一种应用于多种铁路线的组合车载设备系统

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种应用于多种铁路线的组合车载设备系统。

CTCS-3运行等级(简称C3)是基于GSM-R无线通信实现车一地信息双向传输、无线闭塞中心(RBC)生成行车许可的列控系统，系统采用先进的技术手段对高速条件下的列车运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护，以目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行，以CTCS-2运行等级的列控系统为后备模式，并可满足列车跨线运营的要求。

CTCS-2运行等级(简称C2)是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统，系统采用先进的技术手段对高速条件下的列车运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护，以目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行，并可满足列车跨线运营的要求。

在LKJ(列车运行监控记录装置)控车时，车载设备工作在CTCS-0级，ATP通过TCR天线向LKJ提供原始机车信号。车载设备工作在CTCS-0级时，TCR(轨道电路信息接收单元)和BTM(应答器传输装置)的信息接收功能有效，列车位置识别功能有效。

目前，CTCS-2与CTCS-3运行等级、以及CTCS-0运行等级各自使用不同的车载设备控制车辆在相应线路运行，还没有能够应用于多种铁路线的组合车载设备。

本发明的目的是提供一种应用于多种铁路线的组合车载设备系统，可突破特定列车运行与特定线路的限制，实现一套组合车载设备同时适用于多种铁路线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种应用于多种铁路线的组合车载设备系统，包括：应用于CTCS-2与CTCS-3运行等级的C3级车载设备、以及应用于CTCS-0运行等级的C0级车载设备；其中：

所述C3级车载设备包括：车载安全计算机与继电器逻辑单元；所述车载安全计算机通过数字输入与输出接口、以及通信接口与继电器逻辑单元通信；所述继电器逻辑单元包括：通信切换继电器，用于实现C3级车载设备与C0级车载设备之间通信；切换控制继电器，用于输出制动权控制状态给C0级车载设备；制动权采集继电器，用于采集C0级车载设备的制动输出状态；切换开关继电器，用于获取车载设备切换开关状态；制动权切换控制继电器，其输入接C0级车载设备与切换控制继电器，用于切换C3级车载设备与C0级车载设备之间的制动信号并发送给车辆制动接口。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过对目前C3级车载设备(ATP)接口和C0级车载设备(LKJ)接口的研究，提出适配性接口方案，实现C3级车载设备与C0级车载设备安全可靠协同运行，突破目前C3级车载设备仅能应用于C2和C3线路的限制，满足中国铁路未来多种运营线路交汇及贯通的运营需求。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的一种应用于多种铁路线的组合车载设备系统的示意图。

下面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，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种应用于多种铁路线的组合车载设备系统，如图1所示，其主要包括：应用于CTCS-2与CTCS-3运行等级的C3级车载设备、以及应用于CTCS-0运行等级的C0级车载设备。

本发明实施例中，C3级车载设备主要包括ATP(列车自动防护系统)，如图1所示，其主要包括：车载安全计算机(VC)与继电器逻辑单元(RLU)；所述车载安全计算机通过数字输入与输出接口、以及通信接口与继电器逻辑单元通信。

所述继电器逻辑单元包括：通信切换继电器，用于实现C3级车载设备与C0级车载设备之间通信，以记录对方的部分监控数据；切换控制继电器，用于输出制动权控制状态给C0级车载设备；制动权采集继电器，用于采集C0级车载设备的制动输出状态；切换开关继电器，用于获取车载设备切换开关状态；制动权切换控制继电器，其输入接C0级车载设备与切换控制继电器，用于切换C3级车载设备与C0级车载设备之间的制动信号并发送给车辆制动接口。

本发明实施例中，上述各个继电器均在独立板卡实现，板卡放置于RLU机笼，相关继电器采集到的状态都会传递给车载安全计算机。

本发明实施例中，还考虑增加5路制动指令切换接点，实现与LKJ设备的EB(紧急制动)，B7(最大常用制动)，B4(4级常用制动)，B1(1级常用制动)和PCUT(牵引切除)指令的切换。

C3级车载设备还包括：无线传输单元(RTM)，维护服务单元(MSU)，轨道电路信息接收单元(TCR)，应答器信息发送模块(BTM)，人机界面单元(DMI)，GSM-R电台(GSM-R Mobile)等(上述单元均未示出)。其中的，DMI可用于VC信息的显示及人机交互。

本发明实施例中，所述车载安全计算机配置有数字输入与输出接口，与切换控制继电器连接，用于通过切换控制继电器输出制动权的控制状态给C0级车载设备，以及通过切换控制继电器将C3级车载设备的C3等级或者C2等级的制动指令权切换给C0级车载设备；还配置有RS422通信接口，与通信切换继电器连接。输入接口通过制动权采集继电器采集C0级车载设备的制动状态，通过切换开关继电器采集切换开关状态。

示例性的，车载安全计算机可以配置6路输入接口(DI接口)，配置2路输出接口(DO接口)，配置1路RS422通信接口(采用RS422串行异步通信方式)。

本发明实施例中，所述车载安全计算机采用2乘2取2架构，即包含两个车载安全计算机(如图1中的VC1与VC2)及两个切换控制继电器(LKJ切换控制继电器1与LKJ切换控制继电器2)，每一系车载安全计算机独立连接一个切换控制继电器，两个切换控制继电器均连接C0级车载设备及制动权切换控制继电器，两个切换控制继电器采用“或”逻辑输出到C0车载设备；两个车载安全计算机同时连接通信切换继电器。

此外，车载安全计算机中的CTCS-3控制单元和CTCS-2控制单元独立设置，二者均为软件模块。以C3等级正常运行时，CTCS-3控制单元负责核心控制功能，CTCS-2控制单元负责后备系统的核心控制功能；当不满足C3等级的运行条件时，列车降级至C2等级运行，此时CTCS-2控制单元负责核心控制功能，CTCS-3控制单元负责后台运行。

如图1所示，所述C0级车载设备包括：列车运行监控记录装置LKJ。

LKJ包括：与通信切换继电器连接的通信模块，以及与切换控制继电器、制动权切换控制继电器、以及制动权采集继电器相连的IO模块。

此外，LKJ还包括：主机箱、显示器、轨道电路读取单元、速度传感器、压力传感器以及双针速度表等(上述设备均未示出)。

本发明实施例中，所述LKJ采用双机主从热备冗余架构。LKJ适应自动闭塞方式和半自动闭塞方式；适应各种信号制式，包括移频(含18信息移频)、交流计数、UM-71(或UM-2000)、极频等制式。LKJ装置的软件具有通用性，不同的用户可通过面向用户的软件参数调整来满足不同功能的要求，适应不同的运行情况。

本发明实施例中，组合车载设备系统中的C3级车载设备与C0级车载设备，二者与车辆均有车辆制动控制接口；二者通过安全可靠的物理接口和通信接口适配，可以实现C3级车载设备与C0级车载设备的自动切换，即一套组合车载设备同时适用于既有线和高铁线路的功能，可以满足中国铁路未来多种运营线路交汇及贯通的运营需求。

通过本发明实施例上述方案，可以实现固定交路与非固定交路中的自动切换：

1)通过固定交路中地面等级转换布置研究，可以实现C3级ATP(即C3级车载设备)中的C2等级与LKJ的C0等级、以及LKJ的C0等级与C3级ATP中的C2等级的不停车情况下的自动切换，其中C0等级转换为C2等级的过程如下：

(a)从应答器组接收ETCS-41包，预告CTCS-2级转换预告，提示文本“CTCS-2级转换预告”，提示语音“级间切换”；

(b)如果有确认区域，则在列车驶入确认区域后提示确认文本“确认CTCS-2级”；

(c)在LKJ无制动输出(自图1中LKJ切换控制继电器采集)的情况下，越过执行点，且运行速度低于C2允许速度，则提示司机“进入ATP控车模式？”，司机确认后进行转换，控制权由LKJ转移给ATP(由图1中LKJ切换控制继电器将切换指令传递给图1中制动权切换控制继电器执行EB/B7/B4/B1/PCUT车辆接口切换至LKJ制动接口，并检查图1中LKJ切换控制继电器状态是否符合VC指令要求)，并提示“进入CTCS-2级”；

(d)进入CTCS-2级后，司机操作LKJ切换开关置于ATP位置；LKJ切换开关有两个位置，1个位置标识LKJ，另1个位置标识ATP。

2)通过非固定交路的场景研究，在线路条件不满足的情况下，可以实现安全可靠的进行C3级ATP与LKJ的控制权转移，实现不停车情况下的ATP与LKJ自动切换技术，其中C3等级转换为C0等级的过程如下：

(a)从应答器组接收ETCS-41包，预告CTCS-0级转换预告，提示文本“CTCS-0级转换预告”，提示语音“级间切换”；

(b)如果有确认区域，则在列车驶入确认区域后提示确认文本“确认CTCS-0级”；

(c)在ATP无制动输出的情况下，越过执行点，且运行速度低于160km/h，则提示司机“进入LKJ控车模式？”，司机确认后进行转换，控制权由ATP转移给LKJ(由图1中LKJ切换控制继电器将切换指令传递给图1中制动权切换控制继电器执行EB/B7/B4/B1/PCUT车辆接口切换至ATP制动接口，并检查图1中LKJ切换控制继电器状态是否符合VC指令要求)；

(d)模式显示【LKJ】；

(e)进入LKJ控车模式后，司机操作LKJ切换开关置于LKJ位置；

此外，还可以通过地面信息实现ATP与LKJ在运行中自动切换，通过DMI按键实现ATP与LKJ在停车下手动切换，通过ATP/LKJ切换开关实现ATP与LKJ在运行中手动切换。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。