CN117565944A - 一种tacs系统信号防护区入侵检测方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TACS系统信号防护区入侵检测方法、设备及介质，该方法当有无授权列车非法侵入TACS信号防护区时，通过安装在TACS信号防护区边界处的计轴磁头检测到，进而对TACS信号防护区边界的区段进行安全防护。与现有技术相比，本发明具有提高了系统的安全性等优点。
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TACS系统信号防护区入侵检测方法、设备及介质。
背景技术
目前，城市轨道交通信号系统中采用基于车车通信的列车自主运行系统(TrainAutonomous Circumambulate System,TACS)开始逐步增多。相较于传统CBTC信号系统中依靠联锁办理进路的集中式轨旁资源管理方式，基于车车通信的列车自主运行系统(TACS系统)以“列车为核心”，由多列车并行自主计算移动授权，TACS系统的本质是将传统CBTC系统的轨旁核心控制功能移植至列车上，优化系统架构，同时减少轨旁设备数量，使设备维护工作量明显减少。然而，由于TACS系统大大简化了轨旁设备，TACS系统缺少有效的检测手段来获知未知列车在TACS系统信号防护区边界的入侵，因此在TACS系统中，如何检测未知列车的非法入侵是一个巨大的挑战。
在传统CBTC系统中，降级列车或非通信列车的安全防护很大程度上依赖于轨道占用的检测，主要的轨道占用检测手段包括轨道电路和基于电磁感应技术的计轴，轨道电路受分路不良的影响导致可靠性不高，且需要大量敷设线缆，建设和维护成本高。
经过检索，中国专利公开号CN116409361A公开了一种基于光栅的TACS系统边界入侵检测方法及装置，具体公开了当有非法列车入侵到TACS区时，能被安装在TACS区边界处的光栅组检测到，从而对TACS边界区段进行安全防护。但是该现有专利由于采用光栅等设备实现检测，存在往往不便于现场调试，且其对于工作温湿度范围、抗震及耐腐蚀性能受限，不耐恶劣环境，对于轨道交通的应用环境并不适应。
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TACS系统信号防护区入侵检测方法、设备及介质。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的第一方面，提供了一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，该方法当有无授权列车非法侵入TACS信号防护区时，通过安装在TACS信号防护区边界处的计轴磁头检测到，进而对TACS信号防护区边界的区段进行安全防护。
作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：
步骤S1、轨旁资源管理器完成入侵检测功能初始化；
步骤S2、轨旁资源管理器检测入侵检测计轴区段Z1是否被占用，若为是，则执行步骤S3，否则继续执行步骤S2；
步骤S3、轨旁资源管理器判断入侵检测计轴区段Z1被占用时间是否超过时间T1，若为是，则执行步骤S4，否则返回步骤S2；
步骤S4、轨旁资源管理器判断是否有授权列车越过入侵检测计轴区段Z1，若有则执行步骤S6，否则执行步骤S5；
步骤S5、轨旁资源管理器判定入侵检测计轴区段Z1存在非法入侵；
步骤S6、轨旁资源管理器判断被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1是否小于本线路所有列车的最小车长，若小于则执行步骤S7，否则返回步骤S5；
步骤S7、轨旁资源管理器判定入侵检测计轴区段Z1存在合法入侵。
作为优选的技术方案，所述时间T1为列车向轨旁资源管理器申请越过入侵检测计轴区段Z1至轨旁资源管理器授权列车所需的最大时间。
作为优选的技术方案，所述被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1计算过程包括：
若入侵检测计轴区段Z1在列车前方时，D1为列车车头位置与距离列车车头位置较近的计轴磁头之间的距离。
作为优选的技术方案，所述被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1计算过程包括：
若入侵检测计轴区段Z1在列车后方时，D1为列车车尾位置与距离列车车尾位置较近的计轴磁头之间的距离。
作为优选的技术方案，所述被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1计算过程包括：
若入侵检测计轴区段Z1与列车部分重叠，D1为0。
作为优选的技术方案，所述入侵检测计轴区段Z1布置在TACS系统信号防护区与非信号防护区边界处，且与信号防护区有交集。
作为优选的技术方案，所述入侵检测计轴区段Z1的长度根据本线路所有列车的最小车长、该入侵检测计轴区段Z1所在区域的最大坡度、该入侵检测计轴区段Z1所在区域的最大允许列车速度、轨旁资源管理器检测到入侵检测计轴区段Z1被占用所需的最大时间来确定。
作为优选的技术方案，所述入侵检测计轴区段Z1根据需要配置双套冗余计轴磁头检测区段占用状态。
作为优选的技术方案，所述双套冗余计轴磁头位于两根钢轨的相同里程位置上。
根据本发明的第二方面，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。
根据本发明的第三方面，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)本发明通过在TACS系统信号防护区边界布置少量计轴设备，保证了非系统授权列车因司机冒进、列车后溜进入TACS系统信号防护区后，可立即被系统检测到，提高了系统的安全性。
2)本发明灵活地根据线路应用条件计算所需配置的计轴区段长度，提高了系统的可用性。
3)本发明利用了可配置的冗余双套计轴磁头进行检测，在计轴受扰的情况下也不会影响系统的使用，提高了系统的可用性。
4)本发明利用了列车安全定位筛选授权列车前方和后方是否藏有非法入侵的列车，提高了系统的安全性。
附图说明
图1为TACS系统架构图；
图2为本发明TACS系统信号防护区入侵检测方法工作流程图；
图3为TACS系统信号防护区入侵检测方法场景图a；
图4为TACS系统信号防护区入侵检测方法场景图b；
图5为TACS系统信号防护区入侵检测方法场景图c；
图6为TACS系统信号防护区入侵检测方法场景图d。
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。
本发明所提出的基于计轴检测的TACS系统信号防护区入侵检测方法，当有未授权列车非法侵入TACS信号防护区时，能被安装在TACS信号防护区边界处的计轴磁头及时检测到，进而对TACS信号防护区边界的区段进行安全防护。而在有授权列车进入TACS信号防护区时，不会错误地触发安全防护。
如图2所示，本发明基于计轴检测的TACS系统信号防护区入侵检测方法，包括：
步骤S1、轨旁资源管理器完成入侵检测功能初始化；
步骤S2、轨旁资源管理器检测入侵检测计轴区段Z1是否被占用，若为是，则执行步骤S3，否则执行步骤S2；
步骤S3、轨旁资源管理器判断入侵检测计轴区段Z1被占用时间是否超过T1，若超过了T1，则执行步骤S4，否则执行步骤S2；
步骤S4、轨旁资源管理器判断是否授权列车越过入侵检测计轴区段Z1，若有则执行步骤S6，否则执行步骤S5；
步骤S5、轨旁资源管理器计算入侵检测计轴区段Z1存在非法入侵；
步骤S6、轨旁资源管理器判断被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1是否小于本线路所有列车的最小车长，若小于则执行步骤S7，否则执行步骤S5；
步骤S7、轨旁资源管理器计算入侵检测计轴区段Z1存在合法入侵；
对于步骤S3，T1时间为列车向轨旁资源管理器申请越过入侵检测计轴区段Z1至轨旁资源管理器授权列车所需的最大时间；
对于步骤S6，被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1的计算方法为，当计轴区段Z1在列车前方时，D1为列车车头位置与距离列车车头位置较近的计轴磁头之间的距离；当计轴区段Z1在列车后方时，D1为列车车尾位置与距离列车车尾位置较近的计轴磁头之间的距离；否则D1为0。
入侵检测计轴区段Z1布置在TACS系统信号防护区与非信号防护区边界处，且与信号防护区有交集。入侵检测计轴区段Z1的长度可根据本线路所有列车的最小车长、该入侵检测计轴区段Z1所在区域的最大坡度、该入侵检测计轴区段Z1所在区域的最大允许列车速度、轨旁资源管理器检测到入侵检测计轴区段Z1被占用所需的最大时间。
入侵检测计轴区段Z1可根据需要配置双套冗余计轴磁头检测区段占用状态，两套计轴磁头位于两根钢轨的相同里程位置上。
如图1所示，基于车车通信的列车自主运行系统主要包括轨旁资源管理器WRC、轨旁列车管理器WTC、目标控制器OC、列车自动监控系统ATS、车载控制器CC、后备定位系统BLS、应答器Beacon、信号机S、计轴检测磁头AC。其中ATS子系统负责监督和控制列车的运营，具有列车追踪运行、报警和事件报告，运行调整，操作控制等功能；WRC负责线路资源分配与回收，列车序列管理，信号机及道岔控制等功能；WTC主要负责临时限速处理，并管理及跟踪故障列车，接管故障列车进行资源申请及释放；OC主要实现轨旁设备状态采集及驱动；CC根据计划进行线路资源请求及释放，主动进行列车控制，实现列车安全防护功能和列车自动驾驶功能；信号机用于提示司机当前列车应为为通行或禁止；应答器结合线路地图负责提供所处的位置信息；BLS主要根据获取的应答器信息，向轨旁列车控制器提供相应的列车ID及列车位置信息，以实现降级列车的位置跟踪；其中BLS布置在列车上，配合WTC完成降级列车的运行。计轴检测磁头AC主要用来获取列车的区段占用信息，当列车车轮进入一组AC之间的区段时，则认为存在列车占用了TACS信号防护区边界。
针对TACS系统信号防护区入侵检测方法如下：
101)如附图3所示，司机驾驶列车CC1在信号机S1(红灯)前停车，等待S1开放绿灯信号，CC1始终向WRC汇报列车当前位置；
102)如附图4所示，调度员通过ATS为列车CC1办理从站台1至站台2的运行任务，CC1向WRC申请S1开放并申请进入TACS信号防护区(Z1区段)，WRC开放S1为绿灯，授权CC1进入TACS信号防护区；
103)如附图5所示，司机驾驶列车CC1进入Z1区段，计轴AC1与AC2区段为占用状态，WRC根据CC1的列车位置计算CC1与Z1区段间没有其它列车存在，判定该占用为合法的列车入侵；
104)如附图6所示，司机驾驶列车CC1越过Z1区段，并停止向WRC申请进入Z1区段。此时，有列车CC2跟随在CC1后方闯入Z1区段，计轴AC1与AC2区段为占用状态，但WRC未收到任何列车的进入申请，判定该占用为非法占用。
以上是关于方法实施例的介绍，以下通过电子设备及储存介质实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
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S1～S7。例如，在一些实施例中，方法S1～S7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S1～S7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S1～S7。
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：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(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 (12)
1.一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，该方法当有无授权列车非法侵入TACS信号防护区时，通过安装在TACS信号防护区边界处的计轴磁头检测到，进而对TACS信号防护区边界的区段进行安全防护。
2.根据权利要求1所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤S1、轨旁资源管理器完成入侵检测功能初始化；
步骤S2、轨旁资源管理器检测入侵检测计轴区段Z1是否被占用，若为是，则执行步骤S3，否则继续执行步骤S2；
步骤S3、轨旁资源管理器判断入侵检测计轴区段Z1被占用时间是否超过时间T1，若为是，则执行步骤S4，否则返回步骤S2；
步骤S4、轨旁资源管理器判断是否有授权列车越过入侵检测计轴区段Z1，若有则执行步骤S6，否则执行步骤S5；
步骤S5、轨旁资源管理器判定入侵检测计轴区段Z1存在非法入侵；
步骤S6、轨旁资源管理器判断被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1是否小于本线路所有列车的最小车长，若小于则执行步骤S7，否则返回步骤S5；
步骤S7、轨旁资源管理器判定入侵检测计轴区段Z1存在合法入侵。
3.根据权利要求2所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述时间T1为列车向轨旁资源管理器申请越过入侵检测计轴区段Z1至轨旁资源管理器授权列车所需的最大时间。
4.根据权利要求2所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1计算过程包括：
若入侵检测计轴区段Z1在列车前方时，D1为列车车头位置与距离列车车头位置较近的计轴磁头之间的距离。
5.根据权利要求2所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1计算过程包括：
若入侵检测计轴区段Z1在列车后方时，D1为列车车尾位置与距离列车车尾位置较近的计轴磁头之间的距离。
6.根据权利要求2所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述被授权列车与入侵检测计轴区段Z1边界的距离D1计算过程包括：
若入侵检测计轴区段Z1与列车部分重叠，D1为0。
7.根据权利要求2所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述入侵检测计轴区段Z1布置在TACS系统信号防护区与非信号防护区边界处，且与信号防护区有交集。
8.根据权利要求2所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述入侵检测计轴区段Z1的长度根据本线路所有列车的最小车长、该入侵检测计轴区段Z1所在区域的最大坡度、该入侵检测计轴区段Z1所在区域的最大允许列车速度、轨旁资源管理器检测到入侵检测计轴区段Z1被占用所需的最大时间来确定。
9.根据权利要求2所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述入侵检测计轴区段Z1根据需要配置双套冗余计轴磁头检测区段占用状态。
10.根据权利要求9所述的一种TACS系统信号防护区入侵检测方法，其特征在于，所述双套冗余计轴磁头位于两根钢轨的相同里程位置上。
11.一种电子设备，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1～10中任一项所述的方法。
12.一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1～10中任一项所述的方法。
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