一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：獨(dú)立配置在頭尾兩端的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO；其中，每一端的ATO系統(tǒng)中均包括：ATO系統(tǒng)A機(jī)、ATO系統(tǒng)B機(jī)、仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元；所述ATO系統(tǒng)A機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述ATO系統(tǒng)B機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連。通過采用本實(shí)用新型公開的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了ATO系統(tǒng)的熱備冗余切換，提高了系統(tǒng)的安全性。
【專利說明】一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及城市軌道交通領(lǐng)域，尤其涉及一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市軌道交通和信息技術(shù)的快速發(fā)展，城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)技術(shù)水平也在不斷推陳出新。其中，列車自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用就是其典型代表。列車自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)(簡稱ΑΤ0)可以降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高列車運(yùn)行的舒適性、減小列車運(yùn)行的能源消耗。在當(dāng)前的軌道交通建設(shè)中列車自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)已經(jīng)普遍配置，大部分的新建線路都實(shí)現(xiàn)了直接開通自動(dòng)駕駛功能。
[0003]列車自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)在列車運(yùn)營的作用日漸重要，對(duì)其可用性及可靠性也提出了新的要求。
[0004]目前國內(nèi)外的城市軌道交通車載ATO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有如下兩種方案:
[0005]I)車載ATO采用單端單系統(tǒng)配置。該方案目前在國內(nèi)外城市軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用普遍。其典型配置是在列車每一端安裝一套ΑΤ0，設(shè)備彼此獨(dú)立。但由于系統(tǒng)主要部件為單套配置，一旦出現(xiàn)故障，則列車需要退出ATO自動(dòng)駕駛模式，降級(jí)為人工駕駛模式。該方案雖然設(shè)備配置簡單，但由于系統(tǒng)故障后，需要進(jìn)入降級(jí)運(yùn)行模式，此時(shí)列車停站精度、站臺(tái)屏蔽門車地聯(lián)動(dòng)控制、列車運(yùn)行時(shí)刻表都會(huì)受到影響，從而降低了線路運(yùn)營效率，司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度也會(huì)顯著增加。
[0006]2)車載ATO單機(jī)頭尾冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。車載ATO系統(tǒng)采用車頭車尾各配置一套，每套為單機(jī)系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)之間為頭尾冗余結(jié)構(gòu)。該方案中，當(dāng)一端ATO系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，需要切換到另一端ATO系統(tǒng)，因此需要大量的列車雙端貫穿線纜完成頭尾之間ATO控制接口的連接，這就造成了信號(hào)接口和車輛接口設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，特別是目前應(yīng)用日益普遍的長大編組列車，由于貫通線纜經(jīng)過路徑環(huán)境惡劣，導(dǎo)致系統(tǒng)抗干擾能力降低，并給日常運(yùn)營檢修帶來的較大的工作量。此外單端任何信號(hào)設(shè)備故障，包括ΑΤ0、ΑΤΡ設(shè)備，都會(huì)導(dǎo)致全部的信號(hào)系統(tǒng)車載設(shè)備切換到另一端工作。由于涉及到大量的信號(hào)車載設(shè)備，任意兩個(gè)設(shè)備的交叉故障都會(huì)造成系統(tǒng)不可用。同時(shí)，由于地面信號(hào)系統(tǒng)布置限制，在后備模式下實(shí)現(xiàn)雙端交叉冗余需要增加大量的地面設(shè)備。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于單端雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了ATO系統(tǒng)的熱備冗余切換，提高了系統(tǒng)的安全性。
[0008]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:獨(dú)立配置在頭尾兩端的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO ;其中，每一端的ATO系統(tǒng)中均包括:ΑΤ0系統(tǒng)A機(jī)、ATO系統(tǒng)B機(jī)、仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元；[0010]所述ATO系統(tǒng)A機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述ATO系統(tǒng)B機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連。
[0011 ] 由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，采用基于獨(dú)立第三方安全平臺(tái)仲裁的雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)，有效提高了車載ATO系統(tǒng)的可用性；在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)采用車載ATP安全平臺(tái)作為雙機(jī)冗余的仲裁，提高了車載ATO系統(tǒng)的冗余切換可靠性和安全性，該方案在基本不增加設(shè)備的基礎(chǔ)上完成了 ATO系統(tǒng)的熱備冗余切換，實(shí)現(xiàn)了一種成本低、結(jié)構(gòu)靈活且工作安全可靠的系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的工作示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的ATO系統(tǒng)A/B機(jī)工作狀態(tài)的示意圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的并行輸出單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的仲裁設(shè)備仲裁流程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0019]實(shí)施例一
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括:
[0021]獨(dú)立配置在頭尾兩端的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO ;其中，每一端的ATO系統(tǒng)中均包括:ΑΤ0系統(tǒng)A機(jī)、ATO系統(tǒng)B機(jī)、仲裁設(shè)備及并彳了輸出控制單兀；
[0022]所述ATO系統(tǒng)A機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述ATO系統(tǒng)B機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連。
[0023]進(jìn)一步的，所述并行輸出控制單元包括:帶有強(qiáng)制導(dǎo)向反饋檢測(cè)接點(diǎn)的繼電器A與繼電器B;
[0024]其中，繼電器A與ATO系統(tǒng)A機(jī)相連，繼電器B與ATO系統(tǒng)B機(jī)相連。
[0025]進(jìn)一步的，所述仲裁設(shè)備分別與所述并行輸出控制單元中的繼電器A與繼電器B相連。
[0026]進(jìn)一步的，所述仲裁設(shè)備為列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)ATP。
[0027]為了便于進(jìn)一步理解本實(shí)用新型提供的雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖2-4做進(jìn)一步介紹。
[0028]本實(shí)用新型實(shí)施例中的雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)兩套完全相同的冗余系統(tǒng)構(gòu)成，每套系統(tǒng)由CPU板、以太網(wǎng)通信板、串行通信板、輸入輸出板、母板和電源板構(gòu)成。
[0029]如圖2所示，每一端設(shè)備中均包含ATO系統(tǒng)A機(jī)和ATO系統(tǒng)B機(jī)(以下簡稱為ATOA/B機(jī))，其對(duì)稱安裝的在同一個(gè)設(shè)備機(jī)籠中，A機(jī)與B機(jī)之間通過冗余的以太網(wǎng)通道連接，實(shí)現(xiàn)A機(jī)和B機(jī)之間的數(shù)據(jù)的同步，且A機(jī)和B機(jī)的都采用獨(dú)立的輸入輸出接口 ；當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，A機(jī)與B機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)自檢，并將自檢信息發(fā)送給仲裁設(shè)備。
[0030]該系統(tǒng)中還包括:仲裁設(shè)備。本實(shí)用新型實(shí)施例中可以采用列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)(ATP)為仲裁設(shè)備，以保證系統(tǒng)輸出的安全可靠性。ATP仲裁設(shè)備根據(jù)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信方式分別獲取來自ΑΤΟ A/B機(jī)的工作狀態(tài)自檢信息，選取工作狀態(tài)良好的ATO設(shè)備為主用設(shè)備。仲裁設(shè)備可使用報(bào)文形式將選擇結(jié)果發(fā)送給ATO設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)ATO通信的切換控制。仲裁設(shè)備控制并行輸出控制單元的繼電器組動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)ATO設(shè)備控車指令的切換控制。
[0031]其中，ΑΤΟ A/B機(jī)的工作狀態(tài)如圖3所示，主要包括:脫機(jī)狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)與激活狀態(tài)。
[0032]I)當(dāng)該設(shè)備故障或者自檢未通過時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入脫機(jī)狀態(tài)，此時(shí)ATO系統(tǒng)將狀態(tài)提供給仲裁設(shè)備，仲裁設(shè)備將控制繼電器失電。
[0033]2)當(dāng)該設(shè)備正常，但仲裁設(shè)備未選中，則進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
[0034]3)當(dāng)該設(shè)備正常且仲裁設(shè)備選中為主用設(shè)備時(shí)，進(jìn)入激活狀態(tài)。
[0035]該系統(tǒng)還包括:并行輸出控制單元，如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中的并行輸出控制單元可以由兩組帶有強(qiáng)制導(dǎo)向反饋檢測(cè)接點(diǎn)的安全繼電器(繼電器ATP-ATO-A和ΑΤΡ-ΑΤ0-Β)構(gòu)成。該單元由仲裁單元進(jìn)行控制，當(dāng)仲裁單元的仲裁結(jié)果ATO A機(jī)為激活狀態(tài)時(shí)，輸出控制繼電器ATP-ATO-A勵(lì)磁，同步回采繼電器ATP-ATO-A工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在線閉環(huán)監(jiān)測(cè)，若仲裁結(jié)果ATO B機(jī)為激活狀態(tài)時(shí)，輸出控制繼電器ATP-ATO-B勵(lì)磁，同步回采繼電器ATP-ATO-B工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在線閉環(huán)監(jiān)測(cè)。ΑΤΡ-ΑΤ0-Α/Β為對(duì)應(yīng)的ΑΤΟ A/B機(jī)的輸出控制繼電器，負(fù)責(zé)控制ΑΤΟ A/B機(jī)的輸出與車輛之間的接口。當(dāng)該ATO A為主設(shè)備時(shí)(繼電器ATP-ATO-A勵(lì)磁)，由繼電器ATP-ATO-A將ATO A機(jī)輸出的列車控制指令輸出至列車控制接口；當(dāng)該ATO B為主設(shè)備時(shí)(繼電器ATP-ATO-B勵(lì)磁)，由繼電器ATP-ATO-B將ATO B機(jī)輸出的列車控制指令輸出至列車控制接口。
[0036]同時(shí)，繼電器ΑΤΡ-ΑΤ0-Α/Β通過一組節(jié)點(diǎn)控制ΑΤΟ A/B機(jī)輸出端口的電源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)ATO繼電端口輸出的主動(dòng)控制，主要包括所述列車控制指令包括:牽引、制動(dòng)、激活、門控及狀態(tài)表示，同時(shí)，通過兩組節(jié)點(diǎn)控制ATO模擬量輸出，保證系統(tǒng)切換的可靠性和有效性。
[0037]由前述可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例中ΑΤΟ A/B機(jī)輸出的列車控制指令是通過并行輸出控制單元來實(shí)現(xiàn)，而并行輸出控制單元由ATP仲裁設(shè)備來控制，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)ATO設(shè)備發(fā)生故障后，ATP仲裁設(shè)備可以通過并行輸出控制單元來控制該ATO設(shè)備的輸出，同時(shí)，切換至正常工作的ATO設(shè)備，來杜絕了 ATO設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障(如邏輯運(yùn)算錯(cuò)誤、繼電器粘連)情況下，輸出錯(cuò)誤控車指令的可能。
[0038]基于上述內(nèi)容，本實(shí)用新型實(shí)施例中的仲裁設(shè)備主要具備如下功能:
[0039]I)實(shí)時(shí)監(jiān)督ΑΤΟ A/B機(jī)的自檢狀態(tài)信息并對(duì)其合理性進(jìn)行檢查，以判斷ΑΤΟ A/B機(jī)的工作狀態(tài)；
[0040]2)根據(jù)ΑΤΟ A/B機(jī)的工作狀態(tài)選擇主用工作機(jī)，并輸出相應(yīng)的仲裁命令控制ΑΤΡ-ΑΤ0-Α/Β 繼電器；
[0041]3)實(shí)時(shí)檢查負(fù)責(zé)ATO輸出控制的ΑΤΡ-ΑΤ0-Α/Β繼電器狀態(tài)信息，確保主用設(shè)備的輸出控制繼電器正常勵(lì)磁；備用設(shè)備輸出控制繼電器為失電狀態(tài)。
[0042]4)繼電器粘連、通信中斷等故障狀態(tài)的時(shí)，進(jìn)行ATO主備機(jī)的切換。
[0043]具體的工作流程可參見圖5。
[0044]本實(shí)用新型實(shí)施中，切換邏輯的判斷和切換動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)都由外部第三方仲裁設(shè)備完成，極大簡化了 ATO設(shè)備(ΑΤΟ A/B機(jī))中軟件復(fù)雜程度。另外，外部設(shè)備的介入，可以保證輸出結(jié)果的唯一性。從硬件機(jī)制上避免了故障情況下兩路ATO設(shè)備同時(shí)輸出的可能性。在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到設(shè)備的簡化和車載設(shè)備的整體功能架構(gòu)，仲裁設(shè)備的功能由車載ATP子系統(tǒng)完成。車載ATP系統(tǒng)安全完整性等級(jí)為SIL4級(jí)，在可用性和安全性上都可以滿足設(shè)計(jì)需要；并且ATO設(shè)備的所有控車輸出指令都需要得到仲裁設(shè)備的許可，當(dāng)ATO設(shè)備發(fā)生故障后，仲裁設(shè)備可以通過并行輸出控制單元的繼電器組合可靠的切除ATO設(shè)備的輸出。杜絕了 ATO設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障(如邏輯運(yùn)算錯(cuò)誤、繼電器粘連)情況下，輸出錯(cuò)誤控車指令的可能。
[0045]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙機(jī)熱備的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:獨(dú)立配置在頭尾兩端的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO ;其中，每一端的ATO系統(tǒng)中均包括:ΑΤ0系統(tǒng)A機(jī)、ATO系統(tǒng)B機(jī)、仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元； 所述ATO系統(tǒng)A機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述ATO系統(tǒng)B機(jī)分別與所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連；所述仲裁設(shè)備及并行輸出控制單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述并行輸出控制單元包括:帶有強(qiáng)制導(dǎo)向反饋檢測(cè)接點(diǎn)的繼電器A與繼電器B ; 其中，繼電器A與ATO系統(tǒng)A機(jī)相連，繼電器B與ATO系統(tǒng)B機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述仲裁設(shè)備分別與所述并行輸出控制單元中的繼電器A與繼電器B相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述仲裁設(shè)備為列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)ATP。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203732945SQ201320823925
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】李亮, 孟軍, 郜洪民, 陳寧寧, 尹遜政, 許碩, 王芃, 孫旺, 王超, 李博, 賈鵬, 徐杰, 鄭偉, 賓海豐, 王俊鋒 申請(qǐng)人:中國鐵道科學(xué)研究院, 中國鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所, 北京市華鐵信息技術(shù)開發(fā)總公司, 北京銳馳國鐵智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)有限公司