一种基于首尾冗余的车载运行控制系统的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于首尾冗余的车载运行控制系统。


背景技术：

2.列车运行控制系统作为轨道交通信号系统的重要组成部分，是保证列车安全、快速运行的关键。车载运行控制系统是列车运行控制系统的核心子系统，其可靠性和安全性直接影响整个列车运行控制系统的可靠性、安全性和运行效率。车载运行控制系统通常采用冗余方式来保证其安全性。
3.目前，车载运行控制系统大多采用单端冗余方式，通常采用单端2乘2取2或单端3取2的冗余方式。这种方式下，列车运行时一端的车载运行控制系统处于工作状态，而另一端的车载运行控制系统处于待机状态，导致车载设备利用率低；列车的首尾两端各采用两套设备，导致车载运行控制系统成本高。
4.因此，如何提高车载设备的可用性同时降低车载运行控制系统的成本，成为亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于首尾冗余的车载运行控制系统，用以解决现有技术中车载设备利用率低、成本高的缺陷，实现提高车载设备可用性、降低成本的效果。
6.第一方面，本发明提供一种车载运行控制系统，包括：
7.设置于列车首端的第一车辆信息采集设备、所述第一车辆信息采集设备对应的第一通信设备、设置于列车尾端的第二车辆信息采集设备、所述第二车辆信息采集设备对应的第二通信设备、以及列车运行主控制设备obcu设备；
8.其中，所述obcu设备中合设有第一obcu和第二obcu，所述第一obcu通过第一通信设备与所述第一车辆信息采集设备通信连接，所述第二obcu通过第二通信设备与所述第二车辆信息采集设备通信连接；合设的所述第一obcu和第二obcu之间数据共享。
9.根据本发明提供的一种车载运行控制系统，还包括：设置于列车首端的测速测距设备，和设置于列车尾端的测速测距设备，所述设置于列车首端的测速测距设备和所述设置于列车尾端的测速测距设备互为冗余。
10.第二方面，本发明提供一种车载运行控制方法，包括：在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。
11.根据本发明提供的一种车载运行控制方法，所述obcu设备获取到两个应答器的信息，包括：
12.所述obcu设备中的第一obcu获取所述两个应答器中第一应答器的信息；
13.所述obcu设备中的第二obcu获取所述两个应答器中第二应答器的信息。
14.根据本发明提供的一种车载运行控制方法，所述第一obcu获取的第一应答器的信
息，包括：
15.所述obcu设备中的第一obcu获取所述两个应答器的信息，所述第二obcu未获取任一个应答器的信息；或者
16.所述obcu设备中的第二obcu获取所述两个应答器的信息，所述第一obcu未获取任一个应答器的信息。
17.根据本发明提供的一种车载运行控制方法，还包括：
18.基于设置于列车激活端的测速测距设备，实时监控所述列车的测速测距状态；或者
19.在设置于列车激活端的测速测距设备故障的情况下，基于设置于列车非激活端的测速测距设备，实时监控所述列车的测速测距状态；
20.其中，所述列车激活端为所述列车首端和所述列车尾端中处于激活状态的一端；所述列车非激活端为所述列车首端和所述列车尾端中处于非激活状态的一端。
21.第三方面，本发明提供一种车载运行控制装置，包括：
22.列车定位建立模块，用于在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。
23.第四方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述车载运行控制方法。
24.第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述车载运行控制方法。
25.第六方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述车载运行控制方法。
26.本发明提供的一种基于首尾冗余的车载运行控制系统，通过首尾两端分别只设置一套车辆信息采集设备和对应的通信设备，合设第一obcu与第二obcu于列车运行主控制设备obcu设备中，第一obcu通过首端通信设备与首端车辆信息采集设备通信连接，第二obcu通过尾端通信设备与尾端车辆信息采集设备通信连接，合设的第一obcu和第二obcu之间数据共享，在车载运行控制系统中，实现了基于一套obcu设备和一套车载设备构建首尾冗余架构的过程，提高设备利用率，提升系统的可用性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
28.图1是本发明提供的车载运行控制系统的结构示意图之一；
29.图2是本发明提供的车载运行控制系统的结构示意图之二；
30.图3是本发明提供的车载运行控制方法的流程示意图；
31.图4是本发明提供的建立列车定位方法的流程图；
32.图5是本发明提供的测速测距设备首尾冗余流程图；
33.图6是本发明提供的车载运行控制装置的结构示意图；
34.图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，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。
36.图1是本发明提供的车载运行控制系统的结构示意图之一，如图1所示，所述系统包括：
37.设置于列车首端的第一车辆信息采集设备、所述第一车辆信息采集设备对应的第一通信设备、设置于列车尾端的第二车辆信息采集设备、所述第二车辆信息采集设备对应的第二通信设备、以及列车运行主控制设备obcu(on-board control unit，车载控制单元)设备；
38.其中，所述obcu设备中合设有第一obcu和第二obcu，所述第一obcu通过第一通信设备与所述第一车辆信息采集设备通信连接，所述第二obcu通过第二通信设备与所述第二车辆信息采集设备通信连接；合设的所述第一obcu和第二obcu之间数据共享。
39.可选地，所述第一车辆信息采集设备可以包括第一输入板、第一输出板、第一测速板和第一记录板。
40.可选地，所述第一通信设备可以为第一通信板。
41.可选地，所述第一车辆信息采集设备，可以通过第一通信设备与第一obcu通信。
42.可选地，所述第二车辆信息采集设备可以包括第二输入板、第二输出板、第二测速板和第二记录板。
43.可选地，所述第二通信设备可以为第二通信板。
44.可选地，所述第二车辆信息采集设备，可以通过第二通信设备与第二obcu通信。
45.可选地，所述obcu设备可以采用2乘2取2的冗余方式，根据地面设备zc、ats、ci信息和机车信息实现列车自动运行、防止列车超速运行，保证列车行车安全。
46.可选地，所述obcu设备可以包含合设在一起的第一obcu和第二obcu，第一obcu可以控制列车首端运行状态，第二obcu可以控制列车尾端运行状态，合设的所述第一obcu和第二obcu之间数据共享。
47.图2是本发明提供的车载运行控制系统的结构示意图之二，如图2所示，所述系统还包括：
48.设置于列车首端的第一输入板、第一输出板、第一测速板、第一记录板和第一btm；设置于列车尾端的第二输入板、第二输出板、第二测速板、第二记录板和第二btm。
49.可选地，所述第一输入板可以采集首端车辆开关和按钮的信息，如钥匙开关、开关门按钮、紧急制动、列车车门状态等信息，并将其通过第一通信板，发送给第一obcu；
50.可选地，所述第一输出板可以通过第一通信板，输出第一obcu发出的紧急制动、切除牵引、开关门命令和控车级位的控车信息，达到控制列车运行状态的效果；
51.可选地，所述第一测速板可以为置于列车首端的测速测距设备，通过采集列车首
端测速传感器、光电传感器、雷达和加速度计的数据，计算出的列车的速度和加速度，并将其通过第一通信板，发送给第一obcu；
52.可选地，所述第一记录板可以记录列车运行控制系统的运行信息，分析列车的运行问题，并将其通过第一通信板，发送给第一obcu。
53.可选地，所述第二输入板可以采集尾端车辆开关和按钮的信息，如钥匙开关、开关门按钮、紧急制动、列车车门状态等信息，并将其通过第二通信板，发送给第二obcu；
54.可选地，所述第二输出板可以通过第二通信板，输出第二obcu发出的紧急制动、切除牵引、开关门命令和控车级位的控车信息，达到控制列车运行状态的效果；
55.可选地，所述第二测速板可以为置于列车首端的测速测距设备，通过采集尾端测速传感器、光电传感器、雷达和加速度计的数据，计算出的列车的速度和加速度，并将其通过第二通信板，发送给第二obcu；
56.可选地，所述第二记录板可以记录列车运行控制系统的运行信息，分析列车的运行问题，并将其通过第二通信板，发送给第二obcu。
57.可选地，所述第一通信设备可以通过贯通首尾总线的方式，与第二通信设备、第一车辆信息采集设备、第二车辆信息采集设备、第一obcu、第二obcu以及外部通信设备通信。
58.可选地，所述所有通信设备可以为一套通信设备，并与地面设备区域控制器(zone controller，zc)、列车自动监控系统(automatic train supervision，ats)、计算机联锁(computer interlock，ci)、车载设备应答器传输模块(balise transmission module，btm)以及司机人机界面(man machine interface，mmi)通信。
59.可选地，所述地面设备zc可以接收地面设备的信息，并将地面设备的信息传送给通信设备。
60.可选地，所述ats可以监控列车的运行状态，将监控的列车运行信息传送给通信设备。
61.可选地，所述ci可以传递车载安全计算机的信息，将安全计算机信息传输给通信设备。
62.可选地，所述车载设备btm可以接收地面应答器的信息，并将其传输给通信设备。
63.可选地，置于列车首端的btm可以为第一btm，置于列车尾端的btm可以为第二btm。
64.可选地，置于列车首端的应答器可以为第一应答器，置于列车尾端的应答器可以为第二应答器。
65.可选地，所述第一btm可以接收第一应答器的数据，并传输给第一obcu。
66.可选地，所述第二btm可以接收第二应答器的数据，并传输给第二obcu。
67.可选地，所述mmi可以以字符、数字及图形的方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离。实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警。通过通信设备接收和输出信息。
68.本发明提供的一种基于首尾冗余的车载运行控制系统，通过首尾两端分别只设置一套车辆信息采集设备和对应的通信设备，合设第一obcu与第二obcu于列车运行主控制设备obcu设备中，第一obcu通过首端通信设备与首端车辆信息采集设备通信连接，第二obcu通过尾端通信设备与尾端车辆信息采集设备通信连接，合设的第一obcu和第二obcu之间数据共享，实现了只需要一套obcu设备和一套车载设备，就可以达到车载运行控制系统首尾
冗余的效果，提高设备利用率，提升系统的可用性。
69.可选地，所述的列车运行控制系统，还包括：
70.设置于列车首端的测速测距设备，和设置于列车尾端的测速测距设备，所述设置于列车首端的测速测距设备和所述设置于列车尾端的测速测距设备互为冗余。
71.可选地，所述置于列车首端的测速测距设备可以为第一测速板，所述置于列车尾端的测速测距设备可以为第二测速板。
72.具体地，第一测速板与第二测速板采用2乘2取2的冗余方式，使其互为热备。两者都正常时，第一测速板与第二测速板严格同步，实时比较，只有两者计算出的数据一致时才对obcu设备传输运算结果。若第一测速板故障，则切换使用第二测速板的数据；若第二测速板故障，则切换使用第一测速板的数据。
73.本发明提供的一种基于首尾冗余的车载运行控制系统，通过列车首端的测速测距设备与列车尾端的测速测距设备之间采用2乘2取2的冗余方式，一端测速测距设备为另一端测速测距设备的热备，实现了测速测距设备的首尾冗余，提高测速测距设备的利用率，提升系统的可用性。
74.图3是本发明提供的车载运行控制方法的流程示意图，如图3所示，所述方法包括如下步骤：
75.步骤300，在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。
76.具体地，obcu设备通过btm设备获取应答器的信息，列车建立定位时，只需要obcu设备获取两个应答器的信息即可，存在以下三种情况可以建立列车定位：
77.通过首端btm接收到的一个应答器信息和尾端btm接收到的一个应答器信息建立列车定位；或者，通过首端btm接收到的两个应答器信息建立列车定位；或者，通过尾端btm接收到的两个应答器信息建立列车定位。
78.图4是本发明提供的建立列车定位方法的流程图，如图4所示，所述方法包括以下流程：
79.具体地，列车首尾两端各设置一个btm，所述btm与通信设备连接，列车运行过程中，obcu同时收到列车首端经过的应答器传输给第一btm的数据和尾端经过的应答器传输给第二btm的数据，即可建立定位，建立定位后，第一btm的应答器数据和第二btm的应答器数据皆可用于校准列车位置。
80.若第一btm故障，则第一obcu将第一btm的故障状态发送给第二obcu，第二obcu由备用状态升为主用状态，第二obcu控制第二btm连续接收两个应答器数据，建立定位，使用第二btm的应答器数据校准列车位置。
81.可选地，所述obcu设备获取到两个应答器的信息，包括：
82.所述obcu设备中的第一obcu获取所述两个应答器中第一应答器的信息；
83.所述obcu设备中的第二obcu获取所述两个应答器中第二应答器的信息。
84.具体地，列车开始正常运行，第一obcu和第二obcu均上电，第一btm和第二btm均上电，第一obcu获取第一btm的应答器数据对列车进行位置校准；第二obcu获取第二btm的应答器数据对列车进行位置校准。合设的所述第一obcu和第二obcu之间数据共享。
85.可选地，所述第一obcu获取的第一应答器的信息，包括：
86.所述obcu设备中的第一obcu获取所述两个应答器的信息，所述第二obcu未获取任
一个应答器的信息；或者
87.所述obcu设备中的第二obcu获取所述两个应答器的信息，所述第一obcu未获取任一个应答器的信息。
88.具体地，若第二btm故障，则第一obcu连续获取第一btm的两个应答器数据，建立列车定位；若第一btm故障，则第二obcu连续获取第二btm的两个应答器数据，建立列车定位。
89.本发明提供的一种基于首尾冗余的车载运行控制方法，通过第一btm与第二btm灵活接收应答数据，第一obcu和第二obcu之间数据共享，实现了在两端btm可用时或只有一端btm可用时，obcu设备皆可建立列车定位，提高车载设备的利用率，提升系统的可用性。
90.可选地，所述方法还包括：
91.基于设置于列车激活端的测速测距设备，实时监控所述列车的测速测距状态；或者
92.在设置于列车激活端的测速测距设备故障的情况下，基于设置于列车非激活端的测速测距设备，实时监控所述列车的测速测距状态；
93.其中，所述列车激活端为所述列车首端和所述列车尾端中处于激活状态的一端；所述列车非激活端为所述列车首端和所述列车尾端中处于非激活状态的一端。
94.图5是本发明提供的测速测距设备首尾冗余流程图，如图5所示，所述方法包括以下流程：
95.列车首端作为激活端，则第一obcu作为控制端，第二obcu处于备用状态，第一测速板和第二测速板同时单独采集列车速度和加速度的数据，第一obcu同时监控第一测速板和第二测速板，使用第一测速板采集的数据，监控列车运行状态。
96.若第一测速板故障，则第一obcu将第一测速板的故障状态发送给第二obcu，第二obcu由备用状态升为主用状态，第二obcu使用第二测速板采集的数据，监控列车运行状态。
97.本发明提供的一种基于首尾冗余的车载运行控制方法，通过列车首端的测速测距设备与列车尾端的测速测距设备之间采用2乘2取2的冗余方式，一端测速测距设备为另一端测速测距设备的热备，实现了测速测距设备的首尾冗余，提高测速测距设备的利用率，提升系统的可用性。
98.下面对本发明提供的车载运行控制装置进行描述，下文描述的车载运行控制装置与上文描述的车载运行控制方法可相互对应参照。
99.图6是本发明提供的车载运行控制装置的结构示意图，如图6所示，该装置包括：
100.列车定位建立模块600，用于在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。
101.具体地，列车定位建立模块通过首尾btm采集到的应答器数据，建立列车定位；或者，通过一端btm采集的连续两个应答器数据，建立列车定位。
102.本发明通过贯通首尾总线，减少首尾两端的车载设备，实现了车载运行控制系统的首尾冗余，提高了设备利用率，降低了成本。
103.图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(communications interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行车载运行控制方法，该方法包括：
在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。
104.此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
105.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的车载运行控制方法，该方法包括：在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。
106.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的车载运行控制方法，该方法包括：在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。
107.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
108.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
109.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种车载运行控制系统，其特征在于，包括：设置于列车首端的第一车辆信息采集设备、所述第一车辆信息采集设备对应的第一通信设备、设置于列车尾端的第二车辆信息采集设备、所述第二车辆信息采集设备对应的第二通信设备、以及列车运行主控制设备obcu设备；其中，所述obcu设备中合设有第一obcu和第二obcu，所述第一obcu通过第一通信设备与所述第一车辆信息采集设备通信连接，所述第二obcu通过第二通信设备与所述第二车辆信息采集设备通信连接；合设的所述第一obcu和第二obcu之间数据共享。2.根据权利要求1所述的车载运行控制系统，其特征在于，还包括：设置于列车首端的测速测距设备，和设置于列车尾端的测速测距设备，所述设置于列车首端的测速测距设备和所述设置于列车尾端的测速测距设备互为冗余。3.一种车载运行控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的列车运行控制系统，所述方法包括：在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。4.根据权利要求3所述的车载运行控制方法，其特征在于，所述obcu设备获取到两个应答器的信息，包括：所述obcu设备中的第一obcu获取所述两个应答器中第一应答器的信息；所述obcu设备中的第二obcu获取所述两个应答器中第二应答器的信息。5.根据权利要求4所述的车载运行控制方法，其特征在于，所述第一obcu获取的第一应答器的信息，包括：所述obcu设备中的第一obcu获取所述两个应答器的信息，所述第二obcu未获取任一个应答器的信息；或者所述obcu设备中的第二obcu获取所述两个应答器的信息，所述第一obcu未获取任一个应答器的信息。6.根据权利要求3所述的车载运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：基于设置于列车激活端的测速测距设备，实时监控所述列车的测速测距状态；或者在设置于列车激活端的测速测距设备故障的情况下，基于设置于列车非激活端的测速测距设备，实时监控所述列车的测速测距状态；其中，所述列车激活端为所述列车首端和所述列车尾端中处于激活状态的一端；所述列车非激活端为所述列车首端和所述列车尾端中处于非激活状态的一端。7.一种车载运行控制装置，其特征在于，所述装置包括：列车定位建立模块，用于在所述obcu设备获取到两个应答器的信息的情况下，建立列车定位。8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求3至6任一项所述车载运行控制方法。9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求3至6任一项所述车载运行控制方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求3至6任一项所述车载运行控制方法。

技术总结
本发明提供一种基于首尾冗余的车载运行控制系统，包括：设置于列车首端的第一车辆信息采集设备、第一车辆信息采集设备对应的第一通信设备、设置于列车尾端的第二车辆信息采集设备、第二车辆信息采集设备对应的第二通信设备、以及列车运行主控制设备OBCU设备；其中，OBCU设备中合设有第一OBCU和第二OBCU，第一OBCU通过第一通信设备与第一车辆信息采集设备通信连接，第二OBCU通过第二通信设备与第二车辆信息采集设备通信连接；合设的第一OBCU和第二OBCU之间数据共享。本发明通过合设第一OBCU与第二OBCU于OBCU设备中，实现了车载运行控制系统的首尾冗余，提高设备利用率，提升系统的可用性。统的可用性。统的可用性。


技术研发人员：王海南 李宏超 秦亚芬 方弟 周延昕 向润梓 马晓梅 周丽华 郑志军
受保护的技术使用者：通号城市轨道交通技术有限公司
技术研发日：2022.11.03
技术公布日：2023/1/23