一种列车运行控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种列车运行控制方法及系统，所述控制方法包括，首先，在地面控制设备中建立虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型；然后，基于所述虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型，对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制。在地面控制设备中设置虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型，简化车载设备功能，大幅减少了列车运行控制系统安全设备数量和设备间的接口，降低系统成本、提高系统的兼容性和安全性。

A train operation control method and system

【技术实现步骤摘要】
一种列车运行控制方法及系统
本专利技术属于轨道交通领域，特别涉及一种列车运行控制方法及系统。
技术介绍
现有的列车运行控制方法及系统具有以下缺点：1、现有列车运行控制系统中的列车车载功能复杂，其中，除采集速度、位置等传感信号外，还负责测速测距计算、列车定位的计算、等级模式管理以及动态速度-距离监控曲线生成等多项安全应用功能。因此车载设备安全等级要求高，需要采用二取二或者三取二的硬件架构保证安全，从而导致了车载设备体积大、结构复杂，因此难以实现车载设备的小型化、轻量化和尽量减少安全功能的要求。2、现有列车运行控制系统中的列控车载设备采用嵌入式计算机进行安全逻辑运算，计算能力有限，由于设备安装于移动体内（列车），受制于安装空间、振动、散热等多种客观条件，列控车载设备所采用的CPU（CentralProcessingUnit：中央处理器）计算能力相对较低。随着系统功能的增加和防护需求的增多，要求车载设备具有更大的计算能力处理更多的数据。如果单纯通过使用更高主频的CPU来提高车载设备的计算能力，一方面算力提高的量级有限，不能满足系统不断发展的需求；更重要的是高主频意味着散热能力提高和能耗更大，由于安装于列车这一特殊工况环境，那就意味着需要更大的安装空间和更好的散热环境。从而现有列控车载设备受制于散热、安装空间等因素，从而导致计算能力提高困难。此外，对于泥石流或者落物等灾害主要依靠设置在轨旁固定位置的监测点进行检测，如果发生灾害则通过灾害系统和列控系统的接口告知，并由列控系统控制列车运行。由于固定监测点不能连续探测全线的线路状况，如果在固定监测点覆盖范围外出现灾害，系统则无能为力。即使通过在列车头部及周边加装高清摄像机进行连续覆盖、实时的环境感知，受限于车载设备硬件计算能力，车载不能实时处理高清摄像机采集视频数据，因此无法实现以列车为第一视角的障碍物检测和灾害防护。3、不同的列车运行控制系统对应不同的控制方法和运营原则，例如同样是使用车地无线进行列车控制，铁路采用CTCS-3（ChinaTrainControlSystem-3：第3级中国列车运行控制系统）列控制式，地铁则采用CBTC（CommunicationBasedTrainControlSystem：基于通信的列车自动控制系统）列控制式。目前为了实现跨制式运行，当前常用的做法是列车同时装备CTCS-3级和CBTC两套车载设备以适应不同的运行线路：在CTCS-3线路也就是国家铁路区域使用CTCS-3级列控车载设备控车；在CBTC线路也就是城市轨道交通区域使用CBTC车载设备控车。另外由于CBTC没有强制的统一标准，同一城市不同线路的CBTC也存在差异，如果要在这些线路间也要现实跨线运行则还需要装备对应的CBTC1、CBTC2……CBTCn等多套CBTC车载设备。从而现有的列车运行控制系统为实现跨制式兼容运行，需要加装多套车载设备。综上，如何简化了车载设备功能、硬件需求以及满足不同制式线路互间的联互通越来越成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种列车运行控制方法及系统，通过所述控制方法，简化车载设备功能，提高列车运行控制系统的兼容性和安全性。本专利技术的目的在于提供一种列车运行控制方法，所述控制方法包括，在地面控制设备中建立虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型；基于所述虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型，对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制。进一步地，在地面控制设备中建立虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型之前包括，地面控制设备中的安全控制中心确定其所管辖范围内列车的线路；基于所述线路，地面控制设备中的安全控制中心加载线路模型、所述线路模型的工程配置数据以及所述线路上所有轨旁设备和地面控制设备所管辖范围内列车的车载设备的工程配置数据。进一步地，所述对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制包括，进路控制、列车自动驾驶和安全防护、主动灾害防护和跨制式兼容运行中的一种或多种。进一步地，基于所述虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型，对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制还包括，所述地面控制设备中的虚拟车载设备模型通过无线网络通信获取地面控制设备所管辖范围内列车的车载设备采集的列车状态信息和/或环境信息，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器获取轨旁设备的状态信息和/或线路环境信息，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；基于车载设备采集的列车状态信息、车载设备采集的环境信息、轨旁设备的状态信息和/或轨旁设备采集的线路环境信息，所述地面控制设备中的安全控制中心更新线路模型的状态、虚拟车载设备模型的状态和虚拟轨旁设备模型的状态中的一种或多种。进一步地，当基于轨旁设备的计轴装置或者轨道电路进行轨道占用检查时，对地面控制设备所管辖范围内列车进行进路控制具体包括，所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器周期性地采集轨旁设备的状态信息，包括道岔状态、轨道占用状态和信号机显示状态信息，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；基于采集的轨旁设备的状态信息，所述地面控制设备中的安全控制中心更新线路模型的状态和虚拟轨旁设备模型的状态；所述地面控制设备中的安全控制中心将采集的轨旁设备的状态信息发送给调度中心；基于所述采集的轨旁设备的状态信息，调度中心生成进路控制指令，并下发至所述地面控制设备中的安全控制中心；基于进路控制指令、线路模型状态和虚拟轨旁设备模型的状态，所述地面控制设备中的安全控制中心排列进路；基于排列的进路，所述地面控制设备中的安全控制中心生成控制命令发送至虚拟轨旁设备模型；所述虚拟轨旁设备模型通过目标控制器将控制命令发送至轨旁设备；所述地面控制设备中虚拟轨旁设备模型通过目标控制器采集轨旁设备状态反馈，并发送至安全控制中心；所述安全控制中心校核所述采集的轨旁设备状态反馈是否与控制命令具有一致性。进一步地，当基于列车位置进行轨道占用检查时，对地面控制设备所管辖范围内列车进行进路控制具体包括，所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器周期性地采集轨旁道岔状态，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；基于所述轨旁道岔状态，所述安全控制中心更新虚拟轨旁设备模型的状态；所述地面控制设备中的虚拟车载设备模型周期性地车载设备采集的列车的速度信息和位置信息；所述虚拟车载设备模型，对速度信息进行滤波、融合处理，计算得出列车运行速度和走行距离，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；所述虚拟车载设备模型对列车的位置信息进行解码，并结合所述走行距离，计算得出列车相对于经过前一个位置参考点的位置，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；所述地面控制设备中的安全控制中心根据列车相对于经过前一个位置参考点的位置和线路模型的工程配置数据，计算得出轨道虚拟区段的占用状态；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车运行控制方法，其特征在于，所述控制方法包括，/n在地面控制设备中建立虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型；/n基于所述虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型，对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种列车运行控制方法，其特征在于，所述控制方法包括，
在地面控制设备中建立虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型；
基于所述虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型，对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制。


2.根据权利要求1所述的列车运行控制方法，其特征在于，在地面控制设备中建立虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型之前包括，
地面控制设备中的安全控制中心确定其所管辖范围内列车的线路；
基于所述线路，地面控制设备中的安全控制中心加载线路模型、所述线路模型的工程配置数据以及所述线路上所有轨旁设备和地面控制设备所管辖范围内列车的车载设备的工程配置数据。


3.根据权利要求1或2所述的列车运行控制方法，其特征在于，所述对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制包括，
进路控制、列车自动驾驶和安全防护、主动灾害防护和跨制式兼容运行中的一种或多种。


4.根据权利要求3所述的列车运行控制方法，其特征在于，基于所述虚拟车载设备模型和虚拟轨旁设备模型，对地面控制设备所管辖范围内列车进行安全逻辑控制还包括，
所述地面控制设备中的虚拟车载设备模型通过无线网络通信获取地面控制设备所管辖范围内列车的车载设备采集的列车状态信息和/或环境信息，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；
所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器获取轨旁设备的状态信息和/或线路环境信息，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；
基于车载设备采集的列车状态信息、车载设备采集的环境信息、轨旁设备的状态信息和/或轨旁设备采集的线路环境信息，所述地面控制设备中的安全控制中心更新线路模型的状态、虚拟车载设备模型的状态和虚拟轨旁设备模型的状态中的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的列车运行控制方法，其特征在于，当基于轨旁设备的计轴装置或者轨道电路进行轨道占用检查时，对地面控制设备所管辖范围内列车进行进路控制具体包括，
所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器周期性地采集轨旁设备的状态信息，包括道岔状态、轨道占用状态和信号机显示状态信息，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；
基于采集的轨旁设备的状态信息，所述地面控制设备中的安全控制中心更新线路模型的状态和虚拟轨旁设备模型的状态；
所述地面控制设备中的安全控制中心将采集的轨旁设备的状态信息发送给调度中心；
基于所述采集的轨旁设备的状态信息，调度中心生成进路控制指令，并下发至所述地面控制设备中的安全控制中心；
基于进路控制指令、线路模型状态和虚拟轨旁设备模型的状态，所述地面控制设备中的安全控制中心排列进路；
基于排列的进路，所述地面控制设备中的安全控制中心生成控制命令发送至虚拟轨旁设备模型；
所述虚拟轨旁设备模型通过目标控制器将控制命令发送至轨旁设备；
所述地面控制设备中虚拟轨旁设备模型通过目标控制器采集轨旁设备状态反馈，并发送至安全控制中心；
所述安全控制中心校核所述采集的轨旁设备状态反馈是否与控制命令具有一致性。


6.根据权利要求4所述的列车运行控制方法，其特征在于，当基于列车位置进行轨道占用检查时，对地面控制设备所管辖范围内列车进行进路控制具体包括，
所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器周期性地采集轨旁道岔状态，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；
基于所述轨旁道岔状态，所述安全控制中心更新虚拟轨旁设备模型的状态；
所述地面控制设备中的虚拟车载设备模型周期性地接收车载设备采集的列车的速度信息和位置信息；
所述虚拟车载设备模型对速度信息进行滤波、融合处理，计算得出列车运行速度和走行距离，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；
所述虚拟车载设备模型对列车的位置信息进行解码，并结合所述走行距离，计算得出列车相对于经过前一个位置参考点的位置，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；
所述地面控制设备中的安全控制中心根据列车相对于经过前一个位置参考点的位置和线路模型的工程配置数据，计算得出轨道虚拟区段的占用状态；
所述地面控制设备中的安全控制中心将轨道虚拟区段的占用状态、站场状态发送给调度中心；
基于所述轨道虚拟区段的占用状态和站场状态，调度中心生成进路控制指令，并下发至所述地面控制设备中的安全控制中心；
所述地面控制设备中的安全控制中心根据进路控制指令，依据轨道虚拟区段的占用状态和虚拟轨旁设备模型的状态排列进路；
基于排列的进路，所述地面控制设备中的安全控制中心生成道岔动作命令，并发送至虚拟轨旁设备模型；
所述虚拟轨旁设备模型通过目标控制器将道岔动作命令发送至道岔；
所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器采集道岔状态反馈，并发送至安全控制中心；
所述安全控制中心校核所述采集道岔状态反馈是否与道岔动作命令具有一致性。


7.根据权利要求4所述的列车运行控制方法，其特征在于，对地面控制设备所管辖范围内列车进行列车自动驾驶和安全防护具体包括，
所述地面控制设备中的虚拟轨旁设备模型通过目标控制器采集轨旁设备的道岔状态信息、区段状态信息和信号机状态信息，并发送至地面控制设备中的安全控制中心；
基于所述道岔状态信息、区段状态信息和信号机状态信息，所述安全控制中心更新虚拟轨旁设备模型的状态；
所述地面控制设备中的虚拟车载设备模型获取车载设备采集的列车速度信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔俊锋，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11