CN112896236B - 一种车地联合计算机联锁系统及方法 - Google Patents

一种车地联合计算机联锁系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种车地联合计算机联锁系统，所述系统包括联锁执行设备、联锁核心运算设备、运行授权设备和多个车载控显设备，其中，每一所述车载控显设备，用于获取铁路机车的调度指令，将所述铁路机车的调度指令转化为计划运行进路后，通过无线通信设备发送给所述运行授权设备；所述运行授权设备，用于接收每一所述计划运行进路，根据铁路站场设备的运行状态协调每一所述计划运行进路后，下发行车进路开放命令。本发明通过运用先进的高速通信技术和大数据运算技术，将联锁控制权限交给铁路司机，通过设置运行授权设备实现不同列车、车列共同运行的安全检查，达到提高作业效率，减少人力投入的目的。

Description

一种车地联合计算机联锁系统及方法
技术领域
本发明属于轨道交通信号技术领域，特别涉及一种车地联合计算机联锁系统及方法。
背景技术
铁路信号计算机联锁系统是负责行车进路建立铁路行车核心控制设备，是保障铁路站场道岔、信号机、轨道电路等室外安全设备之间按照联锁规则稳定工作，保障列车、车列安全运行的核心设备。
现有铁路信号计算机联锁系统的操作指挥权限主要由车站掌握，所有联锁设备均设置于铁路车站机械间内，操作人员为车站值班人员，铁路司机被动接受车站值班人员遥控指挥，根据地面信号机显示和车站值班人员口令进行行车作业。铁路司机与车站值班人员之间使用语音设备互相呼唤应答，相互确认，程序繁琐，效率低下。
因此，如何提供一种高效的车地联合计算机联锁系统及方法是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种车地联合计算机联锁系统。
一种车地联合计算机联锁系统，所述系统包括联锁执行设备、联锁核心运算设备、运行授权设备和多个车载控显设备，
其中，
每一所述车载控显设备，用于获取铁路机车的调度指令，将所述铁路机车的调度指令转化为计划运行进路后，通过无线通信设备发送给所述运行授权设备；
所述运行授权设备，用于接收每一所述计划运行进路，根据铁路站场设备的运行状态协调每一所述计划运行进路后，下发行车进路开放命令；
用于接收运算处理后的铁路站场设备的运行状态信息，并发送给铁路进路内停靠的每一辆铁路机车内的车载控显设备；
所述联锁核心运算设备，用于接收所述行车进路开放命令，对所述行车进路开放命令进行安全逻辑运算，输出安全动作指令；
用于接收铁路站场设备的运行状态信息，并进行信息处理运算，得到运算处理后的铁路站场设备的运行状态信息；
所述联锁执行设备，用于接收所述安全动作指令，根据所述安全动作指令调控铁路站场设备；
用于采集铁路站场设备的运行状态信息和发送铁路站场设备的运行状态信息。
进一步地，所述系统还包括无线通信设备，所述无线通信设备包含无线发送基站、数据链路和无线接收设备，
其中，
所述无线通信设备，用于实现铁路机车车辆位置数据、联锁控制、反馈数据的高速并发，低延时接收和安全传输。
进一步地，所述联锁执行设备与所述铁路站场设备通过线缆信号连接，所述联锁核心运算设备与所述联锁执行设备通过冗余CAN总线信号连接，所述联锁核心运算设备与所述运行授权设备通过冗余以太网信号连接，所述运行授权设备与所述车载控显设备通过无线通讯设备网络连接。
进一步地，所述车载控显设备包括触摸屏和车载控显主机，其中，
所述车载控显主机，用于实时显示铁路站场设备状态，选择调度进路，接收作业计划以及确认作业计划。
进一步地，所述控显主机集成无线通信终端和车辆定位设备，
所述无线通信终端，用于实时接收所述运行授权设备发送信息，以及发送信息给所述运行授权设备；
所述车辆定位设备，用于实时定位铁路机车行驶位置。
进一步地，所述调度指令为铁路机车行车进路，即铁路机车从始发站开动到目标站的指令；
铁路机车从始发站到终点站经过n个基本进路。
进一步地，根据铁路站场设备的运行状态协调每一所述计划运行进路包括：
根据铁路站场设备的运行状态以及每一铁路机车的优先级顺序，对所述计划运行进路进行识别、记录、排序、授权和转发。
进一步地，所述运行授权设备，用于将铁路机车的行车进路拆分为n个顺序的基本进路，并给联锁核心运算设备逐个下发行车进路开放命令，所述联锁执行设备执行行车进路开放命令，所述行车进路会从始发站到目标站逐个自动开放。
进一步地，所述铁路机车在整个行车进行过程中，在每一个行车进路的进路处遇到0-m个行车冲突车辆，所述运行授权设备将所述铁路机车的行车进路中存在冲突车辆的冲突行车进路列出来，当所述铁路机车进入冲突行车进程的进路后，观察冲突车辆的进路执行情况，当冲突车辆的行车进路作业完毕后，即冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
进一步地，所述铁路机车在每个进路的冲突车辆均为0时，所述运行授权设备就将所述铁路机车的运行进路开放命令一次性下发给联锁核心运算设备，联锁执行设备执行整个行车进程。
进一步地，所述铁路机车在全部进路只存在1辆冲突车辆的进路时，所述铁路机车在未驶入处在冲突车辆的进路时，在等所述冲突车辆的行车进路作业完毕后，即冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
进一步地，所述铁路机车的部分基本进路存在两辆以上相互干扰的冲突车辆时，所述铁路机车在未驶入处在冲突车辆的进路时，所述运行授权设备确保相互干扰的冲突车辆的行车进路得以安全有序执行其进路，在等全部所述冲突车辆的行车进路作业完毕后，即所有冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
本发明通过运用先进的高速通信技术和大数据运算技术，将联锁控制权限交给铁路司机，通过设置运行授权设备实现不同列车、车列共同运行的安全检查，达到提高作业效率，减少人力投入的目的。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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示出了本发明实施例中一种车地联合计算机联锁系统的结构示意图。
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、完整地说明，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。
如图1所示，本发明实施例中介绍了一种车地联合计算机联锁系统，所述系统包括联锁执行设备、联锁核心运算设备、运行授权设备和多个车载控显设备，其中，
每一所述车载控显设备获取所述铁路机车的调度指令，将所述铁路机车的调度指令转化为计划运行进路后，通过无线通信设备发送给所述运行授权设备。所述调度指令为铁路机车从始发站开动到目标站的指令，铁路机车从始发站到终点站经过n个基本进路。
所述运行授权设备接收每一所述铁路机车的所述计划运行进路，根据铁路站场设备的运行状态协调每一所述计划运行进路后，下发行车进路开放命令，使行车进路开放命令安全有序的执行。具体的，根据铁路站场设备的运行状态以及每一所述铁路机车的优先级顺序，对所述计划运行进路进行识别、记录、排序、授权和转发。
所述联锁核心运算设备接收所述行车进路开放命令，根据铁路站场设备的运行状态对所述行车进路开放命令进行安全逻辑运算，输出安全动作指令。
所述联锁执行设备，用于接收所述安全动作指令，根据所述安全动作指令调控铁路站场设备。具体的，铁路站场设备包括转辙机、信号机、轨道电路等，联锁执行设备与上述设备使用铁路信号专用电缆连接，从而根据安全动作指令调控转辙机、信号机、轨道电路等铁路站场设备。
根据所述安全动作指令调控铁路站场设备后，所述联锁执行设备采集铁路站场设备的运行状态信息和发送铁路站场设备的运行状态信息，所述联锁核心运算设备接收铁路站场设备的运行状态信息，并进行信息处理运算，并通过冗余以太网将运算处理后的信息发送给所述运行授权设备，所述运行授权设备接收运算处理后的铁路站场设备的运行状态信息，并发送给铁路进路内停靠的每一辆铁路机车内的车载控显设备。
所述系统还包括无线通信设备，所述无线通信设备包含无线发送基站、数据链路和无线接收设备，其中，所述无线通信设备，用于实现铁路机车车辆位置数据、联锁控制、反馈数据的高速并发，低延时接收和安全传输。所述无线通信设备主要实现机车车辆位置数据、联锁控制、反馈数据的高速并发，低延时接收和安全传输。无线通信设备连接车载设备和地面联锁设备，可以使用5G、集群通信等方式实现。
所述联锁执行设备与所述铁路站场设备通过线缆信号连接，所述联锁核心运算设备与所述联锁执行设备通过冗余CAN总线信号连接，所述联锁核心运算设备与所述运行授权设备通过冗余以太网信号连接，所述运行授权设备与所述车载控显设备通过无线通讯设备网络连接。
在实施例中，联锁执行设备是为实现计算机联锁驱动和采集电路的设备，联锁核心运算设备是为实现计算机联锁系统安全逻辑运算的设备，运行授权设备是为协调不同车载设备之间操作命令优先级顺序的设备，无线通信设备是实现车载操作设备与地面联锁设备之间高速数据交换的设备，车载控显设备是提供给司机操作联锁系统选择机车运行进路和反馈铁路车站站场信号设备状态的设备。
本实施例中，联锁执行设备是为实现计算机联锁驱动和采集电路的设备，联锁核心运算设备是为实现计算机联锁系统安全逻辑运算的设备，运行授权设备是为协调不同车载设备之间车进路开放命令优先级顺序的设备，无线通信设备是实现车载操作设备与地面联锁设备之间高速数据交换的设备，车载控显设备是提供给司机操作联锁系统选择机车运行进路和反馈铁路车站站场信号设备状态的设备。
进一步具体的地，所述车载控显设备包括触摸屏和车载控显主机，其中，所述车载控显主机，用于实时显示铁路站场设备状态，选择调度进路，接收作业计划以及确认作业计划。所述车载控显主机内含通信终端。所述控显主机集成无线通信终端和车辆定位设备，所述无线通信终端，用于实时接收所述运行授权设备发送信息，以及发送信息给所述运行授权设备；所述车辆定位设备，用于实时定位铁路机车行驶位置。控显主机为高性能工业计算机，集成无线通信终端和车辆定位设备，车载控显设备的操作人为火车司机/副司机。主要设置在火车头内。
本实施例中，所述铁路机车在整个行车进行过程中，在每一个行车进路的进路处遇到0-m个行车冲突车辆，所述运行授权设备将所述铁路机车的行车进路中存在冲突车辆的冲突行车进路列出来，当所述铁路机车进入冲突行车进程的进路后，观察冲突车辆的进路执行情况，当冲突车辆的行车进路作业完毕后，即冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
当所述铁路机车在每个进路的冲突车辆均为0时，所述运行授权设备就将所述铁路机车的运行进路开放命令一次性下发给联锁核心运算设备，联锁执行设备执行整个行车进程。
当所述铁路机车在全部进路只存在1辆冲突车辆的进路时，所述铁路机车在未驶入处在冲突车辆的进路时，在等所述冲突车辆的行车进路作业完毕后，即冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
当所述铁路机车的部分基本进路存在两辆以上相互干扰的冲突车辆时，所述铁路机车在驶入处在冲突车辆的进路时，所述运行授权设备确保相互干扰的冲突车辆的行车进路得以安全有序执行其进路，在等全部所述冲突车辆的行车进路作业完毕后，即所有冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
铁路机车A从始发站A1开动到目标站An，即行车进路A1-An，经过n个基本进路。
示例性的，司机通过触摸屏下发调度指令：铁路机车从始发站A1开动到目标站An，车载控显主机接收所述调度指令，将所述调度指令转化为计划运行进路，并通过无线通信设备将所述计划运行进路传输至运行授权设备，运行授权设备判断整个行车进程中是否存在冲突车辆和冲突运行进路。
若整个行车进程中不存在冲突车辆和冲突运行进路，运行授权设备将计划运行进路开放命令一次性下发给联锁核心运算设备，联锁核心运算设备接收计划运行进路开放命令，根据铁路站场设备的计划运行状态，对计划运行进路开放命令进行安全逻辑检查，若所述计划运行进路安全有效，将所述计划运行进路开放命令输出给所述联锁执行设备，即开放计划运行进路相关转岔命令、开放信号机的命令输出给所述联锁执行设备，联锁执行设备接收所述计划开放命令并执行，根据所述计划运行进路开放命令调度铁路站场设备，即开放计划运行进路相关转岔、信号机，执行完开放命令后将铁路站场设备运行状态再向上逐层传输至车载控显设备的触摸屏上，司机根据触摸屏上出现的行车进路路线以及行车进行开放信息，驾驶机车进行相关作业。
示例性的，当已经有一台或者两台机车在作业中时，即铁路机车A、铁路机车B已经存在其各自的运行进路A1-An、B1-Bn上，且运行进路A1-An、B1-Bn互相不冲突，司机通过触摸屏下发的调度指令：铁路机车从始发站C1开动到目标站Cn，车载控显设备接收所述调度指令，将所述调度指令转化为计划运行进路C1-Cn，并通过无线通信设备将所述计划运行进路C1-Cn传输至运行授权设备，运行授权设备判断整个行车进程中是否存在冲突车辆和冲突运行进路，即判断计划运行进路C1-Cn与已存在铁路机车A的运行进路A1-An、铁路机车B的运行进路B1-Bn是否冲突。
若不存在冲突，运行授权设备将计划运行进路开放命令一次性下发给联锁核心运算设备，联锁核心运算设备接收计划运行进路开放命令，根据铁路站场设备的计划运行状态，对计划运行进路开放命令进行安全逻辑检查，若所述计划运行进路安全有效，将所述计划运行进路开放命令输出给所述联锁执行设备，即开放计划运行进路相关转岔命令、开放信号机的命令输出给所述联锁执行设备，联锁执行设备接收所述计划开放命令并执行，根据所述计划运行进路开放命令调度铁路站场设备，即开放计划运行进路相关转岔、信号机，执行完开放命令后将铁路站场设备运行状态再向上逐层传输至车载控显设备的触摸屏上，司机根据触摸屏上出现的行车进路路线以及行车进行开放信息，驾驶机车进行相关作业。
若存在冲突，即铁路机车C的计划运行进路C1-Cn与铁路机车A的运行进路A1-An、铁路机车B的运行进路B1-Bn冲突，将计划运行进路C1-Cn拆分为N个C1-C2/C2-C3/…/Cn-1-Cn基本进路。找出第一个与运行进路A1-An或运行进路B1-Bn相冲突的基本进路，下发第一个相冲突的基本进路之前的进路开放命令后观察运行进路执行情况，当相冲突的基本进路消除后，再下发相冲突的基本进路开放命令。即将第一个相冲突的基本进路之前的进路开放命令下发至联锁核心运算设备执行，然后观察运行进路A1-An或运行进路B1-Bn的执行情况，当第一个相冲突的基本进路作业完毕，即冲突自动消除后，再将第一个相冲突的基本进路开放命令下发至联锁核心运算设备执行；如此逐步、逐段进行行车进路的开放授权，实现作业的优化和安全保障。
示例性的，当存在2台(或以上，假设为铁路机车A和铁路机车B)铁路机车同时接收到作业计划，且车载控显设备同时下发计划进路命令时，即运行授权设备同时收到铁路机车A的计划运行进路A1-An和铁路机车B的计划运行进路B1-Bn，判断计划运行进路A1-An与计划运行进路B1-Bn是否存在冲突。
若存在冲突，且计划运行进路A1-An与计划运行进路B1-Bn的第一个基本进路冲突：先执行优先级高的计划运行进路A1-An的第一个基本进路，且后面的基本进路也顺序执行，待铁路机车A的计划运行进路A1-An的第一个基本进路因作业完毕自动清除后，再执行铁路机车B的第一个行车进路冲突和以后的不与铁路机车A的计划运行进路A1-An相冲突的进路，如此顺序执行，直到铁路机车A和铁路机车B的计划进路都执行完毕。
若存在冲突，且铁路机车A的计划运行进路A1-An的第一个基本进路与铁路机车B的计划运行进路B1-Bn非第一个基本进路冲突：先下发铁路机车A的计划运行进路A1-An的第一个基本进路(后面的基本进路也顺序下发执行)和铁路机车B与铁路机车A冲突的基本进路以前的进路，待铁路机车A计划运行进路A1-An的第一个基本进路因作业完毕自动清除后，再顺序下发铁路机车B的冲突行车进路和以后的行车进路的开放命令，直到铁路机车A和铁路机车B的计划进路都执行完毕。
若存在冲突，且计划运行进路A1-An和计划运行进路B1-Bn的中间基本进路存在冲突进路：运行授权设备拆分铁路机车A和铁路机车B的计划运行进路，找出计划运行进路中各自的冲突进路，先向联锁核心运算设备顺序下发铁路机车A和铁路机车B的计划运行进路中冲突基本进路以前的基本进路开放命令，根据铁路机车A和铁路机车B实际作业情况，当先作业到冲突进路前一区段的铁路机车进入这个进路时，下发命令开放先到铁路机车的冲突基本进路(后面的基本进路也顺序下发执行)；待先到铁路机车作业完其冲突基本进路并自动清除后，再顺序下发开放另一台机车的冲突行车进路和后面的行车进路开放命令，直到铁路机车A和铁路机车B的计划进路都执行完毕。
本发明通过运用先进的高速通信技术和大数据运算技术，将联锁控制权限交给铁路司机，通过设置运行授权设备实现不同列车、车列共同运行的安全检查，达到提高作业效率，减少人力投入的目的。
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 (11)

1.一种车地联合计算机联锁系统，其特征在于，所述系统包括联锁执行设备、联锁核心运算设备、运行授权设备和多个车载控显设备，
其中，
每一所述车载控显设备，用于获取铁路机车的调度指令，将所述铁路机车的调度指令转化为计划运行进路后，通过无线通信设备发送给所述运行授权设备；
所述运行授权设备，用于接收每一所述计划运行进路，根据铁路站场设备的运行状态协调每一所述计划运行进路后，下发行车进路开放命令；
用于接收运算处理后的铁路站场设备的运行状态信息，并发送给铁路进路内停靠的每一辆铁路机车内的车载控显设备；
所述联锁核心运算设备，用于接收所述行车进路开放命令，对所述行车进路开放命令进行安全逻辑运算，输出安全动作指令；
用于接收铁路站场设备的运行状态信息，并进行信息处理运算，得到运算处理后的铁路站场设备的运行状态信息；
所述联锁执行设备，用于接收所述安全动作指令，根据所述安全动作指令调控铁路站场设备；
用于采集铁路站场设备的运行状态信息和发送铁路站场设备的运行状态信息；
所述运行授权设备，用于将铁路机车的行车进路拆分为n个顺序的基本进路，并给联锁核心运算设备逐个下发行车进路开放命令，所述联锁执行设备执行行车进路开放命令，所述行车进路会从始发站到目标站逐个自动开放。
2.根据权利要求1所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述系统还包括无线通信设备，所述无线通信设备包含无线发送基站、数据链路和无线接收设备，
其中，
所述无线通信设备，用于实现铁路机车车辆位置数据、联锁控制、反馈数据的高速并发，低延时接收和安全传输。
3.根据权利要求2所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述联锁执行设备与所述铁路站场设备通过线缆信号连接，所述联锁核心运算设备与所述联锁执行设备通过冗余CAN总线信号连接，所述联锁核心运算设备与所述运行授权设备通过冗余以太网信号连接，所述运行授权设备与所述车载控显设备通过无线通讯设备网络连接。
4.根据权利要求2所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述车载控显设备包括触摸屏和车载控显主机，其中，
所述车载控显主机，用于实时显示铁路站场设备状态，选择调度进路，接收作业计划以及确认作业计划。
5.根据权利要求4所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述控显主机集成无线通信终端和车辆定位设备，
所述无线通信终端，用于实时接收所述运行授权设备发送信息，以及发送信息给所述运行授权设备；
所述车辆定位设备，用于实时定位铁路机车行驶位置。
6.根据权利要求1所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述调度指令为铁路机车行车进路，即铁路机车从始发站开动到目标站的指令；
铁路机车从始发站到终点站经过n个基本进路。
7.根据权利要求1所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
根据铁路站场设备的运行状态协调每一所述计划运行进路包括：
根据铁路站场设备的运行状态以及每一铁路机车的优先级顺序，对所述计划运行进路进行识别、记录、排序、授权和转发。
8.根据权利要求1-7任一所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述铁路机车在整个行车进行过程中，在每一个行车进路的进路处遇到0-m个行车冲突车辆，所述运行授权设备将所述铁路机车的行车进路中存在冲突车辆的冲突行车进路列出来，当所述铁路机车进入冲突行车进程的进路后，观察冲突车辆的进路执行情况，当冲突车辆的行车进路作业完毕后，即冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
9.根据权利要求1-7任一所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述铁路机车在每个进路的冲突车辆均为0时，所述运行授权设备就将所述铁路机车的运行进路开放命令一次性下发给联锁核心运算设备，联锁执行设备执行整个行车进程。
10.根据权利要求1-7任一所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述铁路机车在全部进路只存在1辆冲突车辆的进路时，所述铁路机车在未驶入处在冲突车辆的进路时，在等所述冲突车辆的行车进路作业完毕后，即冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
11.根据权利要求1-7任一所述的车地联合计算机联锁系统，其特征在于，
所述铁路机车的部分基本进路存在两辆以上相互干扰的冲突车辆时，所述铁路机车在未驶入处在冲突车辆的进路时，所述运行授权设备确保相互干扰的冲突车辆的行车进路得以安全有序执行其进路，在等全部所述冲突车辆的行车进路作业完毕后，即所有冲突进路自动消除后，所述运行授权设备再将所述铁路机车的冲突行车进路开放命令下发至联锁核心运算设备，并执行行车进程。
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