一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通运行领域，具体涉及一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法及系统。

背景技术：

城市轨道交通是大中城市公共交通中的运行主力，因其安全、运量大且污染低的特点，成为城市的可持续发展因素中不可或缺的一项；同时，为了保证城市轨道交通的运行最优化，则需要控制城市轨道交通中的部分列车在某些时段进行跨线运行，以提高各高峰出行时段的运量最优化及利用率最大化，跨线运行是能够进行城市轨道交通节能及保证运行质量的最佳手段之一。

然而目前，由于我国城市轨道交通均采用单线路运行的方式，且各线路列车在出库运行前，其车载系统只加载本线路车载电子地图数据，因此，若要使得列车进行跨线运行，则需要在告知列车需跨线后，控制列车停止运行并切换目标线路，此举不但影响了列车的正常运行效率，同时列车的暂停运行也影响了乘客的出行体验。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法及系统，避免了跨线对列车运行和乘客乘车体验产生的负面影响，可靠且高效地实现了城市轨道交通中基于无线通信控制的列车无缝衔接的跨线运行。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法，所述方法包括：

获取列车当前线路的车载电子地图数据，并将当前线路的车载电子地图数据存储在所述列车的车载系统中的一个内存分区内；

若所述列车运行在当前目标线路中时收到线路变更指令，则根据所述线路变更指令获取待变更目标线路的车载电子地图数据，并在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将待变更目标线路的车载电子地图数据存储在所述车载系统中的另一个内存分区内；

在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，根据另一个内存分区内存储的待变更目标线路的车载电子地图数据运行所述待变更目标线路。

进一步的，所述获取列车当前线路的车载电子地图数据，并将当前线路的车载电子地图数据存储在所述列车的车载系统中的一个内存分区内,包括：

确定并下载所述列车当前线路的车载电子地图数据；

将当前线路的车载电子地图数据存储在列车的车载系统中的一个内存分区内，其中，所述车载系统中包括两个相互独立且初始状态均为空白的内存分区，且每个所述内存分区的存储容量均大于任何一条线路的车载电子地图的数据容量；

控制所述车载系统的数据指针指向该内存分区。

进一步的，所述若所述列车运行在当前目标线路中时收到线路变更指令，则根据所述线路变更指令获取待变更目标线路的车载电子地图数据，并在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将待变更目标线路的车载电子地图数据存储在所述车载系统中的另一个内存分区内，包括：

在所述列车根据当前线路的车载电子地图数据在当前线路中运行时，若所述列车在当前线路中运行时接收到线路变更指令，则所述列车确认所述线路变更指令中待变更目标线路的车载电子地图数据；

下载所述待变更目标线路的车载电子地图数据，并在当前没有空白的内存分区时，清空当前线路以外的其他线路的车载电子地图数据所在的内存分区；

并在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将下载得到的所述待变更目标线路的车载电子地图数据存入当前空白的所述内存分区内。

进一步的，所述下载所述待变更目标线路的车载电子地图数据，包括：

依次在各时间间隔内下载得到所述待变更目标线路的车载电子地图数据中的各部分数据，并在所述列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点之前，下载得到完整的待变更目标线路的车载电子地图数据。

进一步的，所述在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，根据另一个内存分区内存储的待变更目标线路的车载电子地图数据运行所述待变更目标线路，包括：

在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，控制所述车载系统的数据指针指向所述待变更目标线路的车载电子地图数据所在内存分区；

所述列车根据数据指针指向的内存分区中的车载电子地图数据，将所述待变更目标线路确认为当前线路，并运行当前线路。

另一方面，本发明提供一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换系统，所述系统包括：

当前线路获取模块，用于获取列车当前线路的车载电子地图数据，并将当前线路的车载电子地图数据存储在所述列车的车载系统中的一个内存分区内；

线路运行切换模块，用于在所述列车运行在当前目标线路中时收到线路变更指令时，根据所述线路变更指令获取待变更目标线路的车载电子地图数据，并在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将待变更目标线路的车载电子地图数据存储在所述车载系统中的另一个内存分区内；

线路更新运行模块，用于在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，根据另一个内存分区内存储的待变更目标线路的车载电子地图数据运行所述待变更目标线路。

进一步的，所述当前线路获取模块包括：

地图下载单元，用于确定并下载所述列车当前线路的车载电子地图数据；

地图存储单元，用于将当前线路的车载电子地图数据存储在列车的车载系统中的一个内存分区内，其中，所述车载系统中包括两个相互独立且初始状态均为空白的内存分区，且每个所述内存分区的存储容量均大于任何一条线路的车载电子地图的数据容量；

指针单元，用于控制所述车载系统的数据指针指向该内存分区。

进一步的，所述线路运行切换模块包括：

变更指令接收单元，用于在所述列车根据当前线路的车载电子地图数据在当前线路中运行时，若所述列车在当前线路中运行时接收到线路变更指令，则所述列车确认所述线路变更指令中待变更目标线路的车载电子地图数据；

运行地图下载单元，用于依次在各时间间隔内下载得到所述待变更目标线路的车载电子地图数据中的各部分数据，并在所述列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点之前，下载得到完整的待变更目标线路的车载电子地图数据；

内存分区清空单元，用于在当前没有空白的内存分区时，清空当前线路以外的其他线路的车载电子地图数据所在的内存分区；

更新地图存储单元，用于在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将下载得到的所述待变更目标线路的车载电子地图数据存入当前空白的所述内存分区内。

进一步的，所述线路更新运行模块包括：

运行指令接收单元，用于在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，控制所述车载系统的数据指针指向所述待变更目标线路的车载电子地图数据所在内存分区；

切换运行单元，用于所述列车根据数据指针指向的内存分区中的车载电子地图数据，将所述待变更目标线路确认为当前线路，并运行当前线路。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法及系统，设计合理且适用性强，有效避免了跨线对列车运行和乘客乘车体验产生的负面影响，可靠且高效地实现了城市轨道交通中基于无线通信控制的列车无缝衔接的跨线运行。

1、本发明的技术方案中，切换方法有效实现了列车无需停运即能进行无缝衔接的跨线运行的效果，有效避免了跨线对列车运行和乘客乘车体验产生的负面影响，保证了车辆的使用率及线路的利用率，提高了城市轨道交通的疏导优化率。

2、本发明的技术方案中，列车获取变更的跨线的车载电子地图数据时，在各时间间隔中，每次仅利用很短的时间下载一部分数据，并保证在跨先前下载完成后存入车载系统中，此举不影响列车的正常运行，同时也避免了列车停车、重新上电带来的不良乘车体验，大大提高了列车的运行效率。

3、本发明的技术方案中，车载系统中的内存分区分为2个，且每个分区的存储容量仅需能够负荷任一份的车载电子地图的数据容量即可，其占用车载系统空间小的同时满足了跨线需求，提高了方法的可靠性。

4、本发明的技术方案中，列车在运行过程中接收变更指令并下载变更路线地图，使得获取的地图始终为下载前的最新的版本，保证了列车跨线运行的安全性及准确性。

5、本发明的技术方案中，内存分区可根据需要随时进行清空及再利用，以最小的车载系统空间占有量实现了多线路跨线运行地图的存储。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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。

图1是本发明的一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法的流程示意图；

图2是本发明的切换方法中步骤100的流程图；

图3是本发明的切换方法中步骤200的流程图；

图4是本发明的切换方法中步骤300的流程图；

图5是本发明的一个具体应用例中的列车A的线路示意图；

图6是本发明的具体应用例中的数据指针指向内存分区1的示意图；

图7是本发明的具体应用例中的获取线路2的车载电子地图数据的示意图；

图8是本发明的第二个具体应用例中的列车B的线路示意图；

图9是本发明的一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。

本发明提供了一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法，城市轨道交通中的各列车与控制站之间无线通信连接，且各列车上均设有车载系统，在本发明的具体实施例中，实现城市轨道交通中的各列车与控制站之间无线通信连接的为CBTC(Communication Based Train Control System)，即基于通信的列车自动控制系统；也就是说，能够实现跨线运行切换的列车均为在该CBTC中的列车，而这种系统的应用首先带来了不须繁杂的电缆，转而以无线通信系统代替，减少电缆铺设及维护成本；可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力；信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统；容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强及可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率等优势，为切换方法中，接收指令及下载数据等提供了基础环境；然而，本发明中的控制系统并不仅局限于CBTC这一种，凡是可以实现城市轨道交通中的各列车与控制站之间无线通信的控制系统，均适用于本方法。

本发明实施例一提供了一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法，参见图1，该切换方法具体包括如下步骤：

步骤100：获取列车当前线路的车载电子地图数据，并将当前线路的车载电子地图数据存储在列车的车载系统中的一个内存分区内。

在本步骤中，CBTC中待运行的列车停靠在车库中，从列车运营排班表等能够获悉该列车的目标线路的途径，确定该列车的首个运行路线，此时，若首个运行路线的车载电子地图数据未存在该列车的车载系统中的内存分区内，则需要下载该运行路线的车载电子地图数据，并将其存入该列车的车载系统中的一个空白内存分区内。

另外，即使该列车当日的首个运行路线与前一日最后或倒数第二个运行路线相同，且存有该线路地图的内存分区未被清空，仍然需要清空该内存分区并重新下载及存储该运行路线的车载电子地图数据，以保证该列车当日的运行路线的车载电子地图为最新版本的车载电子地图，进而保证列车运行的安全性及可靠性。

步骤200：若列车运行在当前目标线路中时收到线路变更指令，则根据线路变更指令获取待变更目标线路的车载电子地图数据，并在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将待变更目标线路的车载电子地图数据存储在车载系统中的另一个内存分区内。

在本步骤中，在首个运行路线的车载电子地图数据存入待运行的列车的车载系统中的一个内存分区后，用于指示列车的目标线路的数据指针指向该内存分区，列车则即将根据数据指针指向的分区中的地图数据进行运行，进而锁定了其首个目标运行路线；列车按照当前线路的车载电子地图数据，在当前线路中正常运行，在其运行期间，CBTC中的控制站、监控系统或区域控制站向列车发送线路变更指令，这个指令中包含了对列车下达的跨线运行命令及需切换至的待变更目标线路；列车接收线路变更指令中的跨线运行命令并确认待变更目标线路；车载系统下载待变更目标线路的车载电子地图数据，并在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点之前，将下载得到的待变更目标线路的车载电子地图数据存储在车载系统中的另一个未被占用的内存分区内。

步骤300：在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，根据另一个内存分区内存储的待变更目标线路的车载电子地图数据运行待变更目标线路。

从上述描述可知，本发明实施例提供的城市轨道交通中列车跨线运行的切换方法，有效实现了列车无需停运即能进行无缝衔接的跨线运行的效果，有效避免了跨线对列车运行和乘客乘车体验产生的负面影响，保证了车辆的使用率及线路的利用率，提高了城市轨道交通的疏导优化率。

进一步地，在本发明实施例二中给出上述步骤100的一种具体实现方式。参见图2，上述步骤100具体实现过程如下：

步骤101：确定并下载列车当前线路的车载电子地图数据。

步骤102：将当前线路的车载电子地图数据存储在列车的车载系统中的一个内存分区内，其中，车载系统中包括两个相互独立且初始状态均为空白的内存分区，且每个内存分区的存储容量均大于任何一条线路的车载电子地图的数据容量。

步骤103：控制车载系统的数据指针指向该内存分区。

在本实施例中，由于车载系统中包括两个相互独立且初始状态均为空白的内存分区，且每个分区的存储容量仅需能够负荷任一份的车载电子地图的数据容量即可，其占用车载系统空间小的同时满足了跨线需求，提高了方法的可靠性。

进一步地，在本发明实施例三中给出上述步骤200的一种具体实现方式。参见图3，上述步骤200具体实现过程如下：

步骤201：在列车根据当前线路的车载电子地图数据在当前线路中运行时，若列车在当前线路中运行时接收到线路变更指令，则列车确认线路变更指令中待变更目标线路的车载电子地图数据；

步骤202：下载待变更目标线路的车载电子地图数据，并在当前没有空白的内存分区时，清空当前线路以外的其他线路的车载电子地图数据所在的内存分区；其中，下载待变更目标线路的车载电子地图数据的具体方法为：依次在各时间间隔内下载得到待变更目标线路的车载电子地图数据中的各部分数据，并在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点之前，下载得到完整的待变更目标线路的车载电子地图数据。

步骤203：在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将下载得到的待变更目标线路的车载电子地图数据存入当前空白的内存分区内。

可见，本实施例中，在列车获取变更的跨线的车载电子地图数据时，在各时间间隔中，每次仅利用很短的时间下载一部分数据，并保证在跨先前下载完成后存入车载系统中，此举不影响列车的正常运行，同时也避免了列车停车、重新上电带来的不良乘车体验，大大提高了列车的运行效率。

进一步地，在本发明实施例三中给出上述步骤300的一种具体实现方式。参见图4，上述步骤300具体实现过程如下：

步骤301：在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，控制车载系统的数据指针指向待变更目标线路的车载电子地图数据所在内存分区；

步骤302：列车根据数据指针指向的内存分区中的车载电子地图数据，将待变更目标线路确认为当前线路，并运行当前线路。

可见，本实施例中，列车在运行过程中接收变更指令并下载变更路线地图，使得获取的地图始终为下载前的最新的版本，保证了列车跨线运行的安全性及准确性；内存分区可根据需要随时进行清空及再利用，以最小的车载系统空间占有量实现了多线路跨线运行地图的存储。

为更近一步的对本发明的方法进行详细说明，本法明提供一种具体应用例，以列车A需要在2条线路上跨线1次为例，参见图5，以列车A需要在2条线路上跨线1次为例，具体如下：

S1.在CBTC中，待运行的列车A停靠在车库中，从列车运营排班表获取它的首个目标线路为线路1。

S2.列车A将下载得到的线路1的车载电子地图数据存在其车载系统中的内存分区1内，若这之前的内存分区1未清空，则可以在清空内存分区1后再存入车载电子地图数据、或虽然内存分区1未清空，但内存分区2为空白分区时，也可以将线路1的车载电子地图数据先存入空白的内存分区2内，在之后接到跨线命令后，再清空内存分区1，本应用例中假设线路1的车载电子地图数据存入了内存分区1中。

S3.数据指针如图6所示指向内存分区1，锁定了待运行的列车A的首个目标线路为线路1。

S4.列车A在线路1中正常运行期间，接收到CBTC中的监控系统向其发送线路变更指令，这个指令中包含了对列车下达的跨线运行命令及需切换至的线路2；列车A接收线路变更指令中的跨线运行命令并确认线路2。

S5.由于列车A当前处于正常运行状态，为了不影响车载系统各周期的正常处理功能，采用如图7所示的时间切片的方式获取线路2的车载电子地图数据。即：各周期只占用一点时间(几毫秒)进行数据读取，剩余未读数据在下一周期进行，直至若干周期后，线路2数据全部读取完成。

将线路2的车载电子地图数据存储在内存分区2中，由于列车A当前仍然行驶在线路1的范围内，因此数据指针仍然指向线路1数据所在的内存分区1。

S6.列车A抵达线路1与线路2的分界点时，数据指针从内存分区1切换至内存分区2，锁定列车A进入线路2中运行，实现无缝衔接的跨线运行。

S7.若列车A未再收到线路变更指令，列车A在线路2中持续运行。

为更近一步的对本发明的方法进行详细说明，本法明提供第二种具体应用例，以另一辆列车B需要在3条线路上跨线2次为例，参见图8，具体如下：

T1.在CBTC中，待运行的列车B停靠在车库中，从列车运营排班表获取它的首个目标线路为线路1。

T2.列车B将下载得到的线路1的车载电子地图数据存在其车载系统中的内存分区1内，若这之前的内存分区1未清空，则可以在清空内存分区1后再存入车载电子地图数据、或虽然内存分区1未清空，但内存分区2为空白分区时，也可以将线路1的车载电子地图数据先存入空白的内存分区2内，在之后接到跨线命令后，再清空内存分区1，本应用例中假设线路1的车载电子地图数据存入了内存分区1中。

T3.数据指针如图6所示指向内存分区1，锁定了待运行的列车B的首个目标线路为线路1。

T4.列车B在线路1中正常运行期间，接收到CBTC中的监控系统向其发送线路变更指令，这个指令中包含了对列车下达的跨线运行命令及需切换至的线路2；列车B接收线路变更指令中的跨线运行命令并确认线路2。

T5.由于列车B当前处于正常运行状态，为了不影响车载系统各周期的正常处理功能，采用如图7所示的时间切片的方式获取线路2的车载电子地图数据。即：各周期只占用一点时间(几毫秒)进行数据读取，剩余未读数据在下一周期进行，直至若干周期后，线路2数据全部读取完成。

将线路2的车载电子地图数据存储在内存分区2中，由于列车B当前仍然行驶在线路1的范围内，因此数据指针仍然指向线路1数据所在的内存分区1。

T6.列车B抵达线路1与线路2的分界点处，在进入线路2之前，数据指针指向内存分区2，锁定列车B进入线路2中运行，实现无缝衔接的跨线运行。

T7.列车B在线路2中正常运行期间，接收到CBTC中的监控系统向其发送线路变更指令，这个指令中包含了对列车下达的跨线运行命令及需切换至的线路3；列车B接收线路变更指令中的跨线运行命令并确认线路3。

T8.获取线路3的车载电子地图数据，将线路3的车载电子地图数据存储在内存分区1中，在此之前，清空内存分区1中数据；由于列车B当前仍然行驶在线路2的范围内，因此数据指针仍然指向线路2数据所在的内存分区2。

T9.列车B抵达线路2与线路3的分界点处时，数据指针从内存分区2切换至指向内存分区1，锁定列车B进入线路3中运行，实现无缝衔接的跨线运行。

T10.若列车B未再收到线路变更指令，列车B在线路3中持续运行。

本发明以列车2条或3条线路中实现跨线运行为例，但应说明的是，本发明的技术方案不仅仅适用于2条或3条线路的跨线运行，还适用于任何符合实际运行情况的线路数量的跨线运行。

根据上述描述可知，本发明的具体应用例中切换方法有效实现了列车无需停运即能进行无缝衔接的跨线运行的效果，同时使用于双线切换或多线切换，有效避免了跨线对列车运行和乘客乘车体验产生的负面影响，保证了车辆的使用率及线路的利用率，提高了城市轨道交通的疏导优化率，保证了列车跨线运行的安全性及准确性，并以最小的车载系统空间占有量实现了多线路跨线运行地图的存储。

本发明还提供了一种城市轨道交通中列车跨线运行的切换系系统，参见图9，系统具体如下：

当前线路获取模块10，用于获取列车当前线路的车载电子地图数据，并将当前线路的车载电子地图数据存储在列车的车载系统中的一个内存分区内；

线路运行切换模块11，用于在列车运行在当前目标线路中时收到线路变更指令时，根据线路变更指令获取待变更目标线路的车载电子地图数据，并在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将待变更目标线路的车载电子地图数据存储在车载系统中的另一个内存分区内；

线路更新运行模块12，用于在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，根据另一个内存分区内存储的待变更目标线路的车载电子地图数据运行待变更目标线路。

其中，当前线路获取模块10中具体内容如下：

地图下载单元，用于确定并下载列车当前线路的车载电子地图数据；

地图存储单元，用于将当前线路的车载电子地图数据存储在列车的车载系统中的一个内存分区内，其中，车载系统中包括两个相互独立且初始状态均为空白的内存分区，且每个内存分区的存储容量均大于任何一条线路的车载电子地图的数据容量；

指针单元，用于控制车载系统的数据指针指向该内存分区。

其中，线路运行切换模块11中具体内容如下：

变更指令接收单元，用于在列车根据当前线路的车载电子地图数据在当前线路中运行时，若列车在当前线路中运行时接收到线路变更指令，则列车确认线路变更指令中待变更目标线路的车载电子地图数据；

运行地图下载单元，用于依次在各时间间隔内下载得到待变更目标线路的车载电子地图数据中的各部分数据，并在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点之前，下载得到完整的待变更目标线路的车载电子地图数据；

内存分区清空单元，用于在当前没有空白的内存分区时，清空当前线路以外的其他线路的车载电子地图数据所在的内存分区；

更新地图存储单元，用于在运行至当前线路与待变更目标线路的分界点前，将下载得到的待变更目标线路的车载电子地图数据存入当前空白的内存分区内。

其中，线路更新运行模块12中具体内容如下：

运行指令接收单元，用于在列车运行至当前线路与待变更目标线路的分界点时，控制车载系统的数据指针指向待变更目标线路的车载电子地图数据所在内存分区；

切换运行单元，用于列车根据数据指针指向的内存分区中的车载电子地图数据，将待变更目标线路确认为当前线路，并运行当前线路。

上述系统与方法中个步骤一一对应，步骤内容参见方法中的详细描述，此处不再赘述。

由上述描述可知，该系统实施例提供的城市轨道交通中列车跨线运行的切换系统，有效实现了列车无需停运即能进行无缝衔接的跨线运行的效果，有效避免了跨线对列车运行和乘客乘车体验产生的负面影响，保证了车辆的使用率及线路的利用率，提高了城市轨道交通的疏导优化率。

以上实施例仅用于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。