CN110696876B - 一种基于动态资源管理的列车运行安全防护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于动态资源管理的列车运行安全防护系统及方法，包括：对象控制器OC设备：设置在轨旁，用于线路资源记录、轨旁基础信号设备驱采控制以及提供列车降级时的安全防护；车载OBC设备：提供完整CBTC安全防护功能；通过车载设备OBC间的相互通信，本车车载设备OBC从前车OBC获取其位置和速度信息，并结合从对象控制器OC获取的轨旁设备状态信息，在已为列车预留安全路径的前提下，根据线路资源的使用情况、障碍物类型，采用移动闭塞原理自主进行移动授权的计算，为列车安全运行计算连续的列车目标距离模式曲线，实时监控和防护列车的安全运行。本发明不再依赖于以信号机到信号机的固定进路方式，通过OBC和OC间的配合实现资源的动态调配和统一管理。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及列车运行安全防护技术。
背景技术
目前较为先进成熟的城市轨道交通信号系统均为传统的CBTC系统，这种系统采用以地面设备为核心的控制架构，地面联锁设备控制地面道岔、屏蔽门、信号机等；地面区域控制器(ZC)通过地面轨道设备状态(轨道电路或计轴设备、道岔、信号机等)以及列车汇报的位置信息，形成移动授权并发送给区域内所有列车，并通过车－地通信发送至车载设备，再由车载设备根据行车许可计算列车目标距离模式曲线实时监控列车运行，防止列车超速颠覆或与前方列车追尾。
传统CBTC系统，地面联锁设备对列车运行路径的安全锁闭防护(如轨道电路或计轴设备、道岔、信号机等)，是基于信号机到信号机的固定进路设置为前提的，此设置限制会约束运营灵活度以及对整个线路的资源利用率；另外，传统CBTC系统的车载设备无法直接获取运行前方的列车信息，移动授权的计算需要经过区域控制器ZC的综合处理后才可以确定，各个子系统间的中转时间长，降低了整个系统的响应速度，影响列车追踪间隔，线路资源得不到充分合理的利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于动态资源管理的列车运行安全防护系统及方法，提高运营灵活度以及对整个线路的资源利用率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
基于动态资源管理的列车运行安全防护系统，包括：
对象控制器OC设备：设置在轨旁，用于线路资源记录、轨旁基础信号设备驱采控制以及提供列车降级时的安全防护；
车载OBC设备：提供完整CBTC安全防护功能，车载OBC根据列车运行计划实时向对象控制器OC申请移动进路锁闭，通过对象控制器OC控制轨旁信号设备，为列车运行预留安全路径，实时从对象控制器OC动态获取线路资源使用情况，并将自身获取资源情况实时向对象控制器OC进行资源登记，由对象控制器OC进行资源的统一管理；
通过车载设备OBC间的相互通信，本车车载设备OBC从前车OBC获取其位置和速度信息，并结合从对象控制器OC获取的轨旁设备状态信息，在已为列车预留安全路径的前提下，根据线路资源的使用情况、障碍物类型，采用移动闭塞原理自主进行移动授权的计算，为列车安全运行计算连续的列车目标距离模式曲线，实时监控和防护列车的安全运行。
本发明提供了一种基于动态资源管理的列车运行安全防护方法，包括如下步骤：
步骤一：线路上有前车和后车，前车根据自身的列车运行计划确定其行车意图是想从当前位置运行到S04；后车根据自身的列车运行计划确定其行车意图是想从当前位置运行到S06；
步骤二：前车和后车根据自己的列车运行计划和行车意图实时自主生成移动进路命令后以资源列表的方式向对象控制器OC申请查询行车资源，前车向对象控制器OC申请到S04的资源，后车向对象控制器OC申请到S06的资源；
步骤三：对象控制器OC根据资源列表信息分别向前车和后车反馈从当前列车车尾开始到目的地的已登记资源信息；
步骤四：后车根据对象控制器OC基于资源列表反馈的列车从当前位置到目的地的已登记资源信息，判断进路预留条件是否满足；
步骤五：后车根据对象控制器OC基于资源列表反馈的列车从当前位置到目的地的已登记资源信息，且在已为列车预留安全路径的前提下，判断自己需要的资源在谁处，如果列车运行前方为通信车，且后车所需资源由前方通信车持有，则直接和前车申请资源；如果列车运行前方为非通信车或无通信车时，则直接和对象控制器OC申请资源；
步骤六：前车或对象控制器OC接收到资源申请信息后，根据自身所持有资源的使用情况，判断可释放所持有的资源后，向后方申请资源的列车释放并移交已确定自身不再使用的行车资源；
步骤七：后车从前车获取到行车资源信息、前车位置和速度信息后，结合从对象控制器OC获取的轨旁设备状态信息，根据障碍物类型，采用移动闭塞原理自主进行移动授权的计算，为列车计算连续的列车目标距离速度曲线，实时监控和防护列车的安全运行；
步骤八：前车和后车根据计划路径申请到行车资源运行期间，实时向对象控制器OC发送动态行车资源信息，由对象控制器OC对其管辖范围内的资源进行实时动态登记管理；
在列车正常运行过程中，循环执行步骤一到步骤八。
步骤九：当列车运行过程中出现因通信中断等原因致使列车降级时，由该降级列车所在可能区域相对应的对象控制器OC代替该降级列车与其他通信列车及OC设备进行资源申请和移交，降级后的列车运行安全由轨旁对象控制器OC负责监督和管理。
本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：
1、不再依赖于以信号机到信号机的固定进路方式，车载OBC根据列车运行计划实时向对象控制器OC申请移动进路，动态获取线路资源，通过OBC和OC间的配合实现资源的动态调配和统一管理，更能实现列车运行全过程的移动闭塞控制，甚至实现软撞墙，提高线路资源的利用率。
2、信息传输中间环节少，不需要经过轨旁区域控制器的中转，实现车与车运行信息的直接实时传输，提高了系统反应速度，让列车追踪间隔更小、提升折返间隔与运营效率。
3、不考虑列车降级以及降级时的运营效率问题时，在地面可少设置或者不设置信号机及轨道占用检测设备，这样可减少轨旁设备的数量，有助于减少维护成本，更加适用于信号系统改造和升级调试等。
4、以车为核心，主要的行车控制功能均由OBC完成，轨旁对象控制器OC主要是执行车载OBC对前方道岔、屏蔽门等轨旁设备的控制命令，这将更有助于实现互联互通及互通互换，提高全网车辆的资源利用率。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明实施例示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明基于车车通信的列车运行控制系统以车为核心的控制架构理念，取消地面区域控制器ZC和地面联锁设备，将联锁和区域控制器ZC以及一部分ATS功能集成到车载设备OBC上，由OBC提供完整CBTC安全防护功能；在轨旁设置对象控制器OC设备，用于线路资源记录、轨旁基础信号设备驱采控制以及提供列车降级时的安全防护，提出一种基于动态资源管理的列车运行安全防护系统及方法。
实施例一
基于动态资源管理的列车运行安全防护系统及方法，列车运行的安全路径防护不再依赖于以信号机到信号机的固定进路。
基于动态资源管理的列车运行安全防护系统，包括：
对象控制器OC设备：设置在轨旁，用于线路资源记录、轨旁基础信号设备驱采控制以及提供列车降级时的安全防护；
车载OBC设备：提供完整CBTC安全防护功能，车载OBC根据列车运行计划实时向对象控制器OC申请移动进路锁闭，通过对象控制器OC控制轨旁道岔、信号机等基础信号设备，为列车运行预留安全路径，实时从对象控制器OC动态获取线路资源使用情况，并将自身获取资源情况实时向对象控制器OC进行资源登记，由对象控制器OC进行资源的统一管理；
通过车载设备OBC间的相互通信，车载设备OBC从前车OBC获取其位置和速度信息，并结合从对象控制器OC获取的轨旁设备状态信息，在已为列车预留安全路径的前提下，根据线路资源的使用情况、障碍物类型，采用移动闭塞原理自主进行移动授权的计算，为列车安全运行计算连续的列车目标距离模式曲线，实时监控和防护列车的安全运行。
实施例二
结合图1所示，基于动态资源管理的列车运行安全防护方法的整个防护过程说明如下：
为更好的说明此发明方法，先约定以下几个术语解释：
资源：列车运行所需的线路使用权；
预留：即锁闭，若资源被预留后则不能再改变方向，如道岔被预留，则道岔不能被操动；
解预留：已锁闭资源的释放；
步骤一：假设线路上有前车和后车两辆车，P1-P3道岔在定位，前车根据自身的列车运行计划确定其行车意图是想从当前位置运行到S04；后车根据自身的列车运行计划确定其行车意图是想从当前位置运行到S06；
步骤二：前车和后车根据自己的列车运行计划和行车意图实时自主生成移动进路命令后以资源列表(包括列车当前位置到目的地的所有关联设备)的方式向OC申请查询行车资源。前车向OC申请到S04的资源；后车向OC申请到S06的资源；
步骤三：轨旁OC根据资源列表信息分别向前车和后车反馈从当前列车车尾开始到目的地的已登记资源信息，包括非通信车信息，道岔位置信息，轨旁设备预留信息，轨旁设备占用/空闲信息、资源持有者信息等；
步骤四：后车根据OC基于资源列表反馈的列车从当前位置到目的地的已登记资源信息，判断进路预留条件是否满足；
以前车从当前位置驶到S04为例：
1、若OC反馈道岔P1-P3未被其他车预留，则前车OBC向OC下发道岔操作命令，由OC控制道岔动作，OBC根据OC实时反馈的的轨旁设备状态判断道岔位置正确以及预留条件满足后将道岔P1-P3预留到定位；
2、若OC反馈道岔P1-P3已被其他车预留且已预留位置和本车期望的道岔位置一致，则前车OBC可和其他列车共享此道岔的定位预留状态；
3、若OC反馈道岔P1-P3已被其他车预留且已预留位置和本车期望的道岔位置不一致，则前车OBC不能为前车预留列车当前位置到S04的进路，前车不能驶入道岔P1-P3；
后车的进路预留原理同前车。
步骤五：后车根据OC基于资源列表反馈的列车从当前位置到目的地的已登记资源信息，且在已为列车预留安全路径的前提下，判断自己需要的资源在谁处(OC反馈的资源列表包括了资源持有者信息)，如果列车运行前方为通信车，且后车所需资源由前方通信车持有，则直接和前车申请资源；如果列车运行前方为非通信车或无通信车时，则直接和OC申请资源；
步骤六：前车或OC接受到资源申请信息后，根据自身所持有资源的使用情况，判断可释放所持有的资源后，向后方申请资源的列车释放并移交已确定自身不再使用(如列车最小尾部已驶过且列车不会再回退以及溜车到该区域时)的行车资源；
步骤七：后车从前车获取到行车资源信息、前车位置和速度信息后，结合从OC获取的轨旁设备状态信息，根据障碍物类型，采用移动闭塞原理自主进行移动授权的计算，为列车计算连续的列车目标距离速度曲线，实时监控和防护列车的安全运行。
步骤八：前车和后车根据计划路径申请到行车资源运行期间，实时向OC发送动态行车资源信息，由OC对其管辖范围内的资源进行实时动态登记管理；
在列车正常运行过程中，循环执行步骤一到步骤八。
上述通过资源列表的方式申请线路资源和获取资源使用情况，载设备根据列车运行计划及其行车意图申请列车移动进路，过移动进路和动态资源管理的方式实现列车运行安全防护的方式方法。
步骤九：如果列车运行过程中出现降级(如通信断链、列车故障等)，由该降级列车所在可能区域相对应的轨旁对象控制器OC代替该降级列车与其他通信列车及OC进行资源申请和移交，降级后的列车运行安全由OC负责监督和管理。
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，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (6)
1.基于动态资源管理的列车运行安全防护方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：线路上有前车和后车，前车根据自身的列车运行计划确定其行车意图是想从当前位置运行到S04；后车根据自身的列车运行计划确定其行车意图是想从当前位置运行到S06；
步骤二：前车和后车根据自己的列车运行计划和行车意图实时自主生成移动进路命令后以资源列表的方式向对象控制器OC申请查询行车资源，前车向对象控制器OC申请到S04的资源，后车向对象控制器OC申请到S06的资源；
步骤三：对象控制器OC根据资源列表信息分别向前车和后车反馈从当前列车车尾开始到目的地的已登记资源信息；
步骤四：后车根据对象控制器OC基于资源列表反馈的列车从当前位置到目的地的已登记资源信息，判断进路预留条件是否满足；
步骤五：后车根据对象控制器OC基于资源列表反馈的列车从当前位置到目的地的已登记资源信息，且在已为列车预留安全路径的前提下，判断自己需要的资源在谁处，如果列车运行前方为通信车，且后车所需资源由前方通信车持有，则直接和前车申请资源；如果列车运行前方为非通信车或无通信车时，则直接和对象控制器OC申请资源；
步骤六：前车或对象控制器OC接收到资源申请信息后，根据自身所持有资源的使用情况，判断可释放所持有的资源后，向后方申请资源的列车释放并移交已确定自身不再使用的行车资源；
步骤七：后车从前车获取到行车资源信息、前车位置和速度信息后，结合从对象控制器OC获取的轨旁设备状态信息，根据障碍物类型，采用移动闭塞原理自主进行移动授权的计算，为列车计算连续的列车目标距离速度曲线，实时监控和防护列车的安全运行；
步骤八：前车和后车根据计划路径申请到行车资源运行期间，实时向对象控制器OC发送动态行车资源信息，由对象控制器OC对其管辖范围内的资源进行实时动态登记管理；
在列车正常运行过程中，循环执行步骤一到步骤八。
2.根据权利要求1所述的基于动态资源管理的列车运行安全防护方法，其特征在于：如果列车运行过程中出现降级，由该降级列车所在可能区域相对应的对象控制器OC代替该降级列车与其他通信列车及对象控制器OC进行资源申请和移交，降级后的列车运行安全由对象控制器OC负责监督和管理。
3.根据权利要求1所述的基于动态资源管理的列车运行安全防护方法，其特征在于：前车运行前方设有道岔P1-P3。
4.根据权利要求3所述的基于动态资源管理的列车运行安全防护方法，其特征在于：若对象控制器OC反馈道岔P1-P3未被其他车预留，则前车车载设备OBC向对象控制器OC下发道岔操作命令，由对象控制器OC控制道岔动作，车载设备OBC根据对象控制器OC实时反馈的轨旁设备状态判断道岔位置正确以及预留条件满足后将道岔P1-P3预留到定位。
5.根据权利要求3所述的基于动态资源管理的列车运行安全防护方法，其特征在于：若对象控制器OC反馈道岔P1-P3已被其他车预留且已预留位置和本车期望的道岔位置一致，则前车车载设备OBC可和其他列车共享此道岔的定位预留状态。
6.根据权利要求3所述的基于动态资源管理的列车运行安全防护方法，其特征在于：若对象控制器OC反馈道岔P1-P3已被其他车预留且已预留位置和本车期望的道岔位置不一致，则前车车载设备OBC不能为前车预留列车当前位置到S04的进路，前车不能驶入道岔P1-P3。
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