编组列车及列车群组自主编组方法、系统与流程

1.本发明涉及列车控制领域，特别是一种编组列车及列车群组自主编组方法、系统。


背景技术：

2.用群组列车来控制一个列车群，统筹协调各列车，进而获取群组列车的最优化运行控制。从而在不增加轴重，不增加列车长度的前提下，仅通过列车控制系统的改变，实现大幅提高行车密度，获得最大运力。列车采用群组控制的方式，可以进一步缩短行车间隔，提高行车密度。采用群组控制需要解决以下问题：多少个列车组成群合适，这些列车又该如何排序。
3.cn113696943b公开了一种基于列车群组的控制方法、系统，然而该方案中群组计划是离线制定的，并由地面设备直接将群组计划发送至车载atp，车载atp根据群组计划进行编组，导致列车编组过程中无法优化运行计划，编组调整策略不及时，编组灵活性较低。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种编组列车及列车群组自主编组方法、系统，提高编组灵活性。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种列车群组自主编组方法，包括以下步骤：
6.确定列车编组链表；所述列车编组链表包括列车群体，所述列车群体包括通信链表结点信息和列车运行计划；所述列车群体的排列顺序根据所述列车运行计划确定；
7.第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车，完成列车自主编组；
8.其中，
9.所述第一列车为群组首车或群组跟随车，所述第二列车为群组跟随车。
10.本发明通过列车运行计划行程编组链表，对列车群组的排列顺序进行调整，并通过列车之间的通信形成编组计划，用群组列车来控制一个列车群，统筹协调各列车，仅通过列车控制系统的改变，实现大幅提高行车密度，获得最大运力，提高列车编组的效率，降低运营成本，同时列车编组的过程中可以优化运行计划，编组调整策略更加及时，保证列车群组编组的稳定性和灵活性。
11.所述列车运行计划包括目的地信息和停靠股道信息；目的地信息相同的两列车相邻编组；所述列车群体的出发顺序根据所述停靠股道信息确定。
12.根据所述排列顺序的优化调整形成新的群组列车虚拟编组链表，即通过链表构建各列车的从属关系及运行属性，从而建立群组列车的运行拓扑，将多列车融合成列群组列车。
13.本发明中，当所述第一列车为群组首车时，第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车的具体实现过程包括：
14.列车编组链表中排序第一的第一列车向排序第二的第二列车发送群组首车id和跟随列车信息；
15.当所述第二列车不属于其他群组列车中的跟随列车时，将第二列车设置为跟随列车并发送确定跟随列车信息至群组首车；
16.将所述第二列车作为群组首车的跟随车形成群组列车。
17.本发明中，当所述第一列车为群组跟随车时，第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车的具体实现过程包括：
18.列车编组链表中排序第二的第一列车向排序第三的第二列车发送群组第一跟随车id和跟随列车信息；
19.当所述第二列车不属于其他群组列车中的跟随列车时，将第二列车设置为第二跟随列车并发送确定跟随列车信息至第一跟随车；
20.将所述第二列车作为第一跟随车的跟随车形成群组列车。
21.本发明还提供了一种列车群组自主编组系统，其包括：
22.群组调度中心，用于将列车运行计划发送给群组列车防护系统；
23.群组列车防护系统，用于根据列车运行计划确定列车编组链表，并控制第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车，完成列车自主编组，
24.其中，所述第一列车为群组首车或群组跟随车，所述第二列车为群组跟随车；
25.所述列车编组链表包括列车群体，所述列车群体包括通信链表结点信息和列车运行计划；所述列车群体的排列顺序根据所述列车运行计划确定。
26.本发明中，所述群组列车防护系统包括：
27.应用层，用于根据列车运行计划及列车群组的动态追踪确定群组列车虚拟编组链表；
28.安全层，采用带周而复始循环往复生命信号的过程数据报文及对过程数据报文进行crc校验，用于避免数据包的传输错误；
29.通信层，用于群组列车之间的通信。
30.本发明还提供了一种列车群组自主编组系统，其包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序，以实现本发明上述自主编组方法的步骤。
31.本发明还提供了一种编组列车，包括多个车辆；各个车辆上均设置有车载atp；其特征在于，所有车辆的车载atp均与调度中心通信；所述调度中心被配置为执行本发明上述自主编组方法的步骤。
32.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令；所述计算机程序/指令被处理器执行时实现本发明上述自主编组方法的步骤。
33.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明中，列车与列车之间采用无线通信网络实现列车与列车的直连通信，通过列车运行计划行程编组链表，对列车群组的排列顺序进行调整，并通过列车之间的通信形成编组计划，用群组列车来控制一个列车群，统筹协调各列车，仅通过列车控制系统的改变，实现大幅提高行车密度，获得最大运力，提高列车编组的效率，降低运营成本，同时列车编组的过程中可以优化运行计划，列车运行计划由列车来执行并将优化建议反馈至调度中心，编组调整策略更加及时，保证列车群组编
组的稳定性。
附图说明
34.图1示出了本发明实施例中的列车自主编组方法流程示意图；
35.图2示出了本发明实施例中的群组首车与跟随车通信连接示意图；
36.图3示出了本发明实施例中的群组首车与跟随车(第一跟随车、第二跟随车)、两个跟随车通信连接示意图；
37.图4示出了本发明实施例中的列车自主编组系统结构示意图；
38.图5示出了本发明实施例中的群组调度中心与群组列车防护系统gtp通信示意图；
39.图6示出了本发明实施例中群组列车防护系统gtp的自主编组模块结构示意图。
具体实施方式
40.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。
41.在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个所述事物，而是表示有关描述仅仅针对所述事物中2的一个，所述事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“a包括b”意在表示在逻辑上b属于a，而不表示在空间上b位于a的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“a包括b”意在表示b属于a，但是b不一定构成a的全部，a还可能包括c、d、e等其它元素。
42.实施例1
43.本发明实施例1提供一种列车自主编组方法，图1示出了本发明实施例1中的列车自主编组方法流程示意图，图1中，本实施例的方法包括：确定列车编组链表；第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车，完成列车自主编组，其中，所述第一列车为群组首车或群组跟随车，所述第二列车为群组跟随车。
44.本发明实施例1中，群组列车表示由一列或多列实体列车组成的一个列车群，列车群内各列车协同控制；群组编组表示形成列车群组的过程。本发明实施例中，用群组列车来控制一个列车群，统筹协调各列车，进而获取群体的最优化。从而在不增加轴重，不增加列车长度的前提下，仅通过列车控制系统的改变，即实现了大幅提高行车密度，获得最大运力的效果。
45.具体的，第一列车为群组首车，第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车包括：
46.列车编组链表中排序第一的第一列车向排序第二的第二列车发送群组首车id和跟随列车信息；
47.所述第二列车判断其不属于其他群组列车中的跟随列车，将其设置为跟随列车并
发送确定跟随列车信息给群组首车；
48.第二列车作为群组首车的跟随车形成群组列车。
49.具体的，第一列车为群组跟随车，第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车包括：
50.列车编组链表中排序第二的第一跟随列车向排序第三的第二跟随列车发送群组第一跟随车id和跟随列车信息；
51.所述第二列车判断其不属于其他群组列车中的跟随列车，将其设置为第二跟随列车并发送确定跟随列车信息给第一跟随车；
52.第二列车作为第一跟随车的跟随车形成群组列车。
53.具体的，确定列车编组链表时还包括对所述排列顺序的优化：根据所述列车运行计划目的地，将目的地相同的两列车相邻编组；根据所述列车运行计划停靠股道信息，排列所述列车群体出发顺序。根据所述排列顺序的优化调整列车运行计划，根据新的列车运行计划重新确定列车编组链表。根据优化的编组链表重新进行群组列车的编组，能够使得编组过程的效率更加的提高。
54.本发明实施例1的表1中对通信链表的结构示意图进行说明，表1中，要进行编组的列车包括列车a、列车b、列车c、列车d，本发明实施例1中，通信链表中的列车的个数只是示例性说明，实际应用过程中，能够形成列车群组，列车数量≥2。
55.表1通信链表示意图
56.列车a列车b列车c列车d
57.本发明实施例1中，第一列车和第二列车之间通过无线通信网络进行无线通信，车站范围内列车通信，组成通信网络。通信网络可采用lte v2x技术实现，其针对车辆应用定义了两种通信方式：集中式(lte-v-cell)和分布式(lte-v-direct)。集中式也称为蜂窝式，需要基站作为控制中心，集中式定义车辆与路侧通信单元以及基站设备的通信方式，分布式也称为直通式，无需基站作为支撑，分布式定义车辆之间的通信方式。因此，采用可采用lte v2x技术既可以实现列车与车站的通信，也可以实现列车与列车的直连通信。
58.具体的，本实施例中，确定列车编组链表包括：根据通信链表结点信息和列车运行计划，确定存入所述列车编组链表的列车群体；根据所述列车运行计划，确定所述列车群体的排列顺序。本发明实施例1中列车运行计划包括如下内容：列车车次号、列车途经车站个数、列车途经车站名称、列车途经车站接车时刻、列车途经车站股道、列车途经车站发车时刻、接发车类型，接发车类型分为到发、通过、始发、终到、是否作业，是否作业分为不作业，作业。本发明实施例1中，列车运行计划的具体内容只是举例说明，实际应用过程中，列车运行计划中关于列车运行相关的其他的内容也在本发明的保护范围之内。
59.本发明实施例1中列车运行计划中存在以下限制条件：限制条件1，对于接发车类型为到发的，停车时间需要大于作业时间；限制条件2，列车类型要与股道类型匹配。
60.本发明实施例1中还对列车自主编组的具体过程进行说明：
61.1.编组链表初始化
62.遍历通信链表中的每一个结点信息，比较列车运行计划中下一站目的地，如果相同就可以编组，存入编组链表中。
63.2.编组链表排序
64.根据运行计划中的发车时刻，排列先后顺序，本发明实施例中对排列先后顺序的编组链表示意图表2进行说明：
65.表2
66.列车编号排序列车a2列车b1列车c3
67.表2中，列车b的发车时刻最先，将列车b的发车顺序排列为第一位；列车a的发车时刻其次，将列车a的发车顺序排列为第二位；列车c的发车时刻最后，将列车c的发车顺序排列为第三位。本发明实施例中，列车的数量及发车时刻仅仅是示例性说明，列车的数量及其发车的排列顺序并不做具体的限定。
68.3.编组链表确认，形成群组列车
69.本发明实施例1中对群组首车与跟随车之间的通信、两个跟随车之间的通信进行举例说明：
70.图2示出了本发明实施例中的群组首车与跟随车通信连接示意图，图2中，编组链表中包括列车a和列车b两辆列车，处于编组链表排序第一的列车b设置为群组首车，向编组链表中排序第二的列车a发送“群组1首车id，跟随列车1”的信息，列车a收到该消息后，判断自己不属于其他群组列车中的跟随列车，则将自己设置为跟随列车1，跟随群组1首车id，并发送信息“我是跟随列车1”至列车b，列车b确认，此后，列车a作为跟随车1控制。
71.图3示出了本发明实施例中的群组首车与跟随车(第一跟随车、第二跟随车)、两个跟随车通信连接示意图，图3中，包括群组首车与第一跟随车的通信、群组首车与第二跟随车的通信、第一跟随车与第二跟随车之间的通信，编组链表中包括列车a、列车b、列车c三辆列车，列车b、列车a和列车c按照发车时刻先后依次排列。
72.其中，群组首车列车b与第一跟随车列车a的通信在前述已经说明，本发明实施例中对群组首车列车b与第二跟随车列车c、第一跟随车列车a与第二跟随车列车c之间的通信进行具体说明。
73.列车b，即群组首车，向编组链表中排序第三的列车c发送“群组1首车id，跟随列车2”的信息，列车c收到该消息后，判断自己不属于其他群组列车中的跟随列车，则将自己设置为跟随列车2，跟随群组1首车id，并发送信息“我是跟随列车2”至列车b，列车b确认，此后，列车c作为跟随车2控制。
74.列车a，即群组第一跟随车，向编组链表中排序第三的列车c发送“群组1第一跟随车id，跟随列车2”的信息，列车c收到该消息后，判断自己不属于其他群组列车中的跟随列车，则将自己设置为跟随列车2，跟随群组1第一跟随车id(列车a)，并发送信息“我是跟随列车2”至列车a，列车a确认，此后，列车c作为跟随车2控制。
75.需要说明的是，在群组列车编组过程中，包括两辆跟随车，或者，三辆跟随车。其中一辆跟随车紧随群组首车之后，其他跟随车依次紧随该跟随车之后。为了方面描述，将此种
群组编组中的跟随车分为两种，一种为紧随群组首车之后的跟随车，另一种紧随其他跟随车之后的跟随车。
76.为了区分此两种跟随车，将紧随群组首车之后的跟随车称作第一跟随车，将紧随其他跟随车之后的跟随车称作第二跟随车。也就是说，第一跟随车和第二跟随车均是跟随车，第一跟随车是紧跟在群组首车后面的跟随车，因此，第一跟随车只有一辆，第二跟随车是紧跟在跟随车之后的跟随车，因此，第二跟随车可以有多辆。此处的“第一”仅为标识作用，用于区分是否紧跟在群组首车后和其他跟随车，“第一”无其他实质含义。
77.此处的“第二”仅为标识作用，用于区分不与群组首车联挂的跟随车和与群组首车联挂的跟随车，“第二”无其他实质含义。若群组首车为列车编组中运行方向上的第一辆列车(也即头车)，那么第一跟随车是第二辆列车，第三及其后面的列车均为第二跟随车。
78.实施例2
79.本发明实施例2提供一种列车自主编组系统，图4示出了本发明实施例2中的列车自主编组系统结构示意图，图4中，实施例2的系统包括：链表确定单元和群组确定单元，所述链表确定单元，用于确定列车编组链表；所述群组确定单元，与所述链表确定单元相连接，用于控制第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车，完成列车自主编组，其中，所述第一列车为群组首车或群组跟随车，所述第二列车为群组跟随车。
80.具体的，链表确定单元包括第一模块和第二模块，第一模块，用于根据通信链表结点信息和列车运行计划，确定存入所述列车编组链表的列车群体；第二模块，用于根据所述列车运行计划，确定所述列车群体的排列顺序。
81.具体的，第一列车为群组首车，所述群组确定单元用于控制第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车包括：
82.列车编组链表中排序第一的第一列车向排序第二的第二列车发送群组首车id和跟随列车信息；
83.所述第二列车判断其不属于其他群组列车中的跟随列车，将其设置为跟随列车并发送确定跟随列车信息给群组首车；
84.第二列车作为群组首车的跟随车形成群组列车。
85.具体的，第一列车为群组跟随车，所述群组确定单元用于控制第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车包括：
86.列车编组链表中排序第二的第一跟随列车向排序第三的第二跟随列车发送群组第一跟随车id和跟随列车信息；
87.第二跟随列车判断其不属于其他群组列车中的跟随列车，将其设置为第二跟随列车并发送确定跟随列车信息给第一跟随车；
88.第二跟随列车作为第一跟随车的跟随车形成群组列车。
89.本发明实施例中链表确定单元和群组确定单元的功能均能通过群组列车防护系统gtp(群组列车防护系统-group train protection)实现，车载atp根据群组调度中心gtc(group traffic control)下发的运行计划，形成列车编组链表，主动识别同一个车站的列车，并根据上述列车自主编组策略编组。gtc用于对列车和设备进行监控，并根据列车和设备的状态、运营调度需求进行计划调整，能根据运行计划自动进路触发，以运能最大为目标指定群组计划，并对群组列车进行管理。
90.实施例3
91.图5示出了本发明实施例3中的调度中心与群组列车防护系统gtp通信示意图，图5中，群组调度中心gtc将列车运行计划发送给群组列车防护系统gtp，群组列车防护系统gtp控制列车进行编组，编号为t01的列车与编号为t02的列车通过编组链表的排列顺序进行编组，形成列车群组，形成群组后，每列车共享群组信息，根据距离采用同步控制或者是协同控制的算法进行群组信息的交流。图5中，ig、iig表示股道，编号为t01的列车停放在股道ig上，编号为t02的列车停放在股道iig上，具体的，列车t01和列车t02均位于车站；xjg、iag、idg、2dg、ibg、sjg表示区段；yx、x、s1、sii、x1、xii、s、ys表示信号机。
92.本发明实施例3提供一种列车自主编组系统，所述系统包括群组调度中心和群组列车防护系统，其中，
93.群组调度中心用于将列车运行计划发送给群组列车防护系统；
94.群组列车防护系统用于根据列车运行计划确定列车编组链表，还用于控制第一列车和第二列车根据所述列车编组链表通信形成群组列车，完成列车自主编组，
95.其中，第一列车为群组首车或群组跟随车，第二列车为群组跟随车。
96.具体的，群组列车防护系统用于根据列车运行计划确定列车编组链表包括：根据通信链表结点信息和列车运行计划，确定存入所述列车编组链表的列车群体；根据列车运行计划，确定所述列车群体的排列顺序。
97.具体的，群组列车防护系统包括应用层、安全层和通信层，应用层用于根据列车运行计划确定列车编组链表；安全层用于避免数据包的重复、延迟、丢失、插入和乱序；通信层用于通信。
98.具体的，本实施例中，根据所述列车运行计划目的地，将目的地相同的两列车相邻编组；根据所述列车运行计划停靠股道信息，排列所述列车群体出发顺序。
99.本发明实施例3中，还对群组列车防护系统gtp中具体的结构进行保护说明，车载gtp中包含自主编组模块，图6示出了本发明实施例中车载gtp的自主编组模块结构示意图，图6中，自主编组模块协议栈分为三层，列车a与列车b均包括应用层、安全层和通信层，其中通信层负责自适应通信的部分；安全层用于避免数据包的重复、延迟、丢失、插入和乱序；应用层负责自主编组的实现。列车a与列车b通过应用层的自主编组和通信层的自适应通信完成群组列车的编组。
100.具体的，本发明实施例3中：
101.若两列车运行计划下下站目的地相同，则这两个车可以相邻编组。
102.根据运行计划停靠股道信息(动岔影响)，排列出发顺序。
103.如果采用上述优化策略，则会调整运行计划，如发车时刻、进路等。列车将调整后的运行计划反馈至调度中心。再由调度中心确认，确认可以优化，将优化后的命令下发至列车。列车根据新的运行计划运行，列车根据新的运行计划结合通信链表结点信息，并根据新的运行计划确定列车群体的排列顺序，形成新的通信链表，群体列车通过新的通信链表进行排列组合，形成新的列车群组，通过对列车编组链表顺序的优化，列车运行计划由列车来执行并将优化建议反馈至调度中心，编组调整策略更加及时，保证列车群组编组的稳定性与高效性。
104.本发明实施例的列车自主编组方法、系统，列车与列车之间采用lte v2x实现列车
与列车的直连通信，通过列车运行计划行程编组链表，对列车群组的排列顺序进行调整，并通过列车之间的通信形成编组计划，用群组列车来控制一个列车群，统筹协调各列车，仅通过列车控制系统的改变，实现大幅提高行车密度，获得最大运力，提高列车编组的效率，降低运营成本，同时列车编组的过程中可以优化运行计划，列车运行计划由列车来执行并将优化建议反馈至调度中心，编组调整策略更加及时，保证列车群组编组的稳定性。
105.实施例4
106.本发明实施例4提供一种对应上述实施例1的列车自主编组系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序；处理器执行存储器上的计算机程序，以实现上述实施例1方法的步骤。
107.在一些实现中，存储器可以是高速随机存取存储器(ram：random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
108.在另一些实现中，处理器可以为中央处理器(cpu)、数字信号处理器(dsp)等各种类型通用处理器，在此不做限定。
109.实施例5
110.本发明实施例5提供一种编组列车，包括多个车辆；各个车辆上均设置有车载atp；所有车辆的车载atp均与调度中心通信；所述调度中心被配置为执行上述实施例1方法的步骤。
111.本实施例中，车载atp通过无线通信网络与调度中心通信，车载atp之间也通过无线通信网络通信。
112.在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“优选实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，所述替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范围。
113.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。