CN107139974B - 基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，包括以下步骤：步骤A：上游ZC和下游ZC分别设置虚拟边界；步骤B：上游ZC发送移交“列车自动防护”越过虚拟边界距离至下游ZC；步骤C：下游ZC创建接管“列车自动防护”；步骤D：下游ZC更新接管“列车自动防护”；步骤E：下游ZC发送接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离至上游ZC；步骤F：上游ZC删除移交“列车自动防护”。与现有技术相比，本发明在处理ZC间列车移交时具有处理机制抽象程度高、接口简洁、对线路约束条件小、相邻ZC间处理耦合度低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号安全控制技术领域，尤其是涉及一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法。
背景技术
区域控制器(以下简称：ZC)是列车安全监控和运营管理的核心轨旁控制设备。根据列车主动报告位置信息以及轨道区段检测设备提供轨道区段占用状态实现列车位置追踪，并以此为基础计算列车移动授权，实现安全防护。而线路通常会被划分为若干ZC区域，不同ZC之间通过通信实现列车平滑移交，确保不会丢失列车，在实际运行过程中，通常会遇到下述问题：
ZC-ZC接口存在通信延时，列车实际位置与下游ZC获取列车位置不一致；
通信/非通信列车位置需要综合考虑不同消息接口(ZC-ZC接口/列车-ZC接口/联锁-ZC接口)异步；
ZC通过“列车自动防护”实现对所有列车的统一描述，“列车自动防护”覆盖了列车所有可能出现区域，通过实现“列车自动防护”在不同ZC间的移交完成不同类型列车在ZC间的移交。ZC通过设置虚拟边界提前触发移交操作，解决移交过程中ZC-ZC数据传输通信延时问题。移交“列车自动防护”计算需综合考虑ZC-ZC接口/列车-ZC接口/联锁-ZC接口内容。
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列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，该方法在处理ZC间列车移交时具有处理机制抽象程度高、接口简洁、对线路约束条件小、相邻ZC间处理耦合度低等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，包括以下步骤：
步骤A：上游ZC和下游ZC分别设置虚拟边界；
步骤B：上游ZC发送移交“列车自动防护”越过虚拟边界距离至下游ZC；
步骤C：下游ZC创建接管“列车自动防护”；
步骤D：下游ZC更新接管“列车自动防护”；
步骤E：下游ZC发送接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离至上游ZC；
步骤F：上游ZC删除移交“列车自动防护”。
优选地，所述的虚拟边界用于触发列车在ZC-ZC间的移交操作，虚拟边界位于各自ZC内部，距离实际ZC-ZC边界指定距离处，所述的虚拟边界设置考虑下述两种因素：
a)线路列车最大允许运行速度；
b)ZC-ZC通信报文有效期。
优选地，所述的步骤B：上游ZC发送移交“列车自动防护”越过虚拟边界距离至下游ZC，包括：
上游ZC计算本ZC区域范围内移交“列车自动防护”最大安全前端越过虚拟边界距离，并按“列车自动防护”距离ZC实际边界由近及远的顺序将移交“列车自动防护”最大安全前端越过虚拟边界距离发送给下游ZC；
上游ZC计算本ZC区域范围内移交“列车自动防护”最大安全后端越过虚拟边界距离，并按“列车自动防护”距离ZC实际边界由近及远的顺序将移交“列车自动防护”最大安全后端越过虚拟边界距离发送给下游ZC；
优选地，所述的步骤C：下游ZC创建接管“列车自动防护”，包括以下两种场景：
a)上游ZC与下游ZC通信正常，下游ZC根据上游ZC发送移交“列车自动防护”最大安全前端越过虚拟边界距离创建接管“列车自动防护”，或者下游ZC根据上游ZC发送移交“列车自动防护”最大安全后端越过虚拟边界距离创建接管“列车自动防护”；
b)上游ZC与下游ZC通信异常，下游ZC创建缺省接管“列车自动防护”，缺省接管“列车自动防护”范围需考虑轨道区段占用状态检测延时。
优选地，所述的步骤D：下游ZC更新接管“列车自动防护”，包括三种场景：
a)如果接管列车为通信列车并且接管列车未进入下游ZC区域，下游ZC根据上游ZC发送越过虚拟边界距离更新接管“列车自动防护”；
b)如果接管列车为通信列车并且接管列车进入下游ZC区域，下游ZC根据列车发送定位信息更新接管“列车自动防护”；
c)如果接管列车为非通信列车，下游ZC根据轨道区段占用状态更新接管“列车自动防护”。
优选地，所述的步骤D中，接管列车为通信列车时，下游ZC会接收到接管列车发送的定位信息，当定位信息中车头定位位于下游ZC区域时，下游ZC根据车头定位计算“列车自动防护”最大安全前端定位，计算需考虑定位信息已存活时间、列车运行速度以及线路最大加速度；
或者接管列车为通信列车时，下游ZC会接收到接管列车发送的定位信息，当定位信息中车尾定位位于下游ZC区域时，下游ZC根据车尾定位计算“列车自动防护”最大安全后端定位，计算需考虑定位信息已存活时间、列车运行速度以及线路最大加速度。
优选地，所述的步骤D中，接管列车为非通信列车时，下游ZC根据区域内轨道区段占用状态计算接管“列车自动防护”最大安全前端定位，计算需考虑线路最大允许运行速度VMax、轨道区段占用状态最大检测延时T_Max_Occ_Delay；
或者接管列车为非通信列车时，下游ZC根据区域内轨道区段占用状态计算接管“列车自动防护”最大安全后端定位，计算需考虑线路最大允许运行速度VMax、轨道区段占用状态最大检测延时T_Max_Occ_Delay。
优选地，所述的步骤E：下游ZC发送接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离至上游ZC，包括：
下游ZC计算区域内边界处“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离并发送给上游ZC；同时下游ZC发送边界区域轨道区段占用状态给上游ZC。
优选地，所述的步骤F：上游ZC删除移交“列车自动防护”，包括：
列车完全离开上游ZC区域，上游ZC需删除移交“列车自动防护”完成正常列车移交操作；如果移交列车为通信列车，上游ZC需根据下游ZC发送接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离删除区域内边界处移交“列车自动防护”；如果移交列车为非通信列车，上游ZC根据下游ZC发送边界区域轨道区段占用状态以及上游ZC范围内移交“列车自动防护”覆盖区域轨道区段占用状态删除移交“列车自动防护”。
优选地，所述的步骤F中：
如果移交列车为通信列车时，当上游ZC接收到下游ZC发送接管“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离等于0时，上游ZC删除管辖区域内移交“列车自动防护”；
如果移交列车为非通信列车时，当上游ZC接收到下游ZC发送下游ZC区域内边界处轨道区段处于出清状态，并且上游ZC区域内移交“列车自动防护”覆盖区域轨道区段也处于出清状态，上游ZC删除管辖区域内移交“列车自动防护”。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、处理机制抽象程度高，将不同类型列车跨越ZC边界统一抽象为“列车自动防护”跨越ZC边界处理，并将ZC-ZC之间通信延时抽象为虚拟边界处理，极大地简化了列车在ZC边界处移交的处理机制和流程，方便后继系统实现，同时也增加了系统的可维护性和可扩展性。
2、接口简洁，上/下游ZC通过ZC-ZC接口消息实现列车在ZC-ZC之间移交，ZC-ZC接口消息只包含“列车自动防护”端点越过虚拟边界距离和边界处轨道区段占用状态信息，消息接口简洁、易于理解。
3、对线路条件约束小，列车移交操作通过“列车自动防护”越过虚拟边界触发，只需要保证线路长度大于等于虚拟边界到实际ZC-ZC边界距离(线路最大允许速度*ZC-ZC通信报文有效期)即可，无其他约束。
4、相邻ZC处理耦合度低，上/下游ZC处理列车移交不依赖于对方线路地图和线路状态，当一端ZC线路情况发生改变时对另一端ZC处理无任何影响，列车移交操作完全依赖于抽象的报文接口，相邻ZC处理耦合度低。
附图说明
图1为ZC-ZC实际边界/虚拟边界示意图；
图2为通信列车创建接管“列车自动防护”示意图；
图3为非通信列车创建接管“列车自动防护”示意图；
图4为通信接管“列车自动防护”计算示意图；
图5为非通信接管“列车自动防护”计算示意图；
图6为下游ZC边界处通信接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离计算示意图；
图7为下游ZC边界处非通信接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离计算示意图；
图8为上游ZC区域边界处通信移交“列车自动防护”删除示意图；
图9为上游ZC区域边界处非通信移交“列车自动防护”删除示意图；
图10为“列车自动防护”ZC间移交处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明是一种基于“列车自动防护”的区域控制器间列车移交管理方法，通过将不同类型列车在ZC间移交抽象为“列车自动防护”在不同ZC间移交，屏蔽了不同列车之间的差异，简化了列车移交处理机制和流程。通过这种方法解决不同类型列车在ZC-ZC之间移交过程中出现的消息延时、异步问题，实现列车在ZC-ZC间安全、高效移交操作。
所述方法具体包括以下步骤：
步骤F1001：上/下游ZC设置虚拟边界，如果虚拟边界与实际边界之间存在道岔，则虚拟边界位置会随道岔位置改变而改变；如图1所示，上/下游ZC内部都存在虚拟边界，虚拟边界到实际边界的距离(Dist_VtFrt)满足下述关系：
Dist_VtFrt＝VMax*T_Survial
其中VMax表示线路最大允许列车运行速度，T_Survial表示ZC-ZC通信报文有效期。
步骤F1002：上游ZC计算移交“列车自动防护”最大安全前端/最大安全后端越过虚拟边界距离并发送给下游ZC，“列车自动防护”发送先后顺序与“列车自动防护”距离ZC实际边界由近及远的顺序相同。上游ZC计算最大安全前端/最大安全后端越过虚拟边界距离时需针对通信列车与非通信列车分别进行处理：
对于通信列车，移交“列车自动防护”最大安全前端越过虚拟边界距离Head_BydDist和最大安全后端越过虚拟边界距离Tail_BydDist根据列车发送位置信息计算，方法如下：
其中ΔLoc表示列车定位误差，a表示线路最大加速度，Loc_Tail表示列车车尾定位，Loc_Frt表示ZC实际边界。
对于非通信列车,当移交“列车自动防护”最大安全前端/最大安全后端越过虚拟边界时，最大安全前端越过虚拟边界距离Head_BydDist和最大安全后端越过虚拟边界距离Tail_BydDist是定值且相等，计算方法如下:
Head_BydDist＝VMax×T_Max_Occ_Delay
Tail_BydDist＝VMax×T_Max_Occ_Delay
其中VMax表示线路最大允许列车运行速度，T_Max_Occ_Delay表示轨道区段占用状态最大检测延时。
步骤F1003：下游ZC根据接收到上游ZC发送移交“列车自动防护”最大安全前(后)端越过虚拟边界距离创建接管“列车自动防护”，新创建的接管“列车自动防护”先后位置顺序与上游ZC发送“列车自动防护”先后顺序一致；
如图2和图3所示，上游ZC计算“列车自动防护”越过虚拟边界距离(Head_BydDist/Tail_BydDist)并发送给下游ZC，下游ZC如果检测对应“列车自动防护”在下游ZC范围内不存在，并且“列车自动防护”越过虚拟边界距离(Head_BydDist/Tail_BydDist)大于0，下游ZC创建对应接管“列车自动防护”，新创建“列车自动防护”最小安全后端位于ZC实际边界，最大安全后端距离ZC实际边界Tail_BydDist，最大安全前端距离ZC实际边界Head_BydDist。通信列车与非通信列车对应“列车安全防护”创建方法相同。
如果ZC‐ZC通信中断(ZC‐ZC通信报文有效期结束)，下游ZC创建缺省接管“列车自动防护”，新创建缺省接管“列车自动防护”最小安全后端端点为ZC实际边界，最大安全前端距离ZC实际边界Correction。
Correction＝VMax×T_Max_Occ_Delay
步骤F1004：下游ZC根据接收到上游ZC发送越过虚拟边界距离信息、列车发送定位信息、轨道区段占用信息更新接管“列车自动防护”，计算更新时需考虑上述三类信息时间上的异步性；
对于通信列车跨越ZC边界，下游ZC根据上游ZC发送越过虚拟边界距离信息、列车发送定位信息更新“列车自动防护”(图4所示):
●当列车车头定位未进入下游ZC区域时，下游ZC完全根据上游ZC发送越过虚拟边界距离信息更新接管“列车自动防护”
●当列车车头定位进入下游ZC区域时，下游ZC根据列车发送定位信息更新接管“列车自动防护”。
◆列车车头定位进入下游ZC而车尾未进入下游ZC区域时：
Head_BydDistFrmLocRep
＝ΔLoc+V×Δt+1/2×a×Δt2+Dist(LocHead,LocFrt)
Tail_BydDistFrmLocRep＝ΔLoc+V×Δt+1/2×a×Δt2
◆列车车头定位/列车车尾都进入下游ZC区域时：
Head_BydDistFrmLocRep
＝ΔLoc+V×Δt+1/2×a×Δt2+Dist(LocHead,LocFrt)
Tail_BydDistFrmLocRep
＝ΔLoc+V×Δt+1/2×a×Δt2+Dist(LocTail,LocFrt)
其中ΔLoc表示列车定位误差，a表示加速度，Loc_Head表示列车发送定位信息中列车车头定位，Loc_Tail表示列车发送定位信息中列车车尾定位，Loc_Frt表示ZC实际边界，Head_BydDistFrmLocRep表示接管“列车自动防护”最大安全前端距离ZC实际边界距离，Tail_BydDistFrmLocRep表示接管“列车自动防护”最大安全后端距离ZC实际边界距离。
对于非通信列车跨越ZC边界，下游ZC根据轨道区段占用状态更新接管“列车自动防护”(图5所示):
●非通信列车未进入下游ZC区域时：
◆下游ZC计算接管“列车自动防护”最大安全前端距离ZC实际边界Correction；
●当非通信列车进入下游ZC区域时:
◆下游ZC计算接管“列车自动防护”最大安全前端距离ZC实际边界长度为(下游ZC边界处占用轨道区段长度+Correction)
步骤F1005：下游ZC计算“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离并发送给上游ZC，同时发送内容还包括下游ZC边界处轨道区段占用状态
如图6和图7所示，下游ZC计算接管“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离并发送至上游ZC，该距离是上游ZC删除上游ZC区域内边界处移交“列车自动防护”的依据，接管“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离计算分下述两种情况处理:
·通信接管“列车自动防护”最小安全后端定位越过虚拟边界距离为:
Tail_BydDist＝Max(Max_Reverse_Dist+Dist_VtFrt-Dist(Loc_Tail,Loc_Frt),0)
●非通信“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离为:
Tail_BydDist＝Correction OR 0
其中Max_Reverse_Dist表示线路允许列车退行距离。
步骤F1006：上游ZC根据接收到接管“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离信息删除上游ZC区域边界处移交“列车自动防护”以完成列车在上/下游ZC之间移交操作。如图8和图9所示，当接管“列车自动防护”端点越过下游ZC区域虚拟边界距离为0，上游ZC删除区域内边界处对应移交“列车自动防护”，“列车自动防护”删除条件分为下述两种情况:
●通信移交“列车自动防护”删除条件:
◆Tail_BydDist＝0
●非通信移交“列车自动防护”删除条件:
◆Tail_BydDist＝0
◆上游ZC非通信移交“列车自动防护”覆盖区域轨道区段出清
◆下游ZC边界区域轨道区段出清
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：上游ZC和下游ZC分别设置虚拟边界；
步骤B：上游ZC发送移交“列车自动防护”越过虚拟边界距离至下游ZC；
步骤C：下游ZC创建接管“列车自动防护”；
步骤D：下游ZC更新接管“列车自动防护”；
步骤E：下游ZC发送接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离至上游ZC；
步骤F：上游ZC删除移交“列车自动防护”；
所述的步骤B：上游ZC发送移交“列车自动防护”越过虚拟边界距离至下游ZC，包括：
上游ZC计算本ZC区域范围内移交“列车自动防护”最大安全前端越过虚拟边界距离，并按“列车自动防护”距离ZC实际边界由近及远的顺序将移交“列车自动防护”最大安全前端越过虚拟边界距离发送给下游ZC；
上游ZC计算本ZC区域范围内移交“列车自动防护”最大安全后端越过虚拟边界距离，并按“列车自动防护”距离ZC实际边界由近及远的顺序将移交“列车自动防护”最大安全后端越过虚拟边界距离发送给下游ZC。
2.根据权利要求1所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的虚拟边界用于触发列车在ZC-ZC间的移交操作，虚拟边界位于各自ZC内部，距离实际ZC-ZC边界指定距离处，所述的虚拟边界设置考虑下述两种因素：
a)线路列车最大允许运行速度；
b)ZC-ZC通信报文有效期。
3.根据权利要求1所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的步骤C：下游ZC创建接管“列车自动防护”，包括以下两种场景：
a)上游ZC与下游ZC通信正常，下游ZC根据上游ZC发送移交“列车自动防护”最大安全前端越过虚拟边界距离创建接管“列车自动防护”，或者下游ZC根据上游ZC发送移交“列车自动防护”最大安全后端越过虚拟边界距离创建接管“列车自动防护”；
b)上游ZC与下游ZC通信异常，下游ZC创建缺省接管“列车自动防护”，缺省接管“列车自动防护”范围需考虑轨道区段占用状态检测延时。
4.根据权利要求1所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的步骤D：下游ZC更新接管“列车自动防护”，包括三种场景：
a)如果接管列车为通信列车并且接管列车未进入下游ZC区域，下游ZC根据上游ZC发送越过虚拟边界距离更新接管“列车自动防护”；
b)如果接管列车为通信列车并且接管列车进入下游ZC区域，下游ZC根据列车发送定位信息更新接管“列车自动防护”；
c)如果接管列车为非通信列车，下游ZC根据轨道区段占用状态更新接管“列车自动防护”。
5.根据权利要求4所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的步骤D中，接管列车为通信列车时，下游ZC会接收到接管列车发送的定位信息，当定位信息中车头定位位于下游ZC区域时，下游ZC根据车头定位计算“列车自动防护”最大安全前端定位，计算需考虑定位信息已存活时间、列车运行速度以及线路最大加速度；
或者接管列车为通信列车时，下游ZC会接收到接管列车发送的定位信息，当定位信息中车尾定位位于下游ZC区域时，下游ZC根据车尾定位计算“列车自动防护”最大安全后端定位，计算需考虑定位信息已存活时间、列车运行速度以及线路最大加速度。
6.根据权利要求4所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的步骤D中，接管列车为非通信列车时，下游ZC根据区域内轨道区段占用状态计算接管“列车自动防护”最大安全前端定位，计算需考虑线路最大允许运行速度VMax和轨道区段占用状态最大检测延时T_Max_Occ_Delay；
或者接管列车为非通信列车时，下游ZC根据区域内轨道区段占用状态计算接管“列车自动防护”最大安全后端定位，计算需考虑线路最大允许运行速度VMax和轨道区段占用状态最大检测延时T_Max_Occ_Delay。
7.根据权利要求1所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的步骤E：下游ZC发送接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离至上游ZC，包括：
下游ZC计算区域内边界处“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离并发送给上游ZC；同时下游ZC发送边界区域轨道区段占用状态给上游ZC。
8.根据权利要求1所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的步骤F：上游ZC删除移交“列车自动防护”，包括：
列车完全离开上游ZC区域，上游ZC需删除移交“列车自动防护”完成正常列车移交操作；如果移交列车为通信列车，上游ZC需根据下游ZC发送接管“列车自动防护”越过虚拟边界距离删除区域内边界处移交“列车自动防护”；如果移交列车为非通信列车，上游ZC根据下游ZC发送边界区域轨道区段占用状态以及上游ZC范围内移交“列车自动防护”覆盖区域轨道区段占用状态删除移交“列车自动防护”。
9.根据权利要求8所述的一种基于列车自动防护的区域控制器间列车移交管理方法，其特征在于，所述的步骤F中：
如果移交列车为通信列车时，当上游ZC接收到下游ZC发送接管“列车自动防护”最小安全后端越过虚拟边界距离等于0时，上游ZC删除管辖区域内移交“列车自动防护”；
如果移交列车为非通信列车时，当上游ZC接收到下游ZC发送下游ZC区域内边界处轨道区段处于出清状态，并且上游ZC区域内移交“列车自动防护”覆盖区域轨道区段也处于出清状态，上游ZC删除管辖区域内移交“列车自动防护”。
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