一种信号CTCS+ATO车载自动换端系统及方法与流程

一种信号ctcs+ato车载自动换端系统及方法
技术领域
1.本发明涉及铁路信号工程技术领域，尤其涉及一种信号ctcs+ato车载自动换端系统及方法。


背景技术：

2.现有ctcs信号制式的线路上运行的动车组列车，车头车尾各装备1套信号ctcs车载设备。但两套车载设备之间并不通信，需要换端时，由司机人工关闭一端的驾驶台(信号车载设备随之关闭)，然后再人工开启另一端的驾驶台。
3.目前各地地方政府自主建设的市域/城际铁路多采用ctcs+ato列控系统，采用公交化运营，追踪间隔目标为3min，而上述人工换端的方式严重制约了列车在折返站的折返能力，已成为制约全线实现3min追踪间隔的瓶颈。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种信号ctcs+ato车载自动换端系统及方法，旨在解决因人工换端时间过长而制约了车辆的折返能力的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，所述一种信号ctcs+ato车载自动换端系统包括以下步骤：
7.所述第一车载端，用于在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至所述第二车载端；
8.所述第二车载端，用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；
9.所述第二车载端，还用于在发送所述折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。
10.可选地，所述第二车载端，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，由休眠模式进入待机模式并向所述车辆输出制动信号。
11.可选地，所述第二车载端，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向所述第一车载端发送换端确认请求信号并更新显示屏信息；
12.所述第一车载端，还用于在接收换端确认请求信号时，断开与所述临时限速服务器的连接并进入待机模式。
13.可选地，所述第一车载端，还用于在接收到所述车辆发送的休眠信号时，进入休眠模式并停止向所述车辆输出制动信号。
14.可选地，所述第一车载端包括：通信判断单元、信息判断单元、模式判断单元、折返状态判断单元、手柄状态判断单元及车门状态判断单元；
15.所述通信判断单元，用于判断所述第一车载端的车载设备和所述第二车载端的车
载设备是否正常以及车地通信是否正常；
16.所述信息判断单元，用于判断是否提前收到自动折返运行计划信息；
17.所述模式判断单元，用于判断车载设备是否处于自动驾驶模式；
18.所述折返状态判断单元，用于在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入自动折返状态；
19.所述手柄状态判断单元，用于判断手柄位置是否正确；
20.所述车门状态判断单元，用于判断车门是否关闭。
21.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种信号ctcs+ato车载自动换端方法，所述一种信号ctcs+ato车载自动换端方法应用于所述一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，所述系统包括：第一车载端、第二车载端和临时限速服务器，所述方法包括：
22.所述第一车载端在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至所述第二车载端；
23.所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；
24.所述第二车载端在发送所述折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。
25.可选地，所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时的步骤，包括：
26.所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，由休眠模式进入待机模式并向所述车辆输出制动信号。
27.可选地，所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时的步骤，包括：
28.所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向所述第一车载端发送换端确认请求信号并更新显示屏信息；
29.所述第一车载端在接收换端确认请求信号时，断开与所述临时限速服务器的连接并进入待机模式。
30.可选地，所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号的步骤之后，还包括：
31.所述第一车载端在接收到所述车辆发送的休眠信号时，进入休眠模式并停止向所述车辆输出制动信号。
32.可选地，所述第一车载端在具备预设自检条件时的步骤之前，还包括：
33.通信判断单元判断所述第一车载端的车载设备和所述第二车载端的车载设备是否正常以及车地通信是否正常；
34.信息判断单元判断是否提前收到自动折返运行计划信息；
35.模式判断单元判断车载设备是否处于自动驾驶模式；
36.折返状态判断单元在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入自动折返状态；
37.手柄状态判断单元判断手柄位置是否正确；
38.车门状态判断单元判断车门是否关闭。
39.本发明公开了一种信号ctcs+ato车载自动换端系统及方法，该系统包括：第一车载端、第二车载端和临时限速服务器；第一车载端，用于在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至第二车载端；第二车载端，用于在接收换端的请求和换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；第二车载端，还用于在发送折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。本发明由第一车载端在具备预设自检条件时向第二车载端发送换端请求和数据，第二车载端在接收到后完成自动换端并向车辆发送折返激活信号以及完成注册，此时第一车载端进入休眠模式并由第二车载端开始运作，从而实现了自动换端，防止因人工换端时间过长而制约车辆折返能力。
附图说明
40.图1为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统第一实施例的结构示意图；
41.图2为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统第二实施例的结构示意图；
42.图3为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端方法第一实施例的流程示意图；
43.图4为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统一实施例的站后自动折返示意图；
44.图5为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统一实施例的原地自动折返示意图；
45.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
46.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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
47.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
48.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
49.参照图1，图1为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统第一实施例的结构示意图，提出本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统第一实施例。
50.如图1所示，一种信号ctcs+ato车载自动换端系统包括：第一车载端10、第二车载端20和临时限速服务器30。
51.所述第一车载端10，用于在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至所述第二车载端20。
52.应理解的是，现有ctcs信号制式的线路上运行的动车组列车，车头车尾各装备1套信号ctcs车载设备。但两套车载设备之间并不通信，需要换端时，由司机人工关闭一端的驾驶台(信号车载设备随之关闭)，然后再人工开启另一端的驾驶台。该端的信号车载设备启动并重新完成自检后，需司机重新输入车次号、司机号、tsrs的id号等信息。
53.由于上述过程均由人工操作，所需时间较久，通常需3min以上。若采用单司机时，以200.5m长的8节编动车组为例，尚需司机从列车车头走到车尾，走行时间需要约3min，上述换端时间即需要6min以上。若为16节编动车组，则换端时间需要约9min以上。加上折返时列车进出折返线的走行时间，采用人工换端时折返时间通常达到9～15min。
54.目前各地地方政府自主建设的市域/城际铁路多采用ctcs+ato列控系统，采用公交化运营，追踪间隔目标为3min，而上述人工换端的方式严重制约了列车在折返站的折返能力，已成为制约全线实现3min追踪间隔的瓶颈。
55.为了克服上述缺陷，本实施例在第一车载端10具备预设自检条件时，将换端请求和换端数据传输至第二车载端20，第二车载端20在接收到换端请求和换端数据时向车辆发送折返激活信号并通过控制驾驶台自动折返指示灯常亮告知第一车载端10，让第一车载端10进行休眠模式，并且第二车载端20在向车辆发送折返激活信号后完成开机注册以及向临时限速服务器30发送自动换端结束信号。本实施例通过实现第一车载端10和第二车载端20之间的数据交互实现自动换端，从而解决了因人工进行换端而导致换端时间过长的问题，通过缩短换端时间提高了车辆在折返站的折返能力。
56.可以理解的是，通过本实施例实现自动换端，能让信号ctcs车载设备的换端时间，由6～9min，缩短为20s以内(甚至部分设备厂家可实现5s内换端)，解决了实现3min自动折返的关键技术问题，也为有公交化运营需求的市域/城际线路实现全线3min追踪间隔奠定了基础，高峰小时的列车对数可提高2～3倍，较大了提升了线路的输送能力，创造良好的经济效益和社会效益。
57.可以理解的是，ctcs+ato车载设备包括ctcs2+ato车载设备及ctcs3+ato车载设备，列车两端的ctcs+ato车载设备实现自动换端可以是车载设备自动完成两端信息交互并交接控制权。
58.可以理解的是，第一车载端10可以是列车的首部车载设备端，第二车载端20可以是列车尾部车载设备端。
59.需要说明的是，在站后自动折返时列车在折返线停稳后或者原地自动折返时列车在股道停稳停准后，第一车载端10向所述列车输出制动信号。
60.需要说明的是，站后折返可以是列车进入股道后，先运行至折返线，关闭第一车载端10驾驶台，激活第二车载端20驾驶台后，列车运行至另一股道，完成发车准备，站后折返既可以是通过人工进行操作，也可以是自动进行站后折返，本实施例对此不加以限制；原地折返可以是指列车进入股道后，关闭第一车载端10驾驶台，激活第二车载端20驾驶台后，列车准备向另一方向发车。
61.对于站后自动折返，可以是在整个折返过程中，包括驶入折返线、换端和折出过程都不需要司机在驾驶台控制操作。第一车载端10的ctcs车载设备在站台股道接收到司机下发的自动折返发车指令后，由ato车载设备自动驾驶列车从到达站台股道驶入折返线停稳后，两端车载设备及车辆驾驶端自动完成控制权的交接，再由第二车载端ato车载设备自动
驾驶列车折出折返线后到站台股道停准停稳。
62.为了便于理解，参照图4进行说明，图4为站后自动折返示意图，图中a为第一车载端10，b为第二车载端20。
63.对于原地自动折返，可以是列车在股道停稳后，由司机发起换端操作，车载设备自动完成两端的信息交互并交接控制权，司机激活驾驶台启动第二车载端20车载设备。由于此过程中列车并未移动，“原地自动折返”也可称为“原地自动换端”，本实施例对此不加以限制。
64.为了便于理解，参照图5进行说明，图5为原地自动折返示意图，图中a为第一车载端10，b为第二车载端20。
65.需要说明的是，站后折返时在驾驶室钥匙未拔出时，检测到ato启动按钮被按压，具备进入折返线条件时，可自动发往折返线，但列车到达折返轨停稳后，不应进行自动换端操作。
66.需要说明的是，第一车载端10向第二车载端20传输的换端数据可以是车载内部状态信息(周期信息)、tsrs id和tsrs ip号、换端后的车次号、车长、司机号以及轨道区段载频上下行方向信息及载频信息(仅站后自动折返时，4节编组列车尚需传输该信息，用于b端车载锁频，避免邻线干扰)，本实施例对此不加以限制。
67.需要说明的是，第一车载端10通过车辆贯通线向第二车载端20发送换端请求和换端数据，动车组车头车尾之间增加敷设2根贯通线，不同物理径路敷设。贯通线优先采用既有的车辆mvb总线，不具备条件时，单独给信号专业敷设mvb总线。当2列4节编组的动车组重联为1列8节编组的动车组时，重联后的动车组的贯通线仍应保持贯通。贯通线在布线过程中，要求布在独立金属线槽内(金属线槽要接地良好)，不要将线缆放置得与其他电缆太近(尤其是承载牵引电流和其他大电流的电缆)，或者保证与它们以直角交叉。
68.进一步地，为了实现自动换端减少时间成本，所述第一车载端10包括：通信判断单元、信息判断单元、模式判断单元、折返状态判断单元、手柄状态判断单元及车门状态判断单元；
69.所述通信判断单元，用于判断所述第一车载端10的车载设备和所述第二车载端20的车载设备是否正常以及车地通信是否正常；
70.所述信息判断单元，用于判断是否提前自动折返运行计划信息；
71.所述模式判断单元，用于判断车载设备是否处于自动驾驶模式；
72.所述折返状态判断单元，用于在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入自动折返状态；
73.所述手柄状态判断单元，用于判断手柄位置是否正确；
74.所述车门状态判断单元，用于判断车门是否关闭。
75.可以理解的是，在第一车载端10满足上述通信判断单元、信息判断单元、模式判断单元、折返状态判断单元、手柄状态判断单元及车门状态判断单元的判断条件后，即表示第一车载端10具备预设自检条件，此时，第一车载端10发起换端，将换端请求和换端数据传输至第二车载端20。
76.需要说明的是，通信判断单元用来判断第一车载端10和第二车载端20的atp、ato车载设备是否正常以及车地通信是否正常；信息判断单元用来判断是否已经提前收到ctc
发送的自动折返运行计划信息；模式判断单元用来判断车载设备是否处于自动驾驶模式(am模式)；折返状态判断单元用来判断在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入站后自动折返状态或者原地自动折返状态；手柄状态判断单元用来判断两端驾驶室的手柄位置是否处于零位；车门状态判断单元用来判断站后自动折返时车门是否关闭且锁闭。
77.需要说明的是，列车两端的信号车载设备均为同一厂家的设备，两端车载设备间的信息传输为厂商内部定义的通信协议。但车地之间的信息传输，为实现不同厂商设备间的互联互通，需进行统一定义。
78.现有ctcs+ato列控系统车-地的无线通信协议中，地
→
车用户数据包分别为ctcs-2、ctcs-12、ctcs-41、ctcs-42、ctcs-43，车
→
地用户数据包分别为ctcs-44、ctcs-45、ctcs-46，为与老协议兼容，与自动折返、自动换端相关的均使用新定义的协议ctcs-47及ctcs-48，其余现有协议均维持不变。
79.为了便于理解，参照表1和表2进行说明，表1为ctcs-47协议表和表2为ctcs-48协议表。
80.表1ctcs-47协议表
81.[0082][0083]
表2_ctcs-48协议表
[0084]
[0085]
[0086][0087]
所述第二车载端20，用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号。
[0088]
需要说明的是，第二车载端20在接收到换端请求和换端数据时，由休眠模式进入待机模式并向第一车载设备端10发送换端请求确认信号，以及更新显示屏(dmi)上的相关信息和状态信息。
[0089]
可以理解的是，向车辆发送折返激活信号表示车辆在完成换端后，第二车载端20向车辆发送折返激活信号，车辆在接收到折返激活信号时，激活车辆的驾驶台，此时车头和车尾互换，即原来属于车头的第一车载端10变成车尾并进入休眠模式，原来属于车尾的第二车载端20变成车头并完成开机注册。
[0090]
可以理解的是，第二车载端20向车辆发送折返激活信号激活驾驶台并点亮驾驶台自动折返指示灯。
[0091]
需要说明的是，车载设备与车辆间的接口除按国铁集团《高速铁路ato系统车载设备接口暂行技术条件》(tj/dw 216-2019)执行外，车载设备与车辆新增下列接口：自动折返功能信号车载与车辆之间可采用通信接口，也可采用继电接口。若采用通信接口实现困难，则采用继电接口。采用通信接口时，通信采用trdp协议组播方式，传输层使用udp17224端口。采用继电接口时，继电接口分为电平信号接口和干接点信号接口两种方式。车辆提供的继电器接口电压为直流77～137.5v，电流最大不超过100ma。电平信号接口为直流110v，高电平需保持至少500ms(暂定)以上。
[0092]
为了便于理解，参照表3进行说明，表3为车载设备和车辆的继电接口表。
[0093]
表3_车载设备和车辆的继电接口表
[0094][0095]
进一步地，为了实现自动换端，所述第二车载端20，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，由休眠模式进入待机模式并向所述车辆输出制动信号。
[0096]
可以理解的是，在第一车载端10拥有车辆控制权时，第二车载端20处于休眠模式不具备对车辆的控制权，在进行自动换端时需要交接控制权，在第一车载端10将换端请求和换端数据传输至第二车载端20时，第二车载端20从休眠模式进入待机模式。
[0097]
所述第二车载端20，还用于在发送所述折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器30发送自动换端结束信号。
[0098]
可以理解的是，第二车载端20在待机模式下自动完成开机注册，例如进行ebcu自检等，本实施例对此不加以限制。
[0099]
需要说明的是，自动折返过程中，车辆任意一端检测到驾驶台插入钥匙激活时，应取消输出的等效驾驶室激活及方向手柄前向、折返激活反馈信号。在自动折返过程中，若车辆反馈的折返激活反馈信号丢失，车载设备退出自动换端过程，并保持制动。
[0100]
需要说明的是，为实现自动折返功能，在车载设备自动换端后，即使尚未插入车钥匙，车辆的驾驶端也应随之换端；在车载换端作业过程中，动车组列车持续输出制动命令，并将“保持制动”信号输出给列控系统的安全接口信息不应变化；应及时(500ms以内)输出驾驶端激活信息；车载自动换端过程中，若未人工按下开/关车门按钮，车辆应确保车门状态维持原有状态不变；动车组重联或解编后，车辆应向车载设备提供新的列车的车长及编组信息。
[0101]
进一步地，为了防止第一车载端10和第二车载端20同时具有对车辆的控制权，所述第一车载端10，还用于在接收到所述车辆发送的休眠信号时，进入休眠模式并停止向所述车辆输出制动信号。
[0102]
可以理解的是，第二车载端20在向车辆发送折返激活信号用来激活驾驶台并点亮驾驶台自动折返指示灯时，车辆的控制权交由第二车载端20进行控制，此时，车辆会向第一车载端10发送休眠信号，第一车载端10需要进入休眠模式并停止对车辆输出制动信号，不在具备对车辆的控制权。
[0103]
需要说明的是，第一车载端10和第二车载端20在任何时间内，均不应同时具有控制权。若在换端的瞬时同时无控制权，车辆可以通过一些制动措施禁止进行移动。
[0104]
本实施例提供一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，所述系统包括：第一车载端10、第二车载端20和临时限速服务器30；第一车载端10，用于在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至第二车载端；第二车载端20，用于在接收换端的请求和换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；第二车载端20，还用于在发送折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器30发送自动换端结束信号。本发明在第一车载端10满足预设自检条件时向第二车载端20发送换端请求和数据，第二车载端20在接收到换端请求和数据后完成换端，再向车辆发送折返激活信号并完成注册，此时第一车载端10进入休眠模式并由第二车载端20开始运作，从而实现了自动换端，防止因人工换端时间过长而制约车辆折返能力。
[0105]
参照图2，图2为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统第二实施例的结构示意图，基于上述一种信号ctcs+ato车载自动换端系统第一实施例提出本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端系统第二实施例。
[0106]
所述第二车载端20，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向所述第一车载端10发送换端确认请求信号并更新显示屏信息。
[0107]
需要说明的是，第二车载端20向所述第一车载端10发送换端确认请求信号可以是将车载内部状态信息(周期信息)和第二车载端20驾驶手柄的位置传输至第一车载端10。
[0108]
可以理解的是，第二车载端20向第一车载端10发送换端确认请求信号后会更新dmi显示屏的相关信息和状态信息，例如，是否上电、是否已经完全启动以及是否处在待机模式等，本实施例对此不加以限制。
[0109]
可以理解的是，车载设备应在自动折返及自动换端过程中出现故障时在dmi上给出报警信息，并保持输出制动。
[0110]
所述第一车载端10，还用于在接收换端确认请求信号时，断开与所述临时限速服务器30的连接并进入待机模式。
[0111]
需要说明的是，第一车载端10在进入待机模式前，会向车辆发送折返激活信号，在第一车载端10接收到第二车载20端发送的换端请求确认信号后进入待机模式，停止向车辆发送折返激活信号并向临时限速服务器30发送断开信号与临时限速服务器30断开连接。
[0112]
本实施例中所述第二车载端20，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向所述第一车载端10发送换端确认请求信号并更新显示屏信息；所述第一车载端10，还用于在接收换端确认请求信号时，断开与所述临时限速服务器30的连接并进入待机模式。本实施例第一车载端10在接收到第二车载端20发送的换端确认请求信号后停止向车辆发送折返激活信号进入待机模式，并与临时限速服务器30断开连接，从而实现第一车载端10与第二车载端20对车辆控制权的交接。
[0113]
此外，本发明实施例还提出一种信号ctcs+ato车载自动换端方法，参照图3，图3为本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端方法第一实施例的流程示意图，提出本发明一种信号ctcs+ato车载自动换端方法第一实施例。
[0114]
步骤s10：所述第一车载端在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至所述第二车载端。
[0115]
应理解的是，现有ctcs信号制式的线路上运行的动车组列车，车头车尾各装备一套信号ctcs车载设备。但两套车载设备之间并不通信，需要换端时，由司机人工关闭一端的驾驶台(信号车载设备随之关闭)，然后再人工开启另一端的驾驶台。该端的信号车载设备启动并重新完成自检后，需司机重新输入车次号、司机号、tsrs的id号等信息。
[0116]
由于上述过程均由人工操作，所需时间较久，通常需3min以上。若采用单司机时，以200.5m长的8节编动车组为例，尚需司机从列车车头走到车尾，走行时间需要约3min，上述换端时间即需要6min以上。若为16节编动车组，则换端时间需要约9min以上。加上折返时列车进出折返线的走行时间，采用人工换端时折返时间通常达到9～15min。
[0117]
目前各地地方政府自主建设的市域/城际铁路多采用ctcs+ato列控系统，采用公交化运营，追踪间隔目标为3min，而上述人工换端的方式严重制约了列车在折返站的折返能力，已成为制约全线实现3min追踪间隔的瓶颈。
[0118]
为了克服上述缺陷，本实施例在第一车载端具备预设自检条件时，将换端请求和换端数据传输至第二车载端，第二车载端在接收到换端请求和换端数据时向车辆发送折返激活信号并通过控制驾驶台自动折返指示灯常亮告知第一车载端，让第一车载端进行休眠模式，并且第二车载端在向车辆发送折返激活信号后完成开机注册以及向临时限速服务器发送自动换端结束信号。本实施例通过实现第一车载端和第二车载端之间的数据交互实现自动换端，从而解决了因人工进行换端而导致换端时间过长的问题，通过缩短换端时间提高了车辆折返站的折返能力。
[0119]
可以理解的是，通过本实施例实现自动换端，能让信号ctcs车载设备的换端时间，由6～9min，缩短为20s以内(甚至部分设备厂家可实现5s内换端)，解决了实现3min自动折返的关键技术问题，也为有公交化运营需求的市域/城际线路实现全线3min追踪间隔奠定了基础，高峰小时的列车对数可提高2～3倍，较大了提升了线路的输送能力，创造良好的经济效益和社会效益。
[0120]
可以理解的是，ctcs+ato车载设备包括ctcs2+ato车载设备及ctcs3+ato车载设备，列车两端的ctcs+ato车载设备实现自动换端可以是车载设备自动完成两端信息交互并交接控制权。
[0121]
可以理解的是，第一车载端可以是列车的首部车载设备端，第二车载端可以是列车尾部车载设备端。
[0122]
需要说明的是，在站后自动折返时列车在折返线停稳后或者原地自动折返时列车在股道停稳停准后，第一车载端向所述列车输出制动信号。
[0123]
需要说明的是，站后折返可以是列车进入股道后，先运行至折返线，关闭第一车载端的驾驶台，激活第二车载端的驾驶台后，列车运行至另一股道，完成发车准备，站后折返既可以是通过人工进行操作，也可以是自动进行站后折返，本实施例对此不加以限制；原地折返可以是指列车进入股道后，关闭第一车载端驾驶台，激活第二车载端驾驶台后，列车准备向另一方向发车。
[0124]
对于站后自动折返，可以是在整个折返过程中，包括驶入折返线、换端和折出过程都不需要司机在驾驶台控制操作。第一车载端的ctcs车载设备在站台股道接收到司机下发的自动折返发车指令后，由ato车载设备自动驾驶列车从到达站台股道驶入折返线停稳后，两端车载设备及车辆驾驶端自动完成控制权的交接，再由第二车载端ato车载设备自动驾
驶列车折出折返线后到站台股道停准停稳。为了便于理解，参照图4进行说明。
[0125]
对于原地自动折返，可以是列车在股道停稳后，由司机发起换端操作，车载设备自动完成两端的信息交互并交接控制权，司机激活驾驶台启动第二车载端车载设备。由于此过程中列车并未移动，“原地自动折返”也可称为“原地自动换端”，本实施例对此不加以限制。为了便于理解，参照图5进行说明。
[0126]
需要说明的是，站后折返时在驾驶室钥匙未拔出时，检测到ato启动按钮被按压，具备进入折返线条件时，可自动发往折返线，但列车到达折返轨停稳后，不应进行自动换端操作。
[0127]
需要说明的是，第一车载端向第二车载端传输的换端数据可以是车载内部状态信息(周期信息)、tsrs id和tsrs ip号、换端后的车次号、车长、司机号以及轨道区段载频上下行方向信息及载频信息(仅站后自动折返时，4节编组列车尚需传输该信息，用于b端车载锁频，避免邻线干扰)，本实施例对此不加以限制。
[0128]
需要说明的是，第一车载端通过车辆贯通线向第二车载端发送换端请求和换端数据，动车组车头车尾之间增加敷设2根贯通线，不同物理径路敷设。贯通线优先采用既有的车辆mvb总线，不具备条件时，单独给信号专业敷设mvb总线。当2列4节编组的动车组重联为1列8节编组的动车组时，重联后的动车组的贯通线仍应保持贯通。贯通线在布线过程中，要求布在独立金属线槽内(金属线槽要接地良好)，不要将线缆放置得与其他电缆太近(尤其是承载牵引电流和其他大电流的电缆)，或者保证与它们以直角交叉。
[0129]
进一步地，为了实现自动换端减少时间成本，因此本实施例步骤s10之前可包括：
[0130]
通信判断单元判断所述第一车载端的车载设备和所述第二车载端的车载设备是否正常以及车地通信是否正常；
[0131]
信息判断单元判断是否提前自动折返运行计划信息；
[0132]
模式判断单元判断车载设备是否处于自动驾驶模式；
[0133]
折返状态判断单元在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入自动折返状态；
[0134]
手柄状态判断单元判断手柄位置是否正确；
[0135]
车门状态判断单元判断车门是否关闭。
[0136]
可以理解的是，在第一车载端满足上述通信判断单元、信息判断单元、模式判断单元、折返状态判断单元、手柄状态判断单元及车门状态判断单元的判断条件后，即表示第一车载端具备预设自检条件，此时，第一车载端发起换端，将换端请求和换端数据传输至第二车载端。
[0137]
需要说明的是，通信判断单元用来判断第一车载端和第二车载端的atp、ato车载设备是否正常以及车地通信是否正常；信息判断单元用来判断是否已经提前收到ctc发送的自动折返运行计划信息；模式判断单元用来判断车载设备是否处于自动驾驶模式(am模式)；折返状态判断单元用来判断在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入站后自动折返状态或者原地自动折返状态；手柄状态判断单元用来判断两端驾驶室的手柄位置是否处于零位；车门状态判断单元用来判断站后自动折返时车门是否关闭且锁闭。
[0138]
需要说明的是，列车两端的信号车载设备均为同一厂家的设备，两端车载设备间的信息传输为厂商内部定义的通信协议。但车地之间的信息传输，为实现不同厂商设备间
的互联互通，需进行统一定义。
[0139]
现有ctcs+ato列控系统车-地的无线通信协议中，地
→
车用户数据包分别为ctcs-2、ctcs-12、ctcs-41、ctcs-42、ctcs-43，车
→
地用户数据包分别为ctcs-44、ctcs-45、ctcs-46，为与老协议兼容，与自动折返、自动换端相关的均使用新定义的协议ctcs-47及ctcs-48，其余现有协议均维持不变。
[0140]
为了便于理解，参照表1和表2进行说明，表1为ctcs-47协议表和表2为ctcs-48协议表。
[0141]
表1ctcs-47协议表
[0142]
[0143][0144]
表2_ctcs-48协议表
[0145]
[0146][0147]
步骤s20：所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号。
[0148]
需要说明的是，第二车载端在接收到换端请求和换端数据时，由休眠模式进入待机模式并向第一车载设备端1发送换端请求确认信号，以及更新显示屏(dmi)上的相关信息和状态信息。
[0149]
可以理解的是，向车辆发送折返激活信号表示车辆在完成换端后，第二车载端20向车辆发送折返激活信号，车辆在接收到折返激活信号时，激活车辆的驾驶台，此时车头和车尾互换，即原来属于车头的第一车载端变成车尾并进入休眠模式，原来属于车尾的第二车载端变成车头并完成开机注册。
[0150]
可以理解的是，第二车载端向车辆发送折返激活信号激活驾驶台并点亮驾驶台自
动折返指示灯。
[0151]
需要说明的是，车载设备与车辆间的接口除按国铁集团《高速铁路ato系统车载设备接口暂行技术条件》(tj/dw 216-2019)执行外，车载设备与车辆新增下列接口：自动折返功能信号车载与车辆之间可采用通信接口，也可采用继电接口。若采用通信接口实现困难，则采用继电接口。采用通信接口时，通信采用trdp协议组播方式，传输层使用udp17224端口。采用继电接口时，继电接口分为电平信号接口和干接点信号接口两种方式。车辆提供的继电器接口电压为直流77～137.5v，电流最大不超过100ma。电平信号接口为直流110v，高电平需保持至少500ms(暂定)以上。
[0152]
为了便于理解，参照表3进行说明，表3为车载设备和车辆的继电接口表。
[0153]
表3_车载设备和车辆的继电接口表
[0154][0155]
进一步地，为了实现自动换端，因此本实施例步骤s20可包括：
[0156]
所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，由休眠模式进入待机模式并向所述车辆输出制动信号。
[0157]
可以理解的是，在第一车载端拥有车辆控制权时，第二车载端处于休眠模式不具备对车辆的控制权，在进行自动换端时需要交接控制权，在第一车载端将换端请求和换端数据传输至第二车载端时，第二车载端从休眠模式进入待机模式。
[0158]
进一步地，为了实现对车辆控制权的交接，因此本实施例步骤s20还可包括：
[0159]
所述第二车载端，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向所述第一车载端发送换端确认请求信号并更新显示屏信息；
[0160]
所述第一车载端，还用于在接收换端确认请求信号时，断开与所述临时限速服务器的连接并进入待机模式。
[0161]
需要说明的是，第二车载端向所述第一车载端发送换端确认请求信号可以是将车载内部状态信息(周期信息)和第二车载端驾驶手柄的位置传输至第一车载端。
[0162]
可以理解的是，第二车载端向第一车载端发送换端确认请求信号后会更新dmi显示屏的相关信息和状态信息，例如，是否上电、是否已经完全启动以及是否处在待机模式
等，本实施例对此不加以限制。
[0163]
可以理解的是，车载设备应在自动折返及自动换端过程中出现故障时在dmi上给出报警信息，并保持输出制动。
[0164]
需要说明的是，第一车载端在进入待机模式前，会向车辆发送折返激活信号的，在第一车载端接收到第二车载端发送的换端请求确认信号后进入待机模式，停止向车辆发送折返激活信号。
[0165]
进一步地，为了防止第一车载端和第二车载端同时具有对车辆的控制权，因此本实施例步骤s20之后，还包括：
[0166]
所述第一车载端，还用于在接收到所述车辆发送的休眠信号时，进入休眠模式并停止向所述车辆输出制动信号。
[0167]
可以理解的是，第二车载端向车辆发送折返激活信号用来激活驾驶台并点亮驾驶台自动折返指示灯时，车辆的控制权交由第二车载端进行控制，此时，车辆会向第一车载端发送休眠信号，第一车载端需要进入休眠模式并停止对车辆输出制动信号，不在具备对车辆的控制权。
[0168]
需要说明的是，第一车载端和第二车载端在任何时间内，均不应同时具有控制权。若在换端的瞬时同时无控制权，车辆可以通过一些制动措施禁止进行移动。
[0169]
步骤s30：所述第二车载端在发送所述折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。
[0170]
可以理解的是，第二车载端在待机模式下自动完成开机注册，例如进行ebcu自检等，本实施例对此不加以限制。
[0171]
需要说明的是，自动折返过程中，车辆任意一端检测到驾驶台插入钥匙激活时，应取消输出的等效驾驶室激活及方向手柄前向、折返激活反馈信号。在自动折返过程中，若车辆反馈的折返激活反馈信号丢失，车载设备退出自动换端过程，并保持制动。
[0172]
需要说明的是，为实现自动折返功能，在车载设备自动换端后，即使尚未插入车钥匙，车辆的驾驶端也应随之换端；在车载换端作业过程中，动车组列车持续输出制动命令，并将“保持制动”信号输出给列控系统的安全接口信息不应变化；应及时(500ms以内)输出驾驶端激活信息；车载自动换端过程中，若未人工按下开/关车门按钮，车辆应确保车门状态维持原有状态不变；动车组重联或解编后，车辆应向车载设备提供新的列车的车长及编组信息。
[0173]
本实施例提供一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，所述系统包括：第一车载端、第二车载端和临时限速服务器；第一车载端，用于在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至第二车载端；第二车载端，用于在接收换端的请求和换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；第二车载端，还用于在发送折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。本发明在第一车载端满足预设自检条件时向第二车载端发送换端请求和数据，第二车载端在接收到换端请求和数据后完成换端，再向车辆发送折返激活信号并完成注册，此时第一车载端进入休眠模式并由第二车载端开始运作，从而实现了自动换端，防止因人工换端时间过长而制约车辆折返能力。
[0174]
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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0175]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0176]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，其特征在于，所述一种信号ctcs+ato车载自动换端系统包括：第一车载端、第二车载端和临时限速服务器；所述第一车载端，用于在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至所述第二车载端；所述第二车载端，用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；所述第二车载端，还用于在发送所述折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。2.如权利要求1所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，其特征在于，所述第二车载端，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，由休眠模式进入待机模式并向所述车辆输出制动信号。3.如权利要求1所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，其特征在于，所述第二车载端，还用于在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向所述第一车载端发送换端确认请求信号并更新显示屏信息；所述第一车载端，还用于在接收换端确认请求信号时，断开与所述临时限速服务器的连接并进入待机模式。4.如权利要求1所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，其特征在于，所述第一车载端，还用于在接收到所述车辆发送的休眠信号时，进入休眠模式并停止向所述车辆输出制动信号。5.如权利要求1所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，其特征在于，所述第一车载端包括：通信判断单元、信息判断单元、模式判断单元、折返状态判断单元、手柄状态判断单元及车门状态判断单元；所述通信判断单元，用于判断所述第一车载端的车载设备和所述第二车载端的车载设备是否正常以及车地通信是否正常；所述信息判断单元，用于判断是否提前收到自动折返运行计划信息；所述模式判断单元，用于判断车载设备是否处于自动驾驶模式；所述折返状态判断单元，用于在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入自动折返状态；所述手柄状态判断单元，用于判断手柄位置是否正确；所述车门状态判断单元，用于判断车门是否关闭。6.一种信号ctcs+ato车载自动换端方法，其特征在于，所述一种信号ctcs+ato车载自动换端方法应用于所述一种信号ctcs+ato车载自动换端系统，所述系统包括：第一车载端、第二车载端和临时限速服务器，所述方法包括：所述第一车载端在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至所述第二车载端；所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；所述第二车载端在发送所述折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。
7.如权利要求6所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端方法，其特征在于，所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时的步骤，包括：所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，由休眠模式进入待机模式并向所述车辆输出制动信号。8.如权利要求6所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端方法，其特征在于，所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时的步骤，包括：所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向所述第一车载端发送换端确认请求信号并更新显示屏信息；所述第一车载端在接收换端确认请求信号时，断开与所述临时限速服务器的连接并进入待机模式。9.如权利要求6所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端方法，其特征在于，所述第二车载端在接收所述换端的请求和所述换端的数据时，向车辆发送折返激活信号的步骤之后，还包括：所述第一车载端在接收到所述车辆发送的休眠信号时，进入休眠模式并停止向所述车辆输出制动信号。10.如权利要求6所述的一种信号ctcs+ato车载自动换端方法，其特征在于，所述第一车载端在具备预设自检条件时的步骤之前，还包括：通信判断单元判断所述第一车载端的车载设备和所述第二车载端的车载设备是否正常以及车地通信是否正常；信息判断单元判断是否提前收到自动折返运行计划信息；模式判断单元判断车载设备是否处于自动驾驶模式；折返状态判断单元在所述车辆的钥匙拔出时，判断所述车载设备是否进入自动折返状态；手柄状态判断单元判断手柄位置是否正确；车门状态判断单元判断车门是否关闭。

技术总结
本发明公开了一种信号CTCS+ATO车载自动换端系统及方法，该系统包括：第一车载端、第二车载端和临时限速服务器；第一车载端，用于在具备预设自检条件时，将换端的请求及换端的数据传输至第二车载端；第二车载端，用于在接收换端的请求和换端的数据时，向车辆发送折返激活信号；第二车载端，还用于在发送折返激活信号时，完成开机注册并向所述临时限速服务器发送自动换端结束信号。本发明由第一车载端在具备预设自检条件时向第二车载端发送换端请求和数据，第二车载端在接收到后完成自动换端并向车辆发送折返激活信号，此时第一车载端进入休眠模式并由第二车载端开始运作，从而实现了自动换端，防止因人工换端时间过长而制约车辆折返能力。折返能力。折返能力。


技术研发人员：符萌 张伟 杨俐 胡光祥 王松林 张敏慧 石先明 李乾社 韩永强 宋睿 李超 易承龙
受保护的技术使用者：上海申铁投资有限公司
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/4/18