CN102490769A - 一种基于gis的轨道交通行车状态图实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于GIS的轨道交通行车状态图实现方法，包括建立电子地图模型，电子线路的分段和编号，建立列车坐标位置-分段区间编号数据库，接入列车运行状态数据，确定分段区间编号，分段区间对应的边界点坐标值和图像模拟等步骤，本发明根据实际闭塞区间对电子线路进行分段，实现了对闭塞区间的模拟，通过列车运营前置机对列车运行数据的采集和传递，使GIS服务器可以及时获得列车的运行状态参数，最终实现对列车运行状态的图形模拟，与常规的骨架式行车状态图相比，本发明可以在GIS电子地图上等比例的展示列车所在位置、并对其无级缩放，实现了所见即所得的效果，为传统行车系统的位置展示提供了新的可能性。

Description

一种基于GIS的轨道交通行车状态图实现方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通安全应急管理领域，更具体地，涉及一种基于GIS的轨道交通行车状态图实现方法。

背景技术

GIS(Geographic Information System，地理信息系统)技术是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术，GIS中的空间信息数据是GIS的重要组成部分，作为轨道交通行业重点关注领域之一的行车状态数据就是一种可以被抽象成空间信息的数据，故GIS在轨道交通行业的应用也日益受到人们的重视。

在现代交通行业中，地面交通大都以GPS信标作为GIS数据获取方式之一，如出租车、公交车上安装的GPS，但是城市轨道交通中车辆位置的获取是并不能采用这种方式，因为城市轨道交通通行环境的很大一部分是在底面以下，在这些地方GPS是接收不到卫星信号的，作为替代，城市轨道交通行业有自己独特的在线车辆定位方式，即城市轨道交通信号系统，该系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化、提高运输效率的关键组成部分，在上述信号系统中，列车的定位主要是通过闭塞区间的方式对车辆的位置进行电子化管理。

城市轨道交通信号系统主要包括列车自动控制系统(Automatic Train Control，简称ATC)，ATC系统包括列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，简称ATS)、列车自动防护子系统(Automatic Train Protection，简称ATP)和列车自动运行系统(Automatic Train Operation，简称ATO)。这三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统，其中ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成，ATS系统在ATP系统的支持下完成对列车运行的自动监控，其基本功能中包括以下两项：

(1)通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状态、进路状态、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。

(2)列车识别跟踪、传递和显示功能。系统能自动完成正线区段内列车识别号(服务号、目的地号、车体号)跟踪，列车识别号可由中央ATS自动生成或调度员人工设定、修改，也可由列车经车-地通信向ATS发送识别号等信息。

不过在现有的轨道交通行业中，行车在线车辆位置信息主要由线路骨架图进行显示，该线路骨架图按照闭塞区间对各条线路闭塞区间进行分段，并在线形路径上以点状信息表示列车的位置，该方法虽然可以对线路上的区段划分，不过由于缺失对线路周边环境的地理信息描述，显示效果并不直观，同时，由于现有的线路骨架图显示是断续的数据，其对列车行车状态的模拟并不够精确，所以其使用效果并不理想，如何利用GIS综合表现整个行车环境是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种基于GIS的轨道交通行车状态图实现方法，使用该方法可以在GIS电子地图上等比例的展示列车所在位置、并对其无级缩放，实现所见即所得的直观展示效果。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种基于GIS的轨道交通行车状态图实现方法，采用如下步骤实现：

1)GIS地图服务器建立包括轨道信息的城市基础背景电子地图模型；

2)根据轨道的闭塞区间对电子线路进行分段并给每一个分段区间以唯一的编号，所述分段区间由封闭曲线Polyline((x₁，y₁)，(x₂，y₂)...(x_n，y_n))进行拟合；

3)建立列车坐标位置-分段区间编号数据库；

4)GIS地图服务器从前置机接入列车运行状态数据；

6)GIS地图服务器根据列车运行状态数据确定其位置所对应的分段区间编号；

7)根据上一步骤的分段区间编号对列车坐标位置-分段区间编号数据库进行遍历，得到当前分段区间对应的边界点坐标值；

8)GIS地图服务器在基础背景电子地图上对列车行车状态进行图像模拟。

进一步地，步骤(1)中，所述城市基础背景电子地图模型至少包括城市基础地理信息和轨道交通基础土建信息。

再进一步地，步骤(4)中，GIS地图服务器从前置机接入列车运行状态数据采用Modbus协议。

更进一步地，步骤(4)中，所述列车运行状态数据至少包括列车号、列车服务号、列车乘务组号、列车序列号、列车运行方向、列车头所在的轨道号。

还进一步地，步骤(8)中，GIS地图服务器对列车运行状态的图像模拟对象包括列车的位置和形状。

还更进一步地，步骤(8)中，与GIS服务器连接还设置有用于获取GIS服务器的数据进行图像模拟的执行端。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

根据实际闭塞区间对电子线路进行分段，实现了对闭塞区间的模拟，通过列车运营前置机对列车运行数据的采集和传递，使GIS服务器可以及时获得列车的运行状态参数，最终实现对列车运行状态的图形模拟，与常规的骨架式行车状态图相比，本发明可以在GIS电子地图上等比例的展示列车所在位置、并对其无级缩放，实现了所见即所得的效果，为传统行车系统的位置展示提供了新的可能性。

附图说明

图1是本发明所述轨道交通行车状态图实现方法的系统结构示意图

图2是本发明所述轨道交通行车状态图实现方法的闭塞区间分段示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明所述轨道交通行车状态图实现方法，通过以下步骤实现：

1)GIS地图服务器建立包括轨道信息的城市基础背景电子地图模型；

地图图形输出是地理信息系统产品的主要表现形式，就目前而言，利用GIS制作城市电子地图的技术已经比较普遍，本发明也是基于该电子地图来实现对轨道交通行车状态的形象展示，与公共的GIS电子地图不同的是，本发明所述的轨道交通基础背景电子地图除了包括城市基础地理信息，还包括轨道交通基础土建信息等和轨道交通有关的信息和数据。

2)根据轨道的闭塞区间对电子线路进行分段并给每一个分段区间以唯一的编号，在轨道交通系统正常运行时，其每条线路的闭塞区间是固定不变的，因此可以根据实际的轨道分段对电子线路数据进行分段，参见图2，分段后的轨道分为不同的区间，这些区间与现实运行中的闭塞区间一一对应，在GIS电子地图上，分段区间的地理位置信息由封闭曲线Polyline((x₁，y₁)，(x₂，y₂)...(x_n，y_n))进行拟合，其中(x_n，y_n)为分段区间的边界值。为了辨识GIS电子线路上的各分段，还需要对个分段区间进行编号，参见图一，图示中将单条轨道的分段区间用101、102、103...进行编号，其中每个分段区间具有唯一的编号，如果同一地图上有多条轨道，则同一地图上的所有分段区间的编号也不得重复。

3)建立列车坐标位置-分段区间编号数据库；

基于上述步骤，由于每一个分段区间由一条封闭曲线作为边界进行限定，故每一个分段区间所对应的编号与形成该分段区间的位置点之间形成一个一对多的映射，参见表一，本实施例将上述数据以表格形式存储在服务器中形成列车位置-闭塞区间编号数据库。

表1列坐标车位置-闭塞区间编号信息表

4)GIS地图服务器从前置机接入列车运行状态数据；

在列车系统运行过程中，GIS地图服务器通过Modbus总线每隔500毫秒自动从信号系统(ATS)中获取列车所在轨道的轨道电路位置，并通过前置机程序对获取的数据进行清理、转换，保证数据满足后续程序的需要，进而获得每列列车的运行状态数据，列车的运行状态数据至少包括：列车号、列车服务号、列车乘务组号、列车序列号、列车运行方向、列车头所在的轨道等信息。

6)GIS地图服务器根据列车运行状态数据确定其位置所对应的分段区间编号；

由于列车在正常运行过程中，每一个闭塞区间只能有一列列车存在，即轨道电路与轨道区段的一一对应，故根据上一步骤的列车运行状态数据很容易得到其在GIS空间数据库中的闭塞区间，进而得到闭塞区间对应的编号Q_m，从而实现了在线车辆的地理位置与GIS系统空间实体的转化，为最终的图形绘制提供基础。

7)根据上一步骤的分段区间编号对列车坐标位置-分段区间编号数据库进行遍历，得到当前分段区间对应的边界点坐标值；

根据步骤(4)的描述可知，在同一GIS电子地图上，一旦知道了列车所在位置P(x_n，y_n)，即可查询到对应闭塞区间的编号Q_m，反之当然也可以，故在GIS平台展示之前，经过对列车坐标位置-闭塞区间编号数据库的遍历查询即可得到分段区间对应的边缘位置坐标。

8)执行终端在基础背景电子地图上对列车行车状态进行图像模拟。

将上一步骤中各边界点的位置坐标映射到城市基础背景电子地图模型的相应区间，即可实现对以上信息的实时绘制，GIS地图服务器对列车运行状态的图像模拟对象包括列车的位置和形状，配合GIS电子地图本身具有实施缩放的功能，即可实现对列车运行状态图进行实时缩放，实现所见即所得的效果，作为一种实施例，在图形显示过程中还可以在显示界面添加不同的图层，每个图层上记录不同的信息，如轨道沿线救援物资的位置，紧急情况发生时最近的避难所等信息，方便用户根据需要进一步在电子地图上增加所需要的信息，方便在紧急情况下进行查询，为诸如应急指挥等方案的确定提供参考依据。

当然，除了在GIS服务器上对行车状态进行图像模拟外，如果位于不同位置的多个执行端均需要实现图像模拟效果并能对图像模拟的结果进行操作，则在GIS服务器外围可设置一台或多台执行端，所述执行端内置有轨道信息的城市基础背景电子地图模型，在该模式下，GIS服务器将从前置机得到的信息传递给各个执行端，执行段根据收到的信息进行图像模拟，这一方面减轻了GIS服务器绘图的负担，另一方面使多个执行端可以同时接收到数据并可自由对得到的结果进行后续处理。

应该理解，本发明所保护范围并不限于以上具体实施例，凡属于本领域技术人员无需创造性劳动即可实施的基于本发明的技术方案和技术手段的修改均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于GIS的轨道交通行车状态图实现方法，其特征在于，采用如下步骤实现：

1)GIS地图服务器建立包括轨道信息的城市基础背景电子地图模型；

2)根据轨道的闭塞区间对电子线路进行分段并给每一个分段区间以唯一的编号，所述分段区间由封闭曲线Polyline((x₁，y₁)，(x₂，y₂)...(x_n，y_n))进行拟合；

3)建立列车坐标位置-分段区间编号数据库；

4)GIS地图服务器从前置机接入列车运行状态数据；

6)GIS地图服务器根据列车运行状态数据确定其位置所对应的分段区间编号；

7)根据上一步骤的分段区间编号对列车坐标位置-分段区间编号数据库进行遍历，得到当前分段区间对应的边界点坐标值；

8)GIS地图服务器在基础背景电子地图上对列车行车状态进行图像模拟。

2.如权利要求1所述的轨道交通行车状态图实现方法，其特征在于，步骤(1)中，所述城市基础背景电子地图模型至少包括城市基础地理信息和轨道交通基础土建信息。

3.如权利要求2所述的轨道交通行车状态图实现方法，其特征在于，步骤(4)中，GIS地图服务器从前置机接入列车运行状态数据采用Modbus协议。

4.如权利要求3所述的轨道交通行车状态图实现方法，其特征在于，步骤(4)中，所述列车运行状态数据至少包括列车号、列车服务号、列车乘务组号、列车序列号、列车运行方向、列车头所在的轨道号。

5.如权利要求4所述的轨道交通行车状态图实现方法，其特征在于，步骤(8)中，GIS地图服务器对列车运行状态的图像模拟对象包括列车的位置和形状。

6.如权利要求5所述的轨道交通行车状态图实现方法，其特征在于，步骤(8)中，与GIS服务器连接还设置有用于获取GIS服务器的数据进行图像模拟的执行端。