[实用新型]基于GSM-R实现列车自动驾驶车地通信系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁路及轨道交通技术领域，具体涉及一种基于GSM-R实现列车自动驾驶车地通信系统。

技术背景

目前城市轨道交通运用的信号系统多采用基于通信的列车自动控制系统（CBTC）。基于通信的列车自动控制系统的车地间的无线扩频传输多采用通用的IEEE802.11系列标准，频率采用2.4GHz，即WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网络）无线网络技术。CBTC（Communication Based Train Control System，无线通信的列车自动控制系统）系统中利用WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网络）传输信息量大，传输速度快等特点，已经实现了列车自动驾驶系统，主要由车载设备和地面设备组成：车载设备由车载ATO（Automatic Train Operation，自动列车运行装置）中央处理板和软件、车载双向通信设备等组成；地面设备主要包括精确定位设备、ATO接口设备、轨旁双向通信设备等。上述城市轨道交通所应用的WLAN问题在于应用速度不能超过120km/h，同时由于缺乏互连互通标准，要做到轨道交通网内或与现有国铁线路的互联互通很困难。

国有城际客运专线信号系统采用的是CTCS-2/CTCS-3（Chinese Train Control System，中国列车运行控制系统）列控系统。其中，CTCS-2级列控系统应用于运行速度200～250km/h的新建客运专线和既有提速至160km/h以上铁路干线；CTCS-3级列控系统主要应用于运行速度300～350km/h的客运专线。目前世界上还没有应用在CTCS-2/CTCS-3列控系统下的列车自动驾驶系统。而要在国铁客运专线上实现列车自动驾驶系统，首要解决的问题就是车地通信技术。与城市轨道交通的CBTC信号系统的WLAN相比，国铁CTCS-2/CTCS-3列控系统采用GSM-R（GSM for Railways，专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统）网络实现车地双向通信，仅实现了车次号校核、无线调度命令、行车许可、线路参数、临时限速、列车位置等数据传输功能，暂无法实现列车自动驾驶功能。因此，要在国铁CTCS-2/CTCS-3列控系统基础上实现列车自动驾驶功能，必须对国铁现有的车地通信技术，即GSM-R通信技术进行改造升级，以支持实现列车自动驾驶功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供一种基于GSM-R实现列车自动驾驶车地通信系统，该系统能在国铁CTCS-2/CTCS-3列控系统的基础之上实现列车的自动驾驶。

为实现此目的，本实用新型所设计的基于GSM-R实现列车自动驾驶车地通信系统，包括屏蔽门系统、与屏蔽门系统连接的车站列控中心、车载安全计算机、列车调度集中控制中央服务器、与车载安全计算机连接的列车自动驾驶执行模块，其特征在于：它还包括与列车调度集中控制中央服务器连接的通信控制服务器、GSM-R通信交换中心、车站GSM-R基站子系统、GSM-R通信天线、GSM-R通信车载设备和车载列车自动运行装置，其中，所述通信控制服务器的控制信号端与车站列控中心连接，通信控制服务器的通信信号端通过GSM-R通信交换中心与车站GSM-R基站子系统连接，所述车载列车自动运行装置的控制信号端连接车载安全计算机，车载列车自动运行装置的通信信号端连接GSM-R通信车载设备，GSM-R通信车载设备连接GSM-R通信天线，所述GSM-R通信天线与车站GSM-R基站子系统之间通过无线信号连接。

所述GSM-R通信天线设置在列车顶部。

所述车站GSM-R基站子系统设置在车站站台进站口。

所述GSM-R通信天线与车站GSM-R基站子系统之间通过GSM-R无线协议相互通信。

所述车站列控中心还连接有列车信号安全数据网。

本实用新型在现有国铁GSM-R系统的基础上，提出新的通信系统设计方案，以弥补目前国铁GSM-R系统不支持车载列车自动运行装置（ATO）功能的不足。新系统解决了国铁实现ATO数据的通信方案，使得在现有国铁CTCS-2列控系统基础上，增加ATO子系统，成为了可能。

本实用新型中新增的通信控制服务器是连接GSM-R网络与信号系统的核心设备，以实现两个系统之间实时数据信息的高效、可靠传输。

使用本实用新型后国铁GSM-R系统的传输速率和信息量可以满足大部分ATO数据传输的要求。