一种智能化有轨电车信号系统

1.一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，包括调度管理子系统、道岔控制联锁子系统、车载子系统、平交路口优化子系统、闭路电视子系统、乘客信息子系统、广播电话子系统、维护子系统和通信子系统，所述的调度管理子系统分别与道岔控制联锁子系统、车载子系统、平交路口优化子系统、闭路电视子系统、乘客信息子系统、广播电话子系统连接，所述的车载子系统分别与乘客信息子系统、广播电话子系统连接，所述的车载子系统通过通信子系统分别与道岔控制联锁子系统、平交路口优化子系统连接，所述的维护子系统分别与道岔控制联锁子系统、平交路口优化子系统连接；
所述的调度管理子系统通过列车识别、追踪与显示、运行图编制、列车进路办理、列车运行间隔调整、运行数据记录来实现自动监督、控制线上列车的运行。
2.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的道岔控制联锁子系统负责列车在正线道岔区域和布置有信号设备的车辆段的行车安全，具体为：根据安全原理建立进路，防止防护区域内的列车相撞和测冲，确保与开放进路相关联的道岔锁闭，防止列车驶入道岔区域后由于道岔移动造成挤岔或者出轨。
3.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的车载子系统包括车载计算机以及分别与车载计算机连接的人机显示操作界面、车载定位测速装置和车载通信装置；
所述的车载子系统用于从运营开始后的运营管理和监控交通系统，实时与OCC(运行控制中心)通信，实现列车的定位追踪，列车早晚点跟踪修正，并根据OCC下发的计划信息自动发送进路命令。
4.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的平交路口优化子系统针对于有平交路口的有轨电车线路进行配置，保证列车在通过路口时安全高效，即对于有平交路口的线路，进行路口优先控制，该路口优先控制的实现方式为基于沿线环线布置的路口优先请求和绿波控制，通过环线获取有轨电车接近信息，主动响应通行需求；所述的平交路口优化子系统驱动有轨电车平交路口专用信号灯，该专用信号灯能够表示列车被检测到接近路口，有轨电车路口优先通过请求成功，开放路口通过。
5.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的闭路电视子系统用于通过摄像头而达到监控的目的，所述的摄像头设置在特殊区域用于观察乘客的换乘，所述的特殊区域包括危险道口、折返区域、道岔区域、车辆段和车档。
6.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的乘客信息子系统包括站台乘客信息单元和车载乘客信息单元，所述的站台乘客信息单元与调度管理子系统连接，用于显示的站台乘客信息，并获知列车的到发站时间和目的地信息；所述的车载乘客信息单元与车载子系统连接，用于显示车载乘客信息。
7.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的广播电话子系统根据命令发布运营相关的信息，并且实现文字转语音的功能同步播报语音信息，所述的广播电话子系统包括站台广播电话单元和车载广播电话单元，所述的站台广播电话单元与调度管理子系统连接，所述的车载广播电话单元与车载子系统连接。
8.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的维护子系统用于监控整个信号系统的所有设备，针对非正常设备进行报警处理。
9.根据权利要求1所述的一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，所述的通信子系统包括骨干网络和无线网络。

一种智能化有轨电车信号系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种电车信号系统，尤其是涉及一种智能化有轨电车信号系统。\n背景技术\n[0002] 现代有轨电车是一种设计新颖、环境友好、资源节约的中等运量公共交通运输工具，建设周期短、投资省、舒适便捷，作为轨道交通干线的延伸和补充正成为轨道交通多样化建设不可或缺的组成部分。\n[0003] 现代有轨信号系统应该围绕有轨电车运营的核心司机而设计，车载设备尽可能多的支持运营功能，提高后备模式下的系统可用性。而中心更多起到辅助的功能，需要各弱电子系统进行联动措施提供更为完善的调度视角和运营手段。现代有轨电车的最大优势在于安全与舒适性，通过自动化控制提供线路运营效率。\n[0004] 有轨电车的驾驶原则为目视行车，司机通过目测的外部信息判断驾驶授权终端和速度。对于某些特殊环境下，司机的可视距离不满足制动距离的需求，为了提高列车的运营能力，需增设车载和轨旁信号设备来保证行车安全。这些特殊环境包括道岔区域，隧道、桥梁、弯道、单轨、平交路口、站台等路段。轨旁信号设备结合车载信号设备主要防护列车的闯红灯和超速行为。\n[0005] 在某些区域，如果低速通过没有安全风险，但是高速情况下存在有安全风险。对于目前国内客流较大，运能要求较高的线路，配置有轨电车信号系统车载自动防护更为适合国情。\n[0006] 有轨电车行驶于城市环境中，周边交通环境复杂多变。如果发生故障或者掉道不仅会影响有轨电车的运营还会影响公路交通的运营。有轨电车的可靠性和安全性更加不容忽视。对于高架、隧道、大转弯等视线不良的区段，闯红灯防护和限速防护必不可少。在不牺牲运营效率的情况下，增加信号车载设备保障行车安全，降低运营风险，同时降低司机的工作负荷。\n[0007] 由于现代有轨电车信号产品的可用性和可靠性已经大幅提高，救援或者故障模 式往往极少发生。因此一般有轨电车的调度中心工作人员编制少于其他轨道交通方式，针对每个岗位进行职责合并。从而对信号系统提出新的需求，调度员需要能够全面掌握线路信息。信息获取的主要手段包括：调度屏上显示列车状态信息和全线设备状态信息，电话确认，闭路电视实时拍摄到的现场信息。通过以上信息的获取，调度员可以结合运营行规，进行相关远程操作。\n发明内容\n[0008] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高集成度和高自动化的智能化有轨电车信号系统，能够有效保障在目视行车为基础的有轨电车行车安全。\n[0009] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：\n[0010] 一种智能化有轨电车信号系统，其特征在于，包括调度管理子系统、道岔控制联锁子系统、车载子系统、平交路口优化子系统、闭路电视子系统、乘客信息子系统、广播电话子系统、维护子系统和通信子系统，所述的调度管理子系统分别与道岔控制联锁子系统、车载子系统、平交路口优化子系统、闭路电视子系统、乘客信息子系统、广播电话子系统连接，所述的车载子系统分别与乘客信息子系统、广播电话子系统连接，所述的车载子系统通过通信子系统分别与道岔控制联锁子系统、平交路口优化子系统连接，所述的维护子系统分别与道岔控制联锁子系统、平交路口优化子系统连接。\n[0011] 所述的调度管理子系统通过列车识别、追踪与显示、运行图编制、列车进路办理、列车运行间隔调整、运行数据记录来实现自动监督、控制线上列车的运行。调度管理子系统提供时刻表管理：操作员可以自动创建时刻表或手工编辑时刻表。控制中心子系统提供出入库计划编辑功能：当出入库计划与当天计划完全匹配后，控制中心子系统可以根据车入库计划自动分配车次号。提供告警管理和回放管理，用于设备状态监视和故障分析。调度管理子系统提供远程操作正线设备的功能。\n[0012] 所述的道岔控制联锁子系统负责列车在正线道岔区域和布置有信号设备的车辆段的行车安全，向驾驶员提供必须遵循信号灯显示。具体为：根据安全原理建立进路，防止防护区域内的列车相撞和测冲，确保与开放进路相关联的道岔锁闭，防止列车驶入道岔区域后由于道岔移动造成挤岔或者出轨。道岔区域的进路指示器具有表示道岔锁闭后开向，以及禁止通行的功能。\n[0013] 所述的车载子系统包括车载计算机以及分别与车载计算机连接的人机显示操作界面、车载定位测速装置和车载通信装置；\n[0014] 所述的车载子系统用于从运营开始后的运营管理和监控交通系统，实时与OCC(运行控制中心)通信，实现列车的定位追踪，列车早晚点跟踪修正，并根据OCC下发的计划信息自动发送进路命令。车载子系统可以控制车辆上的乘客信息显示，告知旅客前方目的地。\n[0015] 所述的平交路口优化子系统针对于有平交路口的有轨电车线路进行配置，保证列车在通过路口时安全高效，即对于有平交路口的线路，进行路口优先控制，该路口优先控制的实现方式为基于沿线环线布置的路口优先请求和绿波控制，通过环线获取有轨电车接近信息，主动响应通行需求，主动响应通行需求不但能够减少对公路交通影响还可以确保有轨电车的优先通过成功率；所述的平交路口优化子系统驱动有轨电车平交路口专用信号灯，该专用信号灯能够表示列车被检测到接近路口，有轨电车路口优先通过请求成功，开放路口通过，主动响应通行需求不但能够减少对公路交通影响还可以确保有轨电车的优先通过成功率。\n[0016] 所述的闭路电视子系统用于通过摄像头而达到监控的目的，所述的摄像头设置在特殊区域用于观察乘客的换乘，所述的特殊区域包括危险道口、折返区域、道岔区域、车辆段和车档。由于有轨电车开放性行车的线路条件，使得CCTV在有轨电车运营中的角色独立且尤为重要。通过综合自动化系统，可以提供故障联动，自动切换CCTV摄像头监视范围，提高应急处理能力。\n[0017] 所述的乘客信息子系统包括站台乘客信息单元和车载乘客信息单元，所述的站台乘客信息单元与调度管理子系统连接，用于显示的站台乘客信息，并获知列车的到发站时间和目的地信息；所述的车载乘客信息单元与车载子系统连接，用于显示车载乘客信息。\n[0018] 中心调度员可以通过乘客信息子系统中心界面，指定对象传达信息。要求灵活方便，辅助运营。该系统包括了中央系统，人机界面，附属显示设备，车站公共显示界面，车载公共显示界面。乘客信息子系统具有文字转语音功能。\n[0019] 所述的广播电话子系统根据命令发布运营相关的信息，并且实现文字转语音的功能同步播报语音信息，所述的广播电话子系统包括站台广播电话单元和车载广播电话单元，所述的站台广播电话单元与调度管理子系统连接，所述的车载广播电话单元与车载子系统连接。\n[0020] 广播电话子系统用于中心与司机，乘客进行语言信息传递。通话的建立和管理在中心调度员工作站上完成。电话通信的优先级主要有：正常(标准请求)，加急(请求优先处理)，紧急(触发报警)。当司机需要跟调度员通话时，他将按加急或普通通话请求按钮。之后无线数据将发送并且显示在调度员的屏幕上。调度员建立于司机的通信，通信通过服务器建立，反馈给车载单元一个通信建立的报文。驾驶员与调度之间的通信为半双工通信或双向通信。在半双工通信中，司机需要按住对讲按钮才能说话，释放对讲按钮可以听调度的声音。广播-电话子系统中心操作窗口主要有：窗口显示了来自司机的通话。该时刻正常的电话被按照时间排序，紧急电话会排在正常电话之上，告警电话会置于顶端；显示正在接通的电话连接；菜单栏包含了联系工作人员或者车辆的图标。\n[0021] 所述的维护子系统用于监控整个信号系统的所有设备，针对非正常设备进行报警处理。维护子系统将全线设备接入，实现对智能化有轨电车信号系统全线设备的状态进行远程检测。发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因，指导设备维护。完成对站场运用状况、信号设备运用情况、作业操作记录的实时监视、存储记录和历史回放。\n[0022] 所述的通信子系统包括骨干网络和无线网络。其中需要在正线和车辆段中传递的数据有：\n[0023] 骨干网需要传输轨旁联锁数据和监控数据\n[0024] 控制中心与车辆通话：控制中心操作员可以与一列车通话或者一系列车或者在线路上所有运营的有轨电车\n[0025] 从控制中心传递给列车的数据请求\n[0026] 从车辆传递给OCC的数据请求\n[0027] 媒体应用(闭路电视，广播-电话，乘客信息)：传送影音信号\n[0028] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：\n[0029] 1、本系统区别于传统通信系统与信号系统相互独立的结构，紧密联系通信系统与其他弱电子系统，形成一种基于智能行车思想设计的有轨电车信号系统。\n[0030] 2、本系统区别于地铁与国铁及其他轨道交通信号系统制式，用于有轨电车系统，辅助司机保障行车安全。\n[0031] 3、在有轨电车线路中，对于视线不良的情况，通过信号系统实现自动防护，减少人工干预。\n[0032] 4、有轨电车全线报警与各子系统之间的相互联动，例如当列车长时间滞留在站台无法发车，中心控制界面上会产生相应报警并调用现场视频画面。\n附图说明\n[0033] 图1为本发明的结构示意图；\n[0034] 图2为本发明典型站场设备布置图\n[0035] 图3为本发明乘客信息子系统结构示意图。\n具体实施方式\n[0036] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。\n[0037] 实施例\n[0038] 如图1所示，一种智能化有轨电车信号系统，包括调度管理子系统1、道岔控制联锁子系统2、车载子系统3、平交路口优化子系统4、闭路电视子系统5、乘客信息子系统、广播电话子系统、维护子系统8和通信子系统9，所述的调度管理子系统1分别与道岔控制联锁子系统2、车载子系统3、平交路口优化子系统4、闭路电视子系统5、乘客信息子系统、广播电话子系统连接，所述的车载子系统3分别与乘客信息子系统、广播电话子系统连接，所述的车载子系统3通过通信子系统8分别与道岔控制联锁子系统2、平交路口优化子系统4连接，所述的维护子系统8分别与道岔控制联锁子系统2、平交路口优化子系统4连接。\n[0039] 所述的乘客信息子系统包括站台乘客信息单元61和车载乘客信息单元62，所述的站台乘客信息单元61与调度管理子系统1连接，用于显示的站台乘客信息，并获知列车的到发站时间和目的地信息；所述的车载乘客信息单元62与车载子系统3连接，用于显示车载乘客信息。\n[0040] 所述的广播电话子系统包括站台广播电话单元71和车载广播电话单元72，所述的站台广播电话单元71与调度管理子系统1连接，所述的车载广播电话单元72与车载子系统3连接。\n[0041] 有轨电车各子系统通过通信子系统进行连接。中心设置调度管理子系统与维护子系统用于监控全线线路情况和设备情况，可以就线路特点组织多种交路。。针对道岔区域配置联锁子系统，用于控制进路。车载子系统通过无线通信方式与中心连接，从中心获得计划信息，辅助司机驾驶保证准点率。由车载子系统通过环线天线 向轨旁发送命令信息，该命令信息可用于道岔控制或者向平交路口优化子系统发送有轨电车优先通过平交路口的请求。由于有轨电车一般不在站台设置值班员，中心工作人员需要通过闭路电视子系统，乘客信息子系统，广播-电话子系统实现与现场实际情况的信息交互。而维护子系统则作为对全线设备的统一维保系统，监控设备工作状态。通信子系统保证全线信息传输的可靠性与安全性，连接各子系统正常工作。\n[0042] 所有运营列车都装备车载设备和连续的双向车-地无线通信设备，在轨旁(正线/试车线)道岔区域设置轨旁联锁设备负责保证列车在道岔区域的行车安全。本工程以目视行车为主，配合在降级模式下的运营管理。\n[0043] 全线只针对道岔区域布置轨道占用检测设备，实现列车在道岔区域的占用检测。\n可以通过车载环线自动向轨旁环线发送进路命令；或者通过司机下车到轨旁，通过按压进路控制盒上的按钮选择进路的方式办理进路。联锁设备将根据采集到的命令信息，联锁计算机将根据外部输入检查相应的设备状态，经过联锁逻辑计算判断是否可以开放进路执行对应的操作命令控制转辙机和信号机。如附图2为典型站场设备布置图。\n[0044] 道岔区域进路的办理必须满足以下条件：\n[0045] 进路建立命令已设置；\n[0046] 该道岔未被其他进路锁闭(道岔可自由转换)；\n[0047] 该道岔所在区段是空闲的。\n[0048] 如果联锁子系统失灵：\n[0049] 取消所有跨压道岔的进路；\n[0050] 该区域显示红光带；\n[0051] 取消道岔的电子设备控制权，限制输出；\n[0052] 根据运营操作规程，道岔指示器显示红灯重置。\n[0053] 在项目过程中，全线沿轨道需要布置可视化的信号指示设备。司机应根据现场实际情况进行判断，在所标示的速度之下选择合适的速度驾驶车辆运营，保证行车安全。\n[0054] 车载子系统通过网络与中心实时通讯，满足于从运营开始后的各种运营管理和监控交通系统服务的功能，3秒为一个通讯周期。可以及时的将列车在线路上，道口，侧线的信息反馈给OCC，同样也能反馈给运营中心和维护中心；可以预见有 可能跟已存时刻表产生的误差；列车的任务信息。通过这些信息，车载子系统结合实际情况根据列车计划信息自动给出建议信息。为防止运营混乱，列车实际位置报告和预期位置的偏差可以使得调度员采取适当措施调整运营。为了简化调度员的工作，车载子系统提供管理辅助工具供操作员来选择调整运营的方案。车载子系统可以保证线路系统的持续高效的运营。\n[0055] 乘客信息子系统，广播电话子系统，闭路电视子系统，通信子系统共同构成了公共信息系统/公共广播/通信；连接控制中心与乘客之间的信息交互。包括了中央系统，人机界面，附属显示设备，车站公共广播系统，车地电话/内部设备。连接方式如图3所示。\n[0056] 骨干网采用基于以太网技术的环网组网方案，利用骨干网交换机的快速自愈协议来实现光纤保护，确保信号应用间的通信有更高的可靠性。双向带宽不小于2*1Gbps。在纳入信号控制范围的道岔区域设置骨干网节点，每个骨干网节点设置2台工业以太网交换机。\n[0057] 信号系统的数据和控制信息通过骨干传输网在OCC、各车站和车辆段之间交互。与骨干网接口的信号子系统有：\n[0058] 联锁子系统\n[0059] 调度管理子系统\n[0060] 乘客信息子系统\n[0061] 平交道口子系统\n[0062] 广播电话子系统\n[0063] 闭路电视子系统\n[0064] 维护子系统\n[0065] 骨干网为信号系统提供若干网络接口，使得信号设备之间可以通过专网相连接。\n[0066] 无线通信系统一般采用专用无线网络，工作频率为ISM 2.4Ghz；从而保证信号系统无线通信的可用性。\n[0067] 无线覆盖有轨电车线路范围包括车站，正线，车辆段及试车线。具有以下功能：\n[0068] a.数据传输，例如车载和OCC之间。\n[0069] b.当列车从一战开往另一站时，所接入的网络基站自动转换。\n[0070] 由于调度管理子系统至车载子系统数据带宽不高，一般为双向各100kbps以上， 可使用窄带5MHz的WiFi AP进行组网，在数据容量上(可以稳定达到1.5Mbps，最高\n5.5Mbps)，覆盖距离上(可达350m～400m)，抗干扰性能上，完全可以满足需求。\n[0071] 无线通信网络物理上提供相互独立的红、蓝两套无线网络设备：轨旁每个TRE包含红、蓝两个AP；列车上车头、车尾分别配置红、蓝车载无线设备，车头(车尾)的设备可同时接入红、蓝无线网络，确保无线通信的可用性，各种降级通信连接。\n[0072] 以上各个子系统都带有自诊断功能，有效判断各个子系统工作状态并记录。维护子系统根据实际项目需求配置专业维护网，同各个智能化有轨电车信号系统专业范围内和范围外的子系统实现通信。实时收集各种工作信息，并处理报警信息。统一发布，为运营人员和维护人员提供界面友好的信息发布措施。\n[0073] 根据维护子系统或者其他子系统向控制中心发布的报警信息，智能化有轨电车信号系统提供联动功能。\n[0074] 例如当列车长时间停留在车站没有发车时，在调度的操作界面上将会提示报警信息，同时引导调度员点击调用监控现场情况的摄像头。调度员可以通过摄像头和电话同现场工作人员沟通，采取适当的措施。\n[0075] 当控制心中监控到某列车的实际运营信息与计划偏差较大，控制中心可以自动调节预计计划，并将其发送给乘客信息系统。乘客信息系统将会更新列车实际到发站时间。在误差较大的情况下，中心调度员可以通过电话子系统进行语音播报，安抚乘客情绪。\n[0076] 当某列或几列车突然停止时，中心调度员可以即使获得全线的列车追踪显示获得突然停车的列车位置信息。通过相关设备的状态显示，可以获知列车停车是否正常。如果由于设备故障造成的非正常停车，调度员可以通过维护子系统可以获知故障类型；确认停车原因，哪个子系统造成。组织相关人员排除故障，恢复运营。