本发明涉及一种基于rfid的轨道列车辅助控制方法，属于列车控制领域。
背景技术：
铁路运输是中国最为普遍和广泛的运输方式，随着中国铁路的不断进步和发展，现在的铁路的速度已经越来越快，行车密度越来越高，那么相应的，铁路安全的重视程度也就越来越高。近年来发生的铁路事故多半都是由于调度和人为的失误引起的，所以应该进一步地提高设备的可靠性，提高设备自动地安全保障性，减小事故发生的可能。
中国铁路目前的列车运行控制系统ctcs2、ctcs3都是通过轨道电路对列车的位置进行定位，无法摆脱对轨道电路物理分隔区段的依赖；即使在使用移动闭塞或者虚拟闭塞方式的系统，可以大幅减少轨道区段的分隔数量，但由于受通信速度和系统响应时间的限制，越来越来满足高行车密度的要求。而且，一旦轨道电路出现了故障，调度指挥中心就无法确定区间列车的位置及对列车进行安全可靠地调度，安全无法保证。
还有相关研究致力于车车通信系统，即先行列车向后续列车发送包含列车信息的传送信号，后续列车的车载装置读取所接收到的先行列车的列车信息，根据与先行列车同样地检测或者算出的后续列车的当前位置和列车速度，控制后续列车的行驶速度。但是，如果后续列车错误地接收到不是紧接在之前的先行列车而是更前方的先行列车的信号，并根据该列车的列车位置来控制后续列车的行驶速度，则存在超过允许范围而接近原来的先行列车这样的问题，而且，这种方式依然受到通信速度的限制，也大大受限于环境因素，很难满足高行车密度要求。
面对现在高行车密度和高安全标准的要求，考虑到成本、建设难度等各方面的问题，亟需一种可以快速建设、低成本、易于维护且可以独立于原先系统之外的辅助轨道列车控制方法。
技术实现要素：
本发明的发明目的是提供一种可以快速建设、低成本、易于维护的基于rfid的轨道列车辅助控制方法，该控制方法可满足现在高行车密度和高安全标准的要求。
本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：一种基于rfid的轨道列车辅助控制方法，包括沿轨道布置应答器，在列车上安装车载设备，所述应答器为内置有所在位置信息的可读写rfid电子标签，所述车载设备包括rfid读写器和运行控制系统；rfid电子标签沿轨道布置的密度根据所在轨道线路上行驶的列车的行驶速度、行车密度等因素确定；
每个列车经过rfid电子标签时，列车上的rfid读写器向rfid电子标签写入自身的列车信息，并读取rfid电子标签内储存的位置信息和同一方向先行列车在经过所述rfid电子标签时写入的列车信息，所述列车信息包括列车id信息和列车运行状态信息；
所述rfid电子标签内储存的同一方向先行列车在经过所述rfid电子标签时写入的列车信息包括从当前列车通过所述rfid电子标签的时间点往前一段时间内储存的所有先行列车的列车信息；具体读取rfid电子标签内储存的从当前列车通过所述rfid电子标签的时间点往前多长时间内储存的所有先行列车的列车信息根据线路繁忙程度而定，对于较为繁忙线路，rfid电子标签同一时间段内储存较多列车信息，列车相隔时间较短，rfid读写器读取rfid电子标签内储存的从当前列车通过所述rfid电子标签的时间点往前较短时间内储存的所有先行列车的列车信息；对于车流较少的线路，rfid电子标签同一时间段内储存较少列车信息，列车相隔时间较长，rfid读写器读取rfid电子标签内储存的从当前列车通过所述rfid电子标签的时间点往前较长时间内储存的所有先行列车的列车信息；
运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的信息，确定列车位置信息，并对列车之间的相对位置和追踪关系进行逻辑判断，根据判断结果对列车的运行进行控制。
进一步，本发明所述列车运行状态信息包括列车速度、列车加速度及列车通行时间。列车的速度和加速度均可通过现有的车载设备获得。
更进一步，本发明所述运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的信息，对列车之间的相对位置和追踪关系进行逻辑判断，根据判断结果对列车的运行进行控制包括：后续列车通过rfid电子标签时，列车上的运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车的速度、加速度和通行时间，判断后续列车与先行列车之间的距离，然后根据后续列车与先行列车之间的距离、后续列车与先行列车的速度及加速度差异控制后续列车的运行，如果列车间的相对位置短于设定距离，则产生预警信息。
更进一步，所述运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的信息，对列车之间的相对位置和追踪关系进行逻辑判断，根据判断结果对列车的运行进行控制包括：所述运行控制系统内储存有线路基础数据库，所述线路基础数据库包括铁路线路数据模型，铁路线路数据模型上标记有沿轨道布置的rfid电子标签位置；
后续列车通过rfid电子标签时，后续列车上的运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的位置信息、先行列车的列车信息和铁路线路数据模型，判断先行列车的方位信息，并预测先行列车经过下一个rfid电子标签的通行时间；
后续列车到达下一个rfid电子标签时，后续列车上的运行控制系统将rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车经过所述下一个rfid电子标签时写入的实际通行时间与之前预测的先行列车经过此rfid电子标签的通行时间进行对比，判断先行列车运行是否正常；
运行控制系统根据判断的先行列车的运行情况，控制后续列车的运行，如果先行列车运行异常，则产生预警信息并与先行列车或列车调度中心联系。
进一步，本发明所述rfid读写器包括布置在列车车头位置的第一rfid读写器和布置在列车车尾位置的第二rfid读写器；列车车头经过rfid电子标签时，第一rfid读写器读取rfid电子标签内储存的信息，并向rfid电子标签写入自身的列车信息；列车车尾经过rfid电子标签时，第二rfid读写器读取rfid电子标签内储存的信息，并向rfid电子标签写入自身的列车信息。
更进一步，本发明所述运行控制系统根据第一rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的位置信息和第二rfid读写器取的rfid电子标签内储存的位置信息确定列车的精确定位。
更进一步，本发明所述第一rfid读写器和第二rfid读写器读取的同一个rfid电子标签内储存的先行列车信息(先行列车在经过所述rfid电子标签时写入的列车信息)相互冗余，运行控制系统对两个rfid读写器读取的信息进行对比，确定先行列车信息。
更进一步，本发明所述第一rfid读写器向rfid电子标签写入列车id信息和和列车车头通过所述rfid电子标签时列车的速度、加速度和通行时间，第二rfid读写器向rfid电子标签写入列车id信息和列车车尾通过所述rfid电子标签时列车的速度、加速度和通行时间，rfid电子标签自动保留同一列车较迟写入的列车速度和加速度信息(根据列车id信息判断同一列车，根据列车行进方向命名车头与车尾，布置于车尾位置的rfid读写器向rfid电子标签写入的列车信息为较迟写入的信息，这种操作可通过事先对rfid电子标签编码设定)，并同时保留列车车头通行时间和列车车尾通行时间；所述列车通行时间包括列车车头通行时间和列车车尾通行时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明仅需在轨旁要布置rfid电子标签，成本低，易于维护，不易受外界因素干扰，在行车密度大的地方，可以密集布置，提高行车安全性。
二、本发明利用现在rfid电子标签的可读写功能，配合布置于列车上的rfid读写器即可实现前后列车之间的距离控制，列车位置追踪、运行轨迹记录；相比于现有的固定闭塞方式、移动闭塞方式和虚拟闭塞方式，可大大提高列车行车密度，满足现在高行车密度要求。
三、相比于车车间通信的列车控制系统中，不仅具备定位功能，还可避免错误接收或由于环境因素接收不到，安全性更高，具有更强的抗环境干扰能力，而且不受通信速度影响，可满足高发车频率和行车密度的要求。
四、本发明对列车运行状态的实时监测不依赖现有轨道地面设备确定列车位置信息，不受现有地面设备故障的影响，是一种独立于原先系统之外的辅助轨道列车控制方法，保证列车的运行安全。
五、以本发明方法作为基础，可进一步开发一套完整的轨道列车控制方法，相比于现有控制方法，无需沿线架设大量的通信基础设施，成本低，易于维护。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
具体实施方式
实施例一
一种基于rfid的轨道列车辅助控制方法，包括沿轨道布置应答器，在列车上安装车载设备，其特征在于：所述应答器为内置有所在位置信息的可读写rfid电子标签，所述车载设备包括rfid读写器和运行控制系统。
每个列车经过rfid电子标签时，列车上的rfid读写器向rfid电子标签写入自身的列车信息，并读取rfid电子标签内储存的位置信息和同一方向先行列车在经过所述rfid电子标签时写入的列车信息，所述列车信息包括列车id信息和列车运行状态信息；本例中所述列车运行状态信息包括列车速度、列车加速度及列车通行时间。
本例中所述rfid读写器包括布置在列车车头位置的第一rfid读写器和布置在列车车尾位置的第二rfid读写器；列车车头经过rfid电子标签时，第一rfid读写器读取rfid电子标签内储存的信息，并向rfid电子标签写入自身的列车信息；列车车尾经过rfid电子标签时，第二rfid读写器读取rfid电子标签内储存的信息，并向rfid电子标签写入自身的列车信息。
本例中第一rfid读写器向rfid电子标签写入列车id信息和列车车头通过所述rfid电子标签时列车的速度、加速度和通行时间，第二rfid读写器向rfid电子标签写入列车id信息和列车车尾通过所述rfid电子标签时列车的速度、加速度和通行时间，rfid电子标签自动保留同一列车较迟写入的列车速度和加速度信息，并同时保留列车车头通行时间和列车车尾通行时间；所述列车通行时间包括列车车头通行时间和列车车尾通行时间。
本例中运行控制系统根据第一rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的位置信息和第二rfid读写器取的rfid电子标签内储存的位置信息确定列车的精确定位。
本例中运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的信息，对列车之间的相对位置和追踪关系进行逻辑判断，根据判断结果对列车的运行进行控制，具体包括：后续列车通过rfid电子标签时，列车上的运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车的速度、加速度和通行时间(包括列车车头通行时间和列车车尾通行时间)，判断后续列车与先行列车之间的距离，然后根据后续列车与先行列车之间的距离、后续列车与先行列车的速度及加速度差异控制后续列车的运行，如果列车间的相对位置短于设定距离，则产生预警信息，产生预警信息后，列车根据具体情况采取减速、急停等措施。
本例中第一rfid读写器和第二rfid读写器读取的同一个rfid电子标签内储存的先行列车信息相互冗余，运行控制系统对两个rfid读写器读取的信息进行对比，确定先行列车的速度、加速度和通行时间。
实施例二
一种基于rfid的轨道列车辅助控制方法，包括沿轨道布置应答器，在列车上安装车载设备，其特征在于：所述应答器为内置有所在位置信息的可读写rfid电子标签，所述车载设备包括rfid读写器和运行控制系统。
每个列车经过rfid电子标签时，列车上的rfid读写器向rfid电子标签写入自身的列车信息，并读取rfid电子标签内储存的位置信息和同一方向先行列车在经过所述rfid电子标签时写入的列车信息，所述列车信息包括列车id信息和列车运行状态信息；本例中所述列车运行状态信息包括列车速度、列车加速度及列车通行时间。
运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的信息，确定列车位置信息，并对列车之间的相对位置和追踪关系进行逻辑判断，根据判断结果对列车的运行进行控制，本例中具体包括：后续列车通过rfid电子标签时，列车上的运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车的速度、加速度和通行时间，判断后续列车与先行列车之间的距离，然后根据后续列车与先行列车之间的距离、后续列车与先行列车的速度及加速度差异控制后续列车的运行，如果列车间的相对位置短于设定距离，则产生预警信息，产生预警信息后，列车根据具体情况采取减速、急停等措施。
实施例三
一种基于rfid的轨道列车辅助控制方法，包括沿轨道布置应答器，在列车上安装车载设备，其特征在于：所述应答器为内置有所在位置信息的可读写rfid电子标签，所述车载设备包括rfid读写器和运行控制系统。
每个列车经过rfid电子标签时，列车上的rfid读写器向rfid电子标签写入自身的列车信息，并读取rfid电子标签内储存的位置信息和同一方向先行列车在经过所述rfid电子标签时写入的列车信息，所述列车信息包括列车id信息和列车运行状态信息；本例中所述列车运行状态信息包括列车速度、列车加速度及列车通行时间。
运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的信息，确定列车位置信息，并对列车之间的相对位置和追踪关系进行逻辑判断，根据判断结果对列车的运行进行控制，本例中具体包括：
所述运行控制系统内储存有线路基础数据库，所述线路基础数据库包括铁路线路数据模型，铁路线路数据模型上标记有沿轨道布置的rfid电子标签位置；
后续列车通过rfid电子标签时，后续列车上的运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的位置信息、先行列车的列车信息和铁路线路数据模型，判断先行列车的方位信息，并预测先行列车经过下一个rfid电子标签的通行时间；
后续列车到达下一个rfid电子标签时，后续列车上的运行控制系统将rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车经过所述下一个rfid电子标签时写入的实际通行时间与之前预测的先行列车经过此rfid电子标签的通行时间进行对比，判断先行列车运行是否正常；
下面举例说明：后续列车通过rfid电子标签(记为rfid电子标签m)时，rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的其中一个先行列车a的列车速度为v，列车加速度为a，列车通行时间为tm(先行列车a经过rfid电子标签m时写入的)，下一个rfid电子标签(记为rfid电子标签n)与当前rfid电子标签(rfid电子标签m)的距离为x(通过铁路线路数据模型获得)；则后续列车上的运行控制系统预测的先行列车a经过下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)的通行时间为t′n，
后续列车到达下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)时，后续列车上的rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车a经过所述下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)时的实际通行时间tn(先行列车a经过所述rfid电子标签n时写入的)，后续列车上的运行控制系统将先行列车a经过所述下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)时的实际通行时间tn与之前预测的先行列车a经过该rfid电子标签(rfid电子标签n)的通行时间t′n进行对比，判断先行列车运行是否正常；
可根据实际情况设定具体判断标准，比如可以设定同一列列车对应同一个电子标签的实际通行时间和预测通行时间(比如先行列车a对应电子标签n的实际通行时间tn和预测通行时间t′n)之间的差值大于设定的阈值，则判定先行列车出现了故障。
运行控制系统根据判断的先行列车的运行情况，控制后续列车的运行，如果先行列车运行异常，则产生预警信息并与先行列车或列车调度中心联系，产生预警信息后，列车根据具体情况采取减速、急停等措施。
实施例四
一种基于rfid的轨道列车辅助控制方法，包括沿轨道布置应答器，在列车上安装车载设备，其特征在于：所述应答器为内置有所在位置信息的可读写rfid电子标签，所述车载设备包括rfid读写器和运行控制系统。
每个列车经过rfid电子标签时，列车上的rfid读写器向rfid电子标签写入自身的列车信息，并读取rfid电子标签内储存的位置信息和同一方向先行列车在经过所述rfid电子标签时写入的列车信息，所述列车信息包括列车id信息和列车运行状态信息；本例中所述列车运行状态信息包括列车速度、列车加速度及列车通行时间。
本例中所述rfid读写器包括布置在列车车头位置的第一rfid读写器和布置在列车车尾位置的第二rfid读写器；列车车头经过rfid电子标签时，第一rfid读写器读取rfid电子标签内储存的信息，并向rfid电子标签写入自身的列车信息；列车车尾经过rfid电子标签时，第二rfid读写器读取rfid电子标签内储存的信息，并向rfid电子标签写入自身的列车信息。
本例中第一rfid读写器向rfid电子标签写入列车id信息和列车车头通过所述rfid电子标签时列车的速度、加速度和通行时间，第二rfid读写器向rfid电子标签写入列车id信息和列车车尾通过所述rfid电子标签时列车的速度、加速度和通行时间，rfid电子标签自动保留同一列车较迟写入的列车速度和加速度信息，并同时保留列车车头通行时间和列车车尾通行时间；所述列车通行时间包括列车车头通行时间和列车车尾通行时间。
本例中运行控制系统根据第一rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的位置信息和第二rfid读写器取的rfid电子标签内储存的位置信息确定列车的精确定位。
本例中运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的信息，对列车之间的相对位置和追踪关系进行逻辑判断，根据判断结果对列车的运行进行控制，具体包括：
所述运行控制系统内储存有线路基础数据库，所述线路基础数据库包括铁路线路数据模型，铁路线路数据模型上标记有沿轨道布置的rfid电子标签位置；
后续列车通过rfid电子标签时，后续列车上的运行控制系统根据rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的位置信息、先行列车的列车信息和铁路线路数据模型，判断先行列车的方位信息，并预测先行列车经过下一个rfid电子标签的通行时间；
后续列车到达下一个rfid电子标签时，后续列车上的运行控制系统将rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车经过所述下一个rfid电子标签时写入的实际通行时间与之前预测的先行列车经过此rfid电子标签的通行时间进行对比，判断先行列车运行是否正常；
本例中第一rfid读写器和第二rfid读写器读取的同一个rfid电子标签内储存的先行列车信息相互冗余，运行控制系统对两个rfid读写器读取的信息进行对比，确定先行列车的列车信息。
下面举例说明：后续列车通过rfid电子标签(记为rfid电子标签m)时，第一rfid读写器和第二rfid电子标签均读取的rfid电子标签内储存的列车信息，并通过对比确定先行列车的列车信息，其中一个先行列车a的列车速度为v，列车加速度为a，列车车头通行时间为tm1，列车车尾通行时间为tm2(先行列车a经过rfid电子标签m时写入的)，下一个rfid电子标签(记为rfid电子标签n)与当前rfid电子标签(rfid电子标签m)的距离为x(通过铁路线路数据模型获得)；则后续列车上的运行控制系统预测的先行列车a经过下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)的列车车头通行时间为t′n1，
后续列车到达下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)时，后续列车上的rfid读写器读取的rfid电子标签内储存的先行列车a经过所述下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)时的实际列车车头通行时间tn1和实际列车车尾通行时间tn2(先行列车a经过所述rfid电子标签n时写入的)，后续列车上的运行控制系统将先行列车a经过所述下一个rfid电子标签(rfid电子标签n)时的实际通行时间(包括列车车头通行时间tn1和列车车尾通行时间tn2)与之前预测的先行列车a经过该rfid电子标签(rfid电子标签n)的通行时间(包括预测的列车车头通行时间t′n1和列车车尾通行时间t′n2)进行对比，判断先行列车运行是否正常；实际列车车头通行时间tn1与预测列车车头通行时间t′n1对比，实际列车车尾通行时间tn2与预测列车车尾通行时间t′n2对比；
可根据实际情况设定具体判断标准，比如可以设定同一列列车对应同一个电子标签的实际通行时间和预测通行时间(比如先行列车a对应电子标签n的实际通行时间和预测通行时间)之间的差值大于设定的阈值，则判定先行列车出现了故障。
运行控制系统根据判断的先行列车的运行情况，控制后续列车的运行，如果先行列车运行异常，则产生预警信息并与先行列车或列车调度中心联系，产生预警信息后，列车根据具体情况采取减速、急停等措施。