列车行车路径的规划方法和车载控制器与流程

本申请涉及信息处理领域，尤指一种列车行车路径的规划方法和车载控制器。
背景技术：
：列车信号控制系统是列车自动控制系统(列控系统)的主体，主要负责对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，保证列车能够安全运行、提高运行效率。信号系统主要包括列车自动防护(automatictrainprotection，atp)功能、列车自动驾驶(automatictrainoperation，ato)功能以及与地面设备中的列车自动监控(automatictrainsupervision，ats)和计算机联锁系统(computerbasedinterlocking，cbi)等子系统。其中，atp、ats、cbi为安全苛求系统(sil4)，ato为sil3级子系统，主要实现列车的自动驾驶功能。高速干线铁路主要使用ctcs-1/2/3级的信号系统，而城市轨道交通(地铁)一般使用基于通信的列车自动控制系统(communicationbasedtraincontrolsystem，cbtc)作为列控系统主体。在相关技术中，cbtc系统基于车-地的双向通信，通过车载控制器(vehicleon-boardcontroller，vobc)和地面控制器(zc)实时交互车辆和地面数据，实现列车的安全运行。地面控制器作为控制中心，计算辖区内所有列车的移动授权(movingauthority，ma)；vobc作为车载控制器，向地面控制器周期性汇报车辆当前运行状态，并根据地面控制器下达的移动授权计算列车控速曲线。上述中心化的系统架构在使用构成中，由于轨旁元件数量多，运营成本和维护较高。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本申请提供了一种列车行车路径的规划方法和车载控制器，能够降低列车的运营维护成本。为了达到本申请目的，本申请提供了一种列车行车路径的规划方法，包括：获取列车在行驶过程中的当前位置；根据预先获取的行车计划和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划。在一个示例性实施例中，所述根据预先获取的行车计划和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划，包括：根据路网资源的故障状态以及列车自动监控ats下达的行车计划，进行列车行车路径的规划。在一个示例性实施例中，所述方法还包括：当所述列车当前无路径或规划路径范围内的资源状态发生变化时，进行列车的行车路径的规划。在一个示例性实施例中，所述列车的行车路径是通过如下方式得到的，包括：所述行车计划包括行驶方向及目的地标记信息；根据所述列车所在的路网拓扑信息，确定所述列车行驶的直股轨道；按照所述列车的行驶方向，查询所述直股轨道上各个轨道区段的占用状态信息；在直股轨道上各个轨道区段的占用状态为空闲可用时，利用空闲可用的轨道区段，计算所述列车的行车路径。在一个示例性实施例中，所述列车的行车路径还通过如下方式得到，包括：在直股轨道上至少一个轨道区段的使用状态为非正常占用或故障时，确定能绕过该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；或者，回退至上一个轨道区段，并确定可用的道岔资源，得到能够代替该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；利用直股轨道上空闲可用的轨道区段以及已确定的目标轨道，计算所述列车的行车路径。一种车载控制器vobc，其特征在于，包括列车自动驾驶系统ato和列车自动防护系统atp，其中：所述列车自动防护系统atp设置有行车路径规划模块，所述行车路径规划模块根据上文任一所述的方法计算列车的行车路径。本申请实施例提供的技术方案，获取列车在行驶过程中的当前位置，根据预先获取的行车计划及和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划，实现列车自主规划路径的目的，减少与地面控制中心的交互，有效减少轨旁设备的部署，降低列车的运营成本。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请提供的列车控制方法的流程图；图2为本申请提供的基于车-车通信的vobc与vobc的通信协议模型的示意图；图3为本申请提供的基于车-车通信的数据通信的交互图；图4为本申请提供的路网系统中直接关系列车(drt)搜索的示意图；图5为本申请实施例提供的列车行车路径的规划方法的示意图；图6为本申请提供的基于车车通信的cbtc系统中列车移动授权的计算方法的流程图；图7为本申请提供的列车控制系统的示意图；图8为本申请提供的基于车-车通信的cbtc系统架构的示意图；图9为本申请提供的atc系统的架构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。图1为本申请提供的列车控制方法的流程图。图1所示方法包括：步骤101、判定列车的所有直接关系列车，其中所述直接关系列车为路网拓扑信息中与所述列车直接相邻的列车；在一个示例性实施例中，直接关系列车为能够提供行驶状态控制的参考列车，该直接关系列车为列车的行驶安全等方面提供数据支持。所述直接关系列车是基于路网拓扑信息来挑选的，与轨道默认运营方向无关，只考虑轨道的拓扑连接关系，其中，直接相连是指在路网拓扑图中不通过其他列车可以与列车相连。利用路网拓扑信息，可以快速直观地获取列车行驶过程中的位置，方便确定列车间的相对位置，为快速确定直接关系列车提供数据基础，另外，选择能够直接相连的列车作为直接关系列车，因为上述列车的行驶状态对本列车的安全行驶最具有数据参考价值，在保证得到准确数据的条件下，去除了对本列车的安全行驶价值低的列车，有效控制了数据的采集量，提高了工作效率。步骤102、获取所述直接关系列车的控车信息；在一个示例性实施例中，所述直接关系列车的控车信息可以通过与地面控制中心获取对应列车的控车信息，或者，通过直接关系列车获取控车信息。在一个示例性实施例中，所述获取所述直接关系列车的控车信息，包括：建立所述列车与所有直接关系列车之间的通信连接；利用所述通信连接，从所述直接关系列车获取所述直接关系列车的控车信息。在本示例性实施例中，通过车-车通信来获取列车的控车信息，可以有效减少列车的控车信息的传输时间，提高信息的传输效率。其中，车-车的通信可以通过在列车均安装无线电定位天线，利用无线电定位天线捕捉北斗短报文进行通信实现；在一个示例性实施例中，所述建立所述列车与所有直接关系列车之间的通信连接，包括：建立列车的车载控制器与直接关系列车的车载控制器之间的通信连接。在本示例性实施例中，基于车载控制器的车-车通信，借助列车自带的车载控制器，无需增加硬件成本。图2为本申请提供的基于车-车通信的vobc与vobc的通信协议模型的示意图。如图2所示，vobc间的通信方式说明如下：在一个示例性实施例，通信连接仅能由ip地址最后一位较小的vobc发起安全连接的建立过程。其中，通信流程可以包括：1、vobc与vobc采用周期发送进行通信。2、通信双方均采用大端字节序进行数据传输。3、vobc与vobc均应对接收的应用层信息进行判断和逻辑运算。其中，vobc与vobc通信的应用层信息的定义可以参见表1。信息类型信息包名发送方向字节长度发送方式0x0202列车位置信息vobc→vobc4到无穷大周期0x0208vobc城市自定义帧vobc→vobc4到无穷大周期0x020avobc厂商自定义帧vobc→vobc4到无穷大周期表1在一个示例性实施例中，直接关系列车作为本列车的直接通信列车，本列车只与这些直接通信列车建立通信连接，其中所述通信连接是利用车-车通信cbtc系统中新增的与其他车辆上vobc进行通信的通信接口来实现的。其中，通信连接是利用wifi或移动通信网络(例如，长期演进lte系统等)进行数据的传输；在上述通信连接上，车-车之间可以基于ieee802.11为通信协议进行数据传输。在一个示例性实施例中，所述建立所述列车的车载控制器与所有直接关系列车的车载控制器之间的通信连接，包括：如果所述列车为首次向对象控制伺服器(objectcontrolserver，ocs)注册，则向所有直接关系关系列车发送用于建立通信连接的请求信息；接收对所述请求信息的反馈结果。在本示例性实施例中，在车-车通信系统建立后，首次向ocs注册的列车为新加入到车-车通信系统的列车，由新加入的列车主动向直接关系列车建立通信连接，可以有效保证该列车能够与所有的直接关系列车相连，避免因沿用预设的通信连接触发机制造成新加入的列车未与部分直接关系列车建立通信连接的情况的发生。图3为本申请提供的基于车-车通信的数据通信的交互图。如图2所示，所述交互信息包括：列车均在入网前，均向控制伺服器(objectcontrolserver，ocs)进行注册。如果列车首次与ocs注册时，列车应主动向所有drt列车发起建立通信；如果列车非首次与ocs注册时，由车载车组号较小者发起建立通信连接。在通信建立后，列车周期向drt发送本车的控车数据。在列车有2个以上的直接关系列车时，对多辆drt发起注册请求，通信连接请求(注册请求)及列车间相互发送的通信数据都应包含数据来源(数据发送方)标识和发送对象方(数据接收方)标识。以a车为例，drt为b车和c车，注册请求中包含本车标识(a车)和请求对象标识(b车和c车)。步骤103、根据所述直接关系列车的控车信息，控制所述列车的行驶行为。在一个示例性实施例中，控车信息可以为位置、速度等重要控车信息。本申请实施例提供的方法，获取列车所有的直接关系列车，获取所述直接关系列车的控车信息，根据所述直接关系列车的控车信息，控制所述列车的行驶行为，实现列车自主管理行驶行为的目的，无需借助轨旁设备受地面控制中心管理行驶行为，减少与地面控制中心的通信，有效减少轨旁设备的部署，降低了列车的运营维护成本。下面对本申请实施例提供的方法作进一步说明：在一个示例性实施例中，所述判定列车的所有直接关系列车，包括：以预先获取的所述列车行驶的轨道区段为搜索起点，按预设的搜索方向，判断所述轨道区段上是否有除所述列车以外的其他列车；如果有其他列车，则选取距离所述列车最近的列车为直接关系列车，且将所述直接关系列车行驶的反方向作为初始直股搜索方向进行直股搜索；如没有其他列车，则将预设的搜索方向作为初始直股搜索方向进行直股搜索。在本示例性实施例中，在搜索直接关系列车时，通过确定搜索起点和搜索方向，在对应的搜索范围内执行搜索，提高搜索的效率。发明人发现，在列车行驶过程中，路线所经过的直股轨道往往会其他直股轨道汇合，而其他直股轨道上的列车在轨道汇合后，也会与本列车共有同一条轨道，因此，这些列车的行驶状态也会对本列车的行驶状态有影响。在一个示例性实施例中，所述直股搜索具体步骤为：b1：将预先获取的所述列车行驶的轨道区段作为搜索起点，b2：将所述初始直股搜索方向作为搜索方向；b3：依次查询所述列车行驶的直股方向上的所有轨道区段上是否行驶有其他列车，如有其他列车，则将与所述列车直接相邻的列车判定为直接关系列车，并停止当前的列车搜索；如无其他列车，则搜索到直股方向的终点轨道区段时停止当前直股搜索；b4：记录搜索中经过的所有道岔的信息；b5：根据所述道岔的信息，确定所述每个道岔弯轨所连接的直轨轨道；b6：以每个道岔的道岔区域轨道区段为搜索起点，在道岔的每个方向上均执行b3到b5的步骤，直至遍历所有可达轨道后，执行b7；b7：结束搜索，将全部直接关系列车的集合为所有直接关系列车。对于步骤b4，具体包括两种情况：1.在未搜到直股方向的终点轨道区段之前就已经搜索到了直接关系列车，此时就停止搜索了，这种情况是不需要记录未经过搜索的轨道区段的所连接的道岔信息的。2.搜索到直股方向的终点轨道，这时需要记录所有直股方向上的所有轨道区段经过的所有道岔信息。图4为本申请提供的路网系统中直接关系列车(drt)搜索的示意图。如图4所示，目标通信列车由列车的相对位置关系决定，列车在路网上的位置关系可划分为直接关系列车(drt)、间接关系列车(irt)和无关系列车(nrt)。列车只与自己的drt建立通信，传输速度、位置等信息用于ma计算。因此，确认本车的drt是基于车-车通信的cbtc系统的核心功能之一。drt列车的定义为：在无向图中与本车有直接连接关系的列车。其中，无向图含义为不考虑轨道默认运营方向，只考虑轨道的拓扑连接关系，如图4中的6车与7车，虽然他们的联通需要经历折返，但由于两车之间没有其他列车，因此应判定为drt列车。又如6车与12车，虽然经历三个道岔，但由于它们之间没有其他列车，所以应判定为drt列车。综上所述，drt、irt、nrt的判断原则总结如下：drt：不考虑方向的情况，可与本车之间相连的列车为drt；irt：drt列车的drt列车(本车除外)为本车的irt列车；nrt：既不是本车drt亦不是本车irt的列车。以图4所示的路网为例，路网中每辆列车的drt列车如下表所示：本车id对应drt列车id集合1[6]2[7]3[8]4[9]5[10]6[14,7,11,12,15,1]7[14,6,11,12,15,2]8[11,3]9[12,4]10[5,13]11[8,14,6,12,7,15]12[9,15,14,11,6,7]13[17,15,10]14[16,11,6,12,7,15]15[17,13,12,14,11,6,7]16[14]17[15,13]18[16,17,19,20]19[16,17,18,21]20[18]21[19]表2其中，drt的搜索方法包括：1.本地搜索：以电子地图中某轨道区段为起点，根据接收到的其他列车位置判断本轨道区段上是否有本车以外的其他列车。如有其他列车，则取距本车最近列车为drt列车，且取此drt列车的反方向为初始直股搜索方向；如没有其他列车，则根据默认的搜索方向进行直股搜索。2.直股搜索：根据给定的起始轨道区段、初始搜索方向，以直股优先原则一次搜索每个可达的轨道区段上是否有其他列车。如有其他列车，记录为drt列车并终止当前的直股搜索；若无drt列车，则在搜索至终点轨道区段时停止当前直股搜索。3.道岔搜索：根据直股搜索结果，记录搜索中经过的道岔id，根据电子地图找出未被搜索的道岔区域轨道区段(尖轨、直轨或弯轨)，作为下一周期直股搜索的起始轨道区段。4.交替进行直股搜索和道岔搜索，直至所有遍历所有可达的轨道区段。5.结束搜索，输出搜索到的所有drt列车列表。drt算法保证在输入本车id和路网上其他列车位置时，给出正确判断，确认其中的drt列车，从而可以向正确的目标列车发起通信连接。在本示例性实施例中，基于上述流程，可以更加全面的获取到列车的直接关系列车，方便获取列车周边的行驶状态，为后续安全控制列车的行驶提供数据依据。图5为本申请实施例提供的列车行车路径的规划方法的示意图。如图5所示，所述方法包括：步骤501、获取列车在行驶过程中的当前位置；步骤502、根据预先获取的行车计划及和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划。在一个示例性实施例中，所述根据预先获取的行车计划和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划，包括：根据路网资源的故障状态以及列车自动监控ats下达的行车计划，进行列车行车路径的规划。在本示例性实施例中，在进行列车的路径规划时，还要根据所述路网资源的故障状态，确定该段路网是否可用，并根据路网的可用状态进行路径规划。本申请实施例提供的方法，获取列车在行驶过程中的当前位置，根据预先获取的行车计划及和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划，实现列车自主规划路径的目的，减少与地面控制中心的交互，有效减少轨旁设备的部署，降低列车的运营成本。在一个示例性实施例中，所述根据所述直接关系列车的控车信息，控制所述列车的行驶行为，包括：根据所述直接关系列车控车信息，结合以及预先获取的所述列车的位置和速度，控制所述列车的行驶行为。在本示例性实施例中，所述控车信息可以为位置和/或速度，对列车的行驶状态的管理不再利用地面控制中心来处理，而是通过由列车来实现，减少了与外部的交互，提高管理效率。在一个示例性实施例中，所述管理所述列车的行驶行为，包括：在得到所述直接关系列车的位置和速度后，根据预先获取的所述列车的位置及目的地信息，计算所述列车的行车路径。在本示例性实施例中，列车基于获取到的信息，完成对应的路径规划，提高列车的自管理能力，降低与地面管理系统的交互成本。在一个示例性实施例中，当所述列车当前无路径或规划路径范围内的资源状态发生变化时，计算所述列车的行车路径。在本示例性实施例中，行车路径的计算操作是基于条件触发的，通过设置合理的触发条件，可以有效控制列车的硬件资源的消耗，达到优化资源使用的目的。在一个示例性实施例中，所述根据所述列车的位置及目的地信息，计算所述列车的行车路径，包括：获取所述列车的行驶所经过的最小后端所在的轨道区段的标记信息及目的地的标记信息；根据所述轨道区段的标记信息和目的地的标记信息，利用预先获取的车载电子地图，计算所述列车的行车路径。在本示例性实施例中，通过获取列车当前行驶信息以及目的地的信息，利用电子地图，计算所述列车的行车路径，实现列车自身完成路径规划的目的，降低与地面控制中心的交互，从而减少轨旁设备的部署。在一个示例性实施中，所述列车的行车路径是通过如下方式得到的，包括：获取所述列车行驶路径对应的路网拓扑信息，确定所述列车行驶的直股轨道；按照所述列车的行驶方向，搜索查询所述直股轨道上各个的轨道区段的使用占用状态信息；在直股轨道上各个轨道区段的占用状态为空闲可用时，利用空闲可用的轨道区段，计算所述列车的行车路径。在本示例性实施例中，为列车规划行驶路径时，优先选择直轨轨道，控制行车的距离。在一个示例性实施例中，所述列车的行车路径还通过如下方式得到的，包括：在直股轨道上至少一个轨道区段的使用状态为非正常占用或故障时，确定能绕过该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；或者，回退至上一个轨道区段，并确定可用的道岔资源，得到能够代替该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；利用直股轨道上空闲可用的轨道区段以及已确定的目标轨道，计算所述列车的行车路径。在本示例性实施例中，如果优先使用的直轨轨道不能使用时，可以通过上述方式确定可替代的目标轨道，完成路径规划。路径规划的实例如下：根据去中心化的设计理念，列车的行车路径不再由ats分配，改由列车根据自己当前位置、目的地位置及路网当前状态自主、自动的动态规划。从而使列车的运营计划更为灵活，系统整体对于突发情况的应变能力大大加强。同时，行车路径的规划是车载atp计算移动授权(ma)的必要前提，车载atp需在路径规划的范围内计算列车当前ma。路径规划功能由路径规划算法(rma)实现。路径规划计算具体如下：1.路径规划仅在需要时进行，即在列车当前无路径或以规划路径覆盖范围内的资源状态发生改变时进行；2.路径规划不考虑轨道的占用状态，但需考虑轨道的故障状态(或非正常占用状态)；3.路径规划遵循“直股优先”原则；4.当搜索到故障轨道区段(不可用区段)时，算法需根据需要选择：绕过故障区段、从故障区段退回一个轨道区段；5.路径规划的输入为本车最小后端所在轨道区段id、目的地号(来自ats)、车载电子地图等；6.路径规划的输出为路径所含轨道区段id序列，路径经过的道岔序列及对应的道岔状态等。图6为本申请提供的基于车车通信的cbtc系统中列车移动授权的计算方法的流程图。图6所示方法，包括：步骤601、判定列车的行车路径上的所有直接关系列车，其中所述直接关系列车为路网拓扑信息中与所述列车直接相邻的列车；与图1所示的方法对比可以看出，本申请的步骤均获取列车的直接关系列车，且直接关系列车的判定条件相同；不同之处在于，本申请的步骤在于获取的drt只获取行车路径上的。步骤602、获取所有直接关系列车的位置；在一个示例性实施例中，可以获取所有直接关系列车的位置可以通过从地面控制中心获取，也可以通过车-车通信获取，其中车-车通信的方式包括基于北斗短报文或者车载控制器间的通信连接来传输。步骤603、根据所述列车的行车路径以及所有行车路径上的直接关系列车的位置，计算所述列车的移动授权范围。在一个示例性实施例中，直接关系列车的位置是直接影响列车行驶状态的重要参数，利用直接关系列车的位置来列车的移动授权范围，可以更加精准的计算移动授权范围。在一个示例性实施例中，所述根据所述列车的行车路径以及所述所有直接关系列车的位置，计算所述列车的移动授权范围，还包括：当所述列车和所述直接关系列车相向行驶时，获取与所述列车相向行驶的直接关系列车的移动授权范围；在计算所述列车的移动授权范围时，还根据与所述列车相向行驶的直接关系列车的移动授权范围，计算所述列车的移动授权范围。在本示例性实施例中，所述直接关系列车与列车相向行驶时，二者的间距随着时间的变化会越来越短，因此，在列车计算移动授权范围时，还要根据直接关系列车的移动授权范围进行计算。本申请实施例提供的方法，通过判定列车的行车路径上的所有直接关系列车，再获取所有直接关系列车的位置，并根据所述列车的行车路径以及所有行车路径上的直接关系列车的位置，计算所述列车的移动授权范围，实现列车自身移动授权的目的，提高移动授权范围的计算及时性，减少了与地面控制中心的交互，减少了轨旁设备的部署，降低了运营成本。在一个示例性实施例中，在得到所述列车的位置及目的地信息后，根据所述直接关系列车的位置和速度，计算所述列车的行车路径后，还包括：根据所述列车的行车路径，计算所述列车的移动授权范围。在本示例性实施例中，列车自身完成移动授权范围的计算，提高列车的自管理能力，降低与地面管理系统的交互成本。在一个示例性实施例中，在得所述根据所述列车的行车路径，计算所述列车的移动授权范围，包括：计算列车在计算得到的所述行车路径行驶所需的预期的移动授权范围；查询是否允许所述列车配置有所述预期的移动授权范围，得到查询结果；根据所述查询结果，计算所述列车实际的移动授权范围。在本示例性实施例中，通过计算得到预期获取的移动授权范围，再根据获取到的查询结果，确定实际移动授权范围，将原本由地面控制中心处理的压力分担到各个列车，减少了地面控制中心的压力；同时，由列车对移动授权范围进行管理，简化了移动授权的交互流程，提高处理效率。在一个示例性实施例中，所述查询是否允许所述列车配置有所述预期的移动授权范围，得到查询结果，包括：向运行控制系统的对象控制伺服器(objectcontrolserver，ocs)申请所述预期的移动授权范围覆盖内轨道资源的占用；接收对所述预期的移动授权范围覆盖内的资源占用的申请结果，其中所述申请结果指示所述列车能够占用的轨道资源。在本示例性实施例中，在得到预期的移动授权范围后，需要对此ma覆盖范围内的资源向控制伺服器ocs申请占用，以便控制伺服器ocs根据申请占用命令对相应道岔、轨道区段进行锁闭；如果申请成功，则表示完成资源占用，对应生成最终的有效ma，用于生成速度控制曲线；否则，重新计算列车的移动授权范围。接收对所述预期的移动授权范围覆盖内的资源占用的申请结果，其中所述申请结果指示所述列车能够占用的轨道资源。车载vobc进行移动授权ma的计算及列车能够占用的轨道资源的进一步说明：车载计算的ma分为两类：一为根据规划好的路径初步计算得到的预期ma，二为根据预期ma向运行控制系统的对象控制伺服器ocs申请资源占用后根据占用结果最终计算的有效ma；有效ma用于车载atp计算列车的速度控制曲线。预期ma的长度为变量值，较低的列车速度对应较短的预期ma，较高的列车速度对应较长的预期ma。ma的删除：当发生紧急情况需要删除ma从而触发制动时，需同时删除预期ma和有效ma。在一个示例性实施例中，所述管理所述列车的行驶行为，包括：在所述列车追踪直接关系列车时，在所述列车行驶位置到达所述移动授权范围中的预设的边界处时，控制所述列车的追踪速度为被追踪的直接关系列车的当前速度。在本示例性实施例中，在双车追踪场景中，列车作为后车追踪前车前车作为后车的直接关系列车，可以按照预先设置的获取策略，获取到前车的行驶状态信息，在所述列车行驶位置到达所述移动授权范围中的预设的边界处时，直接将前车的当前速度作为列车的追踪速度，无需实时计算后车的行驶速度，达到有效控制前后两车的行驶距离，在技术上实现“软撞墙”。在一个示例性实施例中，所述管理所述列车的行驶行为，包括：当所述列车和所述直接关系列车相向行驶时，在所述列车相向行驶的直接关系列车的移动授权范围和所述列车的移动授权范围的交界区域处，控制所述列车的行驶速度为0。在本示例性实施例中，在drt列车与列车为相向行驶时，由于两车是朝着同一目标行驶的，在两车的移动授权范围出现重叠时，需要控制该列车停止，以避免发生碰撞。图7为本申请实施例提供的列车控制系统的示意图。图7所示的列车控制系统包括车载控制器vobc和地面控制设备，其中：所述车载控制器vobc，具有与直接关系列车的车载控制器vobc进行通信的通信接口，用于获取列车在行驶过程中的所有直接关系列车的控车信息；所述地面控制设备，包括列车自动监控系统ats和对象控制伺服器ocs；其中：所述ats，用于输出列车的行驶计划；所述对象控制伺服器(objectcontrolserver，ocs)，用于在得到所述ats下达的行驶计划后，根据所有直接关系列车的控车信息，生成行驶的控制指令，并输出所述控制指令。在一个示例性实施例中，所述车载控制器vobc包括列车自动驾驶系统ato和列车自动防护系统atp，其中：所述列车自动防护系统atp设置有直接关系列车drt搜索模块，所述drt搜索模块采用如下方法获取列车在行驶过程中的直接关系列车度，包括：判定列车的所有直接关系列车，其中所述直接关系列车为路网拓扑信息中与所述列车直接相邻的列车。在一个示例性实施例中，所述drt搜索模块通过如下方式判定所述列车的直接关系列车具体包括：以预先获取的所述列车行驶的轨道区段为搜索起点，按预设的搜索方向，判断所述轨道区段上是否有除所述列车以外的其他列车；如果有其他列车，则选取距离所述列车最近的列车为直接关系列车，且将所述直接关系列车行驶的反方向作为初始直股搜索方向进行直股搜索；如没有其他列车，则将预设的搜索方向作为初始直股搜索方向进行直股搜索。在一个示例性实施例中，所述drt搜索模块通过如下方式执行所述直股搜索，包括：b1：将预先获取的所述列车行驶的轨道区段作为搜索起点，b2：将所述初始直股搜索方向作为搜索方向；b3：依次查询所述列车行驶的直股方向上的所有轨道区段上是否行驶有其他列车，如有其他列车，则将与所述列车直接相邻的列车判定为直接关系列车，并停止当前直股搜索；如无其他列车，则搜索到直股方向的终点轨道区段时停止当前直股搜索；b4：记录搜索中经过的所有道岔的信息；b5：根据所述道岔的信息，确定所述每个道岔弯轨所连接的直轨轨道；b6：以每个道岔的道岔区域轨道区段为搜索起点，在道岔的每个方向上均执行b3到b5的步骤，直至遍历所有可达轨道后，执行b7；b7：结束搜索，将全部直接关系列车的集合作为所有直接关系列车。在一个示例性实施例中，所述车载控制器vobc包括列车自动驾驶系统ato和列车自动防护系统atp，其中，所述列车自动防护系统atp设置有行车路径规划模块，所述行车路径规划模块根据所述直接关系列车的位置和速度，结合以及预先获取的所述列车的位置和速度，管理所述列车的行驶行为。在一个示例性实施例中，所述行车路径规划模块在得到所述直接关系列车的位置和速度后，根据所述列车的位置及目的地信息，计算所述列车的行车路径。在一个示例性实施例中，所述行车路径规划模块在所述列车当前无路径或规划路径范围内的资源状态发生变化时，计算所述列车的行车路径。在一个示例性实施例中，所述行车路径规划模块通过如下方式计算所述列车的行车路径，包括：获取所述列车的行驶所经过的最小后端所在的轨道区段的标记信息及目的地的标记信息；根据所述轨道区段的标记信息和目的地的标记信息，利用预先获取的车载电子地图，计算所述列车的行车路径。在一个示例性实施例中，所述行车路径规划模块得到的所述列车的行车路径是通过如下方式得到的，包括：获取所述列车行驶路径对应的路网拓扑信息，确定所述列车行驶的直股轨道；按照所述列车的行驶方向，搜索查询所述直股轨道上各个的轨道区段的使用占用状态信息；在直股轨道上各个轨道区段的占用状态为空闲可用时，利用空闲可用的轨道区段，计算所述列车的行车路径。在一个示例性实施例中，所述行车路径规划模块得到的所述列车的行车路径还通过如下方式得到的，包括：在直股轨道上至少一个轨道区段的使用状态为非正常占用或故障时，确定能绕过该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；或者，回退至上一个轨道区段，并确定可用的道岔资源，得到能够代替该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；利用直股轨道上空闲可用的轨道区段以及已确定的目标轨道，计算所述类车的行车路径。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp还设置有路网资源管理模块，所述路网资源管理模块如下方法计算列车的移动授权范围，包括：判定列车的行车路径上的所有直接关系列车，其中所述直接关系列车为路网拓扑信息中与所述列车直接相邻的列车；获取所有直接关系列车的位置；根据所述列车的行车路径以及所有行车路径上的直接关系列车的位置，计算所述列车的移动授权范围。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp还设置有路网资源管理模块，所述路网资源管理模块根据所述列车的行车路径以及所述所有直接关系列车的位置，计算所述列车的移动授权范围，还包括：当所述列车和所述直接关系列车相向行驶时，获取与所述列车相向行驶的直接关系列车的移动授权范围；在计算所述列车的移动授权范围时，还根据与所述列车相向行驶的直接关系列车的移动授权范围，计算所述列车的移动授权范围。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp还设置有路网资源管理模块，所述路网资源管理模块采用如下方法计算列车的移动授权范围，包括：所述根据所述列车的行车路径，计算所述列车的移动授权范围，包括：计算列车在计算得到的所述行车路径行驶所需的预期的移动授权范围；查询是否允许所述列车配置有所述预期的移动授权范围，得到查询结果；根据所述查询结果，计算所述列车实际的移动授权范围。在一个示例性实施例中，所述路网资源管理模块通过如下方式查询是否允许所述列车配置有所述预期的移动授权范围，得到查询结果，包括：向运行控制系统的对象控制伺服器ocs申请所述预期的移动授权范围覆盖内轨道资源的占用；接收对所述预期的移动授权范围覆盖内的资源占用的申请结果，其中所述申请结果指示所述列车能够占用的轨道资源。。在一个示例性实施例中，其中所述列车自动防护系统atp还设置有速度控制曲线管理模块，所述路网资源管理模块采用如下任一方式管理所述列车的行驶行为，包括：在所述列车追踪直接关系列车时，在所述列车行驶位置到达所述移动授权范围中的预设的边界处时，控制所述列车的追踪速度为被追踪的直接关系列车的当前速度；当所述列车和所述直接关系列车相向行驶时，在所述列车相向行驶的直接关系列车的移动授权范围和所述列车的移动授权范围的交界区域处，控制所述列车的行驶速度为0。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp还设置有控车信息获取模块，所述控车信息获取模块采用如下方法获取直接关系列车的控车信息，包括：建立所述列车与所有直接关系列车之间的通信连接；利用所述通信连接，从所述直接关系列车获取所述直接关系列车的控车信息。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp还设置有控车信息获取模块，所述控车信息获取模块采用如下方法建立所述列车与所有直接关系列车之间的通信连接，包括：建立所述列车的车载控制器与所有直接关系列车的车载控制器之间的通信连接。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp还设置有控车信息获取模块，所述控车信息获取模块采用如下方法建立所述列车与所有直接关系列车之间的通信连接，包括：如果所述列车为首次向对象控制伺服器ocs注册，则向所有直接关系列车发送用于建立通信连接的请求信息；接收对所述请求信息的反馈结果。本申请实施例提供的列车控制系统，在基于车-车通信的cbtc系统中，车载系统承担主要控车责任，原有的地面控制器zc计算ma功能和ats规划路径功能均改由vobc实现，从而实现分散自律的控制理念。与相关技术中cbtc系统相比，不再保留区域控制器，原有的ats功能也进行大幅精简，从而使得地面设备的数量和复杂度大幅下降。本申请实施例提供一种车载控制器vobc，包括列车自动驾驶系统ato和列车自动防护系统atp，其中：所述列车自动防护系统atp设置有行车路径规划模块，所述行车路径规划模块采用如下方式进行列车行车路径的规划，包括：获取列车在行驶过程中的当前位置；根据预先获取的行车计划和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp设置有行车路径规划模块，所述行车路径规划模块采用如下方式根据预先获取的行车计划和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划，包括：根据路网资源的故障状态以及列车自动监控ats下达的行车计划，进行列车行车路径的规划。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp设置有行车路径规划模块，所述行车路径规划模块采用如下方式进行路径，还包括：当所述列车当前无路径或规划路径范围内的资源状态发生变化时，进行列车的行车路径的规划。在一个示例性实施例中，所述列车自动防护系统atp设置有行车路径规划模块，所述行车路径规划模块采用如下方式进行路径，包括：所述行车计划包括行驶方向及目的地标记信息；根据所述列车所在的路网拓扑信息，确定所述列车行驶的直股轨道；按照所述列车的行驶方向，查询所述直股轨道上各个轨道区段的占用状态信息；在直股轨道上各个轨道区段的占用状态为空闲可用时，利用空闲可用的轨道区段，计算所述列车的行车路径。所述列车自动防护系统atp设置有行车路径规划模块，所述行车路径规划模块还通过如下方式得到进行路径，包括：在直股轨道上至少一个轨道区段的使用状态为非正常占用或故障时，确定能绕过该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；或者，回退至上一个轨道区段，并确定可用的道岔资源，得到能够代替该非正常占用或故障的轨道区段的目标轨道；利用直股轨道上空闲可用的轨道区段以及已确定的目标轨道，计算所述列车的行车路径。本申请实施例提供的车载控制器，获取列车在行驶过程中的当前位置，根据预先获取的行车计划及和路网资源的拓扑结构以及所述列车的当前位置，进行列车行车路径的规划，实现列车自主规划路径的目的，减少与地面控制中心的交互，有效减少轨旁设备的部署，降低列车的运营成本。综上可以看出，相关技术中cbtc系统对于车-地通信的稳定性要求较高，一旦车-地通信故障，系统将被迫使用降级模式，导致运营效率将大幅下降。而本申请提供的实施例，基于车-车通信的cbtc系统大幅裁剪轨旁设备，从而大大降低这套列控系统的运营和维护成本；同时，车-车通信cbtc系统通过“软撞墙”方式可以进一步缩小行车追踪间隔，从而大幅提升运营能力；最后，得益于系统架构上的去中心化特性，车-车通信cbtc系统的灵活性和扩展性更强，可以适用于不同类型轨道交通系统，如地铁、城际铁路、有轨电车等。下面对本申请提供的方法作进一步说明：图8为本申请提供的基于车-车通信的cbtc系统架构的示意图。如图8所示，所述系统包括：列车自动监控子系统ats、列车控制系统atc、计算机联锁子系统cbi、维护支持系统(mss)、数据通信子系统(简称dcs)及其它相关外部系统(clk、iscs、pa、pis等)。车载控制器(vehicleon-boardcontroller,vobc)是一个基于计算机的系统，它根据车载电子地图及与地面子系统交换的信息来监督列车运行。vobc包括列车自动驾驶(ato)和列车自动防护(atp)两个主要功能模块。在基于车-车通信的cbtc系统中，车载系统承担主要控车责任，原有的地面控制器zc计算移动授权ma的功能和ats规划路径的功能均改由vobc实现，从而实现分散自律的控制理念。与相关技术中cbtc系统相比，不再保留区域控制器，原有的ats功能也进行大幅精简，从而使得地面设备的数量和复杂度大幅下降。3.地面设备由于相关技术中cbtc系统中地面设备的主要功能转由vobc实现，原有地面设备得以大幅精简，只保留部分ats功能以及必须的联锁功能、通信功能等。主要地面设备如下：a)atsats子系统是一个分布式实时计算机监控系统，作为地铁运营行车指挥中心，起辅助调度人员编制运营计划并监督计划执行的作用。其业务内容包括3个主要方面：计划、监控和调整，此外包括如统计分析、车辆段维修等方面的辅助功能。b)控制伺服器ocs(objectcontrolserver)ocs是一个基于计算机的系统，它根据从ats子系统接收到的信息以及与车载子系统交换的信息生成发送给列车的消息。这些消息的主要目的是提供道岔、信号机、psd等轨旁设备控制命令和状态。另外，ocs还实现了类似联锁的功能，主要包括：执行vobc发送的道岔控制指令、执行ats发送的区段封锁指令、执行ats发送的临时限速等指令。ocs向ats上报路网资源状态(区段是否被占用、是否有故障区段等)；向vobc发送路网资源状态(道岔是否已被锁闭、区段临时限速等)。c)数据存储单元dsu数据存储单元dsu为cbtc系统的可配置单元，各子系统应可通过配置文件、系统参数等手段，识别当前是否配置有dsu，并进行相应的处理。数据存储单元可存储本线及互联互通线路的车载电子地图，并可在vobc上电后，进行数据版本的校核，如果校核不通过，车载设备进行数据的下载，地面设备不能完成初始化。d)mss列车自动控制系统的子系统，监测记录系统内其他各子系统维护信息，辅助系统故障分析，用于系统日常运营维护e)dcsdcs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，它为信号系统内各子系统提供连续、双向的通信。f)应答器应答器是可以向车载子系统传送报文的传输设备，其基于既有欧洲应答器(euro-balise)规范，提供上行链路，也就是由地面向车载传送消息的可能性。应答器能提供固定消息、或当与轨旁电子单元(leu)连接时提供可变消息；可以成组进行应用，每个查询应答器传输一个报文，所有报文的组合构成应答器组传送的消息。g)轨旁电子单元leu轨旁电子单元leu是根据从cbi子系统接收到的信息来生成应答器所要传输的报文的电子设备。h)轨道电路/记轴用于列车的占用检查。4.atc系统功能atc系统实现列车自动控制和防护，主要由atp子系统和ato子系统组成，其中：atp子系统负责保证列车的运行安全，防止运行过程中出现冲撞、超速等危险情况，主要功能有连续的对列车进行检测和定位、确保列车运行不越过障碍物、确保列车速度不超过最大安全速度、确保列车与车门、道岔、站台门等之间的互锁状况等；ato子系统ato在atp的防护下，负责控制列车高效率低能耗的运行，主要功能有确保列车定时到站和发车、确保列车精确的停于站台、根据运营要求，控制列车停站、扣车、跳停等。图9为本申请提供的atc系统的架构示意图。如图9所示，车-车通信系统架构未有重大变化，车载子系统仍需通过dcs子系统获取来自地面子系统的必要控车信息；与既有cbtc系统相比，车-车通信cbtc系统新增与其他车辆上vobc的通信接口，从而实现不同列车间互传列车位置、速度等重要控车信息。从功能架构上看，车-车通信cbtc系统的控制核心从地面控制中心转移到车载atp上，控车策略由车载atp决定，地面设备只起到执行指令的辅助作用。在相关技术中，cbtc系统依靠车载、地面设备的双向通信，实现列车运行控制，主要流程为：车载设备通过地面信标设备完成定位后，将自身定位发送给区域控制器；区域控制器通过接收到的辖区内所有列车的位置信息计算每一辆列车的移动授权长度，并将其发送给对应列车；车载设备根据接收到区域控制器的移动授权长度计算速度控制曲线，并据此控制列车安全行驶。本申请实施例中，基于车-车通信的cbtc系统的车载设备则需独立完成列车的定位、移动授权计算和速度曲线计算等功能，而不再依赖于地面设备计算移动授权。为了实现这一功能，当前列车车载设备需要知道其附近列车的位置及速度信息，因此引入车-车通信这一理念。通过车与车之间的通信将各自所需的其他列车速度位置信息传达，以满足安全控车需求。因此，基于车-车通信的cbtc系统需实现以下核心功能：a)确认目标通信列车如图6所示，目标通信列车由列车的相对位置关系决定，车载vobc的列车自动防护系统atp的行车路径规划模块在路网系统中进行直接关系列车(drt)的搜索，具体直接关系列车(drt)搜索在前文已经进行了详细描述，此处不再赘述。b)动态路径规划根据去中心化的设计理念，列车的行车路径不再由ats分配，改由列车的车载控制器vobc根据列车自己当前位置、目的地位置及路网当前状态自主、自动的动态规划。路径规划由车载vobc的列车自动防护系统atp的行车路径规划模块来计算，具体路径规划计算在前面也已进行了详细的论述，在些不再赘述。c)车载vobc完成移动授权ma计算及列车移动授权范围的计算车载vobc的自动防护系统atp的行车路径规划模块完成路径规划的计算，路径规划的计算过程如前文所述，在些不再重复赘述。车载vobc的自动防护系统atp的路网资源管理模块完成列车的预期的移动授权范围和实际的移动授权范围的计算，移动授权范围的计算具体如在前文已经详细描述，在些不再赘述。基于车载控制器的车-车通信的精准度的技术优势进行如下具体分析和说明：在实际应用中，还可以通过基于卫星定位的cbtc系统实现车-车通信，列车的定位仍依赖于轨旁设备，列车运行状态的传输仍依赖于车-地或车-车双向通信，仍有部分轨旁设备需要存在，如记轴器、应答器及联锁等。基于卫星定位的cbtc系统在理论上可最大程度的减少列控系统中轨旁设备的使用。通过卫星定位，列车可获取本车位置信息，在通过车-车通信互传本车速度、位置等信息，从而实现基于卫星定位的车-车通信cbtc系统。然而，现阶段的卫星定位技术及卫星通信技术还不足以支持上述设计方案，主要原因有以下几点：1.卫星定位的精度不够卫星定位的精度直接关系到列车是否可以获取准确的位置信息。目前最先进的卫星定位精度可以达到2.5至5米，但还未得到普及使用。通常的定位精度在10至100米左右，且浮动范围较大，不适用于列车定位。传统的cbtc系统车载设备可在经过地面信标时自动校准位置，从而保证定位精度符合系统要求。卫星定位则要求车载系统结合定位坐标和电子地图定位列车在轨道上的当前位置，对卫星定位精度要求较高；同时，相关技术中车载地图规格亦无法满足定位需求，需要制定新的车载地图标准(基于坐标位置的车载地图)。因此，卫星定位技术在列控系统中的应用难度较大。2.卫星通信的稳定性和速率不够卫星定位无法保证通信未定性，其受环境气候等因素影响较大，亦与定位卫星运行周期相关，不适宜作为安全苛求系统的信息通信网络。同时，由于通信延时的不确定性，车载系统需要结合本车的速度传感器对卫星定位结果进行校准，处理逻辑较为复杂，增大了卫星定位技术的应用难度。3.卫星定位和通信受地形影响较大卫星定位只适用于位于地面之上的开阔地带修建的铁路系统(如青藏线等)，不适用于地铁或位于复杂地形(如山区)铁路系统，因此应用场景大幅受限。在对卫星定位的技术分析之后，下面对本申请提供的基于车-车通信的系统(以下简称本系统)的优势进行说明：首先，本系统的定位精度高，原因在于：1、本系统的定位依靠地面信标设备，是严格的sil4设备，定位精度较高；2、本系统的定位不受地球天体运动影响，定位的稳定性高；3、本系统的定位不依赖无线通信网络，不受无线通信延时影响，因此精度较高。其次，本系统的应用场景要比卫星定位系统更广，原因在于：1、受限于卫星定位技术的特征，卫星定位系统的仅适用于广阔、单调地形建设的铁路系统(如青藏线等)；2、城市有轨电车、地铁等轨道交通系统目前不适用于卫星定位系统；3、对于路网结构较复杂的轨道交通系统，卫星定位系统在应用上存在风险；例如，不能精确识别列车所在道岔等。由上可以看出来，与卫星定位相比，车载控制器的数据采集的精度要优于卫星定位的精度，且由于车载控制器为列控系统的核心部件，且稳定性和数据传输速率明显优于卫星定位系统，且不受地形影响，能够与直接关系列车建立稳定的数据通信，保证数据的稳定、快速、准确的传输。相较于传统cbtc系统，基于车-车通信的cbtc系统还有以下优势：1.极大的减少轨旁设备由于系统不再依赖地面区域控制器计算列车的移动授权范围，轨旁设备被缩减到只有对象控制单元(用于控制道岔)、ats、和用于定位的信标设备(记轴器或轨道电路)。地面设备大幅精简，控制逻辑大幅简化，从而极大地减少了系统的制造成本和运维成本。2.更小的追踪间隔由于车-车通信cbtc系统中车与车之间可以互传速度、位置信息，从而使得列车在追踪时可以使用“软撞墙”原则，即后方列车的移动授权终点对应的目标速度在情况允许的情况下可使用前车的当前速度，从而实现车与车之间的等速追踪。3.去中心化特性相关技术中，cbtc系统以地面的区域控制器为中心，通过其为每一辆列车计算的移动授权控制列车的运行。此架构的优势在于可以统筹管理路网资源，做出最优化的资源分配；劣势则是需要大量轨旁设备，区域控制器控制中心的重要职责，一旦出现故障，则易导致整个路网瘫痪。此外，中心化架构需要地面设备和车载设备协同运行，控制逻辑较为复杂。基于车-车通信的cbtc系统采用去中心化的设计理念，车载设备自主规划行车路径，自主计算ma和速度控制曲线，控制逻辑大幅简化，计算资源得到充分利用。同时，由于不再有“控制中心”，整套控制系统的应用场景也大幅扩展，可以灵活应用于不同类型的铁路系统中，如地铁、轻轨及有轨电车等。本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。当前第1页12