一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制系统及方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制系统及方法。

背景技术：

地铁中列车一般提供头尾配置的方式，每一辆固定车组的两端都各装备一套车载设备，如图1所示。一般来说，现在的车载控制器(VOBC)和列车控制的方式采取电路连接方式，在车载控制器和列车信号点之间按照一定的标注和要求布置线路。根据信号的安全性来源可以分为安全输入、安全输出、非安全输入、非安全输出，它们的连接原则如图2-5所示。

现有的VOBC对列车的控制可以以VOBC对列车牵引和制动的控制为例说明。ATO提供一路开关量，0/1分别代表牵引与制动。ATO提供一路PWM信号输出，该接口的输出范围是0–100％占空比，10％-90％占空比为线性范围设定值，其等效为牵引力/制动力0到100％的设定值。当占空比小于5％或大于95％时，认为PWM信号故障，牵引系统无牵引和电制动，制动系统在非制动工况下不施加制动，在制动工况下施加最大常用制动；当脉宽大于5％，且小于10％时，认为PWM输出10％；当脉宽大于90％且小于95％时，认为PWM信号输出90％(5％和95％为有效状态)。当车载控制器需要输出制动时，开关量输出1，PWM信号则根据制动力的大小输出不同的占空比。

采用现有的VOBC和列车信息点直接连接的方式进行控车，VOBC和列车信息点之间布线复杂，成本高。一旦线路出了问题，查找困难，更换不便，不利于后期列车的维护，实用性比较差。

另外，受电磁干扰及采集芯片的精度，列车采集到的ATO输出的PWM波形会有波刺，造成速度的不稳定，降低列车的舒适性，另外速度的波动也会引起不必要的牵引和制动，造成能源的浪费。波动较大时，有时甚至会造成紧急制动，给列车乘客带来安全隐患。

技术实现要素：

由于现有技术存在上述问题，本发明提出一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制系统及方法。

第一方面，本发明提出一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制系统，包括：车载控制器VOBC和列车控制系统；

所述VOBC包括第一MVB接口设备；

所述列车控制系统包括第二MVB接口设备和信息采集处理器；

所述第一MVB接口设备与所述第二MVB接口设备通信连接；

所述VOBC与所述信息采集处理器通信连接；

其中，所述第一MVB接口设备与所述第二MVB接口设备之间传输数字信号；所述VOBC与所述信息采集处理器之间传输模拟信号；所述信息采集处理器用于采集所述VOBC通过开关量接口或模拟信号接口输出的信号，和第一MVB接口收到的信息进行比较冗余处理，并执行所述VOBC的控车指令。

可选地，所述第一MVB接口设备包括第一MVB接口，所述第二MVB接口设备包括第二MVB接口；

所述第一MVB接口与所述第二MVB接口通信连接。

可选地，所述第一MVB接口与所述第二MVB接口通过MVB总线通信连接。

可选地，所述VOBC包括所述开关量接口和所述模拟信号接口；

开关量接口和所述模拟信号接口与所述信息采集处理器通信连接。

第二方面，本发明还提出一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制方法，包括：

车载控制器VOBC通过开关量接口和模拟信号接口采集第一列车信息，通过第一多功能列车总线MVB接口采集第二列车信息，并对所述第一列车信息和所述第二列车信息做第一冗余处理；

若所述第一冗余处理后的结果在预设的第一误差范围内，则对所述第一列车信息进行计算得到第一计算结果，对所述第二列车信息进行计算得到第二计算结果，并将所述第一计算结果通过开关量接口和所述模拟信号接口发送至列车控制系统的信息采集处理器，将所述第二计算结果通过所述MVB接口发送至列车控制系统的第二MVB接口设备；

所述列车控制系统对所述第一计算结果和所述第二计算结果进行第二冗余处理；

若所述第二冗余处理后的结果在预设的第二误差范围内，则根据所述第一计算结果或所述第二计算结果对列车进行控制。

可选地，所述车载控制器VOBC通过开关量接口和模拟信号接口采集第一列车信息，通过第一多功能列车总线MVB接口采集第二列车信息，具体包括：

车载控制器VOBC根据预设周期采集所述第一列车信息和所述第二列车信息。

可选地，所述方法还包括：

若所述第一冗余处理后的结果在预设的所述第一误差范围外，则舍弃所述第一列车信息和所述第二列车信息。

可选地，所述方法还包括：

若所述第二冗余处理后的结果在预设的所述第二误差范围外，则维持上一周期对列车的控制指令。

由上述技术方案可知，本发明通过第一MVB接口设备与所述第二MVB接口设备通信连接传输数字信号，可以有效避免PWM脉冲的波刺和采集精度不高等问题，降低电磁干扰的影响，解决采集精度问题，减少紧急制动的误触发；通过引入数字信号能让VOBC和列车控制系统之间可以传递更多的信息，为后续的从更多方面控制列车提供可能；同时通过冗余处理，增加了控车的安全性和可用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的列车配置连接示意图；

图2为现有技术提供的信号的安全输入原则示意图；

图3为现有技术提供的信号的非安全输入原则示意图；

图4为现有技术提供的信号的安全输出原则示意图；

图5为现有技术提供的信号的非安全输出原则示意图；

图6为本发明一实施例提供的一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制系统的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图6示出了本实施例提供的一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制系统的结构示意图，包括：车载控制器(VOBC)601和列车控制系统602；

所述VOBC 601包括第一MVB接口设备6011；

所述列车控制系统602包括第二MVB接口设备6021和信息采集处理器6023；

所述第一MVB接口设备6011与所述第二MVB接口设备6021通信连接；

其中，所述第一MVB接口设备6011与所述第二MVB接口设备6021之间传输数字信号；所述VOBC 601与所述信息采集处理器602之间传输模拟信号；所述信息采集处理器6023用于采集所述VOBC 601通过开关量接口或模拟信号接口输出的信号，和第一MVB接口6011收到的信息进行比较冗余处理，并执行所述VOBC 601的控车指令。

具体地，所述第一MVB接口设备6011包括第一MVB接口6012，所述第二MVB接口设备6021包括第二MVB接口6022；

所述第一MVB接口6012与所述第二MVB接口6022通信连接。

举例来说，所述第一MVB接口6012与所述第二MVB接口6022通过MVB总线通信连接。

通过引入MVB总线技术，列车控制系统和VOBC建立通信，可以让VOBC和列车控制系统之间可以传递更多的信息，而不局限于现有技术中模拟信号的传递。

所述VOBC 601与所述信息采集处理器6023通信连接；

具体地，所述VOBC 601包括开关量接口6013和模拟信号接口6014；

所述开关量接口6013和模拟信号接口6014与所述信息采集处理器6023通信连接。

本实施例在现有的VOBC模拟信号输出方式上添加了一种新的数字信号输出方式，即通过第一MVB接口设备6011与所述第二MVB接口设备6021之间传输数字信号，两种输出保证了控车的安全性，可用性。

本实施例提出的一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制系统在现有技术的基础上增加了MVB总线，通过通信的方式冗余控制列车，同时列车也需增加MVB接口设备。

具体地，VOBC中原来产生的就是数字信号，在使用时，将其转换成了开关信号或模拟信号进行控制；因此，在本实施例中，只需增加MVB接口，而不需要增加数字信号产生设备。

具体地，MVB接口设备(包括第一MVB接口设备6011与第二MVB接口设备6021)用于车载控制器和列车通信系统602之间的通信；信息采集处理器6023用于采集VOBC通过开关量接口6013和模拟信号接口6014(开关量接口和模拟信号接口可以统称为原接口)输出的信号，并和第一MVB接口6012收到的信息进行比较冗余处理，最后执行VOBC的控车指令。

本实施例通过第一MVB接口设备与所述第二MVB接口设备通信连接传输数字信号，可以有效避免PWM脉冲的波刺和采集精度不高等问题，降低电磁干扰的影响，解决采集精度问题，减少紧急制动的误触发；通过引入数字信号能让VOBC和列车控制系统之间可以传递更多的信息，为后续的从更多方面控制列车提供可能；同时通过冗余处理，增加了控车的安全性和可用性。

图7示出了本实施例提供的一种全自动驾驶车载控制器与列车冗余控制方法的流程示意图，所述方法包括：

S701、车载控制器VOBC通过开关量接口和模拟信号接口采集第一列车信息，通过第一多功能列车总线MVB接口采集第二列车信息，并对所述第一列车信息和所述第二列车信息做第一冗余处理；

具体地，VOBC可以根据预设周期采集所述第一列车信息和所述第二列车信息。

S702、若所述第一冗余处理后的结果在预设的第一误差范围内，则对所述第一列车信息进行计算得到第一计算结果，对所述第二列车信息进行计算得到第二计算结果，并将所述第一计算结果通过开关量接口和所述模拟信号接口发送至列车控制系统的信息采集处理器，将所述第二计算结果通过所述MVB接口发送至列车控制系统的第二MVB接口设备；

S703、所述列车控制系统对所述第一计算结果和所述第二计算结果进行第二冗余处理；

若所述第一冗余处理后的结果在预设的所述第一误差范围外，则舍弃所述第一列车信息和所述第二列车信息。

具体地，VOBC端工作流程如下：

首先VOBC通过开关量接口和模拟信号接口和第一MVB接口采集列车信息，并把采集的信息做冗余处理，在一定的误差范围内采集信息若一致，则把这些信息用于列车下一步动作的计算，否则舍弃。

然后VOBC通过处理计算出下一步动作并把计算结果输出，在VOBC端把计算输出结果同时输出到开关量接口和模拟信号接口和第一MVB接口。

S704、若所述第二冗余处理后的结果在预设的第二误差范围内，则根据所述第一计算结果或所述第二计算结果对列车进行控制。

若所述第二冗余处理后的结果在预设的所述第二误差范围外，则维持上一周期对列车的控制指令。

具体地，列车端工作流程如下：

首先，列车端通过开关量接口和模拟信号接口和第二MVB接口采集VOBC输出的信息；然后，列车端比较二者的信息，进行冗余处理，如果在一定的误差范围内一致则立刻执行，如果不一致则维持上一周期动作。

本实施例通过采用两次冗余处理，对两种输出进行比较，如果一致才继续执行，保证列车安全。

举例来说，当列车要输出制动时，VOBC首先采集列车信息，通过冗余处理，计算出当前速度、加速度、位置、列车状态等信息判断下一步操作是牵引、制动，或维持惰行，如果制动，则通过开关量接口和模拟信号接口和第一MVB接口输出制动信号；然后列车收到车载控制器发送的控制命令冗余处理，如果在一定的误差范围内一致，则立刻执行。

本实施例通过第一MVB接口设备与所述第二MVB接口设备通信连接传输数字信号，可以有效避免PWM脉冲的波刺和采集精度不高等问题，降低电磁干扰的影响，解决采集精度问题，减少紧急制动的误触发；通过引入数字信号能让VOBC和列车控制系统之间可以传递更多的信息，为后续的从更多方面控制列车提供可能；同时通过冗余处理，增加了控车的安全性和可用性。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。