一种利用PIS通道作为冗余的列控无线通信系统及方法与流程

一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统及方法
技术领域
1.本发明属于轨道交通列控无线通信技术领域，具体涉及一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统及方法。


背景技术：

2.在城市轨道交通列车全自动运行技术领域，列车运行控制系统都是保障列车运行安全和效率的关键核心系统。现阶段主流的列车运行控制系统均为基于通信的列车控制系统，即cbtc系统；另一方面，随着通信技术的不断发展，运行控制系统的车地无线数据传输均采用了无线通信（radio）方式，那么此时的列车运行控制系统被称为cbtc-r。列车运行控制系统中的车载运控子系统和轨旁运控系统需要通过无线数据传输来实现实时数据交互，从而保障列车运行的安全和效率。
3.根据国际公共运输联合会 (uitp)的定义，列车自动运行等级分为goa0、goa1～goa4级，共5级，当列车运行处于goa3或goa4级时，一般可称为列车全自动运行。列车的全自动运行是通过提高运行控制系统的冗余度来实现的，例如涉及行车安全的atp系统和联锁系统一般采用2乘2取2、3取2的冗余架构，更有甚者在部分工程的核心系统上采用了双套2乘2取2，或双套3取2的冗余架构方案，从而进一步提高系统的可靠性和可用性。
4.目前cbtc-r系统的车地无线通信普遍采用的是lte-m单一技术制式，同时也是利用无线电管理委员会批复的1785mhz～1805mhz（共20mhz）频段资源中的部分频率资源（一般仅为10mhz）。cbtc-r运控系统的lte车地无线通信系统一般采用双网热备冗余架构，无线传播媒介采用同轴漏泄电缆，该无线通信系统架构方案可以基本满足goa3或goa4级的列车全自动运行场景的需求。
5.然而，lte设备均属于普通商用产品，其自身产品结构不属于安全冗余结构，即使采用了双网冗余的配置方案，其lte无线部分的平均故障间隔时间mtbf≧5
×
104h，小于信号其他安全相关子系统mtbf的105h级别要求。随着工程应用年限的加长，lte设备的故障率也会随之上升，从而导致全自动运行系统的稳定性和可靠性下降；另一方面，城市轨道交通所拥有的无线电频率资源较少，一旦出现恶意的特定频率干扰，或者临频干扰，又或者出现轨旁同轴漏泄电缆故障，那么将导致车地无线通信中断，列车将会紧急制动，正常运营将会中断；而且goa3或goa4级的列车全自动运行系统，一般不配置专职司机，因此一旦出现上述故障，列车恢复运行耗时较长，从而导致大面积晚点、乘客滞留车内/站台，导致不良的社会影响。
6.而且既有的单制式lte无线网络方案没有进行信息核对，没办法保证在极端情况下网络数据的安全性。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供了一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统及方法。
8.本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统，包括lte车地无线传输系统和pis车地无线传输系统，所述lte车地无线传输系统位于车载运控系统与轨旁运控系统之间，用于实现车载运控系统与轨旁运控系统之间的实时数据交互，所述pis车地无线传输系统位于车载运控系统与轨旁运控系统之间，用于实现车载运控系统与轨旁运控系统之间的实时数据交互,所述pis车地无线传输系统包括乘客信息系统、pis无线传输媒介以及安装在列车上的pis车载无线天线和pis车载无线设备，所述乘客信息系统与轨旁运控系统连接，所述乘客信息系统与pis无线传输媒介连接，pis车载无线天线与pis车载无线设备连接，所述pis车载无线设备经车载网络交换机与车载运控系统连接。
9.所述pis无线传输媒介用于实现pis系统无线数据的发送和接收，pis车载无线天线用于实现pis系统无线数据的发送和接收。
10.进一步地，所述乘客信息系统与轨旁运控系统之间设有信息安全防护设备。
11.进一步地，pis车载无线设备与车载信息安全防护设备连接，车载信息安全防护设备经车载网络交换机与车载运控系统连接。
12.进一步地，所述lte车地无线传输系统包括lte网络设备、lte无线传输媒介以及安装在列车上的lte车载无线天线和lte车载无线接入单元，所述lte网络设备与轨旁运控系统、lte无线传输媒介连接，所述lte无线传输媒介用于实现lte无线数据的发送和接收，所述lte车载无线天线用于实现lte无线数据的发送和接收，所述lte车载无线天线与lte车载无线接入单元连接，所述lte车载无线接入单元经车载网络交换机与车载运控系统连接。
13.进一步地，车载运控系统内预设有第一程序，使得车载运控系统接收到轨旁运控系统经lte车地无线传输系统、pis车地无线传输系统传输的第一数据时，执行第一数据处理步骤或第二数据处理步骤；第一数据信息包括校验数据、时间戳、列车运行控制信息、设备状态信息；第一数据处理步骤，包括：车载运控系统接收到第一条第一数据信息时，解析并校验该第一数据信息，当第一数据信息准确时，采信该第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，当车载运控系统每次接收到下一条第一数据信息时，解析该第一数据信息，判断该条第一数据信息与当前采信的第一数据信息是否属于同一周期轨旁运控系统发送的数据，若是，则忽略该条第一数据信息，若否，则校验第一数据信息，当第一数据信息准确时采信该第一数据信息作为下一周期的有效数据信息；第二数据处理步骤，包括：车载运控系统实时接收第一数据信息，在设定的时间范围t1内当车载运控系统收到至少两路第一数据信息时，解析所有收到的第一数据信息，并对第一数据信息进行核对，若满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同时，则车载运控系统采信相同的第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同的情况时，则车载运控系统认定本周期内的第一数据信息不可信，进入下一周期；若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第一数据信息核对相同的情况，则车载运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。
14.进一步地，轨旁运控系统内预设有第二程序，使得轨旁运控系统接收到车载运控系统经lte车地无线传输系统、pis车地无线传输系统传输的第二数据时，执行第三数据处
理步骤或第四数据处理步骤；第二数据信息包括校验数据、时间戳、轨旁运行控制信息、设备状态信息；第三数据处理步骤，包括：轨旁运控系统接收到第一条第二数据信息时，解析并校验该第二数据信息，当第二数据信息准确时，采信该第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，当轨旁运控系统每次接收到下一条第二数据信息时，解析该第二数据信息，判断该条第二数据信息与当前采信的第二数据信息是否属于同一周期车载运控系统发送的数据，若是，则忽略该条第二数据信息，若否，则校验第二数据信息，当第二数据信息准确时采信该第二数据信息作为下一周期的有效数据信息；第四数据处理步骤，包括：轨旁运控系统实时接收第二数据信息，在设定的时间范围t2内当轨旁运控系统收到至少两路第二数据信息时，解析所有收到的第二数据信息，并对第二数据信息进行核对，若满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同时，则轨旁运控系统采信相同的第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同的情况时，则轨旁运控系统认定本周期内的第二数据信息不可信，进入下一周期。
15.进一步地，若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第二数据信息核对相同的情况，则轨旁运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，轨旁运控系统进行故障报警，并控制相关列车采取紧急措施。
16.本发明还公开了一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信方法，包括如下步骤：在车载运控系统与轨旁运控系统之间分别设置lte车地无线传输系统和pis车地无线传输系统；车载运控系统与轨旁运控系统之间通过lte车地无线传输系统进行实时数据交互；车载运控系统与轨旁运控系统之间通过pis车地无线传输系统进行实时数据交互；轨旁运控系统每隔设定时间向车载运控系统发送第一数据，第一数据信息包括校验数据、时间戳、列车运行控制信息、设备状态信息，车载运控系统接收第一数据信息，并执行第一数据处理步骤或第二数据处理步骤；第一数据处理步骤，包括：车载运控系统接收到第一条第一数据信息时，解析并校验该第一数据信息，当第一数据信息准确时，采信该第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，当车载运控系统每次接收到下一条第一数据信息时，解析该第一数据信息，判断该条第一数据信息与当前采信的第一数据信息是否属于同一周期轨旁运控系统发送的数据，若是，则忽略该条第一数据信息，若否，则校验第一数据信息，当第一数据信息准确时采信该第一数据信息作为下一周期的有效数据信息；第二数据处理步骤，包括：车载运控系统实时接收第一数据信息，在设定的时间范围t1内当车载运控系统收到至少两路第一数据信息时，解析所有收到的第一数据信息，并对第一数据信息进行核对，若满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同时，则车载运控系统采信相同的第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同的情况时，则车载运控系统认定本周期内的第一数据信息不可信，进入下一周期。
17.进一步地，若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第一数据信息核对相同的情况，则车载运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。
18.进一步地，在设定的时间范围t1内当车载运控系统没有收到任何第一数据信息或只收到一路第一数据信息，则车载运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。
19.进一步地，车载运控系统每隔设定时间向轨旁运控系统发送第二数据，第二数据信息包括校验数据、时间戳、轨旁运行控制信息、设备状态信息等，轨旁运控系统接收第二数据信息，并执行第三数据处理步骤或第四数据处理步骤；第三数据处理步骤，包括：轨旁运控系统接收到第一条第二数据信息时，解析并校验该第二数据信息，当第二数据信息准确时，采信该第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，当轨旁运控系统每次接收到下一条第二数据信息时，解析该第二数据信息，判断该条第二数据信息与当前采信的第二数据信息是否属于同一周期车载运控系统发送的数据，若是，则忽略该条第二数据信息，若否，则校验第二数据信息，当第二数据信息准确时采信该第二数据信息作为下一周期的有效数据信息；第四数据处理步骤，包括：轨旁运控系统实时接收第二数据信息，在设定的时间范围t2内当轨旁运控系统收到至少两路第二数据信息时，解析所有收到的第二数据信息，并对第二数据信息进行核对，若满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同时，则轨旁运控系统采信相同的第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同的情况时，则轨旁运控系统认定本周期内的第二数据信息不可信，进入下一周期；若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第二数据信息核对相同的情况，则轨旁运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，轨旁运控系统进行故障报警，并控制相关列车采取紧急措施。
20.进一步地，车载运控系统接收用户的指令信息，当车载运控系统接收到用户的第一指令信息时，车载运控系统执行第一数据处理步骤，当车载运控系统接收到用户的第二指令信息时，则车载运控系统执行第二数据处理步骤。
21.进一步地，预先划分第一区域和第二区域，当列车位于第一区域时，车载运控系统执行第一数据处理步骤，当列车位于第二区域时，则车载运控系统执行第二数据处理步骤。
22.进一步地，进行干扰检测，当测定的干扰量小于或等于设定门限值时，则车载运控系统执行第一数据处理步骤，当测定的干扰量大于设定门限值时，则车载运控系统执行第二数据处理步骤。
23.本发明至少具有如下有益效果：目前行业内既有单制式lte无线网络方案，其系统的可靠性和稳定性相对薄弱，lte无线网络核心设备故障，或轨旁无线传输媒介故障，又或遇到频率干扰问题，则会导致列车紧急制动停车，从而中断列车正常运行；尤其在全自动运行系统中，由于列车上不配置专职司机，因此车地无线通信故障，将导致列车恢复运行速度较慢，从而降低运营服务品质。
24.相比既有方案，本发明提出了一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信方案。轨旁运控系统和车载运控系统可以通过lte和pis两个无线通道进行数据的实时交互，传输数
据可采用先到先用得处理逻辑，也可以采用多路数据校核验证的处理方式。由于pis系统的无线通信采用的技术特性和无线频点资源均与既有得lte技术制式不同，因此降低整体系统的同频干扰概率；与此同时增加了车地无线通信通道的冗余度，提高了无线系统的整体稳定性和可靠性，提升了线路运营服务水平。
25.且由于本发明采用了多路信息核对的处理方案，可以提高极端情况下的网络数据的安全性，保障行车安全。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
27.图1为本发明实施例提供的利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统的架构示意图；图2为本发明实施例提供的利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统的数据流程图。
28.附图中，1为轨旁运控系统，2为lte网络设备，3为lte无线传输媒介，4为lte车载无线天线，5为lte车载无线接入单元，6为车载网络交换机，7为车载运控系统，8为信息安全防护设备，9为乘客信息系统，10为pis无线传输媒介，11为pis车载无线天线，12为pis车载无线设备，13为车载信息安全防护设备。
具体实施方式
29.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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
31.实施例一参见图1，本发明实施例提供一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统，包括lte车地无线传输系统和pis车地无线传输系统，所述lte车地无线传输系统位于车载运控系统7与轨旁运控系统1之间，用于实现车载运控系统7与轨旁运控系统1之间的实时数据交互，所述pis车地无线传输系统位于车载运控系统7与轨旁运控系统1之间，用于实现车载运控系统7与轨旁运控系统1之间的实时数据交互,所述pis车地无线传输系统包括乘客信息系统9、pis无线传输媒介10以及安装在列车上的pis车载无线天线11和pis车载无线设备12，所述乘客信息系统9与轨旁运控系统1连接，所述乘客信息系统9与pis无线传输媒介10连接，pis车载无线天线11与pis车载无线设备12连接，所述pis车载无线设备12经车载网络
交换机6与车载运控系统7连接。
32.所述pis无线传输媒介10用于实现pis系统无线数据的发送和接收，pis车载无线天线11用于实现pis系统无线数据的发送和接收。
33.进一步地，所述乘客信息系统9与轨旁运控系统1之间设有信息安全防护设备8。
34.进一步地，pis车载无线设备12与车载信息安全防护设备13连接，车载信息安全防护设备13经车载网络交换机6与车载运控系统7连接。
35.进一步地，所述lte车地无线传输系统包括lte网络设备2、lte无线传输媒介3以及安装在列车上的lte车载无线天线4和lte车载无线接入单元5，所述lte网络设备2与轨旁运控系统1、lte无线传输媒介3连接，所述lte无线传输媒介3用于实现lte无线数据的发送和接收，所述lte车载无线天线4用于实现lte无线数据的发送和接收，所述lte车载无线天线4与lte车载无线接入单元5连接，所述lte车载无线接入单元5经车载网络交换机6与车载运控系统7连接。
36.进一步地，车载运控系统7内预设有第一程序，使得车载运控系统7接收到轨旁运控系统1经lte车地无线传输系统、pis车地无线传输系统传输的第一数据时，执行第一数据处理步骤或第二数据处理步骤；第一数据信息包括校验数据、时间戳、列车运行控制信息、设备状态信息等；第一数据处理步骤，包括：车载运控系统7接收到第一条第一数据信息时，解析并校验该第一数据信息，当第一数据信息准确时，采信该第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，当车载运控系统7每次接收到下一条第一数据信息时，解析该第一数据信息，判断该条第一数据信息与当前采信的第一数据信息是否属于同一周期轨旁运控系统1发送的数据，若是，则忽略该条第一数据信息，若否，则校验第一数据信息，当第一数据信息准确时采信该第一数据信息作为下一周期的有效数据信息；第二数据处理步骤，包括：车载运控系统7实时接收第一数据信息，在设定的时间范围t1（t1根据需要设定）内当车载运控系统7收到至少两路第一数据信息时，解析所有收到的第一数据信息，并对第一数据信息进行核对，若满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同时，则车载运控系统7采信相同的第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同的情况时，则车载运控系统7认定本周期内的第一数据信息不可信，进入下一周期；若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第一数据信息核对相同的情况，则车载运控系统7认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统7进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。
37.校验第一数据信息时，若该第一数据信息不准确，则忽略该条第一数据信息，等待接收下一条第一数据信息。
38.同一周期轨旁运控系统1经第一制式车地无线传输系统、第二制式车地无线传输系统（给车载运控系统7）发出的第一数据所包含的内容是相同的。
39.根据解析得到的时间戳可以判断各条第一数据是否属于同一周期轨旁运控系统1发送的数据。
40.进一步地，在设定的时间范围t1内当车载运控系统7没有收到任何第一数据信息或只收到一路第一数据信息，则车载运控系统7认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统7进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。
41.进一步地，轨旁运控系统1内预设有第二程序，使得轨旁运控系统1接收到车载运控系统7经lte车地无线传输系统、pis车地无线传输系统传输的第二数据时，执行第三数据处理步骤或第四数据处理步骤；第二数据信息包括校验数据、时间戳、轨旁运行控制信息、设备状态信息等；第三数据处理步骤，包括：轨旁运控系统1接收到第一条第二数据信息时，解析并校验该第二数据信息，当第二数据信息准确时，采信该第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，当轨旁运控系统1每次接收到下一条第二数据信息时，解析该第二数据信息，判断该条第二数据信息与当前采信的第二数据信息是否属于同一周期车载运控系统7发送的数据，若是，则忽略该条第二数据信息，若否，则校验第二数据信息，当第二数据信息准确时采信该第二数据信息作为下一周期的有效数据信息；第四数据处理步骤，包括：轨旁运控系统1实时接收第二数据信息，在设定的时间范围t2（t2根据需要设定）内当轨旁运控系统1收到至少两路第二数据信息时，解析所有收到的第二数据信息，并对第二数据信息进行核对，若满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同时，则轨旁运控系统1采信相同的第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同的情况时，则轨旁运控系统1认定本周期内的第二数据信息不可信，进入下一周期；若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第二数据信息核对相同的情况，则轨旁运控系统1认定无线网络出现干扰或者故障，轨旁运控系统1进行故障报警，并控制相关列车采取紧急措施。
42.校验第二数据信息时，若该第二数据信息不准确，则忽略该条第二数据信息，等待接收下一条第二数据信息。
43.同一周期车载运控系统7经第一制式车地无线传输系统、第二制式车地无线传输系统（给轨旁运控系统1）发出的第二数据所包含的内容是相同的。
44.根据解析得到的时间戳可以判断各条第二数据是否属于同一周期车载运控系统7发送的数据。
45.进一步地，在设定的时间范围t2内当轨旁运控系统1没有收到任何第二数据信息或只收到一路第二数据信息，则轨旁运控系统1认定无线网络出现干扰或者故障，轨旁运控系统1进行故障报警，并控制相关列车采取紧急措施。
46.进一步地，轨旁运控系统1是设置在各车站、车辆基地、控制中心等地的室内运控系统设备，包括ats子系统设备、轨旁atp/ato子系统设备、联锁子系统设备、维护监测子系统设备、数据传输子系统等，上述各子系统需要通过车地无线通信子系统与车载运控系统7进行数据的实时交互，包括ats时刻表信息、列车移动授权信息、安全防护信息等。
47.其中ats子系统设备负责对线路运行状况进行监控，轨旁atp/ato子系统设备负责对列车运行的安全控制数据以及列车自动运行的控制数据进行计算和生成，联锁子系统设备负责对轨道区段、道岔开向、信号机显示等按照安全逻辑进行运算和控制，维护监测子系统对全线运控设备的运行状态进行采集和监测，数据传输子系统实现各个子系统及相关设备间的数据有线网络交互以及负责不同系统设备间的网络传输安全，上述各个系统均会通过lte无线网络和pis无线网络与车载运控系统7产生实时数据交互，共同保障列车安全、效率运行。
48.lte网络设备2是指现阶段城市轨道交通运控系统的主流车地无线通信技术方案
相关设备，主要包括epc核心网、bbu基带处理单元、rru射频单元、合路器等，在轨道交通运控系统中一般采用双网冗余结构。lte网络设备2可以实现“无线-有线”数据按照lte标准的相互转化及收发功能，城市轨道交通运控系统的lte网络设备2均按照双网冗余方式进行配置，具备一定的容错机制，所利用的频点资源和频谱带宽资源一般处在1785mhz～1805mhz专用频率之间。图1中“3”表示lte无线传输媒介3，一般包括同轴漏泄电缆、天线等，在轨道交通运控系统中一般采用冗余方式，即敷设2根同轴漏泄电缆，或双频天线等，但也可采用单根同轴漏泄电缆。
49.lte无线传输媒介3一般包括同轴漏泄电缆和天线，具有信号传输作用，可将受控的电磁波能量辐射出去及接收进来，从而实现城市轨道交通运控系统lte无线数据的发送和接收；同轴漏泄电缆和天线均为无源设备，沿着轨道交通线路敷设；同轴漏泄电缆可沿线路连续敷设，发射出去的无线场强较为均匀，但是沿线敷设安装要求相对较高；天线则沿线路间隔设置，间隔距离根据线路条件和天线功率等因素密切相关，天线发射出去的无线场强随传输距离衰减，但天线安装位置较为灵活，对安装要求相对较低。
50.lte无线传输媒介3在轨道交通运控系统中一般采用冗余方式，即敷设2根同轴漏泄电缆，或双频天线等，但也可采用单根同轴漏泄电缆。
51.所述的lte车载无线天线4，安装在列车上，可以实现运控系统lte无线数据的发送和接收。
52.所述的lte车载无线接入单元5tau，安装在列车上，提供车地数据接入服务。lte车载无线接入单元5tau与lte车载无线天线4和车载网络交换机6连接。
53.所述的信息安全防护设备8，设置在轨旁，一般作为列控系统轨旁数据传输子系统的一部分，用于运控系统与相关接口系统的数据安全隔离，一般包括防火墙等。此处主要实现与列控系统以外的其他系统的数据接口安全防护，主要可包括防范病毒入侵、黑客攻击，并对交互数据有审计功能。
54.车载网络交换机6，用于车载运控系统7和轨旁运控系统1网络数据汇聚和收发。
55.车载运控系统7，一般包括车载atp/ato设备等。
56.所述的乘客信息系统9pis，一般包括其乘客信息系统9的各类服务器、数据传输设备等，具体是指设置在控制中心的pis系统设备，包括中心服务器、视频流服务器、咨询应用服务器、车载视频服务器、车载视频控制终端、车载视频监视器、视音频切换控制设备、数据传输设备（含车地无线传输设备）等，其中pis系统的车地传输子系统一般采用wifi制式的无线网络设备，采用单网架构方式。
57.所述的pis无线传输媒介10，一般包括同轴漏泄电缆、天线等各类无线电磁波能量的辐射及接收器件。
58.所述的pis车载无线天线11，安装在列车上，可以实现pis系统无线数据的发送和接收。
59.所述的pis车载无线设备12，安装在列车上，一般包括车载无线接入单元等，提供pis车地无线数据接入服务。
60.车载信息安全防护设备13，一般包括防火墙设备，安装在列车上的主要实现列控系统与pis系统的数据接口安全防护。
61.所述的运控系统车地无线数据传输，即是轨旁运控系统1与车载运控系统7，同时
通过lte和pis车地无线通道进行数据传输。
62.车地无线信息传输的过程中，轨旁运控系统1同时通过lte无线网络和pis系统的无线网络向车载运控设备发送同样的数据信息，数据信息中包含校验数据、时间戳、控制信息、状态信息等数码位；正常情况下，车载运控设备可以通过双制式无线网络系统获取3路数据信息，如图2所示，图2中“11”、“22”表示轨旁运控系统1通过双网冗余的lte网络设备2传输给车载运控系统7的数据信息，图2中“33”表示轨旁运控系统1通过pis无线网络设备传输给车载运控系统7的数据信息，pis系统网络一般采用单网架构，故“33”表示单路数据信息，当然，也可以将pis系统网络设置为多网架构，则“33”表示多路数据信息。
63.由于lte网络和pis系统的车地无线传输系统的网络架构、通信协议、设备芯片处理能力等方面的不同，车载运控设备所接收到的多路数据信息的时间有所出入；同时存在干扰、设备故障等问题，有可能出现某1路或多路数据无法接收等问题；因此本发明专利中，车载运控设备针对多路数据的处理规则如下：1）采用先到先得的处理方式：即无论是否能收到全部的多路数据信息，车载运控系统7只采信最先收到的数据信息，后续收到的数据信息予以忽略；该处理方式的实时性较强，但是难以保障对极端情况下网络数据的安全性，存在一定的风险。
64.2）采用多路信息核对的处理方式，由于需要对数据信息进行处理和校对，因此该方式的实时性相对较弱，但是可以提高极端情况下的网络数据的安全性，保障行车安全；具体流程如下：（1）在设定的时间范围t内，即无论是否能收到全部的多路数据信息，车载运控系统7至少需获取2路数据信息，并通过解码后对数据信息进行核对；若有至少2路数据信息完全相同，车载运控系统7则采信该数据作为控制信息；若收到的多路数据，无法出现至少2路信息核对相同的情况，则系统认定本轮询周期内的数据信息不可信，进入下一轮询周期；若连续出现n个轮询周期内，均无法出现至少2路信息核对相同的情况，则系统认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统7将报故障，并控制列车紧急制动停车。
65.（2）在设定的时间范围t内，车载运控系统7没有收到数据信息或只能获取1路数据信息，那么车载运控系统7则认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统7将报故障，并控制列车紧急制动停车。
66.本发明利用pis通道作为冗余的列控无线通信方案，是在既有lte制式的无线网络基础上，利用pis系统的车地无线通信数据通道，作为lte无线网络的冗余数据通道，从而补强城市轨道交通列控系统在单一制式车地无线通信问题上的薄弱环节，提高了整体系统的稳定性和可靠性。
67.本发明适用于全自动运行技术领域的列车运行控制系统，通过提高车地无线通信方案的冗余度来满足全自动运行工况下对于列车运行控制系统稳定性、可用性的要求。
68.实施例二参见图1和图2，本发明实施例还公开了一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信方法，包括如下步骤：在车载运控系统7与轨旁运控系统1之间分别设置lte车地无线传输系统和pis车地无线传输系统；车载运控系统7与轨旁运控系统1之间通过lte车地无线传输系统进行实时数据交
互；车载运控系统7与轨旁运控系统1之间通过pis车地无线传输系统进行实时数据交互；轨旁运控系统1每隔设定时间向车载运控系统7发送第一数据，第一数据信息包括校验数据、时间戳、列车运行控制信息、设备状态信息等，车载运控系统7接收第一数据信息，并执行第一数据处理步骤或第二数据处理步骤。
69.第一数据处理步骤，包括：车载运控系统7接收到第一条第一数据信息时，解析并校验该第一数据信息，当第一数据信息准确时，采信该第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，当车载运控系统7每次接收到下一条第一数据信息时，解析该第一数据信息，判断该条第一数据信息与当前采信的第一数据信息是否属于同一周期轨旁运控系统1发送的数据，若是，则忽略该条第一数据信息，若否，则校验第一数据信息，当第一数据信息准确时采信该第一数据信息作为下一周期的有效数据信息；第二数据处理步骤，包括：车载运控系统7实时接收第一数据信息，在设定的时间范围t1（t1根据需要设定）内当车载运控系统7收到至少两路第一数据信息时，解析所有收到的第一数据信息，并对第一数据信息进行核对，若满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同时，则车载运控系统7采信相同的第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同的情况时，则车载运控系统7认定本周期内的第一数据信息不可信，进入下一周期；若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第一数据信息核对相同的情况，则车载运控系统7认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统7进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。
70.如车载运控系统7可以接收到lte车地无线传输系统传输的多路数据信息，车载运控系统7可以接收到pis车地无线传输系统传输的单路数据信息或多路数据信息。
71.进一步地，在设定的时间范围t1内当车载运控系统7没有收到任何第一数据信息或只收到一路第一数据信息，则车载运控系统7认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统7进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。
72.进一步地，车载运控系统7接收用户的指令信息，当车载运控系统7接收到用户的第一指令信息时，车载运控系统7执行第一数据处理步骤，当车载运控系统7接收到用户的第二指令信息时，则车载运控系统7执行第二数据处理步骤。本发明可以预先指定或人为调整（通过人机交互调整）车载运控系统7接收到第一数据信息后执行第一数据处理步骤、第二数据处理步骤中的其中一个。
73.进一步地，预先划分第一区域和第二区域，当列车位于第一区域时，车载运控系统7执行第一数据处理步骤，当列车位于第二区域时，则车载运控系统7执行第二数据处理步骤。本发明可以设定分区域分别执行第一数据处理步骤、第二数据处理步骤，如可以设定在干扰不多的区域如第一区域，车载运控系统7执行第一数据处理步骤，而在干扰较多的区域如第二区域，车载运控系统7执行第二数据处理步骤。如本发明中可认定轨道交通中单线地下线路区段为干扰不多的区域，即第一区域，认定多线并行的地下线线路区段、高架线路区段、地面线路区段为干扰较多的区域，即第二区域。
74.车载运控系统7具备自行测定列车当前位置的功能，车载运控系统7根据当前列车位置信息，可对列车所属既定区域进行判定，即可采取对应的数据收发策略。
75.进一步地，车载运控系统7也可具备无线干扰测定功能，无线干扰测定可以同时针对第一网络制式和第二网络制式进行干扰测量；当测定的干扰量较小即干扰量小于或等于设定门限值时，车载运控系统7可以采用第一数据处理步骤，当测定的干扰量较大即大于设定门限值时，车载运控系统7则执行第二数据处理步骤。
76.当车载运控系统7执行第一数据处理步骤时，一般轨旁运控系统1执行第三数据处理步骤，车载运控系统7执行第二数据处理步骤时，一般轨旁运控系统1执行第四数据处理步骤。当然，本发明也不仅仅限于上述实施例，还可以根据需要设置。
77.本发明也可以只在车载运控系统7内设置执行第一数据处理步骤的程序，或者，本发明也可以只在车载运控系统7内设置执行第二数据处理步骤的程序。
78.进一步地，车载运控系统7每隔设定时间向轨旁运控系统1发送第二数据，第二数据信息包括校验数据、时间戳、轨旁运行控制信息、设备状态信息等，轨旁运控系统1接收第二数据信息，并执行第三数据处理步骤或第四数据处理步骤；第三数据处理步骤，包括：轨旁运控系统1接收到第一条第二数据信息时，解析并校验该第二数据信息，当第二数据信息准确时，采信该第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，当轨旁运控系统1每次接收到下一条第二数据信息时，解析该第二数据信息，判断该条第二数据信息与当前采信的第二数据信息是否属于同一周期车载运控系统7发送的数据，若是，则忽略该条第二数据信息，若否，则校验第二数据信息，当第二数据信息准确时采信该第二数据信息作为下一周期的有效数据信息；第四数据处理步骤，包括：轨旁运控系统1实时接收第二数据信息，在设定的时间范围t2（t2根据需要设定）内当轨旁运控系统1收到至少两路第二数据信息时，解析所有收到的第二数据信息，并对第二数据信息进行核对，若满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同时，则轨旁运控系统1采信相同的第二数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第二数据中有至少两路第二数据信息内容相同的情况时，则轨旁运控系统1认定本周期内的第二数据信息不可信，进入下一周期；若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第二数据信息核对相同的情况，则轨旁运控系统1认定无线网络出现干扰或者故障，轨旁运控系统1进行故障报警，并控制相关列车采取紧急措施。
79.如轨旁运控系统1可以接收到lte车地无线传输系统传输的多路数据信息，轨旁运控系统1可以接收到pis车地无线传输系统传输的单路数据信息或多路数据信息。
80.进一步地，在设定的时间范围t2内当轨旁运控系统1没有收到任何第二数据信息或只收到一路第二数据信息，则轨旁运控系统1认定无线网络出现干扰或者故障，轨旁运控系统1进行故障报警，并控制相关列车采取紧急措施。
81.本发明也可以只在轨旁运控系统1内设置执行第三数据处理步骤的程序，或者，本发明也可以只在轨旁运控系统1内设置执行第四数据处理步骤的程序。
82.本发明利用pis通道作为冗余的列控无线通信方案，是在既有lte制式的无线网络基础上，利用pis系统的车地无线通信数据通道，作为lte无线网络的冗余数据通道，从而补强城市轨道交通列控系统在单一制式车地无线通信问题上的薄弱环节，提高了整体系统的稳定性和可靠性。本发明利用pis通道作为冗余的列控无线通信方案，即使lte无线网络出现故障，车载运控子系统还能通过pis系统的车地无线网络，与轨旁运控子系统进行实时数据交互，从而进一步加强了车地无线通信系统的冗余度和可行性。轨旁运控系统1和车载运
控系统7可以通过lte和pis两个无线通道进行数据的实时交互，传输数据可采用先到先用得处理逻辑，也可以采用多路数据校核验证的处理方式。由于pis系统的无线通信采用的技术特性和无线频点资源均与既有得lte技术制式不同，因此降低整体系统的同频干扰概率；与此同时增加了车地无线通信通道的冗余度，提高了无线系统的整体稳定性和可靠性，提升了线路运营服务水平。
83.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统，其特征在于：包括lte车地无线传输系统和pis车地无线传输系统，所述lte车地无线传输系统位于车载运控系统与轨旁运控系统之间，用于实现车载运控系统与轨旁运控系统之间的实时数据交互，所述pis车地无线传输系统位于车载运控系统与轨旁运控系统之间，用于实现车载运控系统与轨旁运控系统之间的实时数据交互,所述pis车地无线传输系统包括乘客信息系统、pis无线传输媒介以及安装在列车上的pis车载无线天线和pis车载无线设备，所述乘客信息系统与轨旁运控系统连接，所述乘客信息系统与pis无线传输媒介连接，pis车载无线天线与pis车载无线设备连接，所述pis车载无线设备经车载网络交换机与车载运控系统连接。2.如权利要求1所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统，其特征在于：所述乘客信息系统与轨旁运控系统之间设有信息安全防护设备。3.如权利要求1所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统，其特征在于：pis车载无线设备与车载信息安全防护设备连接，车载信息安全防护设备经车载网络交换机与车载运控系统连接。4.如权利要求1所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统，其特征在于：所述lte车地无线传输系统包括lte网络设备、lte无线传输媒介以及安装在列车上的lte车载无线天线和lte车载无线接入单元，所述lte网络设备与轨旁运控系统、lte无线传输媒介连接，所述lte无线传输媒介用于实现lte无线数据的发送和接收，所述lte车载无线天线用于实现lte无线数据的发送和接收，所述lte车载无线天线与lte车载无线接入单元连接，所述lte车载无线接入单元经车载网络交换机与车载运控系统连接。5.如权利要求1所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信系统，其特征在于：车载运控系统内预设有第一程序，使得车载运控系统接收到轨旁运控系统经lte车地无线传输系统、pis车地无线传输系统传输的第一数据时，执行第一数据处理步骤或第二数据处理步骤；第一数据信息包括校验数据、时间戳、列车运行控制信息、设备状态信息；第一数据处理步骤，包括：车载运控系统接收到第一条第一数据信息时，解析并校验该第一数据信息，当第一数据信息准确时，采信该第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，当车载运控系统每次接收到下一条第一数据信息时，解析该第一数据信息，判断该条第一数据信息与当前采信的第一数据信息是否属于同一周期轨旁运控系统发送的数据，若是，则忽略该条第一数据信息，若否，则校验第一数据信息，当第一数据信息准确时采信该第一数据信息作为下一周期的有效数据信息；第二数据处理步骤，包括：车载运控系统实时接收第一数据信息，在设定的时间范围t1内当车载运控系统收到至少两路第一数据信息时，解析所有收到的第一数据信息，并对第一数据信息进行核对，若满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同时，则车载运控系统采信相同的第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同的情况时，则车载运控系统认定本周期内的第一数据信息不可信，进入下一周期；若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第一数据信息核对相同的情况，则车载运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。6.一种利用pis通道作为冗余的列控无线通信方法，其特征在于，包括如下步骤：在车载运控系统与轨旁运控系统之间分别设置lte车地无线传输系统和pis车地无线
传输系统；车载运控系统与轨旁运控系统之间通过lte车地无线传输系统进行实时数据交互；车载运控系统与轨旁运控系统之间通过pis车地无线传输系统进行实时数据交互；轨旁运控系统每隔设定时间向车载运控系统发送第一数据，第一数据信息包括校验数据、时间戳、列车运行控制信息、设备状态信息，车载运控系统接收第一数据信息，并执行第一数据处理步骤或第二数据处理步骤；第一数据处理步骤，包括：车载运控系统接收到第一条第一数据信息时，解析并校验该第一数据信息，当第一数据信息准确时，采信该第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，当车载运控系统每次接收到下一条第一数据信息时，解析该第一数据信息，判断该条第一数据信息与当前采信的第一数据信息是否属于同一周期轨旁运控系统发送的数据，若是，则忽略该条第一数据信息，若否，则校验第一数据信息，当第一数据信息准确时采信该第一数据信息作为下一周期的有效数据信息；第二数据处理步骤，包括：车载运控系统实时接收第一数据信息，在设定的时间范围t1内当车载运控系统收到至少两路第一数据信息时，解析所有收到的第一数据信息，并对第一数据信息进行核对，若满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同时，则车载运控系统采信相同的第一数据信息作为当前周期的有效数据信息，若无法满足收到的多路第一数据中有至少两路第一数据信息内容相同的情况时，则车载运控系统认定本周期内的第一数据信息不可信，进入下一周期。7.如权利要求6所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信方法，其特征在于：若连续出现n个周期内，均无法出现至少两路第一数据信息核对相同的情况，则车载运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统进行故障报警，并控制列车紧急制动停车；在设定的时间范围t1内当车载运控系统没有收到任何第一数据信息或只收到一路第一数据信息，则车载运控系统认定无线网络出现干扰或者故障，车载运控系统进行故障报警，并控制列车紧急制动停车。8.如权利要求6所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信方法，其特征在于：车载运控系统接收用户的指令信息，当车载运控系统接收到用户的第一指令信息时，车载运控系统执行第一数据处理步骤，当车载运控系统接收到用户的第二指令信息时，则车载运控系统执行第二数据处理步骤。9.如权利要求6所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信方法，其特征在于：预先划分第一区域和第二区域，当列车位于第一区域时，车载运控系统执行第一数据处理步骤，当列车位于第二区域时，则车载运控系统执行第二数据处理步骤。10.如权利要求6所述的利用pis通道作为冗余的列控无线通信方法，其特征在于：进行干扰检测，当测定的干扰量小于或等于设定门限值时，则车载运控系统执行第一数据处理步骤，当测定的干扰量大于设定门限值时，则车载运控系统执行第二数据处理步骤。

技术总结
本发明公开了一种利用PIS通道作为冗余的列控无线通信系统及方法，该系统包括LTE车地无线传输系统和PIS车地无线传输系统，轨旁运控系统和车载运控系统通过LTE和PIS两个无线通道进行数据的实时交互，传输数据可采用先到先用得处理逻辑，也可以采用多路数据校核验证的处理方式。由于PIS系统的无线通信采用的技术特性和无线频点资源均与既有得LTE技术制式不同，因此降低整体系统的同频干扰概率；与此同时增加了车地无线通信通道的冗余度，提高了无线系统的整体稳定性和可靠性，提升了线路运营服务水平。营服务水平。营服务水平。


技术研发人员：凌力 郑生全 邓志翔 张伟 石先明 陈龙 王成 姜西 邱泽宇 尤嘉成 池春玲 杨安玉
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/4/28