CN103693078A - 目标距离模式的列车自动防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种目标距离模式的列车自动防护方法，包括：从接收的速度台阶轨道码中解析出载频和码频；根据所述载频确定当前列车所在的位置，确定该位置的轨道区段对应多个码序；在所述多个码序中，根据列车在当前位置收到的码频确定与所述码频对应的一个码序，并根据该码序确定出相应的轨道编码；解析该轨道编码，确定其对应的空闲的轨道区段数量；根据当前的位置和空闲的轨道区段的数量及前方进路，得到列车运行权限授权，即得到防护的目标距离，并据此及线路状况计算防护曲线，防护列车在防护曲线速度下行驶。本发明的方法，相对于按照速度台阶轨道码的速度行驶，具有灵活性高，可靠性高的特点。

Description

目标距离模式的列车自动防护方法

技术领域

本发明涉及轨道交通通信信号领域，具体而言，涉及一种目标距离模式的列车自动防护方法。

背景技术

城市轨道交通系统中，依据闭塞方式，列车自动防护分为三种制式：固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞。

(1)固定闭塞将线路划分为固定的区段，前后列车的位置、间距均由地面设备检测和表示，速度控制模式为分级控制(台阶式)。采用轨道电路来实现。

(2)准移动闭塞(也可称为目标距离模式DTG)是预先设定列车的安全追踪间隔距离，根据前方目标状态，如弯道设定列车的可行车距离即运行权限，并据此计算列车最大安全速度进行自动防护。它前、后列车的定位方式不同的。前行列车的定位采用固定闭塞方式，而后续列车的定位则采用连续的或称为移动的方式。准移动闭塞速度模式既有无级特点，又有分级性质。在控制安全间隔上比固定闭塞进步，但其后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用区间的外方，并没有完全突破轨道电路的限制。

(3)移动闭塞是一种新型的闭塞制式。列车安全追踪间隔距离不预先设定，而随着列车的移动不断移动并变化的闭塞方式。它不设固定闭塞区段，前、后两列车都采用移动式的定位方式。借助感应环线或无线通信的方式实现。

上述的三种闭塞模式，第二种模式在实现轨道机车的控制方面，具有多种控制方式，现有的通过轨道电路的控制方式灵活性较低的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种目标距离模式的列车自动防护方法，以解决上述现有的通过轨道电路的控制方式灵活性较低的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种目标距离模式的列车自动防护方法，包括：从接收的速度台阶轨道码中解析出载频和码频；根据所述载频确定当前列车所在的位置，确定该位置的轨道区段对应多个码序；在所述多个码序中，确定与所述码频对应的一个码序，并根据该码序确定出相应的目标距离轨道编码；解析该轨道编码，确定其对应的空闲的轨道区段数量；根据当前的位置和空闲的轨道区段的数量及前方进路，根据所述数量得到目标距离；根据所述目标距离和前方进路得到防护的运行权限，并据此计算防护曲线，防护列车在防护曲线速度下行驶。

优选地，所述确定当前列车所在位置的过程，还包括：读取来自信标的位置信息，如果判断出该位置信息与通过所述载频确定的位置不同，则以所述信标的位置信息作为所述列车当前所在的位置。

优选地，所述列车自动防护，还包括：根据所述防护曲线上的最大安全速度与检测的速度的比较，当列车实际速度超过最大安全速度时，自动控制列车实施紧急制动，使列车减速停车。

优选地，根据所述目标距离轨道编码得到分别表示直行进路和侧向进路的两个空闲轨道区段的数量，还包括：选择目标速度较低的进路行驶；

或当读取轨道编码失败，按照目标速度较低的侧向进路限定的速度计算防护曲线。

优选地，所述目标距离轨道编码中，还包括：采用定位状态表示的前方直行进路状态或采用反位状态表示的侧向进路状态；根据解析出的定位状态或反位状态选择相应的直行进路或侧向进路行驶。

本发明的方法，通过将速度台阶轨道码解析成DTG编码，从而得到前方的空闲轨道区段的数量，进而确定动态的防护曲线，实现列车速度的实时动态防护。相对于现有技术中，按照目标距离防护曲线的速度行驶，具有灵活性高，可靠性高的特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了实施例的流程图；

图2示出了应用实施例的方法的系统结构框图；

图3示出了实施例中采用载频与码序表之间的对应关系示意图；

图4示出了实施例中每个轨道区段与DTG编码的对应关系示意图；

图5示出了信标和轨道电路边界定位的示意图；

图6示出了实施例中第一种路段译码的示意图；

图7示出了实施例中第二种路段译码的示意图；

图8示出了实施例中第三种路段译码的示意图；

图9示出了实施例中列车行驶位置的第一示意图；

图10示出了列车行驶位置的第一示意图；

图11示出了列车行驶位置的第二示意图；

图12示出了列车行驶位置的第三示意图；

图13示出了列车行驶位置的第四示意图；

图14示出了列车行驶位置的第五示意图；

图15示出了列车行驶位置的第六示意图；

图16示出了列车行驶位置的第七示意图；

图17示出了列车行驶位置的第八示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。本发明的实施例参见图1，包括以下步骤：

S11：从接收的速度台阶轨道码中解析出载频和码频；

S12：根据所述载频确定当前列车所在的位置，确定该位置的轨道区段对应多个码序；

S13：在所述多个码序中，根据收到的码频确定列车当前位置与所述码频对应的一个码序，并根据该码序确定出相应的目标距离轨道编码；

S14：解析该轨道编码，确定其对应的空闲的轨道区段数量；

S15：根据当前的位置和空闲的轨道区段的数量及前方进路，根据所述数量得到目标距离；根据所述目标距离和前方进路得到防护的运行权限，并据此计算防护曲线，防护列车在防护曲线速度下行驶。

本发明的方法，通过建立的速度台阶轨道码与DTG轨道编码之间对应关系，确定列车行驶的防护曲线，防护列车在防护曲线速度下行驶。相对于现有技术中按照速度台阶轨道码的方式控制列车，具有较高的灵活性和可靠性。

下面通过具体的实例详细说明各个步骤，参见图2所示的一种应用本发明的实施例方法的系统结构图。

该系统包括以下各个部件：

测量当前列车速度的测速电机1、测速电机2和多普勒雷达；通过测速电机的转速脉冲和多普勒雷达的速度位移数据，按照安全测速技术测量当前的实际速度。

信标阅读器，用于向列车的ATP单元提供位置信息。

ATP天线，用于接收来自轨道电路传送的速度台阶轨道码。

车载ATP单元，用于接收上述各个部件的数据，确定防护的目标距离和最大安全速度的防护曲线，防护列车在防护曲线速度下行驶。例如：当检测到列车超速时，自动向列车制动系统发出控制命令，是列车实施制动。

在步骤S11中，具体方案是车载ATP子系统的ATP天线接收地面FS2500轨道电路发出的速度台阶轨道码，并将速度台阶轨道码发送给车载ATP控制单元，速度台阶轨道码以FSK电磁波的形式传输，为了滤除有效信号以外的外界的杂波信号，确保车载ATP控制单元能正确的接收轨道码信号，车载ATP控制单元通过FFT频谱分析的方法对FSK信号进行解码运算，解析出列车所在轨道区段的速度台阶轨道码。

传输以及解码过程可采用专利号：200910223530.1的专利中的技术方案。对轨道电路传输的速度台阶轨道码进行解析。

解码算法应用的载频范围见表1：

解码算法应用的码频范围见表2：

在S12中，通过根据所述载频确定当前列车所在的位置，确定该位置的轨道区段对应多个码序；

例如：参见图3，从轨道区段2G到12G，每个轨道区段使用一个载频，列车的车载ATP单元根据该载频确定当前所在的轨道区段，该轨道区段对应码表中的各个列的多个码序。

在S13中，在所述多个码序中，确定与所述码频对应的一个码序，并根据该码序确定出相应的轨道编码；在每一列的码序中，确定出唯一一个码序，例如：74/58。

在S14中，通过该码序可确定出解析该轨道编码DTG，确定其对应的空闲的轨道区段数量；根据当前的位置和空闲的轨道区段的数量，得到防护的目标距离和目标速度的防护曲线，防护列车在防护曲线速度下行驶。

例如：参见表3，每个码序都类似于表3或表3中的一个DTG编码相对应，从而解析出钱买的空闲轨道区段的数量。

在图3中的第一列，列车当前处于2G的轨道区段时，码序74/73所对应的DTG编码为4/4N，前方至少有4个空闲轨道区段(无道岔)。图4示出了列车在每个轨道区段时，所解析到的DTG编码所表示的前方空闲的轨道区段的数量。

如图4所示，假设12G被A车占用，依据图3所示的码序，B车在2G收到的轨道码为74/73，可以得知，B车前方的4G、6G、8G、10G均空闲，而且都是定向进路，那么就将2G的轨道区段所对应的码序74/73码译为4/4N。

确定当前列车所在位置的过程，还包括：

读取来自信标的位置信息，如果判断出该位置信息与通过所述载频确定的位置不同，则以所述信标的位置信息作为所述列车当前所在的位置。

参见图2，在测量当前的列车的位置时，仅仅通过ATP天线接收到速度台阶轨道码的载频，有时会出现误差。因此，将最近一次通过信标得到的位置，修正通过载频确定的位置。

通过信标定位的过程包括：

信标定位方法是车载ATP子系统顺序接收到铺设在轨旁的两个物理位置相邻的信标信息，通过查询其板载地理数据确定接收到的信标在空间的位置关系，通过测量这两个信标之间的距离是否符合地理数据所记录的距离，从而确定列车位置。

1、初始状态为未定位。

2、预定位：接收到第一个信标，预定位成功，通过地理数据预判下一个信标及其位置(如果该信标所在轨道区段连接多条进路，需预判多个信标)，同时启动这两个信标之间的测距功能。

3、精确定位：接收到第二个信标，与前述所预判的信标进行编号及位置的对比，若判断正确，则精确定位成功；如果不正确，则精确定位失败，进入2)阶段。

4、定位丢失检查：定位状态下收到非预期的信标或者连续丢失两个信标，将丢失位置信息。

轨道区段边界定位的方案是在ATP首次确定列车位置后每当列车在通过轨道边界时，通过测量轨道码信号的载频和幅度变化情况，并通过运行速度进行补偿，确定轨道边界的位置，并将此位置与最后一个信标至此边界的距离进行对照，补偿列车的实际位置信息。

参见图5，定位点3和定位点4分别为信标，定位点1A和定位点2A为两个轨道区段之间的轨道边界位置，位时，将此位置与最后一个信标至此边界的距离进行对照，修正列车的实际位置信息。例如，信标位置为5KM，又行驶了500米，此时位置为5.5；通过轨道电路接收的载频判断当前的位置为5.3，则将当前位置修正为5.3。

优选地，还包括：设置不同设备的权限，对于高权限的设备的信号，以列车至该设备的距离作为防护距离。

参见图6，12G被A车占用，并且8G设置了信号机，这种情况下，信号机显示为红灯，B车在8G收到的轨道码为38/0，可以得知，B车前方是的10G空闲，且为定向进路，但列车应该在8G停车，那么就将8G的38/0码译为1/0N。

所述轨道编码中，还包括：

采用定位状态表示的前方直行进路状态或采用反位状态表示的侧向进路状态；

根据解析出的定位状态或反位状态选择相应的直行进路或侧向进路行驶。

ATP控制单元需要根据计算出的空闲区段数量和定反位状态确定列车的运行权限，进而根据当前列车的位置计算出列车的目标距离和目标速度来进行防护曲线计算。

参见图7，图中轨道区段1G被A车占用，2G被C车占用，依据码续表，定向进路6G至4bG的码序和侧向进路6G至3G轨道码对其进行译码，结果如图7所示。可以看出，6G的28/27码在定向进路时被译为2/2N，侧向进路被译为2/2R1。但当列车行驶至6G收到28/27码后并没有其他条件告知ATP系统前方进路情况，这种情况下，如果按照定向进路的2/2N进行防护，防护速度会高于侧向进路的2/2R1，假定前方进路为侧向进路，显然会发生危险！此时按照定位状态选择直行进路。

当然，还可以除了定位状态、反位状态之外，在存在岔路的情况下，还可以按照目标速度选择进路方向，例如，选择目标速度低的进路方向行驶。

优选地，还可以设置岔路的权限，参见图8，B车位于12G时，译码结果为3/3N，即前方有3个空闲区段，为定向进路；B车位于10G时，译码结果为2/2N，即前方有2个空闲区段，为定向进路；B车位于8G时，译码结果为2/1R2，即前方有2个空闲区段，第2个区段为侧向进路；

B车位于6G时，译码结果为2/2R1，即前方有2个空闲区段，第1个区段为侧向进路。

通过设置直行进路和侧向进路的权限，列车可选择是否直行还是选择侧向进路。

确定好防护曲线之后，根据目标速度与实际速度的比较，调整列车的当前实际速度，如果高于目标速度，则向制动系统发出制动命令；如果低于目标速度，则加速。

列车的实际速度，可通过图2所示的测速电机和多普勒雷达实现速度测量，包括：

列车安全速度检测需要以下传感器信息提供条件：

1)来自测速电机1的速度信号。

2)来自测速电机2的速度信号。

3)来自1个多普勒雷达的速度信号。

ATP控制单元通过人工轮径补偿、自动轮径补偿、空转打滑检测、空转打滑补偿和测速电机开断路检测等辅助功能来保证对于速度信号的准确解析。

ATP控制单元将依据传感器状态和传感器信息来计算列车速度和列车加速度，使用如下表4至表7的规则对多路传感器信号进行判断，得到列车的实际速度：

表4：速度

三个或者更多的传感器有效或者可以估测	列车速度为平均速度
		两个或者更少的传感器有效或者可以估测	列车速度为最高速度

表5：加速度

三个或者更多传感器是有效的或者可以估测	列车加速度是它们的平均值
		两个或者更少传感器是有效的或者可以估测	列车加速度为最高值

表6：列车距离

表7：列车方向

本发明的方法，通过将速度台阶轨道码解析成DTG编码，从而得到前方的空闲轨道区段的数量，进而确定动态的防护曲线，实现速度的实时动态控制。相对于现有技术中，按照速度台阶轨道码的速度行驶，具有灵活性高，可靠性高的特点。

目标距离模式自动防护原理，动态调整实时速度的过程，具体可参见以下实例，例如：参见图9，列车A静止，列车B正从后面向列车A靠近。

列车B收到的编码是4/4N，所以前方有四段轨道电路空闲。Pb点是列车A占用的轨道电路的起点，无论如何列车B都不得逾越。

参见图10，列车B继续前进，进入了下一段轨道电路，它开始接收3/3N编码，表明前方有3段轨道电路空闲。Pb点是列车B不得逾越的界限。

同时我们可以看到，列车B后面的轨道电路现在变成了0/0码，表明列车B后面的列车C可以前进直到Pc点为止。

参见图11，列车B继续前进，进入下一段轨道电路，轨道电路编码相应改为图11所示。

列车B继续前进到图12所示的位置。

列车B进入最后一段空闲轨道电路，在到达Pb点之前停车，如图13所示：列车B必须在到达Pb点之前停车。

从图中可以看出，由于列车A和列车B都停在了相邻的轨道电路上，它们之间再没有空闲的轨道电路。如果列车A保持静止，而列车C又从列车B后面靠近，最后结果如图14所示。

此时，如果列车A开始前进，离开占用的轨道电路，则编码变化如图15所示。

可以看出，列车A出清占用的轨道电路后，列车B所在轨道电路的编码由0/0变成1/N，因为此时Pb点移到了下一段轨道电路的起点。

如果列车A继续前进，又空闲一段轨道电路，编码将变为图16所示。

参见图17，如果列车B开始前进，又出清它所占用的轨道电路，同样的情景将会在列车C上重现。

在计算防护曲线时，ATP防护曲线计算要考虑如下因素：

1)列车运行权限；2)当前列车位置信息；3)坡度；4)ATP天线和车钩之间的距离；5)制动率损失配置值；6)列车重量(包括载重)；7)重力加速度(g)；8)列车空走时间；9)系统响应时间；10)旋转质量系数；11)站台限速；12)永久限速；13)反位道岔限速；14)列车真实速度；15)列车牵引最大加速度。16)轨道区段模糊区长度。17)列车最后一组车轮距离车钩的距离。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种目标距离模式的列车自动防护方法，其特征在于，包括：

从接收的速度台阶轨道码中解析出载频和码频；

根据所述载频确定当前列车所在的位置，确定该位置的轨道区段对应多个码序；

在所述多个码序中，确定与所述码频对应的一个码序，并根据该码序确定出相应的目标距离轨道编码；

解析该轨道编码，确定其对应的空闲的轨道区段数量；

根据当前的位置和空闲的轨道区段的数量及前方进路，根据所述数量得到目标距离；

根据所述目标距离和前方进路得到防护的运行权限，并据此计算防护曲线，防护列车在防护曲线速度下行驶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前列车所在位置的过程，还包括：

读取来自信标的位置信息，如果判断出该位置信息与通过所述载频确定的位置不同，则以所述信标的位置信息作为所述列车当前所在的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述防护曲线上的最大安全速度与检测的速度的比较，当列车实际速度超过最大安全速度时，自动控制列车实施紧急制动，使列车减速停车。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标距离轨道编码得到分别表示直行进路和侧向进路的两个空闲轨道区段的数量，还包括：

当读取轨道编码失败，按照目标速度较低的侧向进路限定的速度计算防护曲线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标距离轨道编码中，还包括：

采用定位状态表示的前方直行进路状态或采用反位状态表示的侧向进路状态；

根据解析出的定位状态或反位状态选择相应的直行进路或侧向进路行驶。

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