CN115092220B - 一种基于虚拟区段不完整进路资源锁定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于虚拟区段的不完整进路资源锁定方法，包括响应于列车的停车或原地折返的需求并执行:S1、列车自动监控系统获取该列车当前所在位置并为其规划路径，下发虚拟区段资源锁定命令；S2、智能对象控制器基于资源锁定命令锁定虚拟区段资源并下发已锁定的虚拟区段资源信息；S3、列车的车载控制器基于已锁定的虚拟区段资源信息，计算其到执行停车或原地折返动作对应的前方停车区域之间需要的虚拟区段资源，并发送资源征用申请；S4、智能对象控制器检查列车的车载控制器发送的需要的虚拟区段资源征用申请，并检查征用条件，并对征用条件满足的申请向下发允许资源征用的信息；列车基于允许资源征用的信息延申列车移动授权进站。

Description

一种基于虚拟区段不完整进路资源锁定方法

技术领域

本发明涉及列车运行控制领域，具体来说，涉及列车运行中的安全行驶控制领域，更具体地说，涉及一种基于虚拟区段的不完整进路资源锁定方法。

背景技术

随着城市的发展，城市轨道交通也发展迅速，用于对城市轨道交通的运行进行控制的系统叫做列车运行控制系统(CBTC)。传统的CBTC系统依赖进路来控制列车运行，且进路依赖于道岔、信号机、区段，具体来说，传统的CBTC由区域控制器(Zone Controller，ZC)根据进路信息计算移动授权指挥列车运行。这样的系统架构主要存在以下几个方面的问题：1、每次授权均需要完整的进路信息，一旦无法获得完整进路则无法进行移动授权，容错性差、灵活度低；2、对ZC依赖性太高，一旦ZC发生故障，只能依靠人工进行列车控制，但是运行的列车数量庞大，仅靠人工无法满足控制需求，容易产生安全隐患发生事故；3、每次以进路信息为基础进行移动授权计算，计算频率高，将会频繁占用系统资源，设备构建成本高；4、依赖进路来控制列车运行，但进路必须依赖信号机、道岔、区段，当前方出现灾情、落石等险情需要列车停车或原地折返时，无法在不完整进路中自动规划安全路径也无法在任意位置实现停车或原地折返，必须依靠人工运营手段控制列车进行动作，极大的影响了运营效率，且耗费时间，耗费时间越长，不安全因素带来的隐患越大。

为了解决传统CBTC系统存在的问题，基于车车通信的列车运行控制系统(以下简称“车车通信CBTC系统”)应运而生。所谓车车通信CBTC系统是在传统CBTC系统的基础上，由列车通过列车间通信、前车识别、轨旁资源生成等手段，实现移动授权计算、多车追踪运行等功能。与传统CBTC系统相比，车车通信CBTC系统具有架构简单、设备精简、运行效率高等特点，更适用于列车运行控制。简单来说，车车通信CBTC系统包括车载控制器(IntelligentVehicle On-Board Controller，IVOC)、智能对象控制器(TCT Intelligent ObjectController，TIOC)、列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，ATS)、列车管理控制器(Train Management Controller，TMC)、无线通信系统以及轨旁设备等。与传统CBTC系统由区域控制器(ZC)根据进路信息计算移动授权指挥列车运行的系统架构不同，在车车通信CBTC系统中，由列车通过IVOC架构简单、设备精简、运行效率高，对轨旁资源的使用权进行自主申请，再由IVOC根据TIOC允许列车使用的轨旁资源进行资源锁定，根据锁定的资源计算移动授权(Mobile Authorization，MA)，保证列车安全运行。具体来说，TIOC与IVOC，IVOC发送给TIOC发送采集轨旁信息的需求、TIOC给IVOC发送命令控制轨旁设备。TIOC同时与IVOC、ATS交互，其中，TIOC给ATS发送站场信息、接收ATS命令信息(办理进路、道岔单操)，TIOC给IVOC发送通信车与故障车信息、站场信息，接收IVOC资源征用与释放命令。与CBTC系统中不同的是，CBTC系统中的ZC功能分别分配给TIOC与IVOC，TIOC负责资源管理和列车管理，IVOC负责匹配资源和计算MA。

车车通信CBTC系统的核心在于IVOC，但是现有的车车通信CBTC系统中，以区段作为行车得资源，资源始端、终端以逻辑区段划分，通过对逻辑区段和轨旁资源的分配、申请、征用、释放来管理行车资源。典型的轨旁资源划分方式是基于道岔锁和移动授权(MA)的划分，即由列车将运行前方一定范围内的道岔征用，根据道岔锁定情况计算MA，形成以道岔锁和列车MA范围为单位的资源锁，但是这样的方式使得TIOC和IVOC之间的信息交互较为复杂，需要获得道岔、屏蔽门、非通信列车路径、交叉渡线、扣车站台、信号机、记轴区段、临时限速等大量信息，且不利于信息的快速传递和安全路径的快速规划。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请提供了一种基于虚拟区段的在不完整进路中锁定资源的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种基于虚拟区段的不完整进路资源锁定方法，用于基于车车通信系统为列车在不完整进路中的停车或原地折返动作锁定虚拟区段资源，所述车车通信系统包括设置于地面且管辖约定车站范围内的轨旁资源的智能对象控制器、设置于每个列车上且用于列车资源匹配的车载控制器、以及设置于控制中心和/或车站且用于监控全线在线列车并向车载控制器下发运行计划的列车自动监控系统，所述方法包括将列车轨道及其轨旁资源按照预设的细粒度要求划分成多个分段、每一个分段为一个虚拟区段、响应于列车的停车或原地折返的需求、列车通过其上的车载控制器发起与列车自动监控系统的通信并执行如下步骤:S1、列车自动监控系统获取该列车当前所在位置并为其规划停车或原地折返路径，并基于规划的路径按照预设的信息结构向智能对象控制器下发规划的路径对应的虚拟区段资源锁定命令；S2、所述智能对象控制器基于列车自动监控系统下发的虚拟区段资源锁定命令锁定虚拟区段资源并向列车的车载控制器下发已锁定的虚拟区段资源信息；S3、列车的车载控制器基于智能对象控制器下发的已锁定的虚拟区段资源信息，计算其到执行停车或原地折返动作对应的前方停车区域之间需要的虚拟区段资源，并向智能对象控制器发送需要的虚拟区域资源征用申请；S4、智能对象控制器检查列车的车载控制器发送的需要的虚拟区段资源征用申请，并检查征用条件，并对征用条件满足的申请向对应列车的车载控制器下发允许资源征用的信息；列车的车载控制器基于智能对象控制器下发的允许资源征用的信息延申列车移动授权进站。

优选的，所述方法还包括：S5、列车进入停车区域后，列车自动监控系统向智能对象控制器下发列车进路的虚拟区段资源锁定命令，智能对象控制器为列车锁定进路的虚拟区段资源，列车基于智能对象控制器锁定的进路的虚拟区段资源征用资源进行行驶。

在本发明的一些实施例中，所述预设的细粒度要求为：200米为一个虚拟区段；所述每个虚拟区段对应一个虚拟区段ID；所述预设的信息结构包括：列车车组号、虚拟区段数量、虚拟区段ID。

优选的，在所述步骤S2中，所述智能对象控制器接到列车自动监控系统下发的虚拟区段资源锁定命令后，按照如下方式锁定虚拟区段资源锁定命令对应的虚拟区段资源：若当前需锁定的虚拟区段未锁闭，检查需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件，并在条件满足后锁定需锁定的虚拟区段资源；若当前需锁定的虚拟区段包含已锁定的虚拟区段，则先解锁已锁定的虚拟区段，并检查需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件，并在条件满足后锁定需锁定的虚拟区段资源。优选的，所述需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件包括：待锁定区段未被封锁、敌对条件不成立、道岔在规定位置或道岔不在规定位置但可动作、侵限条件不成立、照查条件满足。

在本发明的一些实施例中，若道岔不在规定位置但其他联锁条件满足时，将道岔搬动到规定位置后进行需锁定的虚拟区段资源锁定。

优选的，在所述步骤S2中，若列车需要原地折返，且当前需锁定的虚拟区段资源包含列车原运行方向已锁定的虚拟区段，则在需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件满足后，锁定包含列车原运行方向的保护区段的虚拟区段资源，其中，列车原运行方向的保护区段是指列车完整包络所在的区段。其中，

优选的，所述征用条件包括：：区段未被封锁、区段处于正常锁闭、敌对条件不成立、道岔在规定位置、侵限条件不成立、照查条件满足。

根据本发明的第二方面，提供一种轨道交通列车控制系统，所述系统配置有车车通信系统，且所述车车通信系统被配置为采用本发明第一方面所述的方法为不完整进路中的列车执行停车或原地折返动作锁定虚拟区段资源。

本发明通过ATS触发虚拟资源锁定命令，TIOC锁定资源，IVOC征用资源，让列车可在不完整进路中安全行驶，实现列车在任意位置折返或为列车办理不完整进路使列车快速升级，优化了既有车车列控系统中列车资源基于进路锁定的方式，提升了运营效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例的不完整进路中的列车需锁定虚拟区段资源未锁定示意图；

图2为根据本发明实施例的为不完整进路中的列车锁定的虚拟区段资源示意图；

图3为根据本发明实施例的不完整进路中的列车需锁定虚拟区段资源包含已锁定虚拟区段资源示意图；

图4为根据本发明实施例的道岔不在规定位置示意图；

图5为根据本发明实施例的道岔搬动到规定位置后锁定虚拟区段资源示意图；

图6为根据本发明实施例的列车征用虚拟区段资源示意图；

图7为根据本发明实施例的列车继续按照进路征用虚拟区段示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如背景技术介绍的，现有的传统CBTC系统无法在不完整进路中为列车的停车或原地折返锁定安全的行驶资源，而现有的车车通信CBTC系统中的资源信息较为复杂，不利于在出现险情时的快速响应。基于此，本发明提出一种新的轨旁资源划分方式即虚拟区段，列车通过锁定虚拟区段资源实现移动授权进行运行，并基于此为列车进行不完整进路资源锁定实现安全运行。所谓虚拟区段是指认为将轨道按照预设的细粒度要求划分成多个分段，每一个分段为一个虚拟区段，并将轨旁资源(如道岔)包含在虚拟区段中，且为每个虚拟区段配置一个唯一的ID号。其中，所述预设的细粒度要求根据列车控制系统的控制要求设置，例如可设置为200米为一个区段。根据本发明的一个实施例，本发明在采用虚拟区段划分的基础上，提出一种基于虚拟区段的在不完整进路中的锁定资源的方法，以实现为不完整进路中的列车锁定安全行驶的虚拟区段资源进行停车或原地折返。车车系统通过基于对虚拟区段资源的管理，可以对列车车身所在虚拟区段到列车后方(或前方)的停车区域之间的虚拟区段进行锁定，为列车提供一种基于虚拟区段资源的闭塞控制，让列车能够在任意位置进行折返或锁定到前方第一条完整进路前，使运营效率得到进一步提升。

本发明的技术思想是通过使用TIOC的资源锁定功能，由ATS下发虚拟区段资源锁定命令，TIOC收到命令且锁定虚拟区段资源后，将锁定的虚拟区段资源信息发送给IVOC，IVOC征用资源后，获取其他线路信息(屏蔽门、紧急按钮等)后，向前延申MA。

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

根据本发明的一个实施例，在列车运行过程中遇到险情需要停车或原地折返时(此时列车被称为降级车)，为列车进行不完整进路资源锁定包括如下5个步骤：

步骤1、IVOC发起与ATS的通信并与ATS通上信后，ATS可获取列车当前所在位置，为列车规划当前路径，ATS基于规划的路径按照预设的信息结构向TIOC为该列车下发虚拟区段资源锁定命令，预设的信息结构的命令中包括：列车车组号、需锁定的虚拟区段数量、需锁定的虚拟区段ID。

步骤2、TIOC基于接受到的ATS资源锁定命令进行虚拟区段资源锁定，这其中又包括两种情况：当前需锁定的虚拟区段未锁闭、当前需锁定区段包含已锁定的虚拟区段，下面分别举例说明两种情况。

(一)如图1所示，列车运行在站台1和站台2之间往站台2的方向，站台1和站台2之间的每个逻辑区段(两个基轴之间的区间)均被划分为虚拟区段A、B、C、D、E，道岔处于靠近站台2的一个区段A处，列车处于一个区段C的位置，列车遇到险情需到站台2停车时需要锁定所在虚拟区段C到前方站台之间的所有虚拟区段资源，且当前需锁定区段未锁闭(其所在虚拟区段C到前方站台之间的所有虚拟区段资源区段未锁闭)，在CBTC系统中，列车需要行驶越过前方道岔(靠近站台2的区段A处)，且前方进路(以站台2为始端的进路)已办理，ZC(区域控制器)为列车匹配上进路后，列车可升级运行。在本发明中，TIOC收到ATS资源锁定命令后，检查虚拟区段资源锁定的联锁条件：待锁定区段未被封锁、敌对条件不成立、道岔在规定位置或道岔不在规定位置但可动作、侵限条件不成立、照查条件满足，联锁条件满足后，若道岔不在规定位置，则扳动道岔到规定位置，扳动过程中，持续检查以上条件待道岔在规定位置后，如图2所示，为列车锁定其包含区段C与站台2的虚拟区段资源，以方便列车IVOC收到为其锁定的虚拟区段资源信息后，匹配资源计算MA。

(二)如图3所示，列车运行在站台1和站台2之间往站台1的方向，站台1和站台2之间的每个逻辑区段(两个基轴之间的区间)均被划分为虚拟区段A、B、C、D、E，道岔处于靠近站台1的一个区段A处，列车处于其中一个区段C的位置，列车遇到险情需原地折返到站台2停车时需要锁定区段其所在虚拟区段C到前方站台之间的所有虚拟区段资源，当前列车运行方向到站台1之间的虚拟区段C、D、E已锁定，需锁定的虚拟区段包括已锁定的区段C。在CBTC系统中，列车无法在当前列车位置执行折返作业，需行驶到前方站台1后，办理折出进路后折返。在车车系统中，TIOC收到ATS的资源锁定命令后，先解锁该虚拟区段C所在的进路(列车所在虚拟区段C到站台1的进路)，然后检查资源锁定的联锁条件：待锁定区段未被封锁、敌对条件不成立、道岔在规定位置或道岔不在规定位置但可动作、侵限条件不成立、照查条件满足，联锁条件满足后，若道岔不在规定位置，则扳动道岔到规定位置，扳动过程中，持续检查以上条件待道岔在规定位置后，如图2所示，为列车锁定其包含区段C与站台2的虚拟区段资源，以方便列车收到为其锁定的虚拟区段资源信息后，匹配资源计算MA。也就是说，如果需锁定的虚拟区段资源中包含道岔不在规定位置时(如图4所示的靠近站台2的一个区段A处的道岔)，则扳动道岔到规定位置(如图5所示)，列车原地折返到对应的前方停车区域需锁定的虚拟区段(其所在虚拟区段C到站台2之间的所有虚拟区段)含有列车原运行方向已锁定的虚拟区段C时，则锁定往站台2的方向包含原锁定区段C与站台2的虚拟区段资源(如图5所示)。

步骤3、TIOC向IVOC发送已锁定的虚拟区段资源信息，IVOC收到虚拟区段资源信息后，计算到前方停车区域之间需要的虚拟区段资源信息，向TIOC发送需要的虚拟区段资源征用申请。

步骤4、TIOC收到IVOC的虚拟区段征用申请，检查征用条件满足后，并对征用条件满足的申请向对应列车的车载控制器下发允许资源征用的信息，列车根据已征用资源信息延申MA进站(如图6所示，进入站台2停车)。其中，征用条件是指：区段未被封锁、区段处于正常锁闭、敌对条件不成立、道岔在规定位置、侵限条件不成立、照查条件满足。

步骤5、列车驶入停车区域后，ATS可下发下一进路的虚拟区段资源锁定命令，TIOC为列车锁定进路的资源，列车可按照进路的方式继续征用资源。如图7所示，列车进入站台2停车后，TIOC为列车锁定以站台2为始端往站台3的进路资源，列车的IVOC根据TIOC锁定的虚拟区段资源按照进路的方式继续征用资源延申MA进行行驶。

通过上述实施例可也看出，本发明通过ATS触发虚拟资源锁定命令，TIOC锁定资源，IVOC征用资源，让列车可在不完整进路中安全行驶，实现列车在任意位置折返或为列车办理不完整进路使列车快速升级，优化了既有车车列控系统中列车资源基于进路锁定的方式，提升了运营效率。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种基于虚拟区段的不完整进路资源锁定方法，用于基于车车通信系统为列车在不完整进路中的停车或原地折返动作锁定虚拟区段资源，所述车车通信系统包括设置于地面且管辖约定车站范围内的轨旁资源的智能对象控制器、设置于每个列车上且用于列车资源匹配的车载控制器、以及设置于控制中心和/或车站且用于监控全线在线列车并向车载控制器下发运行计划的列车自动监控系统，其特征在于，所述方法包括：将列车轨道及其轨旁资源按照预设的细粒度要求划分成多个分段，每一个分段为一个虚拟区段,响应于列车的停车或原地折返的需求，列车通过其上的车载控制器发起与列车自动监控系统的通信并执行如下步骤:

S1、列车自动监控系统获取该列车当前所在位置并为其规划停车或原地折返路径，并基于规划的路径按照预设的信息结构向智能对象控制器下发规划的路径对应的虚拟区段资源锁定命令；

S2、所述智能对象控制器基于列车自动监控系统下发的虚拟区段资源锁定命令锁定虚拟区段资源并向列车的车载控制器下发已锁定的虚拟区段资源信息；

S3、列车的车载控制器基于智能对象控制器下发的已锁定的虚拟区段资源信息，计算其到执行停车或原地折返动作对应的前方停车区域之间需要的虚拟区段资源，并向智能对象控制器发送需要的虚拟区域资源征用申请；

S4、智能对象控制器检查列车的车载控制器发送的需要的虚拟区段资源征用申请，并检查征用条件，并对征用条件满足的申请向对应列车的车载控制器下发允许资源征用的信息；列车的车载控制器基于智能对象控制器下发的允许资源征用的信息延申列车移动授权进站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S5、列车进入停车区域后，列车自动监控系统向智能对象控制器下发列车进路的虚拟区段资源锁定命令，智能对象控制器为列车锁定进路的虚拟区段资源，列车基于智能对象控制器锁定的进路的虚拟区段资源征用资源进行行驶。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述预设的细粒度要求为：200米为一个虚拟区段；

所述每个虚拟区段对应一个虚拟区段ID。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的信息结构包括：列车车组号、虚拟区段数量、虚拟区段ID。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述智能对象控制器接到列车自动监控系统下发的虚拟区段资源锁定命令后，按照如下方式锁定虚拟区段资源锁定命令对应的虚拟区段资源：

若当前需锁定的虚拟区段未锁闭，检查需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件，并在条件满足后锁定需锁定的虚拟区段资源；

若当前需锁定的虚拟区段包含已锁定的虚拟区段，则先解锁已锁定的虚拟区段，并检查需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件，并在条件满足后锁定需锁定的虚拟区段资源。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件包括：待锁定区段未被封锁、敌对条件不成立、道岔在规定位置或道岔不在规定位置但可动作、侵限条件不成立、照查条件满足。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若道岔不在规定位置但其他联锁条件满足时，将道岔搬动到规定位置后进行需锁定的虚拟区段资源锁定。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，若列车需要原地折返，且当前需锁定的虚拟区段资源包含列车原运行方向已锁定的虚拟区段，则在需锁定的虚拟区段资源锁定的联锁条件满足后，锁定包含列车原运行方向的保护区段的虚拟区段资源，其中，列车原运行方向的保护区段是指列车完整包络所在的区段。

9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述征用条件包括：区段未被封锁、区段处于正常锁闭、敌对条件不成立、道岔在规定位置、侵限条件不成立、照查条件满足。

10.一种轨道交通列车控制系统，其特征在于，所述系统配置有车车通信系统，且所述车车通信系统被配置为采用如权利要求1-9任一所述的方法为不完整进路中的列车执行停车或原地折返动作锁定虚拟区段资源。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如权利要求1至9中任一项所述方法的步骤。