本發(fā)明涉及軌道交通，尤其涉及一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)。

背景技術：

1、目前，建設城市群一體化交通網(wǎng)，推進干線鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、城市軌道交通的四網(wǎng)融合，成為軌道交通領域的重要研究方向。城際鐵路與市域快線、地鐵的銜接，將有力促進城際和城區(qū)人員的流動，帶動都市圈區(qū)域協(xié)調發(fā)展。在城際線路中，ctcs-2+ato信號系統(tǒng)制式被廣泛采用，如穗莞深城際鐵路、廣佛東環(huán)線、廣清城際等。而市域快線與城市地鐵線路，為了滿足大客流、高密度的運輸需求，則多以cbtc信號系統(tǒng)制式為主。開展兩種信號系統(tǒng)制式貫通運行的相關研究，對于推進“四網(wǎng)融合”建設具有重要意義。其中，ctcs為中國列車控制系統(tǒng)，-2表示其級別；ato信號系統(tǒng)表示列車自動駕駛信號系統(tǒng)；cbtc信號系統(tǒng)表示基于通信的列車自動控制信號系統(tǒng)。

2、ato系統(tǒng)作為ctcs-2+ato信號系統(tǒng)制式與cbtc信號系統(tǒng)制式的核心系統(tǒng)，在兩種制式信號系統(tǒng)列車的平穩(wěn)運行中發(fā)揮了重要作用。在兩種信號系統(tǒng)制式貫通運行中，如何保證兩種信號系統(tǒng)制式的ato平滑切換，是亟待研究的重要課題。

3、目前主要有如下三種方案：

4、方案一：基于人工切換的雙套ato系統(tǒng)。

5、cbtc制式的ato系統(tǒng)和ctcs-2制式的ato系統(tǒng)分別安裝在cbtc車載機柜和ctcs-2車載機柜中，兩套系統(tǒng)單獨運行，共享dmi(列控車載設備人機界面)、速度傳感器、btm(應答器傳輸模塊)天線等外設，通過人工關閉和啟動車載設備的方式控制兩套車載系統(tǒng)分別獨立在不同信號系統(tǒng)制式的線路運行。

6、然而，其缺陷在于：1)cbtc制式ato設備和ctcs-2制式ato設備分別安裝在兩種信號制式的車載機柜中，占用空間大，且與各自車載機柜中的設備接口眾多，不易維護；2)在ato系統(tǒng)制式轉換時需要人工控制兩套車載設備的啟動和關閉，對操作人員技能水平、操作時機與規(guī)范性有較高要求，自動化不足；3)切換過程中需要列車停車，無法實現(xiàn)列車運行中的動態(tài)切換。而且停車后需等待原有制式信號系統(tǒng)設備關機、新制式信號系統(tǒng)設備開機并完成自檢后才能投入使用，停車等待時間長。并且新投入使用的系統(tǒng)需要重新完成列車定位并進行升級，影響運營效率和旅客舒適度。

7、方案二：基于切換單元控制的雙套ato系統(tǒng)。在列車上安裝雙制式車載主機，車載主機間的ato設備相互獨立，由切換單元控制兩種制式車載主機的主控狀態(tài)切換，ato制式隨車載主機制式切換。

8、然而，其缺陷在于：1)cbtc制式ato設備和ctcs-2制式ato設備分別安裝在兩種信號制式的車載機柜中，兩套ato設備與車輛的接口重復，對切換單元的輸入輸出接口需求較多，并增加了故障點，不便于維護；2)兩種制式的ato設備硬件需求基本一致，但需要安裝兩套設備，成本較高。

9、方案三、集成雙制式ato邏輯的一體化ato設備。將雙制式ato設備進行融合，重構兩種不同制式的ato軟件，將兩種制式ato軟件的相同功能整合為同一模塊。并使用軟件中的標準應用層控制不同制式ato軟件的前后臺運行，達到ato制式切換的功能。

10、然而，其缺陷在于：1)cbtc制式ato軟件與ctcs-2制式ato軟件的既有功能主要控制邏輯被改變，兩種制式ato軟件的相同功能(如列車速度控制、進站停車、開關門作業(yè)、ato啟動發(fā)車等)被整合進同一公用功能組件執(zhí)行，一旦公用功能組件發(fā)生故障，將導致兩種制式ato系統(tǒng)都無法運行，系統(tǒng)容錯度低；2)cbtc制式ato軟件與ctcs-2制式ato軟件功能需分別滿足cbtc以及ctcs相關標準規(guī)范的要求，同時兩種制式的ato需分別適配對應制式atp的授權及控制特性，由于兩種制式ato系統(tǒng)的一些功能由同一公用功能組件實現(xiàn)，一旦不同制式的標準規(guī)范、功能要求、atp接口等發(fā)生改變，難以在同一公用功能組件更新，導致無法單獨維護一種制式ato系統(tǒng)的某些功能，系統(tǒng)靈活性不足。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)兩種制式ato的不停車轉換，且對既有ato軟件主要功能邏輯改動小，便于單獨維護；同時，設備集成度高，節(jié)省硬件空間。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，包括：ato接口軟件模塊、cbtc制式ato軟件模塊以及ctcs-2制式ato軟件模塊，三個模塊之間相互連接；其中：

4、ato接口軟件模塊，用于通過制式轉換邏輯判斷，輸出工作制式至cbtc制式ato軟件模塊與ctcs-2制式ato軟件模塊，以控制cbtc制式ato軟件模塊與ctcs-2制式ato軟件模塊中的一個ato軟件模塊為前臺運行，另一個為后臺運行；

5、前臺運行的ato軟件模塊經(jīng)過邏輯處理并計算運行曲線后，輸出控車命令；進入制式轉換區(qū)域后，后臺運行的ato軟件模塊通過條件檢查后進入自動駕駛模式；前臺運行的ato軟件模塊根據(jù)后臺運行的ato軟件模塊計算的制式轉換點的保護速度限制值與制動曲線速度值，計算出至制式轉換點的目標速度曲線，并結合目標速度曲線輸出控車命令；當列車運行至制式轉換點時，ato接口軟件模塊制式轉換邏輯判斷，輸出工作制式，使前臺運行ato軟件模塊轉為后臺運行，后臺運行的ato軟件模塊保持自動駕駛模式并轉為前臺運行。

6、由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，1)設備集成度高，節(jié)省硬件空間：整套系統(tǒng)運行在同一ato硬件設備中，無需單獨部署兩種不同制式的ato硬件設備，高集成度減少了硬件設備對外接口的復雜程度，使得硬件設備的更新維護更為容易，與使用兩套不同制式的ato硬件設備相比，使用同一套硬件設備節(jié)省了機柜的安裝空間，以及控車接口；2)實現(xiàn)了兩種制式ato的不停車轉換：在不同制式ato的轉換過程中，通過控制ato軟件前后臺運行的方式，實現(xiàn)了后臺制式ato系統(tǒng)以am模式(自動駕駛模式)轉入前臺運行，保證了am控車的連續(xù)性，在不同制式ato的轉換過程中，通過ato軟件前后臺計算并交互轉換點相關速度曲線和牽引制動控制級位的方式，實現(xiàn)兩種制式下ato目標速度曲線的平順銜接；3)既有ato軟件主要功能邏輯改動小，便于單獨維護：既有的兩種制式ato軟件分別滿足cbtc以及ctcs相關標準規(guī)范的要求，同時分別適配對應制式atp的授權及控制特性，既有的主要功能的邏輯均未改變，當兩種制式ato軟件僅有一方的功能發(fā)生變動時，只需要針對該制式的功能進行修改，而不需要對兩種不同制式ato軟件共用的公有功能模塊進行改動，方便單獨制式ato軟件的升級維護。在運行方面，可實現(xiàn)任一制式ato軟件及ato接口軟件的組合運行，系統(tǒng)使用場景靈活。

技術特征：

1.一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，包括：ato接口軟件模塊、cbtc制式ato軟件模塊以及ctcs-2制式ato軟件模塊，三個模塊之間相互連接；其中：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述ato接口軟件模塊與cbtc制式ato軟件模塊以及ctcs-2制式ato軟件模塊，采用系統(tǒng)內(nèi)部虛擬環(huán)網(wǎng)進行雙向數(shù)據(jù)交互，ato接口軟件模塊將采集到的輸入數(shù)據(jù)和邏輯處理后的制式轉換信息發(fā)送給兩種制式的ato軟件模塊，接收相應ato軟件模塊的工作制式反饋和控車命令，并將控車命令輸入至列車。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述ato接口軟件模塊還與第一串口模塊、io板以及mvb接口板或trdp接口板連接；其中，所述ato接口軟件模塊通過io板采集測速數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)，以及輸出所述接口輸出數(shù)據(jù)；通過第一串口模塊，采集主備系切換板數(shù)據(jù)與雷達數(shù)據(jù)，以及輸出主備系切換指令；通過mvb接口板或trdp接口板采集列車tcms通信數(shù)據(jù)以及輸出對列車tcms輸出控制命令；其中，接口輸出數(shù)據(jù)與對列車tcms輸出的控制命令均屬于控車命令，主備系切換板數(shù)據(jù)用于確定三個模塊各自的主系與備系關系。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，

5.根據(jù)權利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，ato接口軟件模塊，通過制式轉換邏輯判斷，輸出工作制式包括：

6.根據(jù)權利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述若當前為ctcs-2制式，則使用ctcs-2制式下的ato工作制式處理，輸出工作制式包括：

7.根據(jù)權利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，若當前為cbtc制式，則使用cbtc制式下的ato工作制式處理，輸出工作制式包括：

8.根據(jù)權利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，若當前工作制式為無效，則采用無效制式下的ato工作制式處理，輸出工作制式包括：

9.根據(jù)權利要求1所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，所述進入制式轉換區(qū)域后，前臺運行的ato軟件模塊根據(jù)后臺運行的ato軟件模塊計算的制式轉換點的保護速度限制值與制動曲線速度值，計算出至制式轉換點的目標速度曲線包括：

10.根據(jù)權利要求1或9所述的一種cbtc與ctcs-2貫通運行的ato系統(tǒng)，其特征在于，還包括：在到達制式轉換點之前，后臺運行的ato軟件模塊從前臺運行的ato軟件模塊中獲取牽引制動控制級位，實現(xiàn)制式轉換過程中列車速度和控制級位的過渡。

技術總結
本發(fā)明公開了一種CBTC與CTCS?2貫通運行的ATO系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行在同一硬件設備中，無需單獨部署兩種不同制式的硬件設備，減少了硬件設備對外接口的復雜程度，使得硬件設備的更新維護更為容易；不同制式ATO的轉換過程中，通過控制ATO軟件前后臺運行的方式，實現(xiàn)后臺制式ATO系統(tǒng)以AM模式轉入前臺運行，保證AM控車的連續(xù)性，在不同制式ATO的轉換過程中，通過ATO軟件前后臺計算并交互轉換點相關速度曲線和牽引制動控制級位的方式，實現(xiàn)兩種制式下ATO目標速度曲線的平順銜接；對既有ATO軟件主要功能邏輯改動小，便于單獨維護既有的兩種制式ATO軟件分別滿足CBTC以及CTCS相關標準規(guī)范的要求。在運行方面，可實現(xiàn)任一制式ATO軟件及ATO接口軟件的組合運行，系統(tǒng)使用場景靈活。

技術研發(fā)人員：邢科家,李學峰,林湛,潘明,崔亦博,孟軍,孫旺,陳寧寧,鄭偉,秦悅,王芃,余剛,高靜,王璽,趙俊義,姜慶陽,唐凱林,廖志斌,郭偉,穆進超,段宏偉,黃長鵬,陳為華,王建英,郭戩,孫磊,易海旺,王俊高,楊嵐清,王宜純,張鑫鑫,劉永鑫,白軒,黎晨光,程鵬,陳新建,彭賽榮,毛偉成
受保護的技術使用者：中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6