一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制系統及方法與流程

本發明涉及軌道交通技術領域，具體涉及一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制系統及方法。

背景技術：

地鐵中列車一般提供頭尾配置的方式，每一輛固定車組的兩端都各裝備一套車載設備，如圖1所示。一般來說，現在的車載控制器(VOBC)和列車控制的方式采取電路連接方式，在車載控制器和列車信號點之間按照一定的標注和要求布置線路。根據信號的安全性來源可以分為安全輸入、安全輸出、非安全輸入、非安全輸出，它們的連接原則如圖2-5所示。

現有的VOBC對列車的控制可以以VOBC對列車牽引和制動的控制為例說明。ATO提供一路開關量，0/1分別代表牽引與制動。ATO提供一路PWM信號輸出，該接口的輸出范圍是0–100％占空比，10％-90％占空比為線性范圍設定值，其等效為牽引力/制動力0到100％的設定值。當占空比小于5％或大于95％時，認為PWM信號故障，牽引系統無牽引和電制動，制動系統在非制動工況下不施加制動，在制動工況下施加最大常用制動；當脈寬大于5％，且小于10％時，認為PWM輸出10％；當脈寬大于90％且小于95％時，認為PWM信號輸出90％(5％和95％為有效狀態)。當車載控制器需要輸出制動時，開關量輸出1，PWM信號則根據制動力的大小輸出不同的占空比。

采用現有的VOBC和列車信息點直接連接的方式進行控車，VOBC和列車信息點之間布線復雜，成本高。一旦線路出了問題，查找困難，更換不便，不利于后期列車的維護，實用性比較差。

另外，受電磁干擾及采集芯片的精度，列車采集到的ATO輸出的PWM波形會有波刺，造成速度的不穩定，降低列車的舒適性，另外速度的波動也會引起不必要的牽引和制動，造成能源的浪費。波動較大時，有時甚至會造成緊急制動，給列車乘客帶來安全隱患。

技術實現要素：

由于現有技術存在上述問題，本發明提出一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制系統及方法。

第一方面，本發明提出一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制系統，包括：車載控制器VOBC和列車控制系統；

所述VOBC包括第一MVB接口設備；

所述列車控制系統包括第二MVB接口設備和信息采集處理器；

所述第一MVB接口設備與所述第二MVB接口設備通信連接；

所述VOBC與所述信息采集處理器通信連接；

其中，所述第一MVB接口設備與所述第二MVB接口設備之間傳輸數字信號；所述VOBC與所述信息采集處理器之間傳輸模擬信號；所述信息采集處理器用于采集所述VOBC通過開關量接口或模擬信號接口輸出的信號，和第一MVB接口收到的信息進行比較冗余處理，并執行所述VOBC的控車指令。

可選地，所述第一MVB接口設備包括第一MVB接口，所述第二MVB接口設備包括第二MVB接口；

所述第一MVB接口與所述第二MVB接口通信連接。

可選地，所述第一MVB接口與所述第二MVB接口通過MVB總線通信連接。

可選地，所述VOBC包括所述開關量接口和所述模擬信號接口；

開關量接口和所述模擬信號接口與所述信息采集處理器通信連接。

第二方面，本發明還提出一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制方法，包括：

車載控制器VOBC通過開關量接口和模擬信號接口采集第一列車信息，通過第一多功能列車總線MVB接口采集第二列車信息，并對所述第一列車信息和所述第二列車信息做第一冗余處理；

若所述第一冗余處理后的結果在預設的第一誤差范圍內，則對所述第一列車信息進行計算得到第一計算結果，對所述第二列車信息進行計算得到第二計算結果，并將所述第一計算結果通過開關量接口和所述模擬信號接口發送至列車控制系統的信息采集處理器，將所述第二計算結果通過所述MVB接口發送至列車控制系統的第二MVB接口設備；

所述列車控制系統對所述第一計算結果和所述第二計算結果進行第二冗余處理；

若所述第二冗余處理后的結果在預設的第二誤差范圍內，則根據所述第一計算結果或所述第二計算結果對列車進行控制。

可選地，所述車載控制器VOBC通過開關量接口和模擬信號接口采集第一列車信息，通過第一多功能列車總線MVB接口采集第二列車信息，具體包括：

車載控制器VOBC根據預設周期采集所述第一列車信息和所述第二列車信息。

可選地，所述方法還包括：

若所述第一冗余處理后的結果在預設的所述第一誤差范圍外，則舍棄所述第一列車信息和所述第二列車信息。

可選地，所述方法還包括：

若所述第二冗余處理后的結果在預設的所述第二誤差范圍外，則維持上一周期對列車的控制指令。

由上述技術方案可知，本發明通過第一MVB接口設備與所述第二MVB接口設備通信連接傳輸數字信號，可以有效避免PWM脈沖的波刺和采集精度不高等問題，降低電磁干擾的影響，解決采集精度問題，減少緊急制動的誤觸發；通過引入數字信號能讓VOBC和列車控制系統之間可以傳遞更多的信息，為后續的從更多方面控制列車提供可能；同時通過冗余處理，增加了控車的安全性和可用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術提供的列車配置連接示意圖；

圖2為現有技術提供的信號的安全輸入原則示意圖；

圖3為現有技術提供的信號的非安全輸入原則示意圖；

圖4為現有技術提供的信號的安全輸出原則示意圖；

圖5為現有技術提供的信號的非安全輸出原則示意圖；

圖6為本發明一實施例提供的一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制系統的結構示意圖；

圖7為本發明一實施例提供的一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

圖6示出了本實施例提供的一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制系統的結構示意圖，包括：車載控制器(VOBC)601和列車控制系統602；

所述VOBC 601包括第一MVB接口設備6011；

所述列車控制系統602包括第二MVB接口設備6021和信息采集處理器6023；

所述第一MVB接口設備6011與所述第二MVB接口設備6021通信連接；

其中，所述第一MVB接口設備6011與所述第二MVB接口設備6021之間傳輸數字信號；所述VOBC 601與所述信息采集處理器602之間傳輸模擬信號；所述信息采集處理器6023用于采集所述VOBC 601通過開關量接口或模擬信號接口輸出的信號，和第一MVB接口6011收到的信息進行比較冗余處理，并執行所述VOBC 601的控車指令。

具體地，所述第一MVB接口設備6011包括第一MVB接口6012，所述第二MVB接口設備6021包括第二MVB接口6022；

所述第一MVB接口6012與所述第二MVB接口6022通信連接。

舉例來說，所述第一MVB接口6012與所述第二MVB接口6022通過MVB總線通信連接。

通過引入MVB總線技術，列車控制系統和VOBC建立通信，可以讓VOBC和列車控制系統之間可以傳遞更多的信息，而不局限于現有技術中模擬信號的傳遞。

所述VOBC 601與所述信息采集處理器6023通信連接；

具體地，所述VOBC 601包括開關量接口6013和模擬信號接口6014；

所述開關量接口6013和模擬信號接口6014與所述信息采集處理器6023通信連接。

本實施例在現有的VOBC模擬信號輸出方式上添加了一種新的數字信號輸出方式，即通過第一MVB接口設備6011與所述第二MVB接口設備6021之間傳輸數字信號，兩種輸出保證了控車的安全性，可用性。

本實施例提出的一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制系統在現有技術的基礎上增加了MVB總線，通過通信的方式冗余控制列車，同時列車也需增加MVB接口設備。

具體地，VOBC中原來產生的就是數字信號，在使用時，將其轉換成了開關信號或模擬信號進行控制；因此，在本實施例中，只需增加MVB接口，而不需要增加數字信號產生設備。

具體地，MVB接口設備(包括第一MVB接口設備6011與第二MVB接口設備6021)用于車載控制器和列車通信系統602之間的通信；信息采集處理器6023用于采集VOBC通過開關量接口6013和模擬信號接口6014(開關量接口和模擬信號接口可以統稱為原接口)輸出的信號，并和第一MVB接口6012收到的信息進行比較冗余處理，最后執行VOBC的控車指令。

本實施例通過第一MVB接口設備與所述第二MVB接口設備通信連接傳輸數字信號，可以有效避免PWM脈沖的波刺和采集精度不高等問題，降低電磁干擾的影響，解決采集精度問題，減少緊急制動的誤觸發；通過引入數字信號能讓VOBC和列車控制系統之間可以傳遞更多的信息，為后續的從更多方面控制列車提供可能；同時通過冗余處理，增加了控車的安全性和可用性。

圖7示出了本實施例提供的一種全自動駕駛車載控制器與列車冗余控制方法的流程示意圖，所述方法包括：

S701、車載控制器VOBC通過開關量接口和模擬信號接口采集第一列車信息，通過第一多功能列車總線MVB接口采集第二列車信息，并對所述第一列車信息和所述第二列車信息做第一冗余處理；

具體地，VOBC可以根據預設周期采集所述第一列車信息和所述第二列車信息。

S702、若所述第一冗余處理后的結果在預設的第一誤差范圍內，則對所述第一列車信息進行計算得到第一計算結果，對所述第二列車信息進行計算得到第二計算結果，并將所述第一計算結果通過開關量接口和所述模擬信號接口發送至列車控制系統的信息采集處理器，將所述第二計算結果通過所述MVB接口發送至列車控制系統的第二MVB接口設備；

S703、所述列車控制系統對所述第一計算結果和所述第二計算結果進行第二冗余處理；

若所述第一冗余處理后的結果在預設的所述第一誤差范圍外，則舍棄所述第一列車信息和所述第二列車信息。

具體地，VOBC端工作流程如下：

首先VOBC通過開關量接口和模擬信號接口和第一MVB接口采集列車信息，并把采集的信息做冗余處理，在一定的誤差范圍內采集信息若一致，則把這些信息用于列車下一步動作的計算，否則舍棄。

然后VOBC通過處理計算出下一步動作并把計算結果輸出，在VOBC端把計算輸出結果同時輸出到開關量接口和模擬信號接口和第一MVB接口。

S704、若所述第二冗余處理后的結果在預設的第二誤差范圍內，則根據所述第一計算結果或所述第二計算結果對列車進行控制。

若所述第二冗余處理后的結果在預設的所述第二誤差范圍外，則維持上一周期對列車的控制指令。

具體地，列車端工作流程如下：

首先，列車端通過開關量接口和模擬信號接口和第二MVB接口采集VOBC輸出的信息；然后，列車端比較二者的信息，進行冗余處理，如果在一定的誤差范圍內一致則立刻執行，如果不一致則維持上一周期動作。

本實施例通過采用兩次冗余處理，對兩種輸出進行比較，如果一致才繼續執行，保證列車安全。

舉例來說，當列車要輸出制動時，VOBC首先采集列車信息，通過冗余處理，計算出當前速度、加速度、位置、列車狀態等信息判斷下一步操作是牽引、制動，或維持惰行，如果制動，則通過開關量接口和模擬信號接口和第一MVB接口輸出制動信號；然后列車收到車載控制器發送的控制命令冗余處理，如果在一定的誤差范圍內一致，則立刻執行。

本實施例通過第一MVB接口設備與所述第二MVB接口設備通信連接傳輸數字信號，可以有效避免PWM脈沖的波刺和采集精度不高等問題，降低電磁干擾的影響，解決采集精度問題，減少緊急制動的誤觸發；通過引入數字信號能讓VOBC和列車控制系統之間可以傳遞更多的信息，為后續的從更多方面控制列車提供可能；同時通過冗余處理，增加了控車的安全性和可用性。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到各實施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件。基于這樣的理解，上述技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在計算機可讀存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。