本发明涉及交通运输，特别是一种列车atp系统故障下主动自愈的调控方法。
背景技术：
1、列车atp系统（automatic train protection）亦称列车超速防护系统，它是列车运行速度不超过目标速度的安全控制系统，其功能为当列车超过规定速度时自动制动。atp系统采用一次制动防护曲线控制模式，即目标距离控制模式，能有效地提高列车运行效率和保证运行安全。atp一次制动防护曲线由车载安全计算机计算获取。在列车运行过程中，车载安全计算机负责从其它模块及相关地面设备获取信息，根据运行参数计算速度监控包络线，最终生成允许速度曲线、报警速度曲线、常用制动曲线和紧急制动等多种速度曲线。
2、在列车虚拟连挂（多辆列车之间不依靠物理连接，而是通过车车通信的无线通信连接方式实现多辆列车以相同速度、极小间隔运行的列车群体协同运行方式）运营中，车载atp设备提供连续列车追踪，系统保持高效移动闭塞运营。由于车载atp设备是安全设备，因此车载安全计算机采用了冗余设计方式，以保证列车运行的安全行和可靠性。现有技术中，车载安全计算机通常采用以下两种方式设计：一是双机热备冗余，即一台为主机，另一台为备机，平时由主机工作，备机处于热待机状态，主机执行故障检测、逻辑运算和系统输出，当主机出现故障时自动切换到备机，备机升级为主机（原主机降为备机）继续执行故障检测、逻辑运算和系统输出。双机热备冗余虽然能保证系统的不间断运行，有助于提高系统的可靠性，但这种设计方式，主机必须频繁地进行故障检测，尤其是要检测自身是否出现故障，而且要完全检测出所有部件是否出现故障是一件非常困难的事。
3、另一种是采用三台计算机同时工作，采用“三取二冗余”的形式对运行结果进行表决，当3台计算机中至少任意两台的运行结果一致（包括3台结果一致），则认为系统工作正常。当任意一台计算机发生故障时，将它从系统种隔离出来进行维修，此时，系统将采用双机表决，即相当于一个二取二系统。这种方式存在的缺点有两方面：一是虽然只有一台计算机发生故障系统可正常工作，但当两台计算机同时发生故障时将带来灾难性后果；二是使用的计算机过多，配置成本较高。
技术实现思路
1、针对背景技术的问题，本发明提供一种列车atp系统故障下主动自愈的调控方法，以解决列车atp系统安全性和可靠性不高，或配置成本高的问题。
2、为实现本发明的目的，本发明提供了一种列车atp系统故障下主动自愈的调控方法，其创新点在于：所述调控方法用于虚拟连挂列车，所述虚拟连挂列车包括n个单列车，n个单列车按运行方向从前向后按1到n的顺序依次排列，将排列在最后的单车记为尾车；设第i个单列车为除尾车外的任意一个单列车，将第i+1个单列车记为第i个单列车的备车，将第n-1个单列车记为尾车的备车；
3、单个单列车上设置车车通信模块、车地通信模块和atp系统，所述atp系统包括atp控制模块、参数模块、曲线生成模块和曲线比较模块；所述曲线生成模块包括第一曲线模块和第二曲线模块；将曲线生成模块故障的列车记为故障车；各个单列车之间通过车车通信模块通信连接，车地通信模块用于单列车与地面列控中心之间的通信连接；
4、所述参数模块用于实时获取单列车的运行参数；
5、所述曲线生成模块能从参数模块实时获取本单列车当前的运行参数，并将本单列车的运行参数同时传输给第一曲线模块和第二曲线模块，所述第一曲线模块和第二曲线模块能同时根据收到的本单列车的运行参数分别生成第一本车速度监控包络线和第二本车速度监控包络线；所述曲线生成模块还能将接收到的故障车当前的运行参数同时传输给第一曲线模块和第二曲线模块，所述第一曲线模块和第二曲线模块能同时根据收到的故障车当前的运行参数分别生成第一故障车速度监控包络线和第二故障车速度监控包络线；所述速度监控包络线包括允许速度曲线、报警速度曲线、常用制动曲线和紧急制动曲线4个曲线类型；将同时生成的第一本车速度监控包络线和第二本车速度监控包络线记为一个本单列车的曲线比较组，将同时生成的第一故障车速度监控包络线和第二故障车速度监控包络线记为一个故障车的曲线比较组；对于同一个曲线比较组中的两个速度监控包络线来说：一个速度监控包络线所辖的4个曲线与另一个速度监控包络线的4个曲线按相同的曲线类型一一对应；
6、所述曲线比较模块能按方法一判断曲线生成模块是否故障；
7、atp控制模块能向本车的曲线生成模块发出本单列车曲线生成指令，也能在曲线生成模块故障情况下向备车发出atp系统支援指令，还能在收到其他故障车的atp系统支援指令时向本单列车的曲线生成模块发出故障车曲线生成指令；atp控制模块能根据速度监控包络线控制车辆安全运行；
8、所述调控方法包括：
9、各个单列车均按以下方式控制：
10、参数模块实时获取单列车当前的运行参数；
11、一）atp控制模块向曲线生成模块发出本单列车曲线生成指令；
12、二）曲线生成模块从参数模块获取单列车当前的运行参数并同时传输给第一曲线模块和第二曲线模块；然后第一曲线模块和第二曲线模块同时根据收到的运行参数分别生成第一本车速度监控包络线和第二本车速度监控包络线；然后曲线生成模块将本单列车的曲线比较组传输给曲线比较模块；
13、三）曲线比较模块按方法一对曲线生成模块进行判断，如果判断曲线生成模块运行正常，则进入步骤四）；
14、如果判断曲线生成模块运行故障，则曲线比较模块向atp控制模块传输曲线生成模块故障信息，然后进入步骤五）；
15、四）曲线比较模块向atp控制模块输出曲线比较组所辖的任意一个速度监控包络线；进入步骤六）；
16、五）按方法二获取速度监控包络线；
17、六）atp控制模块根据收到的速度监控包络线控制车辆的安全运行；
18、所述方法一包括：
19、曲线比较模块每次收到一个曲线比较组，即对曲线比较组所辖的两个速度监控包络线按如下方式进行比较：一个速度监控包络线的4个曲线与另一个速度监控包络线对应的4个曲线两两进行比较，如果4对曲线的差值均小于或等于设定值，则判断曲线生成模块运行正常；如果4对曲线中任意一对曲线的差值大于设定值，则判断曲线生成模块运行故障；
20、所述方法二包括：
21、1）收到曲线生成模块传输的模块故障信息后，故障车的atp控制模块生成并通过车车通信模块向对应备车的车车通信模块发送atp系统支援指令，同时，故障车的atp控制模块从参数模块获取并将故障车当前的运行参数通过车车通信模块发送给对应备车的车车通信模块；
22、2）备车的车车通信模块将atp系统支援指令和故障车当前的运行参数分别传输给备车的atp控制模块和备车的曲线生成模块；然后备车的atp控制模块向备车的曲线生成模块发出故障车曲线生成指令；
23、3）备车的曲线生成模块收到故障车曲线生成指令后，将故障车当前的运行参数同时传输给备车的第一曲线模块和第二曲线模块，然后备车的第一曲线模块和第二曲线模块同时根据收到的故障车运行参数分别生成第一故障车速度监控包络线和第二故障车速度监控包络线；然后备车的曲线生成模块将故障车的曲线比较组传输给备车的曲线比较模块；
24、4）备车的曲线比较模块按方法一对备车的曲线生成模块进行判断，如果判断备车的曲线生成模块运行故障，则进入步骤5）；如果判断备车的曲线生成模块运行正常，则进入步骤6）；
25、5）备车的曲线比较模块向备车的atp控制模块传输备车的曲线生成模块故障信息，然后备车的atp控制模块生成紧急停车请求并通过备车的车地通信模块发送给地面列控中心，然后地面列控中心控制虚拟连挂列车紧急停车；程序结束；
26、6）备车的曲线比较模块向备车的atp控制模块输出故障车的曲线比较组所辖的任意一个故障车的速度监控包络线；然后备车的atp控制模块通过备车的车车通信模块将收到的故障车的速度监控包络线发送给故障车的车车通信模块，然后故障车的车车通信模块将故障车的速度监控包络线传输给故障车的atp控制模块。
27、进一步地，所述运行参数包括列车参数、制动参数、线路参数、位置参数和行车许可。
28、本发明的原理如下：
29、现有技术中，车载atp系统的两种硬件配置模式均存在不足：双机热备冗余模式虽然成本较低，但是安全性较差；而三机三取二冗余模式虽然可靠性提高，但是配置成本也相应提高。本发明创造性地利用虚拟连挂列车的车车通信机制，巧妙地构建了一个车车间的“二乘二取二冗余”模式，用较低的硬件配置成本大大提高了车载atp系统的安全性和可靠性，具体来说：
30、在虚拟连挂列车的每个单列车上的曲线生成模块中都只配置两个曲线模块（相当于两台车载安全计算机）用于生成atp速度监控包络线，曲线比较模块采用“二取二”的方式判断设备是否故障，并决定是否输出速度监控包络线：即两个曲线模块针对同一时刻的运行参数分别生成两个atp速度监控包络线，曲线比较模块对两个atp速度监控包络线分别所辖的4个曲线按相同名称的曲线两两成对进行比较，如果4对曲线的差值均在设定范围内，则认为系统设备正常，此时可以输出速度监控包络线以控制列车的安全运行；如果任意一对曲线的差值超标，则认为系统设备故障，此时不输出速度监控包络线，以保证速度监控包络线输出的安全性。单列车atp系统故障的情况下，通过车车通信的方式，故障车将本单列车的曲线生成模块功能系统级地切换到备车上进行，备车的曲线生成模块和曲线比较模块也采用“二取二”的方式为故障车生成速度监控包络线，然后备车通过车车通信的方式将速度监控包络线发送给故障车的atp控制模块实现对故障车的安全保护。
31、本发明的调控方法，实际上在虚拟连挂列车的两个单列车之间构建了一个“二乘二取二冗余”的软硬件结构，对于单列车来说，只需要配置两个计算模块（计算机）用于曲线生成，且不需要另外配置故障检测模块或通过计算模块自己来对计算模块进行故障判断，而是通过对两个模块生成的曲线进行比较来判断系统设备是否故障，一方面大大降低了硬件的配置成本，另一方面，也避免了如双机热备冗余方式通过硬件对硬件检测可能存在的误判或漏检的情况，大大提高了单列车atp系统内部的安全性和可靠性。而当单列车atp系统故障后，作为故障车的曲线生成功能通过车车通信模块切换至备车来执行，从而实现故障车atp系统的主动自愈，相当于每个单列车都具备了两套atp的曲线生成模块，当其中一套设备故障还有另一套备用，而两套系统分别设置在不同的单列车上，同时出现故障的情况极低，因此，能充分保障单列车atp系统的正常运行，到达保障各个单列车安全运行的目的，也使整个虚拟连挂列车的atp系统安全性和可靠性大大提高。
32、由此可见，本发明具有如下的有益效果：本发明能在较低的配置成本下，大大提高虚拟连挂列车atp系统的安全性和可靠性。
33、实施方式
34、下面结合实施例对本发明作进一步说明。
35、本发明所述列车atp系统故障下主动自愈的调控方法用于虚拟连挂列车，所述虚拟连挂列车包括n个单列车，n个单列车按运行方向从前向后按1到n的顺序依次排列，将排列在最后的单车记为尾车；设第i个单列车为除尾车外的任意一个单列车，将第i+1个单列车记为第i个单列车的备车，将第n-1个单列车记为尾车的备车；
36、单个单列车上设置车车通信模块、车地通信模块和atp系统，所述atp系统包括atp控制模块、参数模块、曲线生成模块和曲线比较模块；所述曲线生成模块包括第一曲线模块和第二曲线模块；将曲线生成模块故障的列车记为故障车；各个单列车之间通过车车通信模块通信连接，车地通信模块用于单列车与地面列控中心之间的通信连接；
37、所述参数模块用于实时获取单列车的运行参数；所述运行参数包括列车参数（车重等）、制动参数（不同等级的制动减速度值、制动建立时间等）、线路参数（坡度、限速值等）、位置参数（车辆的定位）和行车许可。
38、所述曲线生成模块能从参数模块实时获取本单列车当前的运行参数，并将本单列车的运行参数同时传输给第一曲线模块和第二曲线模块，所述第一曲线模块和第二曲线模块能同时根据收到的本单列车的运行参数分别生成第一本车速度监控包络线和第二本车速度监控包络线；所述曲线生成模块还能将接收到的故障车当前的运行参数同时传输给第一曲线模块和第二曲线模块，所述第一曲线模块和第二曲线模块能同时根据收到的故障车当前的运行参数分别生成第一故障车速度监控包络线和第二故障车速度监控包络线；所述速度监控包络线包括允许速度曲线、报警速度曲线、常用制动曲线和紧急制动曲线4个曲线类型；将同时生成的第一本车速度监控包络线和第二本车速度监控包络线记为一个本单列车的曲线比较组，将同时生成的第一故障车速度监控包络线和第二故障车速度监控包络线记为一个故障车的曲线比较组；对于同一个曲线比较组中的两个速度监控包络线来说：一个速度监控包络线所辖的4个曲线与另一个速度监控包络线的4个曲线按相同的曲线类型一一对应；
39、所述曲线比较模块能按方法一判断曲线生成模块是否故障；
40、atp控制模块能向本车的曲线生成模块发出本单列车曲线生成指令，也能在曲线生成模块故障情况下向备车发出atp系统支援指令，还能在收到其他故障车的atp系统支援指令时向本单列车的曲线生成模块发出故障车曲线生成指令；atp控制模块能根据速度监控包络线控制车辆安全运行；
41、所述调控方法包括：
42、各个单列车均按以下方式控制：
43、参数模块实时获取单列车当前的运行参数；
44、一）atp控制模块向曲线生成模块发出本单列车曲线生成指令；
45、二）曲线生成模块从参数模块获取单列车当前的运行参数并同时传输给第一曲线模块和第二曲线模块；然后第一曲线模块和第二曲线模块同时根据收到的运行参数分别生成第一本车速度监控包络线和第二本车速度监控包络线；然后曲线生成模块将本单列车的曲线比较组传输给曲线比较模块；
46、三）曲线比较模块按方法一对曲线生成模块进行判断，如果判断曲线生成模块运行正常，则进入步骤四）；
47、如果判断曲线生成模块运行故障，则曲线比较模块向atp控制模块传输曲线生成模块故障信息，然后进入步骤五）；
48、四）曲线比较模块向atp控制模块输出曲线比较组所辖的任意一个速度监控包络线；进入步骤六）；
49、五）按方法二获取速度监控包络线；
50、六）atp控制模块根据收到的速度监控包络线控制车辆的安全运行；
51、所述方法一包括：
52、曲线比较模块每次收到一个曲线比较组，即对曲线比较组所辖的两个速度监控包络线按如下方式进行比较：一个速度监控包络线的4个曲线与另一个速度监控包络线对应的4个曲线两两进行比较，如果4对曲线的差值均小于或等于设定值，则判断曲线生成模块运行正常；如果4对曲线中任意一对曲线的差值大于设定值，则判断曲线生成模块运行故障；
53、所述方法二包括：
54、1）收到曲线生成模块传输的模块故障信息后，故障车的atp控制模块生成并通过车车通信模块向对应备车的车车通信模块发送atp系统支援指令，同时，故障车的atp控制模块从参数模块获取并将故障车当前的运行参数通过车车通信模块发送给对应备车的车车通信模块；
55、2）备车的车车通信模块将atp系统支援指令和故障车当前的运行参数分别传输给备车的atp控制模块和备车的曲线生成模块；然后备车的atp控制模块向备车的曲线生成模块发出故障车曲线生成指令；
56、3）备车的曲线生成模块收到故障车曲线生成指令后，将故障车当前的运行参数同时传输给备车的第一曲线模块和第二曲线模块，然后备车的第一曲线模块和第二曲线模块同时根据收到的故障车运行参数分别生成第一故障车速度监控包络线和第二故障车速度监控包络线；然后备车的曲线生成模块将故障车的曲线比较组传输给备车的曲线比较模块；
57、4）备车的曲线比较模块按方法一对备车的曲线生成模块进行判断，如果判断备车的曲线生成模块运行故障，则进入步骤5）；如果判断备车的曲线生成模块运行正常，则进入步骤6）；
58、5）备车的曲线比较模块向备车的atp控制模块传输备车的曲线生成模块故障信息，然后备车的atp控制模块生成紧急停车请求并通过备车的车地通信模块发送给地面列控中心，然后地面列控中心控制虚拟连挂列车紧急停车；程序结束；
59、6）备车的曲线比较模块向备车的atp控制模块输出故障车的曲线比较组所辖的任意一个故障车的速度监控包络线；然后备车的atp控制模块通过备车的车车通信模块将收到的故障车的速度监控包络线发送给故障车的车车通信模块，然后故障车的车车通信模块将故障车的速度监控包络线传输给故障车的atp控制模块。
60、本发明中应用到的速度监控包络线的生成方法、两个曲线的比较方法均为现有技术中十分常见的处理手段或计算方法，相关的内容，本领域技术人员可从现有技术相关的文献中获取。