CN111731347A - 一种虚拟区段占用检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种虚拟区段占用检查方法，无线闭塞中心获取列车位置报告，并获取列车位置报告内最近相关应答器组的位置和距离偏移值，无线闭塞中心基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车车头位置；无线闭塞中心获取列车车尾位置；无线闭塞中心判断车头位置和车尾位置之间有无道岔，若有道岔，无线闭塞中心获取联锁数据，基于联锁数据判断道岔开向状态，无线闭塞中心基于车头位置、车尾位置和道岔开向状态获取列车所占虚拟区段；判断列车安全包络内有无道岔，若有道岔，无线闭塞中心获取联锁数据，基于联锁数据判断道岔开向状态，通过道岔开向状态得出列车行走轨迹，从而判断安全包络所处的虚拟区段。

Description

一种虚拟区段占用检查方法

技术领域

本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种虚拟区段占用检查方法。

背景技术

目前常用的列车运行控制系统包括CTCS-0级、CTCS-2和CTCS-3级列控系统，均采用了国内制式统一的轨道电路作为发送行车许可以及列车定位的依据，也是基于我国铁路系统采用了统一的轨道电路制式和统一的低频信息定义，因此在列控系统方案设计上就可以充分运用轨道电路设备。但是在新型CTCS-4级铁路系统下，主要应用在一些偏远地区，人迹罕至，例如高原、戈壁等环境恶劣地区，大规模铺设轨道电路的难度以及成本会大大提高，且不利于维护，因此在方案设计上采用列车位置报告来完成列车占用检查。但是在存在道岔的二维线路条件下，仅依赖位置报告是判断不出列车具体是在哪一条区段上的。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种虚拟区段占用检查方法，无线闭塞中心获取列车位置报告，并获取列车位置报告内最近相关应答器组的位置和距离偏移值；

无线闭塞中心基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车车头位置；

无线闭塞中心获取列车车尾位置；

无线闭塞中心判断车头位置和车尾位置之间有无道岔，若有道岔，无线闭塞中心获取联锁数据，基于联锁数据判断道岔开向状态，无线闭塞中心基于车头位置、车尾位置和道岔开向状态获取列车所占虚拟区段。

优选地，无线闭塞中心判断车头位置和车尾位置之间有无道岔，若无道岔，基于车头位置和车尾位置获取列车所占虚拟区段。

优选地，所述无线闭塞中心获取距离偏移值；无线闭塞中心基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车车头位置；无线闭塞中心获取列车车尾位置具体包括：

列车具备完整性的情况下，无线闭塞中心获取距离偏移值，并基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车估计前端，列车估计前端向列车前方增加安全防护距离获得最大安全前端，最大安全前端即所述列车车头位置；

列尾设备获取车尾位置，并将车尾位置发送至无线闭塞中心。

优选地，所述无线闭塞中心获取距离偏移值；无线闭塞中心基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车车头位置；无线闭塞中心获取列车车尾位置具体包括：

列车不具备完整性的情况下，无线闭塞中心获取距离偏移值，并基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车估计前端，列车估计前端向列车前方增加安全防护距离获得最大安全前端，最大安全前端即所述列车车头位置，列车估计前端向列车后方减少安全防护距离获得最小安全前端；

最小安全前端向列车后方延伸车长距离获得最小安全后端，最小安全后端即所述列车车尾位置。

优选地，无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段之间的虚拟区段为“正常占用”；

无线闭塞中心判断能否确认列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段有无其他列车，若能确认有无其他列车，无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段为“正常占用”，若无法确认有无其他列车，无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段为“故障占用”；

无线闭塞中心判断列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，若无其他列车且无异物入侵，无线闭塞中心设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“空闲”，若无法确认列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，无线闭塞中心设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“故障占用”。

优选地，计算机联锁系统或调度集中控制系统判断列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，若无其他列车，计算机联锁系统或调度集中控制系统设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“空闲”，若无法确认列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，计算机联锁系统或调度集中控制系统设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“故障占用”。

优选地，无线闭塞中心基于列车所占虚拟区段反馈联锁编号。

本发明的虚拟区段占用检查方法，判断列车安全包络内有无道岔，若有道岔，无线闭塞中心获取联锁数据，基于联锁数据判断道岔开向状态，通过道岔开向状态得出列车行走轨迹，从而判断安全包络所处的虚拟区段。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提出的一种虚拟区段占用检查方法的流程图；

图2示出了本发明实施例中距离偏移值的示意图；

图3示出了本发明实施例中列车具备完整性下列车安全包络示意图；

图4示出了本发明实施例中列车不具备完整性下列车安全包络示意图；

图5示出了本发明实施例中提出的道岔示意图；

图6示出了本发明实施例中列车安全包络处于道岔上的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一些偏远地区，铁路密度低，为了实现轨道占用检查，可以采用铺设轨道电路的方法，但铺设轨道电路成本高，又由于铁路密度低，轨道电路利用率低，维护成本也高。采用虚拟区段配合列车位置报告（M136）可以降低建设成本、后期改造升级和维护成本。虚拟区段是指信号机划分的虚拟的闭塞分区，在其他的文献中可能又被称为虚拟轨道区段、虚拟闭塞分区等。

针对现有技术中列车处于二维线路上无法判断位于哪个区段上的问题，本发明的实施例将列车位置报告和计算机联锁系统的数据结合，判断道岔开向状态，从而确定列车所处虚拟区段，因此本发明的实施例提出一种虚拟区段占用检查方法，参照图1，具体步骤如下。

无线闭塞中心（RBC，Raid Block Center）内部根据应答器、道岔、信号机、绝缘结等小元素将线路切割成一个个最小的组成单元，与具体线路划分原则一致，从而配置成了一个完整的地理模型，这些组成单元是首尾相连接的，无线闭塞中心将这些组成单元进行了前后索引关联，它们连在一起就是组成了一段铁路线路（Line），进而组成复杂的站场。

列车位置报告是列车周期性向无线闭塞中心发送的，每6s一次，列车经过一个新的应答器也会生成列车位置报告并发送至无线闭塞中心，无线闭塞中心获取列车位置报告内最近相关应答器组的位置（LRBG，Last Relevant Balise Group），每个最近相关应答器组具有唯一的编号，无线闭塞中心内也具有应答器组的编号，根据最近相关应答器组的编号查找到相应的应答器组，由于无线闭塞中心将管辖范围内的应答器都配置在内部数据里，查找到应答器组即可获知该应答器组在铁路上的里程位置。

获取列车位置报告时，由于此时列车处于运行中，列车车头已经越过最近相关应答器组，需要获取列车车头位置，列车车头位置与最近相关应答器组的距离称为距离偏移值（D- LRBG，Distance-Last Relevant Balise Group）。无线闭塞中心直接取信列车位置报告中的距离偏移值作为列车定位参考依据。参照图2，例如该列车以车身后方LRBG编号为9406418发送列车位置报告，那么该LRBG对应的公里标，此时车头的D_LRBG长度为虚线所表示，这是无线闭塞中心和车载设备共同定义好的，具体取值依赖车载设备发送的列车位置报告中的D_LRBG，如果9406418的公里标为70000m，D_LRBG为200m，那么车头位置为70200m处，车头所在位置也称为列车估计前端，加上一段误差值形成列车最大安全前端。

列车完整性是指列车运行过程中有无脱钩抛车现象，如果存在脱钩抛车现象，那么列车的完整性可以认为丢失，丢失完整性的列车长度不再使用经过车载列尾设备确认的安全车长，而是使用车载实际的物理车长（一般小于安全车长），有可能使列车所占用的虚拟区段发生变化。因此还需要根据列车完整性采取不同的方法获取列车安全包络，列车完整性检测方法有GPS/GPRS检测、车厢加速度检测等。

参照图3，当检测到列车具备完整性时，获取到最近相关应答器组的里程位置和距离偏移值后，距离偏移值加上最近相关应答器组的里程位置即为列车估计前端，即图3中b位置。CTCS-4系统（Chinese Train Control System-4，铁路控制4级系统）采用的是车头加安全防护距离（安全防护距离就是一个正负误差值的置信区间，比如加减10m），因此列车估计前端向列车前方增加安全防护距离获得最大安全前端，即图3中的c位置，由于列车完整，通过SIL4级的列尾设备发送车载报告至无线闭塞中心，车载报告中包含有列车末端位置，即图3中确认末端位置（a位置），那么列车安全长度为确认末端至最大安全前端的长度。列车车头位置即最大安全前端，列车车尾位置即确认末端，后文中的列车车头位置可以是最大安全前端，列车车尾位置可以是确认末端。列车安全长度也即列车安全包络，获知最大安全前端和确认末端位置后，判断最大安全前端和确认末端之间有无道岔，遍历所有虚拟区段，获知列车安全包络所占用的所有虚拟区段。

参照图4，当列车不具备完整性时，获取到最近相关应答器组的里程位置和距离偏移值后，距离偏移值加上最近相关应答器组的里程位置即为列车估计前端，即图4中f位置。CTCS-4系统采用的是车头加安全防护距离，因此列车估计前端向列车前方增加安全防护距离获得最大安全前端，即图4中的g位置，列车估计前端向列车后方减少安全防护距离获得最小安全前端，即图4中的e位置。最小安全前端向列车后方延伸车长距离获得最小安全后端，即图4中的d位置。车长距离是列车在向无线闭塞中心注册过程中报告给的一次性列车数据，后续不再报告。列车车头位置即最大安全前端，列车车尾位置即最小安全后端，后文中的列车车头位置可以是最大安全前端，列车车尾位置可以是最小安全后端。那么列车安全长度为最小安全后端至最大安全前端的长度，获知最小安全后端至最大安全前端位置后，判断最小安全后端至最大安全前端之间有无道岔，遍历所有虚拟区段，获知列车安全包络所占用的所有虚拟区段。车尾位置是由列车发送给无线闭塞中心的车长距离计算得出的，安全可靠。

在二维复杂站场图形中，无线闭塞中心还需要判断车头位置和车尾位置之间有无道岔及道岔开向状态，进而得出车头所占虚拟区段，由于无线闭塞中心内部将所有的小元素配置成了一个地理模型，当得知列车车头和车尾的位置后，查询地理模型，即可获知车头和车尾之间有无道岔。若有道岔，无线闭塞中心需要利用计算机联锁系统（CBI）的联锁数据，无线闭塞中心与计算机联锁系统周期通信，通信数据内包含有道岔开向状态，得出当前道岔是定位还是反位（一般道岔常用位置称作定位，不常用的为反位），进而确定应该设置道岔前方哪一段虚拟区段为车头占用。

无线闭塞中心可以通过计算机联锁系统发送的道岔定反位状态信息，结合车头位置综合判断车头所在道岔前方的线路，来进行车头所占用虚拟区段的检查，得出车头所占的虚拟区段，从而得出列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段之间的虚拟区段，进而得出列车安全包络所占用的所有虚拟区段。

示例性的，参照图5，虚线框内是一个典型的道岔区，包含5号道岔，leg0-leg1，道岔状态为反位，leg0-leg2，道岔状态为定位，只有一维空间上的LRBG+D_LRBG来判断列车车头位置究竟道岔前方的哪条线路上是不充分的，有可能列车车头在IG的方向，也可能在3G的方向。在道岔区，无线闭塞中心能够借用计算机联锁系统的数据来辅助进行列车定位的前提有两个：1）计算机联锁系统是SIL4级设备，是安全设备，因此无线闭塞中心认为计算机联锁系统发送的道岔等数据真实有效；2）计算机联锁系统与无线闭塞中心之间是500ms周期通信，达到毫秒级的通信频率。而列车发送的列车位置报告是6s一次，因此可以认为计算机联锁系统发送的数据是实时刷新，动态有效的。基于这两个前提，当列车进入道岔区，计算机联锁系统会提前办理接车进路。当办理侧线接车进站到3G时，计算机联锁系统传递给无线闭塞中心的道岔开向状态一定是反位状态，无线闭塞中心通过静态数据配置将反位状态转化到内部的leg0-leg1的连接状态，而道岔信息（道岔个数、道岔状态等）也包含在无线闭塞中心的基本单元LINE结构体中。LINE1和LINE2分别表示不同的基本单元。当列车初始位置在LINE1时，RBC会检查道岔对应的开向状态，如果为leg0-leg1，那么相邻的LINE2就应该往以leg1为出口的侧线延伸查找（图中椭圆实线框内），也就是定位车头在LINE2上。正线接车进路进IG时，计算机联锁系统传递给无线闭塞中心的道岔开向状态一定是定位状态，无线闭塞中心通过静态数据配置将定位状态转化到内部的leg0-leg2的连接状态，那么RBC将从LINE1开始以leg2为出口去延伸查找LINE2（图中椭圆虚线框内），并且定位车头位置在LINE2上。因此无线闭塞中心可以根据leg0-leg1或leg0-leg2判断出列车行驶路线，得出车头所在线路，进而得出车头所处虚拟区段。

如果列车安全包络内没有道岔，一维线路上由于方向唯一，能够查找到的虚拟区段也是唯一的，因此在获知列车车头位置和列车车尾位置后，遍历所有虚拟区段，得出列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段，从而得出列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段之间的虚拟区段，进而得出列车所占用的所有虚拟区段。

示例性的，参照图6,以列车不具备完整性、列车安全包络内有道岔为例进行说明。列车以车身后方LRBG编号为9406418发送列车位置报告，9406418的公里标为70000m，D_LRBG为200m，那么车头位置为70200m处，即列车估计前端为70200m处，列车估计前端向列车前方增加安全防护距离100m获得最大安全前端在70300m处，列车估计前端向列车后方减少安全防护距离100m获得最小安全前端在70100m处，最小安全前端向列车后方延伸车长距离400m获得最小安全后端在69700m处。那么列车安全包络为69700m处至70300m处，判断得出最小安全后端至最大安全前端之间有道岔，并得出道岔当前为反位，从而判断出列车车头位置在3G方向上。遍历所有虚拟区段，获知列车安全包络所占的虚拟区段。

通过上述技术方案，可以在不改变无线闭塞中心既有数据结构、不增加外部输入数据结构的基础上，依托无线闭塞中心自身包含最小结构单元的内部结构和计算机联锁系统输入的动态数据，通过道岔开向状态掌握列车行走轨迹，从而判断出虚拟区段的占用。计算机联锁系统是SIL4级设备，其传递的道岔信息是安全可靠的，因而本实施例提出的占用检查方案稳定可靠，而且当计算机联锁系统一旦出现通信异常或者联锁数据合法性校验不通过等，可以由RBC-CBI接口间既有的防护逻辑进行安全防护，保证数据来源的安全可靠。

基于列车位置报告和计算机联锁系统的数据来检查虚拟区段占用的方案，可以大幅度减少对轨道电路的使用，大大降低前期建设、后期改造升级和维护的成本。

获知列车所占用的虚拟区段后，无线闭塞中心将列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段之间的虚拟区段设置为“正常占用”，无线闭塞中心反馈“正常占用”的虚拟区段的编号至计算机联锁系统。

一个无线闭塞中心最多可以连接60辆列车，可以收到连接范围内的所有列车的列车位置报告，因而可以判断其他虚拟区段的列车占用情况。无线闭塞中心判断能否确认列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段有无其他列车，若能确认有无其他列车，无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段为“正常占用”，若无法确认有无其他列车，无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段为“故障占用”。

列车占用的虚拟区段获知后，继续检查其他虚拟区段有无列车占用，经检查，其他的虚拟区段如果没有列车，也没有异物入侵，无线闭塞中心设置相应的虚拟区段为“空闲”。其他的虚拟区段如果不能确定有无其他列车，或是有列车占用，但无法确认是否还有其他列车占用该列车车头和车尾所占用的虚拟区段，无线闭塞中心设置相应的虚拟区段为“故障占用”。并且将设置为“空闲”的虚拟区段编号和设置为“故障占用”的虚拟区段编号发送至计算机联锁系统。

上述虚拟区段占用检查的技术方案，考虑了列车完整性及车头的置信区间，形成了列车安全包络，保证占用检查的可靠性和安全性。

另外，无线闭塞中心基于列车所占虚拟区段反馈联锁编号至计算机联锁系统，联锁编号也是占用信息的一部分，占用具体的某一个虚拟区段除了虚拟区段编号，还需要确定是在哪一个计算机联锁系统的管辖范围，因为一个无线闭塞中心最多可连接8个计算机联锁系统。

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 (7)

1.一种虚拟区段占用检查方法，其特征在于，

无线闭塞中心获取列车位置报告，并获取列车位置报告内最近相关应答器组的位置和距离偏移值；

无线闭塞中心基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车车头位置；

无线闭塞中心获取列车车尾位置；

无线闭塞中心判断车头位置和车尾位置之间有无道岔，若有道岔，无线闭塞中心获取联锁数据，基于联锁数据判断道岔开向状态，无线闭塞中心基于车头位置、车尾位置和道岔开向状态获取列车所占虚拟区段。

2.根据权利要求1所述的虚拟区段占用检查方法，其特征在于，无线闭塞中心判断车头位置和车尾位置之间有无道岔，若无道岔，基于车头位置和车尾位置获取列车所占虚拟区段。

3.根据权利要求2所述的虚拟区段占用检查方法，其特征在于，所述无线闭塞中心获取距离偏移值；无线闭塞中心基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车车头位置；无线闭塞中心获取列车车尾位置具体包括：

列车具备完整性的情况下，无线闭塞中心获取距离偏移值，并基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车估计前端，列车估计前端向列车前方增加安全防护距离获得最大安全前端，最大安全前端即所述列车车头位置；

列尾设备获取列车车尾位置，并将列车车尾位置发送至无线闭塞中心。

4.根据权利要求2所述的虚拟区段占用检查方法，其特征在于，所述无线闭塞中心获取距离偏移值；无线闭塞中心基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车车头位置；无线闭塞中心获取列车车尾位置具体包括：

列车不具备完整性的情况下，无线闭塞中心获取距离偏移值，并基于最近相关应答器组的位置和距离偏移值获取列车估计前端，列车估计前端向列车前方增加安全防护距离获得最大安全前端，最大安全前端即所述列车车头位置，列车估计前端向列车后方减少安全防护距离获得最小安全前端；

最小安全前端向列车后方延伸车长距离获得最小安全后端，最小安全后端即所述列车车尾位置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟区段占用检查方法，其特征在于，

无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段之间的虚拟区段为“正常占用”；

无线闭塞中心判断能否确认列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段有无其他列车，若能确认有无其他列车，无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段为“正常占用”，若无法确认有无其他列车，无线闭塞中心设置列车车头所占虚拟区段和列车车尾所占虚拟区段为“故障占用”；

无线闭塞中心判断列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，若无其他列车且无异物入侵，无线闭塞中心设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“空闲”，若无法确认列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，无线闭塞中心设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“故障占用”。

6.根据权利要求5所述的虚拟区段占用检查方法，其特征在于，计算机联锁系统或调度集中控制系统判断列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，若无其他列车，计算机联锁系统或调度集中控制系统设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“空闲”，若无法确认列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段有无其他列车，计算机联锁系统或调度集中控制系统设置列车所占虚拟区段外的其他虚拟区段为“故障占用”。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟区段占用检查方法，其特征在于，无线闭塞中心基于列车所占虚拟区段反馈联锁编号至计算机联锁系统。

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