專利名稱：高鐵信號系統(tǒng)級“故障-安全”方法
高鐵信號系統(tǒng)級“故障-安全”方法技術領域
本發(fā)明屬于高速鐵路信號系統(tǒng)安全控制與監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種高鐵信號系統(tǒng)級“故障-安全”方法。
背景技術：
2008年4月觀日膠濟線相向行駛的T195次和5034次旅客列車在周村至王村間發(fā)生相撞事故。2011年7月23日北京南開往福州的D301次動車組列車運行至甬溫線永嘉至溫州南間，與前行的杭州開往福州南D3115次動車組列車發(fā)生追尾事故。兩次特別重大鐵路交通事故均屬責任事故，信號設備存在技術缺陷和調度指揮及管理存在漏洞是造成 7 · 23事故的主要原因，4 · 28事故也存在同樣的問題。
既有線臨時限速命令由調度、司機、車機聯(lián)控、工務、電務的LKJ監(jiān)控設備等相關業(yè)務環(huán)節(jié)執(zhí)行。其中只要任意一、兩個環(huán)節(jié)能夠認真履行職責、發(fā)揮作用，即可保證臨時限速的正確執(zhí)行。膠濟線事故正是由于管理疏漏、當事人不負責任、存在相互依賴心理等問題，造成各環(huán)節(jié)全部沒有執(zhí)行臨時限速，最終釀成慘劇。
解決既有線臨時限速命令執(zhí)行中的問題可從兩個方面入手，一是由設備自動執(zhí)行臨時限速，即采用無線方式在車地之間傳輸臨時限速，實時更新監(jiān)控裝置LKJ參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的限速值；亦可采用CTCS-2線路上應用的應答器方式。二是嚴格執(zhí)行既有臨時限速調度命令制度的同時，建立各環(huán)節(jié)臨時限速聯(lián)控機制，即在既有TDCS或CTC系統(tǒng)上疊加臨時限速聯(lián)控機制功能模塊。通過建立數(shù)據(jù)庫及管理規(guī)則，實現(xiàn)臨時限速提醒預告、簽收確認、監(jiān)督執(zhí)行、責任追究，文獻1(王俊峰，《既有線臨時限速及進路信息無線傳輸系統(tǒng)[J]》，中國鐵路，2009-8 =47-48,64)即提供了這樣一種方法。
7 · 23鐵路事故是由于溫州南站信號設備在設計上存在嚴重缺陷，遭雷擊發(fā)生故障后，導致本應顯示為紅燈的區(qū)間信號錯誤顯示為綠燈。行車調度人員對信號設備異?，F(xiàn)象未引起高度重視，以為ATP設備工作正常，未按規(guī)定辦理站間閉塞，而將兩列車放入同一區(qū)間。導致發(fā)生了一起原本可以避免的特別重大鐵路交通事故。
7 · 23鐵路事故中，在信號設備故障情況下，調度指揮和信號設備的“故障-安全” 設計均未發(fā)揮應有的作用，均未能控制列車停車和保證列車安全追蹤間隔。人們會因此提出一系列質疑還會否存在其它鐵路信號核心設備設計缺陷？非正常情況下能否保證列車安全追蹤間隔？信號設備故障后能實現(xiàn)“故障-安全”嗎？等等。如何保證列車運行安全， 特別是設備故障后的列車運行安全已成為發(fā)展高速鐵路必須解決的課題。
7 · 23鐵路事故表明，僅停留在信號設備層的“故障-安全”設計已不能滿足列車運行控制的安全需求。在高鐵信號系統(tǒng)級層面進行“故障-安全”設計，是解決列車安全問題可行的選擇。
“故障-安全”是指信號系統(tǒng)在任何部分發(fā)生故障時，能夠維持安全狀態(tài)或向安全狀態(tài)轉移。系統(tǒng)級“故障-安全”以系統(tǒng)級故障診斷理論( 印arate FP, Metze C， Chien RT. On the Connection Assignment Problem of Diagosable System[J]. IEEETransaction On Electronic Computer, 1967,16(12) :845-854)為基礎,在系統(tǒng)層面實現(xiàn)故障診斷和定位，當出現(xiàn)故障時采取有效措施實現(xiàn)故障導向安全，保證列車運行安全。
高鐵信號系統(tǒng)包括列控系統(tǒng)(CTCS)、聯(lián)鎖系統(tǒng)(CBI)、調度集中(CTC)三個子系統(tǒng)，以及一些信號輔助系統(tǒng)，如信號微機監(jiān)測系統(tǒng)(MMS)、列控動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)(DMS)、車次號跟蹤和無線校核系統(tǒng)、調度命令無線傳輸系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等。目前，中國高速鐵路采用 CTCS-2和CTCS-3兩種列車控制系統(tǒng)。CTCS-2適用于控制時速200km/h 250km/h線路的列車，CTCS-3適用于控制時速350km/h及以上線路的列車。高鐵信號系統(tǒng)中，設計系統(tǒng)級 “故障-安全”的必要性包括以下幾個方面
(1)高鐵信號系統(tǒng)是各種信號設備和子系統(tǒng)及其輔助設備的集成。系統(tǒng)集成是高鐵信號關鍵技術之一，直接關系到系統(tǒng)的安全性。列控系統(tǒng)功能需求規(guī)范(FRS)、系統(tǒng)需求規(guī)范(SRS)和系統(tǒng)接口規(guī)范(FIS)是進行系統(tǒng)集成的主要依據(jù)。當前高鐵信號系統(tǒng)集成側重于不同設備或系統(tǒng)之間的接口技術，以及不同信號廠商的信號設備在構成系統(tǒng)時的互聯(lián)互通。由于這些信號設備和子系統(tǒng)是不同時期開發(fā)并疊加到信號系統(tǒng)中的，所以在此基礎上構成的信號系統(tǒng)，非一次性按照系統(tǒng)工程理論整體設計，難于發(fā)揮系統(tǒng)總體和系統(tǒng)層面的優(yōu)勢。這種簡單疊加式的集成缺少系統(tǒng)內數(shù)據(jù)共享和融合，缺少各子系統(tǒng)之間相互測試和驗證、聯(lián)動控制和邏輯約束機制，缺少新增無線通信和應答器等設備綜合利用，缺少在系統(tǒng)層面實現(xiàn)“故障-安全”的統(tǒng)籌設計。
(2)無論是列控車載設備數(shù)據(jù)司法記錄單元(JRU)，還是地面信號微機監(jiān)測系統(tǒng)， 都有“黑匣子”之稱。它們主要用于記錄信號設備操作、運行狀態(tài)及電氣特性的模擬量和開關量原始數(shù)據(jù)，方便在線或事后故障診斷與分析。信號故障具有多樣性、復雜性和不確定性。目前的信號維護與故障處理工作，主要依靠信號微機監(jiān)測系統(tǒng)組建聯(lián)網(wǎng)進行實時監(jiān)測， 但信號微機監(jiān)測系統(tǒng)側重于結果管理，在過程管理方面存在明顯不足，不能通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集得出規(guī)律性的結論，而且盡管信號微機監(jiān)測設備已經(jīng)在現(xiàn)場廣泛應用，但很多依然依靠人工來檢查數(shù)據(jù)的變化，在數(shù)據(jù)量很大的情況下，人工對數(shù)據(jù)關聯(lián)性分析以及對歷史數(shù)據(jù)比較分析無法勝任。雖然匯集了幾乎所有信號設備各種數(shù)據(jù)，但對信號數(shù)據(jù)的挖掘和邏輯分析、數(shù)據(jù)共享和融合處理不夠。除信號微機監(jiān)測系統(tǒng)具有簡單的邏輯判斷和部分電氣量超標報警外，其它方面起不到實時自動報警并監(jiān)控信號系統(tǒng)運行的作用。
(3)CTCS-2列控系統(tǒng)由ZPW-2000軌道電路構成的自動閉塞系統(tǒng)提供行車許可， CTCS-3列控系統(tǒng)由無線閉塞中心(RBC)提供行車許可。這次信號設備故障，CTCS-2列車控制中心(TCC)未能實現(xiàn)“故障-安全”功能，錯誤輸出升級信號。RBC以及其它信號設備會否出現(xiàn)類似情況？由于導致信號設備故障的原因、故障危害程度和影響范圍等因素的不確定性，決定了軟件開發(fā)的不可遍歷性，造成信號設備的“故障-安全”設計極有可能不止一處存在缺陷。
(4)CTCS-3列控系統(tǒng)采用GSM-R傳輸車地之間的列控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了雙向信息傳輸。 CTCS-2列控系統(tǒng)采用軌道電路和應答器傳輸列控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地對車單向信息傳輸。二者計算和輸出列車速度控制指令，全部取決于車載設備，并未構成閉環(huán)互律控制。前者具備了閉環(huán)的形式，但非實質；后者則尚不具備閉環(huán)條件。目前，CTCS-2和CTCS-3列控系統(tǒng)全部為 “列控動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)(DMS)，，設計了數(shù)據(jù)采集接口，實現(xiàn)了地面對列車及車載設備的動態(tài)監(jiān)測，但該系統(tǒng)實時下傳的列車數(shù)據(jù)并未介入調度集中或列控系統(tǒng)中，未能起到閉環(huán)反饋作
(5)高鐵信號系統(tǒng)的CTCS、CBI、CTC三個子系統(tǒng)彼此關聯(lián)、相對獨立，缺少仲裁機制，以致出現(xiàn)聯(lián)鎖表示與CTC表示不一致時，無任何設備識別和報警等問題。CTC與行車調度人員交互和界面顯示，自動監(jiān)督列車運行，故障報警功能不完善。CTC不能取代行車調度人員或車站值班員監(jiān)督列車運行，不能完全依據(jù)《技規(guī)》《行規(guī)》《站細》有關限制條件和相關安全數(shù)據(jù)約束行車調度人員或車站值班員的操作行為，達到杜絕因人為因素導致的錯誤接發(fā)列車等操作。信號設備故障時的應急行車指揮機制尚不夠完善。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有高鐵信號各個子系統(tǒng)之間的列車運行控制數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)共享和融合，導致高鐵信號系統(tǒng)決策層列控數(shù)據(jù)的準確性和可信度不高的問題，提出一種高鐵信號系統(tǒng)級“故障-安全”方法，用以解決該問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術方案是，一種高鐵信號系統(tǒng)級安全保障方法，其特征是所述方法包括系統(tǒng)級故障診斷與定位方法、系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法、系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法和建立系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫；
所述系統(tǒng)級故障診斷與定位方法具體是，利用各子系統(tǒng)之間的通信接口傳輸子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)，并對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行計算，比較各子系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的計算結果，實現(xiàn)故障診斷和定位；
系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法具體是，CTCS-3列車控制系統(tǒng)的C3控制單元和C2控制單元之間交換各自的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，并根據(jù)交換后的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，采用最不利原則計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線；
系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法包括基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法和ATP列車追蹤間隔監(jiān)控方法；所述基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法具體是，在既有CTC系統(tǒng)中實時計算兩列列車最小追蹤間隔，并與該兩列列車實際間隔距離比較，如果兩列列車最小追蹤間隔大于該兩列列車實際間隔距離，則進行報警且控制列車減速或停車；
所述系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫具體是以列車運行位置和速度變化、信號碼序改變、設備動作邏輯關系、聯(lián)鎖條件、運行場景變化和列車安全追蹤間隔確定故障診斷規(guī)則的依據(jù)，按照信號系統(tǒng)結構特征分別建立傳感器級、設備級、子系統(tǒng)級和系統(tǒng)級故障診斷規(guī)則庫。
所述采用最不利原則計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線具體是，分別比較C3控制單元和C2控制單元的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，選擇比較結果小的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，以及臨時限速區(qū)距離長的信息，計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線。
所述在既有CTC系統(tǒng)中實時計算兩列列車最小追蹤間隔具體是，CTC系統(tǒng)從車次號系統(tǒng)獲得前后追蹤列車的車次號、機車號、運行速度、列車位置、總重、計長、輛數(shù)以及線路參數(shù)，采用牽引計算方法按照運行圖實時檢算該兩列列車最小追蹤間隔。
本發(fā)明通過信號子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和融合，提高了列控數(shù)據(jù)的安全性；通過各子系統(tǒng)之間相互測試和驗證，實現(xiàn)了系統(tǒng)級故障診斷和定位并采取措施導向安全；通過信號設備及子系統(tǒng)內部監(jiān)控與系統(tǒng)層校核相結合方式，實現(xiàn)從點到線對列車運行監(jiān)控的雙保險。


圖1是系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法的系統(tǒng)層數(shù)據(jù)融合示意圖2是系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法的傳感器層數(shù)據(jù)融合示意圖3是系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法示意圖4是系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫結構圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對優(yōu)選實施示例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應用。
系統(tǒng)級“故障-安全”是應用系統(tǒng)級故障診斷理論，通過不同設備執(zhí)行相同的任務，比較輸出結果檢測故障；或通過系統(tǒng)中設備之間相互測試，對測試結果進行邏輯分析確定故障。實現(xiàn)系統(tǒng)級“故障-安全”需要在信號系統(tǒng)中的系統(tǒng)層面設計出一種或多種可靠的具有故障非對稱性特征軟硬件處理通道或監(jiān)控模式，應用一致性校核準則，保證輸出的正確性。在信號系統(tǒng)層實現(xiàn)“故障-安全”，與信號設備層“故障-安全”形成互補，共同提升信號系統(tǒng)的安全性。
本發(fā)明提供的方法包括系統(tǒng)級故障診斷與定位方法、系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法、系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法和建立系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫。
其中，對于系統(tǒng)級故障診斷與定位方法，高鐵信號系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間存在多種通信接口，實現(xiàn)子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，一方面為數(shù)據(jù)共享和融合提供了條件，另一方面，形成了冗余通道，用于進行不同處理器計算結果的比較，實現(xiàn)故障診斷和定位。利用列控數(shù)據(jù)的完備性，是進行故障診斷和定位的另一種途徑。正常情況下列控數(shù)據(jù)是完備的，在故障或非正常時列控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常和存在缺陷。一些行車安全事故都是在錯綜復雜的環(huán)境、沒有任何征兆的情況下發(fā)生的。發(fā)生事故的同時必然伴隨著不完備列控數(shù)據(jù)的出現(xiàn)。
系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法具體是，CTCS-3列車控制系統(tǒng)的C3控制單元和C2控制單元之間交換各自的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，并根據(jù)交換后的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，采用最不利原則計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線。
在高鐵信號系統(tǒng)不同層面，特別是系統(tǒng)決策層，充分實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和進行數(shù)據(jù)融合，提高信號系統(tǒng)故障條件下，輸出控制數(shù)據(jù)的正確性。例如，CTCS-3列車控制系統(tǒng)包括C3 控制單元和C2控制單元。C3控制單元通過GSM-R無線方式接收來自無線閉塞中心(RBC) 的行車許可信息、線路描述信息、臨時限速信息和來自應答器的列車位置校準信息，計算列車允許速度和生成監(jiān)控曲線。C2控制單元接收來自軌道電路的行車許可信息和來自應答器的線路描述信息、進路信息和臨時限速信息，計算列車允許速度和生成監(jiān)控曲線。
圖1是系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法的系統(tǒng)層數(shù)據(jù)融合示意圖，如圖1所示，在 CTCS-3列車控制系統(tǒng)決策層，C3控制單元與C2控制單元之間進行列控信息交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。將這些分別來自不同信息源、不同傳輸通道和傳輸方式的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息等核心列控數(shù)據(jù)按照“最不利數(shù)據(jù)原則”進行數(shù)據(jù)融合。即分別比較C3 控制單元和C2控制單元的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，選擇比較結果小的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，以及臨時限速區(qū)距離長的信息，計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線。使用融合后的列控數(shù)據(jù)計算列車允許速度和生成監(jiān)控曲線，對列車進行控制，安全性更高。這種共享和融合本質上構成了相同列控信息車地信息采集、傳輸和處理雙通道，因此可以避免單通道因設備故障導致輸出錯誤數(shù)據(jù)，可以降低共因錯誤概率。同時通過雙通道比對，實現(xiàn)系統(tǒng)級故障診斷。
另外，數(shù)據(jù)融合還包括傳輸通道的數(shù)據(jù)融合和傳感器層的數(shù)據(jù)融合。傳輸通道的數(shù)據(jù)融合通過軌道電路方式、應答器方式和GSM-R通道傳輸列控數(shù)據(jù)的融合。圖2是系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法的傳感器層數(shù)據(jù)融合示意圖，圖2中，傳感器層的數(shù)據(jù)融合包括軸端脈沖測速傳感器1、軸端脈沖測速傳感器2、雷達測速傳感器和對測速與定位信息的融合。
在實現(xiàn)列控系統(tǒng)車地閉環(huán)控制基礎上，進一步實現(xiàn)列控系統(tǒng)的車地互律控制。 列控系統(tǒng)車地閉環(huán)控制，包括單列列車車地閉環(huán)控制和區(qū)域內列車車地閉環(huán)控制。列控系統(tǒng)的車地互律包括列控車載設備與地面設備互律，即車載ATP(Automatic Train Protection System，列車自動超速防護系統(tǒng))計算監(jiān)控指令與地面ATP計算監(jiān)控指令互相驗證；列車與區(qū)域互律，即單列列車ATP計算監(jiān)控指令與管內全線所有列車RBC計算監(jiān)控指令互相驗證。目前，接收和處理列車速度信息、應答器點式信息、軌道電路信息的車載安全計算機(VC)等設備均采用了 2取2或3取2冗余技術，當這些設備輸入信息正確時，均可保證計算與輸出的正確性；當輸入信息有錯誤時，冗余無法保證輸出的正確性。系統(tǒng)級區(qū)域閉環(huán)控制和互律，可以及時發(fā)現(xiàn)和定位故障，有利于設備故障狀態(tài)下，及時采取措施保證行車安全。
目前，列車追蹤間隔、安全停車距離和列車速度等列車運行狀態(tài)監(jiān)控，由ATP設備控制完成。同時，行車調度人員通過CTC完成列車運行輔助監(jiān)督。當ATP故障且未能實現(xiàn) “故障-安全”時，由ATP設備單獨監(jiān)控列車運行存在很大風險。而由行車調度人員通過CTC 完成列車運行監(jiān)督存在一定局限性和不確定性。為此，本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法，包括基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法和ATP列車追蹤間隔監(jiān)控方法。在結構上，基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法與既有ATP列車追蹤間隔控制并行，構成列車運行雙通道監(jiān)控。基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法可實時監(jiān)督ATP對列車追蹤間隔的控制，特別是當ATP設備故障或輸出錯誤信息時，保證列車運行安全。
圖3是系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法示意圖。其中，基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法，以CTC為載體，全線列車為控制對象，建立系統(tǒng)級實時列車追蹤間隔及停車距離檢算監(jiān)督模式。車次號是實現(xiàn)該功能的關鍵，通過車次號追蹤和無線校核系統(tǒng)保證車次號的正確性。列車車次號與列車位置和速度等信息綁定，列車位置由車載應答器及軸端脈沖傳感器和地面軌道電路雙重確定。CTC可從車次號系統(tǒng)獲得前后追蹤列車的車次號、 機車號、運行速度、列車位置、總重、計長和輛數(shù)等信息，輔之以被存儲的線路參數(shù)，采用牽引計算方法按照運行圖實時檢算相鄰列車是否滿足列車最短追蹤間隔或安全停車距離。相對列控系統(tǒng)計算允許速度時的目標點為前方列車所占用閉塞分區(qū)的入口端，CTC檢算的目標點為前方列車尾端，并且可以獲得前車的速度信息，檢算過程等同于移動閉塞中計算列車監(jiān)控指令，檢算結果更全面，更可信。該調度監(jiān)督模式形成ATP個體計算和CTC全線整體檢算雙通道雙保險，以此確保故障情況下列車的安全。
系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫具體是以列車運行位置和速度變化、信號碼序改變、設備動作邏輯關系、聯(lián)鎖條件、運行場景變化和列車安全追蹤間隔確定故障診斷規(guī)則的依據(jù)，按照信號系統(tǒng)結構特征分別建立傳感器級、設備級、子系統(tǒng)級和系統(tǒng)級故障診斷規(guī)則庫。
建立系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫，實現(xiàn)系統(tǒng)級信號監(jiān)測報警。 基于專家系統(tǒng)的智能故障診斷方法無需復雜系統(tǒng)精確的數(shù)學模型，已被廣泛應用于復雜系統(tǒng)故障診斷。高鐵信號系統(tǒng)因具有突發(fā)性、多原因、多過程等特點當屬復雜系統(tǒng)，將專家系統(tǒng)用于高鐵信號系統(tǒng)故障診斷是可行的。高鐵信號系統(tǒng)設備種類多、數(shù)量大、分布范圍廣、 運用環(huán)境復雜，故障類別、原因和表現(xiàn)多種多樣，適合建立具有分層結構和隸屬關系的樹狀知識庫。按照信號系統(tǒng)結構特征分別建立傳感器級、設備級、子系統(tǒng)級和系統(tǒng)級故障診斷規(guī)則庫，如圖4所示。通過綜合利用規(guī)則、案例、數(shù)據(jù)完備性和專家經(jīng)驗等方法建立故障診斷規(guī)則數(shù)據(jù)庫。列車運行位置和速度變化、信號碼序改變、設備動作邏輯關系、聯(lián)鎖條件、運行場景變化、列車安全追蹤間隔等是確定故障診斷規(guī)則的依據(jù)。傳感器級、設備級、子系統(tǒng)級和系統(tǒng)級故障診斷規(guī)則，每一級都有各自的特點傳感器級和設備級，主要依據(jù)元器件及其電氣特性確定故障診斷規(guī)則；子系統(tǒng)級特別是系統(tǒng)級則主要依據(jù)子系統(tǒng)橫向聯(lián)系和相互測試、計算比較、邏輯關系及系統(tǒng)綜合等確定故障診斷規(guī)則。
列控數(shù)據(jù)完備性和運行規(guī)則是系統(tǒng)級故障診斷的又一特點。列控數(shù)據(jù)的完備性指能夠保證列車運行安全控制數(shù)據(jù)的完整性、正確性、有序性、實時性、時效性和兼容性。車載設備數(shù)據(jù)取自列車動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和司法數(shù)據(jù)記錄單元，地面設備數(shù)據(jù)取自信號微機監(jiān)測系統(tǒng)。采集到的實時數(shù)據(jù)信息量大、覆蓋車載和地面的不同層面。聯(lián)鎖的進路信息、列控中心的行車許可信息、列車位置和速度信息、軌道電路占用和閉塞信息、應答器線路描述信息、 臨時限速信息等，如果單一判斷這些信息難以確定其正確與否，但如果以同一時間基準，在系統(tǒng)層按照列控數(shù)據(jù)完備性和運行規(guī)則判斷則較容易發(fā)現(xiàn)錯誤。
本發(fā)明解決了高鐵信號系統(tǒng)級故障診斷和定位方法中的雙通道形成、子系統(tǒng)互測、診斷算法問題，同時解決了采用數(shù)據(jù)融合提高控制數(shù)據(jù)的可靠性，避免因部分設備故障導致數(shù)據(jù)失效的問題。另外，為了避免列車追尾和冒進信號事故，采用在既有CTC系統(tǒng)中實現(xiàn)列車追蹤間隔和安全停車距離預警監(jiān)控，與ATP列車追蹤間隔控制形成監(jiān)控雙通道，當 ATP不能正常作用或故障后未能實現(xiàn)“故障-安全”時，CTC列車追蹤間隔和安全停車距離超限預警系統(tǒng)，可發(fā)出報警并采取有效措施保證列車運行安全。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種高鐵信號系統(tǒng)級“故障-安全”方法，其特征是所述方法包括系統(tǒng)級故障診斷與定位方法、系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法、系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法和建立系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫；所述系統(tǒng)級故障診斷與定位方法具體是，利用各子系統(tǒng)之間的通信接口傳輸子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)，并對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行計算，比較各子系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的計算結果，實現(xiàn)故障診斷和定位；系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法具體是，CTCS-3列車控制系統(tǒng)的C3控制單元和C2控制單元之間交換各自的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，并根據(jù)交換后的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，采用最不利原則計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線.一入 ，系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法包括基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法和ATP 列車追蹤間隔監(jiān)控方法；所述基于CTC的列車追蹤間隔實時預警監(jiān)控方法具體是，在既有 CTC系統(tǒng)中實時計算兩列列車最小追蹤間隔，并與該兩列列車實際間隔距離比較，如果兩列列車最小追蹤間隔大于該兩列列車實際間隔距離，則進行報警且控制列車減速或停車；所述系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫具體是以列車運行位置和速度變化、信號碼序改變、設備動作邏輯關系、聯(lián)鎖條件、運行場景變化和列車安全追蹤間隔確定故障診斷規(guī)則的依據(jù)，按照信號系統(tǒng)結構特征分別建立傳感器級、設備級、子系統(tǒng)級和系統(tǒng)級故障診斷規(guī)則庫。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述采用最不利原則計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線具體是，分別比較C3控制單元和C2控制單元的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，選擇比較結果小的行車許可信息、線路描述信息和臨時限速信息，以及臨時限速區(qū)距離長的信息，計算列車允許速度并生成監(jiān)控曲線。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述在既有CTC系統(tǒng)中實時計算兩列列車最小追蹤間隔具體是，CTC系統(tǒng)從車次號系統(tǒng)獲得前后追蹤列車的車次號、機車號、運行速度、 列車位置、總重、計長、輛數(shù)以及線路參數(shù)，采用牽引計算方法按照運行圖實時檢算該兩列列車最小追蹤間隔。
全文摘要
本發(fā)明公開了高速鐵路信號系統(tǒng)安全控制與監(jiān)測技術領域中的一種高鐵信號系統(tǒng)級“故障-安全”方法。所述方法包括系統(tǒng)級故障診斷與定位方法、系統(tǒng)級數(shù)據(jù)共享與融合方法、系統(tǒng)級列車運行雙重監(jiān)控方法和建立系統(tǒng)級列控系統(tǒng)車地動態(tài)智能故障診斷規(guī)則庫。本發(fā)明通過信號子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和融合，提高了列控數(shù)據(jù)的安全性；通過各子系統(tǒng)之間相互測試和驗證，實現(xiàn)了系統(tǒng)級故障診斷和定位并采取措施導向安全；通過信號設備及子系統(tǒng)內部監(jiān)控與系統(tǒng)層校核相結合方式，實現(xiàn)從點到線對列車運行監(jiān)控的雙保險。
文檔編號B61L27/00GK102514598SQ20111043055
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權日2011年12月20日
發(fā)明者王俊峰, 王婉蓉 申請人:北京交通大學