[發(fā)明專(zhuān)利]一種城市軌道交通車(chē)地通信方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210244682.1
• 申請(qǐng)日: 2012-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102821363A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣海林;趙紅禮;步兵;郜春海;唐濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W4/06
• 分類(lèi)號(hào): H04W4/06;H04W8/26;B61L27/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，特別涉及一種城市軌道交通車(chē)地通信方法。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)特別是無(wú)線電技術(shù)飛速發(fā)展，人們開(kāi)始研究以通信技術(shù)為基礎(chǔ)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)CBTC系統(tǒng)（Communication?Based?Train?Control?System）。CBTC系統(tǒng)利用無(wú)線通信可靠、實(shí)時(shí)地傳輸車(chē)—地雙向大容量信息，列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)無(wú)線實(shí)時(shí)地向地面中心發(fā)送自身的位置、速度等狀態(tài)信息。地面中心通過(guò)無(wú)線通信將前方障礙物、臨時(shí)限速等信息發(fā)送給列車(chē)。列車(chē)根據(jù)前方障礙物信息、列車(chē)參數(shù)、線路參數(shù)等信息實(shí)時(shí)計(jì)算速度曲線，控制列車(chē)在安全速度下運(yùn)行。

CBTC系統(tǒng)的特點(diǎn)是用無(wú)線通信媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)和地面設(shè)備的雙向通信，用以代替軌道電路作為媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制。CBTC系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)車(chē)—地之間的雙向通信，并且傳輸信息量大、傳輸速度快、很容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)、大量減少區(qū)間敷設(shè)電纜、減少一次性投資及減少日常維護(hù)工作，可以大幅度提高區(qū)間通過(guò)能力，靈活組織雙向運(yùn)行和單向連續(xù)發(fā)車(chē)，容易適應(yīng)不同車(chē)速、不同運(yùn)量、不同類(lèi)型牽引的列車(chē)運(yùn)行控制等等。在CBTC系統(tǒng)中不僅可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制，而且可以綜合成為運(yùn)行管理，因?yàn)殡p向無(wú)線通信系統(tǒng)，既可以有安全類(lèi)信息雙向傳輸，也可以雙向傳輸非安全類(lèi)信息，例如車(chē)次號(hào)、乘務(wù)員班組號(hào)、車(chē)輛號(hào)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分、機(jī)車(chē)狀態(tài)、油耗參數(shù)等等大量機(jī)車(chē)、工務(wù)、電務(wù)等有關(guān)信息。利用CBTC系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，也可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)。

CBTC系統(tǒng)的車(chē)地通信系統(tǒng)傳輸?shù)陌踩?lèi)信息傳輸包括列車(chē)向地面發(fā)送的列車(chē)位置信息，以及地面向列車(chē)發(fā)送的列車(chē)控制信息等。這些信息是對(duì)安全性要求很高的數(shù)據(jù)，因此，對(duì)車(chē)地通信的可靠性要求很高。在IEEE?1474.1（2004）標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定車(chē)地通信和地車(chē)通信的延時(shí)不能超過(guò)0.5~2秒，否則列車(chē)將會(huì)緊急制動(dòng)。同時(shí)，車(chē)地通信的丟包率以及切換中斷時(shí)間也是影響車(chē)地通信質(zhì)量的重要指標(biāo)。

“列車(chē)控制系統(tǒng)”（中國(guó)公開(kāi)號(hào)：CN101391616A）的CBTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。在實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制的通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，列車(chē)在軌道上運(yùn)行，車(chē)上的無(wú)線控制裝置與地面的無(wú)線AP（Access?Point）（訪問(wèn)接入點(diǎn)）通過(guò)無(wú)線通信的方式交換列車(chē)位置信息及列車(chē)控制信息。

其中地面控制器根據(jù)來(lái)自車(chē)載無(wú)線控制器的列車(chē)在線位置信息，生成發(fā)給車(chē)載系統(tǒng)的列車(chē)控制報(bào)文，并發(fā)送給第1個(gè)AP主機(jī)至第n個(gè)AP主機(jī)（n≥1）。第i個(gè)無(wú)線AP（i取1-m，m≥1）的處理周期通常與地面控制器的周期不同，第j個(gè)AP主機(jī)(j取1-n）實(shí)現(xiàn)地面控制器與對(duì)應(yīng)的第i個(gè)無(wú)線AP的之間的數(shù)據(jù)收發(fā)同步及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，其功能是接收所轄范圍內(nèi)第1個(gè)無(wú)線AP至第m個(gè)無(wú)線AP的信息，按照一定的格式組成幀，并以一定的周期發(fā)送給地面控制器。同樣第j個(gè)AP主機(jī)將地面控制器發(fā)過(guò)來(lái)的信息每隔一定的周期發(fā)送給所轄范圍內(nèi)第1個(gè)無(wú)線AP至第m個(gè)無(wú)線AP，第i個(gè)無(wú)線AP再通過(guò)無(wú)線鏈路發(fā)送給車(chē)載無(wú)線控制器。不同的AP主機(jī)之間通常是獨(dú)立的，不存在直接的物理上的連接關(guān)系。

列車(chē)上的列車(chē)位置信息通過(guò)車(chē)載無(wú)線控制器在無(wú)線鏈路上發(fā)送，安裝在軌旁的第i個(gè)無(wú)線AP接收此信息，并將此信息通過(guò)光纖1和對(duì)應(yīng)的交換機(jī)送至對(duì)應(yīng)的AP主機(jī)，該AP主機(jī)再將此信息通過(guò)有線網(wǎng)和總交換機(jī)發(fā)送給地面控制器。而地面控制器產(chǎn)生的列車(chē)控制信息通過(guò)總交換機(jī)和有線網(wǎng)絡(luò)先發(fā)送給第j個(gè)AP主機(jī)，第j個(gè)AP主機(jī)通過(guò)對(duì)應(yīng)的交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給連接在交換機(jī)上的第1個(gè)無(wú)線AP至第m個(gè)無(wú)線AP，第1個(gè)無(wú)線AP至第m個(gè)無(wú)線AP通過(guò)無(wú)線鏈路將信息發(fā)送給對(duì)應(yīng)的車(chē)載無(wú)線控制器。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，需要設(shè)置發(fā)送端和接收端的IP地址。在CBTC的車(chē)地通信系統(tǒng)中，地面控制器發(fā)送數(shù)據(jù)給車(chē)載無(wú)線控制器時(shí)，各個(gè)AP主機(jī)為發(fā)送端，而車(chē)載無(wú)線控制器為接收端；車(chē)載無(wú)線控制器發(fā)送數(shù)據(jù)給地面控制器時(shí)，車(chē)載無(wú)線控制器為發(fā)送端，各個(gè)AP主機(jī)為接收端。

由于在地鐵和輕軌線路上運(yùn)行的列車(chē)數(shù)量較多，因此地面控制器在給列車(chē)發(fā)送列車(chē)控制信息時(shí)，先發(fā)送給第1個(gè)AP主機(jī)至第n個(gè)AP主機(jī)，第1個(gè)AP主機(jī)至第n個(gè)AP主機(jī)通常采用廣播方式將所有的信息通過(guò)廣播發(fā)送給其所轄的第1個(gè)無(wú)線AP至第m個(gè)無(wú)線AP和列車(chē)，此時(shí)的發(fā)送端地址設(shè)置為對(duì)應(yīng)的AP主機(jī)的IP地址，而接收端的IP地址為255.255.255.255，即設(shè)置為廣播發(fā)送。在線路上運(yùn)行的所有列車(chē)都能接收地面發(fā)送的列車(chē)控制信息，列車(chē)上的車(chē)載無(wú)線控制器通過(guò)讀取所收取信息的列車(chē)ID或其它標(biāo)識(shí)判斷是否是發(fā)送給自己的控制信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的信息處理。