CN113844508B - 基于车车通信的移动授权计算方法和移动授权管理*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于车车通信的移动授权计算方法和移动授权管理***。该方法包括以下步骤：车载计算单元基于运行计划确定的运行路径长度和当前列车制动性能，确定本车的最大资源申请范围；车载计算单元基于最大资源申请范围及列车当前运行速度，计算前车搜索范围；基于前车搜索范围，确认需要关注的同一运行段上需要关注的前车；若前车运行方向与后车相同，则调整最大申请范围为本车车头位置至前车车位防护点之间范围为资源申请范围，按调整后的范围进行移动授权；若前车运行方向与后车相反，按最大资源申请范围进行移动授权。该方法和***可在保证安全的前提下实现列车在线路上的灵活运行。

Description

基于车车通信的移动授权计算方法和移动授权管理***

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种基于车车通信的移动授权计算方法。

背景技术

传统的CBTC通过ATS***制定运行计划,并形成一段一段进路下发到CI，CI通过进路的防护关系来触发进路，ZC基于CI的进路办理情况和列车位置为列车计算移动授权。通过上述描述可知，目前CBTC***列车运行都是基于既有进路，灵活性较差，***间交互复杂。

车车通信改变了以传统CBTC***中以ZC\CI轨旁设备为核心的列控***架构模式，变成以列车为核心的列车控制***，使列车具有自主计算移动授权的能力。但现有技术中，基于车车通信的移动授权管理***存在稳定性差、灵活性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于至少解决前述技术问题之一，提供一种可保证安全的前提下实现列车在线路上的灵活运行的基于车车通信的移动授权计算方法和移动授权管理***。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于车车通信的移动授权计算方法，包括以下步骤：

车载计算单元基于其最大制动距离和运行路径长度，确定本车的最大资源申请范围；所述运行路径长度根据列车运行计划确定；

车载计算单元基于最大资源申请范围及本车当前运行速度，计算前车搜索范围；

基于前车搜索范围，确认需要关注的同一运行段上需要关注的前车；

若关注的前车当前位置位于最大资源申请范围内，则本车获取前车的运行方向、前车车尾防护点信息，并判断前车运行方向：

若前车运行方向与本车相同，则调整最大申请范围为本车车头位置至前车车位防护点之间范围为实际资源申请范围；

若前车运行方向与本车相反，最大资源申请范围为实际资源申请范围；

根据实际资源申请范围确定移动授权范围。

本发明一些实施例中，所述方法进一步包括：

若前车运行方向与本车运行方向相反，前车判断本车最大资源申请范围与前车自身期望资源申请范围是否重合：

若是，在最大资源申请范围内，排除前车期望资源申请范围后，为实际资源申请范围；

若否，最大资源申请范围为实际资源申请范围。

本发明一些实施例中，若前车运行方向与本车运行方向相反，且本车最大资源申请范围与自身期望资源申请范围存在重合，则基于列车运行信息为前车和本车设定优先级，优先级高的列车优先使用该范围内资源。

本发明一些实施例中，根据实际资源申请范围确定移动授权范围的方法包括：

判断本车对前方资源申请是否完成；

若是，移动授权范围为本车当前位置至没有完成资源申请的资源防护点之间的范围；

若否，移动授权范围为实际资源申请范围。

本发明一些实施例中，计算本车最大资源申请范围的方法为：

L资源申请范围最大值＝min{Sats运行路径长度，S最大制动距离}；

其中：

Sats运行路径长度为基于列车运行计划确定的，列车当前位置与本次列车运行目的地之间的距离，S最大制动距离为列车最大制动距离。

本发明一些实施例中，所述最大制动距离的计算方法为：

其中：

S为S最大制动距离；v_A为目标点要求的限速值，一般为0；a₁为列车理论加速度值；t₁为列车制动命令发出最大延迟时间；a₁为线路最大下坡坡度引起的加速度值；t₂为列车制动生效最大延迟时间；a₃为列车GEBR值。

本发明一些实施例中，计算前车搜索范围的方法为：

L前车搜索范围＝L资源申请范围最大值+2*v列车当前速度*(t车车间建立通信最大延迟时间+t车地间建立通信最大延迟时间)。

本发明一些实施例中，所述方法进一步包括，当本车为降级列车时，确定移动授权范围的方法进一步包括：

将降级列车的进路加入移动授权范围。

本发明一些实施例进一步提供一种移动授权管理***，包括：

列车：其上设置有车载计算单元，用于根据前述的计算方法进行移动授权计算；

对象管理器：用于根据列车的移动授权计算结果，进行轨道资源的管理。

本发明一些实施例中，所述***进一步包括：

管理员列车：其上设置有车载计算单元，用于根据前述的计算方法进行移动授权计算；所述管理员列车用于降级列车的移动授权计算；

列车监控中心：触发降级列车进路，并将降级列车进路下发给管理员列车；

所述管理员列车进一步被配置为：进行降级列车的移动授权计算时，将降级列车的进路加入移动授权范围。

本发明一些实施例中，所述资源包括但不限于道岔、PSD、ESB、车库门、SPKS、TSR。

较现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提出一种车车通信条件下移动授权的计算方法，在保证安全的前提下实现列车在线路上的灵活运行。

(2)本发明提出前车搜索范围、资源申请范围、移动授权范围三个概念和计算方法，可清晰、灵活进行移动授权计算。

(3)本发明提出一种车车之间交互资源的方法，可解决同向或对向列车之间的资源交互问题，并统一了降级列车与在线列车移动授权计算的逻辑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于车车通信的移动授权管理逻辑原理图；

图2为列车移动授权计算范围示意图；

图3为两列车资源申请范围无重合状态示意图；

图4为两列车资源申请范围有重合状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1，本发明第一实施例提出一种基于车车通信的移动授权计算方法。该方法基于车车通信而实现，其中，每列车上均搭载车载计算***(OBC)，可进行移动授权计算，运行于轨道上的列车可进行车与车之间的相互通信，通信信息包括但不限于列车控制信号、列车运行信息等。该方法的实现还基于轨旁资源控制器(OC)，资源包括但不限于列车运行所需的道岔、PSD、ESB、车库门、SPKS、TSR。

本发明提出的移动授权计算方法包括以下步骤。

S1：车载计算单元基于其最大制动距离和运行路径长度，确定本车的最大资源申请范围；运行路径长度根据列车运行计划确定。

具体的，本发明所述的本车是指相对具有移动授权需求的列车。可通过本车的车载计算单元计算本车的最大资源申请范围。最大资源申请范围用于表达本车可申请资源的最大范围，用一个与本车之间的距离值来表达。该距离值与本车之间的轨道资源为可选的申请资源。

本发明一些实施例中，最大资源申请范围的计算方法如下。

L_{资源申请范围最大值}＝min{S_{ats运行路径长度}，S_{最大制动距离}}；

其中：

S_{ats运行路径长度}为基于列车运行计划确定的，本车当前位置与本次列车运行目的地之间的距离，S_{最大制动距离}为列车最大制动距离。S_{ats运行路径长度}可通过ATS***下发至车辆。

本发明一些实施例中，最大制动距离与车辆的运行性能有关，其的计算方法为：

其中：

S为S_{最大制动距离}；v_A为目标点要求的限速值，一般为0；a₁为列车理论加速度值；t₁为列车制动命令发出最大延迟时间；a₁为线路最大下坡坡度引起的加速度值；t₂为列车制动生效最大延迟时间；a₃为列车GEBR值。

S2：车载计算单元基于最大资源申请范围及本车当前运行速度，计算前车搜索范围。

前车搜索范围，用于表示本车可在距其多大的距离范围内，搜索到其他车辆。

本发明一些实施例中，计算前车搜索范围的方法为：

L_{前车搜索范围}＝L_{资源申请范围最大值}+2*v_{列车当前速度}*(t_{车车间建立通信最大延迟时间}+t_{车地间建立通信最大延迟时间})。

S3：基于前车搜索范围，确认同一运行段上需要关注的前车。

计算出前车搜索范围后，根据本车从OC实时获取的列车位置列表，可获得有哪些车辆位于当前搜索范围内，这些前车可被搜索到。

S4：若关注的前车当前位置位于最大资源申请范围内，则本车获取前车的运行方向、前车车尾防护点信息(对应前车车尾位置)，并判断前车运行方向：

若前车运行方向与本车相同，则调整最大申请范围为本车车头位置至前车车尾防护点之间范围为实际资源申请范围；即，在本车车头至前车车尾距离范围内的资源具有可被申请的可能性；

若前车运行方向与本车相反，最大资源申请范围为实际资源申请范围。

步骤S4中实际资源申请范围，可通过前车的车载控制器计算，并经车车通信反馈给后车。

参考图3和图4，更进一步的，本发明一些实施例中，实际资源申请范围的确定方法进一步包括：

若前车运行方向与本车运行方向相反，前车判断本车最大资源申请范围与自身期望资源申请范围是否重合，即判断前车是否也具有同范围内资源使用需求：

若是，则前车和本车存在资源使用的冲突，在最大资源申请范围内，排除前车期望资源申请范围后，为实际资源申请范围；

若否，最大资源申请范围为实际资源申请范围。

更进一步的，本发明一些实施例中，若前车运行方向与本车运行方向相反，且本车最大资源申请范围与自身期望资源申请范围存在重合，则基于列车运行信息为前车和后车设定优先级，优先级高的列车有限使用该重合范围内资源。优先级处理的设定规则包括但不限于列车ID、列车运行目的地时刻等，优先级高的可获取到最大资源范围，优先级低的需回撤本方资源申请范围。

在前述步骤中，根据实际资源申请范围，搜索可用资源。

举例说明：以道岔资源的申请为例，明确实际资源申请范围后，向OC申请道岔资源，如果道岔当前位置与期望位置不符，则OC在满足以下条件时，可动作道岔：

1)道岔区域无占用；

2)当前时刻没有其它列车的道岔动作申请；

3)当前时刻道岔没有正在执行的动作；

当道岔资源锁闭后，向当前列车反馈执行成功并锁闭。

S5：根据实际资源申请范围确定移动授权范围。

本发明一些实施例中，根据实际资源申请范围确定移动授权范围的方法包括：

判断本车对前方资源申请是否完成；

若是，移动授权范围为本车当前位置至没有完成资源申请的资源防护点之间的范围；

若否，移动授权范围为实际资源申请范围。

具体的说，当列车前方资源申请没有完成时，移动授权范围最远到没有完成资源申请的防护点位置，例如：道岔区域的始端、站台的始端、车库门区域的始端等。当列车前方资源申请完成时，移动授权范围最远到资源申请范围的终点。

本发明一些实施例中，方法进一步包括：对降级列车进行管理，确定降级列车移动授权范围时：将降级列车的进路加入移动授权范围。

降级列车，本身与其它列车或地面没有通信，也就无法交互信息，只能由中心ATS下发进路命令给OC管理员，然后由管理员作为降级列车的替代者，与其它正常运行的列车，进行资源的交互。这样就使降级列车资源管理和正常列车资源管理的过程进行了统一。

OC管理员接收到进路信息之后，将进路长度作为资源申请最大范围，并生成前车搜索范围，然后类似的根据前车方向进行相应的处理，有重合情况时，降级列车享有最高优先级，直到OC管理员确定资源管理范围与降级进路范围一致后，生成降级列车移动授权范围(此时移动授权范围与资源申请范围是一致的)，开放降级进路，此时降级列车可按照进路开放信号行车。

以上是一种解决降级列车和正常运行列车之间资源交互的一种方法，效果是统一移动授权处理，简化***逻辑。

本发明第二实施例进一步提供一种移动授权管理***，包括：

列车：包括了在运行线路上行驶的所有列车，即包括了前车、本车、降级列车等；每个列车上均设置有车载计算单元，用于根据前述的计算方法进行移动授权计算；

对象管理器：可与列车进行通信，用于根据列车的移动授权计算结果，进行轨道资源的管理。

本发明一些实施例中，所述***进一步包括：

管理员列车：其上设置有车载计算单元，用于根据第一实施例中所述的计算方法进行移动授权计算；所述管理员列车用于降级列车的移动授权计算；

列车监控中心：触发降级列车进路，并将降级列车进路下发给管理员列车；

所述管理员列车进一步被配置为：进行降级列车的移动授权计算时，将降级列车的进路加入移动授权范围。

具体的，基于以上步骤，可在监控中心设立具有相同移动授权计算逻辑的管理员列车，作为降级列车的管理者，由ATS触发降级列车进路，并将此进路下发给管理员列车，管理员列车将此进路作为作为移动授权范围，并与其它在线列车及OC进行交互，实现了降级列车管理与在线列车移动授权计算的统一。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于车车通信的移动授权计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

车载计算单元基于其最大制动距离和运行路径长度，确定本车的最大资源申请范围；所述运行路径长度根据列车运行计划确定；

车载计算单元基于最大资源申请范围及本车当前运行速度，计算前车搜索范围；

基于前车搜索范围，确认需要关注的同一运行段上需要关注的前车；

若关注的前车当前位置位于最大资源申请范围内，则本车获取前车的运行方向、前车车尾防护点信息，并判断前车运行方向：

若前车运行方向与本车相同，则调整最大申请范围为本车车头位置至前车车位防护点之间范围为实际资源申请范围；

若前车运行方向与本车相反，最大资源申请范围为实际资源申请范围；

根据实际资源申请范围确定移动授权范围；

其中：

计算本车最大资源申请范围的方法为：

L_{资源申请范围最大值}＝min{S_{ats运行路径长度}，S_{最大制动距离}}；

其中：

S_{ats运行路径长度}为基于列车运行计划确定的，列车当前位置与本次列车运行目的地之间的距离，S_{最大制动距离}为列车最大制动距离；

所述最大制动距离的计算方法为：

其中：

S为S_{最大制动距离}；v_A为目标点要求的限速值，一般为0；a₁为列车理论加速度值；t₁为列车制动命令发出最大延迟时间；a₂为线路最大下坡坡度引起的加速度值；t₂为列车制动生效最大延迟时间；a₃为列车GEBR值；

计算前车搜索范围的方法为：

L_{前车搜索范围}＝L_{资源申请范围最大值}+2*v_{列车当前速度}*(t_{车车间建立通信最大延迟时间}+t_{车地间建立通信最大延迟时间})。

2.如权利要求1所述的基于车车通信的移动授权计算方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若前车运行方向与本车运行方向相反，前车判断本车最大资源申请范围与前车自身期望资源申请范围是否重合：

若是，在最大资源申请范围内，排除前车期望资源申请范围后，为实际资源申请范围；

若否，最大资源申请范围为实际资源申请范围。

3.如权利要求2所述的基于车车通信的移动授权计算方法，其特征在于，若前车运行方向与本车运行方向相反，且本车最大资源申请范围与自身期望资源申请范围存在重合，则基于列车运行信息为前车和本车设定优先级，优先级高的列车优先使用该范围内资源。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的基于车车通信的移动授权计算方法，其特征在于，根据实际资源申请范围确定移动授权范围的方法包括：

判断本车对前方资源申请是否完成；

若是，移动授权范围为本车当前位置至没有完成资源申请的资源防护点之间的范围；

若否，移动授权范围为实际资源申请范围。

5.如权利要求1所述的基于车车通信的移动授权计算方法，其特征在于，所述方法进一步包括，当本车为降级列车时，确定移动授权范围的方法进一步包括：

将降级列车的进路加入移动授权范围。

6.一种移动授权管理***，其特征在于，包括：

列车：其上设置有车载计算单元，用于根据权利要求1至5中任意一项所述的计算方法进行移动授权计算；

对象管理器：用于根据列车的移动授权计算结果，进行轨道资源的管理。

7.如权利要求6所述的移动授权管理***，其特征在于，所述***进一步包括：

管理员列车：其上设置有车载计算单元，用于根据权利要求1至5中任意一项所述的计算方法进行移动授权计算；所述管理员列车用于降级列车的移动授权计算；

列车监控中心：触发降级列车进路，并将降级列车进路下发给管理员列车；

所述管理员列车进一步被配置为：进行降级列车的移动授权计算时，将降级列车的进路加入移动授权范围。

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