CN116811971A - 一种轨道车安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车安全控制系统，属于个人快速运输系统安全控制领域，包括轨道线路资源控制子系统、轨道异物与损毁监测子系统、轨道车安全控制子系统和轨旁设备控制子系统；通过上述四个子系统，实现制定轨道车的运行计划，对轨道的异物侵限和轨道损毁进行监测，接收轨道车和轨旁设备的状态信息，基于状态信息控制轨道车根据运行计划和获取到的轨旁设备的线路资源，顺序与轨旁设备间进行数据信息交互，以及控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进。本发明综合考虑了干线轨道和支线轨道间轨道车的分流和汇流，以及干线轨道上同轨道车的自主安全运行，解决了个人快速运输系统的轨道车汇流和分流时不安全高效的问题。

Description

一种轨道车安全控制系统

技术领域

本发明属于交通安全控制技术领域，尤其涉及一种轨道车安全控制系统。

背景技术

个人快速运输系统（PRT，Personal Rapid Transit）也称个人捷运系统，是一种自动导向轨道交通系统，旨在提供按需求不间断的运输，一般被用于城市交通。个人快速运输系统的车厢较小，但运行在轨道之上。其线路设计常包含大量侧式站台、道岔和待避场所，使得能够进行中途不停站和点到点的交通服务。

个人快速运输系统与当前的轨道运输的主要区别之一在于不间断运输。现有的轨道列车运行安全控制系统，主要通过对同轨道前后行驶的列车位置与速度实时监测与反馈，进行防撞分析和安全控制。但针对个人快速运输系统而言，由于出发时间随机，且出发和停靠位置均位于支线轨道，不直接停靠占用干线轨道，不干涉干线轨道的轨道车自主运行。对于干线轨道向支线轨道分流和支线轨道向干线轨道汇流时的随机性事件，同样需要精准且高效的安全控制。

现有技术通过动力学和自动机原理对同一轨道的列车，构建了闭塞条件下的列车安全控制系统，但缺乏干线轨道与支线轨道间汇流与分流情况下的安全控制。现有轨道运输的安全控制系统无法直接用作个人快速运输系统的安全控制系统，且若直接分别对汇流和分流情况再分别独立地进行安全控制，则安全控制系统的系统协调性和高效性则会不足。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种轨道车安全控制系统，综合考虑了干线轨道和支线轨道间轨道车的分流和汇流，以及干线轨道上同轨道车自主安全运行，解决了个人快速运输系统的轨道车汇流和分流时不安全高效的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种轨道车安全控制系统，包括：

轨道线路资源控制子系统，用于发送轨道车的运行计划、运行控制指令和轨旁设备控制指令，接收轨道车的运行状态信息、实时位置和轨旁设备的线路资源状态信息；

轨道异物与损毁监测子系统，用于对轨道异物侵限和轨道线路损毁进行监测，并发送轨道线路监测信息；

轨道车安全控制子系统，用于接收轨道车的运行计划、运行控制指令、当前在轨位置和轨旁设备线路资源信息，发送轨道车线路资源申请信息、轨道车运行状态信息和轨道车的实时位置，以及控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进；

轨旁设备控制子系统，用于监测轨旁设备运行状态，接收轨道线路监测信息和轨道车线路资源申请信息，进行线路资源分配冲突监测，发送轨旁设备的线路资源状态信息和轨旁设备线路资源信息。

所述轨道线路资源控制子系统包括：

轨道车运行计划模块，用于根据轨道车起始位置和终点位置规划轨道车的运行路径，并将运行路径作为轨道车的运行计划发送至轨道车安全控制子系统，以及将运行计划传输至轨道车运行控制指令模块；

轨道车运行信息接收模块，用于接收轨道车的运行状态信息和实时位置，并将运行状态信息和实时位置传输至轨道车运行控制指令模块；

轨道车运行控制指令模块，用于设置轨道车根据运行计划行进，并基于轨道车的运行计划、运行状态信息和实时位置依次与轨旁设备进行数据信息交互的控制指令，并将其作为运行控制指令发送至轨道车安全控制子系统；

轨旁设备状态信息接收模块，用于接收轨旁设备的线路资源状态信息，并将线路资源状态信息传输至轨旁设备控制指令模块；

轨旁设备控制指令模块，用于根据轨旁设备的线路资源状态信息设置轨旁设备与依次经过的轨道车进行数据信息交互的控制指令，并将其作为轨旁设备控制指令发送至轨旁设备控制子系统。

轨道车基于轨道车的运行状态信息和实时位置依次与轨旁设备进行数据信息交互的方法包括如下步骤：

A1、基于轨道车的实时位置，将沿轨道车行进方向最新探测到的轨旁设备作为待交互连接轨旁设备，并向待交互连接轨旁设备发送交互申请信号；

A2、利用带交互连接轨旁设备接收到交互申请信号后，判断待交互连接轨旁设备是否与沿轨道车行进方向邻近在前经过的轨道车仍存在数据信息交互连接，若是则进入步骤A3，否则进入步骤A4；

A3、利用待交互连接轨旁设备向轨道车发送交互拒绝信号，并将邻近在前经过的轨道车的运行计划、实时位置和运行状态信息发送至轨道车；

A4、利用待交互连接轨旁设备将轨道车标记为交互连接轨道车，并与交互连接轨道车建立数据信息交互连接；

A5、利用交互连接轨道车将带交互连接轨旁设备标记为交互连接轨旁设备，并持续向交互连接轨旁设备发送轨道车的运行计划、实时位置和运行状态信息，直至交互连接轨道车与轨道车行进方向最新探测到的轨旁设备间距离小于其与交互连接轨旁设备间距离时，断开数据信息交互连接。

所述轨道异物与损毁监测子系统包括：

轨道异物监测模块，用于利用雷达和视频拍摄监测轨道运行范围内的异物侵袭情况，得到轨道异物侵限信息；

轨道损毁监测模块，用于利用视频拍摄、静力水准仪、全站仪、轴力计、激光测距计、渗透压力计、裂缝计和倾角计对轨道损毁进行监测，得到轨道损毁信息；

轨道线路信息发送模块，用于将轨道异物侵限信息和轨道损坏信息构成的轨道线路监测信息发送至轨旁设备控制子系统。

所述轨道车安全控制子系统包括：

轨道车运行交互模块，用于接收轨道车的运行计划和运行控制指令，并根据运行计划使轨道车沿规划的运行路径不间断行进，且根据运行控制指令依次向轨旁设备进行数据信息交互；

轨道车线路资源申请模块，用于根据轨道车的运行计划和运行控制指令，向轨旁设备控制子系统发送轨道车线路资源申请信息；

轨道车线路资源接收模块，用于接收轨旁设备控制子系统分配的轨旁设备线路资源信息，并将轨旁设备线路资源信息传输至轨道车安全行驶模块；

轨道车位置信息模块，用于利用卫星定位系统和轨旁设备控制子系统获取轨道车当前在轨位置，并将轨道车当前在轨位置作为实时位置发送至轨道车运行信息接收模块；

轨道车状态信息发送模块，用于将轨道车运行速度、加速度和轨旁设备线路资源信息中的移动授权信息构成的轨道车的运行状态信息发送至轨道车运行信息接收模块；

轨道车安全行驶模块，用于根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，分别控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进。

根据轨旁设备线路资源信息和轨道车与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的同轨防碰撞行进的方法包括如下步骤：

B1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

B2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤B5，否则进入步骤B3；

B3、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤B4，否则进入步骤B5；

B4、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

所述同轨防碰撞速度的计算表达式如下：

其中，表示同轨防碰撞速度，/>表示预设同轨最高速度，/>表示同轨防碰撞减速时间，/>表示轨旁设备信号覆盖最远距离，/>表示轨旁设备信号覆盖轨道最远点处信号方向与轨道间的夹角，/>表示相邻轨旁设备间距离，l表示轨道车的长度，a表示轨道车预设减速加速度，/>表示预设轨道车安全最小间距；

B5、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的汇流防碰撞行进的方法包括如下步骤：

C1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

C2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤C7，否则进入步骤C3；

C3、判断是否存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变，若是则进入步骤C6，否则进入步骤C4；

C4、根据运行计划判断规划路径的前方是否分流行进，若是则进入步骤C5，否则进入步骤C9；

C5、控制轨道车沿规划路径减速至预设分流速度行进，直至存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变时进入步骤C6；

C6、控制轨道车沿规划路径以预设分流速度行进；

所述预设分流速度的计算表达式如下：

其中，表示预设分流速度，/>表示重力加速度，/>表示分流环形轨道的半径，/>表示分流环形轨道与水平面间的夹角；

C7、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤C8，否则进入步骤C9；

C8、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

C9、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的分流防碰撞行进的方法包括如下步骤：

D1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

D2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤D3，否则进入步骤D5；

D3、判断判断是否存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变，若是则进入步骤D4，否则进入步骤D7；

D4、控制轨道车沿规划路径以预设分流速度行进，直至轨道车探测不到与其直线距离始终不变的轨旁设备时，返回步骤D2；

所述预设分流速度的计算表达式如下：

其中，表示预设汇流速度，/>表示汇流环形轨道的半径，/>表示环形轨道与水平面间的夹角；

D5、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤D6，否则进入步骤D7；

D6、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

D7、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

所述轨旁设备控制子系统包括：

轨道线路信息接收模块，用于接收轨道线路监测信息，并将轨道线路监测信息传输至轨道车线路资源分配模块；

轨旁设备状态监测模块，用于通过预设心跳周期性获取轨旁设备运行状态的监测数据，根据监测数据得到轨旁设备正常运行信息和异常停运状态，以及将轨旁设备正常运行信息和异常停运状态作为轨旁设备的线路资源状态信息发送至轨旁设备状态信息接收模块，并传输至轨道车线路资源检测模块；

轨道车线路资源检测模块，用于接收轨道车线路资源申请信息，并根据轨道车线路资源申请信息和轨旁设备的线路资源状态信息进行线路资源冲突监测，且将车线路资源申请信息和线路资源冲突监测结果传输至轨道车线路资源分配模块；

轨道车线路资源分配模块，用于根据轨道线路监测信息、轨道车线路资源申请信息和线路资源冲突监测结果，为轨道车分配轨旁线路资源，并将分配结果作为轨旁设备线路资源信息发送至轨道车线路资源接收模块。

若轨道线路监测信息存在异物侵限或轨道损毁，则通过铁路安防控制中心控制轨道车减速并停止，在进行清障或修复后再继续进行轨道车线路资源分配。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明提供的一种轨道车安全控制系统，通过轨道线路资源控制子系统制定轨道车的运行计划，并接收轨道车的运行状态信息、实时位置和轨旁设备的线路资源信息，以及控制轨道车和轨旁设备运行；通过轨道异物与损毁监测子系统，对轨道异物侵限和轨道损毁进行全面的监测，为轨旁设备的线路资源分配提供可分配的轨道安全判断基础；通过轨旁设备控制子系统监测轨旁设备运行状态，接收轨道车线路资源申请信息，并对线路资源进行冲突监测，保证一个轨旁设备同时仅与一个轨道车间建立数据信息交互连接，减少轨旁设备数据信息交互量，降低系统通信成本，减少因轨道车安全控制网络通信引发系统故障的概率，并为轨道车的行进安全提供控制判断依据和线路资源基础；通过轨道车安全控制子系统接收轨道车的运行计划和运行控制指令，并根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，分别控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进，保证轨道车的在轨安全运行的同时始终保持分流和汇流时的高效通行。

针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中轨道车安全控制系统的框图。

图2为本发明实施例中轨道车的同轨防碰撞行进环境示意图。

图3为本发明实施例中轨道车的分流防碰撞行进环境示意图。

图4为本发明实施例中轨道车的汇流防碰撞行进环境示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，本发明提供一种轨道车安全控制系统，包括：

轨道线路资源控制子系统，用于发送轨道车的运行计划、运行控制指令和轨旁设备控制指令，接收轨道车的运行状态信息、实时位置和轨旁设备的线路资源状态信息；

所述轨道线路资源控制子系统包括：

轨道车运行计划模块，用于根据轨道车起始位置和终点位置规划轨道车的运行路径，并将运行路径作为轨道车的运行计划发送至轨道车安全控制子系统，以及将运行计划传输至轨道车运行控制指令模块；

轨道车运行信息接收模块，用于接收轨道车的运行状态信息和实时位置，并将运行状态信息和实时位置传输至轨道车运行控制指令模块；

轨道车运行控制指令模块，用于设置轨道车根据运行计划行进，并基于轨道车的运行计划、运行状态信息和实时位置依次与轨旁设备进行数据信息交互的控制指令，并将其作为运行控制指令发送至轨道车安全控制子系统；

轨道车基于轨道车的运行状态信息和实时位置依次与轨旁设备进行数据信息交互的方法包括如下步骤：

A1、基于轨道车的实时位置，将沿轨道车行进方向最新探测到的轨旁设备作为待交互连接轨旁设备，并向待交互连接轨旁设备发送交互申请信号；

A2、利用带交互连接轨旁设备接收到交互申请信号后，判断待交互连接轨旁设备是否与沿轨道车行进方向邻近在前经过的轨道车仍存在数据信息交互连接，若是则进入步骤A3，否则进入步骤A4；

A3、利用待交互连接轨旁设备向轨道车发送交互拒绝信号，并将邻近在前经过的轨道车的运行计划、实时位置和运行状态信息发送至轨道车；

A4、利用待交互连接轨旁设备将轨道车标记为交互连接轨道车，并与交互连接轨道车建立数据信息交互连接；

A5、利用交互连接轨道车将带交互连接轨旁设备标记为交互连接轨旁设备，并持续向交互连接轨旁设备发送轨道车的运行计划、实时位置和运行状态信息，直至交互连接轨道车与轨道车行进方向最新探测到的轨旁设备间距离小于其与交互连接轨旁设备间距离时，断开数据信息交互连接；

轨旁设备状态信息接收模块，用于接收轨旁设备的线路资源状态信息，并将线路资源状态信息传输至轨旁设备控制指令模块；

轨旁设备控制指令模块，用于根据轨旁设备的线路资源状态信息设置轨旁设备与依次经过的轨道车进行数据信息交互的控制指令，并将其作为轨旁设备控制指令发送至轨旁设备控制子系统。

轨道异物与损毁监测子系统，用于对轨道异物侵限和轨道线路损毁进行监测，并发送轨道线路监测信息；

所述轨道异物与损毁监测子系统包括：

轨道异物监测模块，用于利用雷达和视频拍摄监测轨道运行范围内的异物侵袭情况，得到轨道异物侵限信息；

轨道损毁监测模块，用于利用视频拍摄、静力水准仪、全站仪、轴力计、激光测距计、渗透压力计、裂缝计和倾角计对轨道损毁进行监测，得到轨道损毁信息；所述轨道损毁监测模块采用的监测方式包括位移监测、支撑轴力监测、锚杆拉力监测、地表沉降监测、净空收敛监测、地下水位移监测、裂缝监测、差异沉降监测、挡墙倾斜监测和墩柱倾斜监测，通过对轨道全面的监测，得到轨道损毁信息，提供全面的轨道线路监测信息对于列车安全控制提供基础。

轨道线路信息发送模块，用于将轨道异物侵限信息和轨道损坏信息构成的轨道线路监测信息发送至轨旁设备控制子系统。

轨道车安全控制子系统，用于接收轨道车的运行计划、运行控制指令、当前在轨位置和轨旁设备线路资源信息，发送轨道车线路资源申请信息、轨道车运行状态信息和轨道车的实时位置，以及控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进；

所述轨道车安全控制子系统包括：

轨道车运行交互模块，用于接收轨道车的运行计划和运行控制指令，并根据运行计划使轨道车沿规划的运行路径不间断行进，且根据运行控制指令依次向轨旁设备进行数据信息交互；

轨道车线路资源申请模块，用于根据轨道车的运行计划和运行控制指令，向轨旁设备控制子系统发送轨道车线路资源申请信息；

轨道车线路资源接收模块，用于接收轨旁设备控制子系统分配的轨旁设备线路资源信息，并将轨旁设备线路资源信息传输至轨道车安全行驶模块；

轨道车位置信息模块，用于利用卫星定位系统和轨旁设备控制子系统获取轨道车当前在轨位置，并将轨道车当前在轨位置作为实时位置发送至轨道车运行信息接收模块；

轨道车状态信息发送模块，用于将轨道车运行速度、加速度和轨旁设备线路资源信息中的移动授权信息构成的轨道车的运行状态信息发送至轨道车运行信息接收模块；

轨道车安全行驶模块，用于根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，分别控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进；

如图2所示，在轨道车的同轨防碰撞行进环境中，沿轨道车行进方向设置有若干设备之间的间距相同，距离轨道距离相同的轨旁设备，各轨旁设备通过与轨道车间建立数据信息交互连接的机制实现了单一轨旁设备任意时刻仅与一个轨道车建立数据信息交互连接，轨旁设备信号覆盖最远距离为，轨旁设备信号覆盖轨道最远点处信号方向与轨道间的夹角为/>，相邻轨旁设备间距离为/>；

根据轨旁设备线路资源信息和轨道车与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的同轨防碰撞行进的方法包括如下步骤：

B1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

B2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤B5，否则进入步骤B3；

B3、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤B4，否则进入步骤B5；

B4、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

所述同轨防碰撞速度的计算表达式如下：

其中，表示同轨防碰撞速度，/>表示预设同轨最高速度，/>表示同轨防碰撞减速时间，/>表示轨旁设备信号覆盖最远距离，/>表示轨旁设备信号覆盖轨道最远点处信号方向与轨道间的夹角，/>表示相邻轨旁设备间距离，l表示轨道车的长度，a表示轨道车预设减速加速度，/>表示预设轨道车安全最小间距；

B5、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

如图3所示，在轨道车的同轨防碰撞行进环境中，沿干线轨道车行进方向设置有若干设备之间的间距相同，距离轨道距离相同的轨旁设备，各轨旁设备通过与轨道车间建立数据信息交互连接的机制实现了单一轨旁设备任意时刻仅与一个轨道车建立数据信息交互连接，轨旁设备信号覆盖最远距离为，轨旁设备信号覆盖轨道最远点处信号方向与轨道间的夹角为/>，相邻轨旁设备间距离为/>；同时分流的支线轨道弧内设置有与干线轨道旁的轨旁设备相同的轨旁设备，分流环形轨道的半径为/>，分流环形轨道与水平面间的夹角为/>；

根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的汇流防碰撞行进的方法包括如下步骤：

C1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

C2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤C7，否则进入步骤C3；

C3、判断是否存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变，若是则进入步骤C6，否则进入步骤C4；

C4、根据运行计划判断规划路径的前方是否分流行进，若是则进入步骤C5，否则进入步骤C9；

C5、控制轨道车沿规划路径减速至预设分流速度行进，直至存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变时进入步骤C6；

C6、控制轨道车沿规划路径以预设分流速度行进；

所述预设分流速度的计算表达式如下：

其中，表示预设分流速度，/>表示重力加速度，/>表示分流环形轨道的半径，/>表示分流环形轨道与水平面间的夹角；

C7、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤C8，否则进入步骤C9；

C8、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

C9、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

如图4所示，在轨道车的汇流防碰撞行进环境中，沿干线轨道车行进方向设置有若干设备之间的间距相同，距离轨道距离相同的轨旁设备，各轨旁设备通过与轨道车间建立数据信息交互连接的机制实现了单一轨旁设备任意时刻仅与一个轨道车建立数据信息交互连接，轨旁设备信号覆盖最远距离为，轨旁设备信号覆盖轨道最远点处信号方向与轨道间的夹角为/>，相邻轨旁设备间距离为/>；同时汇流的支线轨道弧内设置有与干线轨道旁的轨旁设备相同的轨旁设备，分流环形轨道的半径为/>，分流环形轨道与水平面间的夹角为/>；

根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的分流防碰撞行进的方法包括如下步骤：

D1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

D2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤D3，否则进入步骤D5；

D3、判断判断是否存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变，若是则进入步骤D4，否则进入步骤D7；

D4、控制轨道车沿规划路径以预设分流速度行进，直至轨道车探测不到与其直线距离始终不变的轨旁设备时，返回步骤D2；

所述预设分流速度的计算表达式如下：

其中，表示预设汇流速度，/>表示汇流环形轨道的半径，/>表示环形轨道与水平面间的夹角；

D5、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤D6，否则进入步骤D7；

D6、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

D7、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

轨旁设备控制子系统，用于监测轨旁设备运行状态，接收轨道线路监测信息和轨道车线路资源申请信息，进行线路资源分配冲突监测，发送轨旁设备的线路资源状态信息和轨旁设备线路资源信息；

所述轨旁设备控制子系统包括：

轨道线路信息接收模块，用于接收轨道线路监测信息，并将轨道线路监测信息传输至轨道车线路资源分配模块；

轨旁设备状态监测模块，用于通过预设心跳周期性获取轨旁设备运行状态的监测数据，根据监测数据得到轨旁设备正常运行信息和异常停运状态，以及将轨旁设备正常运行信息和异常停运状态作为轨旁设备的线路资源状态信息发送至轨旁设备状态信息接收模块，并传输至轨道车线路资源检测模块；

轨道车线路资源检测模块，用于接收轨道车线路资源申请信息，并根据轨道车线路资源申请信息和轨旁设备的线路资源状态信息进行线路资源冲突监测，且将车线路资源申请信息和线路资源冲突监测结果传输至轨道车线路资源分配模块；

轨道车线路资源分配模块，用于根据轨道线路监测信息、轨道车线路资源申请信息和线路资源冲突监测结果，为轨道车分配轨旁线路资源，并将分配结果作为轨旁设备线路资源信息发送至轨道车线路资源接收模块。

本发明提供的一种轨道车安全控制系统，通过轨道线路资源控制子系统制定轨道车的运行计划，并接收轨道车的运行状态信息、实时位置和轨旁设备的线路资源信息，以及控制轨道车和轨旁设备运行；通过轨道异物与损毁监测子系统，对轨道异物侵限和轨道损毁进行全面的监测，为轨旁设备的线路资源分配提供可分配的轨道安全判断基础；通过轨旁设备控制子系统监测轨旁设备运行状态，接收轨道车线路资源申请信息，并对线路资源进行冲突监测，保证一个轨旁设备同时仅与一个轨道车间建立数据信息交互连接，减少轨旁设备数据信息交互量，降低系统通信成本，减少因轨道车安全控制网络通信引发系统故障的概率，并为轨道车的行进安全提供控制判断依据和线路资源基础；通过轨道车安全控制子系统接收轨道车的运行计划和运行控制指令，并根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，分别控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进，保证轨道车的在轨安全运行的同时始终保持分流和汇流时的高效通行。

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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道车安全控制系统，其特征在于，包括：

轨道线路资源控制子系统，用于发送轨道车的运行计划、运行控制指令和轨旁设备控制指令，接收轨道车的运行状态信息、实时位置和轨旁设备的线路资源状态信息；

轨道异物与损毁监测子系统，用于对轨道异物侵限和轨道线路损毁进行监测，并发送轨道线路监测信息；

轨道车安全控制子系统，用于接收轨道车的运行计划、运行控制指令、当前在轨位置和轨旁设备线路资源信息，发送轨道车线路资源申请信息、轨道车运行状态信息和轨道车的实时位置，以及控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进；

轨旁设备控制子系统，用于监测轨旁设备运行状态，接收轨道线路监测信息和轨道车线路资源申请信息，进行线路资源分配冲突监测，发送轨旁设备的线路资源状态信息和轨旁设备线路资源信息。

2.根据权利要求1所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，所述轨道线路资源控制子系统包括：

轨道车运行计划模块，用于根据轨道车起始位置和终点位置规划轨道车的运行路径，并将运行路径作为轨道车的运行计划发送至轨道车安全控制子系统，以及将运行计划传输至轨道车运行控制指令模块；

轨道车运行信息接收模块，用于接收轨道车的运行状态信息和实时位置，并将运行状态信息和实时位置传输至轨道车运行控制指令模块；

轨道车运行控制指令模块，用于设置轨道车根据运行计划行进，并基于轨道车的运行计划、运行状态信息和实时位置依次与轨旁设备进行数据信息交互的控制指令，并将其作为运行控制指令发送至轨道车安全控制子系统；

轨旁设备状态信息接收模块，用于接收轨旁设备的线路资源状态信息，并将线路资源状态信息传输至轨旁设备控制指令模块；

轨旁设备控制指令模块，用于根据轨旁设备的线路资源状态信息设置轨旁设备与依次经过的轨道车进行数据信息交互的控制指令，并将其作为轨旁设备控制指令发送至轨旁设备控制子系统。

3.根据权利要求2所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，轨道车基于轨道车的运行状态信息和实时位置依次与轨旁设备进行数据信息交互的方法包括如下步骤：

A1、基于轨道车的实时位置，将沿轨道车行进方向最新探测到的轨旁设备作为待交互连接轨旁设备，并向待交互连接轨旁设备发送交互申请信号；

A2、利用带交互连接轨旁设备接收到交互申请信号后，判断待交互连接轨旁设备是否与沿轨道车行进方向邻近在前经过的轨道车仍存在数据信息交互连接，若是则进入步骤A3，否则进入步骤A4；

A3、利用待交互连接轨旁设备向轨道车发送交互拒绝信号，并将邻近在前经过的轨道车的运行计划、实时位置和运行状态信息发送至轨道车；

A4、利用待交互连接轨旁设备将轨道车标记为交互连接轨道车，并与交互连接轨道车建立数据信息交互连接；

A5、利用交互连接轨道车将带交互连接轨旁设备标记为交互连接轨旁设备，并持续向交互连接轨旁设备发送轨道车的运行计划、实时位置和运行状态信息，直至交互连接轨道车与轨道车行进方向最新探测到的轨旁设备间距离小于其与交互连接轨旁设备间距离时，断开数据信息交互连接。

4.根据权利要求3所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，所述轨道异物与损毁监测子系统包括：

轨道异物监测模块，用于利用雷达和视频拍摄监测轨道运行范围内的异物侵袭情况，得到轨道异物侵限信息；

轨道损毁监测模块，用于利用视频拍摄、静力水准仪、全站仪、轴力计、激光测距计、渗透压力计、裂缝计和倾角计对轨道损毁进行监测，得到轨道损毁信息；

轨道线路信息发送模块，用于将轨道异物侵限信息和轨道损坏信息构成的轨道线路监测信息发送至轨旁设备控制子系统。

5.根据权利要求4所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，所述轨道车安全控制子系统包括：

轨道车运行交互模块，用于接收轨道车的运行计划和运行控制指令，并根据运行计划使轨道车沿规划的运行路径不间断行进，且根据运行控制指令依次向轨旁设备进行数据信息交互；

轨道车线路资源申请模块，用于根据轨道车的运行计划和运行控制指令，向轨旁设备控制子系统发送轨道车线路资源申请信息；

轨道车线路资源接收模块，用于接收轨旁设备控制子系统分配的轨旁设备线路资源信息，并将轨旁设备线路资源信息传输至轨道车安全行驶模块；

轨道车位置信息模块，用于利用卫星定位系统和轨旁设备控制子系统获取轨道车当前在轨位置，并将轨道车当前在轨位置作为实时位置发送至轨道车运行信息接收模块；

轨道车状态信息发送模块，用于将轨道车运行速度、加速度和轨旁设备线路资源信息中的移动授权信息构成的轨道车的运行状态信息发送至轨道车运行信息接收模块；

轨道车安全行驶模块，用于根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，分别控制轨道车的同轨防碰撞行进、汇流防碰撞行进和分流防碰撞行进。

6.根据权利要求5所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，根据轨旁设备线路资源信息和轨道车与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的同轨防碰撞行进的方法包括如下步骤：

B1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

B2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤B5，否则进入步骤B3；

B3、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤B4，否则进入步骤B5；

B4、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

所述同轨防碰撞速度的计算表达式如下：

其中，表示同轨防碰撞速度，/>表示预设同轨最高速度，/>表示同轨防碰撞减速时间，/>表示轨旁设备信号覆盖最远距离，/>表示轨旁设备信号覆盖轨道最远点处信号方向与轨道间的夹角，/>表示相邻轨旁设备间距离，l表示轨道车的长度，a表示轨道车预设减速加速度，/>表示预设轨道车安全最小间距；

B5、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

7.根据权利要求6所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的分流防碰撞行进的方法包括如下步骤：

C1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

C2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤C7，否则进入步骤C3；

C3、判断是否存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变，若是则进入步骤C6，否则进入步骤C4；

C4、根据运行计划判断规划路径的前方是否分流行进，若是则进入步骤C5，否则进入步骤C9；

C5、控制轨道车沿规划路径减速至预设分流速度行进，直至存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变时进入步骤C6；

C6、控制轨道车沿规划路径以预设分流速度行进；

所述预设分流速度的计算表达式如下：

其中，表示预设分流速度，/>表示重力加速度，/>表示分流环形轨道的半径，/>表示分流环形轨道与水平面间的夹角；

C7、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤C8，否则进入步骤C9；

C8、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

C9、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

8.根据权利要求7所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，根据轨旁设备线路资源信息和与轨旁设备交互的数据信息，控制轨道车的分流防碰撞行进的方法包括如下步骤：

D1、根据轨旁设备的线路资源信息和运行计划控制轨道车沿规划路径顺序依次与轨旁设备进行数据信息交互；

D2、判断与轨道车同时建立数据信息交互连接的轨旁设备数量是否大于1，若是则进入步骤D3，否则进入步骤D5；

D3、判断判断是否存在探测到的轨旁设备与轨道车间直线距离始终不变，若是则进入步骤D4，否则进入步骤D7；

D4、控制轨道车沿规划路径以预设分流速度行进，直至轨道车探测不到与其直线距离始终不变的轨旁设备时，返回步骤D2；

所述预设分流速度的计算表达式如下：

其中，表示预设汇流速度，/>表示汇流环形轨道的半径，/>表示环形轨道与水平面间的夹角；

D5、判断轨道车是否接收到交互拒绝信号，若是则进入步骤D6，否则进入步骤D7；

D6、控制轨道车沿规划路径减速至同轨防碰撞速度行进；

D7、控制轨道车沿规划路径加速至预设同轨最高速度行进。

9.根据权利要求8所述的轨道车安全控制系统，其特征在于，所述轨旁设备控制子系统包括：

轨道线路信息接收模块，用于接收轨道线路监测信息，并将轨道线路监测信息传输至轨道车线路资源分配模块；

轨旁设备状态监测模块，用于通过预设心跳周期性获取轨旁设备运行状态的监测数据，根据监测数据得到轨旁设备正常运行信息和异常停运状态，以及将轨旁设备正常运行信息和异常停运状态作为轨旁设备的线路资源状态信息发送至轨旁设备状态信息接收模块，并传输至轨道车线路资源检测模块；

轨道车线路资源检测模块，用于接收轨道车线路资源申请信息，并根据轨道车线路资源申请信息和轨旁设备的线路资源状态信息进行线路资源冲突监测，且将车线路资源申请信息和线路资源冲突监测结果传输至轨道车线路资源分配模块；

轨道车线路资源分配模块，用于根据轨道线路监测信息、轨道车线路资源申请信息和线路资源冲突监测结果，为轨道车分配轨旁线路资源，并将分配结果作为轨旁设备线路资源信息发送至轨道车线路资源接收模块。