一种轨道交通道岔资源的管理方法与流程

本发明涉及城市轨道交通的信号控制技术，尤其是涉及一种轨道交通道岔资源的管理方法。

背景技术：

目前，城市轨道交通在中国蓬勃发展，cbtc(基于通信的列车控制)系统成为主流。在cbtc系统中，对于道岔资源的管理，是同进路列车可以用移动闭塞方式进行跟踪；不同进路的列车必须等上一列车出清道岔所在的轨道区段后，下一列列车才可以使用该道岔资源。这种方式，造成了列车折返间隔的加大，这相对于目前城轨要求二分钟及以下的折返间隔而言，成了制约运能提升的瓶颈。

经过检索，中国专利公开号cn106394611a公开了一种道岔控制方法、装置及控制器，具体公开了包括：车载设备获取道岔状态，根据道岔状态确定待申请的目标资源权限；车载设备向道岔发送第一资源申请，第一资源申请包括目标资源权限；获取道岔的资源状态，根据资源状态和目标资源权限，分配道岔的资源权限；根据资源权限分配的结果，对道岔进行控制。其道岔控制过程中主要目的是为了降低成本以及提高列车安全性，但是如何来细化道岔资源，从而来大大提供道岔资源的利用率，并未涉及，这也成为本发明需要解决的技术问题。

技术实现要素：

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轨道交通道岔资源的管理方法，该方法用于细化道岔资源的管理，充分利用道岔的所有资源，缩短不同方向列车在道岔上的通过间隔。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轨道交通道岔资源的管理方法，该方法包括：

1)将双动道岔可拆分为单动道岔，并将道岔细分为：岔前区、道岔可动区、正向侧防区、反向侧防区、正向岔后区、反向岔后区，列车通过了道岔可动区域就可以授权动岔；

2)将每个道岔的细分资源的分配状态细分为未分配、分配可锁闭和分配可占用，且明确分配给哪列列车使用，该列车对此道岔资源的使用必须按照设定的次序；

3)对于同一个道岔细分资源，只能同时分配给一列列车，且正向侧防区和反向侧防区只能同时分配给同一列列车。

优选地，所述的列车对道岔的使用状态分为空闲、占用和锁闭三个状态，分配状态和使用状态相组合可产生7个状态：未分配且空闲、未分配且占用、分配可锁且空闲、分配可锁且锁闭、分配可占且空闲、分配可占且锁闭、分配可占且占用。

优选地，所述的正向侧防区和反向侧防区用于防止列车侧冲，两者为互相冲突的，不能同时被占用。

优选地，所述的道岔可动区，在列车占用此区域时，无法转动道岔，等列车出清了道岔可动区，道岔才可转动。

优选地，所述的对此道岔资源的使用必须按照设定的次序具体为：

1)申请道岔可动区锁闭在定位或反位；

2)申请对道岔可动区的占用；

3)报告列车对道岔可动区的占用；

4)报告列车对道岔可动区的出清；

5)释放道岔可动区资源。

优选地，所述的道岔设有用于对道岔进一步防护的轨道电路或计轴器，当轨道电路或计轴的状态变化，可同车载设备对资源管理器的命令进行比对，在保证安全的情况下确认列车的位置。

优选地，所述的方法对道岔资源的使用放在一个模块中执行，该模块为一个进程或线程，用于确保处理逻辑的正确性。

优选地，所述的每个道岔的细分资源的状态可进行转换。

优选地，所述的道岔的细分资源状态转换具体为：

在系统启动或人工复位后，在初始化处理模块中系统会对道岔区段的占用状态进行处理，会进入未分配空闲或未分配占用状态；

在列车申请锁闭、列车申请占用、列车报占用、列车报出请、列车释放资源的控制命令下，道岔可动分别从s1到s2、s3、s4、s5状态，最后回到s1状态；在s2状态下，列车对道岔可动区还可有申请道岔可动区解锁命令，用于列车取消资源锁闭请求，道岔可动区会进入s6状态，并可以重新办理新的进路，进入s2状态；

列车在道岔可动区的多种状态下，可对已分配给此列车的道岔可动区释放资源，一般为列车已完成了道岔可动区的使用或未占用时取消对道岔可动区的使用；但是，在s4状态下，列车确实在占用此道岔可动区，列车不会在此时释放资源；

轨道区段的占用和出清，是从地面设备的角度对列车的运行状态进行复核，确定道岔可动区的状态；在道岔发生了轨道区段的占用时，如果这一道岔上轨旁资源管理器没有收到相关已申请资源分配的列车所报告的道岔任何部分的占用，即可判定为未明列车占用，道岔可动区进入未分配占用的异常状态；在轨道区段出清时，道岔可动区会进入未分配空闲；

其中s1为未分配且空闲、s2为分配可锁且锁闭、s3为分配可占且锁闭、s4为分配可占且占用、s5为分配可占且空闲、s6为分配可锁且空闲、s7为未分配且占用。

优选地，所述的状态转换过程中设置相应的计时器，用于判定在设定的时间差内列车报告占用是否同轨道区段状态的变化一致。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明细化了道岔的资源管理，充分利用了道岔资源，可以大幅缩短城轨列控系统的折返间隔，对城轨运能可以带来很大的提升；

2、本发明道岔资源的细化管理支持列车的自主定位和自主控制，可以缩短列控系统的响应时间，支持了列车的精准控制和城轨列控系统的效率提升；

3、本发明兼容了原有的轨道电路或计轴等地面检测设备，可以安全防护非cbtc列车(通信故障车辆等)，可以实现多种制式列车混跑的情况下发挥cbtc列车的最大效能；

4、本发明不仅适用于地铁，也可以推广到高铁、普速铁路等线路，如可以提升高铁车站(尤其是端站)的接发车效率，提升所有列控系统的效能。

附图说明

图1为本发明道岔资源细化管理的示意图；

图2为本发明道岔的细分资源管理的具体实现示意图；

图3为本发明道岔可动区处理模块流程图；

图4为本发明道岔可动区状态转换图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的总体方案如下：

对于道岔资源，我们可以考虑通过以下方式提高其利用率：

1、双动道岔可拆分为单动道岔；

2、道岔区段进一步细分为可动区域和侧防区域等；既有道岔区段占用出清细分为道岔不同可动区域、侧防区域等的占用出清；

3、列车通过了道岔可动区域就可以授权动岔，不需要出清整个道岔区段；

4、道岔侧防区域(包括道岔正向侧防区和反向侧防区)只能同时为一列列车占用，前车出清了道岔侧防区域，后车才可以获得道岔侧防区域的资源占用授权。

如图1所示，b车在a车经过道岔后过岔。只要a车过了可动区域，b车就可以办理进路，道岔就可以转动；a车过了侧防区域，b车就可以获得另一侧侧防区域的占用授权。

实施办法：

如图2所示，道岔的细分资源管理可以具体实现如下：

道岔可以细分为：岔前区、道岔可动区、正向侧防区、反向侧防区、正向岔后区、反向岔后区。

每个道岔的细分资源的分配状态可以细分为未分配、分配可锁闭(简称分配可锁)和分配可占用(简称分配可占)，且要明确分配给哪列列车使用；其使用状态可以分为空闲、占用和锁闭三个状态，分配状态和使用状态相组合可以产生7个状态：未分配且空闲、未分配且占用、分配可锁且空闲、分配可锁且锁闭、分配可占且空闲、分配可占且锁闭、分配可占且占用。

对于同一个道岔细分资源，只能同时分配给一列列车，且这列车对此道岔资源的使用必须按照一定的次序。正向侧防区和反向侧防区是互相冲突的，不能同时被占用，主要用于防止列车的侧冲。道岔可动区，在列车占用此区域时，无法转动道岔，否则有掉道的风险。列车出清了道岔可动区，道岔就可以扳动。

具体流程：

道岔资源管理一般由设在轨旁的轨旁资源管理器进行管理，由车载设备进行资源分配和释放的申请。车载设备必须按一定的流程对细分道岔资源进行使用，一般而言，一列经过道岔可动区的列车对道岔可动区的管理过程为：

1)申请道岔可动区锁闭在定位或反位；

2)申请对道岔可动区的占用；

3)报告列车对道岔可动区的占用；

4)报告列车对道岔可动区的出清；

5)释放道岔可动区资源。

一般我们假设对于道岔设有轨道电路或计轴，可以实现对道岔的进一步防护，最主要的是可以检测和防护非cbtc的列车。轨道电路或计轴的状态变化，可以同车载设备对资源管理器的命令进行比对，在保证安全的情况下确认列车的位置。

另外，我们可以在系统刚启动或人工对某些区段复位的情况下，进行初始化处理。

对于道岔资源的处理工作我们可以放在一个模块(一个进程或线程)中，这样可以确保知道各类事件发生的先后次序，确保处理逻辑的正确。

对于道岔资源的处理模块的具体流程如图3。

状态转换：

每个道岔的细分资源的状态可以在适当条件下进行转换，我们以最为复杂的道岔可动区的状态转化来研究道岔各细分资源的状态转换，其状态转换图如图4所示。

在系统启动或人工复位后，在初始化处理模块中系统会对道岔区段的占用状态进行处理，会进入未分配空闲或未分配占用状态。

在c11:列车申请锁闭、c12:列车申请占用、c13:列车报占用、c14:列车报出请、c21:列车释放资源控制命令下，道岔可动分别从s1到s2、s3、s4、s5状态，最后回到s1状态。在s2:分配可锁且锁闭情况下，列车对道岔可动区还可以有申请道岔可动区解锁命令，主要用于列车取消资源锁闭请求(c31)，道岔可动区会进入s6:分配可锁且空闲状态，并可以重新办理新的进路，进入s2状态。

列车在道岔可动区的多种状态下，可以对已分配给此列车的道岔可动区释放资源(c21)，一般是列车已完成了道岔可动区的使用(s5状态下)或未占用时取消对道岔可动区的使用。但是，在s4:分配可占并占用的情况下，列车确实在占用此道岔可动区，不可能释放资源，或者说列车不会在此时释放资源。

轨道区段的占用和出清，是从地面设备的角度对列车的运行状态进行复核，确定道岔可动区的状态。在道岔发生了轨道区段的占用时，如果这一道岔上轨旁资源管理器没有收到相关已申请资源分配的列车所报告的道岔任何部分(包括岔前区、道岔可动区、正向侧防区、反向侧防区、正向岔后区、反向岔后区)的占用，即可判定为未明列车占用(c51)，道岔可动区进入未分配占用的异常状态。在轨道区段出清时，道岔可动区会进入未分配空闲(c41)。

由于道岔区段占用的状态变化和已申请分配资源的列车报告列车占用等可能有一定的时间差，在状态转换的过程中可以设置相应的计时器，用于判定在一定的时间差内列车报告占用是否同轨道区段状态的变化一致。在这种情况下，道岔可动区的处理流程和状态转化会更加复杂，这里就不再赘述。

具体实施例

参考图1，我们目前假设的场景是：列车a将正向通过道岔上行；然后，列车b将反向通过道岔下行。设道岔长70米，列车正向通过道岔的速度为20米/秒，正向运行一个车长(约130米)的时间为6.5秒，侧向通过道岔的速度为10米/秒，转动道岔并锁闭的时间为15秒，列车b不减速侧向通过道岔需预留的时间为12秒(小于这个时间，列车必须进行制动以确保安全)，列车a刚占用道岔的那一刻为t0。

在以道岔的轨道区段为检测单元进行安全防护的情况下，b车开始进入道岔的时间为t0+37秒，也就是b车和a车对道岔使用的间隔应该是37秒。这个时间包括列车a从进入道岔到完全离开道岔的时间10秒，转动道岔并锁闭的时间15秒，列车b不减速侧向通过道岔需预留的时间12秒。

参考图2，我们可以细分道岔，将道岔细分为岔前区、道岔可动区、正向侧防区，反向侧防区、正向岔后区、反向岔后区，我们假设岔前区的长度为10米，道岔可动区的长度为10米，正向侧防区和反向侧防区的长度分别为40米，正向岔后区和反向岔后区的长度分别为10米。

在细分道岔资源管理后，列车a按上行方向出清道岔可动区(t0+7.5秒)就可以转动道岔并锁闭，完成道岔转动并锁闭(t0+22.5秒)后，列车b最近可以运行到道岔前7秒，列车b和列车a占用道岔间隔可以缩短到29.5秒。

根据图3的具体流程图和图4的状态转换图，我们可以将道岔可动区的各过程详列如表1所示。

表1

这样，列车b在t0+29.5秒时，即将进入道岔。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。