CN112193281A - 列车运行控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种列车运行控制系统及方法，将现有技术中列车运行控制系统的功能移植到云服务器中，通过云服务器与轨旁全电子执行单元以及车载单元模块无线通信连接，实现云服务器对轨旁设备以及列车进行统一控制。轨旁设备通过轨旁全电子执行单元进行电子化控制，减少了组合架，减少投资成本和系统维护难度。本发明实施例中提供的列车运行控制系统，逻辑运算集中化，逻辑运算在云云服务器实现，利于后续的扩容和性能提升，减少了各类硬件设备，减少维护量；采用的硬件种类减少、系统结构简单、子系统耦合性降低，系统维护信息集中，便于后续数据加工。

Description

列车运行控制系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车运行控制系统及方法。
背景技术
目前，列车运行的自动化控制通常通过基于通信的列车自动控制系统(Communication Based Train Control System，CBTC)实现。
现有CBTC包括：列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，ATS)、车载设备、轨旁设备以及多个集中站，ATS用于调度、管理整条线路的列车运营；车载设备通过车地通信方式与轨旁设备实现信息交互，实现列车安全运行；轨旁设备包括信号机、道岔、应答器、屏蔽门、紧急关闭等信号设备，通过继电器接口以及网络接口与设备室相关采驱设备相连，用以反馈轨旁设备状态，并执行来自设备室的控制命令；每个集中站设置信号设备室，配置本集中区的联锁设备、区域控制器(Zine Controller，ZC)、本站ATS设备、计轴设备、接口柜和组合架，共同实现单独设备集中站的设备控制和运营管理。
现有CBTC结构复杂、各个子系统耦合度高，将导致个子系统间的接口协议复杂；地面设备分散，在交互时产生的延时会影响CBTC的性能；外围设备存在继电、网络、令牌总线(ARCNET)等多种接口方式，运营维护复杂；由于各个子系统分别配备监测和维护系统，会导致信息封闭，不利于监测信息的共享和后续分析；而且，CBTC结构一旦确定，如果线路有延伸或设备增加，系统的扩展工作量非常大，导致系统扩展性差等问题。
发明内容
本发明实施例提供一种列车运行控制系统及方法，用以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明实施例提供一种列车运行控制系统，包括：云服务器、轨旁全电子执行单元以及车载单元模块；
所述云服务器分别与所述轨旁全电子执行单元以及所述车载单元模块无线通信连接；
所述云服务器用于基于列车运行策略，生成轨旁控制信号以及车辆控制信号，并分别将所述轨旁控制信号以及所述车辆控制信号发送至所述轨旁全电子执行单元以及所述车载单元模块；
所述轨旁全电子执行单元用于基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；所述车载单元模块用于基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
根据本发明一个实施例的列车运行控制系统，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式包括：分散式配置方式和集中式配置方式。
根据本发明一个实施例的列车运行控制系统，所述列车运行控制系统对应的目标区域内配置有多个设备集中区域，每个设备集中区域内包含有多组轨旁设备。
根据本发明一个实施例的列车运行控制系统，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式为分散式配置方式，所述列车运行控制系统还包括多个边缘云平台，每个边缘云平台均与所述云服务器无线通信连接；
每个边缘云平台均对应于一个所述设备集中区域，且每个边缘云平台与对应的设备集中区域内包含的轨旁全电子执行单元无线通信连接。
根据本发明一个实施例的列车运行控制系统，每个边缘云平台与对应的集中站区域内包含的轨旁全电子执行单元通过以太网实现无线通信连接。
根据本发明一个实施例的列车运行控制系统，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式为集中式配置方式，目标区域内配置的每个设备集中区域内包含的列车自动监控系统ATS以及轨旁全电子执行单元均与所述云服务器无线通信连接。
根据本发明一个实施例的列车运行控制系统，所述云服务器设置于云机房内。
本发明实施例还提供一种列车运行控制方法，包括：
通过云服务器基于列车运行策略生成轨旁控制信号以及车辆控制信号；
通过轨旁全电子执行单元基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；
通过车载单元模块基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述列车运行控制方法的步骤。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述列车运行控制方法的步骤。
本发明实施例提供的列车运行控制系统及方法，将现有技术中列车运行控制系统的功能移植到云服务器中，通过云服务器与轨旁全电子执行单元以及车载单元模块无线通信连接，实现云服务器对轨旁设备以及列车进行统一控制。轨旁设备通过轨旁全电子执行单元进行电子化控制，减少了组合架，减少投资成本和系统维护难度。本发明实施例中提供的列车运行控制系统，逻辑运算集中化，逻辑运算在云云服务器实现，利于后续的扩容和性能提升，减少了各类硬件设备，减少维护量；采用的硬件种类减少、系统结构简单、子系统耦合性降低，系统维护信息集中，便于后续数据加工。
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是本发明实施例提供的一种列车运行控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种列车运行控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
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、完整地描述，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。
图1为本发明实施例中提供的一种列车运行控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：云服务器1、轨旁全电子执行单元2以及车载单元模块3。其中，云服务器1分别与轨旁全电子执行单元2以及车载单元模块3无线通信连接。
云服务器1用于基于列车运行策略，生成轨旁控制信号以及车辆控制信号，并分别将轨旁控制信号以及车辆控制信号发送至轨旁全电子执行单元以及车载单元模块。
轨旁全电子执行单元2用于基于轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；车载单元模块3用于基于车辆控制信号控制列车的运行状态。
具体地，本发明实施例中提供的列车运行控制系统，包括云服务器、轨旁全电子执行单元以及车载单元模块。云服务器中可以事先存储有列车运行策略，该列车运行策略可以根据需要进行修改。云服务器生成轨旁控制信号，用于通过轨旁全电子执行单元实现对轨旁设备的控制，具体可以控制轨旁设备的工作状态。轨旁设备具体可以包括：信号机、道岔、区段、站台门、防淹门、车库门、洗车机等。云服务器生成车辆控制信号，用于通过车载单元模块实现对列车的控制，具体可以控制列车的运行状态，例如可以实现列车自动运行调整、列车运行状态监督和追踪、列车运行路径的安全防护、控制范围内列车管理、列车移动授权计算、列车休眠唤醒处理、列车超速防护、自动驾驶、站台门控制等功能。其中，列车运行路径的安全防护可以包括列车进路、调车进路、引导进路、非进路调车，超限防护、跳跃锁闭防护、照查防护等；控制范围内列车管理可以包括列车位置、列车速度、列车加速度、制动级别、制动参数、车门状态等。
此外，云服务器还可以实现现场设备状态显示、设备及进路控制命令处理以及其他与信号逻辑相关的功能。云服务器还可以实现系统维护和监测信息的记录、存储，并与其他云设备接口，支持数据后续处理等功能。
轨旁全电子执行单元2用于接收轨旁控制信号，并通过轨旁控制信号对轨旁设备进行控制。轨旁全电子执行单元的功能具体可以包括：轨旁信号机设备控制，并通过无线方式与云服务器进行信息交互；轨旁道岔设备控制，并通过无线方式与云信号服务器进行信息交互；轨旁通用继电接口设备控制，并通过无线方式与云信号服务器进行信息交互。
车载单元模块3用于接收车辆控制信号，并通过车辆控制信号对列车进行控制。车载单元模块的功能具体可以包括：测速测距，与速度传感器、雷达、加速度计接口；控制车门打开或关闭；通过车辆接口控制列车休眠和唤醒。
本发明实施例中提供的列车运行控制系统，将现有技术中列车运行控制系统的功能移植到云服务器中，通过云服务器与轨旁全电子执行单元以及车载单元模块无线通信连接，实现云服务器对轨旁设备以及列车进行统一控制。轨旁设备通过轨旁全电子执行单元进行电子化控制，减少了组合架，减少投资成本和系统维护难度。本发明实施例中提供的列车运行控制系统，逻辑运算集中化，逻辑运算在云云服务器实现，利于后续的扩容和性能提升，减少了各类硬件设备，减少维护量；采用的硬件种类减少、系统结构简单、子系统耦合性降低，系统维护信息集中，便于后续数据加工。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车运行控制系统，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式包括：分散式配置方式和集中式配置方式。
具体地，本发明实施例中云服务器实现对轨旁全电子执行单元进行控制时，其配置方式可以包括分散式配置方式以及集中式配置方式。其中，分散式配置方式是指云服务器配置有多个边缘云平台，通过边缘云平台在本地实现云服务器的功能对轨旁全电子执行单元以及车载单元模块进行控制。集中式配置方式是指保留现有的列车运行控制系统中的ATS，通过ATS实现对列车的控制，并通过云服务器实现对轨旁全电子执行单元的集中控制。
本发明实施例中提供了两种配置方式，使得列车运行控制系统的结构更加灵活，可以适应于更广泛的场景。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车运行控制系统，所述列车运行控制系统对应的目标区域内配置有多个设备集中区域，每个设备集中区域内包含有多组轨旁设备。
具体地，目标区域是指列车运行控制系统能够实现控制功能的区域，在目标区域内可以配置有多个设备集中区域，即将该目标区域划分为多个设备集中区域，每个设备集中区域内均包含有多组轨旁设备，每组轨旁设备具体可以包括每个车站存在的信号机、道岔、区段、站台门、防淹门、车库门、洗车机等设备。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车运行控制系统，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式为分散式配置方式，所述列车运行控制系统还包括多个边缘云平台，每个边缘云平台均与所述云服务器无线通信连接；
每个边缘云平台均对应于一个所述设备集中区域，且每个边缘云平台与对应的设备集中区域内包含的轨旁全电子执行单元无线通信连接。
具体地，当云服务器与轨旁全电子执行单元之间选择分散式配置方式进行配置时，列车运行控制系统还包括多个边缘云平台，每个边缘云平台均与云服务器无线通信连接。每个边缘云平台均对应于一个设备集中区域，每个边缘云平台具体可以是车站本地云平台，实现对设备集中区域内包含的轨旁全电子执行单元以及车载单元模块进行控制。其中，每个边缘云平台与对应的设备集中区域内包含的轨旁全电子执行单元无线通信连接。
本发明实施例中，通过边缘云平台可以实现车载逻辑地面化，减少车载设备，利于设备维护，减少车载环境对于列车运行控制系统的影响。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车运行控制系统，每个边缘云平台与对应的集中站区域内包含的轨旁全电子执行单元通过以太网实现无线通信连接。
具体地，每个边缘云平台通过以太网实现与轨旁全电子执行单元的无线通信连接，可以保证信息交互的网络化，使得信息传输更加便利。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车运行控制系统，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式为集中式配置方式，目标区域内配置的每个设备集中区域内包含的列车自动监控系统ATS以及轨旁全电子执行单元均与所述云服务器无线通信连接。
具体地，当云服务器与轨旁全电子执行单元之间选择集中式配置方式进行配置时，目标区域内配置的每个设备集中区域内包含的ATS以及轨旁全电子执行单元均与云服务器无线通信连接，通过ATS对设备集中区域内的列车进行控制，通过轨旁全电子执行单元对设备集中区域内的轨旁设备进行控制。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车运行控制系统，所述云服务器设置于云机房内，边缘云平台通过网络与机房内的云服务器进行无线通信连接。
图2为本发明实施例中提供的一种列车运行控制方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：
S1，通过云服务器基于列车运行策略，生成轨旁控制信号以及车辆控制信号；
S2，通过轨旁全电子执行单元基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；
S3，通过车载单元模块基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
具体地，本发明实施例中提供的列车运行控制方法的执行主体为上述实施例中的列车运行控制系统，其中步骤S1通过列车运行控制系统中的云服务器实现，步骤S2通过列车运行控制系统中的轨旁全电子执行单元实现，步骤S3通过列车运行控制系统中的车载单元模块实现。具体处理过程参见上述系统类实施例，本发明实施例中在此不再赘述。
图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行列车运行控制方法，该方法包括：通过云服务器基于列车运行策略，生成轨旁控制信号以及车辆控制信号；通过轨旁全电子执行单元基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；通过车载单元模块基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的列车运行控制方法，该方法包括：通过云服务器基于列车运行策略，生成轨旁控制信号以及车辆控制信号；通过轨旁全电子执行单元基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；通过车载单元模块基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的列车运行控制方法，该方法包括：通过云服务器基于列车运行策略，生成轨旁控制信号以及车辆控制信号；通过轨旁全电子执行单元基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；通过车载单元模块基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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 (10)

1.一种列车运行控制系统，其特征在于，包括：云服务器、轨旁全电子执行单元以及车载单元模块；
所述云服务器分别与所述轨旁全电子执行单元以及所述车载单元模块无线通信连接；
所述云服务器用于基于列车运行策略，生成轨旁控制信号以及车辆控制信号，并分别将所述轨旁控制信号以及所述车辆控制信号发送至所述轨旁全电子执行单元以及所述车载单元模块；
所述轨旁全电子执行单元用于基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；所述车载单元模块用于基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
2.根据权利要求1所述的列车运行控制系统，其特征在于，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式包括：分散式配置方式和集中式配置方式。
3.根据权利要求2所述的列车运行控制系统，其特征在于，所述列车运行控制系统对应的目标区域内配置有多个设备集中区域，每个设备集中区域内包含有多组轨旁设备。
4.根据权利要求3所述的列车运行控制系统，其特征在于，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式为分散式配置方式，所述列车运行控制系统还包括多个边缘云平台，每个边缘云平台均与所述云服务器无线通信连接；
每个边缘云平台均对应于一个所述设备集中区域，且每个边缘云平台与对应的设备集中区域内包含的轨旁全电子执行单元无线通信连接。
5.根据权利要求4所述的列车运行控制系统，其特征在于，每个边缘云平台与对应的集中站区域内包含的轨旁全电子执行单元通过以太网实现无线通信连接。
6.根据权利要求3所述的列车运行控制系统，其特征在于，所述云服务器与所述轨旁全电子执行单元之间的配置方式为集中式配置方式，目标区域内配置的每个设备集中区域内包含的列车自动监控系统ATS以及轨旁全电子执行单元均与所述云服务器无线通信连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的列车运行控制系统，其特征在于，所述云服务器设置于云机房内。
8.一种列车运行控制方法，其特征在于，包括：
通过云服务器基于列车运行策略生成轨旁控制信号以及车辆控制信号；
通过轨旁全电子执行单元基于所述轨旁控制信号控制轨旁设备的工作状态；
通过车载单元模块基于所述车辆控制信号控制列车的运行状态。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求8所述的列车运行控制方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述的列车运行控制方法的步骤。
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