CN1228742A - 控制和检查交通系统的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交通控制系统的控制和检查过程,该系统具有执行机构和检查单元,可以由控制过程控制至少两条有轨车辆的轨道交通,控制过程根据对通行路线分配的要求,以及建立附加路线和控制操作的其它要求,闭锁属于该通行路线的所有执行机构。为此,由控制过程控制的执行机构的位置和条件的每一次变化,只有在独立于控制过程的检查过程成功地检测到许可后才能实现,在每种情况下,检查过程要检测待闭锁或激励,以分配或释放通行路线的执行机构和/或检查单元是否应用,是否因此已闭锁。
Description
本发明涉及根据发明权利要求1或10的前序部分的方法和设备。
在信号控制台中使用各种操作为铁路交通分配通行路线。根据安全路线图(secured chart)原理工作的电子信号控制台具有在其中绘出全部可控路线的存储器。DE-AS1030383(还可参看DE-PS3535785C2，第4列，第38-47行)描述一种电子信号控制台，其中，包含在各个通行路线中的所有通行路线段的目标载荷均存储在存储单元内部的表格中。各个通行路线段的信号命令由目标载荷和实际载荷之间的偏差导出。然而，这需要极大的存储容量，这种存储容量基本上与待控制系统的规模同步增长。在较大的火车站，在特定条件下需要对超过50000个的起始/终止组合编程。因此，为了达到所需的安全性，必须保证正确地选择和存储与选择可控通行路线相关的所有数据。
然而，为了确保最高程度的安全性，现在主要使用电子轨道行车表(track diagram)信号控制台，例如DE-PS3232308描述的。在搜索通行路线的过程中，计算机，由起始和终止标记，将数据单元输入到与轨道行车表相连的互联计算机系统中，由此，将数据单元布置在多个切换点，其中的大部分在以后是不需要的。在电子信号控制台中对数据单元进行不必要的存储和删除导致“多余”的处理步骤，这样作，特别是在复杂系统中，是很不合算的。
为了降低费用，DE-PS3535785C2给出的过程是在靠近渐变切换点的轨道段中存储目标组信息，这简化了对通行路线的搜索。然而，正确的判断和在各个存储单元中分配存储信息需要相应的开销。
DE4320574A1描述了简化的系统检查，该系统由根据轨道行车表原理运转的电子信号控制台控制。各个局部控制同步地分配给多个轨道段，以便一起发送“清除”消息和取消信息。由此，可以避免由各个轨道段的操作条件突变产生的操作干扰。然而，即使是这种优选的解决方法仍不能为电子信号控制台带来更多的简化。
对所需的安全标准进行检查也是重要的。在DE-PS3232308中，通过发送和比较不同的数据单元可以识别出可能发生的、导致发送数据变化的结构部件的停机故障。然而，这将增加开销，且不能实现综合安全测试。
从DE-AS2402875可知，通过两个独立过程，以双倍的开销，获取与安全性有关的所有重要命令可以防止处理错误，由此在单次计算机操作中，利用两个不同的程序执行两次命令计算，并执行周期性的命令检查程序，据此比较计算得到的命令。
此外，EP0683082A1描述了一种设备，其中，控制系统操作员几乎不需要检查任何任务。通过指示设备读出事先编程好的切换条件组合，并检测是否与存储在数据处理系统中的逻辑规则一致。这些逻辑规则在设计信号控制台时进行配置，并用来检测准确性。为了确保综合安全性，必须以很大的代价为所有可能发生的切换条件提供无错误的逻辑规则。
因此，本发明的任务是提供一种控制和检查具有控制和检查单元的交通系统的方法，利用这种方法能够在满足高安全性要求的条件下，以较低的代价控制至少两条用于轨道导向车辆的轨道。此外，产生了根据本发明过程运转的交通控制系统，这种过程的费用低廉，并满足高度的安全标准。
这项任务可以由权利要求1或8的特征部分列出的装置完成。本发明优选实施方案列在附属权利要求中。
根据本发明的过程允许简化交通系统的设计，特别是铁路技术中的电子信号控制台。使用两种独立的控制和检查方法可以降低系统设计成本，增加操作安全性。利用建立通行路线的命令，以及建立附加通行路线和动作的其它命令，控制过程将与该通行路线对应的所有控制单元闭锁，然后激活这些控制单元，由此，控制过程执行的控制/切换单元的位置或条件的每一次变化，只能通过独立于控制过程的检测过程，在成功地检测到允许之后进行。因此，控制过程能够以较低的成本实现，因为安全检查由独立于控制过程的检查过程完成，这与对是否允许控制单元的位置或条件发生变化而进行的检查是不同的。
控制过程优选地根据安全路线图原理运转。对由控制过程根据安全路线图原理对建立和取消通行路线操作进行的检查，在该情况下，通过根据轨道行车表原理进行的检查过程实现，由此，在每种情况下，都要检测闭锁和激活的控制和/或检查单元是否已经用于先前建立的通行路线，是否已经闭锁。
根据安全路线图原理，通过构造一个记录各种通行路线的控制单元的位置和条件的流程图，设计控制过程是很简单的。由此，通行路线可以方便地进行切换，因此可以避免根据轨道行车表原理进行的、具有上述问题的、费用高昂的通行路线搜索。然而，由控制过程借助检查过程，对提供给切换单元的位置和务件进行的检查，优选地是根据轨道行车表原理，并考虑到对其它路线闭锁的控制单元的所有位置和条件进行的。由此，不再根据众多的预定义逻辑规则，而是根据整个系统的实际条件检查切换位置和条件。增加的操作安全性来自这种综合检查。此外，根据轨道行车表原理进行的检查费用低廉，因为避免了为建立通行路线而执行费用高昂的、正确全面的检查规则。
特别是利用现代控制技术有可能根据轨道行车表以低廉的费用实现控制过程。为确保所需的安全性，在这种情况下，根据安全路线图原理执行独立于控制过程的检查过程。利用最少可能费用，根据本发明的测量能够依据两个独立的过程实现系统控制，满足设计的轨道布局和所需的安全等级。控制过程优选地在较小的系统中根据安全路线图原理实现，而在较大的系统中根据轨道行车表原理实现。然而，它避免了实现控制过程所需的较大开销，因为通过使用独立于控制过程的检查过程可以更加容易地实现所需的安全性检查。
利用附图，在下面的实例中将更加贴切地描述本发明，其中
图1示出具有两条平行轨道的铁路系统，这两条轨道通过两条互连轨道和两个切换点连接在一起，
图2示出图1系统的轨道行车表，
图3示出已建立由C到B的通行路线的轨道行车表，和
图4示出已建立从A到D的通行路线的轨道行车表。
图1示出具有两条从A到B或从C到D的平行轨道GL1、GL2的铁路系统，这两条轨道通过两条连接轨道GL12、GL21和两个切换点W1、W3或W4、W2连接在一起，切换点W1、W3或W4、W2分别与连接轨道GL12、GL21相连。轨道GL1、GL2分割成不同的段，各段分别由清除-信号指示器FM1、…、FM14检查。在切换点W1、…、W4附近直到相应的连接轨道GL12、GL21的中部的铁轨段由清除-信号指示器FM3、FM5、FM10和FM12检查。信号S1、S4、S7或S8顺序地连接到分配给清除-信号指示器FM1、FM7、FM8和FM14的段。信号S2和S3或S6和S7分配给与清除信号指示器FM14和FM11对应的段。
下述通行路线可以在点A、B、C和D之间建立，从点A或点C出发(不包括切换路线)：
通行路线1由A经轨道GL1到B，
通行路线2由A经轨道GL1、连接轨道GL12、轨道2、连接轨道GL21和轨道GL1到B，
通行路线3由A经轨道GL1、连接轨道GL12和轨道2到D(见图4)，
通行路线4由C经轨道GL2到D，
通行路线5由C经轨道GL2、连接轨道GL21和轨道1到B(见图3)。
利用建立通行路线(例如通行路线1)的命令，考虑建立附加通行路线(例如，通行路线2、3、4、或5中的一条)的其它命令，由控制过程闭锁与该通行路线对应的所有控制单元，然后激活这些控制单元。由控制过程执行的控制单元位置和条件的每一次变化只能在独立于控制过程的检查过程成功地检查到允许之后发生。对建立和取消(可能的话)通行路线操作进行的检查，如由控制过程根据安全路线图原理执行一样，由检查过程根据轨道行车表执行，由此，在每种情况下，都要检查被闭锁或激活的控制和/或检查单元是否已经用于先前建立的通行路线，是否已闭锁这些单元。
对于通行路线1、…、5，轨道段S1、…、S8,W1、…、W4,FM1、…、FM14安置在表格1列出的条件。表格1对应于DE-AS1030383描述的表格，在其中存储了包含在各个通行路线中的所有通行路线的目标载荷。因此，可以利用控制过程激活通行路线1、…、5。
表格1
| 路程 | 通行路线1 | 通行路线2 | 通行路线3 | 通行路线4 | 通行路线5 |
| S1 | 行 | 行 | 行 | 任意 | 任意 |
| S2 | 停 | 停 | 停 | 任意 | 任意 |
| S3 | 行 | 停 | 任意 | 任意 | 停 |
| S4 | 停 | 停 | 任意 | 任意 | 停 |
| S5 | 任意 | 停 | 停 | 行 | 行 |
| S6 | 任意 | 停 | 停 | 停 | 停 |
| S7 | 任意 | 行 | 行 | 行 | 行 |
| S8 | 任意 | 停 | 停 | 停 | 停 |
| W1 | 直行 | 转向 | 转向 | 直行 | 直行 |
| W2 | 直行 | 转向 | 直行 | 直行 | 转向 |
| W3 | 直行 | 转向 | 转向 | 直行 | 直行 |
| W4 | 直行 | 转向 | 直行 | 直行 | 转向 |
| FM1 | 清除 | 清除 | 清除 | 任意 | 任意 |
| FM2 | 清除 | 清除 | 清除 | 任意 | 任意 |
| FM3 | 清除 | 清除 | 清除 | 任意 | 任意 |
| FM4 | 清除 | 任意 | 任意 | 任意 | 任意 |
| FM5 | 清除 | 清除 | 任意 | 任意 | 清除 |
| FM6 | 清除 | 清除 | 任意 | 任意 | 清除 |
| FM7 | 清除 | 清除 | 任意 | 任意 | 清除 |
| FM8 | 任意 | 任意 | 任意 | 清除 | 清除 |
| FM9 | 任意 | 任意 | 任意 | 清除 | 清除 |
| FM10 | 任意 | 清除 | 清除 | 清除 | 清除 |
| FM11 | 任意 | 清除 | 清除 | 清除 | 清除 |
| FM12 | 任意 | 清除 | 清除 | 清除 | 清除 |
| FM13 | 任意 | 任意 | 清除 | 清除 | 任意 |
| FM14 | 任意 | 任意 | 清除 | 清除 | 任意 |
为确保根据安全路线原理运转的信号控制台达到所需的安全标准，例如从DE-AS1030383得知的，必须选择非常高的安全标准，特别是在软件的设计过程中。所谓的软件完整性等级(Software IntegrityLerel)由欧洲标准(European Norm)EN50126规定的程确定。因此，考虑了各种风险因子(对人类生命的危害，对人类健康的危害，对环境的危害，对财产的危害)。在上述标准中规定了下述的软件完整性等级：
表格2
| 软件完整性等级 | 软件完整性 |
| 4 | 很高 |
| 3 | 高 |
| 2 | 中等 |
| 1 | 低 |
| 0 | 未涉及安全性 |
因此，考虑到根据欧洲标准EN50128的最高软件完整性等级，根据安全路线图原理运转的已知信号控制台必须花费较大的费用进行设计和运行。因此，在具有大量通行路线的火车站，其结果是这些已知信号控制台需要巨大的开销。
于是，本发明确保在设计根据安全路线图和轨道行车表原理的结合运转的信号控制台的过程中所考虑的安全等级风险因子可以降低，这样控制过程所需的软件，在保证所需的安全标准同时，可以为信号控制台以较低的软件完整性等级配置，由此降低了成本。
由控制过程根据安全路线图原理执行的控制单元位置或条件的每一次变化只能在独立于控制过程的检查过程成功地检查到许入之后进行。从标准EN50128的B,17部分或DE-AS2402875可知，当以两种独立的方式获得与安全性有关的所有重要命令时可以防止处理错误，由此，在单次计算机操作中，利用两个不同的程序和周期性命令检查程序执行两次命令处理，据此比较计算出的命令。因为检查过程独立于控制过程，是根据轨道行车表原理，可以对控制/切换单元的位置或条件变化进行不同的许入检查。不是通过两个独立的过程以高昂的代价处理控制命令，而是根据安全路线图原理获得一条命令计算，再根据轨道行车表原理由独立的检查过程获得另一条命令计算。如已知的，根据轨道行车表原理进行的检查可保证高度的安全性。因为避免了根据轨道行车表系统进行的通行路线搜索和过程控制，所以能够以较低的成本设计和实现检查过程。对控制过程根据安全路线图原理规定的通行路线的建立和取消(可能的话)操作进行的检查由检查过程根据轨道行车表原理进行，其中要检查在每种情况下待闭锁和激活的控制和/或检查单元是否已经用于先前建立的通行路线，是否因而被闭锁。
控制过程和与其独立的检查过程可以利用存储在并行或独立操作系统中或者只存储在单个计算机中的软件控制。为了简化，以下假定，如图1所示，控制过程由控制过程计算机PR1控制，检查过程由检查过程计算机PR2控制。控制过程计算机PR1具有在其中存储安全路线图数据的存储器。检查过程计算机PR2具有在其中存储可控通行路线的存储器，该存储器优选地存储被检路线网络的轨道行车表。对控制单元的控制和对轨道段条件的检查由从现有技术得到的信号控制台完成。
当控制过程建立通行路线1时，与对通行路线的其它请求相应的所有控制单元闭锁和被激活。如果通行路线5已经建立，那么属于通行路线5的轨道段条件存储在检查过程计算机PR2中。控制过程可以自动地控制通行路线。为确保所需的安全性，在根据轨道行车表原理进行的检查过程中逐单元地验证控制过程根据安全路线图原理作出的所有控制命令，这种验证是根据控制单元的实际位置和从检查单元获得的已有信息，并考虑到已经建立的通行路线进行的，特别是不相容的通行路线和需要的侧面保护，检查并确定没有冲突。然而，如果控制过程发生错误，且例如信号S3将设置为“行”，尽管在先前建立的通行路线中将其设置为“停”(见表格3)，这可以立即由检查过程根据存储在检查计算机中的、属于通行路线5的轨道段条件确定，由此终止控制过程，并报警出错。
表格3
| 通行路线1 | 通行路段5 | |
| S3(路段) | 行 | 停 |
检查过程还确定对已建立的侧面保护是否可靠。在通行路线5中，如图3所示，侧面保护由切换点W1、信号S3和S8实现。切换点W1闭合在“直行”位置，信号S3和S8处于“停”位置。在通行路线3中，如图4所示，侧面保护由信号S2、S5和S4实现。信号S3和S8闭合在“停”位置。在通行路线清除之前，检查过程再次确定是否与其它通行路线或已有的规则冲突。在通行路线清除之后(例如，通行路线1在取消通行路线5之后清除)，其数据存储在检查过程计算机PR2的存储器中，并用于对控制过程的动作进行二次检查。
在成功地执行完建立通行路线的命令之后，例如，控制过程确定在安全路线图(表)列出的相应行中的段是否用于其它路线，是否为切换而保留或清除(因此，控制过程看到的不是路线，而是任意地安排的安全路线图行中的段)。一旦安全路线图某行中的所有单元被清除并为建立新路线而保留，就根据轨道行车表原理进行二次检查。由此，根据轨道行车表过程工作的检查过程至少利用每个已建立路线的轨道布局数据。二次检查能够以更高或更低的代价进行。例如，只对控制过程产生的变化进行测试，以确定这些变化是否会产生正确的路线激活。例如，如果将错误的设置提供给切换点，这将不能被控制系统识别，因为控制系统没有轨道网络布局和路线布局的知识。这种错误很容易被根据轨道行车表原理、独立于控制过程进行工作的检查过程识别，因为由于切换点的错误设定，轨道在其端点之间断开。类似地，在可应用的场合，可以识别不完整的设定。进一步讲，检查过程甚至可以检查附加的基本要求，例如侧面保护、最大允许速度等。
检查优选地，如上段所述，在安全路线图行中列出的所有单元均被保留之后进行。在成功地检查之后，路线作为一个整体建立。此外，还有可能在改变每个单元之前执行检查。
在本发明优选实施方案中，根据轨道行车表原理运转的检查过程由一系列参数确定，这些参数允许对用户特殊设定以进行二次检查。这可以由控制过程执行，并且独立于待建立的路线布局(例如，将分散配置的信号灯连接到用于快速列车交通的路线)。因此，信号灯成为相应的安全路线图行中的一个单元，并由检查过程在一系列参数的帮助下进行检查。
如开头所述，在小系统中利用安全路线图原理更容易实现控制过程，而在较大的系统中，利用轨道行车表原理更容易实现控制过程(检查过程由轨道行车表或安全路线图原理实现)。在其间是根据安全路线图原理或轨道行车表原理可以以几乎相同的开销实现控制过程的范围。应当注意系统可以扩展，随着每一次换代，产品应当具有逐渐提高的性能。因此，选择实现控制过程的原理应当根据具体情况，并考虑已有的基本需求和已确定的发展前景。
因此，考虑到需要满足的所有安全性要求，这两种过程的性能优选地应当相互融合。例如，如果检查过程优选地需要较高的性能，那么为满足安全性要求，可以降低控制过程的性能。
这两种过程的系统结构优选地是模块化的，这样，它们可以根据要满足的安全性要求以较小的开销实现。
Claims (13)
1．一种控制和检查交通系统的方法，它具有控制和检查单元，并利用控制过程控制至少两条用于轨道导向车辆的轨道，该控制过程根据建立通行路线的命令，以及其它建立附加通行路线和激活的命令，闭锁所有与该通行路线对应的控制单元，然后相应地激活它们，其特征在于，控制过程执行的控制单元位置和条件的每一次变化只能在独立于控制过程的检查过程成功地检查到许入之后进行，其中，对每一种情况都进行检查以确定为建立和取消通行路线而闭锁和激活的控制和/检查单元是否已经用于先前建立的通行路线，是否因此已经被闭锁。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于控制过程根据轨道行车表(track diagram)原理进行，检查过程根据安全路线图(secured chart)原理进行，或者，控制过程根据安全路线图原理进行，检查过程根据轨道行车表进行。
3．根据权利要求1或2的方法，其特征在于检查过程进行的检查在闭锁所有控制单元之后作为一个整体或在闭锁每个控制单元之后和改变每个控制单元之前进行。
4．根据权利要求2或3的方法，其特征在于在依据轨道行车表原理进行的检查过程中，根据控制单元的实际位置、从检查单元获得的已有信息，考虑到已建立的规则，特别是待建立的通行路线，以及与先前建立的通行路线和/或所需的侧面保护是否冲突，来验证控制过程根据安全路线图原理作出的所有控制命令，如果没有冲突，那么就测试和清除这些命令。
5．根据权利要求4的方法，其特征在于根据轨道行车表原理运行的检查过程具有一系列参数，这些参数用于检查没有与待激活轨道直接相连的设置。
6．根据上述权利要求之一的方法，其特征在于检查过程根据铁路技术安全规范逐单元地进行确认。
7．根据上述权利要求之一的方法，其特征在于控制过程检查通行路线的建立，然后取消控制单元以取消通行路线。
8．根据权利要求2-7之一的方法，其特征在于由检查过程清除的通行路线数据存储在存储器中，存储器由检查过程控制，检查过程已经包含先前建立的通行路线数据，并用来进一步检查待建立的通行路线。
9．根据权利要求8的方法，其特征在于存储在存储器中通行路线由检查过程逐单元地取消，并取消在为其建立通行路线的车辆通过的过程中被清除的各个单元。
10．执行根据权利要求1的控制和检查交通系统的方法的设备，它具有控制和检查单元，利用这两个单元，控制过程可以控制至少两条用于轨道导向车辆的轨道，控制过程根据分配通行路线的命令，以及分配附加通行路线和激活的其它命令，闭锁所有与该通行路线对应的控制单元，并激活它们，其特征在于控制过程产生的控制单元位置或条件的每一次变化只能在独立于控制过程的检查过程成功地检查到许入之后进行，其中，控制过程和独立的检查过程由存储在并行或独立工作的计算机中，或只存储在单个计算机中的软件控制。
11．根据权利要求10的设备，其特征在于控制过程根据轨道行车表原理运行，检查过程根据安全路线图原理运行，或者，控制过程根据安全路线图原理运行，检查过程根据轨道行车表原理运行。
12．根据权利要求10或11的设备，其特征在于控制过程由控制过程计算机(PR1)控制，检查过程由检查过程计算机(PR2)控制。
13．根据权利要求12的设备，其特征在于控制过程计算机(PR1)具有存储安全路线图数据的存储器，检查过程计算机(PR2)具有存储已建立的通行路线的存储器，该存储器优选地存储受检查的路线网络的轨道行车表，或者其中检查过程计算机(PR2)具有存储安全路线图数据的存储器，控制过程计算机(PR1)具有存储已建立的通行路线的存储器，该存储器优选地存储受检查的路线网络的轨道行车表。
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