[實用新型]基于GSM-R實現列車自動駕駛車地通信系統

有效

• 申請號: 201220749114.2
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN203014867U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 習博;沈志凌;張家炳;鄭生全;張孟彬;石先明;李乾社;張敏慧;李華;李建兵
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;B61L23/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍;李滿

技術領域

本實用新型涉及鐵路及軌道交通技術領域，具體涉及一種基于GSM-R實現列車自動駕駛車地通信系統。

技術背景

目前城市軌道交通運用的信號系統多采用基于通信的列車自動控制系統（CBTC）?；谕ㄐ诺牧熊囎詣涌刂葡到y的車地間的無線擴頻傳輸多采用通用的IEEE802.11系列標準，頻率采用2.4GHz，即WLAN（Wireless?Local?Area?Networks，無線局域網絡）無線網絡技術。CBTC（Communication?Based?Train?Control?System，無線通信的列車自動控制系統）系統中利用WLAN（Wireless?Local?Area?Networks，無線局域網絡）傳輸信息量大，傳輸速度快等特點，已經實現了列車自動駕駛系統，主要由車載設備和地面設備組成：車載設備由車載ATO（Automatic?Train?Operation，自動列車運行裝置）中央處理板和軟件、車載雙向通信設備等組成；地面設備主要包括精確定位設備、ATO接口設備、軌旁雙向通信設備等。上述城市軌道交通所應用的WLAN問題在于應用速度不能超過120km/h，同時由于缺乏互連互通標準，要做到軌道交通網內或與現有國鐵線路的互聯互通很困難。

國有城際客運專線信號系統采用的是CTCS-2/CTCS-3（Chinese?Train?Control?System，中國列車運行控制系統）列控系統。其中，CTCS-2級列控系統應用于運行速度200～250km/h的新建客運專線和既有提速至160km/h以上鐵路干線；CTCS-3級列控系統主要應用于運行速度300～350km/h的客運專線。目前世界上還沒有應用在CTCS-2/CTCS-3列控系統下的列車自動駕駛系統。而要在國鐵客運專線上實現列車自動駕駛系統，首要解決的問題就是車地通信技術。與城市軌道交通的CBTC信號系統的WLAN相比，國鐵CTCS-2/CTCS-3列控系統采用GSM-R（GSM?for?Railways，專門為鐵路通信設計的綜合專用數字移動通信系統）網絡實現車地雙向通信，僅實現了車次號校核、無線調度命令、行車許可、線路參數、臨時限速、列車位置等數據傳輸功能，暫無法實現列車自動駕駛功能。因此，要在國鐵CTCS-2/CTCS-3列控系統基礎上實現列車自動駕駛功能，必須對國鐵現有的車地通信技術，即GSM-R通信技術進行改造升級，以支持實現列車自動駕駛功能。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對上述技術問題，提供一種基于GSM-R實現列車自動駕駛車地通信系統，該系統能在國鐵CTCS-2/CTCS-3列控系統的基礎之上實現列車的自動駕駛。

為實現此目的，本實用新型所設計的基于GSM-R實現列車自動駕駛車地通信系統，包括屏蔽門系統、與屏蔽門系統連接的車站列控中心、車載安全計算機、列車調度集中控制中央服務器、與車載安全計算機連接的列車自動駕駛執行模塊，其特征在于：它還包括與列車調度集中控制中央服務器連接的通信控制服務器、GSM-R通信交換中心、車站GSM-R基站子系統、GSM-R通信天線、GSM-R通信車載設備和車載列車自動運行裝置，其中，所述通信控制服務器的控制信號端與車站列控中心連接，通信控制服務器的通信信號端通過GSM-R通信交換中心與車站GSM-R基站子系統連接，所述車載列車自動運行裝置的控制信號端連接車載安全計算機，車載列車自動運行裝置的通信信號端連接GSM-R通信車載設備，GSM-R通信車載設備連接GSM-R通信天線，所述GSM-R通信天線與車站GSM-R基站子系統之間通過無線信號連接。

所述GSM-R通信天線設置在列車頂部。

所述車站GSM-R基站子系統設置在車站站臺進站口。

所述GSM-R通信天線與車站GSM-R基站子系統之間通過GSM-R無線協議相互通信。

所述車站列控中心還連接有列車信號安全數據網。

本實用新型在現有國鐵GSM-R系統的基礎上，提出新的通信系統設計方案，以彌補目前國鐵GSM-R系統不支持車載列車自動運行裝置（ATO）功能的不足。新系統解決了國鐵實現ATO數據的通信方案，使得在現有國鐵CTCS-2列控系統基礎上，增加ATO子系統，成為了可能。

本實用新型中新增的通信控制服務器是連接GSM-R網絡與信號系統的核心設備，以實現兩個系統之間實時數據信息的高效、可靠傳輸。

使用本實用新型后國鐵GSM-R系統的傳輸速率和信息量可以滿足大部分ATO數據傳輸的要求。