CN112477929B - 列车运行控制方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种列车运行控制方法、装置和电子设备，方法应用于车载主机；首先接收目标设备发送的第一信息；其中，目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据；然后获取当前列车的位置信息；最后基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制。该方法中，车载主机可以接收地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块所发送的第一信息，并且，该车载主机可以基于获取到的第一信息、位置信息，以及预先存储在车载设备中的第二信息实现对列车的控制，由于降低了对地面轨旁设备的功能需求，从而可以减少地面轨旁设备，进而降低成本。

Description

列车运行控制方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及铁路列车运行技术领域，尤其是涉及一种列车运行控制方法、装置和电子设备。

背景技术

中国列车运行控制系统包括CTCS-0/1/2/3/4共5级，现有列车运行控制系统包括普速铁路应用系统和高速铁路应用系统，其中，普速铁路应用系统通常为CTCS-0级系统，包括地面设备和车载设备；高速铁路应用系统通常为CTCS-2/3级系统，CTCS-2级系统由地面轨道电路及应答器向车载设备传输列车相关信息，以通过车载设备完成信息处理；CTCS-3级系统是通过GSM-R无线通道实现车与地之间的通信，实现安全防护功能，并且以CTCS-2级列控系统作为后备系统。上述列车运行控制系统中，地面设备配置较多，系统构成较为复杂，投资和维护成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车运行控制方法、装置和电子设备，以减少地面轨旁设备，降低成本。

本发明提供的一种列车运行控制方法，所述方法应用于车载主机；所述方法包括：接收目标设备发送的第一信息；其中，所述目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；所述第一信息包括所述前一列车的位置数据和速度数据；获取所述当前列车的位置信息；基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制；其中，所述第二信息包括线路信息和进路信息。

进一步的，所述车载主机与所述当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，所述第二车载北斗模块与目标设备之间通过北斗短报文通信连接；所述接收目标设备发送的第一信息的步骤包括：通过所述第二车载北斗模块，接收所述目标设备发送的第一信息。

进一步的，所述车载主机与所述当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，所述第二车载北斗模块与北斗卫星通信连接；所述当前列车的位置信息通过下述方式确定：通过所述第二车载北斗模块和所述北斗卫星，确定所述当前列车的位置信息。

进一步的，所述基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制的步骤包括：基于预先存储的所述第二信息，建立车载电子地图；基于所述位置信息，在所述车载电子地图上匹配出所述当前列车的定位位置；基于所述定位位置，从预先存储的所述第二信息中，读取目标信息；其中，所述目标信息包括与所述定位位置相匹配的目标线路信息和目标列车进路信息；基于所述第一信息，以及读取到的所述目标信息对所述当前列车进行控制。

进一步的，所述车载主机与所述当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，所述第二车载北斗模块与地面控制中心通信连接；所述基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制的步骤包括：如果所述当前列车到达距离信号机的预设范围内，通过所述第二车载北斗模块，接收编码信息；其中，所述编码信息通过下述方式确定：通过所述地面控制中心对信号机的显示状态进行编码，得到编码信息，将所述编码信息发送至所述第二车载北斗模块；对接收到的所述编码信息进行解码，以确定所述信号机的显示状态；基于所述显示状态、所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的所述第二信息，对所述当前列车进行控制。

进一步的，所述车载主机和所述第二车载北斗模块分别与车载记录模块通信连接；所述方法还包括：通过所述车载记录模块记录所述车载主机发出的控制指令，以及记录通过所述第二车载北斗模块接收到的所述第一信息。

进一步的，所述地面控制中心和所述第二车载北斗模块分别与信息采集模块通信连接，所述方法还包括：通过所述第二车载北斗模块接收轨道电路信息；其中，所述轨道电路信息通过下述方式得到：通过所述信息采集模块接收所述地面控制中心发送的所述轨道电路信息，将所述轨道电路信息发送至所述第二车载北斗模块。

本发明提供的一种列车运行控制装置，所述装置设置于车载主机；所述装置包括：接收模块，用于接收目标设备发送的第一信息；其中，所述目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；所述第一信息包括所述前一列车的位置数据和速度数据；获取模块，用于获取所述当前列车的位置信息；控制模块，用于基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制；其中，所述第二信息包括线路信息和进路信息。

本发明提供的一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现上述任一项所述的列车运行控制方法。

本发明提供的一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述任一项所述的列车运行控制方法。

本发明提供的列车运行控制方法、装置和电子设备，方法应用于车载主机；首先接收目标设备发送的第一信息；其中，该目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据；然后获取当前列车的位置信息；最后基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制。该方法中，车载主机可以接收地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块所发送的第一信息，并且，该车载主机可以基于获取到的第一信息、位置信息，以及预先存储在车载设备中的第二信息实现对列车的控制，由于降低了对地面轨旁设备的功能需求，从而可以减少地面轨旁设备，进而降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种列车运行控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种列车运行控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种列车运行控制方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种列车运行控制方法的流程图；

图5为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6为本发明实施例提供的一种列车运行控制装置的结构示意图；

图7为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

下面将结合实施例对本发明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。

在原铁道部《中国列车运行控制系统CTCS技术规范总则》中规划了CTCS-0/1/2/3/4(CTCS英文：Chinese Train Control System，中文：中国列车运行控制系统)共5级。

(1)普速铁路应用系统

CTCS-0级车载设备是由通用式机车信号和列车运行监控记录装置(LKJ，L、K和J分别为“列车”“控制”和“监视”的拼音首字母)组成。车载设备存储线路信息，临时限速随机车出机务段之前，通过U盘输入到车载设备，车载设备显示起辅助司机驾驶作用。

(2)高速铁路应用系统

CTCS-2/3列控系统已经是我国高铁的标准配置，车载设备均不存储线路数据，通过接收地面信息，对地面信息进行处理。

CTCS-2级列控系统车载设备完成地面ZPW-2000(ZPW中文：自动闭塞移频无绝缘轨道电路)轨道电路及应答器传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车等信息的接收及处理，生成速度与目标距离模式曲线实现对列车的安全防护。

CTCS-3级列控系统是通过GSM-R无线通道实现车与地之间的通信，实现安全防护功能，并且以CTCS-2级列控系统作为后备系统。车载设备通过GSM-R(Global System forMobile Communications–Railway，铁路数字移动通讯系统)无线通道接收来自地面无线闭塞中心(Radio Block Center，简称RBC)行车许可信息进行相应处理，生成速度与目标距离模式曲线实现对列车的安全防护。当无线通道连接超时等特殊情况下，自动降级到CTCS-2级列控系统。

上述列车运行控制系统中，地面设备配置较多，系统构成较为复杂，投资和维护成本也较高。基于此，本发明实施例提供了一种列车运行控制方法、装置和电子设备，该技术可以应用于对列车的运行控制中。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种列车运行控制方法进行详细介绍；该方法应用于车载主机，在实际实现时，该车载主机可以由符合SIL4(SIL英文全称：Safety Integrity Level，安全完整性等级)级安全设计要求的安全计算机平台组成，一般可以按照二乘二取二或三取二冗余架构设计，主要用于完成安全相关功能的计算；如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，接收目标设备发送的第一信息；其中，目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据。

上述第一车载北斗模块也可以称为车载北斗设备，可以用于完成北斗定位，以及北斗短报文的接收和发送等。上述地面控制中心可以用于向车载设备发送指令和需求信息，还可以接收车载设备发送的列车相关信息，通常所有运行列车的车载设备都需要与地面控制中心进行信息交换；其中，车载设备通常包括车载主机以及其他车载相关装置，如车载北斗模块、速度传感器等。在实际实现时，车载主机可以接收地面控制中心发送的第一消息，或者，可以接收当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块发送的第一消息，或者，可以同时接收地面控制中心和当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块发送的第一消息，该第一消息可以包括当前列车的前一列车的位置数据、前一列车的速度数据、给后车发送位置信息、给后车发送速度信息、区段临时限速数据、地面信号机显示信息、紧急调度命令信息以及保持车地联系必要信息等可变信息。

步骤S104，获取当前列车的位置信息。

上述位置信息可以包括当前列车的经纬度坐标等；在实际实现时，当需要对当前列车进行控制时，需要获取到该当前列车的位置信息。

步骤S106，基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制；其中，第二信息包括线路信息和进路信息。

上述第二信息通常预先存储在车载设备的存储单元内，该第二消息可以包括当前列车的自身定位信息、线路基础信息、进路信息、当前列车本身构造限速信息等；在实际实现时，车载主机可以基于获取到的第一信息和位置信息，结合车载设备中预先存储的第二信息，以前车尾部安全包络最后端、禁止信号机位置、道口占用为危险点或以临时限速区入口作为列车限速值，在考虑一定的安全余量作为停车点，按照目标-距离一次曲线模式曲线进行列车控车计算，以实现对列车的控制。

本发明实施例提供的一种列车运行控制方法，应用于车载主机；首先接收目标设备发送的第一信息；其中，该目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据；然后获取当前列车的位置信息；最后基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制。该方法中，车载主机可以接收地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块所发送的第一信息，并且，该车载主机可以基于获取到的第一信息、位置信息，以及预先存储在车载设备中的第二信息实现对列车的控制，由于降低了对地面轨旁设备的功能需求，从而可以减少地面轨旁设备，进而降低成本。

本发明实施例还提供了另一种列车运行控制方法，该方法在上述实施例方法的基础上实现；该方法重点描述接收目标设备发送的第一信息的具体过程，该方法中，车载主机与当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，第二车载北斗模块与目标设备之间通过北斗短报文通信连接；该第二车载北斗模块也可以称为车载北斗设备，可以用于完成北斗定位，以及北斗短报文的接收和发送等。车载主机和第二车载北斗模块分别与车载记录模块通信连接；地面控制中心和第二车载北斗模块分别与信息采集模块通信连接，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S202，通过第二车载北斗模块，接收目标设备发送的第一信息；其中，所述目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；所述第一信息包括所述前一列车的位置数据和速度数据。

在实际实现时，第二车载北斗模块可以通过北斗短报文接收目标设备发送的第一消息，并发送至对应的车载主机；需要说明的是，北斗卫星导航系统短报文为授权服务，民用版容量49个汉字，军用版容量120个汉字，发送频率是1秒1次，受报文信息量及发送速率的制约，基于短报文方式的列控车载设备总体思路扬长避短，通过短报文可以只传递上述可变信息。短报文信息互传既能实现一点对多点、也可以实现点对点的互传。利用此技术特点相对应的可以构成车-地面控制中心间短报文信息互传、车-车间短报文信息互传两种模式，如果目标设备为地面控制中心，车载主机通过第二车载北斗模块，接收地面控制中心发送的第一信息，该信息交换模式即为车-地面控制中心间短报文信息互传模式，也可以简称为车-地监控模式；如果目标设备为当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块，车载主机通过第二车载北斗模块，接收当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块发送的第一信息，该信息交换模式即为车-车间短报文信息互传模式，也可以简称为车-车监控模式。

需要说明的是，通常车-地监控模式作为列控系统的正常主用模式；当车-地监控模式连续3个周期出现连接失败情况时，可以启动车-车监控模式，进行当前列车的车载设备与前一列车的车载设备的直接点对点信息交换，车载主机综合前一列车发送的位置及速度信息、结合自身定位信息、线路基础信息、列车本身构造限速信息，以前一列车尾部安全包络最后端、禁止信号机位置、道口占用为危险点，或以临时限速区入口作为列车限速值，在考虑一定的安全余量作为停车点，按照目标-距离一次曲线模式进行列车控车计算，可以将车-车间短报文信息互传模式作为列车在区间行驶补充模式。

在实际实现时，车载工作模式除了包括上述车-地监控模式，以及车-车监控模式外，通常还包括目视行车、调车模式、隔离模式、休眠模式和启动模式；其中，目视行车通常是在车-地监控模式、车-车监控模式均失败的情况下，列车在区间或在禁止信号机前停车，司机与调度员进行电话沟通，得到调度命令后，转为目视行车。目视行车模式时车载以不超过45km/h固定速度值监控列车运行超速进行防护，同时车载设备10持续呼叫地面控制中心20；一旦呼叫成功，信息足够实现目标-距离控制计算，经司机确认自动转为车-地监控模式；调车模式可以理解为列车在站内进行调车作业，停车由司机转为调车模式，司机以调车信号机显示行车，车载以不超过40km/h固定速度值监控列车运行，超速进行防护；隔离模式可以理解为列车停车，司机进行隔离操作，车载设备不再参与列车监控，完全由司机进行驾驶；休眠模式可以理解为机车或动车组入库，司机进行该操作，车载设备进入休眠模式；列车或动车组运行过程中，非本务机车或动车组牵引端的车载设备进入休眠模式，不参与控车；启动模式可以是机车或动车组出库前，司机上电启动车载设备，车载设备自检成功后，司机输入车次号、司机号等基础信息，车载设备根据北斗定位成功，接收地面控制中心命令进行控车计算。

需要说明的是，由于北斗卫星短报文字节数固定，对发送的信息报文长度有一定限制，信息报文的设计应尽量简单，在考虑报文头尾、时间戳、加密编码等附加信息之外，保证单个报文占用字节数较少。对超过长度的报文，需要建立长报文通信协议。长报文通信协议借鉴TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)协议的网络数据传输控制思想以及卫星TCP/IP数据传输技术中对数据通信控制的方法，保证利用北斗卫星系统通信的可靠性。将大数据包进行拆分并加相应的包头，接收端对接收的数据包拆除包头，并对数据合并，如果有数据包丢失，则要求发送端重新发送丢失的数据包，直到所有的数据接收完毕为止，同时采取超时控制措施，保证通信效率和降低通信费用。一个完整的长报文发送包括报文发送、查询响应信息分析和补包三部分。查询响应信息是指发送端发送查询信息后接收端的回应信息。如果数据一次性发送成功，就不需要数据补包。目前北斗的信道传输质量是10^-5，也就是平均传输10⁵个比特可能产生1个错误。北斗电文最长为1680bit，单包的成功率可以达到99％，长报文分包越多，成功率越低，在实际应用中采取技术措施对信息的重传和纠错进行处理。

步骤S204，获取当前列车的位置信息。

步骤S206，基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制；其中，第二信息包括线路信息和进路信息。

步骤S208，通过车载记录模块记录车载主机发出的控制指令，以及记录通过第二车载北斗模块接收到的第一信息。

上述车载记录模块也可以称为车载记录器，该车载记录模块可以用于实时记录车载设备中的车载主机发出的控制命令，以及记录从第二车载北斗模块接收到的信息，如，第二车载北斗模块接收到的地面控制中心发送的第一信息，或者，第二车载北斗模块接收到的前一列车的第一车载北斗模块发送的第一信息等。

步骤S210，通过第二车载北斗模块接收轨道电路信息；其中，轨道电路信息通过下述方式得到：通过信息采集模块接收地面控制中心发送的轨道电路信息，将轨道电路信息发送至第二车载北斗模块。

在实际实现时，为了实现与普速铁路线路互联互通，在车载设备中可以增加轨道电路信息采集模块，该信息采集模块也可以称为信息采集单元(也可以称为轨道电路信息接收单元，Track Circuit information Receiving unit，简称TCR)；现有技术中，既有的普速铁路是由机车信号接收地面设备发送的轨道电路码序进行控车，机车信号设备是通过TCR接收前述码序；其中，该机车信号设备可以理解为车载计算机或车载电脑等；为了实现与普速铁路线路互联互通，可以有以下两种实现方式：一种是在既有的车载设备中加装能给第二车载北斗模块发送控制信息的设备，即上述信息采集模块；另一种是在第二车载北斗模块上装上信息采集模块，以接收轨道电路信息，即，可以将信息采集模块设置在第二车载北斗模块上。

通常车载软件应该兼容列车运行监控装置(LKJ)控车逻辑。在上下普速铁路线路时可以实现手动或自动转换成LKJ控车。在采用北斗短报文列控系统线路时，也可以把此功能作为后备模式使用，相应在车站接近区段、股道设置电码化，当北斗卫星通信发送故障时候，可以停车手动切换至LKJ加通用式机车(CTCS-0)模式。

本发明实施例提供的一种列车运行控制方法，首先通过第二车载北斗模块，接收目标设备发送的第一信息；然后获取当前列车的位置信息；最后基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制；通过车载记录模块记录车载主机发出的控制指令，以及记录通过第二车载北斗模块接收到的第一信息；通过第二车载北斗模块接收轨道电路信息；该方法中，车载主机可以接收地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块所发送的第一信息，并且，该车载主机可以基于获取到的第一信息、位置信息，以及预先存储在车载设备中的第二信息实现对列车的控制，由于降低了对地面轨旁设备的功能需求，从而可以减少地面轨旁设备，进而降低成本。

本发明实施例还提供了另一种列车运行控制方法，该方法在上述实施例方法的基础上实现；该方法重点描述基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制的具体过程，该方法中，车载主机与当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，第二车载北斗模块与北斗卫星通信连接；如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S302，接收目标设备发送的第一信息；其中，目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据。

步骤S304，获取当前列车的位置信息。

当前列车的位置信息通过该方式确定：通过第二车载北斗模块和北斗卫星，确定当前列车的位置信息；在实际实现时，通过第一车载北斗模块与北斗卫星进行信息交换，可以确定当前列车的具体位置信息。

步骤S306，基于预先存储的第二信息，建立车载电子地图。

在实际实现时，上述第二信息中通常还包括线路信息、坡度信息、桥、隧、道口、车站列车进路信息等固定信息，其中，车站列车进路信息包括进路长度、进路上道岔类型、线路速度值、曲线半径等，这些固定信息通常预先存储在车载设备的存储单元内，车载主机可以基于这些固定信息，建立车载电子地图。

步骤S308，基于位置信息，在车载电子地图上匹配出当前列车的定位位置。

车载主机基于该所确定的当前列车的具体位置信息，经过软件计算，在车载电子地图上找到线路地理位置的具体的定位位置，具体可以是将该当前列车的北斗定位经纬度坐标，转换为当前列车在电子地图上的定位位置。

步骤S310，基于定位位置，从预先存储的第二信息中，读取目标信息；其中，目标信息包括与定位位置相匹配的目标线路信息和目标列车进路信息。

具体的，基于该定位位置，从预先存储的第二信息中读取满足控车所需要的目标线路信息和目标列车进路等基础信息。

步骤S312，基于第一信息，以及读取到的目标信息对当前列车进行控制。

在实际实现时，可以基于第一信息，以及读取到的控车所需要的目标线路信息和目标列车进路等基础信息，对当前列车进行控制。

本发明实施例提供的一种列车运行控制方法，首先接收目标设备发送的第一信息；获取当前列车的位置信息；然后基于预先存储的第二信息，建立车载电子地图；基于位置信息，在车载电子地图上匹配出当前列车的定位位置；基于定位位置，从预先存储的第二信息中，读取目标信息；最后基于第一信息，以及读取到的目标信息对当前列车进行控制。该方法中，车载主机可以接收地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块所发送的第一信息，并且，该车载主机可以基于获取到的第一信息、位置信息，以及预先存储在车载设备中的第二信息实现对列车的控制，由于降低了对地面轨旁设备的功能需求，从而可以减少地面轨旁设备，进而降低成本。

本发明实施例还提供了另一种列车运行控制方法，该方法在上述实施例方法的基础上实现；该方法重点描述基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制的具体过程，该方法中，车载主机与当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，第二车载北斗模块与地面控制中心通信连接；如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤S402，接收目标设备发送的第一信息；其中，目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据。

步骤S404，获取当前列车的位置信息。

步骤S406，如果当前列车到达距离信号机的预设范围内，通过第二车载北斗模块，接收编码信息；其中，编码信息通过下述方式确定：通过地面控制中心对信号机的显示状态进行编码，得到编码信息，将编码信息发送至第二车载北斗模块。

本申请中，将车站信号机显示、进路信息逻辑处理编码上传车载方案，车站列车进路信号机通常包括进站信号机、出站信号机，大型车站或多车场车站同时布置进路信号机。车站联锁控制每架列车信号机的L\LU\UUS\UU\H\YB\灭灯等显示，其中，L表示绿灯，LU表示绿黄灯，UUS表示双黄闪，UU表示双黄，H表示红灯，YB表示引导信号白灯；并将显示结果上传至地面控制中心设备，由地面控制中心设备对信号机显示进行信息编码，得到编码信息，待当前列车临近列车信号机接近区段前方时，通过当前列车的车载设备中的第二车载北斗模块，将该编码信息发送至车载主机。

步骤S408，对接收到的编码信息进行解码，以确定信号机的显示状态。

车载主机接收到编码信息后，对该编码信息进行信息解码，还原地面信号机显示，按照列车信号机显示含义进行相应的目标-距离模式曲线计算，其中，计算该曲线所需要的坡度信息、线路信息等是从车载设备中预先存储的固定信息中得到的，地面控制中心只需要将列车进站后，停站的股道或站台等可变信息通过第二车载北斗模块上传至车载主机即可。

步骤S410，基于显示状态、第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制。

本发明实施例提供的一种列车运行控制方法，首先接收目标设备发送的第一信息；然后获取当前列车的位置信息；如果当前列车到达距离信号机的预设范围内，通过第二车载北斗模块，接收编码信息；对接收到的编码信息进行解码，以确定信号机的显示状态；基于显示状态、第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制。该方法中，车载主机可以接收地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块所发送的第一信息，并且，该车载主机可以基于获取到的第一信息、位置信息，以及预先存储在车载设备中的第二信息实现对列车的控制，由于降低了对地面轨旁设备的功能需求，从而可以减少地面轨旁设备，进而降低成本。

在实际实现时，在车载设备中通常还会增加雷达传感器，通过该雷达传感器采集当前列车的速度信息和方向信息，并发送给车载主机，以使车载主机基于所接收到的信息对当前列车进行控制。需要说明的是，车载设备中通常还包括一些其他部件，如：速度传感器、人机交互设备、车载记录应答器传输模块(备选)及天线等，其中，速度传感器可以用于采集列车的速度和方向信息；人机交互设备可以为司机提供移动闭塞下的驾驶列车所需的信息，包括：速度信息、距离信息、驾驶模式、辅助驾驶信息、列车状态信息等；同时提供司机输入相关列车参数信息的交互界面；车载记录应答器传输模块及天线可以用于接收地面应答器报文。

综合上述实施例可知，本申请中的列车运行控制方法，首次提出了基于北斗短报文列控系统车载设备的完整控车方案；提出了基于北斗短报文车-车通信的控车模式，完善了该列控系统的控车模式，对该系统构建虚拟闭塞或移动闭塞提升长大区间铁路运输效率提供了新的思路和控车方案；首次提出了基于北斗短报文列控系统与普速铁路路外互联互通技术方案，实现了对列车的灵活控制。

在实际实现时，动车组作为一个完整结构，需要通过车载设备完成车辆完整性检查，一般情况下，只需要监控总风管压力即可。在机车牵引车辆模式下，在隧道区域检测列车风压信息判断完整性时，可以通过与机车接口采集车头位置的总风管压力，通过与列尾设备的接口接收列尾采集的风管压力。通过比较总风管压力和列尾的风管压力的变化来判断列车完整性。

总风管压力和列尾汇报的风管压力存在如下规律：在未减压或减压后的稳定状态下，总风管压力与列尾汇报的风管压力基本保持一致；减压或充风过程中，列尾汇报的风管压力跟随总风管压力变化，但滞后于总风管压力的变化，且变化幅度与总风管压力一致；若列车管发生泄漏，列尾的风管压力会逐渐下降为零，而由于有机车风机不断充风的作用，从机车端检测到的总风管压力会在一定范围内波动，并不会下降为零。故完整性判断条件可以设置为：当列尾的风管压力下降，且列尾的风管压力小于总风管压力的差超过规定的值时，判断完整性丢失。

在调车模式下，由于可能进行摘解、重联等调车作业，列尾设备有可能无法与车载设备通信，在这些作业期间总风管压力和列尾的风管压力处于不稳定状态，或根本无法获得列尾的风管压力状态，故调车模式下一般不进行车辆完整性判断。

在非隧道区域可以通过检测列尾卫星定位信息判断完整性；若列尾主机加装了车载北斗模块，具备列车尾部定位功能，可以按下列方法判断完整性：

车载设备根据车头的测速信息计算车头的走行距离ST，根据列尾发送的卫星定位坐标、速度，同时考虑头尾传输延迟的因素，计算车尾在同一时间段内的走行距离SW，若ST-SW＞A，则说明在同一时间段内车头的走行距离长于车尾的走行距离(列车变长)，即列车发生了完整性丢失。其中，A为完整性判断余量，A必须考虑的因素包括：因车钩拉伸而导致的列车长度最大变化范围；计算ST产生的测距累积误差；列尾卫星定位设备的定位误差；信息传输延迟；为了避免误判而调节设置的判断余量。

使用列车风压信息检测的方式判断列车完整性，受外界环境影响较小，可同时适用于隧道区段和非隧道区段；在非隧道区段，使用列尾卫星定位与列车风压信息检测相结合的方式判断完整性。

在实际实现时，车载设备还包括以下功能：

1)速度、定位功能

动车组或机车配置速度传感器、雷达传感器、光电传感器测速测距，与北斗卫星导航数据一起进行kalman滤波，构成冗余的综合算法完成列车速度和定位功能。

A.零速度判断、防护功能

车载设备具有零速检测功能。当列车的速度持续低于设定的零速门限值达到一定时间时，则认为列车处于零速状态，零速状态是红灯防护、紧急制动缓解、列车制动试验等安全功能的依据。零速检测的门限值和判定时间值可配置，并且是唯一的。

B.空转打滑防护功能

空转是指安装于机车转向架动力轮上的速度传感器测量的轮对踏面线速度显著大于列车速度的不稳定状态，速度传感器测速通过参考雷达等轮轴式传感器测速结合加速度的实际可能的变化范围判断出空转状态。

滑行是指安装于机车转向架动力轮上的速度传感器测量的轮对踏面线速度显著小于列车速度的不稳定状态，速度传感器测速通过参考雷达等轮轴式传感器测速结合加速度的实际可能的变化范围判断出滑行状态。

当判断出测速轮对存在空转或者滑行时，通过雷达传感器和光电传感器测速进行补偿，保持车载系统的测速精度。

C.溜逸防护功能

列车停车期间，车载设备自动输出制动命令，防止列车溜逸。列车在未开放的信号机前停车时，车载设备输出牵引切除指令，同时监督列车的速度和位置信息，一旦检测到列车发生前向溜逸，立即施加制动，防止列车在信号开放前冒进信号。

D.退行防护功能

车载设备监督实际列车运行方向，比较检测的运行方向和建立/命令的运行方向；在列车发生退行时，车载设备监督列车的退行速度和距离。

如果列车出现了与建立/命令的运行方向相反的位移，并累积超过了退行余度，车载设备将实施制动。车载设备能够防护列车在最大坡道及任何负载情况下的退行，保证列车在最不利情况下的退行不超过系统允许的范围。

列车退行防护的相关标准如下：列车退行速度超过15km/h实施制动；列车退行最大距离为5米，超过后车载设备10将实施制动且不能缓解；退行防护余度是可配置的，在系统中唯一。

2)车载设备具有与车辆接口功能，实现对车辆制动控车命令的下达。

3)车载设备具有数据记录功能，实现数量分析记录。

另外，在特殊场景模式下还有一些计算补充措施，当列车在隧道、站房遮盖等北斗卫星信号偏弱的区域，线路设置个别的定位应答器对列车位置进行校正，满足车载设备计算模式曲线需要的定位信息精度要求。

当列车进入长大隧道，北斗卫星信号接收信号不好甚至会屏蔽。系统对进入长大隧道的列车发送的前车位置终点应至少包含整个长大隧道的长度，保证列车能够驶出隧道获得新的定位。前行列车未与北斗卫星通信，视为隧道内有车占用，地面控制中心将禁止后续列车进入隧道，前行列车机车出隧道口，与北斗卫星重新连接实现新的定位，直至实现完整性检查整列车出清隧道，地面控制中心再给后续列车发送前车位置终点。

针对低速率长周期，列控控车大间隔、低速要求，由于北斗短报文发送时延较长，采用该列控系统控车，应充分考虑到时延因素，列车追踪间隔在考虑正常的制动距离加安全距离基础上，考虑最长报文多次发送接收的时延影响，制动距离应考虑时延的安全防护距离，由于发送周期长、报文信息量少，应用的工程应以时速120公里以下铁路线路、大追踪间隔为主。

为进一步理解上述实施例，下面提供如图5所示的一种列车运行控制系统的结构示意图；图5中包括列车头部设备、列车尾部设备、调度集中系统数据网、地面设备数据网和北斗卫星通信网，其中，列车头部设备包括车载主机、车载北斗设备(对应于上述第二车载北斗模块)、北斗定位终端、列车完整性检查装置、测速模块、速度传感器、雷达传感器、无线电台、应答器接收单元、紧急制动接口、司机操纵台及常用制动接口等，这里无线电台、车载北斗设备、北斗定位终端、列车完整性检查装置、测速模块、应答器接收单元、紧急制动接口、司机操纵台及常用制动接口均与车载主机通信连接；速度传感器和雷达传感器均与测速模块连接；司机操纵台及常用制动接口还与输入接口和输出接口连接，输入接口和输出接口与DMI(人机交互界面)的连接。

列车尾部设备包括北斗通信终端、列车完整性检查装置和车尾风压力测试模块。地面设备包括地面控制中心、调度中心、卫星差分站、车站连锁装置和车站调度分机，这些地面设备共同组成地面设备数据网，其中，车站连锁装置分别与卫星差分站和车站调度分机通信连接，地面控制中心分别与调度中心和车站连锁装置通信连接，调度中心与车站调度分机共同组成调度集中系统数据网；卫星差分站、列车尾部设备中的北斗通信终端、列车头部设备中的车载北斗设备和北斗定位终端均与北斗卫星通信连接，共同组成北斗卫星通信网。另外，图5中还包括多个技术作业站，技术作业站处可以设置信号机和应答器。

上述车载北斗设备与地面控制中心之间通过北斗短报文通信连接；车载设备中预先存储有线路信息和进路信息等固定信息，车载主机还可以基于预先存储的固定信息，建立车载电子地图，车载主机通过车载北斗设备接收地面控制中心和/或前一列车车载设备发送的可变信息，通过车载北斗设备与北斗卫星进行通信，确定当前列车的位置信息，车载主机在车载电子地图上匹配出定位位置，基于该定位位置读取预先存储的固定信息，对列车进行控制，其中，车载主机通过车载北斗设备与地面控制中心进行信息交互的方式为基于北斗短报文的车-地监控模式，车载主机通过车载北斗设备与前一列车车载设备进行信息交互的方式为基于北斗短报文的车-车监控模式。

基于北斗短报文列控系统车载设备控车方案实现了以车载设备为主，大量减少地面轨旁设备，降低地面轨旁设备投资、减少工程地面轨旁设备全生命周期内维修维护的理念，完善了该列控系统的体系架构，保证了该系统既可用于穿越沙漠、戈壁、自然环境恶劣、无人区铁路构建虚拟闭塞或移动闭塞的需要，并且车载设备兼容LKJ也可以实现与普速CTCS-0级铁路的互联互通。

本发明实施例还提供了一种列车运行控制装置的结构示意图，该装置设置于车载主机；如图6所示，装置包括：接收模块60，用于接收目标设备发送的第一信息；其中，目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据；获取模块61，用于获取当前列车的位置信息；控制模块62，用于基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制；其中，第二信息包括线路信息和进路信息。

本发明实施例提供的一种列车运行控制装置，该装置设置于车载主机；首先接收目标设备发送的第一信息；其中，该目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；第一信息包括前一列车的位置数据和速度数据；然后获取当前列车的位置信息；最后基于第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制。该装置中，车载主机可以接收地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块所发送的第一信息，并且，该车载主机可以基于获取到的第一信息、位置信息，以及预先存储在车载设备中的第二信息实现对列车的控制，由于降低了对地面轨旁设备的功能需求，从而可以减少地面轨旁设备，进而降低成本。

进一步的，车载主机与第二车载北斗模块通信连接，第二车载北斗模块与目标设备之间通过北斗短报文通信连接；接收模块60还用于：通过第二车载北斗模块，接收目标设备发送的第一信息。

进一步的，车载主机与第二车载北斗模块通信连接，第二车载北斗模块与北斗卫星通信连接；该装置还包括确定模块，该确定模块用于：通过第二车载北斗模块和北斗卫星，确定当前列车的位置信息。

进一步的，控制模块62用于：基于预先存储的第二信息，建立车载电子地图；基于位置信息，在车载电子地图上匹配出当前列车的定位位置；基于定位位置，从预先存储的第二信息中，读取目标信息；其中，目标信息包括与定位位置相匹配的目标线路信息和目标列车进路信息；基于第一信息，以及读取到的目标信息对当前列车进行控制。

进一步的，车载主机与第二车载北斗模块通信连接，第二车载北斗模块与地面控制中心通信连接；控制模块62用于：如果当前列车到达距离信号机的预设范围内，通过第二车载北斗模块，接收编码信息；其中，编码信息通过下述方式确定：通过地面控制中心对信号机的显示状态进行编码，得到编码信息，将编码信息发送至第二车载北斗模块；对接收到的编码信息进行解码，以确定信号机的显示状态；基于显示状态、第一信息、位置信息以及预先存储的第二信息，对当前列车进行控制。

进一步的，车载主机和第二车载北斗模块分别与车载记录模块通信连接；该装置还用于：通过车载记录模块记录车载主机发出的控制指令，以及记录通过第二车载北斗模块接收到的第一信息。

进一步的，地面控制中心和第二车载北斗模块分别与信息采集模块通信连接，该装置还用于：通过第二车载北斗模块接收轨道电路信息；其中，轨道电路信息通过下述方式得到：通过信息采集模块接收地面控制中心发送的轨道电路信息，将轨道电路信息发送至第二车载北斗模块。

本发明实施例所提供的列车运行控制装置，其实现原理及产生的技术效果和前述列车运行控制方法实施例相同，为简要描述，列车运行控制装置实施例部分未提及之处，可参考前述列车运行控制方法实施例中相应内容。

本发明实施例还提供了一种电子设备，参见图7所示，该电子设备包括处理器130和存储器131，该存储器131存储有能够被处理器130执行的机器可执行指令，该处理器130执行机器可执行指令以实现上述列车运行控制方法。

进一步地，图7所示的电子设备还包括总线132和通信接口133，处理器130、通信接口133和存储器131通过总线132连接。

其中，存储器131可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口133(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线132可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器130中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器130可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器131，处理器130读取存储器131中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，该机器可执行指令促使处理器实现上述列车运行控制方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的列车运行控制方法、装置和电子设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以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。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种列车运行控制方法，其特征在于，所述方法应用于车载主机；所述方法包括：

接收目标设备发送的第一信息；其中，所述目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；所述第一信息包括所述前一列车的位置数据和速度数据；

获取所述当前列车的位置信息；

基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制；其中，所述第二信息包括线路信息和进路信息；

所述车载主机与所述当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，所述第二车载北斗模块与地面控制中心通信连接；所述基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制的步骤包括：

如果所述当前列车到达距离信号机的预设范围内，通过所述第二车载北斗模块，接收编码信息；其中，所述编码信息通过下述方式确定：通过所述地面控制中心对信号机的显示状态进行编码，得到编码信息，将所述编码信息发送至所述第二车载北斗模块；

对接收到的所述编码信息进行解码，以确定所述信号机的显示状态；

基于所述显示状态、所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的所述第二信息，对所述当前列车进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车载主机与所述当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，所述第二车载北斗模块与目标设备之间通过北斗短报文通信连接；所述接收目标设备发送的第一信息的步骤包括：

通过所述第二车载北斗模块，接收所述目标设备发送的第一信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车载主机与所述当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，所述第二车载北斗模块与北斗卫星通信连接；

所述当前列车的位置信息通过下述方式确定：

通过所述第二车载北斗模块和所述北斗卫星，确定所述当前列车的位置信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制的步骤包括：

基于预先存储的所述第二信息，建立车载电子地图；

基于所述位置信息，在所述车载电子地图上匹配出所述当前列车的定位位置；

基于所述定位位置，从预先存储的所述第二信息中，读取目标信息；其中，所述目标信息包括与所述定位位置相匹配的目标线路信息和目标列车进路信息；

基于所述第一信息，以及读取到的所述目标信息对所述当前列车进行控制。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车载主机和所述第二车载北斗模块分别与车载记录模块通信连接；所述方法还包括：

通过所述车载记录模块记录所述车载主机发出的控制指令，以及记录通过所述第二车载北斗模块接收到的所述第一信息。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，地面控制中心和所述第二车载北斗模块分别与信息采集模块通信连接，所述方法还包括：

通过所述第二车载北斗模块接收轨道电路信息；其中，所述轨道电路信息通过下述方式得到：通过所述信息采集模块接收所述地面控制中心发送的所述轨道电路信息，将所述轨道电路信息发送至所述第二车载北斗模块。

7.一种列车运行控制装置，其特征在于，所述装置设置于车载主机；所述装置包括：

接收模块，用于接收目标设备发送的第一信息；其中，所述目标设备包括：地面控制中心和/或当前列车的前一列车中的第一车载北斗模块；所述第一信息包括所述前一列车的位置数据和速度数据；

获取模块，用于获取所述当前列车的位置信息；

控制模块，用于基于所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的第二信息，对所述当前列车进行控制；其中，所述第二信息包括线路信息和进路信息；

所述车载主机与所述当前列车中的第二车载北斗模块通信连接，所述第二车载北斗模块与地面控制中心通信连接；所述控制模块还用于：

如果所述当前列车到达距离信号机的预设范围内，通过所述第二车载北斗模块，接收编码信息；其中，所述编码信息通过下述方式确定：通过所述地面控制中心对信号机的显示状态进行编码，得到编码信息，将所述编码信息发送至所述第二车载北斗模块；

对接收到的所述编码信息进行解码，以确定所述信号机的显示状态；

基于所述显示状态、所述第一信息、所述位置信息以及预先存储的所述第二信息，对所述当前列车进行控制。

8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现权利要求1-6任一项所述的列车运行控制方法。

9.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现权利要求1-6任一项所述的列车运行控制方法。

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