长轨道列车车载读写器与AFC系统的无线通信程序

长轨道列车车载读写器与AFC系统的无线通信程序

技术领域：1.轨道列车轨道及道岔系统。

背景技术：2.长超站台的轨道列车无侧门车厢。专利申请号201310374212.1

3.现有轨道列车的调度信号是以现有轨道列车长度确定的，没有长超站台的轨道列车的车载读写器的密码体制

本人发明的《轨道列车“分别乘坐检票程序”法》申请号：201410084479.1；以经向国家专利局审报专利，正在审理中；

以无线通信传输如乘客信息系统(PIS)或3G4GWIFI等无线通信传输

读写器含移动(手持)检票机、便携式验票机PCA、加值验票机CVM或POS机等

没有记录读写器标记和IC卡标记用于轨道列车“分别乘坐检票程序”法目的的方式；

车载读写器与AFC系统的无线通信的连接方式有脱网传输(如在IC卡储存单元储存无侧门车厢的读写器标记)方式传输读写器标记和IC卡标记；

现有的ATC系统或CBTC系统无线传输体制；或现有的ATC系统或CBTC系统无线传输体制共用；车载控制器通过数据通信子系统DCS与区域控制器通信及自动售检票系统AFC；NMS、WSP、

轨道电路：也可利用站台区域的轨道电路实现车---地双向通信；当列车进入站台区域，控制中心通过车站的TWC(车---地信息交换)信息，向列车传送信息；即也可列车向地面传送旅客IC卡号和车厢信息；

漏泄电缆：采用漏泄电缆实现车---地通信，需要有非屏蔽的高频电缆------漏泄电缆、基台(或传发设备)、中继器、功率分配器等设备；基台是沟通封闭空间和外界的信号枢纽，它对外与移动和固定电话以及其他设备无线连接，以基台为中心组成控制指挥的通信中心；基台的天线用于泄漏通信系统与地面无线通信的信息交换；泄漏通信系统功能扩展很容易，因为这是一个无线系统，漏泄电缆可完成车---地之间的实时双向通信。即也可列车向地面传送旅客IC卡号和车厢信息；

波导管：是轨旁ATPATO设备和车载ATPATO设备之间信息交换的传输媒介；车载ATC子系统，通过波导管向轨旁区域控制器、ATP子系统，发送车载设备信息；即也可列车向地面传送旅客IC卡号和车厢信息；

无线通信：是利用自由空间波实现车载和轨旁设备之间的数据；通常采用扩频技术，即在发射链路的某处，引入相应的扩频码(扩频码通常称为伪随机码PRN或伪随机序列)；在接收链路中，数据恢复之前移去扩频码，在信号的原始带宽上重新构建的位置不同，可得到直序扩频DSSS、跳频扩频FHSS、跳时扩频THSS几种扩频调制方式；即也可列车向地面传送旅客IC卡号和车厢信息；

无线车----地通信子系统，由轨旁无线传输网络和车载无线设备两部分组成；轨旁无线传输网络，由光纤骨干网和无线局域网、轨旁接入点AP、无线天线构成，轨旁无线方向性天线，通过轨旁读取点AP与光纤骨干网连接，并与车载无线天线，一起把车载设备和轨旁设备联系起来；数据传输的过程实质是借助电信号或电磁波传递信息的过程，以数字信号为载体传输信息的通信方式，是用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式，称为数字通信；信源是指在数据通信过程中，产生和发送信息的终端设备，其作用是把数据转换成原始电信号，称之为基带信号；信宿则是指接收和处理信息的终端设备，其作用是把基带信号还原为数据；

基带信号一般不适合长距离传输，需进行变换，调制是最常见的变换方式，它实现信号的频谱搬移，由调制器来完成，调制后的信号称已调信号也称频带信号；已调信号可在信道中传输；解调器正好相反，它把收到的载波中所携带的数字信息再复原为原来调制信号；

为了实现模拟信号的数字化传输，以及实现数据压缩了传输，需要进行信源编码，信源编码是为提高数据传输有效性为目的的编码；而为了减少数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及其他因素引起的差错，要进行差错控制的编码，即信道编码，信道编码在数据传输时用来保护数据，还往往可在数据出现错误时用来恢复数据，显然信道编码是为提高数据传输可靠性为目的的编码；无论信源编码还是信道编码，都由编码器完成，因此，编码器的任务就是解决模拟信号数字化或提高通信的有效性和可靠性；

不过数据信息传输，也有基带传输形式(如局域网)，它无需进行基带信号与频带信号的转换，是将基带信号直接在信道上传输或略加整形后进行传储；数字基带信号传输就属于后者，在基带传输中，往往要对数字信号进行编码后再传输；基带传输是信道利用率低的一种数据传输形式，因为整个信道只传输一种信号，即也可列车向地面传送旅客IC卡号和车厢信息；

硬件上由装有读写器的车载检票机(或POS机等)简称”读写器”子系统、自动售检票系统AFC和无线传输如乘客信息系统(PIS)3G4GWIFI

车载检票机子系统通过无线传输方式(即无线网络子系统)将读写器在卡内写入进车厢的编码记录上传到自动售检票系统AFC；

程序上：(1)在长超站台的按短、中、远不同区间乗坐的无侧门车厢中按装有按短、(较短、)中、(较中、)远、(较远)不同区间乗坐编码的读写器；装有读写器的车载检票机，或叫车载检票机子系统；(或叫考勤机POS机等的)；

(2)短、中、远不同区间乗坐的车厢的读写器的编码有特别约定的编码，如短、中、远不同区间乗坐编码的读写器设为1、2、3在自动售检票系统AFC的软件设计中注册车厢读写器的编码并一一对应为1、2、3，即软件在上传的文报中有读写器的编码和票卡(IC卡)的编码；

(3)当旅客进入无侧门车厢中按装有按短、(较短、)中、(较中、)远、(较远)不同区间乗坐编码的读写器，必须在读写器刷IC卡，在卡内写入进车厢的编码记录，且装有读写器的车载检票机，通过车站局域网网络连接到车站计算机系统(SC)，上传车票编码记录寄存器及日志等数据，检票机具有与时钟服务器同步时钟的功能；

(4)无线传输方式采用有乘客信息系统(PIS)或3G4GWIFI等无线传输方式，只要不对ATC系统行成干扰的无线传输方式，并可实现读写器的车载检票机(或POS机等)子系统与自动售检票系统AFC的接口和无线传输通信的方式；

车载检票机子系统和网络子系统将读写器在卡内写入进车厢的编码记录上传到自动售检票系统AFC；

以有发送软件即前端软件、系统模块，中央计算机程序有接口软件即后端软件联接局域网计算机；

读写器具备外部接口与车站以太网交换机有无线通信数据接口；含读写器与乘客信息系统(PIS)；

读写器具备外部接口与自动售检票系统AFC进行数据交换；含读写器通过乘客信息系统(PIS)与自动售检票系统进行数据交换；

该程序事先在自动售检票系统AFC的(出站检票机)软件中编写车厢的编码，并将无侧门车厢的车载检票机的读写器中编写约定的车厢的编码，即近、中、远不同车厢的编码；出站检票机按约定的车厢的编码对照检验票卡编码和票卡编码在自动售检票系统AFC的实时记录，到约定车厢的读写器上传了车厢的编码，就有优惠票价，否则将按实际票价扣除金额，

自动售检票系统AFC的出站检票机根据车载检票机子系统上传的旅客在无侧门车厢编码记录确定旅客在无侧门车厢的位置，并按约定给于对应的优惠票价；确定旅客在未到约定无侧门车厢的位置打卡，即自动售检票系统AFC的出站检票机根据车载检票机子系统没有上传的旅客在无侧门车厢编码记录确定旅客在无侧门车厢的位置，将按实际票价在票卡中扣款，

根据乘客信息系统(PIS)具有丰富的接口，易于扩展的特性，利用据乘客信息系统(PIS)具有丰富的接口，将读写器连接的车载检票机(或叫考勤机POS机等的)在卡内写入进车厢的编码记录且，通过车站局域网网络连接到车站计算机系统(SC)，上传车票编码记录寄存器及日志等数据，检票机具有与时钟服务器同步时钟的功能；

规定车站终端设备与车站计算机(SC)之间、车站计算机与中央计算机(CC)之间以及中央计算机(CC)与清分系统之间的通信数据接口。读写器与清分系统之间的通信数据接口

规定车站终端设备与SC接口、SC与CC接口定义的交通线路内部AFC子系统之间的通信及数据接口，各新建线路在建设AFC系统时通信数据接口标准。

CC与清分系统接口定义了线路控制中心与城市轨道交通“一票通”清分系统的统一接口，线路中央与清分系统的连接。

发明了轨道列车的(本发明在无特殊说明时轨道列车皆指高铁列车、动车组列车、地铁列车、轻轨列车、城市轻轨列车、磁悬浮列车、火车客车列车)装有读写器的车载检票机(或POS机等)与自动售检票系统AFC以无线传输方式如乘客信息系统(PIS)或3G4GWIFI等无线传输实现的“区间车票售票程序”法构成了“车载检票机读写器的无线传输法”；

检票程序读写器的无线传输体制：自动售检票系统AFC和无侧门车厢的读写器之间有接口，传输方式是以无线传输如乘客信息系统(PIS)3G4GWIFI

硬件上由装有读写器的车载检票机(或POS机等)简称”读写器”子系统、自动售检票系统AFC和无线传输如乘客信息系统(PIS)3G4GWIFI

程序上：(1)在长超站台的按短、中、远不同区间乗坐的无侧门车厢中按装有按短、(较短、)中、(较中、)远、(较远)不同区间乗坐编码的读写器；装有读写器的车载检票机，或叫车载检票机子系统：(或叫考勤机POS机等的)；

(2)短、中、远不同区间乗坐的车厢的读写器的编码有特别约定的编码，如短、中、远不同区间乗坐编码的读写器设为1、2、3在自动售检票系统AFC的软件设计中注册车厢读写器的编码并一一对应为1、2、3，即软件在上传的文报中有读写器的编码和票卡(IC卡)的编码；

(3)当旅客进入无侧门车厢中按装有按短、(较短、)中、(较中、)远、(较远)不同区间乗坐编码的读写器，必须在读写器刷IC卡，在卡内写入进车厢的编码记录，且装有读写器的车载检票机，通过车站局域网网络连接到车站计算机系统(SC)，上传车票编码记录寄存器及日志等数据，检票机具有与时钟服务器同步时钟的功能；

(4)无线传输方式采用有乘客信息系统(PIS)或3G4GWIFI等无线传输方式，只要不对ATC系统行成干扰的无线传输方式，并可实现读写器的车载检票机(或POS机等)子系统与自动售检票系统AFC的接口和无线传输通信的方式；

车载检票机子系统和网络子系统将读写器在卡内写入进车厢的编码记录上传到自动售检票系统AFC；

以有发送软件即前端软件、系统模块，中央计算机程序有接口软件即后端软件联接局域网计算机；

读写器具备外部接口与车站以太网交换机有无线通信数据接口；含读写器与乘客信息系统(PIS)；

读写器具备外部接口与自动售检票系统AFC进行数据交换；含读写器通过乘客信息系统(PIS)与自动售检票系统进行数据交换；

该程序事先在自动售检票系统AFC的(出站检票机)软件中编写车厢的编码，并将无侧门车厢的车载检票机的读写器中编写约定的车厢的编码，即近、中、远不同车厢的编码；出站检票机按约定的车厢的编码对照检验票卡编码和票卡编码在自动售检票系统AFC的实时记录，到约定车厢的读写器上传了车厢的编码，就有优惠票价，否则将按实际票价扣除金额，

自动售检票系统AFC的出站检票机根据车载检票机子系统上传的旅客在无侧门车厢编码记录确定旅客在无侧门车厢的位置，并按约定给于对应的优惠票价；确定旅客在未到约定无侧门车厢的位置打卡，即自动售检票系统AFC的出站检票机根据车载检票机子系统没有上传的旅客在无侧门车厢编码记录确定旅客在无侧门车厢的位置，将按实际票价在票卡中扣款，

根据乘客信息系统(PIS)具有丰富的接口，易于扩展的特性，利用据乘客信息系统(PIS)具有丰富的接口，将读写器连接的车载检票机(或叫考勤机POS机等的)在卡内写入进车厢的编码记录且，通过车站局域网网络连接到车站计算机系统(SC)，上传车票编码记录寄存器及日志等数据，检票机具有与时钟服务器同步时钟的功能；

发明内容：

为实现长超站台的轨道列车无侧门车厢运行的目的，发明了长超站台的轨道列车的车载读写器的在线通信(含编码器、调制器、解调器、译码器)传输法；只是将脱网脱线传输系统变为在线通信传输系统，通信传输系统采用有轨道通信传输系统方式和无线通信传输系统方式。

车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号，通信传输系统采用有轨道电路通信传输系统方式，利用轨道电路、泄漏通信、波导管实现车-地通信，一般是单向通信，列车只能被动的从地面收取行车信息，但也有的ATS子系统利用站台区域的轨道电路、泄漏通信、波导管实现车-地双向通信；当了列车进入站台区域，控制中心通过车站的YWC(车-地信息交换)系统，向地面传送车厢号、IC卡号。

车载读写器的在线通信可利用现有通信系统，不另增通信系统，即借用ATS子系统利用站台区域的轨道电路、泄漏通信、波导管实现车-地双向通信和CBTC系统的无线通信系统进行.再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(1)基于无线通信(Radio)的CBTC系统，是开放的标准的数据通信系统DCS及无线局域网WLAN技术；P200；再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(2)西门子ATC：无线通信的接口：在信号系统同无线电通信系统之间传送有关列车信息，此信息允许无线通信系统的用户根据列车车次号联系列车；不许要使用控制电路，通过使用4线RS-422，以半双工方式，数据接口可完成两者之间的数据传输；P278..再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(3)US&SATC：轨旁到列车、列车到轨旁：TWC环线支持在列车和轨旁之间的双向数据传输。这一接口的功能输据包括向地面传送车厢号、IC卡号。P299再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(4)ALSTOMATC：了；列车-地面通信TWC系统：TWC是列车与地面之间的半双工数据通信系统，用于传送有关ATS信息。它以主从方式工作，车载TWC为主，地面TWC为从。当主机处于“发送”模式时向地面TWC送信息。P318再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(5)国产试验型准移动闭塞ATC系统：与轨道电路的数字接口：本系统中控制主机与轨道电路之间设计提供1对专用CAN总线，以实现控制主机与轨道电路之间的大信息量的数字通信。再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

CBTC系统：(1)西门子的CBTC系统；无线系统配置：是基于严格的分层概念建立的，允许根据项目进行特定的调整，以适应不同的应用。无线系统通过两个独立的ATS总线交换器连接在两个独立的ATS总线通道上；ATS总线对无线系统和轨旁ATC系统进行物理连接。在一条轨道交通的整个无线系统中，有两套WCC安装在一个车站内，此车站称为主站；在系统主站中，两套向互独立的WCC通过相应的ATS总线交换器连接在两个无线交换器上。每个AP包含两个相互独立的无线单元。轨旁无线单元通过空中链路将轨旁和车辆信息连接起来。在列车上，两个列车单元中的一个使用两个相互独立的列车无线单元，通过空中链路连接到轨旁AP。再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(2)SeltrcS40CBTC系统：有基于感应环线通信的移动闭塞制式和基于无线通信的移动闭塞制式；

感应环线通信的移动闭塞制式SeltracS40系统：交叉感应环线与车载控制信息之间进行双向数据通信。再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

基于无线通信的SeltrcS40系统：数据通信系统DCS：数据通信系统DCS可实现任何子系统之间的通信。光纤骨干网采用基于开放标准的设计方法，对所有的列车控制子系统提供IEEE802.3(以太网)接口；对列车控制子系统是透明的；符合实时和吞吐量要求；ATC系统的所有设备都和DCS相连；列车控制子系统之间发送和接收IP报文，通信采用UDPIP协议，由DCS完成报文路由。列车控制应用只用不到百分之10的DCS带宽。允许系统实现其他附加功能：再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(3)阿尔斯通的CBTC系统：有波导管为传媒和无线网络传媒阿尔斯通的CBTC系统；

有波导管为传媒阿尔斯通的CBTC系统：无线协议：UrbalisTM通信完全符合CENELECEN-50129-2规范。列车防护是基于车载ATPATO每隔400ms发送的定位报告。从车载ATPATO向轨旁ATPATO发送消息时，UrbalisTM使用SACEM编码策略与列车进行无线连接。轨旁有线网络使用专门用于信号设备的骨干网，这一“闭环通信系统”经过验证，且符合EN50159-1要求，其完整性、真实性和时间性得到保证。

Urbalis解决方案采用标准无线协议802.11G。车载和轨旁ATPATO系统不参与DCS无线系统的运行，即DCS确保消息路由、频率切换以及可移动性。再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

采用无线网络的UrbalisTM：数据传输系统DCS：为轨旁和车载CBTC系统提供双向通信服务；DCS由信号系统专用的车地无线通信系统及信号轨旁通信骨干网络组成，网络由与轨旁沿线分布的天线和骨干网相连接的无线接入点组成，用于车载CBTC系统和轨旁CBTC系统之间信号数据流的传输；内，每个接入点都与一个光纤转换器连接，带有独立的电源。每辆列车内将安装一个无线调制解调器；每个车载无线调制解调器与位于列车定部以及与每个驾驶室前方附近的天线连接。骨干传输网络BTN：是CBTC信号系统所有通信设施的基础；骨干传输网络接入(通过以太网开关和SDH节点)所有车站信号设备室(远程或直接)、中心设备室，其中部分车站配有SDH节点和以太网交换机，其他车站只配有以太网交换机，可通过专用光纤连接至邻近车站的SDH节点；BTN主要支持从OCC传输至车站的数据；与其连接的系统包括：ATPATSATC系统、车载读写器系统应用的无线传输系统(APSIG)；车站的BTN连接，在每个集中站都装有SDH节点，配备有两个光接口交换机和两个电接口交换机；信号网络和ATS网络共用电接口交换机，数据流通过VLAN相互隔离。再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(4)USSI的CBTC系统：数据通信子系统DCS：应用国际通行的协议；DCS在地面设备之间采用有线通信网，为IEEE802.3以太网标准，在车地之间采用无线通信网，为WLAN技术----IEEE802.IIg标准；DCS为所有子系统提供了相互通信的途径。

DCS协议：数据通信子系统使用UDPIP协议，在信号系统各设备之间提供双向的、安全的数据交换；用户数据包协议是一个非连接协议；在应用层，有Reliablep协议，给事件驱动消息提供点到点的转发机制；它是一个非安全的系统，但通过其传送的消息受安全算法的保护；系统设计能够消除单个独立故障或多个相关故障对系统的影响；再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(5)LCF-300型CBTC系统：数据通信子系统DCS：为连续的数据传输方式；数据通信子系统由ATC骨干网和ZC网，ZC与VOBC之间采用无线通信网；ATP子系统应具备与其他相关子系统的通信功能(包括车-地通信)；再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。

(6)CITYFLO650型CBTC系统：数据通信系统主要由数据传输字系统DTS和车地通信TWC子系统；DTS子系统主要完成数据传输、车地通信的功能；DTS网络是信号系统专用网络，仅提供信号系统数据交换，便于系统按全性和私密性；DTS网络采用MESH网络技术，具备较强的自我修复能力，当一个节点或者一个连接损坏时，网络仍能工作；DTS子系统通过使用商业通用的且经过验证的防火墙，对现有客户网络之外的所有外部接入访问进行限制和控制。DTS子系统由冗余设置的ATS(控制中心、车站)网和冗余设置的ATPATO网组成；其中央DTS核心设备、网络管理监测设备在控制中心，在车站设有本地DTS设备，负责控制中心设备之间、控制中心与车站层之间、车站层之间相关数据的传输；

TWC子系统：车地通信TWC子系统由TWC网络设备、TWC轨旁设备(轨旁分布式数据无线装置RAP、漏泄电缆等)和车载无线设备组成，提供列车与轨旁ATP之间无线通信。列车通过无线径漏泄电缆和TWC网络设备和RAP与TWC网络相联系，TWC网络经设于区域控制站的TWC网络核心设备与设于区域控制站的地面ATP设备RATP相联系。TWC为全冗余设计独立的数据网络，具有很高的可靠性，可克服任何单点故障，数据传输速度较快；再将ATC系统与自动售检票系统AFC实现连接，达到实现车载读写器与自动售检票系统AFC以在线通信传输系统向地面传送车厢号、IC卡号。