本发明涉及列车降级安全防护，具体为一种无人驾驶下降级列车运行安全防护方法。
背景技术：
1、随着无人驾驶信号系统在城市轨道交通中的广泛应用，无人驾驶列车运行过程中若发生故障导致列车降级，则需要中心调度派遣司机上车处理，而无人驾驶下派遣司机上车，整个操作流程繁琐且耗时，而且如果某个流程执行不到位还有可能导致安全后果，造成轨道交通安全事故或运行线路上能力的大幅下降甚至阻塞。现有技术的解决方式为：通过主动式障碍物检测系统检测列车前方一定距离的盲区范围内的安全风险，由司机根据调度指令以及轨旁信号机显示信号机风险信息，如此一来，列车发生降级时，列车运行安全对司机依赖较大，司机工作量大，信号系统在这期间对主动式障碍物检测系统发送的障碍物信息防护较少，同时，主动式障碍物检测系统检测范围不包括列车前方高清摄像头等传感器无法覆盖的区域，不能保证列车降级时列车前方检测盲区范围的安全性和可靠性，导致无人驾驶模式下列车降级运行的安全防护差。
2、中国专利，公开号：cn113954911a，公开日：2022年1月21日，公开了一种基于自主感知的列控系统和方法，通过使用摄像头采集前方轨道图像，生成列车感知信息，计算列车紧急制动曲线，列车基于紧急制动曲线在降级路径上运行。然而，该方法无法采集到列车前方摄像头无法监控到的盲区的数据，因此，不能保证采集的轨道图像信息的精准性和可靠性，以及没有提出在采集的图像信息动态变化的情况下，如何保证计算的紧急制动曲线如何实现列车的安全防护方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术中由于检测盲区覆盖率低并依赖人工判断，导致降级列车的安全防护效率低的问题；提出了一种无人驾驶下降级列车运行安全防护方法，通过列车在无人驾驶模式下的降级业务需求控制列车进入pam模式，使用主动式障碍物检测系统检测列车的行驶环境以及信号机状态，以判断列车能否继续行驶，若能，则控制列车在主动式障碍物检测系统提供的障碍物距离以及信号机允许状态范围内运行，且在收到主动式障碍物检测系统信号机为允许状态后，通过启动定时器监督以及位移监督对列车继续行驶的运行状态进行控制，若不能，则实时检测障碍物信息与信号机状态，根据障碍物信息与信号机状态的变化情况执行相应防护措施并控制列车的运行状态；克服了现有技术中由于检测盲区覆盖率低并依赖人工判断，导致降级列车的安全防护效率低的问题，实现了无人驾驶下列车降级后的安全防护和可靠运行，显著提高了列车降级的安全防护效果。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种无人驾驶下降级列车运行安全防护方法，包括以下步骤：
3、s1、根据无人驾驶模式下列车的降级业务需求，控制列车进入pam模式；
4、s2、基于列车的pam模式，通过主动式障碍物检测系统检测列车的行驶环境与信号机状态，获取障碍物信息与信号机信息；
5、s3、基于所述信号机信息以及所述障碍物信息判断列车能否继续行驶，若能，则控制列车在主动式障碍物检测系统提供的障碍物距离以及信号机允许状态范围内运行，且在收到主动式障碍物检测系统信号机为允许状态后，通过启动定时器监督以及位移监督对列车的运行状态进行控制；若不能，则制动停车，执行s4；
6、s4、对所述障碍物信息以及所述信号机信息的变化情况进行实时检测，根据所述障碍物信息以及所述信号机信息中信号机状态的变化内容生成相对应的指示指令，根据所述指示指令执行相应防护措施并控制列车的运行状态。
7、本方案中，通过在列车需要降级时，将列车运行模式切换为pam(基于感知的自动驾驶)模式，能够确保在无人驾驶系统遇到问题时，列车能够平稳过渡到降级运行模式，保障列车的安全运行，实现了从全自动驾驶到降级运行的平滑过渡，提高了列车运行的灵活性和可靠性；通过主动式障碍物检测系统对列车周围的环境进行感知，包括列车前方的检测盲区范围，实现当主动式障碍物检测系统检测到障碍物信息后，对这些障碍物信息进行防护，避免列车撞上障碍物，有效提高了无人驾驶下列车发生降级故障时的故障处理效率，实现列车在降级模式下也能做出正确的判断和决策，提高了列车在降级模式下的感知能力，为列车提供了更加全面的环境检测信息，有助于提升列车的安全性能，实现了在降级模式下，列车缺乏有效感知手段，难以准确判断行驶环境的问题；根据障碍物信息和识别到的信号机信息智能判断列车的行驶条件，并采取相应的控制策略，确保了列车在降级模式下的行驶安全，避免了因环境因素导致的潜在风险；通过实时、准确的监督，定时监督与位移监督能够确保列车在降级模式下仍然遵循正确的运行规则和信号指示，实现在信号机状态发生变化时迅速作出响应，通过制动或其他安全措施，确保列车在安全范围内停车，避免事故发生，提高了列车运行的安全性，也增强了乘客对轨道交通系统的信任度；通过根据信号机的实时状态变化，自动动态调整列车的运行状态，减少了对人工判断和决策的依赖，实现了列车运行状态的高效管理，确保了列车在降级模式下的安全、可靠、顺畅运行，克服了现有技术中由于检测盲区覆盖率低并依赖人工判断，导致降级列车的安全防护效率低的问题，实现了无人驾驶下列车降级后的安全运行和可靠性，显著提高了列车降级的安全防护效果。
8、优选地，所述s1中，执行控制列车进入pam模式之前，包括如下步骤：
9、判断列车pam模式的运行条件是否满足，若是，则车载控制器向ats系统发送pam模式运行请求，根据ats系统的确认响应控制列车进入pam模式；若否，则制动停车，启动列车检修机制，对列车进入pam模式的各项运行条件进行检查与修复；
10、其中，列车pam模式的运行条件至少包括：列车处于停稳状态、主动式障碍物检测系统未发生故障且未被旁路、车载控制系统和区域控制系统的通信中断以及信号机未处于主动式障碍物检测系统的检测盲区范围内。
11、本方案中，通过在列车进入pam模式之前进行条件判断，并通过列车自动监控(automatic train supervision，ats)系统对模式切换申请进行确认，可以及时系统故障或操作问题，避免列车运行模式切换失败，从而影响列车的正常和安全运行，提高了列车降级时模式切换的可靠性；通过判断列车是否处于停稳状态以及检验主动式障碍物检测系统是否正常运行且未被旁路，能够防止列车在动态运行下意外进入pam模式，确保列车在自动运行过程中能够及时发现并避让障碍物，避免可能的碰撞或脱轨等安全事故；通过检查车载控制系统和区域控制系统的通信是否中断，可以确保列车在pam模式下能够接收到来自信号系统的正确指令，避免因通信故障导致的误操作，确认信号机是否处于主动式障碍物检测系统的检测盲区范围内，可以避免因盲区导致的障碍物检测遗漏，提高运行安全性；在列车不满足pam模式运行条件时及时制动停车，可以避免列车在不满足安全条件的情况下继续运行，从而提高整体运行效率，通过启动列车检修机制，对不满足条件的各项运行条件进行检查与修复，确保列车能够顺利进入pam模式，进而确保列车降级的安全防护工作顺利进行。
12、优选地，所述s2包括如下子步骤：
13、s21、在列车的pam模式下，通过主动式障碍物检测系统对列车的行驶环境进行实时检测，获取列车行驶环境中的障碍物信息；
14、其中，所述障碍物信息至少包括：碰撞预警信息以及列车到障碍物的第一距离信息；
15、s22、通过主动式障碍物检测系统对信号机状态进行检测与识别，获取信号机信息；
16、其中，所述信号机信息至少包括：信号机状态信息与列车到信号机的第二距离信息；
17、s23、将所述障碍物信息与所述信号机信息发送至车载控制器。
18、本方案中，通过获取障碍物信息和信号机信息，能够准确判断列车运行周围环境是否存在危情，并且能够准确判断列车当前位置与障碍物和信号机之间的距离，还能提前感知到前方障碍物和信号机状态的变化，有助于列车在降级下做出正确的行驶决策，避免超速行驶、误闯红灯、与障碍物发生碰撞等安全事故的发生，提高了列车降级时的安全防护效果；同时，通过获取准确的障碍物信息和信号机信息，列车在降级时能够更加智能规划行驶路径和速度，有助于减少不必要的停车和启动次数，降低对轨道交通运输网络的影响，提高整体轨道交通运营效率。
19、优选地，所述s3包括如下子步骤：
20、s31、基于车载控制器提取所述信号机信息中的信号机状态，基于所述信号机状态判断列车能否继续运行，若所述信号机状态为允许，则执行s32；若所述信号机状态为不允许，则启动制动停车机制，禁止列车越过信号机，并执行所述s4；
21、s32、控制列车在主动式障碍物检测系统提供的障碍物距离以及信号机允许状态范围内运行，且在收到主动式障碍物检测系统信号机为允许状态后启动定时器监督与位移监督，根据定时器监督结果与位移监督结果控制列车的运行状态。
22、本方案中，当检测到的信号机状态是允许，则启动定时监督与位移监督，防止在列车的运行过程中信号机允许的状态突然变为不允许，从而导致列车误闯红灯引发安全事故，保障了列车的安全行驶。
23、优选地，执行所述s32之前包括：
24、基于车载控制器提取所述障碍物信息中列车到障碍物的第一距离信息，以及提取所述信号机信息中列车到信号机的第二距离信息；
25、以小于等于固定限速的列车速度控制列车越过信号机，并在所述第一距离信息与所述第二距离信息允许范围内继续运行。
26、本方案中，通过控制列车以不超过固定限度并在安全距离内行驶，能够防止列车因超速或误闯红灯而与障碍物发生碰撞，确保列车及时避让障碍物，减少不必要的停车和启动次数，降低列车延误的可能性，提高列车运行效率、可靠性和稳定性，提高乘客的出行效率和舒适度；有助于在信号机状态发生变化时或列车遇到异常情况时，给予车载控制器缓冲的时间，使得车载控制器能够迅速作出响应并采取相应安全措施，确保列车运行的安全性和可靠性。
27、优选地，所述s32包括如下子步骤：
28、根据所述第一距离信息与所述第二距离信息结合站台轨道信息，确定定时器监督值以及位移监督值；
29、若所述定时器监督值时效到期且列车实际运行位移小于所述位移监督值，则车载控制器执行紧急制动停车，并执行所述s4。
30、优选地，所述s32中，执行启动定时器监督与位移监督之后包括：
31、根据车载控制器实时接收到的所述信号机信息对所述定时器监督值以及所述位移监督值进行重置，其中，车载控制器更新一次所述信号机信息，所述定时器监督值以及所述位移监督值就重置一次。
32、本方案中，通过定时监督与位移监督的联合应用，能够在信号机状态发生变化时迅速作出响应，通过制动或其他安全措施，确保列车在安全范围内停车，避免事故发生；并在确保安全的前提下，定时监督与位移监督还有助于优化列车的运营效率，通过精确控制列车的行驶速度和位置，可以减少不必要的停车和启动次数，降低对轨道交通运输网络的影响。实时更新定时器监督值与位移监督值，确保定时器监督值与位移监督值的有效性、实时性和可靠性，进一步确保列车的安全、稳定运行。
33、优选地，所述s4包括如下子步骤：
34、s41、基于信号机的不允许状态在制动停车安全距离内持续检测列车至信号机的第二距离信息以及列车到障碍物的第一距离信息，根据所述第二距离信息与所述第一距离信息的变化情况生成相应的信号机位置告警指令；
35、s42、基于所述信号机位置告警指令，通过信号系统对检测盲区范围内的所述信号机状态重新识别，根据识别结果生成信号机状态指示指令；
36、其中，若信号系统识别到检测盲区范围内的所述信号机状态变为允许，则生成信号机告警解除指示信息，并将所述告警解除指示信息作为所述信号机状态指示指令发送至车载控制器；s43、车载控制系统根据所述信号机状态指示指令关闭制动停车机制，启动列车的运行状态，允许列车越过信号机。
37、优选地，所述s41包括如下子步骤：
38、通过主动式障碍物检测系统持续检测所述第二距离信息的变化情况，若检测到信号机所在位置进入检测盲区范围内，则生成信号机位置指示信息，并将所述信号机位置指示信息作为所述信号机位置告警指令发送至车载控制器。
39、本方案中，通过在列车遇到红灯要制动停车的行驶距离期间持续检测信号机状态，以便于第一时间获取到信号机状态的变化情况，如在列车停稳之前检测到信号机状态变为了允许，但此时主动式障碍物检测系统不能再向车载控制器发送信号机的变化状态，只能先生成信号机位置告警指令，通过信号系统根据信号机位置告警指令来识别信号机的状态，然后生成相应的信号机状态指示指令，以此控制列车做出相应的运行状态的调整，提高列车的高效运行，避免车载控制器不能第一时间获取到信号机变化状态，影响列车运行决策，实现了无需人工来判断和确认信号机状态后控制列车的运行，简化了人工确认的复杂流程并节省了时间成本，提高了降级列车的自动化安全运行性能。
40、优选地，所述方法还包括：
41、s5、根据列车的启动状态恢复车载控制器与区域控制器之间的通信，将列车的pam模式转换至fam模式继续运行。
42、本方案中，通过将列车的pam模式转换至fam(全自动驾驶)模式，可以进一步减少人为干预，提高列车的运行效率；在pam模式下列车依赖于主动式障碍物检测系统，但是在fam模式下，列车将完全依赖自动驾驶系统来感知环境、规划路径和控制运行并确保行车安全，使列车更加智能、自主和可靠，为乘客提供更加安全、舒适和便捷的出行体验。
43、本发明的有益效果：
44、1、通过主动式障碍物检测系统对列车周围的环境进行感知，包括列车前方的检测盲区范围，实现当主动式障碍物检测系统检测到障碍物信息后，对这些障碍物信息进行防护，避免列车撞上障碍物，确保列车在降级模式下也能做出正确的判断和决策，提高了列车在降级模式下的感知能力；
45、2、通过启动定时器监督防护和位移监督防护两者联合防护的方式，实现了主动式障碍物检测系统检测盲区范围内可能发生禁止列车运行场景下的列车运行安全，有效避免了因主动式障碍物检测系统无法及时提供检测盲区范围内的禁止运行信息从而导致降级列车运行安全的风险发生；
46、3、通过基于信号机的实时状态变化，自动动态调整列车的运行状态，减少了对人工判断和决策的依赖，确保了列车在降级模式下的安全、可靠、顺畅运行，解决了现有技术中由于检测盲区覆盖率低并依赖人工判断，导致降级列车的安全防护效率低的问题，实现了无人驾驶下列车降级后的安全运行和可靠性，显著提高了列车降级的安全防护效果。