CN112550379B - 基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，该方法确保用于TBTC和CBTC的运行方向建立的时序完全同步，所述的控制方法包括：联锁系统将道岔区域的运行方向同时向TBTC和CBTC列控系统发送，用于确定进路内道岔区域的移动授权；同时在连接两个道岔区域中的站间区间，通过站间区间方向的控制，确定运行方向。与现有技术相比，本发明具有兼容性好、运营效率高等优点。

Description

基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通的列车运行控制方法，尤其是涉及一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法。

背景技术

目前在轨道交通和国家铁路中，基于轨道电路的列车运行控制系统(TBTC系统)，属于上世纪九十年代的列控技术，无论是城市轨道交通还是国家铁路，目前大量运营线路仍然在使用该技术，而基于轨道电路的列控系统随着使用年限增加、稳定性降低、运营成本不断升高，已经到达寿命周期的设备，将面临着大修改造。TBTC系统目前能做到准移动闭塞，即以当前确定的运行方向信息以及前车所占用的区段边界点为目标，根据安全的运行方向信息、线路限速以及临时限速等其它约束条件为后续列车实时计算到达该目标点所需的距离和速度，并通过轨道电路将这些信息发送至列车，以确保列车不超过该目标速度运行以及确保列车在最不利情况下不会越过当前目标点。TBTC系统所依赖的列车运行方向控制功能，在道岔区域基于进路方向，在无岔的区间部分基于区间方向。

随着列控技术的不断发展，以CBTC为代表的移动闭塞系统技术已经成熟。在应对既有TBTC线路大修改造项目需求时，业主拟期望通过升级CBTC系统提高线路的运能，但也同时期望TBTC和CBTC系统实现平稳过度以满足边运营、边改造的需求；以及将属于连续式的TBTC系统来取代现有规范下的点式后备降级系统从而提高降级模式的运能以及整个系统的可用性。

而目前成熟移动闭塞(城轨的CBTC系统)系统，移动闭塞所需的方向信息无论在道岔区域还是在无岔区域均基于进路的方向。在面对改变列车运行方向的运营需求时，需要解锁相应的进路，并且办理反向进路建立方向。但不是线路上的每一个区段，进路都能顺利改变运行方向，如列车进入进路中的区段，运行方向将不能改变，只有列车驶过进路将进路解锁才能改变运行方向，这样难以满足灵活的运营需求。

在面向兼容这类CBTC和TBTC系统的项目时，若采用各自既有的技术规范来实现方向功能，则由于两者在运行方控制判定基础条件不同，系统将难以满足两种不同制式的列车在线混跑运营，系统兼容性变差，并难以满足运能，进而影响到系统的可用性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼容性好、运营效率高的基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，该方法确保用于TBTC和CBTC的运行方向建立的时序完全同步，所述的控制方法包括：联锁系统将道岔区域的运行方向同时向TBTC和CBTC列控系统发送，用于确定进路内道岔区域的移动授权；同时在连接两个道岔区域中的站间区间，通过站间区间方向的控制，确定运行方向。

作为优选的技术方案，所述的联锁系统一旦建立区间方向，则立即将区间中的每一个区段的方向发送至CBTC列控系统；并且同步向TBTC的列控系统发送区间方向，用于确定区间范围内的移动授权。

作为优选的技术方案，所述的站间区间方向的控制过程具体如下：

步骤1)人机界面根据运营计划，在甲站轨旁控制系统请求建立区间方向或者改变区间运行方向，通过办理向区间方向的发车进路；

步骤2)甲站轨旁控制系统接收到进路命令后，若进路检查条件满足，则建立且锁闭发车进路，并判定进路范围内的区段方向建立，其方向为进路的方向；

步骤3)甲站轨旁控制系统将进路范围内的区段方向发送至乙站轨旁控制系统；

步骤4)乙站轨旁控制系统接收到甲站的发车进路处于建立且锁闭状态，并判断建立区间或者改变运行方向的条件满足，则乙站建立区间接车方向，并向甲站轨旁控制系统发送区间接车方向状态；

步骤5)甲站轨旁控制系统接收到乙站的区间接车方向状态，并判断进路已经锁闭以及进路信号开放的其它条件满足，则开放信号。

作为优选的技术方案，所述的步骤2)中的发车进路为朝向乙站的发车进路。

作为优选的技术方案，所述的甲站轨旁控制系统向轨旁CBTC或TBTC系统发送进路范围内区段方向状态以及进路信号机开放状态。

作为优选的技术方案，所述的甲站轨旁控制系统和乙站轨旁控制系统分别将各自辖区内的区间方向状态向轨旁CBTC或TBTC系统发送。

作为优选的技术方案，若区间出现某段轨道区段故障，甲乙站区间的接发车状态判断过程具体如下：

a1)通过人机界面向甲站轨旁控制系统发起辅助改方请求命令；

a2)甲站轨旁控制系统接收到辅助改方请求命令，并向乙站轨旁控制系统发送辅助改方请求命令；

a3)乙站轨旁控制系统接收到甲站轨旁控制系统的辅助改方请求命令后，在界面上显示辅助改方指示灯白闪状态；

a4)通过人机界面向乙站轨旁控制系统发送辅助改方确认命令；

a5)乙站轨旁控制系统接收到辅助改方确认命令后，向甲站轨旁控制系统方辅助改方确认状态，并在乙站的人机界面显示辅助改方指示灯为白色稳定显示；

a6)甲站轨旁控制系统接收到乙站轨旁控制系统的辅助改方确认状态后，在甲站的人机界面显示辅助改方指示灯为白色稳定显示；

a7)乙站轨旁控制系统接收到辅助改方确认命令后，便启动辅助改方确认计时器，以便确保列车停车的时间，同时向甲站轨旁控制系统发送区间闭塞回执状态，在乙站人机界面上显示区间为无方向状态；

a8)甲站轨旁控制系统接收区间闭塞回执状态后，启动辅助改方请求计时器，在甲站人机界面上显示区间为无方向状态；

a9)乙站轨旁控制系统在辅助改方确认计时器计时结束后，乙站区间建立接车方向，并在乙站人机界面上显示区间为接车方向状态；

a10)甲站轨旁控制系统在辅助改方请求计时器计时结束后，甲站区间建立发车方向，并在甲站人机界面上显示区间为发车方向状态。

作为优选的技术方案，若区间都处于空闲时，甲乙站区间的正常改变运行方向具体过程如下：

b1)甲站轨旁控制系统接收到人机界面向轨旁控制系统发送发车进路命令，并且在检查进路条件满足后，建立向发车进路，并锁闭该发车进路；

b2)甲站轨旁控制系统判定发车进路建立且锁闭后，向乙站轨旁控制系统发送进路建立状态；

b3)乙站轨旁控制系统接收到甲站发车进路建立且锁闭状态，便建立乙站区间的接车方向，并在乙站人机界面上显示区间为接车方向状态；

b4)甲站轨旁控制系统从乙站轨旁控制系统接收到乙站区间的接车方向，甲站轨旁控制系统则判定甲站区间方向建立在接车状态，并在甲站人机界面上显示区间为发车方向状态。

作为优选的技术方案，当乙站处于发车状态时，甲站轨旁控制系统宕机重启，甲站区间方向判定过程具体如下：

c1)站轨旁控制系统宕机重启后，判定甲站轨旁控制系统的区间处于无方向状态；

c2)甲站轨旁控制系统接收到来自乙站轨旁控制系统的乙站区间发车方向状态，判定甲站的区间为接车方向建立状态，并在甲站人机界面上显示接车状态。

作为优选的技术方案，当乙站处于接车状态时，甲站轨旁控制系统宕机重启，甲站区间方向判定过程具体如下：

d1)甲站轨旁控制系统宕机重启后，判定甲站轨旁控制系统的区间处于无方向状态；

d2)甲站轨旁控制系统接收到来自乙站轨旁控制系统的乙站区间接车方向状态，判定甲站的区间为发车方向建立状态，并在甲站人机界面上显示发车状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过本发明的方向控制方案，使得CBTC和TBTC系统计算移动授权所需的方向在建立的条件统一以及建立方向的时序统一；

2、本发明轨旁控制系统将已经建立的方向状态分别实时同步发送至CBTC和TBTC；

3、本发明信号机状态、区间方向、进路范围内的区段方向状态分别发送，使得各个模块之间的耦合度降低；

4、本发明兼容两种制式下的列车线路内运营，并且确保营时不同制式的无缝切换以确保系统的可用性；

5、本发明可在区间区段故障的情况下，改变运行方向，提高运营效率；

6、本发明区间所连接的两个集中站，任意一方故障，重启后均能利用对方集中站既有的方区间向状态建立本站的区间方向状态，减少人员干预，提高运营效率。

附图说明

图1为建立以及改变区间运行方向活动图；

图2为站场图划分示意图；

图3为区间故障改方时序图；

图4为区间正常改方时序图；

图5为区间正常建立方向时序图A；

图6为区间正常建立方向时序图B。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明针对应用了TBTC系统(基于轨道电路的列车控制系统)和CBTC系统(基于通信的列车控制系统)的双套化车载信号系统，也可用于CTCS系统、ETCS系统、PTC系统、ITCS系统和TACS等其它模式的信号系统，因此本方法的权利要求同样适用于这些系统及与其类似的系统。

为兼容CBTC和TBTC两种制式的列控系统，需要为两种制式的列控系统确定统一的区间方向，确保两种制式的列车可以在线路上同向追踪运行。

在应对城轨与国铁互联互通的需求时，还可通过本专利提供的方法来满足基于轨道电路的CTCS-2级列控系统与CBTC制式下的列车混跑。

在区间内的区段故障或者有列车的情况下，为两种制式的列车满足改变区间运行方向的运营需求。

在两个联锁站都处于接车状态时，可通过一个联锁站办理发车进路来改变运行方向。

为确保TBTC和CBTC不同模式的列车同时在线运营，必须确保用于TBTC和CBTC的运行方向建立的时序完全同步，以确保在任意情况下一旦模式转换，不同制式的列车在线路上任意一点不会处于敌对的运行方向。

关于线路的运行方向控制，在既有的TBTC线路中，道岔区域基于进路，在无岔区域基于区间来控制运行方向。

在道岔区域，通过进路的方式决定线路的路径走向以及运行方向。联锁将该道岔区域的运行方向同时向TBTC和CBTC的列控系统发送，用于确定进路内道岔区域的移动授权。

在连接两个道岔区域中的站间区间如图2所示，通过区间方向的控制，确定运行方向。

联锁一旦建立区间方向，则立即将区间中的每一个区段的方向发送至CBTC列控系统；并且同步向TBTC的列控系统发送区间方向，用于确定区间范围内的移动授权。

站场区域划分：联锁岔区、站间区间、站内无岔区，如附图中的图2所示。

对于站间区间的方向建立，整个实施过程:

人机界面根据运营计划，在甲站轨旁控制系统请求建立区间方向或者改变区间运行方向的，通过办理向区间方向的发车进路。

甲站轨旁控制系统接收到进路命令后，判定进路检查条件满足，则建立且锁闭发车进路(朝向乙站)，并判定进路范围内的区段方向建立，其方向为进路的方向；

甲站轨旁控制系统将进路范围内的区段方向发送至乙站轨旁控制系统；

乙站轨旁控制系统接收到甲站的发车进路处于建立且锁闭状态，并判断建立区间或者改变运行方向的条件满足，则乙站建立区间接车方向，并向甲站轨旁控制系统发送区间接车方向状态；

甲站轨旁控制系统接收到乙站的区间接车方向状态，并判断进路已经锁闭以及进路信号开放的其它条件满足，则开放信号。

区间方向的输出：

甲站向轨旁CBTC/TBTC系统发送进路范围内区段方向状态以及进路信号机开放状态

甲站和乙站分别将各自辖区内的区间方向状态向轨旁CBTC/TBTC系统发送区间的方向状态。

如图1所示，介绍本发明的实施步骤：

系统在建立区间方向或者改变方向的触发条件基于人机界面办理进路的触发时机。

1)甲站轨旁控制系统接收到人机界面向轨旁控制系统发送上行(下行)发车进路命令，并且在检查进路条件满足后，建立向上行(下行)发车进路，并锁闭该发车进路；

2)甲站轨旁控制系统判定发车进路建立且锁闭后，建立进路范围内的区段方向，其方向与进路方向相同，即进路的上行(下行)方向状态；

3)甲站轨旁控制系统判定进路范围内的区段上行(下行)方向建立后，将进路范围内的区段方向状态同步发送至CBTC和TBTC；

4)甲站轨旁控制系统判定发车进路建立且锁闭后，向乙站的轨旁控制系统发送进路建立状态；

5)乙站轨旁控制系统接收到甲站的轨旁控制系统发送进路建立状态并且判断改变运行的条件满足后，建立乙站范围内的区间建立接车方向；

6)乙站轨旁控制系统将区间的接车方向状态反馈至甲站轨旁控制系统；

7)甲站轨旁控制系统接收到乙站范围内的区间建立接车方向后，判定甲站范围内的区间建立发车方向；

8)甲站轨旁控制系统将甲站范围内的区间发车方向结合进路的上行(下行)方向判定甲站围内的区间建立上行(下行)方向，

9)甲站轨旁控制系统将甲站范围内的区间的上行(下行)方向，同步发送至CBTC和TBTC；

10)甲站轨旁控制系统判定发车进路建立且锁闭，以及甲站判定甲站范围内的区间建立发车方向，以及信号开放的其它条件都满足的情况下，甲站轨旁控制系统判定上行(下行)发车进路信号开放；

11)甲站轨旁控制系统将信号机开放状态同步发送至CBTC和TBTC；

12)基于甲站发送的进路范围内的区段方向状态、甲站发车进路信号机开放状态、甲站辖区内的区间方向状态，以及乙站辖区内的区间方向状态，CBTC/TBTC列控系统(模块)综合计算列车移动授权(行车许可)的方向和目标点。

若区间出现某段轨道区段故障，关于甲乙站区间的接发车状态判断，其时序图如图3所示：

其实施步骤如下：

a1.甲站调度员通过人机界面向甲站轨旁控制系统发起辅助改方请求命令；

a2.甲站轨旁控制系统接收到辅助改方请求命令，并向乙站轨旁控制系统发送辅助改方请求命令；

a3.乙站轨旁控制系统接收到甲站轨旁控制系统的辅助改方请求命令后，在界面上显示辅助改方指示灯白闪状态；

a4.乙站调度员通过人机界面向乙站轨旁控制系统发送辅助改方确认命令；

a5.乙站轨旁控制系统接收到辅助改方确认命令后，向甲站轨旁控制系统方辅助改方确认状态，并在乙站的人机界面显示辅助改方指示灯为白色稳定显示；

a6.甲站轨旁控制系统接收到乙站轨旁控制系统的辅助改方确认状态后，在甲站的人机界面显示辅助改方指示灯为白色稳定显示；

a7.乙站轨旁控制系统接收到辅助改方确认命令后，便启动辅助改方确认计时器，以便确保列车停车的时间，同时向甲站轨旁控制系统发送区间闭塞回执状态，在乙站人机界面上显示区间为无方向状态；

a8.甲站轨旁控制系统接收区间闭塞回执状态后，启动辅助改方请求计时器，在甲站人机界面上显示区间为无方向状态；

a9.乙站轨旁控制系统在辅助改方确认计时器计时结束后，乙站区间建立接车方向，并在乙站人机界面上显示区间为接车方向状态；

a10.甲站轨旁控制系统在辅助改方请求计时器计时结束后，甲站区间建立发车方向，并在甲站人机界面上显示区间为发车方向状态。

若区间都处于区间空闲时，关于甲乙站区间的正常改变运行方向，其时序图如图4所示：

b1.甲站轨旁控制系统接收到人机界面向轨旁控制系统发送发车进路命令，并且在检查进路条件满足后，建立向发车进路，并锁闭该发车进路；

b2.甲站轨旁控制系统判定发车进路建立且锁闭后，向乙站轨旁控制系统发送进路建立状态；

b3.乙站轨旁控制系统接收到甲站发车进路建立且锁闭状态，便建立乙站区间的接车方向，并在乙站人机界面上显示区间为接车方向状态；

b4.甲站轨旁控制系统从乙站轨旁控制系统接收到乙站区间的接车方向，甲站轨旁控制系统则判定甲站区间方向建立在接车状态，并在甲站人机界面上显示区间为发车方向状态。

当乙站处于发车状态时，甲站轨旁控制系统宕机重启，甲站区间方向的判定，其时序图如图5所示：

c1.甲站轨旁控制系统宕机重启后，判定甲站轨旁控制系统的区间处于无方向状态；

c2.甲站轨旁控制系统接收到来自乙站轨旁控制系统的乙站区间发车方向状态，判定甲站的区间为接车方向建立状态，并在甲站人机界面上显示接车状态。

当乙站处于接车状态时，甲站轨旁控制系统宕机重启，关于甲站区间方向的判定，其时序图如图6所示：

d1.甲站轨旁控制系统宕机重启后，判定甲站轨旁控制系统的区间处于无方向状态；

d2.甲站轨旁控制系统接收到来自乙站轨旁控制系统的乙站区间接车方向状态，判定甲站的区间为发车方向建立状态，并在甲站人机界面上显示发车状态。

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，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换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)

1.一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，该方法确保用于TBTC和CBTC的运行方向建立的时序完全同步，所述的控制方法包括：联锁系统将道岔区域的运行方向同时向TBTC和CBTC列控系统发送，用于确定进路内道岔区域的移动授权；同时在连接两个道岔区域中的站间区间，通过站间区间方向的控制，确定运行方向；

所述的站间区间方向的控制过程具体如下：

步骤1)人机界面根据运营计划，在甲站轨旁控制系统请求建立区间方向或者改变区间运行方向，通过办理向区间方向的发车进路；

步骤2)甲站轨旁控制系统接收到进路命令后，若进路检查条件满足，则建立且锁闭发车进路，并判定进路范围内的区段方向建立，其方向为进路的方向；

步骤3)甲站轨旁控制系统将进路范围内的区段方向发送至乙站轨旁控制系统；

步骤4)乙站轨旁控制系统接收到甲站的发车进路处于建立且锁闭状态，并判断建立区间或者改变运行方向的条件满足，则乙站建立区间接车方向，并向甲站轨旁控制系统发送区间接车方向状态；

步骤5)甲站轨旁控制系统接收到乙站的区间接车方向状态，并判断进路已经锁闭以及进路信号开放的其它条件满足，则开放信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，所述的联锁系统一旦建立区间方向，则立即将区间中的每一个区段的方向发送至CBTC列控系统；并且同步向TBTC的列控系统发送区间方向，用于确定区间范围内的移动授权。

3.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，所述的步骤2)中的发车进路为朝向乙站的发车进路。

4.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，所述的甲站轨旁控制系统向轨旁CBTC或TBTC系统发送进路范围内区段方向状态以及进路信号机开放状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，所述的甲站轨旁控制系统和乙站轨旁控制系统分别将各自辖区内的区间方向状态向轨旁CBTC或TBTC系统发送。

6.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，若区间出现某段轨道区段故障，甲乙站区间的接发车状态判断过程具体如下：

a1)通过人机界面向甲站轨旁控制系统发起辅助改方请求命令；

a2)甲站轨旁控制系统接收到辅助改方请求命令，并向乙站轨旁控制系统发送辅助改方请求命令；

a3)乙站轨旁控制系统接收到甲站轨旁控制系统的辅助改方请求命令后，在界面上显示辅助改方指示灯白闪状态；

a4)通过人机界面向乙站轨旁控制系统发送辅助改方确认命令；

a5)乙站轨旁控制系统接收到辅助改方确认命令后，向甲站轨旁控制系统方辅助改方确认状态，并在乙站的人机界面显示辅助改方指示灯为白色稳定显示；

a6)甲站轨旁控制系统接收到乙站轨旁控制系统的辅助改方确认状态后，在甲站的人机界面显示辅助改方指示灯为白色稳定显示；

a7)乙站轨旁控制系统接收到辅助改方确认命令后，便启动辅助改方确认计时器，以便确保列车停车的时间，同时向甲站轨旁控制系统发送区间闭塞回执状态，在乙站人机界面上显示区间为无方向状态；

a8)甲站轨旁控制系统接收区间闭塞回执状态后，启动辅助改方请求计时器，在甲站人机界面上显示区间为无方向状态；

a9)乙站轨旁控制系统在辅助改方确认计时器计时结束后，乙站区间建立接车方向，并在乙站人机界面上显示区间为接车方向状态；

a10)甲站轨旁控制系统在辅助改方请求计时器计时结束后，甲站区间建立发车方向，并在甲站人机界面上显示区间为发车方向状态。

7.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，若区间都处于空闲时，甲乙站区间的正常改变运行方向具体过程如下：

b1)甲站轨旁控制系统接收到人机界面向轨旁控制系统发送发车进路命令，并且在检查进路条件满足后，建立发车进路，并锁闭该发车进路；

b2)甲站轨旁控制系统判定发车进路建立且锁闭后，向乙站轨旁控制系统发送进路建立状态；

b3)乙站轨旁控制系统接收到甲站发车进路建立且锁闭状态，便建立乙站区间的接车方向，并在乙站人机界面上显示区间为接车方向状态；

b4)甲站轨旁控制系统从乙站轨旁控制系统接收到乙站区间的接车方向，甲站轨旁控制系统则判定甲站区间方向建立在接车状态，并在甲站人机界面上显示区间为发车方向状态。

8.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，当乙站处于发车状态时，甲站轨旁控制系统宕机重启，甲站区间方向判定过程具体如下：

c1)甲站轨旁控制系统宕机重启后，判定甲站轨旁控制系统的区间处于无方向状态；

c2)甲站轨旁控制系统接收到来自乙站轨旁控制系统的乙站区间发车方向状态，判定甲站的区间为接车方向建立状态，并在甲站人机界面上显示接车状态。

9.根据权利要求1所述的一种基于区间方向控制的移动闭塞列车运行控制方法，其特征在于，当乙站处于接车状态时，甲站轨旁控制系统宕机重启，甲站区间方向判定过程具体如下：

d1)甲站轨旁控制系统宕机重启后，判定甲站轨旁控制系统的区间处于无方向状态；

d2)甲站轨旁控制系统接收到来自乙站轨旁控制系统的乙站区间接车方向状态，判定甲站的区间为发车方向建立状态，并在甲站人机界面上显示发车状态。

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