传输所述无线应答信号。

2.根据权利要求1所述的城市轨道车载信号控制系统，其特征在于，所述ATP/ATO主机、所述输入主机、所述输出主机和所述BTM主机均安装于所述列车底盘中部的车底电气箱。

3.根据权利要求1所述的城市轨道车载信号控制系统，其特征在于，还包括：安装于列车车厢的司控器显示屏和司机操作台；

所述司控器显示屏与所述输入主机相连接，用于显示信号状态和列车状态信息；

所述司机操作台与所述输入主机相连接，用于操作人员输入操作指令。

4.根据权利要求1所述的城市轨道车载信号控制系统，其特征在于，每个列车底盘包括两个应答器天线和两个速度传感器；

所述两个应答器天线分别安装于每个列车底盘的两端，用于分别接收列车两个运行方向的所述无线应答信号；

所述两个应答器天线分别安装于每个列车底盘的两端，用于分别接收列车两个运行方向的所述列车速度值。

5.根据权利要求2所述的城市轨道车载信号控制系统，其特征在于，每个列车车厢包括两个司控器显示屏和两个司机操作台；

所述两个司控器显示屏分别安装于每个列车车厢的两端，用于分别显示列车两个运行方向的信号状态和列车状态信息；

所述两个司机操作台分别安装于每个列车车厢的两端，用于在列车两个运行方向输入操作指令。

6.根据权利要求2所述的城市轨道车载信号控制系统，其特征在于，所述列车底盘和列车车厢通过车辆电气原理接口相连接；

所述车辆电气原理接口与所述输入主机和所述输出主机相连，用于列车控制信号的交互。

7.根据权利要求1至6中任一所述的城市轨道车载信号控制系统，其特征在于，所述ATP/ATO主机包括二乘二取二计算机联锁系统，所述二乘二取二计算机联锁系统用于实现主备信号的输入和输出。

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