一种基于列车追踪关系筛选车头前方空闲的方法和系统与流程

本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种基于列车追踪关系筛选车头前方空闲的方法和系统。

背景技术：

在列控系统领域中，列车在运行时需要确认前方空闲状况，尤其是处于降级运行的列车在车地通信正常后准备恢复升级为正常行车时，地面控制设备需采取安全措施确认该列车车头前方空闲，无隐藏列车，才能向列车提供正常的无线行车许可命令。

目前，在国铁ctcs-3级列控制式中，所采取的安全措施是通过在接近轨道电路边界的特定小区域内读取轨道信息许可或由司机人工确认方式来筛选车头前方有无隐藏列车，具体如图1所示，在我国ctcs-3级列控系统中，采用taf(trackaheadfree)确认的方法，该方法的主要步骤为：

a)在每个闭塞分区末端配置一个taf窗口和提前量范围；

b)当车载设备处于目视行车模式下且位置报告为已进入预先配置的提前量范围内时，地面无线闭塞中心(rbc)会向车载设备发送“taf请求信息”；

c)当车载设备接收到“taf请求信息”且列车前端已进入了taf窗口后，车载设备再根据当前接收到轨道电路信息(如图示l3、l2等表示可向前运行，hu表示须停车)，自动向rbc发送“taf确认信息”；

d)rbc接收到“taf确认信息”后，就可认为从车头至闭塞分区末端间无隐藏车，向该车发送正常运行的行车许可命令。

在城轨cbtc列控制式中，所采取的安全措施是检查当前列车位置报告与计轴边界位置间距离小于车长来确认车头前方无隐藏列车；具体如图2所示，在我国cbtc列控系统中，采用“头筛”的方法，该方法的主要步骤为：

a)配置每个计轴边界的位置信息或距计轴边界的最小列车长度窗口；

b)当车载设备处于目视行车模式下且位置报告为已接近列车所在计轴边界的位置时，地面区域控制中心(zc)将比较车头位置与计轴边界位置的距离差值是否小于该线路上的最小列车长度；

c)若小于，则表示本计轴区段上不会存在隐藏列车，可向该车发送正常运行的行车许可命令。

虽然以上两种措施，在实现方式上有所不同，但在运用效果上都存在着需要获取计轴边界或轨道电路边界的准确位置，且只能在小范围内完成筛选车头前方是否有隐藏列车，实施时还需要配置大量设备，同时限制列车快速升级恢复。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种基于列车追踪关系筛选车头前方空闲的方法，所述方法包括：

将进出区间范围的列车创建成一个基于列车顺序的追踪队列，并确定所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系；

根据所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系，更新所述区间范围内列车车头、车尾的追踪链接关系；

通过更新的所述追踪链接关系识别列车车头前方空闲状况。

进一步地，所述方法还包括利用检测设备检测列车在所述区间范围内的占用状况。

进一步地，所述利用检测设备检测列车在所述区间范围内的占用状况包括：

利用设置在所述区间范围两端的计轴检测全区间范围内是否都空闲无车；

利用设置在所述区间范围两端的轨道电路检测有无降级列车进出所述区间范围。

进一步地，所述将进出区间范围的列车创建成一个基于列车顺序的追踪队列，并确定所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系包括：

确定初始时刻所述区间范围内的列车数量和位置；

对进入到所述区间范围内的列车定义编号，其中所述编号表示列车追踪链接关系；

利用列控系统实时报告进入到所述区间范围内的列车位置，形成位置报告；

根据所述编号及所述位置报告确定出所述区间范围内的列车数量变化以及追踪链接关系。

进一步地，所述编号包括：

列车id、特殊id和0；其中，列车id表示已知车号，特殊id表示未知车号的降级列车，0表示无车。

进一步地，所述确定出所述区间范围内的列车数量变化包括：

当有位置报告显示列车初始位置已处于所述区间范围内时，将再进入到所述区间范围内的列车数量加一；

当有位置报告显示列车初始位置已处于车站内范围但与所述区间范围连接的接车进路仍存在时，将相应接车区间范围的驶出列车数量减一。

进一步地，所述确定出所述区间范围内的列车数量变化还包括：

对于占用股道且无位置报告的列车，联锁开放发车进路后，若满足以下任一情况，则将进入所述区间范围的列车数量加一：

该进路末区段锁闭时，离去区段顺次占用；

发车信号机跨压关闭并超出配置时间后，离去区段由空闲变为占用；

对于占用接近区段且无位置报告的列车，联锁开放接车进路后，若满足以下任一情况，则将相应接车区间范围的列车数量减一：

该进路首区段正常解锁；

接车信号机跨压关闭并超出配置时间后，进路末端由空闲变为占用。

进一步地，所述更新所述区间范围内列车车头、车尾的追踪链接关系包括：

首次接入到列控系统的列车，应更新所述列车车头、车尾的追踪链接关系为有未知车；

当进出区间范围的列车数量发生变化时，应更新所有尚在所述区间范围的列车追踪链接关系；

当有未知的降级列车追踪已知列车时，应将该已知列车的尾部追踪链接关系更新为有未知车；

当有已知列车追踪未知的降级列车时，应将该已知列车的头部追踪链接关系更新为有未知车；

当有位置报告显示列车不处于区间范围内且停车时，应清除该列车车头、车尾的追踪链接关系。

进一步地，所述方法还包括注销列车相关信息，所述注销列车相关信息包括当更新的所述追踪链接关系显示降级列车车头、车尾均无已知车时，采用人工注销或自动注销的方式注销降级列车的位置信息和编号信息。

本发明还提供了一种基于列车追踪关系筛选车头前方空闲的系统，所述系统包括：

创建系统，所述创建系统用于将进出区间范围的列车创建成一个基于列车顺序的追踪队列，并确定所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系；

更新系统，所述更新系统连接所述创建系统，所述更新系统用于根据所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系，更新所述区间范围内列车车头、车尾的追踪链接关系；

识别系统，所述识别系统连接所述更新系统，所述识别系统用于通过更新的所述追踪链接关系识别列车车头前方空闲状况。

进一步地，所述系统还包括计轴、轨道电路和注销系统，其中，

所述计轴设置在所述区间范围的两端，所述计轴用于检测全区间范围内是否都空闲无车；

所述轨道电路设置在所述区间范围的两端，所述轨道电路用于检测有无降级列车进出所述区间范围；

注销系统，所述注销系统用于当更新的所述追踪链接关系显示降级列车车头、车尾均无已知车时，注销所述降级列车的相关信息。

进一步地，所述创建系统包括：

编号系统，所述编号系统用于对进入到所述区间范围内的列车定义编号，所述编号表示列车追踪链接关系；

计数系统，所述计数系统用于对进入到所述区间范围内的列车数量进行记录；

列控系统，所述列控系统用于实时报告列车在所述区间范围的位置，形成位置报告。

进一步地，所述注销系统采用人工注销或自动注销的方式，所述注销系统注销降级列车的相关信息包括位置信息和编号信息。

本发明的方法和系统是基于列车追踪链接关系快速筛选出列车车头前方空闲状况，可为降级列车快速恢复成正常列车提供便利。本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明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指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据现有技术的taf确认列车车头前方状况的示意图；

图2示出了根据现有技术的头筛确认列车车头前方状况的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的方法流程示意图；

图4示出了根据本发明实施例的检测设备配置示意图；

图5示出了根据本发明实施例的首次列车报告决定列车数量增减状况示意图；

图6示出了根据本发明实施例的占用股道的无位置列车数量增加状况的示意图；

图7示出了根据本发明实施例的占用股道的无位置列车数量减少状况的示意图；

图8示出了根据本发明实施例的区间范围内列车数量、追踪链接关系更新的示意图；

图9示出了根据本发明实施例的系统连接结构示意图。

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、完整地说明，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。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于列车追踪关系筛选车头前方空闲的方法，示例性的，如图3所示，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将进出区间范围的列车创建成一个基于列车顺序的追踪队列，并确定所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系；

具体的，所述区间范围是将本发明的应用范围限定在只有单一直向线路，本发明不能用于有岔线的区域；岔线区域内仅用于识别有无进入或驶出单一线路的列车。

为了对进出区间范围内的列车状况进行记录，所述方法还包括利用检测设备检测列车在所述区间范围内的占用状况。具体的，所述利用检测设备检测列车在所述区间范围内的占用状况包括：利用设置在所述区间范围两端的计轴检测全区间范围内是否都空闲无车；利用设置在所述区间范围两端的轨道电路检测有无降级列车进出所述区间范围。

示例性的，如下图4所示，限定甲站与乙站之间的区段为一个区间范围；两站间(甲站和乙站之间)设置一段区间计轴用于检查全区间范围是否都空闲无车，再在区间范围两端各设一段轨道电路，用于检测有无降级列车进出区间范围；站内仍是每个区段设置一段轨道电路，用于检查站内列车占用情况。区间范围内无需设置其它列车占用检查设备，节省了工程造价和维护成本。

所述将进出区间范围的列车创建成一个基于列车顺序的追踪队列，并确定所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系具体包括：

首先，确定初始时刻所述区间范围内的列车数量和位置；示例性的，通过计轴及轨道电路检测出当前所述区间范围为空闲状态，从而确定所述区间范围内无列车。当初始时刻通过计轴检测所述区间范围内有列车时，此时无初始值，就无法执行后续逻辑。

其次，对进入到所述区间范围内的列车定义编号，所述编号表示列车追踪链接关系；示例性的，所述编号有：0、列车id和特殊id；其中0表示无车，列车id(如xxxxx)表示已知车号，特殊id(如0xffffffff)表示未知车号的降级列车；列车的id自始至终不会改变，当检测到列车进入区间范围内就为降级列车时，地面不知道该列车id，也不知道前后是否还有同样的降级列车，就向安全侧考虑，推测该列车前后可能还有隐藏的降级列车；因而降级列车前后追踪关系初始编号为特殊id。

本实施例中所述降级列车是指由司机人工驾驶，通过人工目视前方线路的情况，自主决定列车可前行的安全距离；降级列车出现的状况包括但不限于以下情况，当正常运行的列车，因车地无线通信中断而与列控系统断开连接时，就会转为降级列车；当车载设备初始上电启动或未装备列控车载的特殊车辆上线运行时，也默认为降级列车。

而后，利用列控系统实时报告进入到所述区间范围内的列车位置，形成位置报告；

最后，根据所述编号及所述位置报告确定出所述区间范围内的列车数量变化以及追踪链接关系。

具体的：当列控系统检测的位置报告显示列车初始位置已处于区间范围内时，将再进入该区间范围的列车数量加一；若列控系统检测的位置报告说明列车初始位置处于车站内范围且与区间范围连接的接车进路仍存在时，将相应接车区间范围的驶出列车数量减一。示例性的，如下图5所示：以向右(甲站→乙站)为列车行车方向，计轴检测到区间范围为空闲，能够确定区间范围内列车数量初始值为0；当位置报告中显示首次报告列车已处于区间范围时，说明列控系统检测到区间范围内有列车，编号为1，此时区间范围内的列车数量为1；后续再次有列车进入到该区间范围内，则对区间范围内的数量加一，示例性的，后续进入的列车编号为2，此时区间范围的列车数量为2；编号为2的列车进入该区间范围时，列车位置关系为：1号车处于区间范围内，2号车处于区间范围内并处于1号车的后部；2号车的后部暂时无其他列车。当位置报告中显示首次位置报告列车已处于车站内范围时，如1号列车进入到乙站时，即将区间范围内的列车数量减一，此时区间范围为内的列车数量由2减少为1，此时区间范围内只余2号车。

对于占用股道且无位置报告的列车，联锁开放发车进路后，若满足以下任一情况，则将进入该区间范围的列车数量加一：

1)该进路末区段锁闭时，离去区段顺次占用；

2)发车信号机跨压关闭并超出配置时间后，离去区段由空闲变为占用。如下图6所示：原区间范围内，列车数量为1，当发车站出现发车进路末区段锁闭，离去区段顺次占用后，区间范围内的列车数量由1增加为2。

对于占用接近区段且无位置报告的列车，联锁开放接车进路后，若满足以下任一情况，则将相应接车区间范围的列车数量减一：

1)该进路首区段正常解锁；

2)接车信号机跨压关闭并超出配置时间后，进路末端由空闲变为占用。如下图7所示：原区间范围内，列车数量为2，当接车站出现接车进路首区段正常解锁，区间范围内的列车数量由2减为1。

另外，列控系统是指采用基于无线通信传输行车许可的列控系统，如ctcs-3级列控系统、城轨cbtc列控系统等，列车可通过无线向列控系统实时报告所在位置，并可形成位置报告。

步骤二：根据所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系，更新所述区间范围内列车车头、车尾的追踪链接关系；包括：

(1)首次接入到列控系统的列车，应设置所述列车车头、车尾的链接关系为有未知车；

首次接入到列控系统的列车因列车刚接入到主用系统内，考虑到线路上可能还存在着没有接入到主用系统的其它降级列车，故首先设置该列车车头、车尾为有未知车，而后根据追踪链接关系进一步确定该列车车头、车尾的空闲状况；以此措施来排除新接入列车的前进范围内有无降级列车，才能确定是否能够向该列车提供安全的行车许可信息。

(2)当进出区间范围的列车数量发生变化时，应更新所有尚在区间范围的列车追踪链接关系；

示例性的，当所述区间范围内的列车数量由4变成5时，则说明链接关系出现变化，此时应及时更新所述区间范围内的列车追踪链接关系。

(3)若有未知的降级列车追踪已知列车，应将该已知列车(无论该车降级与否)的尾部追踪链接关系更新为有未知车；

其中未知的降级列车为在进入到区间范围之前已是降级列车，在进入到区间范围内追踪已知列车，将已知列车的尾部追踪链接关系更新为有未知车；其中的已知列车可以是正常列车，也可是在区间范围内降级的降级列车即已知的降级列车。

(4)若有已知列车追踪未知的降级列车，应将该已知列车(无论该车降级与否)的头部追踪链接关系更新为有未知车；

(5)当有位置报告列车处于车站内且停车时，应清除该列车车头、车尾的追踪链接关系，使该列车的追踪链接关系为0。

步骤三：通过更新的所述追踪链接关系识别列车车头前方空闲状况；

具体的，所述列车车头前方空闲状况包括前方空闲以及前方不空闲，前方空闲表示前方无车，前方不空闲表示前方有正常列车或者降级的列车。

所述方法还包括当更新的所述追踪链接关系显示降级列车车头、车尾均无已知车时，注销所述降级列车的相关信息。

具体的，为避免降级列车信息始终留存在列控系统内而占用资源，需要能够注销列车相关信息。其中注销的所述相关信息包括位置信息和编号信息。本发明要求仅当列车车头、车尾链接关系均无已知车时，发生无线通信超时后才能自动注销该列车。否则，需要人工管理注销通信超时的列车。正常列车驶出所述区间范围内时，可以直接注销。

本发明还提供一种基于列车追踪关系筛选车头前方空闲的系统，示例性的，如图9所示，所述系统包括：

创建系统，所述创建系统用于将进出区间范围的列车创建成一个基于列车顺序的追踪队列，并确定所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系；具体的，所述创建系统包括：编号系统，所述编号系统用于对进入到所述区间范围内的列车定义编号，所述编号表示列车追踪链接关系；计数系统，所述计数系统用于对进入到所述区间范围内的列车数量进行记录；列控系统，所述列控系统用于实时报告列车在所述区间范围的位置，形成位置报告。

更新系统，所述更新系统与创建系统连接，所述更新系统用于根据所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系，更新所述区间范围内列车车头、车尾的追踪链接关系。

识别系统，所述识别系统与更新系统连接，所述识别系统用于通过更新的所述追踪链接关系识别列车车头前方空闲状况。

为了确定进出所述区间范围的列车状况，所述系统还包括计轴、轨道电路和注销系统，其中，所述计轴与所述轨道电路与创建系统、更新系统连接；

所述计轴设置在所述区间范围的两端，所述计轴用于检测全区间范围内是否都空闲无车；

所述轨道电路设置在所述区间范围的两端，所述轨道电路用于检测有无降级列车进出所述区间范围；

注销系统，所述注销系统与识别系统连接，所述注销系统用于当更新的所述追踪链接关系显示降级列车车头、车尾均无已知车时，注销所述降级列车的相关信息，所述注销系统还用于在所述正常列车驶出所述区间范围时，注销相关信息；具体的，所述注销系统采用人工注销或自动注销的方式注销降级列车的位置信息和编号信息。

本发明提供的系统中，通过计轴及轨道电路检测区间范围内的初始时刻的列车数量和位置，示例性的，通过计轴及轨道电路检测出当前所述区间范围为空闲状态，从而确定所述区间范围内无列车；当初始时刻计轴检测所述区间范围内有列车时，则可通过列控系统确定出正常列车的初始位置。

而后通过创建系统创建一个基于列车顺序的追踪队列，并确定所述区间范围内的列车数量变化及先后追踪链接关系；具体的，所述创建系统包括编号系统、计数系统以及列控系统；通过所述编号系统对进入到所述区间范围内的列车定义编号，其中所述编号表示列车追踪链接关系；通过所述计数系统对进入到所述区间范围内的列车数量进行记录；通过所述列控系统对实时报告列车在所述区间范围的位置，形成位置报告。在区间范围内的列车数量及追踪链接关系出现变化时，更新区间范围内的列车追踪链接关系；具体包括包括：首次接入到列控系统的列车，应更新所述列车车头、车尾的追踪链接关系为有未知车；

当进出区间范围的列车数量发生变化时，应更新所有尚在所述区间范围的列车追踪链接关系；

当有未知的降级列车追踪已知列车时，应将该已知列车的尾部追踪链接关系更新为有未知车；

当有已知列车追踪未知的降级列车时，应将该已知列车的头部追踪链接关系更新为有未知车；

当有位置报告显示列车不处于区间范围内且停车时，应清除该列车车头、车尾的追踪链接关系。

最后通过识别系统根据更新的追踪链接关系识别车头前方空闲状况；当追踪链接关系显示降级列车车头、车尾均无已知车时，通过注销系统注销所述降级列车的位置信息和编号信息。

本发明通过每列车前后追踪的链接关系做出记录，从而当某列车在重新接入列控系统时，可通过前后追踪链接关系排除有无隐藏列车。示例性的，如图8所示：假定图中所示的线路为一个区间范围，在该区间范围的线路上先后追踪运行着4列车，均从右向左行驶；每列车都记录了自己前后关联的追踪列车编号，若编号为0表示没有追踪列车，之后顺次进入区间范围内的列车依次编号为1、2、3、4。假设3号车在区间范围内降级为降级列车，其他均为已知列车，图中3号车发生降级后重新接入列控系统时，因降级列车刚接入到列控系统内，考虑到线路上可能还存在着没有接入到列控系统的其它降级列车，故列控系统需要采取安全措施来排除新接入列车的前进范围内没有隐藏的降级列车，才能够向该列车提供安全的行车许可信息；此时由于3号车重新接入到列控系统，应更新3号车的车头、车尾追踪链接关系为有未知车，结合列车进入到该区间范围的追踪链接关系记录，可确定3号车车头、车尾的追踪链接关系，即可确认3号车前有2号车、后有4号车，其前后无未知的隐藏车辆，即可直接向3号车发送行车许可命令。

假设区间范围内存在着1、2、3、4四列车，3号车为未知的降级列车，其他为已知的列车；在升级成正常列车之前，4号车运行到区间范围内时，即为有已知的列车追踪未知的降级列车，此时应该将4号车的头部链接关系更新为有未知车，即4号车的头部存在隐藏列车，并标记为特殊编号0xffffffff。若3号车为已知的降级列车，即3号车在区间范围内降级为降级列车，此时当4号车运行到区间范围内时，即为区间范围内出现列车数量变化，此时应该将4号车的头部链接关系更新为有已知的降级列车。

假设区间内只有1、2、3三列车，3号车为降级列车，其他为已知列车；3号车进入到区间范围内时，存在未知的降级列车追踪已知列车，则应将已知列车的尾部链接关系更新为有未知车。

假设区间范围内有1、2、3、4四辆车，1号车开出此区间范围，进入站内且停车，此时应该清除1号车的车头、车尾的追踪链接关系，使之为0；此时该区间范围内的列车数量由4更新成3；此时更新区间范围内的列车追踪链接关系；可得出，原2号车的前方无列车；其他的位置及链接关系暂时不出现变化。

本发明所提出的方法不需要关联轨旁占用检查设备(如计轴、轨道电路)的边界位置，从而减少对轨旁设备配置的依赖性，相应减少了对轨旁设备边界位置的测量、配置、检验等多环节工作量，提高工程集成效率；另一方面，本方法也可用于既有线路改进，不限制在小范围内筛选前方空闲，只要降级列车重新接入到列控系统，就可直接完成筛选并恢复为正常运行列车，从而压缩降级列车低速运行长度和耗时，提高列车运行效率。

另外本发明的列车id以及特殊id为了方便描述均采用简单的数字示例说明；本发明的附图9中以及系统中所述的连接并不代表直接的连接关系，而是指数据的连接；另外本文所述的列控系统为主用列控系统。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。