一种基于车车通信的列车控制权切换方法及系统与流程

1.本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种基于车车通信的列车控制权切换方法及系统。


背景技术：

2.目前，基于车车通信的列车控制系统能够实现列车自主资源管理和主动间隔防护，提高了列车运行效率。但是当列车通信或者定位异常时，现有系统大都无法实现列车自主资源管理和主动间隔防护。
3.经过检索，中国专利公开号cn112061182a公开了一种基于车-车通信的列车管理方法及装置，具体公开了在车-车通信驾驶模式下，当车-车通信列车组内部通讯故障时，所述车-车通信列车组向地面控制器发送通信故障信息，以供所述地面控制器根据所述通信故障信息生成列车激活标识命令，并将所述列车激活标识命令发送到所述车-车通信列车组；所述车-车通信列车组根据所述激活标识命令将车-车通信驾驶模式切换为自动驾驶模式。但是该现有专利无法实现在主控制器出现故障情况下列车控制器切换，因此如何来解决主控制车载列车控制器cc出现异常情况时列车无控制器控制的问题，从而提高信号系统的可维护性以及可用性，成为需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.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基于车车通信的列车控制权切换方法及系统。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.根据本发明的第一方面，提供了一种基于车车通信的列车控制权切换方法，该方法包括以下步骤：
7.步骤a：列车启动后由主控制器车载列车控制器cc控制列车，此时轨旁列车控制器wtc监控车载列车控制器cc定位状态和通信状态；
8.步骤b：所述轨旁列车控制器wtc根据车载列车控制器cc定位状态和通信状态生成控制权切换请求authority_request；
9.步骤c：若authority_request状态和前一周期不相同，所述轨旁资源控制器wrc将轨旁列车控制器wtc和车载列车控制器cc控制权切除，此时列车处于无控制器控制的状态；
10.步骤d：所述轨旁资源控制器wrc记录当前时间为t_(authority_request)，若在设定期间duration内authority_request状态未发生改变，所述轨旁资源控制器wrc将列车控制权授予轨旁列车控制器wtc。
11.作为优选的技术方案，所述的步骤a中的主控制器车载列车控制器cc具有最高的优先级。
12.作为优选的技术方案，所述的步骤a中的主控制器车载列车控制器cc出现故障的情况包括两种：
13.1)通信中断；
14.2)定位出现异常，即列车失位。
15.作为优选的技术方案，所述的步骤b：所述轨旁列车控制器wtc根据车载列车控制器cc定位状态和通信状态生成控制权切换请求authority_request包括两种不同情况：
16.1)定位和通信状态都正常，控制权切换请求authority_request表明主控制器请求控制列车；
17.2)定位或者通信状态异常，控制权切换请求authority_request表明后备控制器请求控制列车。
18.作为优选的技术方案，所述的步骤b中每次轨旁列车控制器wtc生成authority_request只能是其中一种情况。
19.作为优选的技术方案，所述的步骤c中的轨旁资源控制器wrc负责管理列车控制权分发和资源管理。
20.作为优选的技术方案，所述的步骤c中的控制权切换请求authority_request是触发列车控制切换的唯一条件。
21.作为优选的技术方案，所述的步骤c中的轨旁资源控制器wrc将轨旁列车控制器wtc和列车控制器cc控制权切除，此时列车处于无控制器控制的状态，具体为：
22.允许列车无控制器控制，绝不允许出现两个控制器同时控制的状态，即轨旁资源控制器wrc同一时间内只允许与一个控制器交换列车信息。
23.作为优选的技术方案，所述的步骤d中在duration时间内，其它列车或者控制器已获知车载列车控制器cc失去列车控制权。
24.作为优选的技术方案，所述的步骤d中，若当前周期时间记为t_(current_cycle)，如果t_(current_cycle)减去t_(authority_request)大于duration且从t_(authority_request)开始authority_request状态未发生改变，所述轨旁资源控制器wrc将列车控制权授予轨旁列车控制器wtc；若在duration内车载列车控制器cc重新请求控制权，此时轨旁资源控制器wrc将列车控制权归还车载列车控制器cc，确保车载列车控制器cc具有最高的优先级。
25.根据本发明的第二方面，提供了一种用于所述基于车车通信的列车控制权切换方法的系统，该系统包括轨旁资源控制器wrc、轨旁列车控制器wtc和车载列车控制器cc：
26.所述轨旁资源控制器wrc负责控制权和资源分发，即列车需要从轨旁资源控制器获取资源和控制权，避免资源和控制权被多个列车同时占用的状态出现；
27.所述轨旁列车控制器wtc和车载列车控制器cc都是用于控制列车，其中车载列车控制器cc为主控制器，具有最高的优先级，所述轨旁列车控制器wtc为后备列车控制器，在主控制器出现异常情况时控制列车运行。
28.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
29.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
30.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
31.1)本发明通过轨旁资源控制器wrc和轨旁列车控制器wtc，解决了主控制车载列车
控制器cc出现异常情况时列车无控制器控制的问题，提高了系统可维护性以及可用性。
32.2)本发明可确保主控制器车载列车控制器cc具有较高的优先级，即在满足条件的情况下，保证列车自主资源管理具有最高的优先级，提高了系统的性能。
33.3)本发明可避免多个控制器同时控制列车以及资源被多个列车同时占用的情况，提高系统的稳定性。
34.4)本发明轨旁资源控制器wrc维持计时和duration的目的是保证最优的列车控制权切换，即如果切换时间太短易出现频繁切换的情况，导致其它控制器误认为当前列车由两个控制器同时控制，即影响性能也存在安全问题，若切换时间太长影响性能。
附图说明
35.图1为本发明控制权切换过程的示意图；
36.图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
37.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。
38.本发明通过使用轨旁资源控制器wrc(wayside resource controller)和轨旁列车控制器wtc(wayside train controller)解决列车控制权切换的问题，避免主控制器车载列车控制器cc(carborne controller)出现异常情况时列车控制问题，提高了系统可维护性以及可用性。同时确保主控制器具有较高的优先级，且避免出现多个控制器同时控制列车的情况，提高系统的性能，如图1和图2所示。
39.如图1第一步所示，图2的步骤a中列车启动后由主控制器车载列车控制器cc(carborne controller)控制列车，此时轨旁列车控制器wtc(wayside train controller)监控车载列车控制器cc定位状态和通信状态；其中轨旁列车控制器wtc为后备列车控制器，车载列车控制器cc为主列车控制器。只有主控制器cc出现故障时才切换到后备轨旁列车控制器wtc，即主控制器具有最高的优先级，其中主控制器出现故障的情况包括两种：一种是通信中断，另外一种是定位出现异常，即列车失位。
40.如图1第一步所示，图2的步骤b中轨旁列车控制器wtc根据车载列车控制器cc定位状态和通信状态生成控制权切换请求authority_request，包括两种不同情况：一种是定位和通信状态都正常，控制权切换请求authority_request表明主控制器车载列车控制器cc请求控制列车，另一种情况是定位或者通信状态异常，控制权切换请求authority_request表明后备控制器轨旁列车控制器wtc请求控制列车，轨旁列车控制器wtc生成的authority_request只能是其中一种情况。
41.如图1第二步所示，图2的步骤c中若控制权切换请求authority_request状态和前一周期不相同，轨旁资源控制器wrc将轨旁列车控制器wtc和车载列车控制器cc控制权切除，此时列车处于无控制器控制的状态，即允许列车无控制器控制，但绝不允许出现两个控制器同时控制的状态，轨旁资源控制器wrc同一时间内只允许与一个控制器交换列车信息。
其中轨旁资源控制器wrc负责管理列车控制权分发和资源管理，且控制权切换请求authority_request是触发列车控制切换的唯一条件。
42.如图1第三步所示，图2的步骤d轨旁资源控制器wrc记录当前时间为t_(authority_request)，若在duration内authority_request状态未发生改变，轨旁资源控制器wrc将列车控制权授予轨旁列车控制器wtc。其中轨旁资源控制器wrc维持计时和duration的目的是保证最优的列车控制权切换，即如果切换时间太短易出现频繁切换的情况，导致其它控制器误认为当前列车由两个控制器同时控制，即影响性能也存在安全问题，若切换时间太长影响性能，即确保在duration时间内，其它列车或者控制器已获知车载列车控制器cc失去列车控制权。
43.如图1第三步-a所示，如果当前周期t_(current_cycle)减去t_(authority_request)大于duration且从t_(authority_request)开始authority_request状态未发生改变，轨旁资源控制器wrc将列车控制权授予轨旁列车控制器wtc；如图1第三步-b所示，若在duration主控制器重新请求控制权，此时轨旁资源控制器wrc将列车控制权归还车载列车控制器cc，确保车载列车控制器cc具有最高的优先级。
44.以上是关于方法实施例的介绍，以下通过系统实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
45.本发明由轨旁资源控制器wrc(wayside resource controller)、轨旁列车控制器wtc(wayside train controller)和车载列车控制器cc(carborne controller)组成；其中轨旁资源控制器wrc负责控制权和资源分发，即列车需要从轨旁资源控制器获取资源和控制权，避免资源和控制权被多个列车同时占用的状态出现；轨旁列车控制器wtc和车载列车控制器cc都是用于控制列车，其中车载列车控制器cc为主控制器，车载列车控制器cc具有最高的优先级，轨旁列车控制器wtc为后备列车控制器，在主控制器出现异常情况时控制列车运行。通过添加后备控制器实现主控制器出现异常情况时，避免列车无法控制的情况。
46.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
47.本发明电子设备包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
48.设备中的多个部件连接至i/o接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
49.处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如本发明方法。例如，在一些实施例中，本发明方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到ram并由cpu执行时，可以执行上文描述的本发明方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行本发明方法。
50.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)等等。
51.用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
52.在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
53.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。