CN100515845C - 适用于不同闭塞制式的列车定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的针对城市轨道交通列车自动控制系统中现有的主流闭塞制式，公开了一种同时兼容固定闭塞(含准移动闭塞)和移动闭塞适用于不同闭塞制式的列车定位方法。它既适用于固定闭塞条件下的列车定位，又适用于移动闭塞条件下的列车定位，为固定闭塞制式向移动闭塞制式的过渡寻找到了一个好的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种列车定位的实现方法，尤其是一种城市轨道交通控制系统中同时兼容固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞的列车定位实现方法，具体地说是一种适用于不同闭塞制式的列车定位方法。
背景技术
在轨道交通中，为保证列车运行安全，必须保证列车间以一定的安全间隔运行，安全间隔也就是信号专业所说的闭塞分区。
早期，人们采用固定闭塞制式(含准移动闭塞)的信号系统来确保列车的安全运行。也就是将线路固定地划分为若干闭塞分区，每个闭塞分区的大小是按性能最差列车的制动长度来确定的。每个闭塞分区都设相应的位置检测装置(如：轨道电路、计轴设备等)，检测列车占用的位置，并设相应的防护信号机，以不同的信号来表示该分区或前方分区是否被列车占用等状态，而列车司机则按相应的显示信号驾驶列车。传统的固定闭塞制式下，系统无法知道列车在分区内的具体位置，因此列车制动的起点和终点总在某一分区的边界。随着运输需求增长以及现代通信技术的发展，产生了基于通信的移动闭塞系统。基于通信的移动闭塞系统中，通过安全可靠的车地双向通信，克服固定闭塞下特有的物理闭塞区间界限的局限。
由于闭塞制式的改变，系统软硬件设计都发生较大的变化，无论是系统供货商或最终用户都希望设计一种方法，保护既有投资，减少对已有产品的变更，减少现场调试时间，降低系统更新过程对正常运营的影响。
发明内容
本发明的目的是针对城市轨道交通列车自动控制系统中现有的主流闭塞制式，设计一种同时兼容固定闭塞(含准移动闭塞)和移动闭塞适用于不同闭塞制式的列车定位方法。
本发明的技术方案是：
一种适用于不同闭塞制式的列车定位方法，其特征是：
首先，将列车运行的整个线路以数字地图的形式输入位于控制中心的运算计算机和安装在车站中的线路计算机中；所有与行车有关的目标点均在数字地图中有一个描述点对应。
其次，以现有的轨道电路的起止点或信标类作为物理闭塞分区的描述点，再利用移动通信技术在列车运行过程将每二个描述点之间划分成若干虚拟的闭塞分区；
第三，由车载设备自动定时将列车在数字地图的绝对位置坐标优先通过无线的方式通知车站中的线路计算机，该线路计算机将绝对坐标进行处理后转换为虚拟的闭塞分区的占用/空闲状态后将结果送至控制中心的运算计算机跟踪计算后送至显示器进行显示，完成移动闭塞条件下的列车定位过程；在无线通讯正常时，相对应虚拟闭塞分区的轨道电路传送给线路计算机的占用/空闲状态信号将被程序自动放弃，如果此时轨道电路被判断为有故障，则该轨道电路将自动退出运行，直至人工恢复后再将投入运行；如果在某一位置报告时刻，无线通讯出现故障，则线路计算机由于在规定的时间内收不到该列车的无线信号，则自动转入接收轨道电路信号状态，系统自动将该轨道电路对应的虚拟闭塞分区置为占用状态，此时线路计算机根据该列车对应轨道电路前后位置的轨道电路的占用和清空状态对轨道电路的工作状态作出判定后将结果送至控制中心的运算计算机计算后送至显示屏进行显示，从而完成准移动闭塞或固定闭塞条件下的列车定位。
利用物理和虚拟的表述方法将与轨道交通列车运营控制相关的线路信息进行数字化描述，使之变成计算机能识别的数据，这种表述不依赖于任何列车定位系统，无论是轨道电路、信标还是波导裂缝，都可以和这种线路划分建立某种映射关系，正是这种映射关系使固定闭塞(含准移动闭塞系统)的ATP和移动闭塞系统的ATP兼容成为可能。
将线路划分为若干虚拟的闭塞分区，每个虚拟闭塞分区的长度根据要求设定。对于采用轨道电路/计轴设备作为位置检测的准移动闭塞系统，或以此作为后备方式的移动闭塞系统中，虚拟闭塞分区的分界点与实际轨道电路/计轴设备相关，即实际轨道电路闭塞分区/计轴分区(又称物理分区)的分界点一定是虚拟闭塞分区的分界点，可以简单的理解为将一个实际的物理分区划分为若干虚拟分区。系统运行时，内部设置闭塞标志位，在移动闭塞情况下，轨旁ATP根据车载ATP提供的列车的位置报告映射为虚拟闭塞分区的空闲/占用，并将虚拟闭塞分区的空闲/占用状态传给联锁子系统，联锁将“虚拟闭塞区段”和实际物理分区的状态进行结合，结合后的占用及空闲状态作为联锁处理轨道占用状况的基本单元，进而实现道岔保护、运行方向确定、接近锁闭、方向锁闭等联锁功能。同时轨旁ATP将虚拟闭塞区段和物理闭塞分区结合后的占用/空闲状态发送给ATS，作为ATS列车跟踪的基本单元。而在准移动闭塞情况下，联锁子系统将轨道电路的空闲/占用状态传给轨旁ATP让轨旁ATP计算车辆的授权运行终点，并以此作为ATS列车跟踪的基本单元，这是本发明的关键点之一。
本发明的有益效果：
利用本发明的方法不需要更换轨旁ATP设备及联锁设备硬件，即可对既有的固定闭塞系统中进行升级，保护既有投资，减少对已有产品的变更，减少现场调试时间，降低系统更新过程对正常运营的影响。
可通过内部设置“软开关”进行固定闭塞和移动闭塞的切换，满足运营商“先开通固定闭塞运营，再开通移动闭塞运营”的要求。
本发明同时解决了实现了移动闭塞系统中，车地通信发生故障时的列车定位。为确保运行的安全性和可靠性提供了保障。
附图说明
图1是本发明单分支处理逻辑流程图
图2是本发明多分支处理逻辑流程图
图3是本发明分区处理用例图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示。
一种适用于不同闭塞制式的列车定位方法，它包括以下步骤：
首先，将列车运行的整个线路以数字地图的形式输入位于控制中心的运算计算机和安装在车站中的线路计算机中；所有与行车有关的目标点均在数字地图中有一个描述点对应。
其次，以现有的轨道电路的起止点或信标类作为物理闭塞分区的描述点，再利用移动通信技术在列车运行过程将每二个描述点之间划分成若干虚拟的闭塞分区；
第三，由车载设备自动定时将列车在数字地图的绝对位置坐标优先通过无线的方式通知车站中的线路计算机，该线路计算机将绝对坐标进行处理后转换为虚拟的闭塞分区的占用/空闲状态后将结果送至控制中心的运算计算机跟踪计算后送至显示器进行显示，完成移动闭塞条件下的列车定位过程；在无线通讯正常时，相对应虚拟闭塞分区的轨道电路传送给线路计算机的占用/空闲状态信号将被程序自动放弃，如果此时轨道电路被判断为有故障，则该轨道电路将自动退出运行，直至人工恢复后再将投入运行；如果在某一位置报告时刻，无线通讯出现故障，则线路计算机由于在规定的时间内收不到该列车的无线信号，则自动转入接收轨道电路信号状态，系统自动将该轨道电路对应的虚拟闭塞分区置为占用状态，此时线路计算机根据该列车对应轨道电路前后位置的轨道电路的占用和清空状态对轨道电路的工作状态作出判定后将结果送至控制中心的运算计算机计算后送至显示屏进行显示，从而完成准移动闭塞或固定闭塞条件下的列车定位。
具体地说本发明首先用线路地图完整描述线路状况和轨道状况，轨道交通线路上任何一个与行车有关的目标点称为“描述点”。“描述点”的某些信息只是简单地和线路地理描述相关连(如信号机的位置)，这些数据称作“静态数据”，某些信息的状态可以改变，如：轨道区段可以是空闲或占用，信号机可以是红色或绿色......，这些数据称之为“变量”。对“描述点”的定义包括：描述点名称及属性、描述点在线路地图中的位置(由分支号加相对坐标组成)、描述点对应的静态数据及“变量”的状态。通过上述方法，整个线路的情况可以通过描述点的性质与坐标完整地描述出来。正是这种映射关系使固定闭塞(含准移动闭塞系统)的ATP和移动闭塞系统的ATP兼容成为可能。
将线路划分为若干虚拟的闭塞分区(又称ATP block，ATP分区)，每个虚拟闭塞分区的长度根据要求设定。对于采用轨道电路/计轴设备作为位置检测的准移动闭塞系统，或以此作为后备方式的移动闭塞系统中，虚拟闭塞分区的分界点与实际轨道电路/计轴设备相关，即实际轨道电路闭塞分区/计轴分区(又称物理分区)的分界点一定是虚拟闭塞分区的分界点，可以简单的理解为将一个实际的物理分区划分为若干虚拟闭塞分区。
系统运行时，内部设置闭塞标志位，移动闭塞列车位置检测功能依赖于运行在ATP-ATO区段上的所有列车实际位置报告报文(Loc-report)，该报文由运行在该区段上的所有列车的车载ATP在连续计算自己的位置后产生并周期性地向相应轨旁ATP计算机发送实时的位置报文。轨旁ATP根据车载ATP提供的列车的位置报告和虚拟分区的定义，计算出虚拟闭塞分区的空闲/占用。首先根据车头和车尾的分区号，判断列车当前占用几个分区。头尾坐标在一个分区的虚拟分区的计算过程如图1(单分支处理逻辑流程图)：根据列车数组train.headabsis找到车头占用的ATP block；根据列车数组train.tailabsis找到车尾占用的ATP block；将车头占用的ATP block和车尾占用的ATP block之间的所有ATP block.trackstatus置占用。头尾坐标不在一个分区的虚拟分区的计算过程如图2(多分支处理逻辑流程图)：首先，取得车尾所在的分区号，在分区数组中搜索到该分区，判断该分区是否有道岔：若有道岔，到道岔数组中搜索该道岔并判断其状态，在定位则赋值branch＝BRANCHCONECT.nrbranch，在反位，则赋值branch＝BRANCHCONECT.rbranch；若没有道岔，则赋值branch＝BRANCHCONECT.nrbranch。然后，判断branch值与车头所在的branch号是否相等，若相等则分别处理车头和车尾占用的atpblock。若不相等，将该branch所有atpblock均置为占用，再搜索该branch连接的下个branch号与车头所在的branch号比较直到相等为止。
轨旁ATP计算机将虚拟闭塞分区的空闲/占用状态的计算结果传给联锁，联锁将“虚拟闭塞区段”和实际物理分区的状态进行比较结合，过程如图3所示。在CBTC(即基于通信的列车控制系统Communication BasedTrain Control)系统主动列车位置检测功能正常时，内部闭塞标志位设置为“1”，如果物理分区检测设备(轨道电路或计轴设备)也处于正常工作状态，并且物理分区检测设备的功能态为“投入服务”态，此时物理分区的状态对系统的正常运行没有任何影响；但是如果当某个物理分区检测设备发生故障时，则其对应的物理分区的工作态为占用，此时轨旁ATP将物理分区的功能态自动判为“退出服务”，同时还自动给此区域加上临时限速，给予保护。对于物理分区检测设备故障后的恢复(“退出服务”功能态的清除)，轨旁ATP不能自动进行，它必须由值班员通过安全相关的操作命令人工解除。因此，在CBTC系统主动列车位置检测功能正常时，虽然物理分区检测设备因故障而导致占用，不影响联锁的逻辑运算，但它影响了移动闭塞系统正常的运行能力。
而在准移动闭塞下，或移动闭塞下主动列车位置检测功能不能正常执行时(车地通信故障，后备模式)，内部闭塞标志位设置为“0”，轨旁ATP无法实时获得该区域列车的位置报告就不能继续计算出处于故障区域内的ATP闭塞分区的工作状态，此时联锁子系统使用物理分区检测设备的工作状态进行逻辑运算。联锁子系统将现场I/O采集的物理分区的空闲/占用状态传给轨旁ATP，轨旁ATP将内部闭塞标志位设置为“0”的物理分区对应的虚拟闭塞分区设为NP状态，即atpblock.NP＝1，并以物理分区的状态更新虚拟闭塞分区的状态。同时轨旁ATP将虚拟闭塞区段和物理闭塞分区结合后的占用/空闲状态发送给控制中心ATS(ATS：Automatic train supervision自动列车监督系统)，作为ATS列车跟踪的基本单元。
Claims (1)
1、一种适用于不同闭塞制式的列车定位方法，其特征是：
首先，将列车运行的整个线路以数字地图的形式输入位于控制中心的运算计算机和安装在车站中的线路计算机中；所有与行车有关的目标点均在数字地图中有一个描述点对应；
其次，以现有的轨道电路的起止点或信标类作为物理闭塞分区的描述点，再利用移动通信技术在列车运行过程将每二个描述点之间划分成若干虚拟的闭塞分区；
第三，由车载设备自动定时将列车在数字地图的绝对位置坐标通过无线的方式通知车站中的线路计算机，该线路计算机将绝对坐标进行处理后转换为虚拟的闭塞分区的占用/空闲状态后将结果送至控制中心的运算计算机跟踪计算后送至显示器进行显示，完成移动闭塞条件下的列车定位过程；在无线通讯正常时，相对应虚拟闭塞分区的轨道电路传送给线路计算机的占用/空闲状态信号将被程序自动放弃，如果此时轨道电路被判断为有故障，则该轨道电路将自动退出运行，直至人工恢复后再将投入运行；如果在某一位置报告时刻，无线通讯出现故障，则线路计算机由于在规定的时间内收不到该列车的无线信号，则自动转入接收轨道电路信号状态，系统自动将该轨道电路对应的虚拟闭塞分区置为占用状态，此时线路计算机根据该列车对应轨道电路前后位置的轨道电路的占用和清空状态对轨道电路的工作状态作出判定后将结果送至控制中心的运算计算机计算后送至显示屏进行显示，从而完成准移动闭塞或固定闭塞条件下的列车定位。
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