CN112519836A - 一种列车运行制式自动切换方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种列车运行制式自动切换方法及系统，该方法包括：在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；根据地面设备信息，确定列车的目标运行制式；将列车的当前运行制式切换至目标运行制式。本发明提供的列车运行制式自动切换方法及系统，实现了在同一车载设备中兼容多种地面轨道制式，以根据运行线路上轨旁设备的输入信息，自动进行运动制式的切换，同时实现了准移动和移动闭塞运行的无缝切换，能够满足城市轨道交通线路改造需求、铁路线路开行CBTC列车需求以及城际铁路与市域铁路互联互通运行的技术需求。
Description
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制式自动切换方法及系统。
背景技术
目前尚在运营的城市轨道交通线路，多采用基于轨道电路的准移动闭塞系统(Track-circuit Based Train Control，TBTC))。
一方面，随着既有线路设备的持续老化、缺乏备件、系统运行和维护成本增大、故障频发等现状，存在全线改造的需求。现有的改造方法主要包括：停运改造和整体切换改造。由于停运改造需要关闭全线路，因此无法满足城市客运需求；而整体切换改造的施工和调试都在夜间停运后开展，且涉及到既有设备维护、多专业的交叉施工，因此改造难度高。
另一方面，随着铁路控制系统的进步，中国列车运行控制系统(Chinese TrainControl System)以及基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Control)相较于传统的TBTC控制系统，能够有效地实现运能提升，提高既有线路的资源利用率，满足乘客高密度通勤需求，具有极大的经济效益和社会效益，因此，在现有的铁路线路上采用更为先进的控制系统，是当前亟需解决的技术难题。
最后，由于新建的城际铁路一般是按照CBTC级别运行，并采用C2ATO作为后备模式，但是现有的城市轨道交通线路还存在采用TBTC级别运行，从而导致干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通之间的互联互通无法实现。
有鉴于此，亟需提供一种新的列车行车控制方法，能够满足同一列车在各个不同运行制式区域之间的无障碍运行。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种列车运行制式自动切换方法及系统。
本发明提供一种列车运行制式自动切换方法，包括：在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
根据本发明提供的一种列车运行制式自动切换方法，所述共管区域是指允许运行CBTC运行制式、TBTC运行制式和C2ATO运行制式中的至少两个运行制式的区域。
根据本发明提供的一种列车运行制式自动切换方法，所述地面设备信息包括CBTC制式信息、TBTC制式信息以及C2ATO制式信息中的至少一种；所述CBTC制式信息包括：可变应答器信息、区域控制器移动授权信息、自动列车监控系统的调度命令、联锁通信报文以及LTE或WLAN通信信息中的至少一种；所述TBTC制式信息包括：固定应答器信息、轨道电路信息码、感应环线通信信息中的至少一种；所述C2ATO制式信息包括：应答器组信息、轨道电路信息码以及GSM-R通信中的至少一种。
根据本发明提供的一种列车运行制式自动切换方法，所述根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式，包括：利用预先设置的地面信息特征库对所述地面设备信息进行匹配识别，获取与所述地面设备信息对应的地面制式特征，所述地面制式特征包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的至少一种；根据所述地面制式特征在满足预设约束条件的情况下，确定所述列车的目标运行制式；所述目标运行制式为CBTC运行制式、TBTC运行制式和C2ATO运行制式中一种。
根据本发明提供的一种列车运行制式自动切换方法，在所述地面制式特征仅包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的一种的情况下，将所述地面制式特征对应的运行制式作为所述目标运行制式；在确定所述目标运行制式与所述当前运行制式相同的情况下，保持所述当前运行制式继续运行。
根据本发明提供的一种列车运行制式自动切换方法，在所述地面制式特征仅包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的至少两种的情况下，所述根据所述地面制式特征在满足预设约束条件的情况下，确定所述列车的目标运行制式，包括：
按预设优先级，选择所述地面制式特征中优先级别最高的制式信息对应的运行制式作为预设目标运行制式。
根据本发明提供的一种列车运行制式自动切换方法，所述预设优先级为：所述C2ATO制式特征的优先级别高于所述TBTC制式特征的优先级别但低于所述CBTC制式特征的优先级别；
若将所述预设目标运行制式作为目标运行制式，并将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式后，移动授权的变化不会导致列车紧急制动、所述列车的定位信息不丢失，且不会导致所述列车的运行制式在所述当前运行制式与所述目标运行制式之间进行乒乓切换，则将所述预设目标运行制式作为所述目标运行制式。
根据本发明提供的一种列车运行制式自动切换方法，所述将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式，包括：根据所述当前运行制式和所述目标运行制式，分别确定所述当前运行制式对应的接口模块以及所述目标运行制式对应的接口模块；停止对所述当前运行制式对应的接口模块的调用，并调用所述目标运行制式对应的接口模块。
本发明还提供一种列车运行制式自动切换系统，包括：车地通信模块、平台主机以及与每个运行制式对应的接口模块；
所述车地通信模块，用于在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；
所述平台主机，用于根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；
所述平台主机，还用于停止对与当前运行制式对应的接口模块的调用，并调用与所述目标运行制式对应的接口模块，以实现将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
本发明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制式自动切换方法的步骤。
本发明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制式自动切换方法的步骤。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法及系统，实现了在同一车载设备中兼容多种地面轨道制式，以根据运行线路上轨旁设备的输入信息，自动进行运动制式的切换，同时实现了准移动和移动闭塞运行的无缝切换，能够满足城市轨道交通线路改造需求、铁路线路开行CBTC列车需求以及城际铁路与市域铁路互联互通运行的技术需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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是本发明提供的列车运行制式自动切换方法的流程示意图之一；
图2是将TBTC系统改造为CBTC系统的示意图；
图3是同一列车在两种不同控制系统中进行互联互通的示意图；
图4是本发明提供的列车运行制式自动切换方法的流程示意图之二；
图5是本发明提供的目标运行制式比对方法的流程示意图；
图6是本发明提供的CBTC接口模块的数据交互示意图；
图7是本发明提供的TBTC接口模块的数据交互示意图；
图8是本发明提供的C2ATO接口模块的数据交互示意图；
图9是本发明提供的列车运行制式自动切换系统的结构示意图；
图10是本发明提供的列车运行制式自动切换系统的架构示意图；
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作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。
下面结合图1-图11描述本发明实施例所提供的列车运行制式自动切换方法和系统。
图1是本发明提供的列车运行制式自动切换方法的流程示意图之一，如图1所示，包括但不限于以下步骤：
步骤S1：在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；
步骤S2：根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；
步骤S3：将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
其中，所确定列车行驶于共管区域是指列车当前所在的区域，存在两种或两种以上不同的运行制式，可以用人工或者自动切换的方式，选择其中一种运动制式作为控制列车运行的目标运行制式。
具体地，图2是同一列车在两种不同控制系统中进行互联互通的示意图，如图2所示，假设列车当前运行区域为S2，在S2区域内对应的铁道线路是城市轨道交通，则列车行驶在区域S2内所对应的运行制式为CBTC运行制式。
进一步地，在列车由当前运行区域S2向目标区域运行的过程中，需要经过城际铁路或干线铁路，设为S1。在现有技术中，由于列车行驶在区域S1和行驶在区域S2中的运行制式是不同的(在S1中一般采用的CTCS运行制式)，故乘客必须进行不同交通工具的换乘。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法，通过设置共管区域，即在所述共管区域内，同时设置能够允许多套不同的列车管理系统按照预设的规则，择一对列车的运行进行控制。例如：为了实现市郊铁路与城市轨道交通线路直通运行，在车载信号设备中兼容两种运行制式的同时，相应地在原有的基于TCBC运行的铁路线路上，完整布置了CBTC轨旁设备，以实现根据地面信号自动切换。
图3将TBTC系统改造为CBTC系统的示意图，如图3所示，以既有市中心城市轨道交通线路TBTC改造为CBTC为例进行说明。设S3为待改造的TBTC区域，S4为改造中的TBTC/CBTC混杂区域，S5为改成完成的CBTC区域。在现有技术中，在整个改造过程中，一般采取停运改造或整体切换改造的方式进行，需要关闭线路进行升级或者在夜间停运后进行，无法满足城市客运需求，调度难度大。在本发明中，通过在，列车的车载信号设备中兼容TBTC和CBTC两种运行制式，在列车位于S3区域时，自动切换为TBTC运行制式；在列车行驶至S4区域时(即共管区域)，根据接收到的地面设备信息，选择TBTC和CBTC两种运行制式中的最优运行制式对列车进行运行控制；在列车行驶至区域S5时，则自动切换至CBTC运行制式。
进一步地，本发明提供的列车运行制式自动切换方法是根据轨旁设备由地面应答器上传的设备信息，判断出列车当前运行的区域所具备的某种完整的运行制式。
具体地，由于不同运行制式中所采用的控制原理、控制仪器等均存在较大的差别，在本发明中，充分利用各地面制式的信息特点，根据安全控制的要求，结合各运行制式平稳、安全切换的限制，通过分析各地面设备上传的地面设备信息，总结获取列车的当前运行区域的运行制式，作为目标运行制式。然后，将列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法，实现了在同一车载设备中兼容多种地面轨道制式，以根据运行线路上轨旁设备的输入信息，自动进行运动制式的切换，同时实现了准移动和移动闭塞运行的无缝切换，能够满足城市轨道交通线路改造需求、铁路线路开行CBTC列车需求以及城际铁路与市域铁路互联互通运行的技术需求。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述共管区域是指允许运行CBTC运行制式、TBTC运行制式和C2ATO运行制式中的至少两个运行制式的区域。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法，首先通过在运行线路上配置硬件，以满足兼容固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞双制式硬件需求，并在完成配置硬件的基础上，方才运行本发明提供的列车运行制式自动切换方法。
其中，在固定闭塞制式(如TBTC运行制式)下，系统无法知道列车在分区内的具体位置，因此列车制动的起点和终点总在某一分区的边界。为充分保证安全，必须在前后两列车间之间增加一个防护区段，从而导致列车间的安全间隔较大，影响了线路的使用效率。
在准移动闭塞制式(如C2ATO运行制式)下，在控制列车的安全间隔上，比固定闭塞制式的基础上作出了提升。通过采用报文式轨道电路，辅之环线或应答器来判断分区占用并传输信息，以告知在后列车继续前行的安全距离(即移动授权)。在后列车可根据这一安全距离，合理地采取减速或制动。列车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而可改善列车速度控制，缩小列车安全间隔，进而提高线路利用效率。但由于在准移动闭塞制式下，在后列车的最大目标制动点仍必须设置于在先列车占用分区的外方，因此其并没有完全突破轨道电路的限制。
在移动闭塞制式(如CBTC)下，在对列车的安全间隔控制上更进了一步。通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信，控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离，从而保证列车前后的安全距离。两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。
其中，移动闭塞的线路取消了物理层次上的分区划分，而是将线路分成了若干个通过数据库预先定义的线路单元，每个单元长度为几米到十几米之间，移动闭塞分区即由一定数量的单元组成，单元的数目可随着列车的速度和位置而变化，分区的长度也是动态变化的。
由于移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。有保证列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度，轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息(如先行列车位置,移动授权等)传递给列车，控制列车运行。因此，移动闭塞制式对列车和轨旁设备的硬件配置提出了更高的要求。
针对既有城市轨道交通线路改造需求、既有铁路线路开行CBTC列车需求以及城际铁路与市域铁路等互联互通运行等需求，本发明提供了一种列车运行制式自动切换方法，通过在目标区域内设置共管区域，并在共管区域内完成硬件配置。
例如，通过在既有铁路线路(TBTC运行制式)上，叠加CBTC轨旁设备，并在车载信号设备中兼容TBTC和CBTC两种运行制式的控制程序，则可以实现在既有铁路线路上开行公交化列车的需求，即在共管区域(TBTC+CBTC)内行驶的列车，在其车载信号设备中既能运行CBTC运行制式又能运行TBTC运行制式。
同理，通过在既有铁路线路(TBTC运行制式)上，叠加C2ATO(CBTC2+ATO)的轨旁设备，并在车载信号设备中兼容TBTC和C2ATO两种运行制式的控制程序，则可以实现在既有铁路线路上开行市域列车的需求，即在共管区域(TBTC+C2ATO)内行驶的列车，在其车载信号设备中既能运行CBTC运行制式又能运行TBTC运行制式。
其中，共管区域可以是CBTC运行制式和TBTC运行制式共管区域、可以是CBTC运行制式和C2ATO运行制式共管区域、可以是TBTC运行制式和C2ATO运行制式共管区域，也可以是CBTC运行制式、C2ATO运行制式和TBTC运行制式三者共管的区域，对此本发明不作具体地限定。
图4是本发明提供的列车运行制式自动切换方法的流程示意图之二，如图4所示，在开始阶段，可以预先在共管区域内硬件设备的配置工作，在列车进入至共管区域后，由车载的车地通信模块实时接收轨旁设备(如轨旁信号机、地面应答器等)上传的地面设备信息。由于在不同的运行制式下，所配置的轨旁设备是具有较大的区别的，故可以对地面设备信息进行特征估计，获取到列车运行线路上当前区域的运行场景以及该运行场景下列车的运行制式。
进一步地，在获取到地面设备信息对应的运行制式(以下称为目标运行制式)后，与列车当前的运行制式进行比较。在两者是同一运行制式的情况下，则可以继续运行当前运行制式。但在获知两者不是同一运行制式的情况下，则可以根据安全控制的要求，结合各制式平稳、安全切换的限制等因素，将列车的运行制式有当前运行制式切换为目标运行制式。
其中切换的方式，可以通过人工执行，也可以通过车载平台主机执行，对此本发明实施例不作具体地限定。
综上所述，本发明提供的列车运行制式自动切换方法，只需要在共管区域内完成硬件配置的基础上，在车载信号设备中加载与硬件配置对应的运行制式，即可以实现在共管区域内各种运动制式的切换。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述地面设备信息包括CBTC制式信息、TBTC制式信息以及C2ATO制式信息中的至少一种；
所述CBTC制式信息包括：可变应答器信息、区域控制器移动授权信息、自动列车监控系统的调度命令、联锁通信报文以及LTE或WLAN通信信息中的至少一种；
所述TBTC制式信息包括：固定应答器信息、轨道电路信息码、感应环线通信信息中的至少一种；
所述C2ATO制式信息包括：应答器组信息、轨道电路信息码以及GSM-R通信中的至少一种。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法，是通过对共管区域内接收到的地面设备信息进行分析，以获取到共管区域内允许列车采用的运行制式。
平台主机是系统的核心处理设备，本发明可选用二乘二取二安全计算机构建平台主机。其中，二乘二取二安全计算机是铁路上故障导向安全的一种技术措施，通过四个计算机处理信息，按处理器不同与操作系统不同分为两套系统，每套系统采用两台相同的计算机进行数据处理。在运行过程中，采用两套系统同时工作，即同时生成两组针对同一工作的采集数据，系统从两组采集数据中提取两个相同的命令信息作为最终执行。
本发明提供二乘二取二安全计算机平台主机，针对共管区域内的复杂环境，采用冗余设计以提高运行安全性，2*2台计算机进行计算采用各自一台的结果进行对比，输出一致就发出这个结果，不一致便报警。
进一步地，车载的车地通信模块实现车-地无线通信以实时获取由地面应答器上传的地面设备信息，并将获取的地面设备信息发送给平台主机。平台主机提取各地面制式的信息特点，根据安全控制的要求，结合各制式平稳、安全切换的限制，通过特征估计和场景匹配，实现运行制式的切换。
进一步地，可根据不同的运行制式的与运行特点，确定各自所包含的关键信息。
其中，CBTC运行制式的关键信息主要包括：欧标固定应答器信息、可变应答器信息、区域控制器移动授权(ZC移动授权)信息；自动列车监控系统的调度命令(ATS调度命令)；联锁通信报文；LTE/WLAN通信信息等。TBTC运行制式的关键信息主要包括：美标/欧标固定应答器信息、轨道电路信息码、感应环线通信信息等。C2ATO运行制式的关键信息主要包括：应答器组信息、轨道电路信息码、GSM-R通信等。
进一步地，平台主机可以根据接收到的地面设备信息，确定出列车所在运行区域内所允许的运行制式。
例如，在接收到的地面设备信息包括了ZC移动授权信息以及ATS调度命令的情况下，可以确定在当前运行区域内的硬件配置允许将列车的控制模式切换至CBTC运行制式。
又例如，在接收到的地面设备信息不仅包括ZC移动授权信息以及ATS调度命令，且包括了轨道电路信息码、感应环线通信信息等，则可以确定在当前运行区域是CBTC运行制式与TBTC运行制式共管区域，即当前运行区域内的硬件配置既允许将列车的控制模式为CBTC运行制式，也可以为TBTC运行制式。
进一步地，可以将分析结果告知工作人员，由工作人员选择具体采用哪一种运行制式，也可以采取制动切换的方式，制动选择其中最适合的一种运行制式作为列车的目标运行制式，并将列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法，通过对地面设备信息的分析，充分利用不同运行制式的特点，能快速、安全、合理的确定出列车的目标运行制式，保证列车能够根据运行线路的硬件配置，进行不同运行制式的切换，能够满足城市轨道交通线路改造需求、铁路线路开行CBTC列车需求以及城际铁路与市域铁路互联互通运行的技术需求。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式，包括：
利用预先设置的地面信息特征库对所述地面设备信息进行匹配识别，获取与所述地面设备信息对应的地面制式特征，所述地面制式特征包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的至少一种；
根据所述地面制式特征在满足预设约束条件的情况下，确定所述列车的目标运行制式；
所述目标运行制式为CBTC运行制式、TBTC运行制式和C2ATO运行制式中一种。
具体地，本发明实施例可以根据运行线路的外部环境、硬件配置情况等预先构建地面信息特征库，并存储至车载安全计算机的平台主机。其中，所述地面信息特征库包含有各个不同的地面设备信息与地面制式特征的映射表，即根据获取的地面设备信息可以在所述地面信息特征库中获取到对应的地面制式。
图5是本发明提供的目标运行制式比对方法的流程示意图，如图5所示，在车地通信模块实时获取到由地面应答器上传的地面设备信息(即应答器报文)之后，将应答器报文上传至安全计算机的平台主机。平台主机根据在预设时间段或预设行驶距离内所获取到的应答器报文，在应答器报文特征库中进行特征匹配，以确定与该预设时间段或者预设行驶距离内所获取到应答器报文对应的地面制式特征。
其中，应答器报文特征库可以是地面信息特征库的一个子集，包括应答器报文与地面制式特征映射表，该映射表可以包括：应答器报文-运行制式-运行线路ID的映射关系列表、应答器报文-运行制式-运行线路的移动授权(MA)的映射关系列表等。
在本发明提供的列车运行制式自动切换方法中，所述地面运行制式可以包括但不限于：CBTC运行制式、TBTC运行制式或C2ATO运行制式中一种。
本发明实施例提供的列车运行制式自动切换方法，通过预先构建地面信息特征库，能够根据获取的地面设备信息快速的匹配出当前线路的地面制式特征，以实现目标运行制式的快速分析及切换，有效地提高了切换的效率，提高了行车安全性。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在所述地面制式特征仅包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的一种的情况下，将所述地面制式特征对应的运行制式作为所述目标运行制式；在确定所述目标运行制式与所述当前运行制式相同的情况下，保持所述当前运行制式继续运行。
进一步地，在所述地面制式特征仅包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的至少两种的情况下，所述根据所述地面制式特征在满足预设约束条件的情况下，确定所述列车的目标运行制式，包括：按预设优先级，选择所述地面制式特征中优先级别最高的制式信息对应的运行制式作为预设目标运行制式；所述预设优先级为：所述C2ATO制式特征的优先级别高于所述TBTC制式特征息的优先级别但低于所述CBTC制式特征的优先级别；若将所述预设目标运行制式作为目标运行制式，并将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式后，移动授权的变化不会导致列车紧急制动、所述列车的定位信息不丢失，且不会导致所述列车的运行制式在所述当前运行制式与所述目标运行制式之间进行乒乓切换，则将所述预设目标运行制式作为所述目标运行制式。
具体地，如图4所示，在接收到地面设备信息，并利用地面信息特征库对所述地面设备信息进行匹配，获取列车在当前区域的硬件配置能够允许的至少一种运行制式作为预设目标运行制式。
在预设目标运行制式仅包括CBTC运行制式、TBTC运行制式以及C2ATO运行制式中的任意一种的情况下(即列车的当前运行制式)，即当前区域不是共管区域，故列车继续保持当前运行制式运行。
在预设目标运行制式包括两种或两种以上的运行制式的情况下，则需要从中选择出最符合列车当前运行场景的一种作为目标运行制式。在本发明提供的列车运行制式自动切换方法，利用预设约束条件从所有预设目标运行制式中选择出唯一的运行制式作为目标运行制式。
其中，所述预设约束条件主要包括但不限于以下几点：
(1)CBTC制式>C2ATO>TBTC；
(2)制式切换时，移动授权的变化不能导致列车紧急制动；
(3)制式切换时不能丢失定位；
(4)制式切换时，应不会导致乒乓切换。
针对上述约束条件(1)：在共管区域内同时允许运行CBTC制式、C2ATO制式以及TBTC制式的情况下，由于CBTC制式采用的是移动闭塞技术，C2ATO制式采用的准移动闭塞技术，而TBTC采用的是固定闭塞制式，故根据列车是否能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率的角度考虑，将C2ATO制式信息的优先级别设置为高于TBTC制式信息的优先级别，但低于所述CBTC制式信息的优先级别。
针对上述约束条件(2)：考虑到列车的平稳运行，若在进行运行制式切换时，由于移动授权的改变，会导致列车行驶速度的调整。故本发明增加上述约束条件(2)，以确保在进行制式切换时，不会造成紧急制动，以影响行车安全。
针对上述约束条件(3)：列车定位是移动闭塞技术的基础。要实现闭塞区间的动态移动,首先必须实时、准确地掌握列车的位置信息,确定列车间的相对距离。列车定位由地面设备和车载设备共同完成。目前较常用的列车定位方法就是测速定位，即由测速传感器来确定列车的运行方向和距离，进而可以计算列车在线路上的实际位置，由于车载测速定位设备存在着累积测量误差，特别是列车经过长距离运行后，这个误差会不断地积累，直接影响列车定位的精度。所以,在线路上每隔一段固定距离，就需要安装个地面定位设备查询应答器，当列车经过这些地面定位设备时，由车载传感设备检测到该定位点，获知列车的确切位置，从而消除车载定位设备所产生的累积定位误差。但是由于不同的运行制式对于地面定位设备查询应答器的设置需求是不同的，故本发明通过增设约束条件(3)确保在进行运行制式切换时不至丢失列车的定位，从而保证列车的行车安全。
针对上述约束条件(4)：在线路改造的等特殊场景下，会存在在很短的间隔内存在多个不同的共管区域，若列车在每经过一个共管区域的时候进行一次运行制式的切换，由于每次进行制式切换的过程中，列车均需要作出相应的响应，需要一定的响应时间，则会导致在列车的运行制式在当前运行制式与目标运行制式之间进行乒乓切换，对于行车的安全造成极大的隐患，且由于列车响应运行制式的切换过程中，需要反复对运行速度和运行加速度进行大幅度的调整，会影响乘客的乘车舒适度。有鉴于此，本发明通过增设约束条件(3)在每次制式切换前，结合电子地图，确保不会导致运行制式乒乓切换的发生。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式，包括：
根据所述当前运行制式和所述目标运行制式，分别确定所述当前运行制式对应的接口模块以及所述目标运行制式对应的接口模块；
停止对所述当前运行制式对应的接口模块的调用，并调用所述目标运行制式对应的接口模块。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法，采用二乘二取二安全计算机平台主机作为核心处理设备，通过车地通信模块实现车-地无线通信，获取地面设备信息；核心处理设备对地面设备信息的分析，确定出目标运行制式之后，利用CBTC接口模块实现CBTC运行制式下的轨旁设备接口，通过TBTC接口模块实现TBTC运行制式下的轨旁设备接口，通过C2ATO接口模块实现C2ATO运行制式下的轨旁设备接口。
具体地，图6是本发明提供的CBTC接口模块的数据交互示意图，如图6所示，CBTC接口模块包括与二乘二取二安全计算机的接口，以实现车辆硬线、网络控制；与CBTC轨旁设备接口，实现CBTC级别控制。
其中，CBTC轨旁设备接口主要包括：车地无线通信(如WLAN/LTE)、欧标应答器、测速传感器。
其中，车地无线通信信息主要包括：ZC/ATS/CI/MSS链路状态、ZC移动授权有效性及内涵、ATS调度指令有效性及内涵、CI站台门指令有效性及内涵、MSS维护信息有效性及内涵、无线测试信息、校时信息等。
欧标应答器((BTM))信息主要包括：应答器ID、应答器类型(固定/可变/唤醒)、应答器报文、应答器延迟时间等。
测速传感器信息主要包括：速传信号、雷达报文、加速度计报文、里程计报文、速度融合结果等。
图7是本发明提供的TBTC接口模块的数据交互示意图，如图7所示，TBTC接口模块主要包括与二乘二取二安全计算机的接口，以实现车辆硬线、网络控制；与TBTC轨旁设备接口，实现TBTC级别控制。
TBTC轨旁设备接口主要包括：车地无线通信(WLAN)、轨道电路码(TCR)、美标应答器(BTM)、测速传感器。
其中，车地无线通信信息主要包括：PSD通信链路、无线状态信息以及PSD指令有效性及内涵等。
TCR信息主要包括：TCR状态、TCR报文、轨道码锁频、轨道码特征以及移动授权等。
美标BTM信息主要包括：应答器ID、应答器类型(固定)、应答器报文以及应答器延迟时间等。
测速传感器信息主要包括：速传信号、加速度计报文、里程计报文以及速度融合结果等。
图8是本发明提供的C2ATO接口模块的数据交互示意图，如图8所示，C2ATO接口模块包括与二乘二取二安全计算机的接口，以实现车辆硬线、网络控制；与C2ATO的轨旁设备接口，实现C2级别控制。
C2ATO轨旁设备接口主要包括：车地无线通信(GSM-R)、应答器组、轨道码。
其中，车地无线通信信息主要包括：CTC/TSRS链路状态、CTC调度指令有效性及内涵以及TSRS指令有效性及内涵等。
轨道码信息主要包括：TCR状态、TCR报文、轨道码锁频、轨道码特征以及移动授权等
应答器组信息主要包括：应答器ID、应答器类型(固定)、应答器报文以及应答器延迟时间等。
进一步地，在本发明提供的列车运行制式自动切换方法中，可离线配置不同的接口模块。例如，在CBTC运行制式下，可以预先烧录CBTC接口模块对应的运行管控软件(CBTC-APP)。在TBTC运行制式下，烧录TBTC接口模块对应的运行管控软件(TBTC-APP)。
进一步地，本发明提供的列车运行制式自动切换方法，在确定将列车的当前运行制式切换至目标运行制式的情况下，对目标运行制式对应的接口模块进行调用，并利用所述接口模块中的运行管控软件，接管列车的运行制式。
本发明提供的列车运行制式自动切换方法，利用模块化标准接口，支持老旧系统TBTC系统的测速设备、轨道电路、美标应答器、IO，同时支持CBTC和C2ATO系统的车地无线通信、欧标应答器、测速定位设备，可实现城市轨道交通列车控制系统互联互通与纵向兼容，通过识别轨道交通线路不同制式的外部接口的特点，实现一套平台管理兼容多套软件，且多套软件之间可实现无感切换。
图9是本发明提供的列车运行制式自动切换系统的结构示意图，如图9所示，主要包括：车地通信模块、平台主机以及与每个运行制式对应的接口模块；
所述车地通信模块，用于在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；
所述平台主机，用于根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；
所述平台主机，还用于停止对与当前运行制式对应的接口模块的调用，并调用与所述目标运行制式对应的接口模块，以实现将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
其中，平台主机可以是二乘二取二安全计算机平台主机，以实现设备冗余设计，提高计算结果的可信度，保障行车的安全性。
图10是本发明提供的列车运行制式自动切换系统的架构示意图，如图10所示，基于二乘二安全计算机平台主机与各个模块化接口向连接，实现与各种运行制式的地面系统接口。实时操作系统与二乘二取二安全计算机平台一起承担总体调度作用，采用统一的安全通信协议和共用的电子地图，根据地面设备信息进行特征估计，获取对应的地面制式特征，并借此实现运行场景的匹配和切换。其中，车载信号系统可运行在CBTC运行制式、TBTC运行制式和C2ATO运行制式下，并根据运行场景实现安全、自动的切换。
发明提供的列车运行制式自动切换系统，实现了在同一车载设备中兼容多种地面轨道制式，以根据运行线路上轨旁设备的输入信息，自动进行运动制式的切换，同时实现了准移动和移动闭塞运行的无缝切换，能够满足城市轨道交通线路改造需求、铁路线路开行CBTC列车需求以及城际铁路与市域铁路互联互通运行的技术需求。
需要说明的是，本发明实施例提供的提高列车定位精度系统，在具体执行时，可以基于上述任一实施例所述的提高列车定位精度方法来实现，对此本实施例不作赘述。
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)110、通信接口(CommunicationsInterface)120、存储器(memory)130和通信总线140，其中，处理器110，通信接口120，存储器130通过通信总线140完成相互间的通信。处理器110可以调用存储器130中的逻辑指令，以执行列车运行制式自动切换方法，该方法包括：在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
此外，上述的存储器130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-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、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所提供的列车运行制式自动切换方法，该方法包括：在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
又一方面，本发明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制式自动切换方法，该方法包括：在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
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)
1.一种列车运行制式自动切换方法，其特征在于，包括：
在确定列车行驶入共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；
根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；
将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
2.根据权利要求1所述的列车运行制式自动切换方法，其特征在于，所述共管区域是指允许运行CBTC运行制式、TBTC运行制式和C2ATO运行制式中的至少两个运行制式的区域。
3.根据权利要求2所述的列车运行制式自动切换方法，其特征在于，所述地面设备信息包括：CBTC制式信息、TBTC制式信息以及C2ATO制式信息中的至少一种；
所述CBTC制式信息包括：可变应答器信息、区域控制器移动授权信息、自动列车监控系统的调度命令、联锁通信报文以及LTE或WLAN通信信息中的至少一种；
所述TBTC制式信息包括：固定应答器信息、轨道电路信息码以及感应环线通信信息中的至少一种；
所述C2ATO制式信息包括：应答器组信息、轨道电路信息码以及GSM-R通信中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的列车运行制式自动切换方法，其特征在于，所述根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式，包括：
利用预先设置的地面信息特征库对所述地面设备信息进行匹配识别，获取与所述地面设备信息对应的地面制式特征，所述地面制式特征包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的至少一种；
根据所述地面制式特征在满足预设约束条件的情况下，确定所述列车的目标运行制式；
所述目标运行制式为CBTC运行制式、TBTC运行制式和C2ATO运行制式中一种。
5.根据权利要求4所述的列车运行制式自动切换方法，其特征在于，在所述地面制式特征仅包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的一种的情况下，将所述地面制式特征对应的运行制式作为所述目标运行制式；
在确定所述目标运行制式与所述当前运行制式相同的情况下，保持所述当前运行制式继续运行。
6.根据权利要求4所述的列车运行制式自动切换方法，其特征在于，在所述地面制式特征仅包括CBTC制式特征、TBTC制式特征以及C2ATO制式特征中的至少两种的情况下，所述根据所述地面制式特征在满足预设约束条件的情况下，确定所述列车的目标运行制式，包括：
按预设优先级，选择所述地面制式特征中优先级别最高的制式特征对应的运行制式作为预设目标运行制式。
7.根据权利要求6所述的列车运行制式自动切换方法，其特征在于，所述预设优先级为：所述C2ATO制式特征的优先级别高于所述TBTC制式特征的优先级别但低于所述CBTC制式特征的优先级别；
若将所述预设目标运行制式作为目标运行制式，并将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式后，移动授权的变化不会导致列车紧急制动、所述列车的定位信息不丢失，且不会导致所述列车的运行制式在所述当前运行制式与所述目标运行制式之间进行乒乓切换，则将所述预设目标运行制式作为所述目标运行制式。
8.根据权利要求1所述的列车运行制式自动切换方法，其特征在于，所述将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式，包括：
根据所述当前运行制式和所述目标运行制式，分别确定所述当前运行制式对应的接口模块以及所述目标运行制式对应的接口模块；
停止对所述当前运行制式对应的接口模块的调用，并调用所述目标运行制式对应的接口模块。
9.一种列车运行制式自动切换系统，其特征在于，包括：车地通信模块、平台主机以及与每个运行制式对应的接口模块；
所述车地通信模块，用于在确定列车行驶于共管区域的情况下，接收由地面应答器上传的地面设备信息；
所述平台主机，用于根据所述地面设备信息，确定所述列车的目标运行制式；
所述平台主机，还用于停止对与当前运行制式对应的接口模块的调用，并调用与所述目标运行制式对应的接口模块，以实现将所述列车的当前运行制式切换至所述目标运行制式。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述列车运行制式自动切换方法步骤。
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