[0001] 本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种多系统融合的轨道车辆融合控制方法及系统。

[0002] 列车控制管理系统TCMS是列车控制系统的核心，负责监控列车的各个子系统，包括牵引系统、制动系统、电力系统和空调系统等，确保列车在正常运行过程中保持良好的状态。TCMS系统通过收集来自各个子系统的信息，对列车进行综合控制和管理，车辆CCU是TCMS的核心控制单元，负责接收和处理TCMS系统的各种指令和数据，并根据指令和数据对列车进行相应的控制和调整。

[0003] 列车自动运行系统(ATO)负责控制列车的启动、加速、减速和停车等操作，使列车能够自动运行并保持在规定的速度范围内。ATO系统的信号控制功能是实现对列车的精确定位、速度监控、时间调整、运行轨迹调整和自动停车等方面的控制的关键部分。

[0004] 现有技术中，TCMS系统和ATO系统各自独立运行并协作控制列车实现列车自动运行和牵引制动等功能，运行时系统之间进行数据交互，但数据交互的传输路径十分复杂，控车精度低且系统响应时间较长，同时，TCMS系统的车辆控制和ATO系统的信号控制各自独立的维护测试，增加了首列车调试的时间和现场车辆调试工作量，系统的可靠性和运营可用性较低。

[0059] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0060] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0061] 在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0062] 下面结合具体实施例及说明书附图，对本发明的技术方案作详细说明。

[0063] 如附图1‑4所示，在本发明一种多系统融合的轨道车辆融合控制方法的一个示意性施例中，该融合控制方法包括以下步骤。

[0064] 将列车自动运行系统ATO的信号控制功能融合至TCMS系统的中央处理单元CCU，以提供一种同时具有列车控制和信号控制功能的融合系统OCU，使用该融合系统OCU直接控制列车。

[0065] 提供一列车融合网络，该融合网络与列车的地面调度中心建立通信连接，融合系统OCU、列车的自动防护系统ATP和列车的各车载执行子系统均单独作为一个网络节点纳入融合网络进行管理。

[0066] 列车运行时地面调度中心通过融合网络向自动防护系统ATP和/或融合系统OCU发送控车指令，自动防护系统ATP在接收预定的部分控车指令时通过融合网络将控车指令转发至融合系统OCU。

[0067] 融合系统OCU通过融合网络实时获取各车载子系统的状态信息，并基于地面调度中心发送的控车指令和/或各车载子系统的状态信息通过融合网络分别对各车载执行子系统进行控制，以控制列车实现上电自检和控车优化。

[0068] 融合系统OCU基于预定的控车指令控车后，通过融合网络向自动防护系统ATP反馈列车的执行结果，自动防护系统ATP通过融合网络将执行结果转发至地面调度中心。

[0069] 本发明一些实施例中，如附图2所示，控制列车实现上电自检的方法包括以下步骤。

[0070] 将列车的车载休眠唤醒单元AOM单独作为一个网络节点纳入融合网络。

[0071] 地面调度中心通过融合网络向休眠唤醒单元AOM人工下发或按照时刻表自动下发远程唤醒指令，休眠唤醒单元AOM接收远程唤醒指令后，分别通过融合网络向自动防护系统ATP、融合系统OCU和各车载执行子系统发送上电自检命令。

[0072] 自动防护系统ATP根据上电自检命令进行上电自检，上电自检成功后，通过融合网络向融合系统OCU发送ATP自检成功状态信息，各车载执行子系统各自根据上电自检命令进行上电自检，上电自检成功后，分别通过融合网络向融合系统OCU发送车辆自检成功状态信息。

[0073] 融合系统OCU根据上电自检命令进行上电自检，上电自检成功并接收到ATP自检成功状态信息以及各车载执行子系统的车辆自检成功状态信息后，分别向各车载执行子系统发送静态测试指令，融合系统OCU通过并行和串行结合的方式发起静态测试指令，以提高自检效率，各车载执行子系统接收静态测试指令后各自执行静态测试，在现有的轨道车辆中，静态测试的时间约为28分钟，各车载执行子系统静态测试完成后，向融合系统OCU反馈自身静态测试结果，反馈时，每项测试单独反馈结果。

[0074] 融合系统OCU基于各车载执行子系统的静态测试结果判断各车载执行子系统静态自检成功后，分别向各车载执行子系统发送动态测试指令，融合系统OCU通过并行和串行结合的方式发起动态测试指令，以提高自检效率。各车载执行子系统接收动态测试指令后各自执行动态测试，在现有的轨道车辆中，静态测试的时间约为2分钟，各车载执行子系统动态测试完成后，向融合系统OCU反馈自身动态测试结果反馈时，每项测试单独反馈结果。

[0075] 融合系统OCU基于各车载执行子系统的动态测试结果判断各车载执行子系统动态自检成功后，确定列车唤醒成功。

[0076] 融合系统OCU直接控制列车的各个车载执行子系统进行自检，并行处理自检过程减少自检时间，将自检失败的子系统信息将上传给ATS，以帮助运营快速定位错误位置。

[0077] 需要说明的是，融合系统OCU和/或各车载执行子系统上电自检失败时，对列车施加紧急制动；融合系统OCU基于各车载执行子系统的静态测试结果或动态测试结果判断车载执行子系统静态或动态自检失败时，确定列车唤醒失败。

[0078] 本发明一些实施例中，控制列车实现控车优化的方法包括以下步骤。

[0079] 在自动防护系统ATP设置SDU安全测速单元，SDU安全测速单元通过安装在列车上的速度传感器和/或测速雷达实时获取脉冲信号，并计算校准后的列车轮径，自动防护系统ATP通过融合网络将校准后的列车轮径实时发送至融合系统OCU，自动防护系统ATP和融合系统OCU速度传感设备共用，速度信息共享，融合系统OCU基于校准后的列车轮径实时计算列车测速信息，并基于列车测速信息实时优化自身控车策略。

[0080] SDU安全测速单元还基于获取的脉冲信号进行空转/打滑判断，自动防护系统ATP通过融合网络将空转/打滑判断结果发送至融合系统OCU，融合系统OCU基于空转/打滑判断结果实时优化自身控车策略。

[0081] 本发明一些实施例中，控制列车实现控车优化的方法还包括以下步骤。

[0082] 融合系统OCU通过融合网络实时获取各车载执行子系统的性能变化信息，其中，车载执行子系统包括牵引执行子系统和制动执行子系统；融合系统OCU基于各车载执行子系统的性能变化信息以及自身在不同载重AW下的牵引/制动性能实时计算列车速度曲线，并基于计算出的列车速度曲线控制列车运行。

[0083] 融合系统OCU通过融合网络实时获取牵引执行子系统的故障信息，例如，牵引电机故障和转向架故障，基于牵引执行子系统的故障信息判断此时列车能够提供的牵引力，基于牵引力判断结果实时优化自身控车策略，对列车控车进行优化调整。

[0084] 本发明一些实施例中，如附图3所示，控制列车实现控车优化的方法还包括以下步骤。

[0085] 车载执行子系统包括牵引执行子系统和制动执行子系统，牵引执行子系统包括多个牵引控制单元，制动执行子系统包括多个制动控制单元。其中，牵引执行子系统直接计算动力分布，并将转矩值直接发给每个牵引控制单元。

[0086] 地面调度中心向自动防护系统ATP发送线路状态信息，该线路状态信息包括路况信息和雨雪模式信息；自动防护系统ATP向融合系统OCU转发线路状态信息并发送列车防护状态信息；列车防护状态信息包括车门状态/PSD状态、保持制动/牵引切除状态、左/右门使能和EBI速度等。

[0087] 融合系统OCU通过融合网络分别获取牵引控制单元和制动控制单元的实时状态，当车门在站台关闭锁紧后，车载执行子系统更新列车当前载重信息，融合系统OCU还通过融合网络获取列车的当前载重信息。

[0088] 融合系统OCU基于线路信息、牵引控制单元和制动控制单元的实时状态、载重信息和列车防护状态信息动态调整控车参数，不再取预设固定值或平均值，该控车参数包括GEBR值，基于动态调整的控车参数控制列车运行，并向自动防护系统ATP反馈列车当前线路状态下的执行结果。若地面调度中心下发了雨雪模式指令，ATP将OCU的执行结果反馈至地面调度中心。

[0089] 需要说明的是，控车过程中，融合系统OCU通过融合网络直接从制动控制单元实时获取空电转换中的状态，当空电转换波动较小时，继续控车，不再使用预设的固定界限值。

[0090] 本发明一些实施例中，还包括以下步骤。

[0091] 车载执行子系统包括全自动车钩子系统。

[0092] 融合系统OCU还基于地面调度中心发送的控车指令直接控制列车的全自动车钩子系统实现车钩的全自动联挂解编，并在车钩联挂或解编成功后，通过融合网络向地面调度中心反馈列车的反馈联挂/解编状态信息和编组信息。

[0093] 本发明一些实施例中，实现车钩的全自动联挂解编的方法包括以下步骤。

[0094] 地面调度中心向自动防护系统ATP发送联挂/解编指令，自动防护系统ATP将联挂/解编指令转发至融合系统OCU，融合系统OCU基于联挂/解编指令进入联挂或解编工况后，分别向自动防护系统ATP全自动车钩子系统发送自身联挂或解编工况，同时向全自动车钩子系统发送联挂/解编指令。

[0095] 全自动车钩子系统基于接收到的联挂/解编指令自动执行联挂或解编，联挂或解编完成后，向融合系统OCU反馈联挂/解编状态信息，通过车辆硬线输出车辆状态信息并向自动防护系统ATP反馈车辆状态信息；其中，车辆状态信息包括列车完整性状态信息和驾驶室激活状态信息。联挂/解编状态信息包括联挂/解编成功信息和列车编组信息。

[0096] 融合系统OCU接收联挂/解编状态信息后，将联挂/解编状态信息转发至自动防护系统ATP，自动防护系统ATP基于联挂/解编状态信息和车辆状态信息判断列车完整性是否丢失，当列车完整性丢失时，通过车辆硬线对列车施加紧急制动。

[0097] 需要说明的是，当ATP与OCU通信中断时，融合系统OCU无法进入联挂或解编工况。当全自动车钩子系统自动联挂/解编出现故障，对车辆施加紧急制动，且需人工上车缓解。
当融合系统OCU无法反馈联挂/解编状态信息时，ATP对列车施加紧急制动。

[0098] 如附图5‑6所示，本发明一些实施例进一步提供一种多系统融合的轨道车辆融合控制系统，该融合控制系统包括多个车载执行子系统、自动防护系统ATP、融合系统OCU和融合网络。

[0099] 各车载执行子系统、融合系统OCU和自动防护系统ATP均单独作为一个网络节点纳入融合网络进行管理，各系统间实现信息的充分共享，可有效缩短系统间的通信路径。

[0100] 融合网络将传统列车的多种网络进行融合，包括TAU模块和TCMS网络模块。

[0101] 其中，TAU模块作为整车统一的对外通信通道，用于实现车地通信，使得融合网络中的各网络节点能够接收地面调度中心发送的控车指令，并且，可以针对不同的业务将数据分发至不同的系统，可将相互冗余的红蓝以太网数据发送至列车ATP和TCMS。

[0102] TCMS网络模块用于实现融合网络内各网络节点之间的通信，是基于大带宽、高实时的以太网构建的覆盖全列车的TCMS网络，TCMS网络基于TRDP协议，包括相互冗余的红蓝网络，并且，基于TRDP协议的TCSM网络以车载ERM为时钟服务器，为整车提供统一的时钟基准，其他各子系统与车载ERM进行时钟同步，便于以车载为整体进行整车智能运维。

[0103] 车载执行子系统包括牵引执行子系统和制动执行子系统，分别用于执行列车的牵引和制动。

[0104] 自动防护系统ATP用于实现列车自动防护，以及通过融合网络接收并向融合系统OCU转发列车调度中心下发的控车指令。

[0105] 融合系统OCU包括融合有列车自动运行系统ATO信号控制功能的TCMS系统的中央处理单元CCU，融合后的中央处理单元CCU通过融合网络与地面列车调度中心、各车载执行子系统通信，获取列车调度中心下发的控车指令和各车载执行子系统的状态信息，并基于地面调度中心发送的控车指令和/或各车载子系统的状态信息实时调整自身控车策略，基于自身控车策略通过融合网络对各车载执行子系统进行控制，以控制列车实现上电自检和控车优化。

[0106] 融合系统OCU还包括牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU，牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU与融合后的中央处理单元CCU直接通信，与各车载执行子系统通过融合网络进行通信；融合后的中央处理单元CCU通过牵引控制单元TCU对牵引执行子系统进行控制、通过制动控制单元BCU对所述牵引执行子系统进行控制。

[0107] 该融合控制系统还包括蠕动单元CAM，蠕动单元CAM通过融合网络的TAU模块与地面调度中心通信，当融合系统OCU故障时，地面调度中心可通过融合网络将蠕动授权命令发送至蠕动单元CAM,由蠕动单元进行低速控车进站，或地面调度中心组织远程救援。

[0108] 需要说明的是，该融合控制系统设置有统一SIL4主机，以运行ATP、TAC等业务，统一SIL2主机，以运行ATO、TCMS(CCU)、CAM等业务，统一AOM主机，以运行休眠唤醒等业务，统一IO，数字量输入、数字量输出，采用SIL4和SIL2的RIOM/LCU进行车辆IO的采集和驱动，其他业务只保留主机和通信。

[0109] 本发明一些实施例中，车载执行子系统还包括全自动车钩子系统。

[0110] 中央处理单元CCU还用于基于地面调度中心发送的控车指令控制全自动车钩子系统实现车钩的全自动联挂解编，并在车钩联挂或解编成功后，通过融合网络向地面调度中心反馈列车的联挂/解编状态信息，联挂/解编状态信息包括联挂/解编状态成功信息和列车的编组信息。

[0111] 本发明一些实施例中，该融合控制系统还包括本地控制单元，本地控制单元单独作为一个网络节点纳入融合网络进行管理。

[0112] 本地控制单元通过融合网络与地面列车调度中心、牵引执行子系统和制动执行子系统通信，用于在融合系统OCU出现故障降级时，在降级模式下代替融合系统OCU对牵引执行子系统和制动执行子系统进行控制，实现列车的牵引和制动。

[0113] 最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0114] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。