一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统及方法与流程

本发明涉及轨道交通列车控制，特别涉及一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统及方法。

背景技术：

1、目前已建成或拟建的城市轨道交通项目大多采用基于通信的列车自动控制系统cbtc(communication-based train control)或列车自主运行系统tacs(trainautonomous circumambulation system)，列车的位置追踪及控制完全依赖于列车和地面间的无线通信网络。当列车和地面间的通信网络故障时，列车控制系统将丢失对列车的定位和控制能力。列车将无法维持正常运行级别，fao条件下需要司机人员上车并切除车载atp系统，由人工驾驶列车运行(一般限速25km/h)或者列车下线，安全由人工保证，效率低下。城市轨道交通项目一般采用点式atp/ato控制后备技术或联锁控制后备技术。

2、联锁控制后备技术

3、通过在全线配置一定数量的计轴、信号机及联锁主机，可实现对进路、道岔、信号机的联锁控制。当列车的车-地通信模式和点式atp均不可用时，可进入联锁控制模式，列车不具备自动防护功能，值班人员通过联锁控制模式指挥列车运行，司机可通过与值班人员通信并观察信号机状态控制车辆运行。联锁级降级系统通过进路闭塞的方式保证列车的行车间隔，每条进路中仅允许一列列车运行，进路采用信号机至信号机的办理方式。联锁设备和相关运营人员共同保证列车运行的安全。

4、点式atp/ato控制后备技术

5、与联锁控制后备技术相比，点式atp控制后备技术增加了超速防护、防倒溜、车辆冒进信号机触发紧急制动等功能，为实现点式atp功能，需在联锁控制后备技术方案上增加leu设备(与道岔表示电路、信号机显示电路连接)和有源应答器、无源应答器。

6、列车进入点式atp控制后备模式后，当列车经过有源信标时可获知前方道岔及信号机的状态信息，列车结合此信息可计算移动授权并实现列车自主防护。点式ato控制后备模式基于点式atp控制后备技术实现，车载ato根据atp限速曲线生成列车运行控制曲线。为了实现ato模式下车门与屏蔽门的联动功能，需要增加在实现车站车-地双向通信的独立设备。

7、因此，设置一套不依赖于正常通信手段且能实现对列车和地面间通信故障的列车控制后备系统是必要的。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统及方法，至少解决上述现有技术存在的部分问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统，包括：二次雷达系统和信号系统，

4、所述二次雷达系统包括轨旁设备和车载设备，轨旁设备、车载设备和信号系统通过通信网络进行通信，并配合信号系统进行列车定位测速、车地通讯和防撞预警；

5、所述信号系统包括车载atp系统、ats系统和oc系统，

6、当信号系统遇到lte或wlan车地通信故障，且车载atp系统工作正常时，所述车载atp系统检测二次雷达系统工况，若二次雷达系统工况正常，则通过雷达通讯向ats系统提出列车降级运行申请；

7、ats系统通过列车降级运行申请后，列车进入雷达后备模式运行，

8、在雷达后备模式下，车载atp系统计算列车速度防护曲线并控制列车进站停车，通过雷达通讯继续完成列车自动运行；

9、当车载设备与轨旁设备之间的雷达通讯中断后，列车进入人工级别雷达防护模式，由司机手动驾驶，二次雷达系统进行前后车测距和防撞预警并辅助司机驾驶。

10、进一步地，所述二次雷达系统还包括中心雷达服务器，所述车载设备包括两个分别设置在列车的前端与后端的车载雷达，

11、所述轨旁设备包括设置在轨道旁的车站设备和多个雷达基站，所述雷达基站与车载雷达进行雷达通讯，

12、所述雷达基站能够通过车站设备与中心雷达服务器通信，所述中心雷达服务器能够与信号系统通信，前车后端的车载雷达能够与后车前端的车载雷达进行雷达通讯。

13、进一步地，所述车站设备包括通信接口转换单元和信号系统交换机，所述雷达基站与通信接口转换单元电性连接，所述通信接口转换单元与信号系统交换机电性连接，所述信号系统交换机通过有线骨干网络与中心雷达服务器电性连接。

14、一种基于二次雷达的轨道交通系统后备降级运行方法，

15、信号系统实时对列车状态及通信情况进行检测，当遇到特定故障场景时，车载atp系统分析故障原因以及列车状态，满足降级条件时，列车进入后备模式；

16、列车进入后备模式后，二次雷达系统进行列车定位测速，并根据列车速度，进行防撞预警；

17、车载atp系统基于二次雷达系统提供的列车位置，计算速度-距离曲线安全制动模型，计算列车安全防护曲线，控制列车自动运行；

18、满足升级条件时，列车自动升级为信号系统主用模式运行。

19、进一步地，中心雷达服务器结合列车运行线路数据，通过雷达通讯计算列车任一端位置，并与oc系统通信，对列车位置进行合理性校验；中心雷达服务器结合线路数据和列车位置的周期变化计算列车速度。

20、进一步地，轨旁的雷达基站探测到车载雷达后，周期性向中心雷达服务器输出测距包，测距包包含雷达基站的id、车载雷达的id和测距信息，中心雷达服务器依据测距包信息，进行列车定位。

21、进一步地，线路上相邻两个列车之间进行周期性通信，相邻两个列车上的车载雷达之间互相交替发送询问信号和应答信号，通过询问信号和应答信号的传输时间进行列车距离计算，依据列车距离及列车的实时速度，发出预警提示。

22、进一步地，特定故障场景包括车地无线通信故障、测速单元故障和/或通信单元故障。

23、与现有技术对比，本发明的有益效果为：

24、1、本发明使用基于二次雷达的测速定位方案和雷达通信，基于二次雷达的车车通信、车地通信双安全防护链路组合比传统cbtc/tacs系统通信具有更强的通信能力，可在列车遇到lte或wlan车地通信故障，且车载atp系统和二次雷达系统工作正常时，使列车进入雷达后备运行模式，实现在后备模式自动控车以固定限速(不小于40km/h)运行至前方终点。

25、2、本发明除利用前后车载雷达通信实现车车防撞的预警功外，车载atp系统基于轨旁雷达基站信息、地面信标信息、前车位置信息等，计算后车的列车速度防护曲线，并提供预警和制动。

26、3、与传统后备控制模式相比，本发明保证列车安全运行和运营连续不中断，大幅提高列车后备控制模式效率，轨旁及车载设备配置简单，稳定性高，维护方便。

技术特征：

1.一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统，其特征在于，包括：二次雷达系统和信号系统，

2.如权利要求1所述的一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统，其特征在于，所述二次雷达系统还包括中心雷达服务器，所述车载设备包括两个分别设置在列车的前端与后端的车载雷达，

3.如权利要求2所述的一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统，其特征在于，所述车站设备包括通信接口转换单元和信号系统交换机，所述雷达基站与通信接口转换单元电性连接，所述通信接口转换单元与信号系统交换机电性连接，所述信号系统交换机通过有线骨干网络与中心雷达服务器电性连接。

4.一种基于二次雷达的轨道交通系统后备降级运行方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的一种基于二次雷达的轨道交通系统后备降级运行方法，其特征在于，中心雷达服务器结合列车运行线路数据，通过雷达通讯计算列车任一端位置，并与oc系统通信，对列车位置进行合理性校验；中心雷达服务器结合线路数据和列车位置的周期变化计算列车速度。

6.如权利要求4所述的一种基于二次雷达的轨道交通系统后备降级运行方法，其特征在于，轨旁的雷达基站探测到车载雷达后，周期性向中心雷达服务器输出测距包，测距包包含雷达基站的id、车载雷达的id和测距信息，中心雷达服务器依据测距包信息，进行列车定位。

7.如权利要求4所述的一种基于二次雷达的轨道交通系统后备降级运行方法，其特征在于，线路上相邻两个列车之间进行周期性通信，相邻两个列车上的车载雷达之间互相交替发送询问信号和应答信号，通过询问信号和应答信号的传输时间进行列车距离计算，依据列车距离及列车的实时速度，发出预警提示。

8.如权利要求4所述的一种基于二次雷达的轨道交通系统后备降级运行方法，其特征在于，特定故障场景包括车地无线通信故障、测速单元故障和/或通信单元故障。

技术总结本发明公开了一种基于二次雷达的轨道交通后备降级运行系统及方法，涉及轨道交通列车控制技术领域，包括二次雷达系统、车载ATP系统、OC系统和ATS系统，二次雷达系统进行列车定位测速，车载ATP系统、OC系统和ATS系统结合二次雷达系统控制列车运行。本发明使用基于二次雷达的车车通信、车地通信双安全防护链路组合比传统CBTC/TACS系统通信具有更强的通信能力，可实现在后备模式由ATO或FAM模式控车以固定限速(不小于40km/h)运行至前方站台，保证列车安全运行和运营连续不中断，大幅提高列车后备控制模式效率，轨旁及车载设备配置简单，稳定性高，维护方便。技术研发人员：梁汝军,石赟,王咏,尚巍,韩新雨,程元军,张恒,孙可,夏益韬受保护的技术使用者：中车南京浦镇车辆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/31