用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法及装置，其中装置包括车载控制器、运行管理系统、运行拓朴图管理器及轨旁执行单元，其中方法包括1)系统初始化；2)判断是否有列车请求进入信号控制区域；3)进入列车插入管理子系统，用于负责列车从非信号控制区进入信号控制区的识别、分配和运行拓朴图的更新；4)判断是否有列车需要退出信号控制区域；5)进入列车退出管理子系统，用于负责列车退出信号控制区运营的管理；6)判断是否有列车为正线运行模式；7)进入列车正线运行管理子系统，用于负责正线列车的运行。与现有技术相比，本发明具有系统反应速度快、提高了可靠性、降低了建设和运维成本等优点。
【专利说明】用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种列车运行控制系统，尤其是涉及一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前城市轨道交通信号系统均采用基于通信的列车控制系统(CBTC，Communicat1n Based Train Control)作为其解决方案,该系统对列车的控制是建立在轨旁设备的控制和检测的基础上的，如图1所示在CBTC系统中，列车通过主动位置报告让轨旁控制设备获得列车的位置信息，轨旁控制设备在得到所有列车的位置信息后通过车地无线通信为每列车提供移动授权信息，列车根据轨旁控制设备提供的移动授权信息运行。这种参考IEEE1474定义的CBTC模型的系统，列车间的间隔防护很大程度需要依赖于轨旁控制设备的大量运算，运算结果被发送给列车上的车载，以实现列车间的间隔防护。从信息控制流上来看这种方式增加了整个系统的反应时间，降低了运输的效率；另一方面由于轨旁控制设备的参与程度太高，当轨旁控制设备丧失部分功能时，信号系统将无法对列车进行控制，严重影响到运营。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法及装置。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]I)系统初始化；
[0007]2)判断是否有列车请求进入信号控制区域，若为是，执行步骤3);否则，执行步骤4)；
[0008]3)进入列车插入管理子系统，用于负责列车从非信号控制区进入信号控制区的识另|J、分配和运行拓朴图的更新，并执行步骤4)；
[0009]4)判断是否有列车需要退出信号控制区域，若为是，执行步骤5)，否则执行步骤6)；
[0010]5)进入列车退出管理子系统，用于负责列车退出信号控制区运营的管理，并执行步骤6)；
[0011]6)判断是否有列车为正线运行模式，若为是，执行步骤7)，否则执行步骤8)；
[0012]7)进入列车正线运行管理子系统，用于负责正线列车的运行，进行列车和人员的安全防护、执行线路和列车资源的有效使用管理，并执行步骤8)；
[0013]8)判断是否关闭系统，若为是，结束，否则，返回步骤2)。
[0014]所述的列车插入管理子系统具体工作过程如下:
[0015]列车进入信号控制区边界后向运行管理系统发出插入请求，运行管理系统根据预设条件对列车是否进入进行判断，若条件不满足则会插入失败给出相应的提示信息，由人工进行干预；若条件满足系统会为该列车分配相应的识别号并对运行拓朴图进行更新，并给列车发送更新后的运行拓朴图，列车在收到运行拓朴图后将模式转为正线运行模式，由正线运行管理子系统进行管理。
[0016]所述的列车退出管理子系统具体工作过程如下:
[0017]当列车转成退出模式后，若系统检测到列车已退出信号控制区的边界后，系统应回收该列车的识别号，对系统的运行拓朴图进行更新。
[0018]所述的列车正线运行管理子系统具体工作过程如下:
[0019]对于进入正线运行状态的列车而言，车载设备根据交路信息和运行拓朴图计算其相关的上下游列车的识别号，并根据该识别号向下游列车请求对方的位置信息；
[0020]收到位置信息后将基于该位置信息计算本列车至下游列车的路径及该路径中的所有非受控点，若非受控点中有道岔需要确认该道岔是否需要改变位置，道岔改变位置前需要首先对该道岔进行检查确保无其它列车占用，确认后进行封锁防止其它列车征用该道岔，封锁后对道岔改变位置；
[0021]列车在经过道岔时系统更新运行拓朴图，列车在根据下游列车位置计算移动授权前需要确认该路径中的所有非受控点已改变为受控状态，道岔已置为征用状态；
[0022]当所有条件满足后列车进行移动授权的计算并根据该移动授权对列车的运行进行控制；
[0023]当列车已通过了之前路径中的受控点后，系统应及时将这些受控点恢复为非受控状态，道岔置为非征用状态。
[0024]所述的系统初始化包括对系统硬件和软件进行自检，对相应设备中的安全相关软件的内存区进行校验刷新。在系统初始化成功后即可接受列车进入该信号控制区的请求，并依次启动相应的主要子系统。由于实时控制系统,系统始终处于这三个主要子系统的执行过程中，当系统出现非预期的异常后会自动转至关闭流程。
[0025]一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法的装置，其特征在于，包括车载控制器、运行管理系统、运行拓朴图管理器及轨旁执行单元，设备之间由数据通信网络连接，由于数据通信网络为通用产品，在此可认为是透明传输，不依赖于数据通信网络设备的具体型号和制式，所述的车载控制器、轨旁执行单元和运行管理系统两两之间为始终连接，它们之间传递的信息为列车模式及位置、轨旁设备的状态、特定情况下对轨旁执行单元的控制信息等功能性的信息，所述的车载控制器、运行拓朴管理器及轨旁执行单元两两之间为按需连接，车载控制器与车载控制器间会传输列车位置的请求/应答信息和运行拓朴图、车载控制器与轨旁执行单元间会传输轨旁设备的控制命令和状态反馈、车载控制器在需要时向运行拓朴图管理器提供自己的相对位置并请求更新运行拓朴图。
[0026]所述的车载控制器将接收运行管理系统的交路命令并将自身状态反馈给运行管理系统用于监视，所述的轨旁执行单元将自身的状态传输给运行管理系统用于监视，在人工干预的情况运行管理系统对指定的轨旁执行单元发送控制命令。
[0027]所述的车载控制器之间通过请求应答以获取位置信息并计算移动授权，所述的车载控制器直接控制轨旁执行单元进行并从轨旁执行单元获取相应状态信息；所述的运行拓朴管理器负责运行列车顺序的管理，为各轨旁控制器提供运行列车顺序信息。
[0028]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0029]1、系统反应速度快，由于采用车载直接基于下游列车位置直接计算移动授权的方式，相对于既有系统需要经由轨旁控制设备收集、计算并传输的方式，系统的反应速度有了很大的提闻;
[0030]2、提高了可靠性，由于不再因轨旁控制设备故障导致整个区域内的列车没有移动授权而严重影响运营的情况，而本系统中既使出现车载设备故障也只会影响到有限的列车，故障恢复相对于既有系统也会更加迅速，因此系统的可靠性有了大幅度的提高；
[0031]3、降低了建设和运维成本，由于减少轨旁控制设备类型和数量，建设和运维成本可以大幅减少；
[0032]4、更宜于改造和延伸线工程，由于整个系统大部分功能都由车载控制，对于既有线的改造和延伸，可在保留既有线信号制式的情况下进行，使改造或延伸工程更易实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为CBTC信号系统框图；
[0034]图2为本发明的主流程图；
[0035]图3为本发明中的列车插入管理子系统的工作流程图；
[0036]图4为本发明中的列车正线运行管理子系统的工作流程图；
[0037]图5为本发明中的列车退出管理子系统的工作流程图；
[0038]图6为本发明的装置结构示意图；
[0039]图7为本发明举例的运营场景示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0041]实施例
[0042]图2所示为本发明主流程，图3、图4和图5分别为主流程中各子系统流程。系统采用事件触发方式循环执行，完成对列车在信号区域内的运行控制，包括列车进入信号区域、列车在信号区域内的运行和列车退出信号区域。此处以错误I未找到引用源。为例结合流程图对各步骤进行详细描述:
[0043]假设初始状态为步骤Ml系统已成功初始化完成，列车A和列车C已在信号区域正常运行，列车B正准备插入信号区域运行，列车C正准备退出信号区域运行，列车的初始运行拓朴图为 “S-P3T-P3N-101-P4N-P4T，P3R-P1R, P4R-P2R, P2N-P2T-P1T-P1N-102-E”，其中S和E分别代表信号控制区域的边界，Pl，P2，P3，P4代表线路中的道岔，T、N和R分别代表道岔的岔尖、定位岔后和反位岔后，如P3T代表P3道岔的岔尖，代表连接关系，“，”代表设备间未连接需要分隔。然后转至步骤M2。
[0044]在主流程中步骤M2中，系统发现列车B请求进入信号控制区域，转入列车插入管理子系统步骤M3处理。
[0045]在列车插入管理子系统中步骤Cl中，列车B在检查自己已处理信号区域控制边界时向系统发出插入请求。然后转至步骤C2。
[0046]步骤C2中系统根据预设的条件(如列车数量限制等)进行检查，假设系统已定义可容纳的列车数量为100列，此时系统内有2列车在运行，满足要求，允许其进入信号控制区域。然后转至步骤C3。
[0047]步骤C3中系统为列车B分配识别号103，并在步骤C4中将系统运行拓朴图更新为 “S-103-P3T-P3N-101-P4N-P4T，P3R-P1R, P4R-P2R, P2N-P2T-P1T-P1N-102-E”，该拓朴图和交路信息在步骤C5中一同发给列车B，步骤C7中列车B收到这些信息后将自己的模式转为正线运行模式。然后转至步骤M4。
[0048]在步骤M4中，由于列车C需要退出信号区域，转入列车退出管理子系统步骤M5处理。然后转至步骤Tl。
[0049]步骤Tl中列车发出退出请求，步骤T2中列车C将自己的状态转为退出运行模式，系统在步骤T3检查列车C是否已退出信号控制区域，若列车C已退出信号控制区域，经过5秒的延时后，系统将在步骤T4中更新运行拓朴图为“S-103-P3T-P3N-101-P4N-P4T，P3R-P1R, P4R-P2R, P2N-P2T-P1T-P1N-E”。然后转至步骤 M6。
[0050]在步骤M6中，由于列车B已转成正线运行模式，转入列车正线运行子系统步骤M7处理。
[0051]步骤Rl中列车B根据得到的交路和运行拓朴图获知自己的下游列车为101即列车A。然后转至步骤R2。
[0052]步骤R2中列车B立即向列车A请求列车A的位置信息，并在步骤R3中计算出本车到列车A相应的路径为“S-103-P3T-P3N-101”及其非受控点为道岔P3，但该道岔位置正确无需改变，否则需要执行步骤R5、步骤R6和步骡R7。步骤R8中系统更新运行拓朴图为“S-103-P3T-P3N-101-P4N-P4T，P3R-P1R, P4R-P2R, P2N-P2T-P1T-P1N-E”。步骤 R9 中将道岔P3置为征用状态，步骤RlO将所有P3置为受控状态，步骤Rll中检查到P3在期望的受控状态将转至步骤R12处理，如果条件不满足将转到步骤R13给出提示并结束。步骤R12中车载B计算本车至A车的距离作为列车B的移动授权并按此移动授权运行。步骤R14中系统在列车B经过道岔P3后将道岔置为非受控状态，并取消征用标志。然后转至步骤M2。
[0053]在系统运行过程中若出现异常或需要人工关闭系统将转至步骤M8，整个系统将被关闭。
[0054]如图6所示，本系统中的车载控制器将接收运行管理系统的交路命令并将自身状态反馈给运行管理系统用于监视，所述的轨旁执行单元将自身的状态传输给运行管理系统用于监视，在人工干预的情况运行管理系统对指定的轨旁执行单元发送控制命令。所述的车载控制器之间通过请求应答以获取位置信息并计算移动授权，所述的车载控制器直接控制轨旁执行单元进行并从轨旁执行单元获取相应状态信息；所述的运行拓朴管理器负责运行列车顺序的管理，为各轨旁控制器提供运行列车顺序信息。针对图7实例，系统需要配置3套车载控制器、4套轨旁执行单元、I套运行管理系统和I套运行拓朴图管理器。
【权利要求】
1.一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)系统初始化； 2)判断是否有列车请求进入信号控制区域，若为是，执行步骤3);否则，执行步骤4)； 3)进入列车插入管理子系统，用于负责列车从非信号控制区进入信号控制区的识别、分配和运行拓朴图的更新，并执行步骤4)； 4)判断是否有列车需要退出信号控制区域，若为是，执行步骤5)，否则执行步骤6)； 5)进入列车退出管理子系统，用于负责列车退出信号控制区运营的管理，并执行步骤6)； 6)判断是否有列车为正线运行模式，若为是，执行步骤7)，否则执行步骤8)； 7)进入列车正线运行管理子系统，用于负责正线列车的运行，进行列车和人员的安全防护、执行线路和列车资源的有效使用管理，并执行步骤8)； 8)判断是否关闭系统，若为是，结束，否则，返回步骤2)。
2.根据权利要求1所述的一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法，其特征在于，所述的列车插入管理子系统具体工作过程如下: 列车进入信号控制区边界后向运行管理系统发出插入请求，运行管理系统根据预设条件对列车是否进入进行判断，若条件不满足则会插入失败给出相应的提示信息，由人工进行干预；若条件满足系统会为该列车分配相应的识别号并对运行拓朴图进行更新，并给列车发送更新后的运行拓朴图，列车在收到运行拓朴图后将模式转为正线运行模式，由正线运行管理子系统进行管理。
3.根据权利要求1所述的一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法，其特征在于，所述的列车退出管理子系统具体工作过程如下: 当列车转成退出模式后，若系统检测到列车已退出信号控制区的边界后，系统应回收该列车的识别号，对系统的运行拓朴图进行更新。
4.根据权利要求1所述的一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法，其特征在于，所述的列车正线运行管理子系统具体工作过程如下: 对于进入正线运行状态的列车而言，车载设备根据交路信息和运行拓朴图计算其相关的上下游列车的识别号，并根据该识别号向下游列车请求对方的位置信息； 收到位置信息后将基于该位置信息计算本列车至下游列车的路径及该路径中的所有非受控点，若非受控点中有道岔需要确认该道岔是否需要改变位置，道岔改变位置前需要首先对该道岔进行检查确保无其它列车占用，确认后进行封锁防止其它列车征用该道岔，封锁后对道岔改变位置； 列车在经过道岔时系统更新运行拓朴图，列车在根据下游列车位置计算移动授权前需要确认该路径中的所有非受控点已改变为受控状态，道岔已置为征用状态； 当所有条件满足后列车进行移动授权的计算并根据该移动授权对列车的运行进行控制； 当列车已通过了之前路径中的受控点后，系统应及时将这些受控点恢复为非受控状态，道岔置为非征用状态。
5.根据权利要求1所述的一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法，其特征在于，所述的系统初始化包括对系统硬件和软件进行自检，对相应设备中的安全相关软件的内存区进行校验刷新。
6.一种实施权利要求1-5中任一的用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法的装置，其特征在于，包括车载控制器、运行管理系统、运行拓朴图管理器及轨旁执行单元，所述的车载控制器、轨旁执行单元和运行管理系统两两之间为始终连接，所述的车载控制器、运行拓朴管理器及轨旁执行单元两两之间为按需连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法的装置，其特征在于，所述的车载控制器将接收运行管理系统的交路命令并将自身状态反馈给运行管理系统用于监视，所述的轨旁执行单元将自身的状态传输给运行管理系统用于监视，在人工干预的情况运行管理系统对指定的轨旁执行单元发送控制命令。
8.根据权利要求6所述的一种用于列车运行控制系统的列车主动间隔防护方法的装置，其特征在于，所述的车载控制器之间通过请求应答以获取位置信息并计算移动授权，所述的车载控制器直接控制轨旁执行单元进行并从轨旁执行单元获取相应状态信息；所述的运行拓朴管理器负责运行列车顺序的管理，为各轨旁控制器提供运行列车顺序信息。
【文档编号】B61L25/02GK104149821SQ201410325270
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】汪小勇 申请人:卡斯柯信号有限公司