一种新型CBTC架构的制作方法

一种新型cbtc架构
技术领域
1.本技术涉及轨道交通技术领域，尤其涉及新型cbtc架构生成方法。


背景技术：

2.随着cbtc(communication based train control system，基于通信的列车运行控制系统)列车控制系统的不断演进，系统对于跨厂商互联互通、以及全自动驾驶功能的支持，系统逐步庞大，带来了诸多问题。
3.典型问题是设备间接口及通信关系越来越复杂，系统控制层级也不断增加，例如对于移动授权的计算，需要系统中的区域控制器(zc)与联锁(ci)通信获取进路状态，然后与列车通信获取列车位置，同时zc需与相邻区域的多个zc通信交互得出管辖区域列车排序，综合判定方可计算得出列车的移动授权。
4.设备间的耦合关系过于复杂，任一环节出现问题，则会导致系统失效；与此同时，设备及通信线缆的复杂也不利于既有线路改造过程中的施工及风险管控。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术缺陷之一，本技术提供了新型cbtc架构生成方法，所述方法包括：
6.获取既有的cbtc列车运行控制系统的功能；
7.确定各功能的重组属性；所述重组属性为如下的一种：集中化及算力属性，响应速度及传输量属性，单一感知属性；
8.根据重组属性重组各功能；
9.基于重组后的各功能，形成新型cbtc架构。
10.可选地，新型cbtc架构包括基于云的运行控制中心，边缘设备，终端感知设备。
11.可选地，所述根据重组属性重组各功能，包括：
12.若任一功能的重组属性为集中化及算力属性，则将所述任一功能重组至所述基于云的运行控制中心；
13.若任一功能的重组属性为响应速度及传输量属性，则将所述任一功能重组至所述边缘设备；
14.若任一功能的重组属性为单一感知属性，则将所述任一功能重组至所述终端感知设备。
15.可选地，所述功能为列车自动保护系统atp的功能；
16.所述确定各功能的重组属性，包括：
17.对于任一功能，
18.若所述任一功能具有网络化集中处理，且高算力需求，则确定所述任一功能的重组属性为集中化及算力属性；
19.若所述任一功能具有迅速响应，且数据传输量需求，则确定所述任一功能的重组
属性为响应速度及传输量属性；
20.若所述任一功能具有感知需求，则确定所述任一功能的重组属性为单一感知属性。
21.可选地，所述功能为列车自动监控系统ats的功能；
22.所述确定各功能的重组属性，包括：
23.确定所述功能的重组属性为集中化及算力属性。
24.可选地，所述功能为列车自动驾驶系统ato的功能；
25.所述确定各功能的重组属性，包括：
26.确定所述功能的重组属性为单一感知属性。
27.可选地，atp的功能包括：列车定位/列车测速功能，列车安全分隔功能，超速防护和制动确认功能，后溜防护功能，轨道终点防护功能，完整性检查和列车解体/连挂功能，零速度检测功能，开门联锁控制功能，发车联锁功能，紧急制动功能，进路联锁功能，敌对进路防护功能，作业区防护功能，断轨检测功能，平交道口报警功能，限制进路保护功能；
28.其中，轨道终点防护功能，发车联锁功能，紧急制动功能，进路联锁功能，敌对进路防护功能，作业区防护功能，平交道口报警功能，限制进路保护功能均具有网络化集中处理，且高算力需求；
29.列车定位/列车测速功能，列车安全分隔功能，超速防护和制动确认功能，后溜防护功能，完整性检查和列车解体/连挂功能，零速度检测功能，开门联锁控制功能均具有迅速响应，且数据传输量需求；
30.断轨检测功能具有感知需求。
31.可选地，所述新型cbtc架构中还包括：新增自主运行控制功能；
32.所述新增自主运行控制功能位于所述基于云的运行控制中心。
33.可选地，所述新增自主运行控制功能包括：行车仿真验证功能，多车协同控制功能。
34.可选地，所述所述边缘设备包括：近设备端输入输出处置的车站综合管控设备、列车一体化平台、区间资源管理设备、站段综合管控设备；
35.所述终端感知设备包括：客流感知设备、列车状态感知设备、行车净空感知设备、设备状态感知设备、环境感知设备。
36.本技术提供一种新型cbtc架构生成方法，该方法获取既有的cbtc列车运行控制系统的功能；确定各功能的重组属性；重组属性为如下的一种：集中化及算力属性，响应速度及传输量属性，单一感知属性；根据重组属性重组各功能；基于重组后的各功能，形成新型cbtc架构。
37.本技术的新型cbtc架构生成方法，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
38.另外，在一种实现中，明确了新型cbtc架构的结构，该架构能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
39.另外，在一种实现中，明确了根据重组属性重组各功能的实现过程，进而实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
40.另外，在一种实现中，明确了atp的功能的重组属性确定方案，进而实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
41.另外，在一种实现中，明确了ats的功能的重组属性确定方案，进而实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
42.另外，在一种实现中，明确了ato的功能的重组属性确定方案，进而实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
43.另外，在一种实现中，明确了atp的各功能的需求，进而实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
44.另外，在一种实现中，明确了新型cbtc架构中还包括：新增自主运行控制功能，且新增自主运行控制功能位于所述基于云的运行控制中心，实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
45.另外，在一种实现中，明确了新增自主运行控制功能的内容，进而实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
46.另外，在一种实现中，明确了边缘设备和终端感知设备的构成，进而实现了新型架构设计，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
附图说明
47.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
48.图1为本技术实施例提供的一种新型cbtc架构生成方法的流程示意图；
49.图2为本技术实施例提供的一种部署架构的示意图；
50.图3为本技术实施例提供的一种重组的架构的示意图；
51.图4为本技术实施例提供的一种新型cbtc架构的示意图。
具体实施方式
52.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
53.在实现本技术的过程中，发明人发现，随着cbtc(communication based train control system，基于通信的列车运行控制系统)列车控制系统的不断演进，系统对于跨厂商互联互通、以及全自动驾驶功能的支持，系统逐步庞大，带来了诸多问题。
54.针对上述问题，本技术实施例中提供了一种新型cbtc架构生成方法，该方法获取
既有的cbtc列车运行控制系统的功能；确定各功能的重组属性；重组属性为如下的一种：集中化及算力属性，响应速度及传输量属性，单一感知属性；根据重组属性重组各功能；基于重组后的各功能，形成新型cbtc架构。本技术的新型cbtc架构生成方法，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
55.本实施例提供的新型cbtc架构生成方法，该方法会先根据云-边-端的思路构建部署架构，在该架构下通过图1所示的方法生成新型cbtc架构。
56.其中，如图2所示，部署架构包括：基于云的运行控制中心，边缘设备，终端感知设备。
57.1、基于云的运行控制中心
58.基于云的运行控制中心，为面向线网的控制功能载体，具备线网数据共享，以及资源协同调度指挥的能力。
59.2、边缘设备
60.边缘设备包括：近设备端输入输出处置的车站综合管控设备、列车一体化平台、区间资源管理设备、站段综合管控设备。
61.1)车站综合管控设备
62.车站综合管控设备，用于对车站客运、行车组织、以及乘客服务、车站管理进行综合管控。
63.2)列车一体化平台
64.列车一体化平台，用于保障行车安全及按计划行车。
65.列车一体化平台融合了车辆控制、乘客服务、车辆运维等多方面功能，保障行车安全及按计划行车。
66.3)区间资源管理设备
67.区间资源管理设备，用于采集区间资源，驱动区间资源。
68.区间资源管理设备是对轨旁轨道占用、道岔、屏蔽门等多种设备的采集驱动的管理设备。
69.4)站段综合管控设备
70.站段综合管控设备，用于对站段相关业务进行管控。
71.站段综合管控设备则是对于站段的施工、检修、车辆监测等多项业务；终端感知设备则可根据系统功能开展多源感知的融合，不断提升感知精度。
72.与传统的cbtc系统架构相比，基于云-边-端的思路，构建的系统部署架构，不再需要设备集中站，仅需在设备就近部署io单元即可。系统部署架构包括：基于云的运行控制中心，近设备端输入输出处置的车站综合管控设备、列车一体化平台、区间资源管理设备、段场综合管控设备等四类边缘设备，以及客流、列车状态、行车净空、设备状态、环境等多种感知端设备。
73.3、终端感知设备
74.终端感知设备包括但不限于：客流感知设备、列车状态感知设备、行车净空感知设备、设备状态感知设备、环境感知设备。
75.在上述架构下，生成新型cbtc架构的方法如下：
76.101，获取既有的cbtc列车运行控制系统的功能。
77.既有的cbtc列车运行控制系统的功能，包括：列车自动保护系统(automatic train protection，atp)的功能，列车自动驾驶系统(automatic train operation，ato)的功能，列车自动监控系统(automatic train supervision，ats)的功能。
78.另外，atp的功能具体包括：列车定位/列车测速功能，列车安全分隔功能，超速防护和制动确认功能，后溜防护功能，轨道终点防护功能，完整性检查和列车解体/连挂功能，零速度检测功能，开门联锁控制功能，发车联锁功能，紧急制动功能，进路联锁功能，敌对进路防护功能，作业区防护功能，断轨检测功能，平交道口报警功能，限制进路保护功能。
79.ato的功能具体包括：自动速度调控功能，站台停车控制功能，车门控制功能。
80.ats的功能具体包括：cbtc列车识别和追踪功能，列车进路功能，列车自动调控功能，车站停车功能功能，列车操作约束功能，旅客信息系统接口功能，故障报告。
81.如表1所示：
82.表1
83.[0084][0085]
[0086]
102，确定各功能的重组属性。
[0087]
其中，重组属性为如下的一种：集中化及算力属性，响应速度及传输量属性，单一感知属性。
[0088]
由于既有的cbtc列车运行控制系统的功能包括atp的功能、ats的功能和ato的功能，因此本步骤根据具体功能不同而重组属性不同。
[0089]
对于任一功能，
[0090]
1、如果其是atp的功能，则步骤102的实现过程为：若该任一功能具有网络化集中处理，且高算力需求，则确定任一功能的重组属性为集中化及算力属性。若该任一功能具有迅速响应，且数据传输量需求，则确定任一功能的重组属性为响应速度及传输量属性。若该任一功能具有感知需求，则确定任一功能的重组属性为单一感知属性。
[0091]
具体的，atp的功能包括：列车定位/列车测速功能，列车安全分隔功能，超速防护和制动确认功能，后溜防护功能，轨道终点防护功能，完整性检查和列车解体/连挂功能，零速度检测功能，开门联锁控制功能，发车联锁功能，紧急制动功能，进路联锁功能，敌对进路防护功能，作业区防护功能，断轨检测功能，平交道口报警功能，限制进路保护功能。
[0092]
其中，轨道终点防护功能，发车联锁功能，紧急制动功能，进路联锁功能，敌对进路防护功能，作业区防护功能，平交道口报警功能，限制进路保护功能均具有网络化集中处理，且高算力需求。
[0093]
列车定位/列车测速功能，列车安全分隔功能，超速防护和制动确认功能，后溜防护功能，完整性检查和列车解体/连挂功能，零速度检测功能，开门联锁控制功能均具有迅速响应，且数据传输量需求。
[0094]
断轨检测功能具有感知需求。
[0095]
2、如果其是ats的功能，则步骤102的实现过程为：确定该任一功能的重组属性为集中化及算力属性。
[0096]
3、如果其是ato的功能，则步骤102的实现过程为：确定该任一功能的重组属性为单一感知属性。
[0097]
103，根据重组属性重组各功能。
[0098]
例如，若任一功能的重组属性为集中化及算力属性，则将任一功能重组至基于云的运行控制中心。若任一功能的重组属性为响应速度及传输量属性，则将任一功能重组至边缘设备。若任一功能的重组属性为单一感知属性，则将任一功能重组至终端感知设备。
[0099]
另外，重组时除了考虑重组属性，将功能中需要网络化集中处理，且对算力要求高的功能优先分配至云；需要迅速响应，且数据的传输量大的功能优先分配至边缘设备；单一的温度、湿度、风力、人流等感知功能，由端设备承载之外，还会考虑拆分融合原则和功能分配合理性校验原则。
[0100]
拆分融合原则为：功能条目独立，功能间的接口明确，功能间的耦合度低。
[0101]
功能分配合理性校验原则为：通过主要业务流对功能分配的合理性进行校验，校验内容为功能分配对于安全性的保证。
[0102]
通过上述拆分融合原则，功能条目应尽可能地独立，功能模块间的接口应当清晰明确，降低功能模块间的耦合度。通过功能分配合理性的校验原则，保证功能分配的合理性，通过主要业务流对整体的设计进行校验，校验的最重要准则是对应的功能分配对于安
全性的保证。
[0103]
基于上述分配原则，重组的架构中，如图3所示。
[0104]
104，基于重组后的各功能，形成新型cbtc架构。
[0105]
由于新型cbtc架构是基于云-边-端的思路构建部署架构生成的，因此，新型cbtc架构包括基于云的运行控制中心，边缘设备，终端感知设备。新型cbtc架构的结构也如图2所示。
[0106]
另外，新型cbtc架构中还包括：新增自主运行控制功能。
[0107]
新增自主运行控制功能位于基于云的运行控制中心。
[0108]
新增自主运行控制功能包括：行车仿真验证功能，多车协同控制功能。
[0109]
新增自主运行控制功能时，首先，结合数字孪生能够完成行车的微观仿真验证，更好的指导运行计划的调整，以及在应急情况下的调度指挥策略的制定。例如，当现场出现道岔故障，通过数字孪生可以计算得出受影响的列车数，以及列车预计晚点的时长，据此可以参考影响范围和时长，对行车计划进行动态调整。
[0110]
另一方面，结合数字孪生可以促进从单车的控制到多车协同控制的演进。例如，多列车协同的能耗节约，以及不同列车间自动驾驶策略和参数的在线共享等。
[0111]
将新增自主运行控制功能分配至重组的架构，得到新型cbtc架构。
[0112]
例如，得到如图4所示的新型cbtc架构。
[0113]
通过本实施例提供的基于云和数字孪生的新型cbtc架构生成方法在隔声窗基于云和数字孪生的列车自主运行控制系统架构时，首先根据云-边-端的思路构建系统的部署架构，然后在此基础上，对既有的cbtc列车运行控制系统功能进行重组，再次结合数字孪生，凝练形成ai赋能的新增自主运行控制功能。该架构符合集约化的设计原则，相比传统的架构，能够更好提高功能模块的独立性，降低模块间的耦合；同时该架构能够有效结合云计算能力、数字孪生能力提升整个列控系统的智能化水平。
[0114]
本实施例提供的基于云和数字孪生的新型cbtc架构生成方法所生成的基于云和数字孪生的新型cbtc架构，复杂性低，对自主控制应用的适用性强。
[0115]
本实施例提供一种新型cbtc架构生成方法，获取既有的cbtc列车运行控制系统的功能；确定各功能的重组属性；重组属性为如下的一种：集中化及算力属性，响应速度及传输量属性，单一感知属性；根据重组属性重组各功能；基于重组后的各功能，形成新型cbtc架构。本实施例提供的新型cbtc架构生成方法，能够有效降低系统的复杂度，提升功能模块的独立性，并可以更好的支持列车自主控制能力的提升。
[0116]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0117]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0118]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0119]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0120]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0121]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。