CN113997986B - 列车自主调度的车载列车自动监督***及自主调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种列车自主调度的车载列车自动监督***及自主调度方法。监督***包括：车载ATS单元：与地面ATS***通信，以获取列车运营数据，列车运营数据包括车辆进路命令、行驶计划、车辆信息等；车载CI单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互；车载ATP单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互；车载ZC单元：与车载CI通信，以获取车辆进路状态；与车载ATP单元通信，以向车载ATP单元传输行车许可指令；车载ATS单元进一步包括：控制模式切换模块，控制车辆在车载ATS控制模式和地面ATS控制模式间切换。该***和方法由地面ATS***和车载ATS单元共同配合实现列车的调度控制，可保证车辆的正常运行。
Description
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CBTC***在实现列车调度时，需要由放置在控制中心的中心ATS***为注册列车生成进路命令，然后由轨旁CI为列车的进路办理，最后由ZC计算MA给列车，实现列车走行的授权。
图1a所示为现有技术中CBTC***控制原理图，其信息传输流为地面ATS收集列车信息并设计进路后向CI发出进路命令->CI收到进路命令后进行进路办理->ZC依据进路信息完成MA计算后传给列车。其通信通过程包括骨干网通信和无线通信，且信息需要从列车传到轨旁再到控制中心，然后再反向传回列车，通信链路长，费时久，导致进路办理效率低下，影响列车运行效率，且***可靠性低。
当列车实际运行图与计划图发生偏移时，需要由中心ATS计算列车新的停站时间和区间运行等级，通过DCS***传给列车，由列车进行执行，同样具有通信链路长，费时久，效率低下的问题。同时，由于所有列车进路命令的生成均由集中部署在控制中心的中心ATS***完成，属于集中控制方式，一旦中心ATS故障，将导致全线列车自动进路办理功能的丧失。
发明内容
本发明的目的在于至少解决前述技术问题之一，提供一种新型架构的列车自动监督***，以期提高列车运营调度的可靠性。
为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种列车自主调度的车载列车自动监督***，包括：
车载ATS单元：与地面ATS***通信，以获取列车运营数据，所述列车运营数据包括车辆进路命令、行驶计划、车辆信息等；
车载CI单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互；
车载ATP单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互；
车载ZC单元：与车载CI通信，以获取车辆进路命令；与车载ATP单元通信，以向车载ATP单元传输行车许可指令；
所述车载ATS单元进一步包括：
控制模式切换模块：用于在控制模式一和控制模式二间切换，所述车载ATS单元工作在控制模式一时，其转发地面ATS***的运营数据至车载CI单元，列车按地面ATS***的运营指令行车；所述车载ATS单元工作在控制模式二时，其接收地面ATS***发送的运营数据，根据行驶计划自主计算运营计划。
本发明一些实施例中，所述地面ATS***进一步被配置为可向车载ATS单元发送控制模式切换指令；
所述车载ATS单元按控制模式切换指令将控制模式在控制模式一和控制模式二之间切换。
本发明一些实施例中，所述监督***进一步包括：
通信检测单元：用于检测车载ATS单元与地面ATS***之间是否可正常通信；
所述车载ATS单元在通信检测单元反馈通信异常信号时，将控制模式切换至控制模式二。
本发明一些实施例中，所述列车进一步包括定位单元，用于获取列车当前位置；所述运行计划进一步包括运行线路信息；
所述车载ATS单元进一步包括：
运行线分配模块：接收地面ATS***发送的运行线路信息，以及，定位单元发送的车辆当前位置信息，查找列车的目的地站台和终点站台，且在列车到达目的站台后，按调度员经地面ATS***设定的调整时间自主设置停站时间；
所述运行线分配模块进一步被配置为：在获取地面ATS***取消行驶计划指令时，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
本发明一些实施例中，所述运营数据进一步包括班次信息，所述班次信息包括列车运行路径、经停站点、到站时间和离站时间；
所述车载ATS单元进一步包括：
班次分配模块：获取地面ATS***分包发送的本车班次信息，并重新组包复原班次信息，解析当前班次信息获得车次信息，并根据车次信息自主生成进路命令和运营等级；
所述班次分配模块进一步被配置为：在收到地面ATS***发送的新的班次信息时，更新生成进路命令和运营等级；在获取地面ATS***取消班次指令时，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
本发明一些实施例中，所述车载ATS单元进一步被配置为在行驶形式计划与地面ATS***发送的行驶计划发生偏差时，自主生成停站时间调整信号，或，运行等级调整信号。
本发明一些实施例中，进一步提供一种列车自主调度方法，包括以下步骤：
车载ATS单元与地面ATS***通信，获取列车运营数据，所述列车运营数据包括车辆进路命令、行驶计划；
车载ATS单元控制列车按地面ATS***发送的列车运营数据执行运营；
或，
车载ATS单元按地面ATS***发送的行驶计划自主计算运营数据，按自主计算的运营数据执行运营；
所述车载ATS单元将运营数据经车载CI单元发送至车载ZC单元，执行运营。
本发明一些实施例中，所述自主调度方法进一步包括运行线分配方法：
S11:车载ATS单元接收地面ATS***分配的运行线；检测列车当前位置，查找目的地站点和终点站点；
S12:到达目的地站点后，按照调度员经地面ATS***设定的站台调整时间设置站台停站时间；
S13:在从当前站点发车时，自主设置下一站目的地站点；
S14:检测调度员是否经地面ATS***取消运行计划；
若是，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路；
若否，继续运行至下一站目的地站点，并重复S12。
本发明一些实施例中，所述自主调度方法进一步包括运行线分配方法：
S21:地面ATS***分包发送本列车需要匹配的班次信息到车载ATS单元；
S22:车载ATS单元按照包的序号重新组包，复原班次信息；
S23:车载ATS单元解析当前班次信息，得到列车当前车次信息，并自主生成进路命令和运行等级；
S24:判断调度员是否通过地面ATS***取消列车班次计划，若是，执行S26，否则执行S6。
S25:是否收到新的班次数据包，若是执行S22，否则执行S23；
S26:运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
本发明一些实施例中，所述自主调度方法进一步包括自主调整方法：
车载ATS单元判断实际行驶计划与接收到的地面ATS***发送的行驶计划发生偏差；
若是，则调整后续运行时间；
所述调整运行时间的方法包括：调整停站时间，或，修改下一区间的运行等级。
较现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本专利提出一种车载ATS***解决方案，由列车自主实现进路控制和运行调整功能，以解决设备中心化带来的诸多问题。该***由地面ATS***和车载ATS单元共同配合实现列车的调度控制。具有两种控制模式，在地面ATS***故障，或者地面ATS***与车载ATS单元通信故障时，可保证车辆的正常运行。
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1a为列车自动监督***架构图；
图1b为本发明列车自动监督***架构图；
图2为本发明自动监督***框架图。
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。
本发明第一实施例提供一种列车自主调度的车载列车自动监督***，用于与地面ATS***配合完成列车的调度控制。
自动监督***的结构主要包括以下部分。
车载ATS单元：与地面ATS***通信，以获取列车运营数据，所述列车运营数据包括车辆进路命令、行驶计划，行驶计划具体包括：线路信息、站点信息、时刻表信息、列车状态信息等；本实施例中，车载ATS单元集成在列车OBC设备中，其外部***包括OBC外***和OBC内***；如图2所示。其中，车载ATS通过骨干网和无线通信与地面ATS时刻表和列车位置等信息。车载ATS单元具有自主运算功能，可实现列车自主进路和自主调整功能。
车载CI单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互。
车载ATP单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互。
车载ZC单元：与车载CI通信，以获取车辆进路命令；与车载ATP单元通信，以向车载ATP单元传输行车许可指令。
与现有技术不同，本发明提供的自动监督***具有两种运营控制模式，中央ATS控制模式模式(对应下文控制模式一)和车载ATS控制模式(对应下文控制模式二)。
车载ATS单元进一步包括：
控制模式切换模块：用于在控制模式一和控制模式二间切换，所述车载ATS单元工作在控制模式一时，其转发地面ATS***的运营数据至车载CI单元，列车按地面ATS***的运营指令行车；所述车载ATS单元工作在控制模式二时，其接收地面ATS***发送的运营数据，根据行驶计划自主计算运营计划。
具体的，在控制模式一的状态下，列车端不做计划管理，直接转发接收自地面ATS的进路命令、目的地等命令给车载CI等***。保证车载ATS***故障情况下仍能实现列车进路自动办理。
在控制模式二的状态下，列车根据已分配的行驶计划，自主计算并设置目的地、触发进路和设置运营等级等。
通过如下方式实现在不同控制模式间的切换，保证车辆可靠的运行。
本发明一些实施例中，地面ATS***进一步被配置为可向车载ATS单元发送控制模式切换指令；车载ATS单元按控制模式切换指令将控制模式在控制模式一和控制模式二之间切换。在需要人工干预时，调度员可经地面ATS***人机界面下发控制模式调整指令。
更进一步的，本发明一些实施例中，监督***进一步包括：
通信检测单元：用于检测车载ATS单元与地面ATS***之间是否可正常通信；车载ATS单元在通信检测单元反馈通信异常信号时，将控制模式切换至控制模式二。为提高可靠性，这种控制的切换，可进一步经司机确认后切换到车载ATS单元模式。
自主进路命令生成功能指列车接收到地面ATS***的运行线或班次信息后，在不依赖地面ATS***的情况下，自己为自己生成进路命令的功能。其过程分别包括分配运行线、分配班次、人工进路、自主调整等。
为实现以上功能，进一步对车载ATS单元做如下配置。
本发明一些实施例中，列车进一步包括定位单元，用于获取列车当前位置；运行计划进一步包括运行线路信息；
车载ATS单元进一步包括：
运行线分配模块：接收地面ATS***发送的运行线路信息，以及，定位单元发送的车辆当前位置信息，查找列车的目的地站台和终点站台，且在列车到达目的站台后，按调度员经地面ATS***设定的调整时间自主设置停站时间；
运行线分配模块进一步被配置为：在获取地面ATS***取消行驶计划指令时，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
本发明一些实施例中，运营数据进一步包括班次信息，班次信息包括列车运行路径、经停站点、到站时间和离站时间；
车载ATS单元进一步包括：
班次分配模块：获取地面ATS***分包发送的本车班次信息，并重新组包复原班次信息，解析当前班次信息获得车次信息，并根据车次信息自主生成进路命令和运营等级；
班次分配模块进一步被配置为：在收到地面ATS***发送的新的班次信息时，更新生成进路命令和运营等级；在获取地面ATS***取消班次指令时，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
本发明一些实施例中，车载ATS单元进一步被配置为在行驶形式计划与地面ATS***发送的行驶计划发生偏差时，自主生成停站时间调整信号，或，运行等级调整信号。
本***可配合TACS***架构，以背板通信的方式实现与移动授权计算等设备的通信，在列车上实现列车走行授权的整个过程，缩短信息交互的时间，提高行车效率。
本发明第二实施例进一步提供一种列车自主调度方法，具体如下。
(1)控制模式切换的方法。
车载ATS单元与地面ATS***通信，获取列车运营数据，列车运营数据包括车辆进路命令、行驶计划；
车载ATS单元控制列车按地面ATS***发送的列车运营数据执行运营；
或，
车载ATS单元按地面ATS***发送的行驶计划自主计算运营数据，按自主计算的运营数据执行运营；
车载ATS单元将运营数据经车载CI单元发送至车载ZC单元，执行运营。
(2)运行线分配方法。
运行线是一系列停车点的序列，运行线可以是环路，也可以不是。停车点都是站台，包括实际站台和虚拟站台。
对于形成环路的运行线，列车可以按照运行线的路径循环持续运营。
一条运行线由多个运行线段顺序构成，运行线段应有当前站台、目标站台、以及当前站台到目标站台的进路和运行方向等信息。
运行线分配方法具体包括以下步骤。
S11:车载ATS单元接收地面ATS***分配的运行线，该运行线可经调度员分配；检测列车当前位置，查找目的地站点和终点站点；此处所述的目的地站点是指与当前运行位置最近的下一个经停目的站点；
S12:到达目的地站点后，按照调度员经地面ATS***设定的站台调整时间设置站台停站时间；具体的，列车运营计划包括在每个目的地站点的停靠时间(定义为默认停靠时间)，但车载ATS***可根据地面新的设定需求调整车辆在站点的停靠时间；
S13:在从当前站点发车时，自主设置下一站目的地站点；
S14:检测调度员是否经地面ATS***取消运行计划；
若是，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路；具体的，列车将停止继续触发出站进路；对于已经生效的进路，列车需要行驶到当前的目标站台，或者通过取消进路命令来取消；
若否，继续运行至下一站目的地站点，并重复S12。
(3)班次分配方法。
班次包含列车运行的路径，和每一个到达站台的到站时间和离站时间。班次可以跨零点，但不能超过24小时。
S21:地面ATS***分包发送本列车需要匹配的班次信息到车载ATS单元；
S22:车载ATS单元按照包的序号重新组包，复原班次信息；
S23:车载ATS单元解析当前班次信息，得到列车当前车次信息，并自主生成进路命令和运行等级；
S24:判断调度员是否通过地面ATS***取消列车班次计划，若是，执行S26，否则执行S6。
S25:是否收到新的班次数据包，若是执行S22，否则执行S23；
S26:运行至最近目标站台，且停止触发出站进路；具体的，列车将停止继续触发出站进路。对于已经生效的进路，列车需要行驶到当前的目标站台，或者通过取消进路命令来取消。
(4)自主调整方法。
车载ATS能响应调度员的时刻表人工调整命令，包括修改停站时间、修改运行等级。当车载ATS收到了运行班次后并且没有中央ATS人工调整命令时，如果列车实际运行时间与计划发生偏差时，可自主调整运营时间。调整方法如下。
车载ATS单元判断实际行驶计划与接收到的地面ATS***发送的行驶计划发生偏差；
若是，则调整后续运行时间；
调整运行时间的方法包括：调整停站时间，或，修改下一区间的运行等级。
以上调整方法按如下优先级执行：
首先考虑在规定范围内调整停站时间；
考虑修改下一区间的运行等级。
当偏差过大时，车载ATS向中央ATS发送报警，请调度员干预。调度员可重新分配计划。
(5)人工进路方法。
调度员可以通过中央ATS界面，为列车设置目的地站台，发送进路命令。车载ATS控制模式下，列车会检查路径上所经过的站台，按照站台划分成各个小段，并依照列车的位置依次触发进路命令。
调度员可以通过中央ATS界面取消进路。取消进路，列车会停止触发进路，并取消已经生效的进路授权与预留，关闭已经开放的信号机。
人工进路优先于运行线和班次计划。在列车已有运行线或者班次计划时，调度员人工设置进路后，优先执行该进路。如果该进路与列车原有的计划不冲突，则在进路结束后，继续执行原有计划。如果进路命令与列车原有计划冲突，则清除原计划。
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 (9)
1.一种列车自主调度的车载列车自动监督***，其特征在于，包括：
车载ATS单元：与地面ATS***通信，以获取列车运营数据，所述列车运营数据包括车辆进路命令、行驶计划、车辆信息；
车载CI单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互；
车载ATP单元：与车载ATS单元通信，以进行列车运营数据交互；
车载ZC单元：与车载CI通信，以获取车辆进路状态；与车载ATP单元通信，以向车载ATP单元传输行车许可指令；
所述车载ATS单元进一步包括：
控制模式切换模块：用于在控制模式一和控制模式二间切换，所述车载ATS单元工作在控制模式一时，其转发地面ATS***的运营数据至车载CI单元，列车按地面ATS***的运营指令行车；所述车载ATS单元工作在控制模式二时，其接收地面ATS***发送的运营数据，根据行驶计划自主计算运营计划；
通信检测单元：用于检测车载ATS单元与地面ATS***之间是否可正常通信；
所述车载ATS单元在通信检测单元反馈通信异常信号时，将控制模式切换至控制模式二。
2.如权利要求1所述的列车自主调度的车载列车自动监督***，其特征在于，所述地面ATS***进一步被配置为可向车载ATS单元发送控制模式切换指令；
所述车载ATS单元按控制模式切换指令将控制模式在控制模式一和控制模式二之间切换。
3.如权利要求1所述的列车自主调度的车载列车自动监督***，其特征在于，所述列车进一步包括定位单元，用于获取列车当前位置；所述行驶计划进一步包括运行线路信息；
所述车载ATS单元进一步包括：
运行线分配模块：接收地面ATS***发送的运行线路信息，以及，定位单元发送的车辆当前位置信息，查找列车的目的地站台和终点站台，且在列车到达目的站台后，按调度员经地面ATS***设定的调整时间自主设置停站时间；
所述运行线分配模块进一步被配置为：在获取地面ATS***取消行驶计划指令时，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
4.如权利要求1所述的列车自主调度的车载列车自动监督***，其特征在于，所述运营数据进一步包括班次信息，所述班次信息包括列车运行路径、经停站点、到站时间和离站时间；
所述车载ATS单元进一步包括：
班次分配模块：获取地面ATS***分包发送的本车班次信息，并重新组包复原班次信息，解析当前班次信息获得车次信息，并根据车次信息自主生成进路命令和运营等级；
所述班次分配模块进一步被配置为：在收到地面ATS***发送的新的班次信息时，更新生成进路命令和运营等级；在获取地面ATS***取消班次指令时，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
5.如权利要求1所述的列车自主调度的车载列车自动监督***，其特征在于，所述车载ATS单元进一步被配置为在实际行驶计划与地面ATS***发送的行驶计划发生偏差时，自主生成停站时间调整信号，或，运行等级调整信号。
6.一种列车自主调度方法，基于权利要求1至5中任意一项所述的列车自主调度的车载列车自动监督***而实现，其特征在于，包括以下步骤：
车载ATS单元在车载ATS单元与地面ATS***通信正常时，车载ATS单元与地面ATS***通信，获取列车运营数据，所述列车运营数据包括车辆进路命令、行驶计划、车辆信息；
车载ATS单元控制列车按地面ATS***发送的列车运营数据执行运营；
或，
车载ATS单元在车载ATS单元与地面ATS***通信异常信号时，车载ATS单元按地面ATS***发送的行驶计划自主计算运营数据，按自主计算的运营数据执行运营；
所述车载ATS单元将运营数据经车载CI单元发送至车载ZC单元，执行运营。
7.如权利要求6所述的列车自主调度方法，其特征在于，所述自主调度方法进一步包括运行线分配方法：
S11:车载ATS单元接收地面ATS***分配的运行线；检测列车当前位置，查找目的地站点和终点站点；
S12:到达目的地站点后，按照调度员经地面ATS***设定的站台调整时间设置站台停站时间；
S13:在从当前站点发车时，自主设置下一站目的地站点；
S14:检测调度员是否经地面ATS***取消行驶计划；
若是，运行至最近目标站台，且停止触发出站进路；
若否，继续运行至下一站目的地站点，并重复S12。
8.如权利要求6所述的列车自主调度方法，其特征在于，所述自主调度方法进一步包括运行线分配方法：
S21:地面ATS***分包发送本列车需要匹配的班次信息到车载ATS单元；
S22:车载ATS单元按照包的序号重新组包，复原班次信息；
S23:车载ATS单元解析当前班次信息，得到列车当前车次信息，并自主生成进路命令和运行等级；
S24:判断调度员是否通过地面ATS***取消列车班次计划，若是，执行S26，否则执行S6；
S25:是否收到新的班次数据包，若是执行S22，否则执行S23；
S26:运行至最近目标站台，且停止触发出站进路。
9.如权利要求6至8中任意一项所述的列车自主调度方法，其特征在于，所述自主调度方法进一步包括自主调整方法：
车载ATS单元判断实际行驶计划与接收到的地面ATS***发送的行驶计划发生偏差；
若是，则调整后续运行时间；
所述调整运行时间的方法包括：调整停站时间，或，修改下一区间的运行等级。
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