CN114454923B - 一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法及系统，属于轨道交通领域，其中方法包括以下步骤：当前列车车载设备从道岔控制器获得计轴状态信息；当前列车车载设备从其他列车车载设备和道岔控制器，获得其他列车的位置信息；当前列车车载设备结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选。本发明针对目前城市轨道交通列车筛选判断功能涉及设备环节多且信息传递判断速度慢，导致列车完成筛选后用于移动闭塞追踪的效率降低的问题，通过对功能进行重新分配，实现多种机制的组合，降低通信传输，提高车载设备自主判断控制能力，同时还能用于列车自主运行控制模式。

Description

一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法及系统

技术领域

本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法及系统。

背景技术

随着城市轨道交通的迅猛发展，全自动无人驾驶系统和列车自主运行控制技术日趋成熟，也逐渐成为城市轨道交通的发展趋势。在全自动无人驾驶系统和列车自主运行控制的情况下，城市轨道交通对信号系统保障安全和提高效率等方面也提出了更高的要求，而列车的筛选作为信号系统的一个重要功能，是信号系统完成移动闭塞追踪、提高运营效率的重要环节。

目前城轨CBTC系统由中心设备(ATS)、地面设备(CI、ZC)、轨旁设备(计轴、信号机、应答器等)和车载设备四部分组成。ATS根据运行计划，向CI申请进路，CI完成进路检查条件后，设置进路中道岔定反位操作，当道岔区段和无岔区段锁闭完成后，将进路锁闭信息发送给ZC设备，ZC根据进路信息和其他判断条件计算出列车的移动授权信息，通过车地网络将信息发送给车载设备，车载设备根据本地电子地图的线路数据和ZC发送的移动授权控制列车安全运行。

当正线CBTC区域新进入未升级的列车，或者正常运行列车因为某些特殊原因降级，又或者是列车丢失完整性遗留车厢在轨道上，都会对列车的移动闭塞追踪运行造成影响。在列车升级为CTC(Communication Train Control，通信列车控制)等级前，需要通过设备检查其前后是否有隐藏的非通信列车。消除车头前方的隐藏列车称为建立头筛；消除车尾后方的隐藏列车称为建立尾筛。在CTC等级列车正常运行时，检查到其前后有列车降级时，需要删除其头尾筛，避免列车粘连。

现有CBTC系统，区域控制ZC子系统通过筛选功能判断区段内是否存在其它隐藏列车。头部筛选检查列车前方是否有隐藏列车，该条件是为该车发送移动授权的必要条件。尾部筛选检查列车后方是否有隐藏列车，该条件是后续列车移动闭塞追踪运行的必要条件。

如图1所示，在既有CBTC模式下，ZC完成列车筛选并向车载设备发送移动授权的消息交互流程如下：

按照在CBTC模式下的功能分配，ZC为发送移动授权的设备，所有消息都需要汇集到ZC后再完成筛选，然后再向车载设备发送移动授权。车载设备为被动接受端，且从发送列车包络开始到升级动车，通信环节和设备多，接口复杂，造成了这种模式的效率低下。

既有CBTC模式下的列车筛选过程中，功能涉及设备环节多且信息传递判断速度慢，导致列车完成筛选后用于移动闭塞追踪的效率降低，无法使用在列车自主运行控制系统及模式中。

在列车自主运行控制系统中，由于减少了ZC设备，将移动授权和头尾筛功能划分由车载设备完成。车载设备需要实时从道岔控制器设备获得计轴状态信息，和其他列车的车载设备通信获得通信列车位置信息，去完成列车升级和建立、保持头尾筛。由于自主运行控制系统中，车载设备和道岔控制器间需要具备直接通路和消息交互，也使列车自主完成筛选具备了前提条件。同时，在列车折返时，列车的首尾两端车载设备可自行交互头尾筛状态，快速完成折返。

在全自动无人驾驶情况下，非通信列车的车载设备完成筛选的效率提高也将提高车载设备快速升级的效率，提高整个线路快速恢复运营的能力。

发明内容

针对上述问题，本发明一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法及系统，实现多种机制的组合，降低通信传输，提高车载设备自主判断控制能力，同时还能用于列车自主运行控制模式。

一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法，包括以下步骤：

当前列车车载设备从道岔控制器获得计轴状态信息；

当前列车车载设备从其他列车车载设备和道岔控制器，获得其他列车的位置信息；

当前列车车载设备结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选。

进一步的，当前列车车载设备结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选，包括以下步骤：

当前列车前进时，若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车前端位置信息满足第一设定条件，当前列车车载设备完成当前列车头部筛选；

若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车后端位置满足第二设定条件，当前列车车载设备完成当前列车尾部筛选；

当前列车折返时，当前列车车载设备将当前列车原头部筛选状态作为尾部筛选状态，将当前列车原尾部筛选状态作为头部筛选状态。

进一步的，所述第一设定条件包括：

当前列车前端距离所在计轴区段末端小于配置距离；

前方相邻计轴区段状态为空闲；

计轴占用延迟与其他列车位置信息报告通信延迟的差值小于安全余量阈值。

进一步的，所述第二设定条件包括：

当前列车末端距离所在计轴区段末端小于配置距离；

后方相邻计轴区段状态为空闲；

计轴占用延迟与其他列车位置信息报告通信延迟的差值小于安全余量阈值。

进一步的，所述列车筛选方法还包括以下步骤：

当前列车完成筛选后，若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第三设定条件，则当前列车车载设备删除当前列车的头部筛选；

若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第四设定条件，则当前列车车载设备删除当前列车的尾部筛选。

进一步的，当前列车状态信息包括列车的长度信息、完整性信息、定位信息和等级信息。

进一步的，所述第三设定条件包括：

当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级；

或当前列车与其他列车包络重叠；

或当前列车前方计轴区段为占用状态且前方区段内距离最近的列车无尾筛状态。

进一步的，所述第四设定条件包括：

当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级；

或当前列车与其他列车包络重叠；

或当前列车后方计轴区段为占用状态且后方区段内距离最近的列车无头筛状态。

本发明还提供一种基于自主运行控制模式的列车筛选系统，包括：

道岔控制器，用于向当前列车车载设备发送计轴状态信息和其他列车的位置信息；

其他列车车载设备，用于向当前列车车载设备发送其位置信息；

当前列车车载设备，用于结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选。

进一步的，当前列车车载设备，用于结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选，具体如下：

当前列车前进时，若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车前端位置信息满足第一设定条件，当前列车车载设备完成当前列车头部筛选；

若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车后端位置满足第二设定条件，当前列车车载设备完成当前列车尾部筛选。

进一步的，当前列车车载设备，还用于删除当前列车的头部筛选或尾部筛选，具体如下：

当前列车完成筛选后，若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第三设定条件，则删除当前列车的头部筛选；

若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第四设定条件，则删除当前列车的尾部筛选。

本发明的有益效果：本发明针对目前城市轨道交通列车筛选判断功能涉及设备环节多且信息传递判断速度慢，导致列车完成筛选后用于移动闭塞追踪的效率降低的问题，对功能进行重新分配，实现多种机制的组合，降低通信传输，提高车载设备自主判断控制能力，同时还能用于列车自主运行控制模式。

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示出了根据现有技术的CBTC模式下列车完成筛选消息交互流程示意图；

图2示出了根据现有技术的列车自主运行控制系统的设备通信接口示意图；

图3示出了根据本发明实施例的一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法的流程示意图；

图4示出了根据本发明实施例的列车自主运行控制模式下完成筛选消息交互流程示意图；

图5示出了根据本发明实施例的列车自主运行控制模式下完成折返筛选状态传递的示意图；

图6示出了根据本发明实施例的一种基于自主运行控制模式的列车筛选系统的结构示意图。

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。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明实施例，下面首先对本发明实施例所涉及的专业术语进行说明，专业术语说明如下：

CBTC：基于通信的列车控制，Communication Based Train Control，基于大容量、连续的车地信息双向通信及列车定位与控制技术，实现列车的速度控制。采用不依赖轨旁列车占用检测设备的列车主动定位技术和连续车-地双向数据通信技术，通过能够执行安全功能的车载和地面处理器而构建的连续式列车自动控制系统。

ATS：列车自动监控系统，Automatic Train Supervision，是一套集现代化数据通信、计算机、网络和信号技术为一体的、分布式的实时监督、控制系统。

CI：计算机联锁，Computer Interlocking，列车自动控制系统的子系统，以计算机技术为核心，自动实现进路、道岔、信号机等控制和防护技术的总称。

ZC：区域控制器，Zone Controller，具备管理列车、计算列车移动授权、向CI系统发送区段占用状态、信号机状态(亮灭指令、跨压)信息等功能。

列车包络：线路运行的列车安全长度需要在实际列车的头部和尾部再增加一些长度裕量，即列车头部和尾部包络，简称列车包络。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明实施例，下面对在列车自主运行控制系统中，道岔控制器和ATS、车载设备之间的通讯进行说明。

请参阅图2，图2示出了根据现有技术的列车自主运行控制系统的设备通信接口示意图。

车载设备配置了全线的电子地图，通过定位设备例如应答器能够精准定位列车的位置，同时ATS也将运行计划实时的发送给车载设备，车载设备将运行计划执行状态和车辆状态信息发送给ATS。

道岔控制器将计轴状态信息和道岔状态信息发送给车载设备、ATS。道岔控制器能够从车载设备获取列车的位置信息，并进行管辖范围内的列车状态管理。

道岔控制器驱动道岔动作并对道岔状态信息进行采集。

不同列车之间通过车载设备建立车车通信，获得前后车的列车位置信息。

针对列车筛选现有技术的缺点，本发明通过对功能进行重新分配，实现多种机制的组合，降低通信传输，提高列车车载设备自主判断控制能力，同时还能用于列车自主运行控制模式。

通过分析发现在列车筛选的判断都需要结合列车反馈的位置信息和计轴状态去完成。

基于此，请参阅图3，图3示出了根据本发明实施例的一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法的流程示意图。

本发明实施例提供一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法，包括以下步骤：当前列车车载设备从道岔控制器获得计轴状态信息；当前列车车载设备从其他列车车载设备和道岔控制器，获得其他列车的位置信息；当前列车车载设备结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选。

需要说明的是，其他列车指的是与当前列车行驶在同一轨道的列车，尤其是当前列车行驶方向的前方列车和后方列车。

请参阅图4，图4示出了根据本发明实施例的列车自主运行控制模式下完成筛选消息交互流程示意图。

列车自主运行控制模式中，车载设备可从道岔控制器获得其他列车位置信息，也可从车车通信通道直接获取前后车的列车位置信息，无论哪个设备的消息延迟，均可获得最新的列车位置包络信息，使其与计轴占用状态的不同步影响最小。

具体的，计轴状态信息包括空闲或被占用。空闲表示该物理区段未被列车占用，占用表示该物理区段已被列车占用。

具体的，当前列车车载设备结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选，包括以下步骤：

当前列车前进时，若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车前端位置信息满足第一设定条件，当前列车车载设备完成当前列车头部筛选。

具体的，第一设定条件包括：

当前列车前端距离所在计轴区段末端小于配置距离，防止当前列车与隐藏车辆相撞。

需要说明的是，配置距离为最小运营车辆长度加上安全包络。

前方相邻计轴区段状态为空闲，防止当前列车与前车粘连，无法分清隐藏车。

计轴占用延迟与其他列车位置信息报告通信延迟的差值小于安全余量阈值，防止延迟造成错误筛选，具体如下：

其他列车位置报告通信延时-(计轴占用状态采集延时+计轴占用状态通信延时)|<△。

式中，△表示安全余量阈值。

若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车后端位置满足第二设定条件，当前列车车载设备完成当前列车尾部筛选。

具体的，第二设定条件包括：

当前列车末端距离所在计轴区段末端小于配置距离，防止当前列车与隐藏车辆相撞。

后方相邻计轴区段状态为空闲，防止当前列车与后车粘连，无法分清隐藏车。

计轴占用延迟与其他列车位置信息报告通信延迟的差值小于安全余量阈值，防止延迟造成错误筛选，具体如下：

其他列车位置报告通信延时-(计轴占用状态采集延时+计轴占用状态通信延时)|<△。

式中，△表示安全余量阈值。

请参阅图5，图5示出了根据本发明实施例的列车自主运行控制模式下完成折返筛选状态传递的示意图。

当前列车折返时，当前列车车载设备将当前列车原头部筛选状态作为尾部筛选状态，将当前列车原尾部筛选状态作为头部筛选状态。

列车自主运行控制模式下，列车折返时，头部和尾部车载设备无须借助其他设备，直接交互头尾端的筛选状态，对其置位即可。

具体实施时，头尾端直接通信传递，传递后，可直接将原头部筛选状态认作尾部筛选状态，将原尾部筛选状态认作头部筛选状态。

本发明实施例可以在列车自主运行控制模式下快速完成列车筛选，检查是否有隐藏列车，同时在列车折返时，完成车辆内部设备的消息通道闭环，直接完成筛选状态置位。本发明完成了列车筛选功能的安全性和可用性的平衡。

需要说明的是，在CBTC模式的筛选消息交互过程中，由于ZC无法保证联锁和车载设备的消息完全同步，因此存在ZC收到列车位置报告和CI发送的计轴占用信息的不同步的问题。有可能造成不该筛选的时候完成筛选，该完成筛选的时候完不成筛选。前者是安全性问题，后者是可用性问题。

在列车自主运行控制模式下，针对以上两个问题，本发明增加判断计轴占用延迟和列车位置延迟，且利用自主运行控制模式中车载设备能及时自行判断本车位置信息的优势，解决了由于列车位置报告和计轴占用信息的不同步造成的安全性和可用性的问题，具体如下：

若前方车辆造成的计轴占用出现延迟，且前车列车位置报告已完成更新，则有可能出现对后车不该筛选的时候完成筛选。

若前方车辆列车位置报告出现延迟，且前车造成的计轴占用已完成更新，则有可能出现对后车该完成筛选的时候完不成筛选。

为防粘连无法识别计轴占用状态是由于本车造成的还是其他非通信列车造成的，车载设备还需满足条件时删除本车头、尾部完成筛选状态。

进一步的，列车筛选方法还包括以下步骤：

当前列车完成筛选后，若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第三设定条件，则当前列车车载设备删除当前列车的头部筛选。

具体的，当前列车状态信息包括列车的长度信息、完整性信息、定位信息和等级信息。

具体的，第三设定条件包括：

当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级，此时删除头部筛选，防止故障车辆仍能移动闭塞，追踪前车车尾。

或当前列车与其他列车包络重叠，此时删除头部筛选，分隔定位故障的两车。

或当前列车前方计轴区段为占用状态且前方区段内距离最近的列车无尾筛状态，此时删除头部筛选，防止追踪故障前车车尾。

需要说明的是，列车长度发生变化指的是列车在静态时发生的车厢的增加和减少。丢失完整性指的是列车在运行过程中出现事故，造成列车部分缺损或变形等情形。

若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第四设定条件，则当前列车车载设备删除当前列车的尾部筛选。

具体的，第四设定条件包括：

当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级，此时删除尾部筛选，防止后车追踪本故障前车车尾。

或当前列车与其他列车包络重叠，此时删除尾部筛选，分隔定位故障的两车。

或当前列车后方计轴区段为占用状态且后方区段内距离最近的列车无头筛状态，此时删除尾部筛选，防止故障车辆仍能移动闭塞，追踪本前车车尾。

请参阅图6，图6示出了根据本发明实施例的一种基于自主运行控制模式的列车筛选系统的结构示意图。

本发明实施例还提供一种基于自主运行控制模式的列车筛选系统，包括：

道岔控制器，用于向当前列车车载设备发送计轴状态信息和其他列车的位置信息；

其他列车车载设备，用于向当前列车车载设备发送其位置信息；

当前列车车载设备，用于结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选。

具体的，当前列车车载设备，用于结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选，具体如下：

当前列车前进时，若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车前端位置信息满足第一设定条件，当前列车车载设备完成当前列车头部筛选。

若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车后端位置满足第二设定条件，当前列车车载设备完成当前列车尾部筛选。

当前列车折返时，当前列车车载设备将当前列车原头部筛选状态作为尾部筛选状态，将当前列车原尾部筛选状态作为头部筛选状态。

进一步的，当前列车车载设备，还用于当前列车完成筛选后，若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第三设定条件，则删除当前列车的头部筛选；

若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第四设定条件，则删除当前列车的尾部筛选。

系统各设备的具体实施可以从上述列车筛选方法的具体实施方式获得，不再赘述。

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 (6)

1.一种基于自主运行控制模式的列车筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：

当前列车车载设备从道岔控制器获得计轴状态信息；

当前列车车载设备从其他列车车载设备和道岔控制器，获得其他列车的位置信息；

当前列车车载设备结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选；

当前列车完成筛选后，若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第三设定条件，则当前列车车载设备删除当前列车的头部筛选；其中，当前列车状态信息包括列车的长度信息、完整性信息、定位信息和等级信息；所述第三设定条件包括：当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级；或当前列车与其他列车包络重叠；或当前列车前方计轴区段为占用状态且前方区段内距离最近的列车无尾筛状态；

若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第四设定条件，则当前列车车载设备删除当前列车的尾部筛选；所述第四设定条件包括：当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级；或当前列车与其他列车包络重叠；或当前列车后方计轴区段为占用状态且后方区段内距离最近的列车无头筛状态。

2.根据权利要求1所述的基于自主运行控制模式的列车筛选方法，其特征在于，当前列车车载设备结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选，包括以下步骤：

当前列车前进时，若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车前端位置信息满足第一设定条件，当前列车车载设备完成当前列车头部筛选；

若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车后端位置满足第二设定条件，当前列车车载设备完成当前列车尾部筛选；

当前列车折返时，当前列车车载设备将当前列车原头部筛选状态作为尾部筛选状态，将当前列车原尾部筛选状态作为头部筛选状态。

3.根据权利要求2所述的基于自主运行控制模式的列车筛选方法，其特征在于，所述第一设定条件包括：

当前列车前端距离所在计轴区段末端小于配置距离；

前方相邻计轴区段状态为空闲；

计轴占用延迟与其他列车位置信息报告通信延迟的差值小于安全余量阈值。

4.根据权利要求2所述的基于自主运行控制模式的列车筛选方法，其特征在于，所述第二设定条件包括：

当前列车末端距离所在计轴区段末端小于配置距离；

后方相邻计轴区段状态为空闲；

计轴占用延迟与其他列车位置信息报告通信延迟的差值小于安全余量阈值。

5.一种基于自主运行控制模式的列车筛选系统，其特征在于，包括：

道岔控制器，用于向当前列车车载设备发送计轴状态信息和其他列车的位置信息；

其他列车车载设备，用于向当前列车车载设备发送其位置信息；

当前列车车载设备，用于结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选；

当前列车车载设备，还用于删除当前列车的头部筛选或尾部筛选，具体如下：当前列车完成筛选后，若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第三设定条件，则删除当前列车的头部筛选；其中，当前列车状态信息包括列车的长度信息、完整性信息、定位信息和等级信息；所述第三设定条件包括：当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级；或当前列车与其他列车包络重叠；或当前列车前方计轴区段为占用状态且前方区段内距离最近的列车无尾筛状态；

若当前列车状态信息、当前列车位置信息、其他列车位置信息和计轴状态满足第四设定条件，则删除当前列车的尾部筛选；所述第四设定条件包括：当前列车长度发生变化、丢失完整性、丢失定位或当前列车降级；或当前列车与其他列车包络重叠；或当前列车后方计轴区段为占用状态且后方区段内距离最近的列车无头筛状态。

6.根据权利要求5所述的基于自主运行控制模式的列车筛选系统，其特征在于，当前列车车载设备，用于结合计轴状态信息和其他列车的位置信息完成对当前列车的筛选，具体如下：

当前列车前进时，若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车前端位置信息满足第一设定条件，当前列车车载设备完成当前列车头部筛选；

若计轴状态信息、其他列车位置信息和列车后端位置满足第二设定条件，当前列车车载设备完成当前列车尾部筛选。