CN107472300A - 一种移动授权计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动授权计算方法，通过区域控制器评估受控通信列车间相对速度，实现最大限度地减小行车追踪间隔，提高线路运营效率。其技术方案为：本发明将速度不为零的受控通信列车作为后车的“动态障碍物”，在障碍—安全的前提下，考虑了前车紧急制动参数，尽可能缩短了受控通信列车间的最小追踪间隔，提高了线路的运营效率。列车间相对速度追踪间隔指的是受控列车计算本车移动授权时，将前车运行方向、前车位置、当前速度、加速度等相关制动参数加入移动授权的计算，最大限度的减小行车间隔。
Description
技术领域
本发明涉及城市轨道交通CBTC信号系统，尤其涉及区域控制器为受控通信列车计算移动授权的方法。
背景技术
在城市轨道交通中，CBTC(Communication Based Train Control，基于通信的列车控制系统)系统基于大容量、连续的车地信息双向通信及列车定位与控制技术实现列车的速度控制，其主要任务是保证列车在系统控制的线路内安全运行。区域控制器作为其核心子系统之一，是保证列车最小行车安全间隔，提高运营效率的关键设备。行车安全间隔是区域控制器通过为每列通信列车提供移动授权来实现的。
移动授权是指从列车的车尾起到前方终点障碍物的这部分线路。障碍物包括进路终点、道岔、前方列车等。当列车在受控制线路区域内按照正常时刻表运行时，车载控制器将列车的位置和运行方向发送给区域控制器，而区域控制器使用列车当前位置、行驶方向、进路以及来自联锁的线路上设备状态信息来确定每列受控通信列车的移动授权，然后通过数据通信子系统向车载控制器周期性传达列车的移动授权。整个过程中，区域控制器实时地与车载控制器、联锁、相邻的区域控制器等子系统进行信息交互，有规律的、周期性的通过数据通信子系统向其管辖区域内运行的受控通信列车的车载控制器发送移动授权，同时区域控制器还会把列车的移动授权内的进路及障碍物的状态告诉车载控制器。
传统的移动授权计算方法如图1所示，先接收区域内所有通信列车的位置、速度和方向信息。然后接收来自联锁的区域内道岔、区段状态信息以及进路命令。评估非通信车可能位置。随后，将已办理的进路与对应的受控通信列车进行绑定。在进路范围内搜索障碍物，比如通信车、非通信车、不满足授权条件的线路设备等。如果存在障碍物则将障碍物设置为某个受控通信列车移动授权的终点。依次从每个通信车车尾为每个通信车向移动授权终点延伸移动授权。最后将移动授权分别发给各个受控通信列车。
传统的移动授权计算方法是将前方不满足授权条件的线路设备或者前方列车在前一时刻的安全包络线尾部作为移动授权的障碍物，后车的移动授权将从本车的尾部延伸到前方不满足授权条件的线路设备或者前车尾部安全包络线尾部，如图2所示。然而在实际运行中，当前车速度不为0时(未停站、未受故障影响停车等)，后车接收到区域控制器告知的移动授权时，前车位置已经较先前位置先前移动了一段距离，因此该类将前方受控通信列车视为固定障碍物的移动授权计算方法并不能最大限度发挥线路的运输能力。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种移动授权计算方法，通过区域控制器评估受控通信列车间相对速度，实现最大限度地减小行车追踪间隔，提高线路运营效率。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种移动授权计算方法，包括：
步骤1：接收区域内所有通信列车的位置、速度、方向信息和制动参数，接收区域内线路设备状态和进路信息；
步骤2：将进路信息和对应的通信列车进行绑定；
步骤3：在进路范围内搜索障碍物，当前方最近的障碍物为速度不为零的通信列车时，计算该通信列车的紧急制动距离，并检查该紧急制动距离内的线路上的设备状态是否满足移动授权条件，若满足则将移动授权终点设置为前方通信列车安全包络尾部前移该紧急制动距离；
步骤4：依次从每个通信列车车尾为每个通信列车向移动授权终点延伸移动授权，将移动授权分发给各通信列车。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，步骤1中的制动参数包括但不限于：列车转动惯量、列车最大加速度、当前运行限制速度、制动命令延迟时间、系统响应延迟时间、制动系统响应时间、制动系统自身延迟、线路最不利坡度以及黏着系数。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，步骤1中的接收区域内线路设备状态和进路信息包括来自联锁的区域内道岔、区段状态信息以及进路命令。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，方法在步骤1和步骤2之间还包括：评估非通信车的可能位置。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，障碍物包括通信列车、非通信车、不满足授权条件的线路设备。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，方法在步骤3和步骤4之间还包括：
当前方最近的障碍物不是通信列车时，则将该障碍物设置为某个通信列车移动授权的终点。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，在计算该通信列车的紧急制动距离的过程中，首先基于包括该通信列车的当前速度和列车最大加速度在内的制动参数计算紧急制动理论距离，再减去预设的安全距离，即为作为参考的紧急制动距离。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，在步骤3中，当前方最近的障碍物为速度为零的通信列车时，将该速度为零的通信列车作为固定位置障碍物，将作为前车的速度为零的通信列车的安全包络线尾部作为后车的移动授权终点。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，在步骤1中，区域控制器与管辖区域内的列车自动监控系统、联锁、车载控制器以及相邻的区域控制器进行通信，列车自动监控系统向区域控制器发送包括进路、临时限速在内的信息，区域控制器向列车自动监控发送包括列车位置、列车移动授权在内的状态数据，联锁向区域控制器发送包括信号机、道岔、计轴区段、屏蔽门的设备的状态以及进路信息，区域控制器向联锁发送受控通信列车相关的灭灯指令，车载控制器向区域控制器发送包括列车位置、列车速度、运行方向、车门锁闭状态、列车等级在内的列车状态信息以及制动参数，区域控制器向列车发送移动授权及临时限速信息。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，步骤2中进一步包括：区域控制器接收到联锁的进路办理信息后，依次将每条进路的接近区段中最接近进路始端信号机的受控通信列车与该进路进行绑定。
根据本发明的移动授权计算方法的一实施例，步骤3中的在进路范围内搜索障碍物，当前方最近的障碍物为固定线路设备时，将该障碍物作为该通信列车的移动授权的终点。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提出了一种相对速度追踪的移动授权计算方法，移动授权是指从列车的车尾起到前方终点障碍物的这部分线路，障碍物包括进路终点、道岔、前方列车等。本发明将速度不为零的受控通信列车作为后车的“动态障碍物”，在障碍—安全的前提下，考虑了前车紧急制动参数，尽可能缩短了受控通信列车间的最小追踪间隔(列车的最小追踪间隔是指在运行过程中两列车经过同一点的时间间隔最大值，即在最不理想情况下两列车所能达到的追踪间隔时间就是列车运行的最小追踪间隔时间)，提高了线路的运营效率。列车间相对速度追踪间隔指的是受控列车计算本车移动授权时，将前车运行方向、前车位置、当前速度、加速度等相关制动参数加入移动授权的计算，最大限度的减小行车间隔。本发明的方法在移动授权计算中考虑了包括列车当前位置、速度、运行方向、列车最大加速度、当前运行限制速度、制动命令延迟时间、系统响应延迟时间、制动系统响应时间、制动自身延迟、线路最不利坡度以及特定环境下的黏着系数等参数。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了传统的移动授权计算方法的流程图。
图2示出了传统的移动授权计算方法的示意图。
图3示出了本发明的基于相对速度追踪实现的移动授权计算方法的一实施例的流程图。
图4示出了本发明的相对速度追踪移动授权计算的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
图3示出了本发明的基于相对速度追踪实现的移动授权计算方法的一实施例的流程。请参见图3，本实施例的移动授权计算方法的实施步骤详述如下。
步骤S1：接收区域内所有通信列车的位置、速度、方向信息和制动参数。
本实施例的制动参数包括但不限于：列车转动惯量、列车最大加速度、当前运行限制速度、制动命令延迟时间、系统响应延迟时间、制动系统响应时间、制动系统自身延迟、线路最不利坡度以及黏着系数。
步骤S2：接收区域内线路设备状态和进路信息。
在本步骤中是接收来自联锁的区域内道岔、区段状态信息以及进路命令。
在步骤S1和S2中主要是区域控制器和其他子系统的交互。这里的其他子系统包括区域控制器管辖范围内的ATS(Automatic Train Supervision，列车自动监控系统)、联锁、车载控制器以及相邻的区域控制器等。其中ATS根据列车时刻表为列车运行自动设定进路，指挥行车，实施列车运行管理等技术的总称。
具体而言，区域控制器与管辖区域内的列车自动监控系统、联锁、车载控制器以及相邻的区域控制器进行通信：
列车自动监控系统向区域控制器发送包括进路、临时限速在内的信息，区域控制器向列车自动监控系统发送包括列车位置、列车移动授权在内的状态数据；
联锁向区域控制器发送包括信号机、道岔、计轴区段、屏蔽门的设备的状态以及进路信息，区域控制器向联锁发送受控通信列车相关的灭灯指令；
车载控制器向区域控制器发送包括列车位置、列车速度、运行方向、车门锁闭状态、列车等级在内的列车状态信息以及制动参数，区域控制器向列车发送移动授权及临时限速信息。
步骤S3：评估非通信车的可能位置。
步骤S4：将进路信息和对应的通信列车进行绑定。
区域控制器接收到联锁的进路办理信息后，依次将每条进路的接近区段中最接近进路始端信号机的受控通信列车与该进路进行绑定。受控通信列车是装备了车载控制器，接收区域控制器提供的移动授权，并按移动授权行车的列车。而在联锁、区域控制器一体化设计中，通常为区域控制器中的进路模块计算出的进路与列车管理模块中的对应的受控通信列车进行绑定。
步骤S5：在进路范围内搜索障碍物并进行评估。
这里的障碍物包括通信列车、非通信车、不满足授权条件的线路设备等。
步骤S6：判断障碍物是否为受控通信列车。
如果是受控通信列车则进入步骤S7，如果不是受控通信列车则进入步骤S10。
步骤S7：判断列车速度是否为0。
如果列车速度为0(说明列车静止)则进入步骤S10，如果速度不为0则进入步骤S8。
步骤S8：计算紧急制动距离。
图4示出了相对速度最终移动授权计算的原理，结合图4，计算紧急制动距离的前提条件是前方最近的障碍物为速度不为零的通信列车，在计算过程中首先基于包括该通信列车的当前速度和列车最大加速度在内的制动参数计算紧急制动理论距离，再减去预设的安全距离，即为作为参考的紧急制动距离。
列车相关的制动参数对列车制动距离将有如下影响：
(1)列车转动惯量越大，列车制动距离越大，反之则制动距离减小；
(2)最大加速度越大，列车制动距离越大，反之则制动距离减小；
(3)当前运行限制速度越大，列车制动距离越大，反之则制动距离减小；
(4)制动命令延迟时间越长，列车制动距离越大，反之则制动距离减小；
(5)系统响应延迟时间越长，列车制动距离越大，反之则制动距离减小；
(6)制动系统响应时间越长，列车制动距离越大，反之则制动距离减小；
(7)制动系统自身延迟越长，列车制动距离越大，反之则制动距离减小；
(8)线路最不利坡度越大，列车制动距离增大，反之则制动距离减小；
(9)黏着系数越小，列车制动距离增大，反之则制动距离减小。
特别地，当列车长度较长，且线路坡度变化较大时，需要将分段坡度对列车制动距离的影响加入到计算中。
步骤S9：修正运动受控通信列车位置。
基于紧急制动距离修正受控通信列车的位置。
步骤S10：设置为障碍物。
有别于计算紧急制动距离的流程，将非通信列车(比如固定线路设备)或者速度为零的前方通信列车设置为固定位置障碍物。
步骤S11：判断是否每个受控通信列车的授权都已经经过计算。
若都已计算则流程结束，如果还有授权未计算则进入步骤S12。
步骤S12：从车尾向进路终点延伸授权。
对于前方障碍物就位速度不为0的通信列车，将移动授权终点设置为前方通信列车安全包络尾部前移该紧急制动距离。
步骤S13：判断是否遇到障碍物。
若遇到障碍物则进入步骤S15，若没有遇到障碍物则进入步骤S14。
步骤S14：继续延伸授权。
依次从每个通信列车车尾为每个通信列车向移动授权终点延伸移动授权，将移动授权分发给各通信列车。
步骤S15：设置障碍物为授权终点。
对于非通信列车的固定设备的障碍物，直接将其设置为通信列车移动授权的终点；对于速度为零的通信列车，将作为前车的速度为零的通信列车的安全包络线尾部作为后车的移动授权终点。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
Claims (11)
1.一种移动授权计算方法，其特征在于，包括：
步骤1：接收区域内所有通信列车的位置、速度、方向信息和制动参数，接收区域内线路设备状态和进路信息；
步骤2：将进路信息和对应的通信列车进行绑定；
步骤3：在进路范围内搜索障碍物，当前方最近的障碍物为速度不为零的通信列车时，计算该通信列车的紧急制动距离，并检查该紧急制动距离内的线路上的设备状态是否满足移动授权条件，若满足则将移动授权终点设置为前方通信列车安全包络尾部前移该紧急制动距离；
步骤4：依次从每个通信列车车尾为每个通信列车向移动授权终点延伸移动授权，将移动授权分发给各通信列车。
2.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，步骤1中的制动参数包括但不限于：列车转动惯量、列车最大加速度、当前运行限制速度、制动命令延迟时间、系统响应延迟时间、制动系统响应时间、制动系统自身延迟、线路最不利坡度以及黏着系数。
3.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，步骤1中的接收区域内线路设备状态和进路信息包括来自联锁的区域内道岔、区段状态信息以及进路命令。
4.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，方法在步骤1和步骤2之间还包括：评估非通信车的可能位置。
5.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，障碍物包括通信列车、非通信车、不满足授权条件的线路设备。
6.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，方法在步骤3和步骤4之间还包括：
当前方最近的障碍物不是通信列车时，则将该障碍物设置为某个通信列车移动授权的终点。
7.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，在计算该通信列车的紧急制动距离的过程中，首先基于包括该通信列车的当前速度和列车最大加速度在内的制动参数计算紧急制动理论距离，再减去预设的安全距离，即为作为参考的紧急制动距离。
8.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，在步骤3中，当前方最近的障碍物为速度为零的通信列车时，将该速度为零的通信列车作为固定位置障碍物，将作为前车的速度为零的通信列车的安全包络线尾部作为后车的移动授权终点。
9.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，在步骤1中，区域控制器与管辖区域内的列车自动监控系统、联锁、车载控制器以及相邻的区域控制器进行通信，列车自动监控系统向区域控制器发送包括进路、临时限速在内的信息，区域控制器向列车自动监控系统发送包括列车位置、列车移动授权在内的状态数据，联锁向区域控制器发送包括信号机、道岔、计轴区段、屏蔽门的设备的状态以及进路信息，区域控制器向联锁发送受控通信列车相关的灭灯指令，车载控制器向区域控制器发送包括列车位置、列车速度、运行方向、车门锁闭状态、列车等级在内的列车状态信息以及制动参数，区域控制器向列车发送移动授权及临时限速信息。
10.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，步骤2中进一步包括：区域控制器接收到联锁的进路办理信息后，依次将每条进路的接近区段中最接近进路始端信号机的受控通信列车与该进路进行绑定。
11.根据权利要求1所述的移动授权计算方法，其特征在于，步骤3中的在进路范围内搜索障碍物，当前方最近的障碍物为固定线路设备时，将该障碍物作为该通信列车的移动授权的终点。
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