專利名稱：一種自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著軌道交通的高速發(fā)展，以及軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營的形成，對系統(tǒng)的安全性、可 維護性等要求越來越高。目前軌道交通運行控制系統(tǒng)中采用單一的中央控制系統(tǒng)，中央控 制系統(tǒng)的計算機處理運行控制系統(tǒng)的所有信息，并控制現(xiàn)場設(shè)備。 如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)的軌道交通運行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。軌道交通線 路的運行控制系統(tǒng)由中央控制系統(tǒng)1、分區(qū)控制系統(tǒng)3和車載控制系統(tǒng)4組成，通過計算機 控制、計算機網(wǎng)絡(luò)、通信及信息處理技術(shù)與軌道交通系統(tǒng)的車輛、牽引、線路及道岔等設(shè)備 或系統(tǒng)相連，完成對列車運行的控制、安全防護、自動運行及調(diào)度管理等任務(wù)。整個軌道交 通運行控制系統(tǒng)的各子系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備通過一個通信平臺進行連接，實現(xiàn)通信交換。軌道 交通運行控制系統(tǒng)的通信平臺由三個通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成運行控制核心網(wǎng)、分區(qū)保護通信 網(wǎng)和車地?zé)o線電通信網(wǎng)。這三個通信網(wǎng)保證了運行控制系統(tǒng)安全通信，使列車安全運行。
如圖2所示，圖2是現(xiàn)有技術(shù)的軌道交通運行控制系統(tǒng)的物理圖。分區(qū)控制系統(tǒng)3 有規(guī)律、有間隔地對稱分布在各個車站間或者車展上，將車站分成若干區(qū)域進行控制。圖2 中，車站1和車站2間，車站2與車站3間，車站3與后面車站間均設(shè)置有四個分區(qū)控制系 統(tǒng)3，對兩個方向的列車分別控制。 現(xiàn)有技術(shù)中，軌道交通運行控制系統(tǒng)沒有任何子系統(tǒng)，因此，它具有以下不足首 先，現(xiàn)有技術(shù)的軌道交通運行控制系統(tǒng)沒有自律可控性，即對于任何控制系統(tǒng)的非工作狀 態(tài)，其他的控制系統(tǒng)對其責(zé)任范圍不能進行控制，造成交通癱瘓；其次，現(xiàn)有技術(shù)的軌道交 通運行控制系統(tǒng)沒有自律可協(xié)調(diào)性，即對于任何控制系統(tǒng)的非工作狀態(tài)，其自身不能根據(jù) 不同的目的進行協(xié)調(diào)。而自律分散系統(tǒng)追求的是即使一部分子系統(tǒng)的功能失效，其余的子 系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)控制，整體系統(tǒng)不終止運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，在保證運行控制 系統(tǒng)安全通信的基礎(chǔ)上，在保證系統(tǒng)的擴展性和維護性的同時，增強系統(tǒng)的可靠性，減少建 設(shè)成本，使系統(tǒng)更符合網(wǎng)絡(luò)化運營條件下的技術(shù)要求。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，包含
中央控制系統(tǒng)，通過廣域傳輸網(wǎng)連接的若干分區(qū)控制系統(tǒng)，通過無線傳輸網(wǎng)與每個分區(qū)控
制系統(tǒng)通信的若干車載控制系統(tǒng)，其特點是，還包含若干區(qū)域運行控制系統(tǒng)； 上述的各區(qū)域運行控制系統(tǒng)設(shè)置在不同的區(qū)域位置，并相應(yīng)承擔(dān)該區(qū)域的控制任
務(wù)； 所述的各區(qū)域運行控制系統(tǒng)通過廣域傳輸網(wǎng)分別與中央控制系統(tǒng)和各分區(qū)控制 系統(tǒng)連接并進行通信。
上述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其中，所述的區(qū)域運行控制系統(tǒng)設(shè)
置的區(qū)域位置包含若干相鄰車站間的區(qū)域。 上述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其中，各區(qū)域運行控制系統(tǒng)通過無
線傳輸網(wǎng)直接與車載控制系統(tǒng)交換信息。 上述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其中，區(qū)域運行控制系統(tǒng)包含數(shù)據(jù) 庫和數(shù)據(jù)處理模塊，中央控制系統(tǒng)對應(yīng)該若干區(qū)域運行控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊，構(gòu)成所 述信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的若干節(jié)點。 上述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其中，中央控制系統(tǒng)和各區(qū)域運行
控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫及它們之間的廣域傳輸網(wǎng)構(gòu)成了該信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的數(shù)據(jù)域。 上述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其中，每個節(jié)點從數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)庫
中提取信息并通過各節(jié)點內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理模塊進行內(nèi)部處理，同時向數(shù)據(jù)域發(fā)送處理后的
結(jié)果及其他內(nèi)部信息，發(fā)送出的信息在數(shù)據(jù)域中循環(huán)。 上述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其中，在數(shù)據(jù)域中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息 都包含一個標(biāo)志其屬性的內(nèi)容代碼，各個節(jié)點通過識別該內(nèi)容代碼來決定是否接收此信息。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于基于自律分散的運行控制系統(tǒng)在監(jiān)控規(guī)模 不斷擴大和控制對象變化的條件下，更注重子系統(tǒng)間的交互關(guān)系，保證系統(tǒng)的實時性；本發(fā) 明提供的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)更注重系統(tǒng)的擴展性，當(dāng)在控制系統(tǒng)中增加 新的系統(tǒng)設(shè)備時，不必停止整個系統(tǒng)的運行，節(jié)省一定的人力和物力；本發(fā)明提供的自律分 散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)還具有高安全性和高可靠性，當(dāng)中央控制系統(tǒng)發(fā)生故障時， 不會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)的癱瘓，其余的系統(tǒng)仍可維持運行，降低軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營條件 下的建造和維護成本，增加了經(jīng)濟效益。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的軌道交通運行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的軌道交通運行控制系統(tǒng)的物理圖； 圖3是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明的物理圖； 圖5是本發(fā)明的中央控制系統(tǒng)與區(qū)域運行控制系統(tǒng)的節(jié)點關(guān)系的示意圖； 圖6是本發(fā)明實現(xiàn)在線維護性的示意圖； 圖7是本發(fā)明的中央控制系統(tǒng)實現(xiàn)漂移的示意圖； 圖8是本發(fā)明的區(qū)域運行控制系統(tǒng)實現(xiàn)漂移的示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合圖3 圖8，詳細說明本發(fā)明優(yōu)選的實施例。 如圖3所示，圖3是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。 一種自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò) 架構(gòu)系統(tǒng)，包含中央控制系統(tǒng)1、若干區(qū)域運行控制系統(tǒng)2、若干分區(qū)控制系統(tǒng)3和若干車載 控制系統(tǒng)4。 中央控制系統(tǒng)1主要完成調(diào)度信息的集中，負責(zé)全線列車的自動運行和人工調(diào)度管理與監(jiān)控，同時也是與其他子系統(tǒng)間信息交換處理的中心。 若干區(qū)域運行控制系統(tǒng)2是中央控制系統(tǒng)1的下一層系統(tǒng)，其可對一定區(qū)域進行 控制，該區(qū)域可以是相鄰的兩座車站間的區(qū)域或是幾座車站間的區(qū)域。區(qū)域運行控制系統(tǒng) 2具體控制的區(qū)域可根據(jù)列車實際運行情況進行調(diào)節(jié)。區(qū)域運行控制系統(tǒng)2的主要功能是 區(qū)域列車運行調(diào)度管理，區(qū)域列車自動運行、人機交互和故障診斷維護等。但是本區(qū)域內(nèi)的 運行時刻表調(diào)整必須向中央控制系統(tǒng)1提出申請，經(jīng)批準(zhǔn)后才能實施調(diào)整。
若干分區(qū)控制系統(tǒng)3根據(jù)供電分區(qū)的情況，設(shè)置于列車系統(tǒng)的線路旁。分區(qū)控制 系統(tǒng)3負責(zé)處理來自中央控制系統(tǒng)1和相鄰分區(qū)控制系統(tǒng)3的軌道和列車管理信息，與車 載控制系統(tǒng)4互相連通與監(jiān)督，它是系統(tǒng)確保安全與正常運行的核心。 若干車載控制系統(tǒng)4主要負責(zé)獲取列車狀態(tài)及對列車進行控制，它與車輛懸浮、 制動和導(dǎo)向等車輛控制裝置互相通信，并與分區(qū)控制系統(tǒng)3配合，共同控制列車速度并對 列車進行防護。 如圖4所示，圖4是本發(fā)明的物理圖。圖中，兩個方向的相鄰兩車站間的區(qū)域都被 一個區(qū)域運行控制系統(tǒng)2控制，每個區(qū)域運行控制系統(tǒng)又控制兩個分區(qū)控制系統(tǒng)3，而所有 區(qū)域運行控制系統(tǒng)作為子系統(tǒng)都被中央控制系統(tǒng)控制。 中央控制系統(tǒng)1與各區(qū)域運行控制系統(tǒng)2之間設(shè)立一個廣域傳輸網(wǎng)進行通信，各 區(qū)域運行控制系統(tǒng)2和分區(qū)控制系統(tǒng)3之間也設(shè)立相應(yīng)的廣域傳輸網(wǎng)進行連接。分區(qū)控制 系統(tǒng)3和車載控制系統(tǒng)4之間設(shè)立一個無線傳輸網(wǎng)進行通信，區(qū)域運行控制系統(tǒng)2和車載 控制系統(tǒng)4也可以利用該無線傳輸網(wǎng)交換信息。在分區(qū)控制系統(tǒng)3內(nèi)部和車載控制系統(tǒng)4 內(nèi)部必須設(shè)立安全信息傳輸網(wǎng)以處理安全相關(guān)和安全苛求信息。和原系統(tǒng)相比，基于自律 分散運行控制系統(tǒng)的控制功能更為分散，保證系統(tǒng)的可協(xié)調(diào)和可控性，增強應(yīng)對變化的能 力。 如圖5所示，圖5是本發(fā)明的中央控制系統(tǒng)與區(qū)域運行控制系統(tǒng)的節(jié)點關(guān)系的示 意圖。中央控制系統(tǒng)1和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2構(gòu)成了通信系統(tǒng)的節(jié)點5，中央控制系統(tǒng)1和 區(qū)域運行控制系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)庫以及它們之間的廣域傳輸網(wǎng)構(gòu)成了數(shù)據(jù)域6。節(jié)點5是構(gòu)成 自律分散系統(tǒng)的最基本的自律單元，各區(qū)域運行控制系統(tǒng)具有均質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)其自律管 理的功能。然而每個區(qū)域運行控制系統(tǒng)2根據(jù)不同的區(qū)域位置承擔(dān)不同區(qū)域控制的任務(wù)。 數(shù)據(jù)域延伸至節(jié)點內(nèi)部的一部分構(gòu)成節(jié)點數(shù)據(jù)域，其中流動的是該節(jié)點的系統(tǒng)或應(yīng)用程序 所需要的數(shù)據(jù)。每個節(jié)點都是獨立地從數(shù)據(jù)域中提取信息并進行內(nèi)部處理，同時又主動地 以廣播方式向數(shù)據(jù)域發(fā)送處理結(jié)果以及其他內(nèi)部信息。發(fā)出的信息在數(shù)據(jù)域中循環(huán)。節(jié)點 5與節(jié)點5之間沒有直接的耦合關(guān)系，它們只對數(shù)據(jù)域6中的信息內(nèi)容感興趣而不需要知道 此信息來自何處，這就有效降低了系統(tǒng)的整體復(fù)雜性。在數(shù)據(jù)域6流動的消息中都包含一 個內(nèi)容代碼CC來標(biāo)志其屬性，各個節(jié)點5通過識別內(nèi)容代碼來決定自己是否需要此信息。 這種基于內(nèi)容代碼的通信方式保證了每個子系統(tǒng)的自律信息發(fā)送和自律信息接收。
各子系統(tǒng)間通過選擇接受的方式， 一個子系統(tǒng)不需要請求其他子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)， 或命令其他子系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)子系統(tǒng)間的相互平等。各子系統(tǒng)僅根據(jù)各自所需的內(nèi)容 代碼判斷信息的收發(fā)關(guān)系，通過數(shù)據(jù)域奠定了以數(shù)據(jù)為中介、能夠自律協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)，用數(shù)據(jù) 域的內(nèi)容代碼通信方式實現(xiàn)了自律可協(xié)調(diào)性。 根據(jù)上述的通信機制，本發(fā)明提供的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)可以實現(xiàn)運行控制系統(tǒng)的可靠性和控制系統(tǒng)的漂移等特性，其中系統(tǒng)可靠性包括在線擴展性、中 央容錯性和在線維護性。
1.系統(tǒng)可靠性的實現(xiàn)
1)在線擴展性 運行控制系統(tǒng)子系統(tǒng)的擴展，就是將區(qū)域運行控制系統(tǒng)作為子系統(tǒng)接入作為數(shù)據(jù) 域的廣域傳輸網(wǎng)。在新增的區(qū)域運行控制系統(tǒng)介入廣域傳輸網(wǎng)之前，該區(qū)域運行控制系統(tǒng) 內(nèi)功能模塊和數(shù)據(jù)庫各自對應(yīng)節(jié)點的數(shù)據(jù)域。在該區(qū)域運行控制系統(tǒng)接入廣域傳輸網(wǎng)后， 立刻從廣域傳輸網(wǎng)中提取具有所需內(nèi)容代碼的數(shù)據(jù)開始運行。新增的區(qū)域運行控制系統(tǒng)在 接入廣域傳輸網(wǎng)后，并不要求變更其他子系統(tǒng)(區(qū)域運行控制系統(tǒng))，所以沒有必要中斷其 他子系統(tǒng)(區(qū)域運行控制系統(tǒng))。各子系統(tǒng)(區(qū)域運行控制系統(tǒng))是各自擁有節(jié)點數(shù)據(jù)域 的自律單元，單獨的時候也能進行處理。這是因為發(fā)自子系統(tǒng)內(nèi)部功能模塊的數(shù)據(jù)通過節(jié)
點數(shù)據(jù)域傳送到其他功能模塊，其他功能模塊能夠開始處理。運行中的子系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)域， 通過數(shù)據(jù)與能夠立刻與其他正在運行的子系統(tǒng)交換信息，即使多個正在運行的子系統(tǒng)通過 數(shù)據(jù)域相接，也完全沒有必要停止各自的運行。 增加一個區(qū)域運行控制系統(tǒng)的時候，為了實現(xiàn)與新增加的區(qū)域運行控制系統(tǒng)的通 信，原有的區(qū)域運行控制系統(tǒng)之間必須階段性地構(gòu)筑節(jié)點間的傳輸路徑。在自律分散環(huán)形 網(wǎng)絡(luò)中，追加一對節(jié)點時，被追加部分的環(huán)形鏈接被分離，在其中追加新的節(jié)點對。在新的 節(jié)點對完成連接之前，利用分離的環(huán)狀線路兩端的環(huán)間連接，迂回被分離的鏈接，形成通信 環(huán)路。新節(jié)點的連接完成之后，解除這些迂回線，包含新加入節(jié)點對在內(nèi)的通信得以開始。 用此方法進行系統(tǒng)擴展的過程中，由于擴展后的任意一部分各節(jié)點能正常發(fā)揮功能，廣域 傳輸網(wǎng)的傳送能無障礙地繼續(xù)執(zhí)行。此方法在系統(tǒng)縮減規(guī)模時也同樣適用。
2)中央容錯性功能 在本發(fā)明提供的自律分散的運行控制系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，各節(jié)點(區(qū)域運行控 制系統(tǒng))自律進行故障檢測，并組織故障的波及。在自律分散環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，從節(jié)點發(fā)送的數(shù) 據(jù)經(jīng)過通信環(huán)路一周后返回發(fā)送的節(jié)點，完成這一傳輸過程。如果在一定次數(shù)的重發(fā)之后， 仍沒有信息返回，就可以判斷發(fā)生了故障。采用區(qū)域運行控制系統(tǒng)和該區(qū)段內(nèi)分區(qū)控制系 統(tǒng)小環(huán)檢查的方法檢測故障點，該節(jié)點把區(qū)域運行控制系統(tǒng)和該區(qū)段內(nèi)分區(qū)控制系統(tǒng)小環(huán) 檢查的信號發(fā)送到通信環(huán)路上，這個信號中有表示小環(huán)檢查的內(nèi)容代碼，接到這個信號的 相鄰節(jié)點并不向環(huán)內(nèi)鏈接轉(zhuǎn)發(fā)，而是發(fā)送到環(huán)間鏈接，其他的接收節(jié)點采用同樣的方法把 信號傳送到環(huán)路上。 小環(huán)檢查信號經(jīng)由區(qū)域運行控制系統(tǒng)和該區(qū)段內(nèi)分區(qū)控制系統(tǒng)構(gòu)成的小環(huán)，繞環(huán) 一周后，回到發(fā)送節(jié)點。開始檢查的節(jié)點收到檢查信號的話，可以判斷區(qū)域運行控制系統(tǒng)與 分區(qū)控制系統(tǒng)的運行控制系統(tǒng)核心網(wǎng)沒有故障。如果檢查信號沒有返回，判定該節(jié)點與相 鄰節(jié)點間的環(huán)路存在故障，此后會停止向環(huán)內(nèi)方向發(fā)送數(shù)據(jù)，改為向環(huán)間鏈接方向發(fā)送。這 個環(huán)間鏈接可以作為迂回通路加以利用。接收到小環(huán)檢查信號的各節(jié)點會進一步各自開始 小環(huán)檢查。各節(jié)點如此依次獨自進行故障點檢測，一旦發(fā)現(xiàn)故障點就形成迂回通路。采用 此方法可以阻止故障的波及，實現(xiàn)通信的延續(xù)。
3)在線維護性 如圖6所示，圖6是本發(fā)明實現(xiàn)在線維護性的示意圖。本發(fā)明提供的區(qū)域運行控
6制系統(tǒng)具有自律功能，能實現(xiàn)在檢測出故障點或鏈接的修復(fù)后，得到修復(fù)節(jié)點51，解除迂回
通路。檢測故障并構(gòu)成迂回通路的修復(fù)節(jié)點51在向迂回路徑方向發(fā)送信息的同時，能定時
在小環(huán)檢查信號返回，表明相鄰節(jié)點的故障已經(jīng)修復(fù)，因而撤銷迂回通路。 大環(huán)檢查是檢查信號能不能在中央控制系統(tǒng)和各區(qū)域運行控制系統(tǒng)的環(huán)路上繞
行一周。接收到大環(huán)檢查信號的節(jié)點，即使已經(jīng)形成了迂回通路，也只能向環(huán)內(nèi)發(fā)送。如
果大環(huán)檢查信號繞行一周并回到發(fā)送節(jié)點上，就表明環(huán)路上的故障已經(jīng)修復(fù)，這個節(jié)點就
能撤銷迂回通路，至此故障恢復(fù)處理完成。這樣由于采用了大、小環(huán)檢查，雙重環(huán)路上只有
一個環(huán)路發(fā)生了故障的時候，迂回通路能降低到最低限度，也就是說，故障環(huán)路上發(fā)送的數(shù)
據(jù)通過迂回線轉(zhuǎn)發(fā)。另一方面，沒有故障的環(huán)路發(fā)送的數(shù)據(jù)繞行一周，并不通過迂回通路發(fā)送。 2.控制系統(tǒng)的漂移的實現(xiàn) 在軌道交通運行控制系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)或區(qū)域運行控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，將列
車停止運行。此時，通過中央控制系統(tǒng)的漂移或區(qū)域運行控制系統(tǒng)的漂移，作為在故障修復(fù)
前列車運行的臨時控制措施。當(dāng)中央控制系統(tǒng)或區(qū)域運行控制系統(tǒng)的故障修復(fù)以后，系統(tǒng)
再切換到原來的控制結(jié)構(gòu)，恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)。同時在中央控制系統(tǒng)或區(qū)域運行控
制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備維護期間，也可以采用中央控制系統(tǒng)或區(qū)域運行控制系統(tǒng)漂移的措施，
維持列車的正常運行。
1)實施方案 在一個區(qū)域運行控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一套與中央控制系統(tǒng)相同的設(shè)備，中央控制系統(tǒng) 與區(qū)域運行控制系統(tǒng)2A的設(shè)備采用雙機熱備制式，中央控制系統(tǒng)與區(qū)域運行控制系統(tǒng)各 自有一套獨立的主機、驅(qū)動及采集系統(tǒng)，雙套系統(tǒng)對整個大系統(tǒng)的信息處理互不干擾，并且 根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進行切換。中央控制系統(tǒng)的設(shè)備和區(qū)域運行控制系統(tǒng)的設(shè)備通過采集系統(tǒng) 及網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備進行聯(lián)絡(luò)，以確定對方的工作狀態(tài)。當(dāng)只有一套設(shè)備工作時，該設(shè)備會處于 主機工作狀態(tài)。區(qū)域運行控制系統(tǒng)與本區(qū)段和相鄰區(qū)段內(nèi)的分區(qū)控制計算機和分區(qū)安全計 算機有相應(yīng)的接口，以保證區(qū)域運行控制系統(tǒng)在應(yīng)急狀態(tài)下擴大其控制區(qū)域在正常情況 下一個區(qū)域運行控制系統(tǒng)控制一個區(qū)段內(nèi)列車的運行，當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件的情況下，其就有 能力控制兩個區(qū)段內(nèi)列車的運行。區(qū)域運行控制系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)之間設(shè)置了高速的廣 域傳輸網(wǎng)，使發(fā)生突發(fā)事件以后，可以完成中央控制系統(tǒng)與區(qū)域運行控制系統(tǒng)、區(qū)域運行控 制系統(tǒng)與區(qū)域運行控制系統(tǒng)之間短時間內(nèi)大量信息的傳輸。
2)工作原理 在突發(fā)情況下，當(dāng)中央控制系統(tǒng)發(fā)生故障，由于在一個區(qū)域運行控制系統(tǒng)中設(shè)置 了備用設(shè)備，實現(xiàn)該區(qū)域運行控制系統(tǒng)對中央控制系統(tǒng)的雙機熱備，所以可以實現(xiàn)中央控 制系統(tǒng)向區(qū)域運行控制系統(tǒng)的漂移。當(dāng)中央控制系統(tǒng)發(fā)生故障，相鄰的區(qū)域運行控制系統(tǒng) 進行節(jié)點延伸，與故障區(qū)段內(nèi)的分區(qū)控制系統(tǒng)進行通信，對該區(qū)段內(nèi)的列車進行進路控制 和運行調(diào)度。 在運行控制系統(tǒng)的運行過程中，假如中央控制系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，就自動切換到 一個區(qū)域運行控制系統(tǒng)，替換中央控制系統(tǒng)工作，同時網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點向該區(qū)域運行控 制系統(tǒng)傳輸當(dāng)前的配置信息，建立起以新的控制系統(tǒng)為核心的系統(tǒng)。當(dāng)原中央控制系統(tǒng)的 網(wǎng)絡(luò)故障被排除后，它可以作為一個普通節(jié)點進入系統(tǒng)中，但若要切換回中央控制系統(tǒng)的地位，則必須向現(xiàn)控制系統(tǒng)申請，經(jīng)過確認后才能重新成為中央控制系統(tǒng)。
3)工作過程 A)中央控制系統(tǒng)漂移的實現(xiàn)，如圖7所示，圖7是本發(fā)明的中央控制系統(tǒng)實現(xiàn)漂移 的示意圖，其過程如下 a.當(dāng)中央控制系統(tǒng)發(fā)生故障，中央控制系統(tǒng)向區(qū)域運行控制系統(tǒng)2A(區(qū)域運行控
制系統(tǒng)2A裝配了中央控制系統(tǒng)的熱備設(shè)備)發(fā)送故障信息，并請求區(qū)域運行控制系統(tǒng)2A
升級為中央控制系統(tǒng)，這條故障信息同時向其余的區(qū)域運行控制系統(tǒng)進行廣播； b.當(dāng)區(qū)域運行控制系統(tǒng)2A接收到中央控制系統(tǒng)的故障信息與升級為中央控制系
統(tǒng)的命令后，啟動熱備設(shè)備，向中央控制系統(tǒng)發(fā)送確認信息，并向其余區(qū)域運行控制系統(tǒng)發(fā)
送中央控制系統(tǒng)漂移的命令； c.中央控制系統(tǒng)接收到有區(qū)域運行控制系統(tǒng)2A發(fā)送的確認消息后，向區(qū)域運行 控制系統(tǒng)2A發(fā)送整條線路列車目前運行狀態(tài)參數(shù)，列車調(diào)度和其他相關(guān)數(shù)據(jù)；
d.其余的區(qū)域運行控制系統(tǒng)只有在接收到由中央控制系統(tǒng)發(fā)出的故障信息和區(qū) 域運行控制系統(tǒng)2A發(fā)出的中央控制系統(tǒng)漂移命令后，才確認中央控制系統(tǒng)漂移，向區(qū)域運 行控制系統(tǒng)2A發(fā)送區(qū)域內(nèi)車輛的運行信息，改變運行控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以建立起以區(qū) 域運行控制系統(tǒng)2A為中央控制系統(tǒng)的控制體系； e.當(dāng)中央控制系統(tǒng)的故障修復(fù)后，需要恢復(fù)中央控制系統(tǒng)功能，向區(qū)域運行控制 系統(tǒng)2A發(fā)送申請信息，并向其余區(qū)域運行控制系統(tǒng)發(fā)送中央控制中心的恢復(fù)的通知信息；
f.區(qū)域運行控制系統(tǒng)2A收到申請信息后，向中央控制系統(tǒng)發(fā)送確認信息，并向中 央控制系統(tǒng)發(fā)送全線列車運行狀態(tài)的信息。區(qū)域運行控制系統(tǒng)2A向其余區(qū)域運行控制系 統(tǒng)發(fā)送中央控制系統(tǒng)恢復(fù)的命令； g.其余的區(qū)域運行控制系統(tǒng)只有在接收到中央控制系統(tǒng)和區(qū)域運行控制系統(tǒng)A 發(fā)出的中央控制系統(tǒng)恢復(fù)命令以后，才恢復(fù)與中央控制系統(tǒng)的連接，系統(tǒng)恢復(fù)到以中央控 制系統(tǒng)為核心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 B)區(qū)域運行控制系統(tǒng)漂移的實現(xiàn)，如圖8所示，圖8是本發(fā)明的區(qū)域運行控制系統(tǒng) 實現(xiàn)漂移的示意圖，其過程如下 a.當(dāng)區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C發(fā)生故障，區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C向中央控制系統(tǒng)發(fā)送 故障信息； b.中央控制系統(tǒng)在接收到區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C發(fā)送的故障信息后向與區(qū)域運行 控制系統(tǒng)2C相鄰的區(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D發(fā)送區(qū)域運行控制系統(tǒng) 2C故障的信息，并請求區(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D控制2C區(qū)段內(nèi)列車的 運行； c.區(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D在接收到中央控制系統(tǒng)發(fā)送的命 令后，向中央控制系統(tǒng)發(fā)送確認信息； d.中央控制系統(tǒng)在接收到區(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D發(fā)出的確 認信息后向區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C發(fā)送區(qū)域運行控制系統(tǒng)漂移的信息，此時中央控制系統(tǒng) 向區(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D發(fā)送區(qū)段2C內(nèi)列車調(diào)度等相關(guān)信息；
e.區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C在接收到中央控制系統(tǒng)發(fā)送的確認信息后，向區(qū)域運行 控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D發(fā)送區(qū)段2C內(nèi)列車運行狀態(tài)的信息，區(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D與區(qū)段2C內(nèi)的分區(qū)控制系統(tǒng)進行連接，此時系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改 變?yōu)橛蓞^(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D覆蓋區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C控制的區(qū) 段； f.當(dāng)區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C的故障修復(fù)以后，向中央控制系統(tǒng)發(fā)送區(qū)域運行控制 系統(tǒng)2C恢復(fù)的申請消息； g.中央控制系統(tǒng)在接收到區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C發(fā)送的申請信息之后，向區(qū)域運
行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D發(fā)送區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C恢復(fù)的命令； h.區(qū)域運行控制系統(tǒng)2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D在接收到由中央控制系統(tǒng)發(fā)送的
區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C恢復(fù)的命令之后，向中央控制系統(tǒng)發(fā)送確認信息，區(qū)域運行控制系統(tǒng)
2B和區(qū)域運行控制系統(tǒng)2D向區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C發(fā)送區(qū)域2C內(nèi)列車運行等相關(guān)信息； i.區(qū)域運行控制系統(tǒng)2C恢復(fù)與區(qū)段2C內(nèi)分區(qū)控制中心的連接，系統(tǒng)恢復(fù)到原來
的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明針對長距離，多區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)化運行模式的軌道交通運行控制系統(tǒng)，提出了一 種基于自律分散技術(shù)的運行控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在保證運行控制系統(tǒng)安全通信的基礎(chǔ)上，
在保證系統(tǒng)的擴展性和維護性的同時，特別增強了系統(tǒng)的可靠性。 由于采用了上述方案，本發(fā)明增強了運行控制系統(tǒng)的可擴展性和維護性，減少了 系統(tǒng)擴展的復(fù)雜性，保證了發(fā)生突發(fā)事件以后，列車仍可以正常運行。與原有的系統(tǒng)相比， 基于自律分散的運行控制系統(tǒng)更注重系統(tǒng)的擴展性，當(dāng)在控制系統(tǒng)中增加新的系統(tǒng)設(shè)備 時，不必停止整個系統(tǒng)的運行，節(jié)省一定的人力和物力?；谧月煞稚⒌倪\行控制系統(tǒng)還具 有高安全性和高可靠性，當(dāng)中央控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，不會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)的癱瘓，其余 的系統(tǒng)仍可維持運行。 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認識到上述的 描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易 的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
一種自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，包含中央控制系統(tǒng)(1)，通過廣域傳輸網(wǎng)連接的若干分區(qū)控制系統(tǒng)(3)，通過無線傳輸網(wǎng)與每個分區(qū)控制系統(tǒng)(3)通信的若干車載控制系統(tǒng)(4)，其特征在于，還包含若干區(qū)域運行控制系統(tǒng)(2)；所述的各區(qū)域運行控制系統(tǒng)(2)設(shè)置在不同的區(qū)域位置，并相應(yīng)承擔(dān)該區(qū)域的控制任務(wù)；所述的各區(qū)域運行控制系統(tǒng)(2)通過廣域傳輸網(wǎng)分別與中央控制系統(tǒng)(1)和各分區(qū)控制系統(tǒng)(3)連接并進行通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述的區(qū) 域運行控制系統(tǒng)(2)設(shè)置的區(qū)域位置包含若干相鄰車站間的區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求1所述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述的各 區(qū)域運行控制系統(tǒng)(2)通過無線傳輸網(wǎng)直接與車載控制系統(tǒng)(4)交換信息。
4. 如權(quán)利要求l所述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述的區(qū) 域運行控制系統(tǒng)(2)包含數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)處理模塊，中央控制系統(tǒng)(1)對應(yīng)該若干區(qū)域運行 控制系統(tǒng)(2)的數(shù)據(jù)處理模塊，構(gòu)成所述信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的若干節(jié)點(5)。
5. 如權(quán)利要求4所述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述的中 央控制系統(tǒng)(1)和各區(qū)域運行控制系統(tǒng)(2)的數(shù)據(jù)庫及它們之間的廣域傳輸網(wǎng)構(gòu)成了該信 息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的數(shù)據(jù)域(6)。
6. 如權(quán)利要求5所述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于，所述的每個節(jié) 點(5)從數(shù)據(jù)域(6)的數(shù)據(jù)庫中提取信息并通過各節(jié)點(5)內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理模塊進行內(nèi)部 處理，同時向數(shù)據(jù)域(6)發(fā)送處理后的結(jié)果及其他內(nèi)部信息，發(fā)送出的信息在數(shù)據(jù)域(6)中 循環(huán)。
7. 如權(quán)利要求6所述的自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述的在 數(shù)據(jù)域(6)中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息都包含一個標(biāo)志其屬性的內(nèi)容代碼，各個節(jié)點(5)通過識別 該內(nèi)容代碼來決定是否接收此信息。
全文摘要
一種自律分散軌道交通信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)，包含中央控制系統(tǒng)、若干分區(qū)控制系統(tǒng)、若干車載控制系統(tǒng)，還包含若干區(qū)域運行控制系統(tǒng)。各區(qū)域運行控制系統(tǒng)根據(jù)不同的區(qū)域位置承擔(dān)不同區(qū)域控制的任務(wù)，其設(shè)置在不同的區(qū)域位置，該區(qū)域可以是相鄰的兩座車站間的區(qū)域或是幾座車站間的區(qū)域，區(qū)域運行控制系統(tǒng)具體控制的區(qū)域可根據(jù)列車實際運行情況進行調(diào)節(jié)。各區(qū)域運行控制系統(tǒng)通過廣域傳輸網(wǎng)分別與中央控制系統(tǒng)和各分區(qū)控制系統(tǒng)連接并進行通信。本發(fā)明的優(yōu)點是具有高安全性和高可靠性，當(dāng)中央控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，不會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)的癱瘓，其余的系統(tǒng)仍可運行，降低軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營條件下的建造和維護成本，增加了經(jīng)濟效益。
文檔編號H04L29/08GK101791989SQ20101013629
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者曾小清, 王紹銀, 虞翊, 陳峙, 陶晨亮 申請人:上海磁浮交通發(fā)展有限公司;上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心