CN106314487A - 基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统及方法，方法包括：车车通信子系统、车载设备、对象控制器和调度中心；车车通信子系统用于接收和发送列车的运行信息；车载设备用于计算运行信息，查询地面设备和对象控制器的状态；对象控制器用于控制地面设备，并向调度中心发送地面设备的状态信息；调度中心用于制定并监督动态间隔的多列列车的运行计划，向车载设备和对象控制器发送调度信息。本发明实施例通过车载设备进行数据计算，车车通信子系统与其它列车进行通信，对象控制器对地面设备进行控制，并通过调度中心制定并监督动态间隔的多列列车的运行计划，能够快速生成突发运输方案，实现运能配置，动态调整运行间隔。

Description

基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统及方法。

背景技术

轨道交通系统主要由运行控制系统、基础设施(路、桥、隧道等)、移动设备(车辆、机车)三部分组成。运行控制系统控制如道岔设备等基础设施和移动设备的工作，基础设施和移动设备向运行控制系统进行状态反馈，以检验运行控制的效果。运行控制系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行自动化，提高运输效率的关键系统。

现有的稀疏线路使用的信号系统，绝大多数均是基于车地通信的。许多稀疏铁路是固定闭塞或半自动闭塞的(青藏线是基于GSM-R的无线固定闭塞)。在稀疏线路上，由于其运量较小，安全等级较低，因此地面设备是简化了的，或者地面设备的间隔会比普通铁路的间隔更大。因此，在面对突发的运能需求时，地面设备可能无法承载大的业务量和数据量，导致无法基于车地通信来对列车进行高效的控制。例如京藏铁路、北京-乌鲁木齐等铁路，运能很低，每日可能只有几个列车班次，轨道、车站等硬件设施和人员都处于长期的空闲状态，造成设备与人力资源的浪费，但在春运、抢险救灾、国防物资人员运输等场景下，现有的稀疏铁路不具有快速、机动的反应能力，无法应对这些特殊的运输需求。

在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有的稀疏铁路运能较低，造成设备与人力资源的浪费，且在春运、抢险救灾、国防物资人员运输等场景下，不具有快速、机动的反应能力，无法应对特殊的运输需求。

发明内容

由于现有的稀疏铁路运能较低，造成设备与人力资源的浪费，且在春运、抢险救灾、国防物资人员运输等场景下，不具有快速、机动的反应能力，无法应对特殊的运输需求的问题，本发明实施例提出一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统及方法。

第一方面，本发明实施例提出一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统，包括：车车通信子系统、车载设备、对象控制器和调度中心；

所述车车通信子系统与所述车载设备连接，安装于第一列车上，用于接收无线覆盖范围内的第二列车的第二运行信息，并向所述第二列车发送所述第一列车的第一运行信息；

所述车载设备分别与所述对象控制器和所述调度中心连接，安装于所述第一列车上，用于根据所述车车通信子系统接收的所述第二列车的第二运行信息，计算所述第一运行信息，将所述第一运行信息发送至所述车车通信子系统；还用于查询地面设备和所述对象控制器的状态，并向所述地面设备和所述对象控制器发送所述车载设备的状态信息；还用于接收所述调度中心发送的调度信息，并向所述调度中心发送所述第一运行信息；

所述对象控制器与所述调度中心连接，间隔设置于轨道沿线，用于控制轨道预设区段内的地面设备，若判断获知所述地面设备当前状态与所述对象控制器或车载设备发送的指令存在冲突，则所述对象控制器控制所述地面设备执行所述对象控制器或所述车载设备发送的指令；还用于接收所述调度中心发送的调度信息，并向所述调度中心发送所述地面设备的状态信息；

所述调度中心用于制定动态间隔的多列列车的运行计划，监督所述运行计划的执行，并当列车发生故障或在列车的权限范围内调整运行时刻时，对所述运行计划进行调整；还用于向所述车载设备和所述对象控制器发送调度信息，并接收所述车载设备发送的所述第一运行信息和所述对象控制器发送的所述地面设备的状态信息；

其中，所述第一运行信息包括所述第一列车的运行路线、运行方向、运行速度、运行加速度以及与所述第二列车的距离；

所述第二运行信息包括所述第二列车的运行路线、运行方向、运行速度、运行加速度以及与所述第一列车的距离；

所述状态信息包括信号机开关信息和道岔转辙信息。

优选地，所述系统还包括：卫星通信子系统；

所述卫星通信子系统与所述车载设备连接，安装于所述第一列车上，用于接收卫星发送的所述第二运行信息和所述第二列车的当前位置信息，并向卫星发送所述第一运行信息和所述第一列车的当前位置信息。

优选地，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于各列车上，通过所述第一列车上的充电装置进行充电，沿所述第一列车的运行轨道飞行，根据所述第一列车发送的控制指令进行操作，并用于所述第一列车与所述第二列车、所述地面设备及所述对象控制器的数据传输；还用于根据所述第一列车的数据采集需求采集对应的数据。

优选地，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于所述对象控制器处，通过所述对象控制器的充电装置进行充电，沿所述对象控制器第一预设范围内的轨道飞行，根据所述对象控制器发送的控制指令进行操作，并用于所述对象控制器与所述第一列车、所述第二列车及所述地面设备的数据传输；还用于根据所述对象控制器的数据采集需求采集对应的数据。

优选地，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于第一车站内，通过所述第一车站的充电装置进行充电，沿所述第一车站第二预设范围内的轨道飞行，根据所述第一车站发送的控制指令进行操作，并用于所述第一车站与第二车站、所述第一列车、所述第二列车、所述地面设备及所述对象控制器的数据传输；还用于根据所述第一车站的数据采集需求采集对应的数据。

第二方面，本发明实施例还提出一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制方法，包括：

判断所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线是否相同；

若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线相同，则判断所述第一列车与所述第二列车的位置关系；

若所述第一列车在所述第二列车的前方，则所述第一列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，所述第二列车的车车通信子系统与所述第一列车的车车通信子系统进行通信。

优选地，所述方法还包括：

若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线不同，则所述第一列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，并对所述地面设备和所述对象控制器进行控制；所述第二列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，并对所述地面设备和所述对象控制器进行控制。

优选地，所述方法还包括：

所述第二列车的运行速度至少根据所述第一列车的运行速度、与第一列车的间隔距离确定。

优选地，所述第二列车的运行速度根据所述第一列车的运行速度确定，进一步包括：

所述第二列车的车车通信子系统接收所述第一列车的车车通信子系统发送的所述第一列车的运行速度；

所述第二列车的车载设备根据通信延迟设定校正系数，并根据所述校正系数对所述第一列车的运行速度进行校正，得到校正后运行速度；

所述第二列车的车载设备根据所述校正后运行速度，确定所述第二列车的运行速度。

优选地，所述方法还包括：

若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线相同且所述第一列车与卫星无法通信，则所述第一列车通过所述第一列车的车车通信子系统与所述第二列车的车车通信子系统进行通信，并且所述第二列车的卫星通信子系统与所述卫星进行通信。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过车载设备进行数据计算，通过车车通信子系统与其它列车进行通信，通过对象控制器对地面设备进行控制，并通过调度中心制定并监督动态间隔的多列列车的运行计划，能够快速生成突发运输方案，实现运能配置，动态调整运行间隔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制方法的流程示意图；

图5为本发明另一实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统的结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制方法的流程示意图，包括：车车通信子系统101、车载设备102、对象控制器103和调度中心104；

所述车车通信子系统101与所述车载设备102连接，安装于第一列车上，用于接收无线覆盖范围内的第二列车的第二运行信息，并向所述第二列车发送所述第一列车的第一运行信息；

所述车载设备102分别与所述对象控制器103和所述调度中心104连接，安装于所述第一列车上，用于根据所述车车通信子系统101接收的所述第二列车的第二运行信息，计算所述第一运行信息，将所述第一运行信息发送至所述车车通信子系统101；还用于查询地面设备和所述对象控制器103的状态，并向所述地面设备和所述对象控制器103发送所述车载设备102的状态信息；还用于接收所述调度中心104发送的调度信息，并向所述调度中心104发送所述第一运行信息；

所述对象控制器103与所述调度中心104连接，间隔设置于轨道沿线，用于控制轨道预设区段内的地面设备，若判断获知所述地面设备当前状态与所述对象控制器103或车载设备102发送的指令存在冲突，则所述对象控制器103控制所述地面设备执行所述对象控制器103或所述车载设备102发送的指令；还用于接收所述调度中心104发送的调度信息，并向所述调度中心104发送所述地面设备的状态信息；

所述调度中心104用于制定动态间隔的多列列车的运行计划，监督所述运行计划的执行，并当列车发生故障或在列车的权限范围内调整运行时刻时，对所述运行计划进行调整；还用于向所述车载设备102和所述对象控制器103发送调度信息，并接收所述车载设备102发送的所述第一运行信息和所述对象控制器103发送的所述地面设备的状态信息；

其中，所述第一运行信息包括所述第一列车的运行路线、运行方向、运行速度、运行加速度以及与所述第二列车的距离；

所述第二运行信息包括所述第二列车的运行路线、运行方向、运行速度、运行加速度以及与所述第一列车的距离；

所述状态信息包括信号机开关信息和道岔转辙信息。

具体地，每列列车均安装有车车通信子系统，每列列车通过车车通信子系统与在其无线覆盖范围内的其它列车进行无线通信，接收其它列车的运行信息；每列列车均安装有车载设备，车载设备根据车车通信子系统接收到的信息，以及地面设备和对象控制器发送来的信息，计算列车的速度、加速度、与其它列车的距离，查询地面设备和对象控制器的状态，向地面设备和对象控制器发送包括但不限于信号机开关、道岔转辙的信息；对象控制器间隔地布置在轨道沿线，一个对象控制器控制一个或多个区段的所有地面设备，对象控制器的控制优先级高于地面设备的优先级，在地面设备原有命令与对象控制器或车载设备发出的命令冲突时，对象控制器控制地面设备执行对象控制器或车载设备发出的命令；调度中心制定多列列车的运行计划，并且监督该运行计划，调度中心通过无线网络与车载设备和对象控制器通信，向车载设备和对象控制器发送调度信息，并且从车载设备接收列车的运行信息，从对象控制器接收地面设备的信息，当列车故障或在列车的权限范围内调整自己的运行时刻时，对该列车及相关列车的运行计划作出调整。

其中，由于有道岔等地面设备的存在，因此，即使利用了车车通信，也还是需要对地面设备的控制，即车地通信不会被取消。为了增强稀疏铁路的运行效率，为每个道岔区段配置对象控制器(Object Controller)，每个道岔区段可以包括一个道岔，也可以包括多个道岔。作为一种可替代的实施例，也可以对预先分析的重点道岔布置对象控制器，而对于其它道岔(例如，很少扳动的道岔)可以保留原有的控制或者人工控制。

需要说明的是，原有的道岔控制设备可能无法识别一个列车组，地面设备可能会报警。针对这种情况，需要对原有的控制设备进行升级，给其增加大运能的控制模式，使其认为列车组仅仅是一个长列车。

作为另一种替换，也可以在稀疏铁路上增加地面设备。代替原地面道岔控制设备的主要原因在于，原地面道岔控制设备受限于一系列的联锁和轨旁设备，条件不满足时则无法动作，不具备无线通信功能，无法接收列车、卫星等设备发来的控制信号。例如，可以每10公里增加一个对象控制器，该对象控制器可以控制10公里范围内的所有现有道岔控制设备，对其设置比现有道岔控制设备更高的优先级，使其在工作时，现有的道岔控制设备不会发出相关警报。

其中，对象控制器接收车载设备发送的对道岔的资源申请，获取所述道岔的资源状态，根据所述资源状态和所述目标资源权限，对所述道岔进行资源权限分配，并根据所述资源权限分配的结果，对所述道岔进行控制。

所述对象控制器的功能可分为信息采集与存取、资源分配、数据通信和资源操控：

信息采集与存取功能具体包括：对象控制器通过与其他设备(道岔转辙机、计轴系统等)交互，实时获取线路资源的状态信息(如计轴区段占用状态、道岔状态等)。信息以列表的形式存储，实时进行更新。其中，采集的信息包括：计轴区段占用/空闲状态信息、道岔状态信息、紧急停车按钮信息、防淹门的状态信息以及列车ID、IP地址信息。

资源分配功能具体包括：列车使用线路资源(道岔及相关区段)前首先要申请线路资源的权限，对象控制器为列车分配线路资源，并提供不同的资源权限级别，列车只有获取相关权限后才能使用道岔资源。

数据通信功能具体包括：接入DCS骨干网，对象控制器与其它车载设备和控制中心进行数据交互。

资源操控功能具体包括：

列车对于道岔的控制：列车需要先申请道岔区段的权限，获取到相关权限后，向对象控制器发送道岔扳动的命令。对象控制器收到命令后，向转辙机发送道岔扳动指令。

控制中心对于道岔的控制：控制中心需要先申请道岔区段的权限，获取到相关的权限后，向对象控制器发送道岔扳动的命令。

对象控制器能够控制道岔转辙机的全部功能，并且具有无线通信模块与一定范围内的列车进行通信，例如与3千米半径以内的列车进行通信。本申请的对象控制器，包括无线收发模块、数据处理和记录模块、以及道岔转折模块。

举例来说，调度中心制定动态间隔的多列列车的运行计划，并监督所述运行计划的执行，具体为假设需要从拉萨向北京运输一批物资，但是拉萨本地现有的列车数量是不够的，需要先从西宁、兰州、郑州等地向拉萨调配空载列车，随后装满物资的列车组才能向北京行驶。假定分别需要从西宁、兰州、郑州向拉萨调配10(X1-X10)、8(L1-L8)、20(Z1-Z20)辆货运列车，同时拉萨已有5列货车(H1-H5)可以提前装载好，先期向北京开拔。

为举例方便，仅假定拉萨到北京仅有西宁、兰州、郑州3个中间站。从拉萨向西宁行驶的5列货车H1-H5，与从西宁、兰州、郑州向拉萨调配的货车X1-X10、L1-L8、Z1-Z20会产生路线冲突(稀疏铁路一般是单线)，根据货车H1-H5、X1-X10、L1-L8、Z1-Z20分别的装载时间、西宁到拉萨的最快运行时间、兰州到西宁的最快运行时间、郑州到兰州的最快运行时间、其它列车朝向这5个车站的运行时刻表/调整后的运行时刻表等，综合规划出这些货车的最优运行时刻表。

例如，在一个具体实施例中，5列货车H1-H5先从拉萨向西宁行驶，同时20列货车Z1-Z20从郑州向兰州行驶，8列货车L1-L8从兰州向西宁行驶；当5列货车H1-H5到达西宁后，10列货车X1-X10从西宁开出，向拉萨行驶；20列货车Z1-Z20继续从郑州向兰州行驶，不必考虑Z1-Z20是否到达兰州站；如果从兰州向西宁行驶的8列货车L1-L8已经到达西宁，则放行货车H1-H5；如果8列货车L1-L8未到达西宁，则使得货车H1-H5暂时在西宁站等待，以避免在路上发生对向行驶的冲突；当8列货车L1-L8已经到达西宁后，5列货车H1-H5从西宁向兰州行驶，5列货车H1-H5和20列货车Z1-Z20不管谁先到达兰州，都等待在兰州站本地与对方交换运行路线后，再继续行驶；5列货车H1-H5和20列货车Z1-Z20在兰州站交换运行路线后，5列货车H1-H5不再有对向行驶的货车，因此直接向目的地行驶即可；货车X1-X10在拉萨装备完成，向北京方向行驶时，与货车L1-L8、Z1-Z20构成了对向列车的关系，这3组货车的调配，类似于上面4组货车(货车H1-H5、X1-X10、L1-L8、Z1-Z20)的调配工作，依序执行即可，在此不再详述。

作为一个可替换的实施例，各组货车在某个车站交换运行方向时，也可以仅交换牵引机车(车头)，而不交换货车车厢本身，这样可以减少调车作业的复杂度，并且减少了牵引机车的车载设备对各种地面信号的不兼容所可能引起的问题。

以上是假定仅有5个车站的情况，对于途中有车辆段、多股道车站等便于会车的情况，会更复杂一些，但是编制运行计划的原理是一致的，在此不再详述。

本实施例通过车载设备进行数据计算，通过车车通信子系统与其它列车进行通信，通过对象控制器对地面设备进行控制，并通过调度中心制定并监督动态间隔的多列列车的运行计划，能够快速生成突发运输方案，实现运能配置，动态调整运行间隔。

进一步地，如图2所示，在上述装置实施例的基础上，所述系统还包括：卫星通信子系统105；

所述卫星通信子系统105与所述车载设备102连接，安装于所述第一列车上，用于接收卫星发送的所述第二运行信息和所述第二列车的当前位置信息，并向卫星发送所述第一运行信息和所述第一列车的当前位置信息。

具体地，每列列车均安装有卫星通信子系统，与卫星进行通信，卫星通信子系统与卫星之间传输列车的速度和位置信息，还传输一列列车与周围列车的相对位置和相对速度信息。

以“撞软墙模式”模式运行的每组列车之间，可以进行车车通信，每列车均与其无线覆盖范围内(例如，3千米)的列车进行通信。具体地说，“撞硬墙模式”假设前方列车的速度为0(然而其实际速度可能是和后车一致的或其它非零速度)；而“撞软墙模式”考虑前方列车的实际速度。同时，为了避免有列车的无线子系统故障而导致该车无法通信的情况，每列车均定期向卫星汇报自己的位置，并且从卫星接收应答信号。在该车附近无其它列车的情况中，一旦其与卫星失去联系，则立即停车或以临时限速行驶至下一个车站；同时，卫星向该车周围的车站和其它列车发出警报，尤其是向该车当前运行方向的下一个车站和上一个车站发出警报，下一个车站负责扣车，上一个车站负责扣住该车的后车。如果此时该车与其它列车建立了无线连接，则在车站人员确认列车完整性之后，警报解除。作为一种替换的实施例，也可以在收到其它列车通过卫星汇报的该车的无线通信连接之后，由卫星解除该警报。

在该车附近有至少一个与其通信的列车的情况中，如果其与卫星失去联系(包括列车经过隧道)，则由任一与其通信的列车向卫星汇报其状态。作为一种替换实施例，与其通信的列车也可以不向卫星汇报其状态，只要列车之间的无线通信始终保持即可。

作为另一种替换的实施例，当卫星为稀疏铁路上的列车服务时，可以通过控制中心向卫星传输线路上的隧道、山谷等的卫星信号强弱数据。对常见的无卫星信号的区段进行标注，当列车朝向无信号区域行驶且接近无信号区段时，与卫星的断开连接可以认为是正常现象，不必报警。具体采用哪种实施方式，可以根据线路的具体情况、运营方的需求等确定。

由于列车的各个功能模块都是采用冗余的方式热备或冷备的，因此列车与列车之间的通信是相对安全的，如果出现一列车的通信设备和备用通信设备均故障的情况，则只能采取紧急停车的方式，待故障解除后再继续运行。

进一步地，如图3所示，在上述装置实施例的基础上，所述系统还包括：无人机106；

所述无人机106设于各列车上，通过所述第一列车上的充电装置进行充电，沿所述第一列车的运行轨道飞行，根据所述第一列车发送的控制指令进行操作，并用于所述第一列车与所述第二列车、所述地面设备及所述对象控制器的数据传输；还用于根据所述第一列车的数据采集需求采集对应的数据。

举例来说，在稀疏铁路上调度车辆，在多列列车编成一组列车向目的地前进之前，可能存在反方向的车辆调度。例如，需要从拉萨向北京运输一批物资，但是拉萨本地现有的列车数量是不够的，需要先从西宁、兰州、郑州等地向拉萨调配空载列车，随后装满物资的列车组才能向北京行驶。因此，在稀疏铁路上调度车辆，也要考虑一定数量的对向列车行驶的情况。向行车为列车相向运行的列车，列车相向运行时需要通过限制两列列车的移动授权来防护两者迎面相撞。具体地，可以获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息，并根据相邻列车的行驶信息判断相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量，在判断相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权，从而能够避免相向运行的列车发生相撞或因为资源争抢死锁而无法继续运行等问题。对向行车也可以利用车车通信来实现。但是，由于对向列车可能相距较远，例如，20公里甚至更远，因此在两列对向列车进行通信时，可以采用无人机等设备，作为通信中继设备。即，当新的列车运行表显示前方20-50公里内可能有对向列车行驶时，列车可以向前方线路派出列车上布置的无人机，无人机既可以瞭望前方状态，也可以作为列车无线通信的中继设备，使得列车能够与前方较远距离(例如，大于3公里)的对向列车和地面设备进行通信，与对向列车协调前方地面资源，指令前方地面设备、车站工作人员等提前做好接车准备。

举例来说，所述无人机可以是现有市售的大疆DJI的各型号无人机，也可以是其它公司开发的无人机。

具体地，所述无人机可以布置在每列列车上，接收列车的指令且在列车上充电；无人机沿着列车运行的轨道飞行，作为该列车与其它列车、地面设备、对象控制器进行通信的网络中继设备，在该列车与其它列车、地面设备、对象控制器之间传输数据；无人机采集并且发送列车所需的信息。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于所述对象控制器103处，通过所述对象控制器103的充电装置进行充电，沿所述对象控制器103第一预设范围内的轨道飞行，根据所述对象控制器103发送的控制指令进行操作，并用于所述对象控制器103与所述第一列车、所述第二列车及所述地面设备的数据传输；还用于根据所述对象控制器103的数据采集需求采集对应的数据。

在本实施例中，无人机可以布置在对象控制器处，接收对象控制器的指令且在对象控制器处充电；无人机在对象控制器的周边沿着轨道飞行，作为对象控制器与列车、其它车站、其它对象控制器进行通信的网络中继设备，在对象控制器、列车之间传输数据；无人机采集并且发送对象控制器所需的信息。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于第一车站内，通过所述第一车站的充电装置进行充电，沿所述第一车站第二预设范围内的轨道飞行，根据所述第一车站发送的控制指令进行操作，并用于所述第一车站与第二车站、所述第一列车、所述第二列车、所述地面设备及所述对象控制器103的数据传输；还用于根据所述第一车站的数据采集需求采集对应的数据。

在本实施例中，无人机可以布置在车站内，接收对象控制器的指令且在车站内充电；无人机在车站的周边沿着轨道飞行，作为车站与列车、其它车站、其它车站进行通信的网络中继设备，在车站、列车之间传输数据；无人机采集并且发送车站所需的信息。

图4示出了本实施例提供的一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制方法的流程示意图，包括：

S401、判断所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线是否相同；

S402、若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线相同，则判断所述第一列车与所述第二列车的位置关系；

S403、若所述第一列车在所述第二列车的前方，则所述第一列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，所述第二列车的车车通信子系统与所述第一列车的车车通信子系统进行通信。

其中，所述第二列车的车载设备可以不与所述地面设备和所述对象控制器进行通信。

举例来说，如图5所示，当在彼此无线通信范围内的多列列车在一段线路上具有相同的运行路线时，这些列车组成一个列车组，运行在最前方的列车通过无线通信网络向在后列车发出跟随信息，在后列车根据“撞软墙模式”对在前列车进行ATP防护；最前方的列车与地面设备、对象控制器进行通信，地面设备、对象控制器将该列车组作为一列完整列车进行处理。

作为一种可替换的实施例，对象控制器也可以把拥有相同运行计划，向同一目的地运行的一组列车分别进行控制，这样的控制方式需要对象控制器具有更大的权限，与地面设备和各个列车有更频繁的数据交互。

具体地，为了提高运能，车辆追踪的效率必然需要提高。例如，原本一天只通过3列车的线路，现在可能需要通过15-30辆列车，甚至更多。在固定闭塞的现有技术中，车辆追踪受限于闭塞区间的长度，一个闭塞区间只允许有一辆列车运行。

如果后车与前车运行方向相同，如图5所示，则后车按此“撞软墙模式”进行追踪；在此追踪模式下，后车(可能多于一辆)与前车可以看作是一列特长列车，后车不必与地面设备诸如道岔进行通信，也不必对道岔等地面设备进行控制，后车将控制权交给前车，而前车负责向一个或多个后车确保道岔等地面设备的位置，同时前车需要根据后车的长度总和以及后车出清道岔的信息来延时解锁道岔位置。

具体地说，假设每列车的长度均为200米，那么由5列车形成的总长超过1000米(加上4个“撞软墙模式”下的ATP间隙，每列车之间的间隙可以为几十米到一百米)的列车组可以被看成一列超长列车。如果由于车站长度的限制，不同列车需要停在车站的不同股道，但是出站后依然按照一个方向继续行驶的情况，也可以使得后车直接停在进站信号机之前的区间，进站信号机做关闭处理，地面设备对因车长限制停在站间的后车确认其进站已经完成。

每列车之间可以相互通信；例如，每列车的车头可以与前一列车的车头进行通信，接收前一列车加速减速等指令。关于最后一列车是否出清道岔或区段，可以由第一列车通过一定的延时计算来保证，也可以通过最后一列车向第一列车汇报自己与第一列车的实时距离来保证。从而在最后一列车出清道岔或区段时，由第一列车与地面设备通信，释放道岔等资源。

本实施例通过车载设备进行数据计算，通过车车通信子系统与其它列车进行通信，通过对象控制器对地面设备进行控制，并通过调度中心制定并监督动态间隔的多列列车的运行计划，能够快速生成突发运输方案，实现运能配置，动态调整运行间隔。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述方法还包括：

S404、若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线不同，则所述第一列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，并对所述地面设备和所述对象控制器进行控制；所述第二列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，并对所述地面设备和所述对象控制器进行控制。

具体地，当在彼此无线通信范围内的多列列车具有不同的运行路线时，这些列车各自与地面设备、对象控制器进行通信，并对地面设备和对象控制器进行控制。在后列车根据“撞硬墙模式”对在前列车、地面设备、对象控制器进行ATP防护。

通过车车通信的方式，使得列车的追踪间隔变短，从以前信号系统中考虑的“撞硬墙模式”变为当下的“撞软墙模式”。具体地说，“撞硬墙模式”假设前方列车的速度为0(然而其实际速度可能是和后车一致的或其它非零速度)；而“撞软墙模式”考虑前方列车的实际速度。例如，前车速度为V1，后车速度为V2，当V1小于V2时，V2与V1的差值δV即为后车的ATP防护曲线进行计算的初始速度。

当在彼此无线通信范围内的多列列车具有不同的运行路线时，这些列车各自与地面设备、对象控制器进行通信，在后列车根据“撞硬墙模式”对在前列车、地面设备、对象控制器进行ATP防护。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述方法还包括：

S405、所述第二列车的运行速度至少根据所述第一列车的运行速度、与第一列车的间隔距离确定。

其中，所述第二列车运行在所述第一列车之后。

举例来说，如图6所示，如果第二列车(后车)与第一列车(前车)未来的运行方向不同(经过不同的道岔去往不同的线路)，则第二列车先减速，与第一列车拉开足够的距离之后(例如，相距一个固定闭塞区间，或者相距后车允许最大速度的紧急制动距离之后)，后车重新启动“撞硬墙模式”的追踪模式；在此追踪模式下，第二列车与第一列车是不同的列车，第二列车单独与地面设备诸如道岔进行通信，对道岔等地面设备进行控制。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，S405进一步包括：

S4051、所述第二列车的车车通信子系统接收所述第一列车的车车通信子系统发送的所述第一列车的运行速度；

S4052、所述第二列车的车载设备根据通信延迟设定校正系数，并根据所述校正系数对所述第一列车的运行速度进行校正，得到校正后运行速度；

S4053、所述第二列车的车载设备根据所述校正后运行速度，确定所述第二列车的运行速度。

具体地，考虑到车车通信之间的延迟，差值速度δV还需要加一个校正系数，该校正系数是δV的函数，例如，校正系数可以是αV，αV+δV即为实际的ATP防护曲线的初始速度。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述方法还包括：

S406、若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线相同且所述第一列车与卫星无法通信，则所述第一列车通过所述第一列车的车车通信子系统与所述第二列车的车车通信子系统进行通信，并且所述第二列车的卫星通信子系统与所述卫星进行通信。

具体地，以“撞软墙模式”模式运行的每组列车之间，可以进行车车通信，每列车均与其无线覆盖范围内(例如，3千米)的列车进行通信。具体地说，“撞硬墙模式”假设前方列车的速度为0(然而其实际速度可能是和后车一致的或其它非零速度)；而“撞软墙模式”考虑前方列车的实际速度。同时，为了避免有列车的无线子系统故障而导致该车无法通信的情况，每列车均定期向卫星汇报自己的位置，并且从卫星接收应答信号。在该车附近无其它列车的情况中，一旦其与卫星失去联系，则立即停车或以临时限速行驶至下一个车站；同时，卫星向该车周围的车站和其它列车发出警报，尤其是向该车当前运行方向的下一个车站和上一个车站发出警报，下一个车站负责扣车，上一个车站负责扣住该车的后车。如果此时该车与其它列车建立了无线连接，则在车站人员确认列车完整性之后，警报解除。作为一种替换的实施例，也可以在收到其它列车通过卫星汇报的该车的无线通信连接之后，由卫星解除该警报。

在该车附近有至少一个与其通信的列车的情况中，如果其与卫星失去联系(包括列车经过隧道)，则由任一与其通信的列车向卫星汇报其状态。作为一种替换实施例，与其通信的列车也可以不向卫星汇报其状态，只要列车之间的无线通信始终保持即可。

作为另一种替换的实施例，当卫星为稀疏铁路上的列车服务时，可以通过控制中心向卫星传输线路上的隧道、山谷等的卫星信号强弱数据。对常见的无卫星信号的区段进行标注，当列车朝向无信号区域行驶且接近无信号区段时，与卫星的断开连接可以认为是正常现象，不必报警。具体采用哪种实施方式，可以根据线路的具体情况、运营方的需求等确定。

由于列车的各个功能模块都是采用冗余的方式热备或冷备的，因此列车与列车之间的通信是相对安全的，如果出现一列车的通信设备和备用通信设备均故障的情况，则只能采取紧急停车的方式，待故障解除后再继续运行。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统，其特征在于，包括：车车通信子系统、车载设备、对象控制器和调度中心；

所述车车通信子系统与所述车载设备连接，安装于第一列车上，用于接收无线覆盖范围内的第二列车的第二运行信息，并向所述第二列车发送所述第一列车的第一运行信息；

所述车载设备分别与所述对象控制器和所述调度中心连接，安装于所述第一列车上，用于根据所述车车通信子系统接收的所述第二列车的第二运行信息，计算所述第一运行信息，将所述第一运行信息发送至所述车车通信子系统；还用于查询地面设备和所述对象控制器的状态，并向所述地面设备和所述对象控制器发送所述车载设备的状态信息；还用于接收所述调度中心发送的调度信息，并向所述调度中心发送所述第一运行信息；

所述对象控制器与所述调度中心连接，间隔设置于轨道沿线，用于控制轨道预设区段内的地面设备，若判断获知所述地面设备当前状态与所述对象控制器或车载设备发送的指令存在冲突，则所述对象控制器控制所述地面设备执行所述对象控制器或所述车载设备发送的指令；还用于接收所述调度中心发送的调度信息，并向所述调度中心发送所述地面设备的状态信息；

所述调度中心用于制定动态间隔的多列列车的运行计划，监督所述运行计划的执行，并当列车发生故障或在列车的权限范围内调整运行时刻时，对所述运行计划进行调整；还用于向所述车载设备和所述对象控制器发送调度信息，并接收所述车载设备发送的所述第一运行信息和所述对象控制器发送的所述地面设备的状态信息；

其中，所述第一运行信息包括所述第一列车的运行路线、运行方向、运行速度、运行加速度以及与所述第二列车的距离；

所述第二运行信息包括所述第二列车的运行路线、运行方向、运行速度、运行加速度以及与所述第一列车的距离；

所述状态信息包括信号机开关信息和道岔转辙信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：卫星通信子系统；

所述卫星通信子系统与所述车载设备连接，安装于所述第一列车上，用于接收卫星发送的所述第二运行信息和所述第二列车的当前位置信息，并向卫星发送所述第一运行信息和所述第一列车的当前位置信息。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于各列车上，通过所述第一列车上的充电装置进行充电，沿所述第一列车的运行轨道飞行，根据所述第一列车发送的控制指令进行操作，并用于所述第一列车与所述第二列车、所述地面设备及所述对象控制器的数据传输；还用于根据所述第一列车的数据采集需求采集对应的数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于所述对象控制器处，通过所述对象控制器的充电装置进行充电，沿所述对象控制器第一预设范围内的轨道飞行，根据所述对象控制器发送的控制指令进行操作，并用于所述对象控制器与所述第一列车、所述第二列车及所述地面设备的数据传输；还用于根据所述对象控制器的数据采集需求采集对应的数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：无人机；

所述无人机设于第一车站内，通过所述第一车站的充电装置进行充电，沿所述第一车站第二预设范围内的轨道飞行，根据所述第一车站发送的控制指令进行操作，并用于所述第一车站与第二车站、所述第一列车、所述第二列车、所述地面设备及所述对象控制器的数据传输；还用于根据所述第一车站的数据采集需求采集对应的数据。

6.一种如权利要求2所述的基于动态间隔的运能可配置列车运行控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

判断所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线是否相同；

若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线相同，则判断所述第一列车与所述第二列车的位置关系；

若所述第一列车在所述第二列车的前方，则所述第一列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，所述第二列车的车车通信子系统与所述第一列车的车车通信子系统进行通信。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线不同，则所述第一列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，并对所述地面设备和所述对象控制器进行控制；所述第二列车的车载设备与所述地面设备和所述对象控制器进行通信，并对所述地面设备和所述对象控制器进行控制。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第二列车的运行速度至少根据所述第一列车的运行速度、与第一列车的间隔距离确定。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二列车的运行速度根据所述第一列车的运行速度确定，进一步包括：

所述第二列车的车车通信子系统接收所述第一列车的车车通信子系统发送的所述第一列车的运行速度；

所述第二列车的车载设备根据通信延迟设定校正系数，并根据所述校正系数对所述第一列车的运行速度进行校正，得到校正后运行速度；

所述第二列车的车载设备根据所述校正后运行速度，确定所述第二列车的运行速度。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第一列车和所述第二列车在预设线路上的运行路线相同且所述第一列车与卫星无法通信，则所述第一列车通过所述第一列车的车车通信子系统与所述第二列车的车车通信子系统进行通信，并且所述第二列车的卫星通信子系统与所述卫星进行通信。