CN110696873B - 基于空天车地一体化网络的岔道控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，包括道岔设备、列车车辆和控制中心，通过三者之间实时数据交互实现自动化控制道岔状态的目的。一方面，由于道岔控制过程中数据可以进行实时传输，因此无需设置区段，节省了设备投入成本；另一方面，基于空天车地一体化的通信网络，能够有效避免在偏远地区无法正常通信的问题，提升了岔道控制过程的可靠性。此外，本申请还提供了一种岔道设备，其技术效果与上述系统的技术效果相对应。

Description

基于空天车地一体化网络的岔道控制系统

技术领域

本申请涉及通信领域，特别涉及一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统及其道岔设备。

背景技术

随着轨道交通行业的快速发展，列车控制系统也随之进步。列车控制系统主要实现控制列车运行以保障列车安全运行，例如道岔控制系统用于控制道岔状态以便列车顺利从一条轨道至另一条轨道。

然而，传统的道岔控制系统需要投入大量的轨旁、服务器设备，比如轨道电路，信号机、信号收发设备等，成本较高。此外，传统的道岔控制系统利用WTDS将车载数据传输到控制中心，而WTDS经常无法进行数据实时传输，比如在无3G/4G移动通信信号的场合。

可见，如何提供一种道岔控制方案，降低设备成本，并避免在部分场合无法正常通信的问题，是亟待本领域技术人员解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统及其道岔设备，用以解决传统打岔控制方案需要投入大量设备，成本较高，且在部分地区无法正常通信的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，包括：道岔设备、列车车辆、控制中心；

其中，所述列车车辆用于在自身处于所述道岔设备的预设范围之内时，确定自身的运行信息，并将所述运行信息通过LTE通信或卫通通信发送至所述控制中心和所述道岔设备，其中所述运行信息包括位置信息、运行速度、运行线路；还用于根据自身的运行信息计算得到所述道岔设备的第一需求线路状态，并将所述第一需求线路状态通过LTE通信或卫通通信发送至所述道岔设备，其中需求线路状态用于描述岔道状态与时间的关系；

所述控制中心用于根据处于所述道岔设备的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，计算得到所述道岔设备的第二需求线路状态，并将所述第二需求线路状态通过LTE通信或卫通通信发送至所述道岔设备；

所述道岔设备用于获取所述预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，并计算得到自身的第三需求线路状态；还用于根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态。

优选的，所述道岔设备具体用于：通过LTE通信或卫通通信与所述列车车辆进行通信，以确定处于所述道岔设备的预设范围之内的各个列车车辆。

优选的，所述道岔设备具体用于：通过LTE通信或卫通通信从所述控制中心获取所述预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，或分别从所述预设范围之内的各个列车车辆获取各自的运行信息。

优选的，所述道岔设备具体用于：在获取到所述预设范围之内的各个列车车辆的第一需求线路状态之后，对各个所述第一需求线路状态进行整合。

优选的，所述道岔设备具体用于：根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，更新自身原始的需求线路状态并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态，或以应急方式运行并向所述控制中心发出核查指令，或向所述列车车辆发送停车指令并向所述控制中心发送故障信号。

优选的，所述道岔设备具体用于：

若所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态两两之间均相符，则选择任意一个需求线路状态以更新自身原始的需求线路状态，并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态；

若所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态两两之间有且仅有一对需求线路状态不相符，则以应急方式运行并向所述控制中心发出核查指令；

若所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态两两之间存在两对或三对需求线路状态不相符，则向所述列车车辆发送停车指令并向所述控制中心发送故障信号。

优选的，还包括：分布式设备，所述控制中心在接收到所述核查指令之后，利用自身和所述分布式设备重新计算所述道岔设备的需求线路状态，若计算得到的多个需求线路状态两两之间均相符，则将所述多个需求线路状态中的任意一个需求线路状态发送至所述道岔设备，以便所述道岔设备更新自身原始的需求线路状态并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态；否则，向所述列车车辆发送停车指令并生成故障信号。

优选的，所述道岔设备还用于：在获取所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态之后，对所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态进行基于道岔许可状态的安全验证；若验证通过，则根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态。

优选的，所述道岔设备还用于：在控制自身的道岔状态的过程中，在所述列车车辆通过前后，与所述列车车辆进行排他性状态许可认证。

本申请还提供了一种道岔设备，应用于如上所述的基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，所述道岔设备用于：

获取列车车辆通过LTE通信或卫通通信发送的第一需求线路状态；其中所述列车车辆用于在自身处于所述道岔设备的预设范围之内时，确定自身的运行信息，并将所述运行信息通过LTE通信或卫通通信发送至控制中心和所述道岔设备，其中所述运行信息包括位置信息、运行速度、运行线路；还用于根据自身的运行信息计算得到所述道岔设备的第一需求线路状态，其中需求线路状态用于描述岔道状态与时间的关系；

获取所述控制中心通过LTE通信或卫通通信发送的第二需求线路状态，其中所述控制中心用于根据处于所述道岔设备的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，计算得到所述道岔设备的第二需求线路状态；

获取位于自身的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，并计算得到自身的第三需求线路状态；

根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态。

本申请所提供的一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，包括道岔设备、列车车辆和控制中心，通过三者之间实时数据交互实现自动化控制道岔状态的目的。一方面，由于道岔控制过程中数据可以进行实时传输，因此无需设置区段，节省了设备投入；另一方面，基于空天车地一体化的通信网络，能够有效避免在偏远地区无法正常通信的问题，提升了岔道控制过程的可靠性。

此外，本申请还提供了一种岔道设备，其技术效果与上述系统的技术效果相对应，这里不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统实施例的系统架构示意图；

图2为本申请所提供的一种道岔设备实施例的功能流程图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统及其道岔设备，节省了道岔控制成本，提升了道岔控制过程的可靠性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面对本申请提供的一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统实施例进行介绍，参见图1，该系统实施例包括：道岔设备101、列车车辆102、控制中心103；

其中，所述列车车辆102用于在自身处于所述道岔设备101的预设范围之内时，确定自身的运行信息，并将所述运行信息通过LTE通信或卫通通信发送至所述控制中心103和所述道岔设备101，其中所述运行信息包括位置信息、运行速度、运行线路；还用于根据自身的运行信息计算得到所述道岔设备101的第一需求线路状态，并将所述第一需求线路状态通过LTE通信或卫通通信发送至所述道岔设备101，其中需求线路状态用于描述岔道状态与时间的关系；

所述控制中心103用于根据处于所述道岔设备101的预设范围之内的各个列车车辆102的运行信息，计算得到所述道岔设备101的第二需求线路状态，并将所述第二需求线路状态通过LTE通信或卫通通信发送至所述道岔设备101；

所述道岔设备101用于获取所述预设范围之内的各个列车车辆102的运行信息，并计算得到自身的第三需求线路状态；还用于根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态。

本实施例基于空中以太网通信网络实现，可应用于无信号覆盖的偏远山区及常用区域的监控。本实施例中，列车车辆102设置有卫通天线、LTE天线及相关通信设备，如图1所示，整个通信网络架构如下：列车车辆102通过LTE通信和/或卫通通信接入控制以太网网络；列车运行控制中心103通过LTE通信和/或卫通通信接入控制以太网网络；道岔设备101、信号灯等轨道设备通过LTE通信和/或卫通通信接入控制以太网网络。列车车辆102与道岔设备101通过LTE进行通信；列车车辆102与列车车辆之间通过LTE进行通信。

基于以上通信线路，基本上可以实现基于平流层飞艇群组成的空调以太网网络，其中列车车辆102、控制中心103、轨道设备的互联互通，通信内容包括位置信息、速度信息、通行信息、故障报警信息等安全运行关键参数。实现列车车辆、轨旁、道岔、信号灯等设备的实施监测与控制，为列车自动防护(ATP)、列车自动运行(ATO)、列车自动监控(ATS)、计算机联锁系统(CBI)等系统提供通信业务，并在控制中心102进行信息汇集和共享。

本实施例中，道岔设备101指使列车车辆102由一组轨道转到另一组轨道上去的硬件设备。道岔设备101的需求线路状态是指道岔状态与时间的关系，比如，在某个时间段内道岔状态为与某个轨道对接，再比如，在某个时间点岔道状态从与一个轨道对接切换为与另一个轨道对接。道岔许可状态指的是，最近需要使用道岔的列车车辆通过前后一段时间，道岔和车辆互相进行排他性许可状态，其他车辆不允许得到许可，以保障此时、此线路道岔的唯一使用。

为方便描述，将本实施例中道岔控制过程划分为以下三个部分：运行信息获取过程、计算需求线路状态过程、根据需求线路状态调整岔道状态过程，下面分别对这三个过程进行介绍：

对于运行信息获取过程，主要包括：处于道岔设备101附近的列车车辆102采集或获取自身实时的运行信息，其中运行信息包括位置信息、运行速度和运行路线，此处的附近具体可以为处于列车车辆102的预设范围之内，或者与道岔设备101之间的距离小于预设距离。作为一种具体的实施方式，所述道岔设备101具体通过LTE通信或卫通通信与列车车辆102进行通信，从而确定处于所述道岔设备101的预设范围之内的各个列车车辆102。由于本实施例只考虑道岔设备101附近的列车车辆102，所以，可以减少不必要的数据传输压力和数据计算压力，提升道岔控制效率。

确定好运行信息之后，控制中心103从各个列车车辆102获取运行信息，而道岔设备101获取列车车辆102运行信息的方式，既可以为通过LTE通信或卫通通信从控制中心103获取所述预设范围之内的各个列车车辆102的运行信息，也可以为，直接从预设范围之内的各个列车车辆102获取各自的运行信息。

对于计算需求线路状态的过程，本实施例分别在道岔设备101、列车车辆102、控制中心103进行。具体的，列车车辆102根据自身的运行信息计算得到道岔设备101的第一需求线路状态，并将第一需求线路状态通过LTE通信或卫通通信发送至所述道岔设备101。可以理解的是，列车车辆102计算得到的第一需求线路状态实际上只是包含自身对岔道状态的需求信息，当处于道岔设备101预设范围之内的各个列车车辆102全部将自身的第一需求线路状态发送至道岔设备101时，所述道岔设备101可以进一步对各个第一需求线路状态进行整合。

而控制中心103和道岔设备101则根据位于道岔设备101预设范围之内的各个列车车辆102的运行信息，分别计算得到第二需求线路和第三需求线路。之后，控制中心103将其计算得到的第二需求线路状态发送至道岔设备101，即可进入后续根据需求线路状态控制岔道状态的过程。

对于根据需求线路状态控制岔道状态的过程，道岔设备101首先确定第一需求线路状态、第二需求线路状态、第三需求线路状态的相符程度，然后，根据三者的相符程度，或更新自身原始的需求线路状态并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态，或以应急方式运行并向控制中心103发出核查指令，或向列车车辆102发送停车指令并向控制中心103发送故障信号。

具体的，道岔设备101根据上述三者不同的相符程度，分以下三种情形进行相应处理，包括：

情形一，第一需求线路状态、第二需求线路状态、第三需求线路状态两两之间均相符，那么，道岔设备101选择任意一个需求线路状态以更新自身原始的需求线路状态，并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态；

情形二，第一需求线路状态、第二需求线路状态、第三需求线路状态两两之间有且仅有一对需求线路状态不相符，那么，道岔设备101以应急方式运行并向所述控制中心103发出核查指令；

情形三，第一需求线路状态、第二需求线路状态、第三需求线路状态两两之间存在两对或三对需求线路状态不相符，那么，道岔设备101向所述列车车辆102发送停车指令并向所述控制中心103发送故障信号。

作为一种优选的实施方式，本实施例还包括分布式设备104。控制中心103在接收到道岔设备101发送的所述核查指令之后，利用自身和所述分布式设备104重新计算所述道岔设备101的需求线路状态，若计算得到的多个需求线路状态两两之间均相符，则将所述多个需求线路状态中的任意一个需求线路状态发送至所述道岔设备101，以便所述道岔设备101更新自身原始的需求线路状态并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态；否则，向所述列车车辆102发送停车指令并生成故障信号。

关于两个需求线路状态是否相符的评价标准，如前文所述，需求线路状态用于描述岔道状态与时间的关系，岔道状态用于描述岔道设备101与哪一条轨道对接，基于此，上述评价标准可以为两个需求线路需求中在同一时间内是否对接同一轨道，若是，则认为两个需求线路状态相符，否则，认为两个需求线路不相符。

作为一种优选的实施方式，本实施例道岔设备101在获取到第一需求线路状态、第二需求线路状态、第三需求线路状态之后，还用于通过以下两种安全措施来进一步保证列车运行的安全性：

措施一，对第一需求线路状态、第二需求线路状态、第三需求线路状态进行基于道岔许可状态的安全验证；只有在验证通过时，才根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态；

措施二，在控制自身的道岔状态的过程中，在所述列车车辆通过前后，与所述列车车辆进行排他性状态许可认证。

需要说明的是，本实施例以单次的岔道控制过程为例进行展开介绍，在实际应用场景中，可以周期性的执行上述岔道控制过程，即，每隔预设时间间隔执行一次上述岔道控制过程。

本实施例所提供一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，包括道岔设备、列车车辆和控制中心，通过三者之间实时数据交互实现自动化控制道岔状态的目的。一方面，由于道岔控制过程中数据可以进行实时传输，因此无需设置区段，节省了设备投入；另一方面，基于空天车地一体化的通信网络，能够有效避免在偏远地区无法正常通信的问题，提升了岔道控制过程的可靠性。

此外，本申请还提供了一种道岔设备，应用于如上文所述的基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，如图2所示，所述道岔设备用于实现以下过程：

S201、获取列车车辆通过LTE通信或卫通通信发送的第一需求线路状态；其中所述列车车辆用于在自身处于所述道岔设备的预设范围之内时，确定自身的运行信息，并将所述运行信息通过LTE通信或卫通通信发送至控制中心和所述道岔设备，其中所述运行信息包括位置信息、运行速度、运行线路；还用于根据自身的运行信息计算得到所述道岔设备的第一需求线路状态，其中需求线路状态用于描述岔道状态与时间的关系；

S202、获取所述控制中心通过LTE通信或卫通通信发送的第二需求线路状态，其中所述控制中心用于根据处于所述道岔设备的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，计算得到所述道岔设备的第二需求线路状态；

S203、获取位于自身的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，并计算得到自身的第三需求线路状态；

S204、根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，其特征在于，包括：道岔设备、列车车辆、控制中心；

其中，所述列车车辆用于在自身处于所述道岔设备的预设范围之内时，确定自身的运行信息，并将所述运行信息通过LTE通信或卫通通信发送至所述控制中心和所述道岔设备，其中所述运行信息包括位置信息、运行速度、运行线路；还用于根据自身的运行信息计算得到所述道岔设备的第一需求线路状态，并将所述第一需求线路状态通过LTE通信或卫通通信发送至所述道岔设备，其中需求线路状态用于描述岔道状态与时间的关系；

所述控制中心用于根据处于所述道岔设备的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，计算得到所述道岔设备的第二需求线路状态，并将所述第二需求线路状态通过LTE通信或卫通通信发送至所述道岔设备；

所述道岔设备用于获取所述预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，并计算得到自身的第三需求线路状态；还用于根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态；

所述道岔设备具体用于：根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，更新自身原始的需求线路状态并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态，或以应急方式运行并向所述控制中心发出核查指令，或向所述列车车辆发送停车指令并向所述控制中心发送故障信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述道岔设备具体用于：通过LTE通信或卫通通信与所述列车车辆进行通信，以确定处于所述道岔设备的预设范围之内的各个列车车辆。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述道岔设备具体用于：通过LTE通信或卫通通信从所述控制中心获取所述预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，或分别从所述预设范围之内的各个列车车辆获取各自的运行信息。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述道岔设备具体用于：在获取到所述预设范围之内的各个列车车辆的第一需求线路状态之后，对各个所述第一需求线路状态进行整合。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述道岔设备具体用于：

若所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态两两之间均相符，则选择任意一个需求线路状态以更新自身原始的需求线路状态，并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态；

若所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态两两之间有且仅有一对需求线路状态不相符，则以应急方式运行并向所述控制中心发出核查指令；

若所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态两两之间存在两对或三对需求线路状态不相符，则向所述列车车辆发送停车指令并向所述控制中心发送故障信号。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：分布式设备，所述控制中心在接收到所述核查指令之后，利用自身和所述分布式设备重新计算所述道岔设备的需求线路状态，若计算得到的多个需求线路状态两两之间均相符，则将所述多个需求线路状态中的任意一个需求线路状态发送至所述道岔设备，以便所述道岔设备更新自身原始的需求线路状态并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态；否则，向所述列车车辆发送停车指令并生成故障信号。

7.如权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，所述道岔设备还用于：在获取所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态之后，对所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态进行基于道岔许可状态的安全验证；若验证通过，则根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述道岔设备还用于：在控制自身的道岔状态的过程中，在所述列车车辆通过前后，与所述列车车辆进行排他性状态许可认证。

9.一种道岔设备，其特征在于，应用于如权利要求1-8任意一项所述的基于空天车地一体化网络的岔道控制系统，所述道岔设备用于：

获取列车车辆通过LTE通信或卫通通信发送的第一需求线路状态；其中所述列车车辆用于在自身处于所述道岔设备的预设范围之内时，确定自身的运行信息，并将所述运行信息通过LTE通信或卫通通信发送至控制中心和所述道岔设备，其中所述运行信息包括位置信息、运行速度、运行线路；还用于根据自身的运行信息计算得到所述道岔设备的第一需求线路状态，其中需求线路状态用于描述岔道状态与时间的关系；

获取所述控制中心通过LTE通信或卫通通信发送的第二需求线路状态，其中所述控制中心用于根据处于所述道岔设备的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，计算得到所述道岔设备的第二需求线路状态；

获取位于自身的预设范围之内的各个列车车辆的运行信息，并计算得到自身的第三需求线路状态；

根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态；

所述根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，控制自身的道岔状态，包括：根据所述第一需求线路状态、所述第二需求线路状态、所述第三需求线路状态的相符程度，更新自身原始的需求线路状态并根据更新后的需求线路状态控制道岔状态，或以应急方式运行并向所述控制中心发出核查指令，或向所述列车车辆发送停车指令并向所述控制中心发送故障信号。

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