1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车控制装置、方法和列车。


背景技术：

2.市域铁路是随着都市圈和城市群经济的发展而发展起来的一种交通系统。如果能在既有城际铁路线路增加公交化运行的列车，能够更加有效利用铁路资源，为人们的出行提供了便利。城际铁路一般为ctcs
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2(chinese train control system level 2，中国列车运行控制系统2级)线路，运行ctcs
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2列车，采用的车载设备为ctcs
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2车载设备。增加的公交化运行的列车为cbtc(communication based train control system，基于通信的列车自动控制系统)列车，采用的车载设备为cbtc设备。市域铁路要求cbtc列车既能在cbtc线路上运行，也能在ctcs
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2线路上运行，这就要求cbtc列车上既要有cbtc车载设备，又要有ctcs
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2车载设备。
3.现有技术中，通常在列车上分别布置一套cbtc车载设备和一套ctcs
‑
2车载设备，该方法虽然简单易行，切换容易，但布置较为麻烦、硬件成本较高并且还需要额外增加切换开关。


技术实现要素：

4.本发明提供一种列车控制装置、方法和列车，用于解决现有技术中cbtc和ctcs设备占用空间大、硬件成本较高的技术问题。
5.本发明提供一种列车控制装置，包括控制模块、输出模块和车载应答器传输模块；
6.所述车载应答器传输模块，与所述控制模块连接，用于接收列车在经过车载设备切换区预告切换点时的切换预告报文，以及接收列车在经过车载设备切换区切换点时的切换执行报文；所述车载设备切换区设置于ctcs线路和cbtc线路的重叠区域；
7.所述控制模块，用于基于所述切换预告报文和所述切换执行报文，对cbtc atp和ctcs atp进行切换；
8.所述输出模块，与所述控制模块连接，用于将所述cbtc atp基于所述移动授权生成的控制指令或者所述ctcs atp基于所述轨道电路码序生成的控制指令发送至列车的各个执行单元。
9.根据本发明提供的列车控制装置，还包括：
10.车载无线通信模块，与所述控制模块连接，用于所述cbtc atp接收移动授权；
11.轨道电路读取模块，与所述控制模块连接，用于所述ctcs atp接收轨道电路码序。
12.根据本发明提供的列车控制装置，还包括：
13.测距模块，与所述控制模块连接，用于检测所述列车在轨道电路上的行驶距离；
14.测速模块，与所述控制模块连接，用于检测所述列车的运行速度。
15.根据本发明提供的列车控制装置，还包括：
16.人机交互模块，与所述控制模块连接，用于接收用户的操作指令以及提供给用户
可视化界面。
17.根据本发明提供的列车控制装置，所述预告切换点和所述切换点按照列车前进方向依次设置在所述车载设备切换区。
18.本发明提供一种列车，包括所述的列车控制装置。
19.本发明提供一种列车控制方法，应用于所述的列车控制装置，包括：
20.当列车从ctcs线路向cbtc线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；
21.基于所述切换预告报文，控制cbtc atp基于车载无线通信模块获取的区域控制器发送的移动授权，计算列车防护曲线；
22.基于所述车载应答器传输模块获取切换执行报文；
23.基于所述切换执行报文，将ctcs atp切换至所述cbtc atp，由所述cbtc atp基于所述列车防护曲线对所述列车进行控制。
24.本发明提供一种列车控制方法，应用于所述的列车控制装置，包括：
25.当列车从cbtc线路向ctcs线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；
26.基于所述切换预告报文，控制ctcs atp基于轨道电路读取模块获取的轨道电路码序，计算列车防护曲线；
27.基于所述车载应答器传输模块获取切换执行报文；
28.基于所述切换执行报文，将cbtc atp切换至所述ctcs atp，由所述ctcs atp基于所述列车防护曲线对所述列车进行控制。
29.本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述列车控制方法的步骤。
30.本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述列车控制方法的步骤。
31.本发明提供的列车控制装置、方法和列车，包括控制模块、输出模块、车载无线通信模块、轨道电路读取模块和车载应答器传输模块，其中控制模块中运行cbtc atp和ctcs atp，当列车经过车载设备切换区时根据切换预告报文和切换执行报文，对cbtc atp和ctcs atp进行切换，实现了两套atp在软件层面的融合，两套atp共用了车载应答器传输模块和输出模块，减少了列车控制系统的硬件成本，节约了列车上的设备安装空间。
附图说明
32.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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的列车控制装置的结构示意图；
34.图2为本发明提供的列车的结构示意图；
35.图3为本发明提供的列车控制方法的流程示意图之一；
36.图4为本发明提供的列车控制方法的流程示意图之二；
37.图5为本发明提供的cbtc
‑
ctcs兼容车载控制装置的结构示意图；
38.图6为本发明提供的atp切换方法的流程示意图；
39.图7为本发明提供的车载设备切换的流程示意图；
40.图8为本发明提供的电子设备的结构示意图。
41.附图标记：
42.100：列车控制装置；
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110：控制模块；
43.120：输出模块；
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130：车载应答器传输模块；
44.200：列车。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.图1为本发明提供的列车控制装置的结构示意图，如图1所示，列车控制装置100包括控制模块110、输出模块120和车载应答器传输模块130。
47.车载应答器传输模块130，与控制模块110连接，用于接收列车在经过车载设备切换区预告切换点时的切换预告报文，以及接收列车在经过车载设备切换区切换点时的切换执行报文；车载设备切换区设置于ctcs线路和cbtc线路的重叠区域；
48.控制模块110，用于基于切换预告报文和切换执行报文，对cbtc atp和ctcs atp进行切换；
49.输出模块120，与控制模块110连接，用于将cbtc atp生成的控制指令或者ctcs atp生成的控制指令发送至列车的各个执行单元。
50.具体地，车载atp(automatic train protection，列车自动保护装置)，用于对列车进行安全控制，防止列车相撞。ctcs线路一般为城际铁路，列车运行速度为160～200千米每小时，最小行车间距3分钟，平均站间距为50千米。cbtc线路一般为城市轨道交通，列车运行速度为最高120千米每小时，最小行车间距1.5～2分钟，平均站间距为1～3千米。当一辆列车运行在ctcs线路上时，需要在控制系统中配置ctcs atp系统，当一辆列车运行在cbtc线路上时，需要在控制系统中配置cbtc atp系统。
51.当列车在ctcs线路和cbtc线路上进行交替运行时，若在列车中分别布置一套ctcs atp系统及其相应的配套车载设备，以及一套cbtc atp系统及其相应的配套车载设备，会提高硬件成本，占据列车的有效空间。考虑到ctcs atp和cbtc atp可以采用相同的硬件基础平台，例如gssap(通用安全信号应用平台)等，因此可以将两套系统进行集成。
52.本发明实施例提供的列车控制装置100包括控制模块110、输出模块120和车载应答器传输模块130。其中，输出模块120和车载应答器传输模块130分别与控制模块110连接。
53.车载应答器传输模块130，是安全信息传输系统，通过应答器实现地面设备向车载设备传输信息。车载应答器传输模块130用于接收列车在经过车载设备切换区预告切换点时的切换预告报文，以及接收列车在经过车载设备切换区切换点时的切换执行报文。切换
预告报文，用于提示列车即将进行两套atp系统的切换。切换执行报文，用于执行两套atp系统之间的切换。
54.车载设备切换区用于提供一个不同线路之间的切换过渡区域，保障列车在不同控制环境下的安全运行，设置于ctcs线路和cbtc线路的重叠区域，预告切换点和切换点按照列车前进方向，依次设置在车载设备切换区。
55.控制模块110中运行两套atp系统，当列车运行于cbtc线路时运行cbtc atp，以及当列车运行于ctcs线路时运行ctcs atp。当列车经过车载设备切换区时，控制模块110根据切换预告报文和切换执行报文，对cbtc atp和ctcs atp进行切换。
56.列车防护曲线为列车安全速度防护曲线。当列车运行于cbtc线路时，cbtc atp计算列车防护曲线，从而生成控制指令。当列车运行于ctcs线路时，ctcs atp计算列车防护曲线，从而生成控制指令。
57.输出模块120，用于将cbtc atp生成的控制指令或者ctcs atp生成的控制指令发送至列车的各个执行单元，从而实现对列车的控制。此处的执行单元为列车上的各个执行设备，例如发动机、转向机、制动设备等。
58.本发明提供的列车控制装置，包括控制模块、输出模块和车载应答器传输模块，其中控制模块中运行cbtc atp和ctcs atp，当列车经过车载设备切换区时根据切换预告报文和切换执行报文，对cbtc atp和ctcs atp进行切换，实现了两套atp在软件层面的融合，两套atp共用了车载应答器传输模块和输出模块，减少了列车控制系统的硬件成本，节约了列车上的设备安装空间。
59.基于上述实施例，还包括：
60.车载无线通信模块，与控制模块110连接，用于cbtc atp接收移动授权；
61.轨道电路读取模块，与控制模块110连接，用于ctcs atp接收轨道电路码序。
62.具体地，车载无线通信模块，用于接收移动授权(ma，movement authority)并发送至cbtc atp。移动授权为列车行车凭证，例如，移动授权可以为指列车在任何情况下都不能越过的目标点。
63.轨道电路读取模块，用于接收轨道电路码序并发送至ctcs atp。轨道电路用于检查和监督轨道是否占用，可以检查和监督道岔区段有无机车车辆通过，检查和监督轨道上的钢轨是否完好，传输不同的信息，使信号机根据所防护区段及前方邻近区段被占用的情况的变化而变换显示。轨道电路码序，用于通过低频码序传递列车在前进方向上的轨道占用信息。
64.基于上述实施例，还包括：
65.测距模块，与控制模块连接，用于检测列车在轨道线路上的行驶距离。
66.具体地，测距模块可以采用雷达，用于检测列车在轨道线路上的行驶距离，从而对列车的安全行车和紧急制动提供依据。测距模块与控制模块连接，将测量得到的行驶距离发送至控制模块。
67.基于上述任一实施例，还包括：
68.测速模块，与控制模块连接，用于检测列车的运行速度。
69.具体地，测速模块可以采用速度传感器，用于检测列车的运行速度。测速模块与控制模块连接，将测量得到的运行速度发送至控制模块。控制模块可以根据运行速度和列车
防护曲线，对列车进行加速、减速、惰行等控制。
70.基于上述任一实施例，还包括：
71.人机交互模块，与控制模块连接，用于接收用户的操作指令以及提供给用户可视化界面。
72.具体地，人机交互模块可以为控制台或者控制终端等，用于接收用户的下达的操作指令，同时，也可以通过可视化界面向用户展示列车控制系统的参数。人机交互模块可以设置在车头的驾驶台。
73.基于上述任一实施例，预告切换点和切换点按照列车前进方向依次设置在车载设备切换区。
74.具体地，预告切换点为向列车发出两套atp即将进行切换的预告时列车在车载设备切换区中的位置。切换点为两套atp实际进行切换时列车在车载设备切换区中的位置。
75.车载设备切换区中，列车控制装置中控制模块对cbtc atp和ctcs atp进行切换。可以在车载设备切换区中切换点之前，设置预告切换点，使得列车先经过预告切换点，再经过切换点。
76.在预告切换点设置系统切换预告应答器组，用于向列车发送预告切换报文，在切换点设置系统切换执行应答器组，用于向列车发送切换执行报文。
77.基于上述任一实施例，图2为本发明提供的列车的结构示意图，如图2所示，列车200包括上述列车控制装置100。
78.具体地，列车控制装置100可以设置在列车200的车头。
79.基于上述任一实施例，图3为本发明提供的列车控制方法的流程示意图之一，如图3所示，应用于上述列车控制装置，包括：
80.步骤310，当列车从ctcs线路向cbtc线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；
81.步骤320，基于切换预告报文，控制cbtc atp基于车载无线通信模块获取的区域控制器发送的移动授权，计算列车防护曲线；
82.步骤330，基于车载应答器传输模块获取切换执行报文；
83.步骤340，基于切换执行报文，将ctcs atp切换至cbtc atp，由cbtc atp基于列车防护曲线对列车进行控制。
84.具体地，本发明实施例提供的列车控制方法应用于列车从ctcs线路向cbtc线路行驶时，从ctcs atp切换至cbtc atp。
85.列车从ctcs线路向cbtc线路行驶，未到达车载设备切换区之前由ctcs atp控制。列车经过车载设备切换区中的预告切换点时，列车控制装置中的车载应答器传输模块获取切换预告报文，并将其发送至控制模块。
86.控制模块根据切换预告报文，控制cbtc atp向区域控制器进行注册。车载无线通信模块获取注册成功后区域控制器发送的移动授权。cbtc atp根据移动授权，计算列车防护曲线。此时，列车仍然由ctcs atp控制，cbtc atp并不参与列车的实际控制。
87.列车经过车载设备切换区中的切换点时，车载应答器传输模块获取切换执行报文，并将其发送至控制模块。
88.控制模块根据切换预告报文，将ctcs atp切换至cbtc atp，由cbtc atp基于列车
防护曲线对列车进行控制，此时，ctcs atp退出对列车的控制。
89.基于上述任一实施例，图4为本发明提供的列车控制方法的流程示意图之二，如图4所示，应用于上述列车控制装置，包括：
90.步骤410，当列车从cbtc线路向ctcs线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；
91.步骤420，基于切换预告报文，控制ctcs atp基于轨道电路读取模块获取的轨道电路码序，计算列车防护曲线；
92.步骤430，基于车载应答器传输模块获取切换执行报文；
93.步骤440，基于切换执行报文，将cbtc atp切换至ctcs atp，由ctcs atp基于列车防护曲线对列车进行控制。
94.具体地，本发明实施例提供的列车控制方法应用于列车从cbtc线路向ctcs线路行驶时，从cbtc atp切换至ctcs atp。
95.列车从cbtc线路向ctcs线路行驶，未到达车载设备切换区之前由cbtc atp控制。列车经过车载设备切换区中的预告切换点时，列车控制装置中的车载应答器传输模块获取切换预告报文，并将其发送至控制模块。
96.控制模块根据切换预告报文，控制ctcs atp根据轨道电路读取模块获取的轨道电路码序，计算列车防护曲线。此时，列车仍然由cbtc atp控制，ctcs atp并不参与列车的实际控制。
97.列车经过车载设备切换区中的切换点时，车载应答器传输模块获取切换执行报文，并将其发送至控制模块。
98.控制模块根据切换预告报文，将cbtc atp切换至ctcs atp，由ctcs atp基于列车防护曲线对列车进行控制，此时，cbtc atp退出对列车的控制。
99.本发明实施例提供的列车控制方法，实现了cbtc atp和ctcs atp之间的自动切换，不需要人工参与，提高了列车的控制效率。
100.基于上述任一实施例，本发明实施例提供一种cbtc
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ctcs兼容车载控制装置。
101.cbtc车载设备与ctcs车载设备的车载平台均为gssap平台，有相同的硬件基础，使得两种车载设备在板卡级和软件级上的融合更容易实现，改动量更小，可能出现问题的概率大大降低。cbtc车载设备包括：车载机柜柜体、车载atp主机设备、车载ato设备、车载btm设备、车载hmi显示器、车载无线通信单元(tru)、雷达、速度传感器、车载线缆等；ctcs车载设备包括：车载机柜柜体、无线通信电台(gsm
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r)及天线、轨道电路读取器(tcr)及天线、记录单元(dru)、应答器传输模块(btm)、车载dmi显示器、车载安全计算机(vc)、车载线缆等。
102.图5为本发明提供的cbtc
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ctcs兼容车载控制装置的结构示意图，如图5所示，对于车载柜体、车载btm设备、雷达、速度传感器、车载线缆为两套设备的共同设备，可只设置一套。对于车载atp主机设备与车载安全计算机需要进行先板卡级上的融合，cbtc车载atp主机的板卡有主控板、无线板、通信板、输入板、输出板，板卡级的融合以cbtc车载atp为基础，兼容ctcs
‑
2车载atp，二者共用一套主控板、一套输入输出板。
103.图6为本发明提供的atp切换方法的流程示意图，如图6所示，采用了一套输入输出板以及主控板后，原来分别布置在两种车载atp种的软件需要进行软件级融合，ctcs车载atp软件与cbtc车载atp软件融合为一个软件，采用条件分支结构进行执行，执行时分为受
控atp与接管atp，在满足切换条件时，只进行软件层上的切换，不需要进行硬件层上切换。
104.图7为本发明提供的车载设备切换的流程示意图，如图7所示：
105.当列车在ctcs线路上运行时，到达切换共管区域时，车载atp读到预告切换点的报文时，接管atp(cbtc车载软件)向区域控制器进行注册，注册成功后接收来自区域控制器的移动授权，计算列车防护曲线，但不执行控制程序对列车进行控制，当车载atp读到切换点的报文时，接管atp变为受控atp，原受控atp变成接管atp(ctcs车载设备软件)，取消控制列车，新受控atp执行控制程序控制列车，车载设备完成ctcs车载设备
‑
cbtc车载设备的转换，转换成功后，列车可在cbtc线路上运行；
106.当列车在cbtc线路上运行时，到达切换共管区域时，车载atp读到预告切换点的报文时，接管atp(ctcs车载软件)开始接收来自轨道电路的低频码序，计算列车防护曲线，但不执行控制程序对列车进行控制，当车载atp读到切换点的报文时，接管atp变为受控atp(ctcs车载软件)，原受控atp变成接管atp(cbtc车载软件)，取消控制列车，新受控atp执行控制程序控制列车，车载设备完成cbtc车载设备
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ctcs车载设备的转换，转换成功后，列车可在ctcs
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2线路上运行。
107.本发明实施例提供的cbtc
‑
ctcs兼容车载控制装置和方法，板卡数量大大减少，成本更低，占地面积小，放置在司机室内更加节省空间，以软件方式进行自动切换，不需要额外增加切换开关，减少因硬件故障带来的切换失败，也不需要人工切换，减少了司机的工作强度。
108.基于上述任一实施例，图8为本发明提供的电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线(communications bus)840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑命令，以执行如下方法：
109.当列车从ctcs线路向cbtc线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；基于切换预告报文，控制cbtc atp基于车载无线通信模块获取的区域控制器发送的移动授权，计算列车防护曲线；基于车载应答器传输模块获取切换执行报文；基于切换执行报文，将ctcs atp切换至cbtc atp，由cbtc atp基于列车防护曲线对列车进行控制；
110.或者，当列车从cbtc线路向ctcs线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；基于切换预告报文，控制ctcs atp基于轨道电路读取模块获取的轨道电路码序，计算列车防护曲线；基于车载应答器传输模块获取切换执行报文；基于切换执行报文，将cbtc atp切换至ctcs atp，由ctcs atp基于列车防护曲线对列车进行控制。
111.此外，上述的存储器830中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
112.本发明实施例提供的电子设备中的处理器可以调用存储器中的逻辑指令，实现上述方法，其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
113.本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：
114.当列车从ctcs线路向cbtc线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；基于切换预告报文，控制cbtc atp基于车载无线通信模块获取的区域控制器发送的移动授权，计算列车防护曲线；基于车载应答器传输模块获取切换执行报文；基于切换执行报文，将ctcs atp切换至cbtc atp，由cbtc atp基于列车防护曲线对列车进行控制；
115.或者，当列车从cbtc线路向ctcs线路行驶时，基于车载应答器传输模块获取切换预告报文；基于切换预告报文，控制ctcs atp基于轨道电路读取模块获取的轨道电路码序，计算列车防护曲线；基于车载应答器传输模块获取切换执行报文；基于切换执行报文，将cbtc atp切换至ctcs atp，由ctcs atp基于列车防护曲线对列车进行控制。
116.本发明实施例提供的非暂态计算机可读存储介质上存储的计算机程序被执行时，实现上述方法，其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
117.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
118.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，包括若干命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。
119.最后应说明的是：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。