CN104590332B - 基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，包括以下步骤：1)仅由地面设备保存站场数据文件，并依据该文件生成相应机车的进路控制信息；2)生成的进路控制信息通过车地无线通信传输到对应的机车车载设备；3)由车载设备接收地面设备发送的进路控制信息，并依据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前的限速和目标停车点。与现有技术相比，本发明具有解决了车载设备保存数据维护升级困难和多个厂家车载设备互联互通困难的问题。

Description

基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法

技术领域

本发明涉及一种机车跟踪与监控方法，尤其是涉及一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法。

背景技术

无线调车机车信号和监控系统是一套车站调车作业的安全防护系统。该系统分为地面设备和车载设备，通常情况下一个车站有一套地面设备和多套车载设备，车载设备装在作业机车上。目前无线调车机车信号和监控系统通用的做法是将站场数据在地面设备和车载设备上都保存。此数据主要内容包括进路编号及进路具体包括的区段长度、道岔、信号机编号等信息。地面设备只发送车列前方的进路号，由车载设备根据进路号从存储的文件中提取区段长度、道岔、信号机编号等信息，并计算出当前的进路总长度和限速等信息，并实现位置跟踪与安全防护。

机车经常需要在多个车站运行，因此一台机车上的车载设备要装载多个车站的数据，当在既有车站数据中再增加一个车站或者站场变更时，需要升级所有关联的机车上的数据，另外当机车和地面设备不是由同一个厂家提供时，由于车载数据格式互不兼容，车载与地面的数据统一管理非常困难。这些问题导致系统数据维护工作量大；机车调拨困难；不同厂家的车载与地面设备无法协调工作；不适合系统大范围推广和维护；同时地面设备和车载设备都保存数据也容易导致由于数据不一致而出现机车跟踪控制错误的情况发生。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，将车站数据保存到地面设备中，通过合理设计车地功能划分，将有关车站数据方面的所有进路跟踪放在地面设备中完成，然后将车列的进路详细数据转发给车载设备，再由车载设备根据此数据对机车进行跟踪控制；该方案车载设备直接从地面接收进路详细信息，无需查询进路号，因此车载设备也无需保存车站数据；机车调拨或者运行到任一车站，都无需数据换装系统即可直接工作。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)仅由地面设备保存站场数据文件，并依据该文件生成相应机车的进路控制信息；

2)生成的进路控制信息通过车地无线通信传输到对应的机车车载设备；

3)由车载设备接收地面设备发送的进路控制信息，并依据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前的限速和目标停车点。

所述的步骤1)具体为：

101、地面设备启动后首先读取该站的站场数据文件，并根据该文件中定义的信号机、道岔、区段元素的逻辑连接关系以及元素编号、元素名称和区段长度信息生成该站的站场元素架构表；

102、接收站场联锁设备发送的联锁码位信息，并将联锁码位信息对应设置到站场元素架构表中；

103、站场联锁码位接收正常后，准备发送站场码位广播信息，将本站的站场码位数据通过车地无线通信广播方式发送到站内的所有车载设备；

104、发送完广播信息后，等待设定的时间T1，判断是否有车载设备发送入网申请包，若有则进入步骤105，否则返回到步骤103；

105、判断车载设备申请入网成功后，根据车载设备发送的初始机车定位区段信息，结合站场元素架构表，采用二叉树遍历算法搜索出当前机车的前方进路控制信息；

106、生成的进路控制信息通过车地无线通信传输到对应的机车车载设备。

所述的进路控制信息包括进路中信号机名称、区段编号、区段长度、区段限速、机车号和站场号信息。

所述的采用二叉树遍历算法搜索出当前机车的前方进路控制信息具体为：

1)根据车列尾部所占的区段向车列运行方向上搜索下一连接元素类型，若下一元素为信号机则判断此信号机状态，信号机关闭则停止搜索，若开放则继续往下搜索；

2)若下一元素为无岔区段时直接再向一个元素搜索，若下一元素为道岔时，进路可能存在左右两条路径，此时根据道岔定、反位状态来确定向哪条路径搜索下一元素，若为定位则从定位方向搜索下一元素，若为反位则按反位方向搜索下一元素；

3)按此搜索下去直到搜索到最后一架关闭信号机或站场最后一个元素截止。

所述的步骤3)具体为：

201，车载设备接收地面设备发送的站场广播信息，并对该站场广播信息进行解析；

202，判断自身当前的状态是否为非入网监控状态，如果是则进入步骤205，否则进入步骤203；

203，判断是否允许入网注册，如果满足则进入步骤204，否则返回步骤201；

204，向地面设备发送入网申请信息包；

205，等待设定时间T2判断是否收到本机的进路控制信息，接收到则进入步骤206，否则返回步骤201；

206，根据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前机车的限速曲线、车列首尾位置和目标停车点；

207，最后根据计算结果跟踪和控制车列的运行，完成最终的调车作业防护功能。

所述的根据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前机车的限速曲线和目标停车点具体为：

1)车载设备根据地面设备发送的进路控制信息中的信号机编号、区段编号、区段长度信息，结合当前车列首尾所在的区段，以及机车运行位移和速度信息，及跨区段时车列首尾的具体位置信息计算出车列前部距停车点的距离Ts＝Tq-Tt-Te，其中Ts为车列前部距停车点距离，Tq为进路起点到停车点的距离，Tt为车列长度，Te为车列尾部距进路起始点距离；

2)车载设备根据车列前部距停车点的距离，结合当前机车速度和车列的制动参数计算出当前车列的运行限速曲线。

具体列车制动距离计算公式如下：

其中v₀为初始机车速度，t_k为机车空走时间，v₁和v₂为速度间隔的初速和终速，θ_h为换算制动率，为换算摩擦系数，ω₀为单位基本阻力，i_j为线路坡度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过地面设备保存车站站场数据，由地面设备生成可直接使用的进路控制信息，解决了车载设备保存数据维护升级困难的问题；

2、降低了由于车地数据不一致而导致的机车跟踪控制错误的可能性；

3、更适合于无线调车机车信号和监控系统各厂家之间的互联互通，适合于大范围的推广。

附图说明

图1为无线调车机车信号和监控系统的地面设备工作流程图；

图2为无线调车机车信号和监控系统的车载设备工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，由地面设备保存站场数据文件，并依据该文件生成相应机车的进路控制信息的实现流程，该流程包括以下步骤：

步骤101，地面设备启动后首先读取该站的站场数据文件，并根据该文件中定义的信号机、道岔、区段元素的逻辑连接关系和元素编号、元素名称、区段长度等信息生成该站的站场元素架构表；该表作为发送给车载设备的进路控制信息搜索的基础表。

步骤102，接收站场联锁设备发送的联锁码位信息，并将联锁码位信息对应设置到站场元素架构表中，站场的实际元素状态可以通过查找该表获得；

步骤103，站场联锁码位接收正常后，准备发送站场码位广播信息，将本站的站场码位数据通过车地无线通信广播方式发送到站内的所有车载设备；

步骤104，发送完广播信息后，等待设定的时间T1，判断是否有车载设备发送入网申请包，若由则进入步骤105，否则返回到步骤103；

步骤105，判断车载申请入网成功后，根据车载设备发送的初始机车定位区段信息，结合站场元素架构表，采用二叉树遍历算法搜索出当前机车的前方进路控制信息，该进路包含了进路中信号机、区段元素编号、区段长度、区段限速及目标点类型等信息；

步骤106，生成的进路控制信息通过车地无线通信传输到对应的机车车载设备，其中信息包中包含机车号和站场号信息；

如图2所示，由车载设备接收地面设备发送的进路控制信息，并依据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前的限速和目标停车点，该流程包括以下步骤：

步骤201，根据机车司机在车载DMI上选择的车站，设置车地通信频点，建立车地间的无线传输通道，然后接收地面设备发送的站场广播信息，并对该站场广播信息进行解析；

步骤202，判断自身当前的状态是否为非入网监控状态，如果是则进入步骤205，否则进入步骤203；

步骤203，结合车载设备自身的入网触发机制和此广播信息中的当前入网机车数是否达到最大入网机车数等条件，判断是否允许入网注册，如果满足则进入步骤204，否则返回步骤201；

步骤204，向地面设备发送入网申请信息包；

步骤205，等待设定时间T2判断是否收到本机的进路控制信息，接收到则进入步骤206，否则返回步骤201；

步骤206，根据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前机车的限速曲线和目标停车点；

步骤207，最后根据计算结果跟踪和控制车列的运行，完成最终的调车作业防护功能。

本发明已经在STP-KA型无线调车机车信号和监控系统中广泛使用，极大地减少了大量车载设备数据维护的工作量，同时降低了车地数据不一致导致车列位置跟踪控制错误的可能性，更有益于STP-KA型无线调车机车信号和监控系统的推广和使用，得到了用户的一致好品。

Claims (6)

1.一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)仅由地面设备保存站场数据文件，并依据该文件生成相应机车的进路控制信息；

2)生成的进路控制信息通过车地无线通信传输到对应的机车车载设备；

3)由车载设备接收地面设备发送的进路控制信息，并依据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前的限速和目标停车点；

所述的步骤1)具体为：

101、地面设备启动后首先读取该站的站场数据文件，并根据该文件中定义的信号机、道岔、区段元素的逻辑连接关系以及元素编号、元素名称和区段长度信息生成该站的站场元素架构表；

102、接收站场联锁设备发送的联锁码位信息，并将联锁码位信息对应设置到站场元素架构表中；

103、站场联锁码位接收正常后，准备发送站场码位广播信息，将本站的站场码位数据通过车地无线通信广播方式发送到站内的所有车载设备；

104、发送完广播信息后，等待设定的时间T1，判断是否有车载设备发送入网申请包，若有则进入步骤105，否则返回到步骤103；

105、判断车载设备申请入网成功后，根据车载设备发送的初始机车定位区段信息，结合站场元素架构表，采用二叉树遍历算法搜索出当前机车的前方进路控制信息；

106、生成的进路控制信息通过车地无线通信传输到对应的机车车载设备。

2.根据权利要求1所述的一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，其特征在于，所述的进路控制信息包括进路中信号机名称、区段编号、区段长度、区段限速、机车号和站场号信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，其特征在于，所述的采用二叉树遍历算法搜索出当前机车的前方进路控制信息具体为：

1)根据车列尾部所占的区段向车列运行方向上搜索下一连接元素类型，若下一元素为信号机则判断此信号机状态，信号机关闭则停止搜索，若开放则继续往下搜索；

2)若下一元素为无岔区段时直接再向一个元素搜索，若下一元素为道岔时，进路可能存在左右两条路径，此时根据道岔定、反位状态来确定向哪条路径搜索下一元素，若为定位则从定位方向搜索下一元素，若为反位则按反位方向搜索下一元素；

3)按此搜索下去直到搜索到最后一架关闭信号机或站场最后一个元素截止。

4.根据权利要求1所述的一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，其特征在于，所述的步骤3)具体为：

201，车载设备接收地面设备发送的站场广播信息，并对该站场广播信息进行解析；

202，判断自身当前的状态是否为非入网监控状态，如果是则进入步骤205，否则进入步骤203；

203，判断是否允许入网注册，如果满足则进入步骤204，否则返回步骤201；

204，向地面设备发送入网申请信息包；

205，等待设定时间T2判断是否收到本机的进路控制信息，接收到则进入步骤206，否则返回步骤201；

206，根据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前机车的限速曲线、车列首尾位置和目标停车点；

207，最后根据计算结果跟踪和控制车列的运行，完成最终的调车作业防护功能。

5.根据权利要求4所述的一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，其特征在于，所述的根据该进路控制信息和机车的速度位移信息、机车控制参数信息计算出当前机车的限速曲线和目标停车点具体为：

1)车载设备根据地面设备发送的进路控制信息中的信号机编号、区段编号、区段长度信息，结合当前车列首尾所在的区段，以及机车运行位移和速度信息，及跨区段时车列首尾的具体位置信息计算出车列前部距停车点的距离Ts＝Tq-Tt-Te，其中Ts为车列前部距停车点距离，Tq为进路起点到停车点的距离，Tt为车列长度，Te为车列尾部距进路起始点距离；

2)车载设备根据车列前部距停车点的距离，结合当前机车速度和车列的制动参数计算出当前车列的运行限速曲线。

6.根据权利要求5所述的一种基于站场数据仅由地面设备保存的机车跟踪与监控方法，其特征在于，具体列车制动距离计算公式如下：

其中v₀为初始机车速度，t_k为机车空走时间，v₁和v₂为速度间隔的初速和终速，θ_h为换算制动率，为换算摩擦系数，ω₀为单位基本阻力，i_j为线路坡度。