基于对象控制器的前车识别方法、车载控制器及列车与流程

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于对象控制器的前车识别方法、车载控制器及列车。

背景技术：

传统的CBTC(Communication Based Train Control System，基于通信的列车自动控制系统)的架构见附图1，该CBTC主要包括：位于控制中心的用于实现自动列车监控的设备(如控制中心)、无线传输网络(如分布式控制系统，Distributed Control System，简称DCS)、车载设备、地面设备。其中，地面设备包括：ZC(Zone Controller，区域控制器)、联锁系统CI、轨旁信号机、轨旁计轴、轨旁应答器等。

传统的CBTC系统以地面控制为主，列车通过向地面的ZC注册并主动接受ZC的控制，并主动向ZC汇报位置，ZC为管辖区域内的列车计算移动授权(MA)，通过连续的车地双向无线通信实现车地信息的交互，实现了基于目标-距离的移动闭塞制式下的追踪运行。

上述以地面控制为主的控制方式体现了控制集中的思想，由地面ZC计算移动授权集中管理列车的通过和折返作业。列车主动向ZC汇报位置，ZC根据列车位置进行列车排序，计算线路上列车的相邻关系，根据前车车尾为后车计算MA。

实际应用中，ZC需要每周期对管辖区域内列车进行筛选、排序，识别出每列车的位置以及列车之间的相邻关系，由于车地传输存在一定延时，信息从车载到ZC再回到车载存在一定累计误差。

为此，基于车车通信的下一代列控系统突破传统区域控制器集中式的列车运行控制理论，建立全新的以列车自主控制为核心的分散控制模型。如图2所示，在基于CBTC的移动闭塞信号控制系统的基础上，从系统架构上将ZC、CI子系统合并到车载设备的车载控制器中，通过前后列车直接通信的方式，列车获取前车位置和运行速度等信息，自行计算MA控制本车的速度，实现与前车的追踪运行。然而，以列车自主控制为主的分散控制方式，列车需要知道线路上相邻列车的运行信息来实现基于前车位置的追踪运行。因此，需要通过一种方式实现对前方相邻列车的识别。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供一种基于对象控制器的前车识别方法、车载控制器及列车，能够快速有效地从在线列车信息中筛选出当前列车所需的前车信息。

为此目的，本发明提供一种基于对象控制器的前车识别方法，其特征在于，包括：

在列车驶入对象控制器OC的管辖区域之前，所述列车的车载控制器与所述OC通信交互，获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息；

所述车载控制器根据所有运行列车的ID信息与每一ID信息对应的列车进行通信，获得每一ID信息对应列车的位置信息；

所述车载控制器采用计轴排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息。

可选地，所述列车的车载控制器与所述OC通信交互，获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息的步骤，包括：

所述列车的车载控制器与所述OC建立通信连接，所述OC中存储有所有运行在OC管辖范围内的列车的ID信息；

所述车载控制器向所述OC发送获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息的请求；

所述车载控制器接收所述OC根据所述请求返回的包括所有运行列车的ID信息的响应，获得该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息。

可选地，所述车载控制器根据所有运行列车的ID信息与每一ID信息对应的列车进行通信，以获得每一ID信息对应列车的位置信息的步骤，包括：

针对所有运行列车的ID信息中的每一个，所述车载控制器向该ID信息对应的列车发送用于获取该列车位置信息的通信请求；以及

所述车载控制器接收该ID信息对应的列车根据所述通信请求返回的通信回复信息，所述通信回复信息包括该列车的ID信息、该列车的计轴偏移量信息；或者，所述通信回复信息包括：该列车的ID信息、该列车的计轴偏移量信息和该列车的运行方向。

可选地，若所述通信回复信息包括：该列车的ID信息和该列车的计轴偏移量信息；

则所述车载控制器采用计轴排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息的步骤，包括：

所述车载控制器将所述OC的管辖区域的计轴信息进行排序；所述OC的管辖区域的计轴信息为所述车载控制器预先与所述OC交互获取的；

根据所有列车的计轴偏移量信息，将每一列车的ID信息与排序的计轴信息进行匹配，确定所有ID信息对应列车的排列顺序；

根据所有ID信息对应列车的排列顺序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息；

其中，所述每一列车的计轴偏移量信息包括该列车车头的计轴偏移量、该列车车尾的计轴偏移量。

可选地，若所述通信回复信息包括：该列车的ID信息、该列车的计轴偏移量信息和该列车的运行方向；

则所述车载控制器采用计轴排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息的步骤，包括：

所述车载控制器将所述OC的管辖区域的计轴信息进行排序；所述OC的管辖区域的计轴信息为所述车载控制器预先与所述OC交互获取的；

根据所有列车的运行方向，获取与当前列车的运行方向一致的列车的ID信息；

根据运行方向一致的每一列车的ID信息及该列车的计轴偏移量信息，将运行方向一致的每一列车的ID信息与排序的计轴信息进行匹配，确定所有ID信息对应列车的排列顺序；

根据所有ID信息对应列车的排列顺序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息。

可选地，获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息的步骤之后，所述方法还包括：

获取所述OC管辖范围内计轴信息。

可选地，所述方法还包括：

所述车载控制器与识别出的相邻前车建立通信连接，用于获取相邻前车的运行状态信息。

可选地，所述列车的车载控制器与所述OC建立通信连接的步骤，包括：

所述车载控制器根据电子地图信息确定线路运行中的与当前OC相邻的下一OC的标识信息；根据所述下一OC的标识信息与所述OC建立通信连接。

第二方面，本发明还提供一种车载控制器，包括：

ID信息获取单元，用于在列车驶入对象控制器OC的管辖区域之前，与所述OC通信交互，获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息；

位置信息获取单元，用于根据所有运行列车的ID信息与每一ID信息对应的列车进行通信，获得每一ID信息对应列车的位置信息；

识别单元，用于采用计轴排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息。

第三方面，本发明还提供一种列车，包括列车本体和上述任一所述的位于所述列车本体上的车载控制器。

本实施例的基于对象控制器的前车识别方法、车载控制器及列车，通过与OC交互，获取OC管辖范围内的所有在线列车的ID，进而与在线列车交互，获取在线列车的位置信息，将位置信息进行计轴排序，可快速有效地从在线列车信息中筛选出当前列车所需的前车信息，相对于车地通信的方式通信延时低，且可以实现更为灵活的列车运行间隔控制，提高轨道交通的运行效率。

附图说明

图1为现有技术中的CBTC系统的结构示意图；

图2为现有的车车通信的列车运行控制系统结构示意图；

图3为基于车车通信的列车运行控制系统的工作过程示意图；

图4为本发明一实施例提供的基于对象控制器的前车识别方法的流程示意图；

图5为本发明一实施例提供的在线列车识别的示意图；

图6A和图6B分别为本发明一实施例提供的当前列车与OC管辖范围的在线列车通信的示意图；

图7为本发明一实施例提供的对OC管辖范围内的所有在线列车进行计轴排序的示意图；

图8为本发明实施例提供的车载控制器的结构示意图。

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。

需要说明的是，在本文中，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”字样仅仅用来将相同的名称区分开来，而不是暗示这些名称之间的关系或者顺序。

目前，基于车车通信的移动闭塞系统，列车通过对象控制器(OC)自主识别前车，列车正常运行过程仅需知道前车的信息即可实现基于前车位置的追踪。相对传统的CBTC系统有以下优势：

(1)降低了系统复杂度，地面ZC子系统、CI子系统的精简到车载，减少了轨旁设备的数量，相对ZC来说列车需要维护的信息量小；

(2)列车通过前车信息直接计算移动授权具有更高的实时性；

(3)车载设备的智能化水平更高，列车自主计算追踪间隔的方式相对ZC更为灵活，在实现安全防护的同时可进一步提高效率。

本申请的目的是提供一种车车通信系统列车自主识别前车的方案。前车识别是车车通信系统中实现列车追踪的必要条件，列车上线后识别出周边列车位置后计算追踪间隔，能够有效防护列车运行的安全，提供列车运行的效率。

本发明实施例提供了一种相对简便的前车识别方法，不需要额外增加其他设备，在车车通信已有的系统组成上实现列车对前车ID的识别，即列车通过与前方OC建立通信可识别出前方OC中的在线列车。

结合图3和图4所示，其中，图3示出了基于车车通信的列车运行控制系统的工作过程示意图，图4示出了为本发明一实施例提供的基于对象控制器的前车识别方法的流程示意图；本实施例的方法包括下述步骤：

101、在列车驶入OC的管辖区域之前，所述列车的车载控制器与所述OC通信交互，获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息。

102、车载控制器根据所有运行列车的ID信息与每一ID信息对应的列车进行通信，获得每一ID信息对应列车的位置信息。

103、车载控制器采用计轴排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息。

本实施例中前车识别方法在识别出相邻前车之后，所述车载控制器可与识别出的相邻前车建立通信连接，用于获取相邻前车的运行状态信息。由此，列车自主计算移动授权对列车运行间隔具有更灵活的控制，可提高了列车的运行效率。

可理解的是，前述步骤101中，当前列车的车载控制器与OC通信交互，还用于获取所述OC管辖范围内计轴信息及其他相关信息，如列车数量、列车标识、列车运行状态等。本实施例中不限定车载控制器和OC的交互信息。

本实施例中，车与车建立通信需要有通信对象的信息来源，即列车需要知道通信对象的ID信息，而对象控制器完美解决了信息来源的问题。

目前，OC维护线路计轴区段占用空闲信息，列车在线路运行需要保持与OC的周期通信，所以OC必然具有所有与其通信列车的信息，以OC作为列车识别对象的信息来源，能够识别到OC管辖区域内所有通信列车的信息。列车与OC区域内的在线列车通信获取到各在线列车位置后，对在线列车位置进行排序，通过搜索确定前车所在位置。

上述方法主要通过车车通信的方式实现列车的追踪运行，对轨旁设备的依赖小，减少了轨旁设备的数量，而且列车自主计算移动授权对列车运行间隔具有更灵活的控制，可提高了列车的运行效率。

可选地，如图5所示，在一种可选的实现方式中，前述的步骤101可包括下述的图中未示出的子步骤1011至子步骤1013：

1011、列车的车载控制器与所述OC建立通信连接，所述OC中存储有所有运行在OC管辖范围内的列车的ID信息。

举例来说，车载控制器可根据电子地图信息确定线路运行中的与当前OC相邻的下一OC的标识信息；根据所述下一OC的标识信息与所述OC建立通信连接。

也就是说，车载控制器可预先获得待进入管辖范围的OC的标识信息，进而建立通信连接。

1012、车载控制器向所述OC发送获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息的请求；

1013、车载控制器接收所述OC根据所述请求返回的包括所有运行列车的ID信息的响应，获得该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息。

当前，车车通信没有轨旁ZC的环境下，列车在线路运行需要主动识别线路状态、自主计算安全行驶的范围。因此，列车在进入OC管辖区域之前，需要从OC获取线路信息，然后对这个信息进行筛选，得到运行前方的线路状态信息。

通过上述方式，OC与所有运行在OC区域内的列车维持通信，在OC中就会有所有通信对象的ID名称即ID信息，对这些通信对象的ID进行整理便能得到当前OC通信的所有列车的ID列表，如下表一。

当前列车1得到表一的ID列表后，可知道当前运行在OC管辖区域的通信列车数量，根据表中的ID可查的各列车的ID地址，完成在线列车识别。

表一OC中在线列车列表

也就是说，图5中的当前列车1与OC建立通信后，从OC中得到OC区域内区段占用信息的同时，也能够得到当前OC正在通信的所有通信列车信息。例如，1车进入OC区域前与OC建立通信，可得到OC中的通信车列车ID列表如上表一。

上述图3至图5所示的方法的实现以列车同对象控制器建立通信为基础，现有的对象控制器设在轨旁主要实现轨旁信息的采集以及轨旁设备的控制，列车同对象控制器建立通信后得到对象控制器管辖区域内的线路信息，以及确定该对象控制器管辖范围内的所有列车的ID信息。对象控制器的位置信息以及对象控制器的功能在本实施例中均未改变。

举例来说，如图6A和图6B所示，前述的步骤102可包括下述的图中未示出的子步骤1021至子步骤1022：

1021、针对所有运行列车的ID信息中的每一个，所述车载控制器向该ID信息对应的列车发送用于获取该列车位置信息的通信请求。

1022、车载控制器接收该ID信息对应的列车根据所述通信请求返回的通信回复信息。

本实施例中的通信回复信息可包括该列车的ID信息、该列车的计轴偏移量信息。

或者，上述的通信回复信息可包括：该列车的ID信息、该列车的计轴偏移量信息和该列车的运行方向。

通常轨道上设置有轨道计轴器，该轨道计轴器用以检测列车通过轨道上某一点(计轴点)的车轴数，以检查两个计轴点之间或轨道区段内的空间情况，或判定列车通过计轴点的时间等。每一列车上的传感器可与轨道计轴器进行交互，确定该列车车头和车尾的计轴偏移量。

本实施例中列车的计轴偏移量信息可包括该列车车头的计轴偏移量信息和该列车车尾的计轴偏移量信息。

在车车通信系统中，车与车之间可通过通信请求和通信回复的方式进行通信。类似呼叫—应答的方式，当列车向其他列车发送通信请求后，收到通信请求的列车会向通信请求的发起方发送通信回复，未收到通信请求的列车则不会进行任何通信回复。

在此，完成在线列车识别的列车，根据各在线列车的ID向OC区域内在线列车发起通信请求，目的是获取各在线列车的位置信息；在线列车收到通信请求后，相应的会给通信请求的发起方进行通信回复。图6A和图6B中，1车已成功获取到了OC区域内各在线列车的位置信息及所有在线列车的计轴偏移量信息。

进一步地，如图7所示，若子步骤1022中的通信回复信息包括：该列车的ID信息和该列车的计轴偏移量信息；此时，前述图4所示的方法中的步骤103可包括下述的子步骤1031至子步骤1033：

1031、车载控制器将所述OC的管辖区域的计轴信息进行排序；所述OC的管辖区域的计轴信息为所述车载控制器预先与所述OC交互获取的。

该子步骤中OC的管辖区域的计轴信息进行排序可理解为当前OC的管辖区域的轨道上的所有轨道计轴器的位置信息排序，以构建对应的虚拟轨道。

1032、根据所有列车的计轴偏移量信息，将每一列车的ID信息与排序的计轴信息进行匹配，确定所有ID信息对应列车的排列顺序。

该子步骤中，根据每一列车的计轴偏移量，可以在前述构建对应的虚拟轨道上标出对应的每一列车的大概位置，进而根据标出的每一列车的大概位置确定列车的排列顺序。

1033、根据所有ID信息对应列车的排列顺序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息。

应说明的是，通常，OC管辖范围内只有一个方向运行的列车，很少有两个方向同时运行的列车。为此，上述子步骤1031至子步骤1033可以实现。

另外，若OC管辖范围内有两个方向运行的列车，此时，由于每一列车的计轴偏移量信息包括该列车车头的计轴偏移量、该列车车尾的计轴偏移量，故，根据每一列车车头和车尾的位置关系，进而可较好的确定与当前列车运行方向一致的相邻前车。

另一实施例中，若子步骤1022中的通信回复信息包括：该列车的ID信息、该列车的计轴偏移量信息和该列车的运行方向；

此时，前述图4所示的方法中的步骤103可包括下述的子步骤1031a至子步骤1034a：

1031a、车载控制器将所述OC的管辖区域的计轴信息进行排序。

本实施例中，OC的管辖区域的计轴信息为所述车载控制器预先与所述OC交互获取的。

1032a、根据所有列车的运行方向，获取与当前列车的运行方向一致的列车的ID信息。

1033a、根据运行方向一致的每一列车的ID信息及该列车的计轴偏移量信息，将运行方向一致的每一列车的ID信息与排序的计轴信息进行匹配，确定所有ID信息对应列车的排列顺序。

1034a、根据所有ID信息对应列车的排列顺序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息。

可理解的是，经过前面的在线列车识别、发送通信请求、接收通信回复信息后，当前列车需要对接收到的在线列车进行处理，从这些在线列车信息中识别出前车。

本实施例中，通过一种基于计轴的排序方式对在线列车信息进行处理，将各个在线列车与OC区域内的计轴(轨道计轴器)进行对号入座，通过添加列车序列的形式描述计轴内列车位置，具体排序方法如下：

当计轴区段内运行一列车时，该计轴区段内的列车序列应存储该车的ID和该车的列车类型；当计轴区段内运行多列车时，根据各列车距离计轴区段终点的位置，由近及远依次添加多列车。

如图7所示，两列车运行在同一计轴区段内，当前车载根据列车回复的位置信息，确定两列车在计轴区段内的顺序。沿着计轴区段支持的运行方向，此时该计轴的列车序列中1车在前，2车在后。

当前列车排序完成后，从当前列车所在计轴区段往前搜索，找到运行前方第一个有占用的计轴区段，与列车排序结果进行匹配，匹配到计轴区段中的第一列车即当前列车的前车。到此，前车识别已经完成，基于识别出来的相邻前车，当前列车通过无线通信与前车建立通信链接，获取前车的位置、速度、运行方向等信息，结合本车的运行信息计算移动授权后追踪前车运行，实现基于车车通信的移动闭塞。

由此，当前列车的车载控制器可以进行OC管辖范围内在线列车的识别、排序，最后找出可以追踪运行的相邻前车。

如图8所示，图8示出了本发明一实施例提供的车载控制器的结构示意图，本实施例的车载控制器包括：ID信息获取单元21、位置信息获取单元22和识别单元23；

其中，ID信息获取单元21用于在列车驶入对象控制器OC的管辖区域之前，与所述OC通信交互，获取该OC管辖范围内所有运行列车的ID信息；

位置信息获取单元22用于根据所有运行列车的ID信息与每一ID信息对应的列车进行通信，获得每一ID信息对应列车的位置信息；

识别单元23用于采用计轴排序方式将所有ID信息对应列车的位置信息进行排序，识别出当前列车的相邻前车的ID信息。

本实施例的车载控制器可执行前述的方法实施例的内容，详见上述记载，该处不再详述。

另外，本发明实施例还提供一种列车，该列车包括列车本体和上述任意所述的车载控制器，该车载控制器安装在列车车体上。

本实施例的方案抓住对象控制器必然需要与列车进行通信的特点，在不改变对象控制器的基本功能结构的前提下，通过挖掘对象控制器中的信息，实现了基于对象控制器的前车识别。进一步地，通过车与车直接通信进行识别，相对车地通信的方式通信延时低，具有更高的实时性，且实现更为灵活的运行间隔控制，提高轨道交通的运行效率。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

本领域技术人员可以理解，实施例中的各步骤可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。