CN106347414B - 一种用于列车相向运行时移动授权的计算方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于列车相向运行时移动授权的计算方法以及装置。其中，所述方法包括：获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；根据所述相邻列车的行驶信息判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量；在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于所述最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权。通过本发明，能够避免相向运行的列车发生相撞或因为资源争抢死锁而无法继续运行等问题。
Description
技术领域
本发明涉及列车的移动授权领域，具体地，涉及一种用于列车相向运行时移动授权的计算方法以及装置。
背景技术
列车相向运行时需要通过限制两列列车的移动授权来防护两者迎面相撞。现有的CBTC(Communication Based Train Control System，基于无线通信的列车自动控制***)一般通过联锁设备利用预先设置的敌对关系来防止两条相向进路同时办理成功。ZC(ZoneController,区域控制器)视基于联锁设备的进路办理情况为列车计算移动授权，通过进路的敌对关系互斥，从而保证两列车的移动授权互不重叠，防护两列车迎面相撞的情况。
图1是现有技术中防护两列车迎面相撞的示意图。如图1所示，联锁设备保证S1-S3与S4-S2的进路不能同时办理成功。于是，S1开放(绿灯时)，S4只能是红灯。ZC根据信号状态，将发给列车V1的移动授权限制在S3，将发给列车V2的移动授权限制在S4，从而列车V1与列车V2就可以实现相向运行而不相撞的情况。
随着科学技术的发展，通过车载设备自身接收周边列车的状态，在无需联锁设备、ZC等车站设备辅助的情况下实现列车自律控制逐渐成为列车控制***的发展方向(基于车车通信的列车控制***)。图2是现有技术中使用基于车车通信的列车控制***时计算移动授权的示意图。如图2所示，使用基于车车通信的列车控制***，没有联锁设备、ZC以及第三方的资源分配设备。对于列车相向运行的情况，如果没有好的控制策略，会导致列车发生相撞或因为资源争抢死锁而无法继续运行等情况。具体地，当列车V1的移动授权MA1延伸时，列车V2的移动授权MA2也同时延伸，若两者的移动授权重叠会导致列车相撞的危险；当列车V1的移动授权MA1和列车V2的移动授权MA2同时延伸，列车V1和列车V2发现二者的移动授权重叠，同时回撤，再次延伸，再次回撤，导致两者的移动授权都无法继续延伸，形成死锁，无法行车。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于列车相向运行时移动授权的计算方法以及装置。其中，所述方法能够避免相向运行的列车发生相撞或因为资源争抢死锁而无法继续运行等问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于列车相向运行时移动授权的计算方法。所述方法包括：
获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；
根据所述相邻列车的行驶信息判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量；
在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于所述最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权。
可选地，所述方法还包括：
在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距小于计算得到的最小安全余量的情况下，保持当前自身的移动授权不变。
可选地，所述方法还包括：
在本列车运行方向或运行路径发生变化的情况下，则本列车的移动授权在变化时刻的列车位置重新开始延伸。
可选地，所述获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息之前，所述方法还包括：
在本列车初次计算移动授权的情况下，将本列车的移动授权延伸为本列车当前速度下的紧急制动距离。
可选地，所述方法还包括：
根据以下公式一计算得到所述紧急制动距离：
Seb＝(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式一
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，aeb表示本列车的紧急制动率，gra表示本列车行驶全线最大的线路坡度，Seb表示本列车在当前速度下的紧急制动距离。
可选地，所述方法还包括：
根据以下公式二计算得到所述最小安全余量：
Smin＝2(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式二
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，aeb表示本列车的紧急制动率，gra表示本列车行驶全线最大的线路坡度，Smin表示所述最小安全距离。
可选地，所述方法还包括：
根据以下公式三计算得到所述最大移动授权：
MAmax＝k·(Vcurrent·Vcurrent)/(2(asb)) 公式三
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，asb表示自动驾驶的常用制动率，k表示常数，MAmax表示所述最大移动授权。
相应地，本发明还提供一种用于列车相向运行时移动授权的计算装置。所述装置包括：
获取单元，用于获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；
资源管理单元，用于根据所述相邻列车的行驶信息判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量，在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于所述最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权；
信息发送单元，用于将包含本列车的移动授权的本车信息发送至所述相邻列车。
可选地，所述装置包括：
识别单元，用于在预设范围内识别与本列车相向运行的相邻列车。
可选地，所述获取单元，还用于获取与本列车相向运行的相邻列车的通信状态；
相应地，所述资源管理单元，还用于在所述通信状态为中断的情况下，将本列车的移动授权置为无效，并使得本列车紧急制动。
通过上述技术方案，获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；并根据相邻列车的行驶信息判断相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量；在判断相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权，从而能够避免相向运行的列车发生相撞或因为资源争抢死锁而无法继续运行等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1是现有技术中防护两列车迎面相撞的示意图；
图2是现有技术中使用基于车车通信的列车控制***时计算移动授权的示意图；
图3是本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算方法的流程图；
图4是本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算方法的工作流程图；
图5是本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算装置的结构示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
图3是本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算方法的流程图。如图3所示，本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算方法包括：
在步骤S101中，获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息。
具体地，在本列车的运行线路的预设范围内对列车进行筛选和排序，识别得到本列车前方的列车和本列车后方的列车，并与本列车前方迎面驶来的列车建立持续通信，获取该列车的行驶信息。其中，所述行驶信息包括该列车的行驶速度、当前位置、行驶方向以及移动授权。
更为具体地，在该步骤之前，所述方法还包括：在本列车初次计算移动授权的情况下，将本列车的移动授权延伸为本列车当前速度下的紧急制动距离。
优选地，所述方法还包括：根据以下公式一计算得到所述紧急制动距离：
Seb＝(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式一
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，aeb表示本列车的紧急制动率，gra表示本列车行驶全线最大的线路坡度，Seb表示本列车在当前速度下的紧急制动距离。
接着，在步骤S102中，根据所述相邻列车的行驶信息判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量。
其中，所述移动授权(Movement Authority，简称MA)指的是列车按照给定的运行方向，被授权进入和通过一个特定的轨道区段。
优选地，所述方法还包括：根据以下公式二计算得到所述最小安全余量：
Smin＝2(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式二
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，aeb表示本列车的紧急制动率，gra表示本列车行驶全线最大的线路坡度，Smin表示所述最小安全距离。
最后，在步骤S103中，在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于所述最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权。
具体地，所述方法还包括：在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距小于计算得到的最小安全余量的情况下，保持当前自身的移动授权不变。
优选地，所述方法还包括：根据以下公式三计算得到所述最大移动授权：
MAmax＝k·(Vcurrent·Vcurrent)/(2(asb)) 公式三
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，asb表示自动驾驶的常用制动率，k表示常数，MAmax表示所述最大移动授权。
可选地，所述方法还包括：在本列车运行方向或运行路径发生变化的情况下，则本列车的移动授权在变化时刻的列车位置重新开始延伸。
在具体的实施方式中，本列车的移动授权的初始状态为本列车未启动时所在的位置。在本列车启动后，首先将本列车的移动授权延伸为本列车当前速度下的紧急制动距离。然后，每个周期T以本列车运行的最大速度Vmax向本列车的运行方向延伸本列车的移动授权，也就是说，每个周期T在上一个周期的移动授权的基础上增加Vmax·T，使得本列车的移动授权不断向前延伸。与此同时，本列车每个周期还需要判断本列车当前的移动授权与迎面驶来的相邻列车的移动授权的间隔是否小于最小安全余量。如果本列车当前的移动授权与迎面驶来的相邻列车的移动授权的间隔不小于最小安全余量，本列车按照自身运行的最大速度继续向前延伸移动授权，直到当前的移动授权达到计算得到的最大移动授权，则不再继续延伸。如果本列车当前的移动授权与迎面驶来的相邻列车的移动授权的间隔小于最小安全余量，本列车当前的移动授权保持上一周期的移动授权不变，即不再延伸，除非本列车的运行方向和运行路径与原方向或原路径相比发生变化。当本列车的运行方向或运行路径发生变化，则本列车的移动授权从变化时刻的列车位置重新开始延伸。
图4是本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算方法的工作流程图。如图4所示，在本列车计算移动授权MA1的情况下，首先判断该次计算MA1是否是初次计算MA1，若是，则根据本列车的当前速度计算得到紧急制动距离Seb，并将本列车的移动授权MA1延伸为紧急制动距离Seb；若不是，则在预设周期T(铁路上T一般为200ms)内，以本列车运行的最大速度Vmax向本列车的运行方向延伸本列车的移动授权。然后，判断本列车的移动授权是否超越计算得到的最大移动授权MAmax，若本列车的移动授权MA1超越最大的移动授权MAmax，则保持本列车的移动授权MA1不变；若本列车的移动授权MA1没有超越最大的移动授权MAmax，则通过通信装置获取与本列车相向运行的对向列车的移动授权MA2，并判断本列车的移动授权MA1与相向运行的相邻列车的移动授权MA2的间距是否小于计算得到的最小安全余量Smin。若MA1和MA2的间距小于Smin，则保持本列车的移动授权MA1不变，同时对向列车的移动授权MA2回撤，以确保MA1和MA2的间距大于等于Smin；若MA1和MA2的间距大于或等于Smin，则判断本列车/对向列车的运行方向或运行路径是否发生变化。若本列车的运行方向或运行路径发生变化，则重新计算本列车的移动授权MA1，也就是重新进入初次计算MA1的流程。若本列车的运行方向或运行路径没有发生变化，则在该周期T内，将本列车的移动授权MA1向前延伸一个最大速度Vmax乘以一个周期T的距离。
本实施例通过获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；并根据相邻列车的行驶信息判断相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量；在判断相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权，从而能够避免相向运行的列车发生相撞或因为资源争抢死锁而无法继续运行等问题。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
图5是本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算装置的结构示意图。如图5所示，本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算装置包括：获取单元202、资源管理单元203以及信息发送单元204，其中，所述获取单元202与所述资源管理单元203连接，所述资源管理单元203与所述信息发送单元204连接，
所述获取单元202，用于获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；
所述资源管理单元203，用于根据所述相邻列车的行驶信息判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量，在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于所述最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权；
所述信息发送单元204，用于将包含本列车的移动授权的本车信息发送至所述相邻列车。
在本发明一可选实施例中，所述装置还包括：
识别单元201，用于在预设范围内识别与本列车相向运行的相邻列车。
在本发明另一可选实施例中，所述获取单元202，还用于获取与本列车相向运行的相邻列车的通信状态；相应地，所述资源管理单元203，还用于在所述通信状态为中断的情况下，将本列车的移动授权置为无效，并使得本列车紧急制动。
在具体的实施方式中，所述识别单元201在本列车的运行路线的预设范围内对列车进行筛选和排序，识别得到本列车前方的列车和本列车后方的列车，并与本列车相向驶来的列车建立持续通信。所述获取单元202保持与相邻列车进行信息交互，并监督相邻列车的通信状态，以及获取迎面驶来的列车的行驶信息。所述资源管理单元203计算本列车的移动授权需求以及可延伸范围，并根据相邻列车的行驶信息包含的移动授权对本车的移动授权的计算进行修正。进一步地，所述资源管理单元203还接收来自所述获取单元202的通信状态，在根据通信状态发现通信中断的情况下，将本车的移动授权置为无效，而且使得本列车紧急制动。在本车的移动授权计算完成后，通过信息发送单元204将包含本列车的移动授权的本车信息发送至迎面驶来的相邻列车。其中，所述本车信息还包括本列车的行驶速度、位置以及行驶方向。
对于本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算装置中还涉及的具体细节已在本发明一实施例提供的用于列车相向运行时移动授权的计算方法中作了详细的描述，在此不再赘述。
通过功能模块的划分，实现列车交互、资源管理的单元的独立工作。此外，本申请支撑车车通信的移动授权的计算，实现简化装置配置的目的，而且列车按需计算移动授权，在必须的线路资源需求基础上实现资源计算，提高***的运行效率。
应当注意的是，在本发明的***的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合，例如，可以将一些部件组合为单个部件，或者可以将一些部件进一步分解为更多的子部件。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的***中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上实施方式仅适于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (9)
1.一种用于列车相向运行时移动授权的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；
根据所述相邻列车的行驶信息判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量；
在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于所述最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权；
在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距小于计算得到的最小安全余量的情况下，保持当前自身的移动授权不变。
2.根据权利要求1所述的用于列车相向运行时移动授权的计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
在本列车运行方向或运行路径发生变化的情况下，则本列车的移动授权在变化时刻的列车位置重新开始延伸。
3.根据权利要求1所述的用于列车相向运行时移动授权的计算方法，其特征在于，所述获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息之前，所述方法还包括：
在本列车初次计算移动授权的情况下，将本列车的移动授权延伸为本列车当前速度下的紧急制动距离。
4.根据权利要求3所述的用于列车相向运行时移动授权的计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据以下公式一计算得到所述紧急制动距离：
Seb＝(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式一
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，aeb表示本列车的紧急制动率，gra表示本列车行驶全线最大的线路坡度，Seb表示本列车在当前速度下的紧急制动距离。
5.根据权利要求1所述的用于列车相向运行时移动授权的计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据以下公式二计算得到所述最小安全余量：
Smin＝2(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式二
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，aeb表示本列车的紧急制动率，gra表示本列车行驶全线最大的线路坡度，Smin表示所述最小安全距离。
6.根据权利要求1所述的用于列车相向运行时移动授权的计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据以下公式三计算得到所述最大移动授权：
MAmax＝k·(Vcurrent·Vcurrent)/(2(asb)) 公式三
其中，Vcurrent表示本列车的当前速度，asb表示自动驾驶的常用制动率，k表示常数，MAmax表示所述最大移动授权。
7.一种用于列车相向运行时移动授权的计算装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取与本列车相向运行的相邻列车的行驶信息；
资源管理单元，用于根据所述相邻列车的行驶信息判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距是否小于计算得到的最小安全余量，在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距不小于所述最小安全余量的情况下，在每个预设周期内，以本列车运行的最大速度向运行方向延伸本列车的移动授权，直到本列车的移动授权达到计算得到的最大移动授权；用于在判断所述相邻列车的移动授权与本列车的移动授权的间距小于计算得到的最小安全余量的情况下，保持当前自身的移动授权不变；
信息发送单元，用于将包含本列车的移动授权的本车信息发送至所述相邻列车。
8.根据权利要求7所述的用于列车相向运行时移动授权的计算装置，其特征在于，所述装置包括：
识别单元，用于在预设范围内识别与本列车相向运行的相邻列车。
9.根据权利要求7所述的用于列车相向运行时移动授权的计算装置，其特征在于，
所述获取单元，还用于获取与本列车相向运行的相邻列车的通信状态；
相应地，所述资源管理单元，还用于在所述通信状态为中断的情况下，将本列车的移动授权置为无效，并使得本列车紧急制动。
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