CN104401367B - 轨道交通列车定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通列车定位方法，包括步骤：设置信标数据库和道岔数据库；将列车的初始定位状态设置为未定位；列车从初始定位状态开始行驶，行驶途中读取到任意一个有效信标后，将该信标命名为初始信标；查找信标数据库获取初始信标位置；以初始信标为基准，通过信标数据库或道岔数据库向正反两个方向搜索所有的相邻信标并将相邻信标记录为期望信标；列车继续沿股道运行，当读取到第二信标时，将第二信标与所有的所述期望信标进行比对；如果第二信标与期望信标之一匹配，则定位成功；如果不匹配则认为定位失败，将第二信标重新认定为初始信标，返回步骤四继续计算。本发明能实现跨道岔定位从而提高定位效率、还能提高重定位的效率。

Description

轨道交通列车定位方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种轨道交通列车定位方法。

背景技术

在轨道交通自动运行和自动防护技术领域，列车定位方法是首先必须考虑和解决的技术之一。

列车定位，即列车根据轨道上预先布置的信标获取目前列车的位置以及相对轨道运行的方向。列车在进入正式运营前需要通过信标获取自身的位置。

重定位，即列车在读取到信标，但由于信标不满足要求，无法获取列车定位后，再次获取自身位置的过程。

获取位置时，要求列车通过连续的2个定位信标，列车在通过第2个信标的时刻可以计算出自身位置。计算方法为：以第二个信标的数据库位置作为列车坐标，以第一个信标到第二个信标的连线方向为列车相对轨道的运行方向。列车坐标和运行方向组合形成列车运动的矢量方向，称之为获取到列车位置。

在两个信标之间的位置，列车根据上一次读到的信标位置，加上速度和时间的关系(距离＝时间×速度)计算当前列车位置。

目前，列车建立定位的主要步骤为：

列车离开车库时，位置未知，此时列车在定位未知状态；

列车首先通过第一个信标,同时查询自身数据库，获取第一个信标的位置，标记为初始信标，此时列车进入定位初始化状态。

列车继续运行，列车根据上一次读到的信标位置，加上或者减去速度和时间的关系(距离＝时间×速度)计算当前列车可能的两个正向或者反向的坐标。

如果在道岔之前读取到第二个有效信标，则成功建立位置，此时列车进入定位建立状态。

如果运行到道岔之后读取到第二个信标，则无法建立位置，此时列车丢弃所有之前读到的信标信息，重新进入定位未知状态。如果此时列车需要重定位，则需要进入第2步，列车重新搜寻初始信标。

如图1所示，是现有轨道交通列车定位方法中轨道示意图；道岔102连接第一轨道边101和两个第一相邻轨道边102a和102b；如图1中，列车依次通过初始信标104a和相邻信标A即相邻信标104b时，由于两个信标之间不存在道岔102，列车可以建立位置。

而列车依次通过初始信标104a和相邻信标B即相邻信标104c时，由于两个信标之间存在道岔103，而道岔103状态未知，则列车无法建立位置。

由于列车定位功能是控制中心正确进行车辆调度，以及列车能够自动控制的基础，因此列车定位功能的执行效率直接影响车辆从出库到正线运营的时间。

目前存在的问题：

由于现有的定位方法要求初始信标和相邻信标之间不能存在道岔，而道岔又是轨道交通线路不可或缺的设施，因此当车辆跨道岔运动时，无法建立位置，降低的建立位置的效率。

在现有方法中，如果读取第二信标后无法建立位置，将丢弃包括第二信标在内的所有信标信息，导致还列车重定位过程还需要重新搜寻初始信标，重定位效率低。

现有技术中，如名称为《基于RSSI的地铁列车定位方法》、申请号为201110250340.6的中国专利申请，名称为《基于铁路移动通信网络通信基站的列车定位方法》、申请号为201310477121.0的中国专利申请，采用无线或移动基站的方式获取列车位置，误差较大，并且对于无线基站或者移动基站的布置有较高要求，也不便于既有线路改造。

现有技术中，如名称为《适用于CBTC***的静止列车定位方法》、申请号为201210495948.X的中国专利申请，采用无线信号场强的方式定位，不便于既有线路的改造，对于无线基站的布置有较高要求，而且仅针对静止车辆，适用方面较窄。

现有技术中，如名称为《一种列车定位方法及***》、申请号为201310633649.2的中国专利申请以及名称为《适用于不同闭塞制式的列车定位方法》、申请号为200710024560.0的中国专利申请,采用轨道电路的方式获取列车位置，只能获取列车在某个区段，并不能知道列车的精确位置。

现有技术中，如名称为《一种列车定位方法及***》、申请号为201310127510.0的中国专利申请，由于仅通过一个信标及获取位置，无法获取车辆相对轨道的运动方向，也并未解决跨道岔时定位的处理问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轨道交通列车定位方法，能实现跨道岔定位从而提高定位效率、还能提高重定位的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供的轨道交通列车定位方法包括如下步骤：

步骤一、在列车的车载***中设置信标数据库和道岔数据库。

步骤二、将所述列车的初始定位状态设置为未定位。

步骤三、所述列车从所述初始定位状态开始行驶，行驶途中读取到任意一个有效信标后，将该信标命名为初始信标。

步骤四、查找所述信标数据库获取所述初始信标位置；以所述初始信标为基准，通过所述信标数据库或所述道岔数据库向正反两个方向搜索所有的相邻信标并将所述相邻信标记录为期望信标。

步骤五、所述列车继续沿股道运行，当读取到第二信标时，将所述第二信标与所有的所述期望信标进行比对；如果所述第二信标与所述期望信标之一匹配，则定位成功，此时所述第二信标的坐标为列车的位置，所述初始信标与所述第二信标的矢量连线方向为所述列车相对于所述股道的运动方向；如果不匹配则认为定位失败，将所述第二信标重新认定为初始信标，返回步骤四继续计算。

进一步的改进是，所述信标数据库包括轨道中各信标所在的轨道编号和偏离里程数；所述道岔数据库包括轨道中各道岔位置，每个所述道岔连接3条以上的不同编号的轨道边。

进一步的改进是，步骤四中所述初始信标位置由第一轨道编号和第一偏离里程数组成；正方向搜索所述相邻信标的步骤为：

步骤41、通过所述信标数据库搜索所述第一轨道编号所对应的第一轨道边的偏离量为所述第一偏离里程数加1到所述第一轨道边的最大偏离里程数之间是否存在所述相邻信标，如果存在则正方向搜索结束，如果不存在则进行后续步骤42。

步骤42、从所述道岔数据库搜索位于所述第一轨道边的正方向的第一道岔，通过所述第一道岔读取位于所述第一轨道边的正方向且和所述第一轨道边通过所述第一道岔相连的所述第一邻近轨道边；对于各所述第一邻近轨道边，通过所述信标数据库搜索所述第一邻近轨道边的偏离量为1到所述第一邻近轨道边的最大偏离里程数之间的第一个信标作为所述初始信标的相邻信标。

反方向搜索所述相邻信标的步骤为：

步骤43、通过所述信标数据库搜索所述第一轨道边的偏离量为所述第一偏离里程数减1到所述第一轨道边的偏离量为1之间是否存在所述相邻信标，如果存在则反方向搜索结束，如果不存在则进行后续步骤44。

步骤44、从所述道岔数据库搜索位于所述第一轨道边的反方向的第二道岔，通过所述第二道岔读取位于所述第一轨道边的反方向且和所述第一轨道边通过所述第二道岔相连的所述第二邻近轨道边；对于各所述第二邻近轨道边，通过所述信标数据库搜索所述第二邻近轨道边的偏离量为所述第二邻近轨道边的最大偏离里程数到1之间的第一个信标作为所述初始信标的相邻信标。

本发明通过在列车的车载***中设置道岔数据库，并在读取到初始信标之后通过在通过信标数据库或道岔数据库向正反两个方向搜索所有的和初始信标相邻的期望信标，而在列车读取到第二信标，通过第二信标和期望信标的比较就能得到包括了列车精确坐标位置和运动方向的矢量坐标，所以不管第二信标是否跨越道岔，都能实现准确的定位，所以本发明能实现跨道岔定位，而相对于现有技术中无法跨道岔定位，本发明能提高定位效率。

另外，本发明当所读取的第二信标和期望信标不相符时，不需要丢弃所读取到的第二信标的数据，而是将第二信标定义为初始信标并重新开始定位，而相对于现有技术中重定位时需要将之前所有读取到的数据都丢弃，本发明能提高重定位的效率，这样进一步提高了整个定位效率。

另外，本发明方法仅需增加一个道岔数据库就能实现，不需要采用无线或移动基站等设施，成本较低，且定位精度高、能实现矢量位置定位。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有轨道交通列车定位方法中轨道示意图；

图2是本发明实施例轨道交通列车定位方法的流程图；

图3是本发明实施例轨道交通列车定位方法中轨道示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例轨道交通列车定位方法的流程图；如图3所示，是本发明实施例轨道交通列车定位方法中轨道示意图，图3中示意出了第一轨道边1通过第一道岔2连接两条第一邻近轨道边3a和3b，第一轨道边1包括信标4a、4b，第一邻近轨道边3a包括信标4d、第一邻近轨道边3b包括信标4c。

本发明实施例轨道交通列车定位方法包括如下步骤：

步骤一、在列车的车载***中设置信标数据库和道岔数据库。

所述信标数据库包括轨道中各信标所在的轨道编号和偏离里程数。如第一轨道边1的轨道编号为一固定值，第一轨道边1上的各点的位置由偏离里程数确定；第一轨道边1、第一邻近轨道边3a和3b的轨道编号各不相同，第一邻近轨道边3a和3b上的各点的位置也分别由对应的偏离里程数确定。

所述道岔数据库包括轨道中各道岔位置，每个所述道岔连接3条以上的不同编号的轨道边。如图3中，道岔2位于第一邻近轨道边1的正向顶点位置处，道岔2连接了第一轨道边1、第一邻近轨道边3a和3b。

步骤二、将所述列车的初始定位状态设置为未定位。如图1中，当所述列车开始时是位于第一轨道边1上。

步骤三、所述列车从所述初始定位状态开始行驶，行驶途中读取到任意一个有效信标后，将该信标命名为初始信标。如图3中所述初始信标为信标4a。

步骤四、查找所述信标数据库获取所述初始信标4a位置；以所述初始信标4a为基准，通过所述信标数据库或所述道岔数据库向正反两个方向搜索所有的相邻信标并将所述相邻信标记录为期望信标。如图3中信标4b、4c和4d都是期望信标，且分别定义为期望信标1、期望信标2和期望信标3，步骤四中各期望信标的位置是通过从数据库中搜索出来的，通过***软件实现。

所述初始信标4a位置由第一轨道编号和第一偏离里程数组成，第一轨道编号即为第一轨道边1的轨道编号，第一偏离里程数即为所述初始信标4a在所述第一轨道边1上的偏离位置，令第一偏离里程数为Se。

正方向搜索所述相邻信标的步骤为：

步骤41、通过所述信标数据库搜索所述第一轨道编号所对应的第一轨道边1的偏离量为所述第一偏离里程数加1到所述第一轨道边的最大偏离里程数之间是否存在所述相邻信标，即搜索Se+1到Semax之间是否存在所述相邻信标，其中Semax表示所述第一轨道边的最大偏离里程数，如果存在则正方向搜索结束，如果不存在则进行后续步骤42。

步骤42、从所述道岔数据库搜索位于所述第一轨道边1的正方向的第一道岔2，通过所述第一道岔2读取位于所述第一轨道边1的正方向且和所述第一轨道边1通过所述第一道岔2相连的所述第一邻近轨道边，图3中显示了两个所述第一邻近轨道边即第一邻近轨道边3a和3b，图3中也分别用相邻边1和相邻边2表示；对于各所述第一邻近轨道边3a或3b，通过所述信标数据库搜索所述第一邻近轨道边3a或3b的偏离量为1到所述第一邻近轨道边3a或3b的最大偏离里程数之间的第一个信标作为所述初始信标的相邻信标。

由图3可知，本发明实施例方法的正方向搜索中，在所述第一轨道边1上并未搜索到所述初始信标4a的期望信标，所以需要完成步骤42，在步骤42中，分别在第一邻近轨道边3a和3b中搜索到了一个期望信标，分别为期望信标4d和4c。

反方向搜索所述相邻信标的步骤为：

步骤43、通过所述信标数据库搜索所述第一轨道边1的偏离量为所述第一偏离里程数减1到所述第一轨道边的偏离量为1之间是否存在所述相邻信标，即搜索Se-1到1之间是否存在所述相邻信标，如果存在则反方向搜索结束，如果不存在则进行后续步骤44。

步骤44、从所述道岔数据库搜索位于所述第一轨道边1的反方向的第二道岔，通过所述第二道岔读取位于所述第一轨道边1的反方向且和所述第一轨道边1通过所述第二道岔相连的所述第二邻近轨道边；对于各所述第二邻近轨道边，通过所述信标数据库搜索所述第二邻近轨道边的偏离量为所述第二邻近轨道边的最大偏离里程数到1之间的第一个信标作为所述初始信标的相邻信标。

由图3可知，本发明实施例方法的反方向搜索中，在所述第一轨道边1上搜索到所述初始信标4a的期望信标4b，所以不需要完成步骤44。图3中并未示意出所述第二道岔和对应的所述第二邻近轨道边，可以参考位于正方向的所述第一道岔和对应的所述第一邻近轨道边。

步骤五、所述列车继续沿股道运行，当读取到第二信标时，将所述第二信标与所有的所述期望信标进行比对；如果所述第二信标与所述期望信标之一匹配，则定位成功，此时所述第二信标的坐标为列车的位置，所述初始信标与所述第二信标的矢量连线方向为所述列车相对于所述股道的运动方向，即最后能读取即包括坐标值又包括方向值的矢量位置；由于步骤四中所搜索到的所述期望信标不管有没有跨过道岔都是一样的，所以本发明实施例方法能够实现跨道岔定位，能提高定位效率。

如果不匹配则认为定位失败，将所述第二信标重新认定为初始信标，返回步骤四继续计算。也即即使定位失败，所读取的第二信标的值也不需要丢到，所以能提高重定位的效率，并提高整个定位效率。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种轨道交通列车定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在列车的车载***中设置信标数据库和道岔数据库；

步骤二、将所述列车的初始定位状态设置为未定位；

步骤三、所述列车从所述初始定位状态开始行驶，行驶途中读取到任意一个有效信标后，将该信标命名为初始信标；

步骤四、查找所述信标数据库获取所述初始信标位置；以所述初始信标为基准，通过所述信标数据库或所述道岔数据库向正反两个方向搜索所有的相邻信标并将所述相邻信标记录为期望信标；

步骤五、所述列车继续沿股道运行，当读取到第二信标时，将所述第二信标与所有的所述期望信标进行比对；如果所述第二信标与所述期望信标之一匹配，则定位成功，此时所述第二信标的坐标为列车的位置，所述初始信标与所述第二信标的矢量连线方向为所述列车相对于所述股道的运动方向；如果不匹配则认为定位失败，将所述第二信标重新认定为初始信标，返回步骤四继续计算。

2.如权利要求1所述的轨道交通列车定位方法，其特征在于：所述信标数据库包括轨道中各信标所在的轨道编号和偏离里程数；所述道岔数据库包括轨道中各道岔位置，每个所述道岔连接3条以上的不同编号的轨道边。

3.如权利要求2所述的轨道交通列车定位方法，其特征在于：步骤四中所述初始信标位置由第一轨道编号和第一偏离里程数组成；

正方向搜索所述相邻信标的步骤为：

步骤41、通过所述信标数据库搜索所述第一轨道编号所对应的第一轨道边的偏离量为所述第一偏离里程数加1到所述第一轨道边的最大偏离里程数之间是否存在所述相邻信标，如果存在则正方向搜索结束，如果不存在则进行后续步骤42；

步骤42、从所述道岔数据库搜索位于所述第一轨道边的正方向的第一道岔，通过所述第一道岔读取位于所述第一轨道边的正方向且和所述第一轨道边通过所述第一道岔相连的第一邻近轨道边；对于各所述第一邻近轨道边，通过所述信标数据库搜索所述第一邻近轨道边的偏离量为1到所述第一邻近轨道边的最大偏离里程数之间的第一个信标作为所述初始信标的相邻信标；

反方向搜索所述相邻信标的步骤为：

步骤43、通过所述信标数据库搜索所述第一轨道边的偏离量为所述第一偏离里程数减1到所述第一轨道边的偏离量为1之间是否存在所述相邻信标，如果存在则反方向搜索结束，如果不存在则进行后续步骤44；

步骤44、从所述道岔数据库搜索位于所述第一轨道边的反方向的第二道岔，通过所述第二道岔读取位于所述第一轨道边的反方向且和所述第一轨道边通过所述第二道岔相连的第二邻近轨道边；对于各所述第二邻近轨道边，通过所述信标数据库搜索所述第二邻近轨道边的偏离量为所述第二邻近轨道边的最大偏离里程数到1之间的第一个信标作为所述初始信标的相邻信标。