CN113401185B - 轨道交通信号系统的停车控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道交通信号系统的停车控制方法、装置、设备及介质，该方法包括以下步骤：步骤101，确定停车点；步骤102，计算信号系统最小防护距离；步骤103，设置虚拟轨道；步骤104，设置安全保证信标；步骤105，设置虚拟轨道限速点。与现有技术相比，本发明在不改变信号系统最小安全防护距离，不降低安全条件下，通过设置降速点及降速点信标的方法，节约车载ATP系统和轨旁ATP通信的延时，来解决停车轨道长度无法满足在保证最小安全防护距离情况下列车精确停车需求而导致的无法自动精确停车的问题。
Description
技术领域
本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种轨道交通信号系统的停车控制方法、装置、设备及介质。
背景技术
基于移动通信的CBTC信号系统中，列车运行的安全是由车载ATP(automatictrain protection，以下简称ATP)系统和地面ATP系统共同完成，列车的自动驾驶依赖于车载ATO(automatic train operation，以下简称ATO)系统。
如图1所示，车载ATP系统实时将列车位置发送给轨旁ATP系统，轨旁ATP系统基于列车位置和线路条件计算列车的移动授权并发送给车载ATP系统。车载ATP系统依据列车性能和当前位置与移动授权终点之间的距离，确定是否施加紧急制动停车，进而保证列车运行的安全。在移动授权范围内，车载ATO系统控制列车平稳运行，包括牵引和制动的施加或缓解，进而保证乘客的舒适性和精确停车。
由于车辆牵引和制动的施加或缓解响应时间、车载ATP系统和轨旁ATP系统响应时间以及系统之间通信延迟的存在，基于目标距离安全防护原理，列车实际速度很难完全和理论的ATP防护曲线保持一致，如图2所示，ATO最佳运行曲线终点和ATP紧急制动保障曲线终点之间存在一定距离差值，该差值即是列车接近目标停车点时的最小安全防护距离。
信号系统计算的列车能够接近目标停车点的最小防护距离与车辆性能和线路条件密切相关。鉴于现实中出站信号机与站台距离比较近，为了列车能精确在站台停车，一般在出站信号机下游设置一段大于最小防护距离的防护区段如图3所示。
但是，在线路长度不能满足信号系统防护距离的要求时，会导致列车在线路上无法实现列车自动精确停车。也就是：虽然可以将防护区段放置在信号机的下游，然而信号机下游的轨道长度无法满足最小防护距离的要求，导致列车无法在目标停车点自动精确停车如图4所示。
如图5所示，尤其是自动化停车场、车辆段中，因股道数量多、停车区域密集，土建条件变更难度较大。如果轨道的长度无法满足列车精确停车的最小安全防护距离需求，会造成列车在所有轨道上无法自动精确停车，前期规划设计的登车平台、检修坑等位置均无法匹配。信号系统实施阶段如果在增加延长线路，不仅项目工期无法满足，而且因为土建规划涉及到用地、房屋征收、拆迁等问题，实施非常困难。
目前项目遇到该情况时，主要是牺牲列车自动化程度，采用人工干预的方式解决，当列车在轨道距离目标停车点还有一段距离自动停下时，由司机将列车驾驶模式转换到人工驾驶，然后，人工驾驶列车进行停车点精确停车，这不仅降低了线路列车的自动化程度运行效率，也增加了司机的工作时间。
这种情况在越来越多的城市在建设的无人驾驶项目中会显得更加糟糕：在有人驾驶的地铁项目中，司机可以在车上随时人工驾驶列车在预定停车点人工精确停车。但是，对于无人驾驶项目，车上没有配置司机，如果列车在线路末端不能精确停车，司机登乘需要经过复杂流程、审批程序的情况下，无疑对整条线路的效率造成极大的影响。
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轨道交通信号系统的停车控制方法、装置、设备及介质，在不改变信号系统最小安全防护距离，不降低安全条件下，通过设置降速点及降速点信标的方法，节约车载ATP系统和轨旁ATP通信的延时，来解决停车轨道长度无法满足在保证最小安全防护距离情况下列车精确停车需求而导致的无法自动精确停车的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明第一方面，提供了一种轨道交通信号系统的停车控制方法，包括以下步骤：
步骤101，确定停车点；
步骤102，计算信号系统最小防护距离；
步骤103，设置虚拟轨道；
步骤104，设置安全保证信标；
步骤105，设置虚拟轨道限速点。
作为优选的技术方案，所述的步骤101具体为：信号系统在线路上根据列车车长，在需要停车的区域设置不同的目标停车点。
作为优选的技术方案，根据车长设置所述目标停车点后才能确定目标停车点到线路尽头的线路长度。
作为优选的技术方案，所述的步骤102具体为：
信号系统根据土建线路的坡度、列车牵引制动性能，计算列车在目标停车点停车所需的最小安全防护距离，目标停车点后方线路长度大于最小安全防护距离。
作为优选的技术方案，所述的步骤103具体为：
列车制动过程中速度低于安全碰撞速度，累计走行距离S小于目标停车点到线路末端距离时，进行设置虚拟轨道，让列车ATP防护曲线的终点往线路外方移动。
作为优选的技术方案，所述的步骤104具体为：
保证列车在距离线路末端S距离时，信号系统发出紧急制动命令，并在距离线路末端不小于S距离设置一个欧式信标，列车没有读到信标前，列车能够正常运行，确保在列车读到该信标时发出紧急制动命令，保证列车在线路末端的安全。
作为优选的技术方案，所述的步骤105具体为：
为保证列车在最不利条件下的安全，信号系统在虚拟轨道上设置保证列车能够ATO运行的最小限速，通过设置虚拟轨道安全限速，保证列车在该区域内实际运行速度小于车挡和车辆碰撞速度的最小值，确保列车最不利条件下不会发生危险。
根据本发明第二方面，提供了一种轨道交通信号系统的停车控制装置，包括：
停车点确定模块，用于确定停车点；
最小防护距离计算模块，用于计算信号系统最小防护距离；
虚拟轨道模块，用于设置虚拟轨道；
安全保证信标设置模块，用于设置安全保证信标；
虚拟轨道限速点设置模块，用于设置虚拟轨道限速点。
根据本发明第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
根据本发明第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)解决后期因车辆、土建条件等变化带来的信号安全防护距离变大，而导致的无法精确停车的问题。
2)列车能够自动驾驶到线路末端精确停车，减少了司机对列车自动驾驶的干预。
3)列车能够自动驾驶到目的地精确的停车，虚拟轨道为防护区段情况下，提高了列车接近线路停车点的接近速度，提高了线路的使用效率和列车的运行的自动化程度。
4)提高了信号系统后期详细设计中的灵活性，减少其他系统和条件变化对信号系统的影响。
附图说明
图1为车地列车信息传输的示意图；
图2为列车最小安全防护距离的示意图；
图3为站台出站信号机防护区段的示意图；
图4为防护区段长度小于防护距离要求的示意图；
图5为自动化停车场、车辆段中存车线布置的示意图；
图6为列车紧急制动速度时间关系示意图；
图7为双存车线线路设置的示意图；
图8为虚拟轨道设置的示意图；
图9为虚拟轨道设置的流程图；
图10为本发明方法的流程图；
图11为本发明装置的示意图。
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。
本发明提供一种简单高效的方法，解决当线路长度不能满足信号要求的最小防护距离要求时，导致自动列车在线路终端不能自动精确停车的问题。
如图10所示，本发明轨道交通信号系统的停车控制方法，包括以下步骤：
S101，确定停车点；
S 102，计算信号系统最小防护距离；
S 103，设置虚拟轨道；
S 104，设置安全保证信标；
S 105，设置虚拟轨道限速点。
以下对方法的具体过程进行详细描述：
1)确定停车点。信号系统在线路上根据列车车长，在需要停车的区域设置不同的目标停车点，尤其是在线路尽头或者停车场、车辆段的存车线上，列车停车位置的设计，需要考虑不能影响其他专业功能，保证列车停车后既不影响司机看到信号机，也不影响其他专业预留的设备位置，根据车长设置目标停车点后才能确定目标停车点到线路尽头的线路长度。
2)计算信号系统最小防护距离。信号所需的最小防护距离的大小根据项目不同而差异，信号系统根据土建线路的坡度、列车牵引制动性能，计算列车在目标停车点停车所需的最小安全防护距离，目标停车点后方线路长度大于最小安全防护距离，则列车可以在目标停车点精确停车。
3)设置虚拟轨道。当线路条件不能满足列车自动精确停车需求时，比较车辆和车挡两者的安全碰撞速度，按照两者中的最小值为基准，当列车在接近停车点过程中，按照列车最不利条件下冲过停车点，只要在目标停车点后方适当距离设置紧急制动触发点，保障在列车制动过程中到达车挡的速度小于车辆和车挡两者安全碰撞速度最小值，即可保障列车运行的安全，如图6，列车越过限制点速度降至安全碰撞速度下时，累计走行的距离S。
列车制动过程中速度低于安全碰撞速度，累计走行距离S小于目标停车点到线路末端距离时，能够设置虚拟轨道，让列车ATP防护曲线的终点往线路外方移动，这样能够保证列车在目标停车点自动精确停车。
4)设置安全保证信标，根据3)中描述，若实现列车在线路末端的安全运行，需要确保列中在实际接近车挡时的速度低于车挡碰撞速度，只要保证列车在距离线路末端S距离时，信号系统发出紧急制动命令，既可保证列车在线路上停车的安全，在距离线路末端不小于S距离设置一个欧式信标，列车没有读到信标前，列车能够正常运行，确保在列车读到该信标时发出紧急制动命令，保证列车在线路末端的安全。
5)设置虚拟轨道限速点。在兼顾效率情况下，在线路末端设置一段虚拟轨道，让信号系统中ATP防护曲线终点能够越过阻挡信号机，实现列车的自动精确停车。同时，为保证列车在最不利条件下的安全，信号系统在虚拟轨道上设置保证列车能够ATO运行的最小限速，通过设置安全限速，保证列车在该区域内实际运行速度小于车挡和车辆碰撞速度的最小值，确保列车最不利条件下不会发生危险。
以下将结合实例对本发明实例中的技术方案进行详细完整的描述，如图7，土建线路双存线总长度是330米，列车长度为140米，双列位存车线布置，配合登车平台等设备的位置，考虑列车停车不占用消防通道，并能确保维护人员能够正常进入BG的检修坑，列车采用端头对齐方式，设置列车目标停车点SSP3，根据线路长度计算，SSP3到车挡的距离为12m。
根据线路坡度和车辆参数，信号系统计算的列车最小安全防护距离D3等于15米，目标停车点到线路末端的距离小于列车最小安全防护距离D3，所以，列车在BG上无法自动精确停车。
根据车辆和土建提资，列车的设计安全碰撞速度是15km/h，线路末端车挡的安全碰撞速度是5km/h，以车挡安全碰撞速度为基础，计算列车在紧急制动过程中，速度首次低于车挡碰撞速度时，累计走行距离，经计算该距离等于9.15米，该距离小于停车点SSP3到线路末端车挡的距离。
兼顾列车接近SSP3的运行效率，在BG末端车挡后方设置一段50米虚拟轨道如图8，让列车运行的ATP防护终点从车挡后移到虚拟轨道上，从而使列车在目标停车点实现自动精确停车。
考虑最不利条件下防护列车的安全，在距离线路末端车挡9.5米处设置一个限速信标B，当列车通过目标停车点读到该信标时，信号系统将给出紧急制动命令，经过计算，列车在制动过程中，在接近车挡时，速度低于车挡安全碰撞速度，这样能够在最不利条件下，确保列车运行的安全。
基于安全考虑，同时在线路上，信标到虚拟轨道末端设置最小列车ATO运行限速12km/h的安全限速，在满足列车接近停车点的基础上，实现列车的安全运行，保障列车在最不利条件下不发生安全风险。
以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
如图11所示，本发明轨道交通信号系统的停车控制装置，包括：
停车点确定模块100，用于确定停车点；
最小防护距离计算模块200，用于计算信号系统最小防护距离；
虚拟轨道模块300，用于设置虚拟轨道；
安全保证信标设置模块400，用于设置安全保证信标；
虚拟轨道限速点设置模块500，用于设置虚拟轨道限速点
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明电子设备包括中央处理单元(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。
设备中的多个部件连接至I/O接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法S101～S105。例如，在一些实施例中，方法S101～S105可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到RAM并由CPU执行时，可以执行上文描述的方法S101～S105的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法S101～S105。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)等等。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
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 (5)
1.一种轨道交通信号系统的停车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤101，确定停车点；
步骤102，计算信号系统最小防护距离；
步骤103，设置虚拟轨道；
步骤104，设置安全保证信标；
步骤105，设置虚拟轨道限速点；
所述的步骤101具体为：信号系统在线路上根据列车车长，在需要停车的区域设置不同的目标停车点；
所述的步骤102具体为：
信号系统根据土建线路的坡度、列车牵引制动性能，计算列车在目标停车点停车所需的最小安全防护距离，目标停车点后方线路长度大于最小安全防护距离，则列车在目标停车点精确停车；
所述的步骤103具体为：
当线路条件不能满足列车自动精确停车需求时，比较车辆和车挡两者的安全碰撞速度，按照两者中的最小值为基准，当列车在接近停车点过程中，按照列车最不利条件下冲过停车点，只要在目标停车点后方适当距离设置紧急制动触发点，保障在列车制动过程中到达车挡的速度小于车辆和车挡两者安全碰撞速度最小值，即可保障列车运行的安全，列车越过限制点速度降至安全碰撞速度下时，累计走行的距离S；
列车制动过程中速度低于安全碰撞速度，累计走行距离S小于目标停车点到线路末端距离时，进行设置虚拟轨道，让列车ATP防护曲线的终点往线路外方移动；
所述的步骤104具体为：
若实现列车在线路末端的安全运行，需要确保列中在实际接近车挡时的速度低于车挡碰撞速度，只要保证列车在距离线路末端S距离时，信号系统发出紧急制动命令，既可保证列车在线路上停车的安全，在距离线路末端不小于S距离设置一个欧式信标，列车没有读到信标前，列车能够正常运行，确保在列车读到该信标时发出紧急制动命令，保证列车在线路末端的安全；
所述的步骤105具体为：
在兼顾效率情况下，在线路末端设置一段虚拟轨道，让信号系统中ATP防护曲线终点能够越过阻挡信号机，实现列车的自动精确停车；同时，为保证列车在最不利条件下的安全，信号系统在虚拟轨道上设置保证列车能够ATO运行的最小限速，通过设置安全限速，保证列车在该区域内实际运行速度小于车挡和车辆碰撞速度的最小值，确保列车最不利条件下不会发生危险。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通信号系统的停车控制方法，其特征在于，根据车长设置所述目标停车点后才能确定目标停车点到线路尽头的线路长度。
3.一种轨道交通信号系统的停车控制装置，其特征在于，包括：
停车点确定模块，用于确定停车点；
最小防护距离计算模块，用于计算信号系统最小防护距离；
虚拟轨道模块，用于设置虚拟轨道；
安全保证信标设置模块，用于设置安全保证信标；
虚拟轨道限速点设置模块，用于设置虚拟轨道限速点；
所述的停车点确定模块具体为：信号系统在线路上根据列车车长，在需要停车的区域设置不同的目标停车点；
所述的最小防护距离计算模块具体为：
信号系统根据土建线路的坡度、列车牵引制动性能，计算列车在目标停车点停车所需的最小安全防护距离，目标停车点后方线路长度大于最小安全防护距离，则列车在目标停车点精确停车；
所述的虚拟轨道模块具体为：
当线路条件不能满足列车自动精确停车需求时，比较车辆和车挡两者的安全碰撞速度，按照两者中的最小值为基准，当列车在接近停车点过程中，按照列车最不利条件下冲过停车点，只要在目标停车点后方适当距离设置紧急制动触发点，保障在列车制动过程中到达车挡的速度小于车辆和车挡两者安全碰撞速度最小值，即可保障列车运行的安全，列车越过限制点速度降至安全碰撞速度下时，累计走行的距离S；
列车制动过程中速度低于安全碰撞速度，累计走行距离S小于目标停车点到线路末端距离时，进行设置虚拟轨道，让列车ATP防护曲线的终点往线路外方移动；
所述的安全保证信标设置模块具体为：
若实现列车在线路末端的安全运行，需要确保列中在实际接近车挡时的速度低于车挡碰撞速度，只要保证列车在距离线路末端S距离时，信号系统发出紧急制动命令，既可保证列车在线路上停车的安全，在距离线路末端不小于S距离设置一个欧式信标，列车没有读到信标前，列车能够正常运行，确保在列车读到该信标时发出紧急制动命令，保证列车在线路末端的安全；
所述的虚拟轨道限速点设置模块具体为：
在兼顾效率情况下，在线路末端设置一段虚拟轨道，让信号系统中ATP防护曲线终点能够越过阻挡信号机，实现列车的自动精确停车；同时，为保证列车在最不利条件下的安全，信号系统在虚拟轨道上设置保证列车能够ATO运行的最小限速，通过设置安全限速，保证列车在该区域内实际运行速度小于车挡和车辆碰撞速度的最小值，确保列车最不利条件下不会发生危险。
4.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～2中任一项所述的方法。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～2中任一项所述的方法。
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- 2021-06-30 CN CN202110732175.1A patent/CN113401185B/zh active Active
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