CN113415321A - 一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法 - Google Patents
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Abstract
一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法，当前区域控制器收到列车的位置报文显示列车位于当前区域控制器的边界处，当前区域控制器与相邻区域控制器之间通信，确认在位置报文的通信延时内列车在相邻区域控制器尚未注册，且列车在当前区域控制器范围内和相邻区域控制器范围内都与对应的轨道区段占用情况相匹配，则由列车最小车尾定位所在的区域控制器完成对列车的注册。本发明解决了列车在区域控制器边界处注册的问题，提高了轨道交通信号系统的可用性，也满足了安全性要求。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号安全控制技术领域，尤其涉及一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法。
背景技术
基于通信的自动列车控制系统(Communication Based Train Control，CBTC)已被广泛地应用于轨道交通信号控制领域，其中区域控制器(ZoneController，ZC)主要通过采集轨旁设备状态、与车载列车自动防护系统(AutomaticTrainProtection，ATP)通信、与联锁(ComputerBasedInterlocking，CI)通信和与自动列车监控系统(AutomaticTrainSupervision，ATS)通信来管理线路上所有列车的运行。通常列车在上线时会先与区域控制器注册以建立通信，但有时因运营需要或故障重启，列车也可能在线路中间重新注册。
特别地，当列车位于区域控制器边界处时，注册过程涉及到3个系统，即列车、当前区域控制器和相邻区域控制器之间的交互，场景将会变得十分复杂。这其中至少包括以下几个问题：列车由哪个区域控制器注册；如何处理3个系统间通信异步的问题；如何计算列车是否满足注册条件。
当前区域控制器尚不支持处理上述场景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法，解决了列车在区域控制器边界处注册的问题，提高了轨道交通信号系统的可用性，也满足了安全性要求。
为了达到上述目的，本发明提供一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法，当前区域控制器收到列车的位置报文显示列车位于当前区域控制器的边界处，当前区域控制器与相邻区域控制器之间通信，确认在位置报文的通信延时内列车在相邻区域控制器尚未注册，且列车在当前区域控制器范围内和相邻区域控制器范围内都与对应的轨道区段占用情况相匹配，则由列车最小车尾定位所在的区域控制器完成对列车的注册。
所述列车位于当前区域控制器的边界处是指：列车向当前区域控制器发送位置报文时，列车的最小车尾定位位于当前区域控制器范围内，而列车的最小车头定位或者最大车尾定位不在当前区域控制器范围内。
所述列车在当前区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况相匹配是指：列车位于当前区域控制器范围内的安全扩展定位和区域控制器边界点都位于且只位于当前区域控制器范围内的某个默认列车包络中；
所述列车的安全扩展定位是指：列车的最小车头定位、列车的最小车尾定位、以及列车的最大车尾扩展定位；
所述最大车尾扩展定位是指：列车在向当前区域控制器发送位置报告后的通信延时内，其最大车尾定位可能向前运动的最远距离，该距离根据牛顿第二定律计算得到。
所述列车在相邻区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况相匹配是指：列车不位于当前区域控制器范围内的安全扩展定位计算后得到的安全预期定位都位于且只位于最靠近边界的相邻轨道区段范围内的默认列车包络中；
所述安全预期定位是指：列车的某个定位在列车和区域控制器之间的最大通信延时内可能向前运动的最远距离，该距离根据牛顿第二定律计算得到。
所述当前区域控制器与相邻区域控制器之间通信的方法包含：当前区域控制器向相邻区域控制器发送联合注册请求，相邻区域控制器向当前区域控制器发送联合注册回复；
所述联合注册请求至少包含：列车标识编号、列车的安全预期定位；
所述联合注册回复至少包含：列车标识编号、列车是否已经在相邻区域控制器内注册的状态、列车的安全预期定位与相邻轨道区段占用情况是否相匹配。
如果当前区域控制器在本次列车的位置报文失效之后收到相邻区域控制器的联合注册回复，则针对本次列车位置报文的注册失败。
如果列车在当前区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况不相匹配，或列车在相邻区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况不相匹配，则针对本次列车位置报文的注册失败。
如果在位置报文的通信延时内列车在相邻区域控制器已经注册，则针对本次列车位置报文的注册失败。
本发明提供的一种通信列车区域控制器边界三方联合注册的方法，通过扩展列车安全定位和定制相邻区域控制器之间的通信报文，协调了列车、当前区域控制器和相邻区域控制器共3个系统之间的行为，解决了列车在区域控制器边界处注册的问题，提高了轨道交通信号系统的可用性，也能满足安全性要求，为处理运营场景或故障情况带来便利。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法的流程图。
图2为实施例中列车在边界处向区域控制器发送位置报文的示意图。
图3为实施例中相邻区域控制器之间互发联合注册报文的示意图。
图4为实施例中列车在当前区域控制器完成注册的示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图4，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明提供一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法，包含以下步骤：
步骤1、当前区域控制器收到列车的位置报文显示列车位于当前区域控制器的边界处。
所述列车位于当前区域控制器的边界处是指：列车向当前区域控制器发送位置报文时，列车的最小车尾定位位于当前区域控制器范围内，而列车的最小车头定位或者最大车尾定位不在当前区域控制器范围内。
步骤2、当前区域控制器判断列车的安全扩展定位与当前轨道区段占用情况是否相匹配，若是，进行步骤3，若否，则列车无法注册。
所述列车的安全扩展定位是指：列车的最小车头定位、列车的最小车尾定位、以及列车的最大车尾扩展定位。
所述最大车尾扩展定位是指：列车在向当前区域控制器发送位置报告后的通信延时内，其最大车尾定位可能向前运动的最远距离，该距离根据牛顿第二定律计算得到。
所述列车的安全扩展定位与当前轨道区段占用情况相匹配是指：列车位于当前区域控制器范围内的安全扩展定位和区域控制器边界点都位于且只位于当前区域控制器范围内的某个第一默认列车包络中。
所述第一默认列车包络的创建方法包含：当前区域控制器从轨旁次级检测设备(通常指计轴设备)获取轨道区段的占用状态并据此创建出第一默认列车包络。
步骤3、当前区域控制器向相邻区域控制器发送联合注册请求。
所述联合注册请求至少包含：列车标识编号、以及列车不位于当前区域控制器范围内(即已越过边界)的安全扩展定位重新计算后得到的安全预期定位。
所述安全预期定位是指：列车的某个定位在列车和区域控制器之间的最大通信延时内可能向前运动的最远距离，该距离根据牛顿第二定律计算得到。
步骤4、相邻区域控制器判断列车的安全预期定位与相邻轨道区段占用情况是否相匹配。
所述列车的安全预期定位与相邻轨道区段占用情况相匹配是指：联合注册请求中的安全预期定位都位于且只位于最靠近边界的相邻轨道区段范围内的第二默认列车包络中。
所述第二默认列车包络的创建方法包含：相邻区域控制器从轨旁次级检测设备获取轨道区段的占用状态并据此创建出第二默认列车包络。
步骤5、相邻区域控制器向当前区域控制器发送联合注册回复。
所述联合注册回复至少包含：列车标识编号、列车是否已经在相邻区域控制器内注册的状态、以及列车的安全预期定位与相邻轨道区段占用情况是否相匹配的状态。
步骤6、列车成功在当前区域控制器完成注册。
如果当前区域控制器在本次列车的位置报文失效之前，收到相邻区域控制器的联合注册回复，表明列车在相邻区域控制器尚未注册，且在当前区域控制器和相邻区域控制器都与轨道区段占用情况相匹配时，当前区域控制器成功注册该列车。上述条件如有任何一个不满足，则针对本次列车位置报文的注册失败。
在本发明的一个实施例中，在区域控制器边界处管理列车注册的方法具体包含以下步骤：
步骤1、如图2所示，列车在区域控制器边界处向当前区域控制器和相邻区域控制器发送位置报文，此时列车的最小车尾定位和最大车尾定位位于当前区域控制器，最小车头定位位于相邻区域控制器，所以当前区域控制器会启动注册该列车的流程。
步骤2、如图2所示，当前区域控制器最靠近边界的区段被列车占用，其上已经创建出默认列车包络1。
列车的最大车尾扩展定位计算方法为：
其中，v0是列车在位置报文中发送的当前速度，t是列车与当前区域控制器之间本次位置报文的传输延时，a是列车最大加速度。
此时列车的最小车尾定位、最大车尾扩展定位和边界点都位于唯一的默认列车包络中，所以当前区域控制器内部列车已满足注册条件。
步骤3、如图3所示，因为最大车尾扩展定位位于当前区域控制器内，而最小车头定位位于当前区域控制器外，所以当前区域控制器只需重新计算出最小车头预期定位，其计算方法和步骤2中的公式相同，除了t变为列车与当前区域控制器之间位置报文的最大传输延时，其他参数完全和步骤2中所述相同。
则当前区域控制器向相邻区域控制器发送的联合注册请求中将包含列车标识编号和最小车头预期定位。
步骤4、如图3所示，相邻区域控制器最靠近边界的轨道区段被列车占用，其上已经创建出默认列车包络2。
相邻区域控制器收到联合注册请求后，判断其最小车头预期定位确实位于最靠近边界的唯一的默认列车包络中，所以相邻区域控制器内部列车也已满足注册条件。
步骤5、如图3所示，相邻区域控制器向当前区域控制器发送的联合注册回复中将包含同一个列车标识编号、列车尚未注册以及列车满足注册条件的状态。
步骤6、如图4所示，当前区域控制器在收到相邻区域控制器的联合注册回复时，若该联合注册回复本身没有过期，且本次列车位置报文也没有过期，则根据列车在当前区域控制器和相邻区域控制器内都满足注册条件，为该列车成功实施注册。
本发明具有以下优点：
1、唯一地确定了由列车最小车尾定位所在的区域控制器完成注册的方法，避免了列车注册的遗漏或重复。
2、考虑了列车和当前区域控制器以及相邻区域控制器共3个系统之间的异步协调，通过报文传输延时同步3个系统的行为，保证了列车注册的安全有效。
3、定义了一系列安全定位与轨道区段占用状态的匹配机制，并通过当前区域控制器和相邻区域控制器协同判断的方法，确保列车在区域控制器边界处的注册方法和在区域控制器内部时原理一致，提高了系统的统一性。
需要说明的是，在本发明的实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，当前区域控制器收到列车的位置报文显示列车位于当前区域控制器的边界处，当前区域控制器与相邻区域控制器之间通信，确认在位置报文的通信延时内列车在相邻区域控制器尚未注册，且列车在当前区域控制器范围内和相邻区域控制器范围内都与对应的轨道区段占用情况相匹配，则由列车最小车尾定位所在的区域控制器完成对列车的注册。
2.如权利要求1所述的在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，所述列车位于当前区域控制器的边界处是指：列车向当前区域控制器发送位置报文时，列车的最小车尾定位位于当前区域控制器范围内，而列车的最小车头定位或者最大车尾定位不在当前区域控制器范围内。
3.如权利要求2所述的在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，所述列车在当前区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况相匹配是指：列车位于当前区域控制器范围内的安全扩展定位和区域控制器边界点都位于且只位于当前区域控制器范围内的某个默认列车包络中；
所述列车的安全扩展定位是指：列车的最小车头定位、列车的最小车尾定位、以及列车的最大车尾扩展定位；
所述最大车尾扩展定位是指：列车在向当前区域控制器发送位置报告后的通信延时内，其最大车尾定位可能向前运动的最远距离，该距离根据牛顿第二定律计算得到。
4.如权利要求3所述的在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，所述列车在相邻区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况相匹配是指：列车不位于当前区域控制器范围内的安全扩展定位计算后得到的安全预期定位都位于且只位于最靠近边界的相邻轨道区段范围内的默认列车包络中；
所述安全预期定位是指：列车的某个定位在列车和区域控制器之间的最大通信延时内可能向前运动的最远距离，该距离根据牛顿第二定律计算得到。
5.如权利要求4所述的在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，所述当前区域控制器与相邻区域控制器之间通信的方法包含：当前区域控制器向相邻区域控制器发送联合注册请求，相邻区域控制器向当前区域控制器发送联合注册回复；
所述联合注册请求至少包含：列车标识编号、列车的安全预期定位；
所述联合注册回复至少包含：列车标识编号、列车是否已经在相邻区域控制器内注册的状态、列车的安全预期定位与相邻轨道区段占用情况是否相匹配。
6.如权利要求5所述的在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，如果当前区域控制器在本次列车的位置报文失效之后收到相邻区域控制器的联合注册回复，则针对本次列车位置报文的注册失败。
7.如权利要求6所述的在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，如果列车在当前区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况不相匹配，或列车在相邻区域控制器范围内与对应的轨道区段占用情况不相匹配，则针对本次列车位置报文的注册失败。
8.如权利要求7所述的在区域控制器边界处管理列车注册的方法，其特征在于，如果在位置报文的通信延时内列车在相邻区域控制器已经注册，则针对本次列车位置报文的注册失败。
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