CN113044085A - 一种基于移动授权校验的列车控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于移动授权校验的列车控制方法，该方法通过车载设备对地面轨旁设备发送的行车许可以及自身计算的行车许可进行比较，输出最严格的行车许可。与现有技术相比，本发明具有提升了移动授权计算的正确性，保证了列车停车点的安全性等优点。

Description

一种基于移动授权校验的列车控制方法
技术领域
本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种基于移动授权校验的列车控制方法。
背景技术
当前，我国主流的列车运行控制系统体系分别为应用于高铁的中国列车控制系统(CTCS)和应用于城市轨道交通的基于通信的列车控制(CBTC)系统，二者的应用都比较成熟。在CTCS体系中，行车许可的计算全部都是由地面设备提供。在CTCS-3级系统中，移动授权由RBC(无线闭塞中心)计算完成，RBC给车载提供线路数据和移动授权信息，车载设备通过RBC提供的移动授权计算停车点。CBTC系统中行车许可由ZC(区域控制器)提供给车载，车载计算停车点。通过分析可以看出，现有系统的移动授权全部由地面提供，以此保证列车行车的安全性。现有系统移动授权发送源相对比较单一，仅通过一个设备或一套系统提供。一旦系统出现故障，地面提供的移动授权出现错误，列车车载设备无法辨别，可能导致出现事故。目前城市轨道交通中已经开发了车车通信的列车运行控制系统，由车载根据地面提供的线路数据和线路状态以及前车位置信息等计算行车许可，但是现有的车车通信系统也仅由车载计算的移动授权，没有对该信息进行校验。
随着铁路技术的成熟运用和今后列车运行速度和效率的提升，如何来保证铁路尤其是高速铁路行车安全和效率提升，成为需要解决的技术问题。
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基于移动授权校验的列车控制方法。
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，提供了一种基于移动授权校验的列车控制方法，该方法通过车载设备对地面轨旁设备发送的行车许可以及自身计算的行车许可进行比较，输出最严格的行车许可。
作为优选的技术方案，该方法在CTCS-3级列控系统基础上，增加车车通信的功能，在车载设备确认对轨旁资源使用的基础上，增加车载设备计算移动授权的功能，并同地面轨旁设备计算的移动授权进行比较。
作为优选的技术方案，该方法在车车通信列控系统的基础上，增加地面轨旁设备计算移动授权并发送到车载设备，车载设备将自主计算的移动授权和地面轨旁设备发送的移动授权进行比较。
作为优选的技术方案，所述的车载设备根据线路数据、轨旁资源分配和锁闭情况以及前车位置信息计算移动授权和停车点；所述的地面轨旁设备中的资源管理器RMU根据线路数据、轨旁资源分配和锁闭情况以及前后车的位置信息计算移动授权并发送给车载设备，所述的车载设备根据资源管理器RMU发送的移动授权信息和车载设备自主计算的移动授权信息进行比较，两个移动授权信息取最严格的进行列车停车点的计算。
作为优选的技术方案，所述的移动授权信息的比较遵循如下的原则：
1)若车载设备计算的移动授权的终点位置大于RMU计算的授权终点，则车载设备将行车许可的终点位置缩短到RMU计算的授权终点；
2)若车载设备计算的移动授权的终点位置小于RMU计算的授权终点，则车载设备将按照自主计算的移动授权计算授权终点；
3)若前后车通信故障的情况下，车载设备与RMU设备通信正常，车载设备将根据从RMU获取资源分配的情况计算移动授权，并同RMU发送的移动授权进行比较；
4)若车地通信故障的情况下，车载设备无法获取地面资源使用情况，将按照降级到CTCS-2级模式进行控车或者按照人工目视驾驶模式行车。
作为优选的技术方案，所述的轨旁资源包括固定资源和可动资源；
所述固定资源包括区间轨道区段和股道，所述的固定资源分配后即可被列车使用；
所述的可动资源包括站内咽喉区带道岔的轨道区段，所述的可动资源在轨道区段已分配且道岔被本车锁闭的情况下才可使用。
作为优选的技术方案，所述的车载设备与资源管理器RMU拥有结果一致的线路数据；所述的车载设备向RMU提出资源占用和可动资源锁闭的申请，且从RMU获取资源分配和可动资源锁闭的情况；所述的车载设备通过车车通信向前车发出资源共享的申请并从前车获取前车的位置和资源共享的状态，RMU依据车地通信分别从前后车获取相应的位置信息和资源共享的信息。
作为优选的技术方案，所述的车载设备计算移动授权，以列车自身所在的位置开始计算，向前方搜索相应的区段来确定移动授权的终点；
对于被其它列车占用的资源，根据此资源是否是可动资源以及是否已被本车锁闭，用来确定移动授权到前车的尾部或本区段的始端；
对于没有被占用的资源，如果是固定资源就检查是否已分配给本车，如果是可动资源就检查资源已分配给本车且已被本车锁闭，满足条件就增加本区段为移动授权的一部分并继续搜索；否则条件不满足就终止搜索。
作为优选的技术方案，所述的RMU计算移动授权时，会计算此RMU范围内所有列车的移动授权且可以从相邻RMU获取此列车的资源情况。
作为优选的技术方案，当系统中前后车通信中断或存在非通信车时，车地通信正常的列车的车载设备和RMU计算移动授权与比较的过程正常进行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明利用车载设备自主计算的行车许可和RMU发送的行车许可进行比较，计算出最严格的行车许可，在进行2取2比较后取最安全的值，相当于是相异设备和相异算法下的2取2，提升了系统的安全性。
(2)本发明利用车载设备自主计算的行车许可和RMU发送的行车许可互为校验，可以在一定程度上防止单点的数据错误或程序错误，可以防止数据的人为错误和设备的系统性错误，可以提高行车许可计算的正确性和安全性。
(3)在车载或地面增加移动授权的计算，对系统的信息流变化不大，对系统的基本架构变动较小，是便于实现的提升系统安全性的有效方法。对于CTCS-3级系统，在不增加车车通信的情况下，依然可以实现车载和地面设备移动授权比较的功能。
(4)当系统中前后车通信中断或存在非通信车时，车地通信正常列车的车载和RMU计算移动授权和比较的机制依然成立，系统有较强的可用性。
附图说明
图1为本发明车载设备和轨旁RMU设备信息流图；
图2为本发明车载和RMU计算移动授权的流程示意图；
图3为本发明具体实施例前车进站后、接车进路未开放的示意图；
图4为本发明具体实施例区间追踪的示意图。
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。
本发明是一种基于车车通信的列车运行控制系统中车载设备通过对轨旁设备发送的行车许可和车载自主计算的行车许可进行比较，输出最严格的行车许可，保证高速列车的安全性。
本发明方法是在现有C3系统的基础上，增加车车通信的功能，在车载确认对轨旁资源使用的基础上，增加车载计算移动授权的功能，并同地面计算的移动授权进行比较；或本发明方法在车车通信列控系统的基础上，增加地面设备计算移动授权并发送到车载，车载将自主计算的移动授权和地面发送的移动授权进行比较。这样，可以根据最严格的移动授权计算列车的停车位置，从而提升列车追踪运行的安全性。本发明统一将轨旁计算移动授权的设备称为RMU(资源管理器)，RMU在升级后的CTCS-3级系统中就是原有的RBC。
本发明实现基于如下安全准则：
车载根据线路数据、轨旁资源分配和锁闭情况以及前车位置信息计算移动授权和停车点；RMU根据线路数据、轨旁资源分配和锁闭情况以及前后车的位置信息计算移动授权并发送给车载。车载根据RMU发送的移动授权信息和车载自主计算的移动授权信息进行比较，两个移动授权信息取最严格的进行列车停车点的计算。
同时移动授权信息的比较还需遵循如下的原则：
1、若车载计算的移动授权的终点位置大于RMU计算的授权终点，则车载设备将行车许可的终点位置缩短到RMU计算的授权终点；
2、若车载计算的移动授权的终点位置小于RMU计算的授权终点，则车载设备将按照自主计算的移动授权计算授权终点。
3、若前后车通信故障的情况下，车载与RMU设备通信正常，车载设备将根据从RMU获取资源分配的情况计算移动授权(此时不存在资源共享)，并同RMU发送的移动授权进行比较。在CTCS-3级系统中如果不增加车车通信功能，移动授权比较的功能依然能够实现。
4、若车地通信故障的情况下，车载无法获取地面资源使用情况，将按照降级到CTCS-2级模式进行控车或者按照人工目视驾驶模式行车。
本发明的关键点在于资源概念的引入和使用。资源可以定义为轨旁可以被列车使用的设备，一般以轨道区段(单个轨道区段或虚拟轨道区段)为单位进行管理，可以包括区间轨道区段、股道和站内咽喉区带道岔的轨道区段等。资源可以分为固定资源和可动资源，固定资源如区间轨道区段、股道等，分配后即可以被列车使用；可动资源如站内咽喉区的轨道区段，其附带有道岔资源，必须在轨道区段已分配且道岔被本车锁闭的情况下才可以使用。
RMU和车载必须拥有结果一致的线路数据；车载向RMU提出资源占用和可动资源锁闭的申请，且从RMU获取资源分配和可动资源锁闭的情况；车载通过车车通信向前车发出资源共享的申请并从前车获取前车的位置和资源共享的状态，RMU依据车地通信分别从前后车获取相应的位置信息和资源共享的信息。这样，车载和RMU就可以分别计算本车的移动授权并进行比较。相应的信息流程可以参见附图1。
车载计算移动授权，以列车自身所在的位置开始计算，向前方搜索相应的区段来确定移动授权的终点。对于被其它列车占用的资源，根据此资源是否是可动资源以及是否已被本车(计算移动授权的列车)锁闭，确定移动授权到前车的尾部或本区段的始端。对于没有被占用的资源，如果是固定资源就检查是否已分配给本车，如果是可动资源就检查资源已分配给本车且已被本车锁闭，满足条件就增加本区段为移动授权的一部分并继续搜索；否则条件不满足就终止搜索。具体流程可以参见附图2。
RMU计算移动授权，方法同车载基本相仿，不同的是，RMU会计算此RMU范围内所有列车的移动授权且可以从相邻RMU获取此列车的资源情况。
当系统中前后车通信中断或存在非通信车(车载设备故障、通信失效或其它原因)时，车地通信正常的列车的车载和RMU计算移动授权和比较的机制依然成立。
采用本发明的移动授权比较，车载可以有两个源进行比较，提升了移动授权计算的正确性，保证了列车停车点的安全性。如果车车之间的无线通信中断，车载无法获取前车的位置信息，但是车载可以接收RMU发送的资源分配信息，保证列车不停车情况下保持当前模式运行，提高了设备的可用性，减少了系统降级等对运营造成的影响。
具体实施例
(1)前车进站，后车的接车进路未建立，后车的移动授权到进站信号机，如图3所示；
(2)前车和后车在区间追踪，后车移动授权确认到前车末端位置再减去安全防护距，如图4所示：
正常列车1和列车2区间追踪运行，列车2的行车许可终点为正常列车1的确认末端位置再减去安全防护距离，可以实现前后车在区间的移动闭塞追踪。运行过程中，行车许可随前车运行向前延伸。列车1进站后，资源释放，列车2的行车许可随着进路的开放延伸至进站信号机处。
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 (10)

1.一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，该方法通过车载设备对地面轨旁设备发送的行车许可以及自身计算的行车许可进行比较，输出最严格的行车许可。
2.根据权利要求1所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，该方法在CTCS-3级列控系统基础上，增加车车通信的功能，在车载设备确认对轨旁资源使用的基础上，增加车载设备计算移动授权的功能，并同地面轨旁设备计算的移动授权进行比较。
3.根据权利要求1所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，该方法在车车通信列控系统的基础上，增加地面轨旁设备计算移动授权并发送到车载设备，车载设备将自主计算的移动授权和地面轨旁设备发送的移动授权进行比较。
4.根据权利要求1所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，所述的车载设备根据线路数据、轨旁资源分配和锁闭情况以及前车位置信息计算移动授权和停车点；所述的地面轨旁设备中的资源管理器RMU根据线路数据、轨旁资源分配和锁闭情况以及前后车的位置信息计算移动授权并发送给车载设备，所述的车载设备根据资源管理器RMU发送的移动授权信息和车载设备自主计算的移动授权信息进行比较，两个移动授权信息取最严格的进行列车停车点的计算。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，所述的移动授权信息的比较遵循如下的原则：
1)若车载设备计算的移动授权的终点位置大于RMU计算的授权终点，则车载设备将行车许可的终点位置缩短到RMU计算的授权终点；
2)若车载设备计算的移动授权的终点位置小于RMU计算的授权终点，则车载设备将按照自主计算的移动授权计算授权终点；
3)若前后车通信故障的情况下，车载设备与RMU设备通信正常，车载设备将根据从RMU获取资源分配的情况计算移动授权，并同RMU发送的移动授权进行比较；
4)若车地通信故障的情况下，车载设备无法获取地面资源使用情况，将按照降级到CTCS-2级模式进行控车或者按照人工目视驾驶模式行车。
6.根据权利要求4所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，所述的轨旁资源包括固定资源和可动资源；
所述固定资源包括区间轨道区段和股道，所述的固定资源分配后即可被列车使用；
所述的可动资源包括站内咽喉区带道岔的轨道区段，所述的可动资源在轨道区段已分配且道岔被本车锁闭的情况下才可使用。
7.根据权利要求4所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，所述的车载设备与资源管理器RMU拥有结果一致的线路数据；所述的车载设备向RMU提出资源占用和可动资源锁闭的申请，且从RMU获取资源分配和可动资源锁闭的情况；所述的车载设备通过车车通信向前车发出资源共享的申请并从前车获取前车的位置和资源共享的状态，RMU依据车地通信分别从前后车获取相应的位置信息和资源共享的信息。
8.根据权利要求6所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，所述的车载设备计算移动授权，以列车自身所在的位置开始计算，向前方搜索相应的区段来确定移动授权的终点；
对于被其它列车占用的资源，根据此资源是否是可动资源以及是否已被本车锁闭，用来确定移动授权到前车的尾部或本区段的始端；
对于没有被占用的资源，如果是固定资源就检查是否已分配给本车，如果是可动资源就检查资源已分配给本车且已被本车锁闭，满足条件就增加本区段为移动授权的一部分并继续搜索；否则条件不满足就终止搜索。
9.根据权利要求6所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，所述的RMU计算移动授权时，会计算此RMU范围内所有列车的移动授权且可以从相邻RMU获取此列车的资源情况。
10.根据权利要求6所述的一种基于移动授权校验的列车控制方法，其特征在于，当系统中前后车通信中断或存在非通信车时，车地通信正常的列车的车载设备和RMU计算移动授权与比较的过程正常进行。
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