一种车载设备自主进路申请及释放的装置和方法与流程

本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种车载设备自主进路申请及释放的装置和方法。

背景技术：

既有国铁列控系统下，主要由地面设备实现列车进路办理，并根据当前进路办理情况向车载设备发送进路授权。

ctcs-0信号系统和ctcs-1信号系统下车载设备主要依靠机车信号获取前方进路授权状态。

ctcs-2信号系统下车载设备主要依靠轨道电路数据和应答器数据获取前方进路授权状态。

ctcs-3信号系统下，车载设备需要根据无线闭塞中心生成的列车行车许可数据以及轨道电路数据获取前方进路授权状态。

ctcs信号系统中，基于机车信号、轨道电路数据、无线闭塞中心数据获取进路授权时，列车在进出站前，车载设备需要检查地面设备发送的前方站内资源空闲状态。itcs信号系统中，车载设备将卫星定位技术与轨道电子地图相融合，通过计算列车位置和获取地面设备状态，识别前方站内资源空闲状态。

列车进出站时对地面设备发送的授权状态十分依赖，而且车载设备只能被动接受，从而造成进出站效率低下等问题。

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车载设备自主进路申请及释放的装置和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车载设备自主进路申请及释放的装置，包括车载计算机和无线通信装置，所述的装置还包括线路电子地图、卫星导航单元和地面资源管理器，所述的车载计算机通过无线通信装置与地面资源管理器连接，所述的车载计算机与卫星导航单元连接，所述的线路电子地图内嵌在地面资源管理器中并与车载计算机通信；

所述的车载计算机将采集到的外部接口信息、外接设备信息进行逻辑运算，确定列车的位置以及行车许可，执行车载设备自主进路申请及释放逻辑。

优选地，所述的车载计算机安装在机柜中，与地面资源管理器之间进行数据交换。

优选地，所述的车载计算机从地面资源管理器上下载线路电子地图，包括轨道的经纬度、进路信息。

优选地，所述的卫星导航单元包括卫星数据接收天线和卫星数据接收机，所述的卫星数据接收天线安装在机车顶部位置，用于接收卫星信号，所述的卫星数据接收机对接收的卫星信号进行处理，得到卫星天线所在位置的经纬度，从而获取当前列车所在位置。

优选地，所述的无线通信装置安装在机柜中，通过多网融合方式实现车载计算机与地面资源管理器之间的无线通信。

优选地，所述的地面资源管理器，用于实现地面资源状态检查，并对注册列车进行进路资源分配。

优选地，所述的车载计算机将线路电子地图中的信息与获取到的经纬度信息相结合，确定当前列车位置信息。

一种车载设备自主进路申请及释放的方法，包括以下步骤：

步骤1)车载设备进行接车进路资源申请或者车载设备进行发车进路资源申请；

步骤2)车载设备进行接车进路资源释放或者车载设备进行发车进路资源释放。

优选地，所述的步骤1)具体包括以下步骤：

101)位于轨道上的列车，车载计算机从地面资源管理器下载电子地图；同时卫星数据接收天线通过无线通信方式接收卫星发送的数据信号；

102)卫星数据接收天线将接收到的卫星数据信号传送给卫星信号接收机，卫星信号接收机对卫星数据信号进行解码处理，并计算卫星数据接收天线中心位置处的经纬度；

103)卫星数据接收机将得到的经纬度信息发送给车载计算机，车载计算机根据电子地图中的地理位置信息，与接收到的经纬度信息进行比较，确定卫星天线的中心位置在电子地图中的位置，从而确定列车在xig中的位置；

104)车载计算机判断当前是否满足进路资源申请条件，如果是，则进入步骤105)，否则，返回步骤101)；

105)车载计算机向地面资源管理器申请进路资源，地面资源管理器检查进路资源占用情况，如果当前进路资源被占用，则进入步骤106)，如果当前进路资源空闲则进入步骤107)；

106)地面资源管理器拒绝列车使用进路资源，并通过无线通信方式告知车载计算机，车载计算机接收到地面资源管理器的拒绝消息后，返回步骤104)；

107)地面资源管理器授权列车使用进路资源，车载计算机收到地面资源管理器的授权信息后，将当前行车许可延伸至进路终点信号机，从而实现前方进路的自主申请。

优选地，所述的步骤2)具体包括以下步骤：

201)停靠在轨道上的列车，车载计算机从地面资源管理器下载电子地图；同时卫星数据接收天线通过无线通信方式接收卫星发送的数据信号；

102)卫星数据接收天线将接收到的卫星信号传送给卫星信号接收机，卫星信号接收机对卫星信号进行解码处理，计算出卫星天线中心位置处的经纬度，并将该数据发送给车载计算机；

103)车载计算机根据电子地图中的地理位置信息，与接收到的经纬度信息进行比较，确定卫星数据接收天线的中心位置在电子地图中的位置，从而确定列车在3g中的位置；

104)车载计算机判断当前是否满足进路资源释放条件，如果是，则进入步骤105)，否则，返回步骤101)；

105)车载计算机向地面资源管理器申请释放进路资源，地面资源管理器将该进路资源状态由占用改为空闲，车载计算机完成自主进路资源释放。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明通过车载设备完成自主进路申请及释放，摆脱了进出站时对地面设备发送的授权状态的依赖。

(2)本发明中车载设备作为线路资源申请及释放的主体，一定程度上实现了车载中心化，可为下一代列控系统的研究提供一定的参考价值。

(3)本发明中车载设备依靠运行计划、当前列车运行情况以及站内资源空闲状态完成线路资源申请及释放，提高了进出站效率，实现了站内进路资源合理分配及使用。

(4)本发明中车载设备可将当前进路办理情况实时显示给司机，方便司机掌握前方进路申请情况。

附图说明

图1为本发明接车进路申请示意图；

图2为本发明接车进路释放以及发车进路申请示意图；

图3为本发明发车进路释放示意图；

图4为本发明进路资源申请流程图；

图5为本发明进路资源释放流程图。

具体实施方式

下面将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。

本发明车载设备自主进路申请及释放的方法，实现了车载设备自主进出站功能，完成了站内进路资源合理分配。采用该方法进行列车进出站操作时，在利用既有的车载计算机、无线通信装置等设备的基础上，还需要使用线路电子地图、卫星导航单元、地面资源管理器等部件。其中：车载计算机安装在机柜中的合适位置，与地面资源管理器之间进行数据交换。车载计算机从地面资源管理器上下载线路电子地图，主要包含轨道的经纬度、进路信息等。卫星导航单元包括卫星数据接收天线和卫星数据接收机，前者安装在机车顶部的合适位置，用于接收卫星信号；后者对接收的卫星信号进行处理，得到卫星天线所在位置的经纬度，从而获取当前列车所在位置。适用于车载设备自主进路申请及释放的设备示意图如图1所示。

车载设备上电初始化后将从地面资源管理器上获取线路数据电子地图。同时，卫星数据接收天线自动接收导航卫星发送的卫星信号，并以串口通信的方式将其送至卫星数据接收机。卫星数据接收机针对接收到的卫星信号进行运算处理，得到卫星天线中心位置处的经纬度信息，车载计算机将数据电子地图中的信息与获取到的经纬度信息相结合，确定当前列车位置信息。

车载设备在列车距离进站信号机一定距离时，检查到满足接车进路申请条件，车载计算机向地面资源管理器申请前方接车进路资源，接收到授权信息后，当前列车获取到前方接车进路资源的使用权。列车进入站内后，检查到满足接车进路释放条件，则允许释放接车进路资源。距离发车计划一定时间时，检查到满足发车进路申请条件，车载计算机向地面资源管理器申请发车进路资源，收到授权信息后列车获取到发车进路资源，确认列车完全出站并检查到满足发车进路释放条件，车载计算机将申请释放发车进路资源。当前站内为通过不停车时，车载设备将同时进行发车进路资源和接车进路资源的申请。

根据列车在轨道中实际位置，本发明一种车载设备自主进路申请及释放的方法，对应两种情况，分别如下所述。

情况一

列车在轨道上的位置如图1所示，车载设备进行接车进路资源申请，或者列车在轨道上的位置如图2所示，车载设备进行发车进路资源申请，其工作流程如图4所示。

步骤一

位于轨道上的列车，车载设备从地面资源管理器下载电子地图(包括轨道地理信息电子地图、线路数据电子地图(包含进路数据等信息)等)，保证电子地图的有效性。

卫星天线通过无线通信方式接收卫星发送的数据信号。

步骤二

卫星天线将接收到的卫星数据信号传送给卫星信号接收机。卫星信号接收机对卫星数据信号进行解码处理，并计算卫星天线中心位置处的经纬度。

步骤三

卫星数据接收机将得到的经纬度信息发送给车载计算机。车载计算机根据电子地图中的地理位置信息，与接收到的经纬度信息进行比较，确定卫星天线的中心位置在电子地图中的位置，从而确定列车在xig中的位置。

步骤四

车载计算机判断当前是否满足进路资源申请条件，如果是，则进入步骤五，否则，返回步骤一。

步骤五、步骤六

车载计算机向地面资源管理器申请进路资源，地面资源管理器检查进路资源占用情况，如果当前进路资源被占用，则进入步骤七，如果当前进路资源空闲则进入步骤九。

步骤七、步骤八

地面资源管理器拒绝列车使用进路资源，并通过无线通信方式告知车载计算机。车载计算机接收到地面资源管理器的拒绝消息后，返回步骤四。

步骤九、步骤十、步骤十一

地面资源管理器授权列车使用进路资源，车载计算机收到地面资源管理器的授权信息后，将当前行车许可延伸至进路终点信号机，从而实现前方进路的自主申请。

情况二

列车在轨道上的位置如图2所示，车载设备进行接车进路资源释放，或者列车在轨道上的位置如图3所示，车载设备进行发车进路资源释放，其工作流程如图5所示：

步骤一

停靠在轨道上的列车，车载设备从地面资源管理器下载电子地图(包括轨道地理信息电子地图、线路数据电子地图(包含进路数据等信息)等)，保证电子地图的有效性。

卫星天线通过无线通信方式接收卫星发送的数据信号。

步骤二

卫星天线将接收到的卫星信号传送给卫星信号接收机。卫星信号接收机对卫星信号进行解码处理，计算出卫星天线中心位置处的经纬度，并将该数据发送给车载计算机。

步骤三

车载计算机根据电子地图中的地理位置信息，与接收到的经纬度信息进行比较，确定卫星天线的中心位置在电子地图中的位置，从而确定列车在3g中的位置。

步骤四

车载计算机判断当前是否满足进路资源释放条件，如果是，则进入步骤五，否则，返回步骤一。

步骤五、步骤六、步骤七

车载计算机向地面资源管理器申请释放进路资源，地面资源管理器将该进路资源状态由占用改为空闲，车载计算机完成自主进路资源释放。

本发明一种车载设备自主进路申请及释放的装置，需要利用车载计算机、卫星、卫星天线及卫星数据接收机、无线通信装置、地面资源管理器等设备，同时需要线路电子地图。

1、车载计算机

车载设备的核心控制单元，安装在机柜中的合适位置。将采集到的外部接口信息、外接设备信息进行逻辑运算，确定列车的位置以及行车许可，执行车载设备自主进路申请及释放逻辑。

2、卫星

发送卫星数据信号，用于确定列车的位置。

3、卫星天线及卫星数据接收机

卫星天线安装在机车上部合适位置，用于接收卫星发送的卫星数据信号；卫星数据接收机安装在机柜内部合适位置，对接收到的卫星数据信号进行处理，得到卫星天线所在位置的经纬度。

4、线路电子地图

包含线路的经纬度信息、进路信息等数据，是车载计算机确定列车位置以及进行自主进路申请及释放的重要依据。

5、无线通信装置

安装在机柜中的合适位置，通过多网融合方式实现车载计算机与地面资源管理器之间的无线通信。

6、地面资源管理器

实现地面资源状态检查，并对注册列车进行进路资源分配。

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。