CN112829796B - 自动调车过程中列车安全防护方法、装置、系统及列车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了自动调车过程中列车安全防护方法、装置、系统及列车，应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；包括：第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，结合存储的运行计划，以当前时刻的位置为坐标的原点，重构虚拟运行地图；第一车辆根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。以解决在调车的过程中列车由于定位丢失造成的无法完成正常调车的问题，确保车辆在行驶过程中的安全性。

Description

自动调车过程中列车安全防护方法、装置、系统及列车

技术领域

本发明属于列车自动调车技术领域，具体涉及自动调车过程中列车安全防护方法、装置、系统及列车。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

针对车辆段的调度，实际操作中主要依赖人工，但是利用人工安排计划作业效率、准确性、及时性很难得到保障。

上述主要原因在于：

(1)在存车股道和检修股道数量庞大的动车所内进行调车作业，场景比较复杂，很难兼顾检修作业、调车入库高效准确的完成。

(2)由于场内调车工况复杂，不同进路、不同位置对动车组速度及停车要求不一样，调车过程监控及管理实施难度大。

(3)基于车辆段与车站正线的调度指挥系统相对独立，靠人工、地面系统进行联控，信息传输存在滞后，人为因素导致等待时间长、人力资源浪费、效率低下。

因此，基于车辆段线路条件和技术装备现状，结合对于运行时间、速度、运输安全等技术要求，目前广泛开始采用自动调车技术解决上述问题。

但是，发明人在研究中发现，目前的自动调车技术在实施的过程中存在以下技术问题：

由于动车组自动调车的列车定位主要基于车载信号系统与地面系统应答器或者定位服务器进行通信，在调车过程中，当列车与地面通信中断或者其他原因导致定位丢失时，列车无法识别自身位置，无法进行精确列车运行控制，需要退出自动调车模式，并且施加紧急制动停车，并等待人工处理，大大影响了自动调车的效率。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了，本发明提出了自动调车过程中列车安全防护方法、装置、系统及基于上述技术的列车，以解决在调车的过程中列车由于定位丢失造成的无法完成正常调车的问题，确保车辆在行驶过程中的安全性。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一方面，公开了自动调车过程中列车安全防护方法，该方法应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；包括：

第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

第一车辆根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：所述第一车辆获取车辆定位丢失时刻的输出指令，若此时正在输出制动指令，保持输出状态，否则重构虚拟运行地图。

在一些可能的实施方式中，重构虚拟运行地图，具体包括：

第一车辆与地面设备进行信息交互，并根据地面设备传输的信息类型判断对应的站点类型；

依据第一车辆定位丢失时的位置信息、所获得的站点类型及第一车辆与站点的测距信息，实现构建虚拟运行地图。

在一些实施例子中，将第一车辆与各站点的测距信息及第一车辆定位丢失时的位置信息进行累加，进行第一车辆虚拟定位。

在一些可能的实施方式中，地面设备分别与第一车辆进行信息交互，向第一车辆发送应答信息；

第一车辆根据接收到应答信息中的地点类型将交汇点定位为通过点，将终点定义为停车点。

在一些可能的实施方式中，构建虚拟运行地图之后，第一车辆实时与地面设备进行信息交互，更新本身的虚拟位置，若前方为通过点，则输出牵引，控制第一车辆恒速运行。

在一些可能的实施方式中，第一车辆恒速运行的同时，获得相邻股道上第二车辆与交汇点的距离信息，对线路上存在交汇可能的第二车辆进行定位。

在一些可能的实施方式中，对线路上存在交汇可能的第二车辆进行定位：交会点处的地面设备分别与第一车辆、第二车辆进行信息交互，将第一车辆的实时距离发送至第二车辆，第二车辆获得距离信息后，控制运行速度，避免第一车辆、第二车辆在交汇点碰撞，其中，第二车辆为定位信号正常的车辆。

在一些可能的实施方式中，构建虚拟运行地图之后，第一车辆实时与地面设备进行信息交互，更新本身的虚拟位置，若前方为停车点，控制第一车辆运行的同时调用制动距离表，进行比较，当第一车辆与停车点距离与制动距离的差值小于等于设定阈值时，根据停车点距离规划线路，输出制动控制第一车辆在停车点停车。

第二方面，公开了自动调车过程中列车安全防护装置，该装置应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；包括：

运行地图重构模块，用于第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

运行路线规划模块，用于第一车辆根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

车辆运行控制模块，用于控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

第三方面，公开了自动调车过程中列车安全防护系统，应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；

所述安全防护系统包括：信号系统、地面设备及安装在第一车辆上的车载系统，其中，地面设备根据线路的实际情况进行布置；

所述车载系统与所述信号系统进行通信，获得第一车辆定位丢失时的有效位置及存储的线路信息及运行计划；

所述车载系统和地面设备进行信息交互，结合所获得信息，以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

第四方面，公开了一种列车，所述列车包括车载系统，所述车载系统包括自动调车主控单元及车载地面交互设备，其中，车载地面交互设备用于与地面设备进行信息交互，获得第一车辆的位置信息并传输至所述自动调车主控单元；

所述自动调车主控单元接收第一车辆定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

车载地面交互设备可以为车载二次雷达，

车载二次雷达与地面设备进行信息交互时传输的信息不限于测距，还可以包括速度、方向、轨道识别码等信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本公开技术方案第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，结合存储的运行计划、运行线路、停车位置信息重构运行地图；控制第一车辆根据重构的运行地图运行至运行计划中设定的位置，通过上述手段能够解决在车辆定位信息丢失后无法进行自动调车的问题，在车辆根据所获得的信息进行重构地图后，车辆可以按照计划正常调车至目的位置，真正实现自动调车，避免的人工的参与，能够提高自动调车的效率。

本公开技术方案采用该虚拟定位方法，识别与故障车存在交互的列车，并根据在线路地图上的定位信息，控制列车运行，避免碰撞的可能。

本公开技术方案提供的列车定位丢失后安全防护方法，不仅仅依赖地面信号，采用车辆自身的检测设备重构线路地图，并在该地图上对空间范围的车辆进行定位，作为故障车控车指导，充分利用既有的自动调车系统设备资源，新增列车前向感知测速测距手段，以及障碍物检测系统，在原有调车线路的基础上，采用定点+地图方式重新规划调车线路，保证了定位丢失情况下调车过程中列车运行安全，同时提高了自动调车系统故障情况下的运行效率。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本公开实施例子中定位丢失车辆-地面调车系统与车载系统的联动示意图；

图2为本公开实施例子中定位过程示意图；

图3为本公开实施例子运行地图重构示意图；

图4为本公开实施例子列车重新定位及防护方法示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一：

在本实施例中，以动车组自动调车为例进行举例说明，但并不代表本发明提供的方案仅能适用于动车组的自动调车中。其也可以根据实际场景或列车对象的不同，适用于其他类型车辆的自动调车中。

参见附图1所示，在具体实施例子中，公开了自动调车过程中列车安全防护方法，该方法应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；包括：

第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，结合存储的运行计划，以当前时刻的位置为坐标的原点，重构虚拟运行地图；

控制第一车辆基于重构的虚拟运行地图运行至运行计划的目标位置。

通过上述方式，在原有调车线路的基础上，重新规划调车线路，保证了定位丢失情况下调车过程中列车运行安全，同时提高了自动调车系统故障情况下的运行效率。

需要进行说明的时，运行计划不仅仅包括终点信息，具体应为时刻与停车站信息，如通过站时刻、位置、停站时间、过站等。第一车辆依赖这些信息根据自身的测距手段，以及地面的应答信息重新构建与上述运行计划基本一致的调车线路，以进行列车控制。

在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：基于安全导向原则，只识别所述第一车辆获取车辆定位丢失时刻的输出指令，若此时正在输出制动指令，保持输出状态，否则重构虚拟运行地图。

在一些可能的实施方式中，重构虚拟运行地图，具体包括：

第一车辆与地面设备进行信息交互，并根据地面设备传输的信息类型判断对应的站点类型；

依据第一车辆定位丢失时的位置信息、所获得的站点类型及第一车辆的测距信息构建虚拟运行地图。

地面设备分别与第一车辆进行信息交互，向第一车辆发送应答信息；

第一车辆根据接收到应答信息中的地点类型将交汇点定位为通过点，将终点定义为停车点。

具体应用中，参见附图2所示，车辆1为定位丢失车辆，车辆2、车辆3位正常行驶车辆。在地面上每个道岔，以及库房门口均设置二次雷达信号机。对于车辆1来说，调车线路包括两条：B1+B2+B3+S4；B1+B2+B3+S3。

此处进行解释说明如下：车辆1为第一车辆，车辆2为第二车辆，车辆3为第三车辆。

在一些可能的实施方式中，还包括：

调车线路中交会点、终点处的设备分别与第一车辆进行信息交互，向第一车辆发送应答信息；

第一车辆根据接收到应答信息中的地点类型将交会点定位为通过点，将终点定义为停车点。

例如，重构地图时，参见附图3所示，主控单元将最后的有效位置作为起点，以该起点为虚拟坐标0点，车载二次雷达与地面二次雷达进行信息交互，完成测速、测距，此时车辆1获取了本车与交会点B1、B2、B3，以及停车点S3、S4的距离，与当前收到的有效位置累加，进行列车虚拟定位。其中B1、B2、B3处的二次雷达发送给车1的应答信息中包含地点类型为“通过”，S3、S4处的二次雷达发送给车辆1的应答中包含的地点类型为“停车”。车辆1主控单元根据收到信息将B1、B2、B3定位为通过点，将S3、S4定义为停车点。“列车最后有效位置”+“与通过点的距离”+“与停车点的距离”，就构成了地图信息，这个地图基本是固定的，车辆1根据实际情况在地图上运行。

在具体运行时，参见附图2、3、4所示，地图构建完成后，车辆1实时测量自身与通过点、停车点的距离，并实时与地图信息进行比对，同时调用列车的制动距离表，若此时距离接近列车制动距离，判定为接近规定停车点S3或S4，则直接发送最大常用制动指令，控制列车停车。

若此时在股道正线上，输出牵引指令，控制列车恒速40km/h运行，实时采用二次雷达上述方法进行列车虚拟定位，根据运行线路信息，调用列车制动距离表，当列车当前位置与停车点距离差小于最大常用制动距离时，输出最大常用制动控制列车停车。

根据运行线路信息，车辆1和车辆2在B2点可能会产生交会，车辆2是正常车，车辆1是定位丢失车辆，车辆1与B2点信息交互，B2获取与车辆1的实时距离。同时车辆2与B2的二次雷达进行信息交互，B2将车辆1的实时距离发送给车辆2，车辆2获得距离信息后，根据运行趋势分析，提前控制速度。

实施例子二

该实施例子公开了自动调车过程中列车安全防护装置，该装置应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；

包括：

运行地图重构模块，用于第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

运行路线规划模块，用于第一车辆根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

车辆运行控制模块，用于控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

具体的，根据位置信息，进行运行策划规划，输出控制指令，控制列车运行，上述控制策略包括通过、停车、以及进行防碰撞等场景需求的综合。

实施例子三

再次参见附图1所示，该实施例子公开了自动调车过程中列车安全防护系统，应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；

所述安全防护系统包括：信号系统、地面设备及安装在第一车辆上的车载系统，其中，地面设备根据线路的实际情况进行布置；

所述车载系统与所述信号系统进行通信，获得第一车辆定位丢失时的有效位置及存储的线路信息及运行计划；

所述车载系统和地面设备进行信息交互，结合所获得信息，以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

需要说明的时，地面设备为地面二次雷达时，地面二次雷达根据线路的实际情况布置在地面相关的节点上。

实施例子四

再次参见附图1所示，该实施例子公开了一种列车，所述列车包括车载系统，所述车载系统包括自动调车主控单元及车载地面交互设备，其中，车载地面交互设备用于与地面设备进行信息交互，获得第一车辆的位置信息并传输至所述自动调车主控单元；

所述自动调车主控单元接收第一车辆定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

车载地面交互设备可以为车载二次雷达，

车载二次雷达与地面设备进行信息交互时传输的信息不限于测距，还可以包括速度、方向、轨道识别码等信息。

需要进一步说明的是，上述车载二次雷达在具体实现时可以根据需要进行替换：选择GPS、视频、速度传感器等多种手段，或者时多种技术手段的混合使用，地面设备可以用电子标签、雷达、应答器等多种手段实现，也可以是多种手段的混合使用。

本公开技术方案提出的一种列车定位丢失后安全防护技术，不单纯依赖地面信号，采用车辆自身的检测设备重构线路地图，结合其他车的距离信息分析碰撞可能，重新进行线路规划，控制列车运行安全。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (12)

1.自动调车过程中列车安全防护方法，该方法应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；其特征是，包括：

第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；地面设备分别与第一车辆进行信息交互，向第一车辆发送应答信息，第一车辆根据接收到应答信息中的站点类型将交汇点定位为通过点，将终点定义为停车点；所述地面设备设置在调车线路中交汇点、终点处；

第一车辆根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

2.如权利要求1所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，所述方法还包括：所述第一车辆获取车辆定位丢失时刻的控制输出指令，若此时正在输出制动指令，保持输出状态，直至列车停车，否则重构虚拟运行地图。

3.如权利要求1或2所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，重构虚拟运行地图，具体包括：

第一车辆与地面设备进行信息交互，并根据地面设备传输的信息类型判断对应的站点类型；

依据第一车辆定位丢失时的位置信息、所获得的站点类型及第一车辆与站点的测距信息，上述位置信息、站点类型及测距信息构成地图信息，实现构建虚拟运行地图。

4.如权利要求3所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，将第一车辆与各站点的测距信息及第一车辆定位丢失时的位置信息进行累加，进行第一车辆虚拟定位。

5.如权利要求3所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，地面设备分别与第一车辆进行信息交互，向第一车辆发送应答信息。

6.如权利要求1所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，构建虚拟运行地图之后，第一车辆实时与地面设备进行信息交互，更新本身的虚拟定位位置，若前方为通过点，则输出牵引，控制第一车辆恒速运行。

7.如权利要求6所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，第一车辆恒速运行的同时，获得相邻股道上第二车辆与交汇点的距离信息，对线路上存在交汇可能的第二车辆进行定位。

8.如权利要求7所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，对线路上存在交汇可能的第二车辆进行定位：交汇点处的地面设备分别与第一车辆、第二车辆进行信息交互，将第一车辆的实时距离发送至第二车辆，第二车辆获得距离信息后，控制运行速度，避免第一车辆、第二车辆在交汇点碰撞，其中，第二车辆为定位信号正常的车辆。

9.如权利要求1所述的自动调车过程中列车安全防护方法，其特征是，构建虚拟运行地图之后，第一车辆实时与地面设备进行信息交互，更新本身的虚拟位置，若前方为停车点，控制第一车辆运行的同时调用制动距离表并进行比较，当第一车辆与停车点距离与制动距离的差值小于等于设定阈值时，根据停车点距离规划线路，输出制动控制第一车辆在停车点停车。

10.自动调车过程中列车安全防护装置，该装置应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；其特征是，包括：

运行地图重构模块，用于第一车辆获取其自身定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；

运行路线规划模块，用于第一车辆根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

车辆运行控制模块，用于控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

11.自动调车过程中列车安全防护系统，应用至第一车辆，所述第一车辆为自动调车过程中定位丢失的车辆；其特征是，

所述安全防护系统包括：信号系统、地面设备及安装在第一车辆上的车载系统，其中，地面设备根据线路的实际情况进行布置；所述地面设备设置在调车线路中交汇点、终点处；

所述车载系统与所述信号系统进行通信，获得第一车辆定位丢失时的有效位置及存储的线路信息及运行计划；

所述车载系统和地面设备进行信息交互，结合所获得信息，以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；地面设备分别与第一车辆进行信息交互，向第一车辆发送应答信息，第一车辆根据接收到应答信息中的站点类型将交汇点定位为通过点，将终点定义为停车点；

根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

12.一种列车，其特征是，所述列车包括车载系统，所述车载系统包括自动调车主控单元及车载地面交互设备，其中，车载地面交互设备用于与地面设备进行信息交互，获得第一车辆的位置信息并传输至所述自动调车主控单元；所述地面设备设置在调车线路中交汇点、终点处；

所述自动调车主控单元接收第一车辆定位丢失时的位置信息，并以当前时刻的位置为坐标的原点，结合第一车辆与通过点及停车点的距离信息，重构虚拟运行地图；地面设备分别与第一车辆进行信息交互，向第一车辆发送应答信息，第一车辆根据接收到应答信息中的站点类型将交汇点定位为通过点，将终点定义为停车点；

根据运行计划并基于重构的虚拟运行地图规划运行路线；

控制第一车辆在重构的虚拟运行地图上按照运行路线运行至目标位置。

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