一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用方法和系统与流程

1.本发明涉及列车信号控制，特别涉及一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用方法和系统。


背景技术：

2.在既有的ctcs信号系统中，采用轨道电路检测列车在闭塞分区中的占用和出清。在闭塞分区被列车正常占用的情况下，地面设备会自动设置移动授权确保行车安全。当列车未进入闭塞分区，而轨道电路却出现异常占用时，地面设备也会封锁对应区段，导致线路的运行效率降低；当轨道电路分路不良时，即使列车进入闭塞分区也无法检测到占用信息，危及行车安全
3.在青藏线上运行的列控系统，取消了轨道电路、应答器等轨旁设备，将卫星导航定位技术、虚拟闭塞技术等与轨道电子地图相融合，实现列车的精确定位和轨道号识别。采用该列控系统的列车，车载计算机依靠无线通信与无线闭塞中心(rbc)进行双向通信。在此过程中，车载计算机根据列车最不利前端，最不利后端计算闭塞分区占用信息并发送给rbc，rbc接收到虚拟闭塞分区占用信息后，关闭相应的虚拟防护信号机。同时将本rbc管辖的信号机状态和道岔位置发送给车载计算机，车载计算机根据信号机状态和道岔位置计算移动授权。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用方法和系统，实现了闭塞分区占用的自主计算，优化了列控系统的架构，不仅能减少轨旁设备复杂的处理逻辑，还能减少轨旁设备和车载计算机的使用，从而降低了系统的初始投资及后期的运行维护成本，提高系统在恶劣环境中的可靠性。
5.为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用方法，其特点是，包括如下步骤：
7.s1，计算列车的实时速度和位置，并根据列车的实时速度和位置，结合列车天线位置及列车长度，得出列车最不利前端wca、列车最不利后端wcb和列车最不利机车尾部wclp的位置；
8.s2，根据列车的完整性状态以及wca、wcb和wclp的位置，并结合电子地图信息得出对应的闭塞分区占用信息；
9.s3，wcb进入新的闭塞分区后，查询列尾状态，若查询到列尾管压为高压，车载计算机向无线闭塞中心发送相应闭塞分区出清的消息，若查询到尾管压为低压，车载计算机向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应的闭塞分区进行loi封锁。
10.该方法还包括如下步骤：
11.s4，若车载计算机未能查询到列尾状态，会周期性重复查询，重复查询达到一定次数，且重复查询过程中wcb越过的闭塞分区到达一定数量，车载计算机判断列车完整性丢
失，向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应闭塞分区进行loi封锁。
12.所述的步骤s1包括：
13.s11，车载计算机上电并完成始化后，进入发车测试模式后，执行从发车测试服务器下载数据电子地图；
14.s12，车载计算机利用测速定位单元采集的位置信息和速度信息确定列车的运行方向，同时通过卡尔曼算法，求出列车的实时速度及位置；
15.s13，车载计算机根据列车的速度和位置，结合列车天线位置，列车长度，计算列车wca、wcb和wclp的位置。
16.所述的步骤s2包括：
17.判断列车的完整性，若列车具有完整性，则车载计算机将wca到wcb之间的距离作为列车的占用足迹；若列车不具有完整性，则车载计算机将wca到wclp之间的距离作为列车的占用足迹。
18.所述的步骤s3包括：
19.s301，当wcb进入第n 1个虚拟闭塞分区时，车载计算机立即请求查询列尾状态，同时将第n 1个虚拟闭塞分区内的查询次数i加1；
20.s302，若车载计算机接收到列尾装置发送的列尾管压信息，则执行步骤s303或步骤s304；
21.s303，如果车载计算机接收到列尾装置发送的列尾管压为高压，车载计算机确认列车在第n个虚拟闭塞分区内完整性未丢失，将wca至wcb之间的距离作为占用足迹，并向无线闭塞中心rbc发送第n个虚拟闭塞分区出清的消息；
22.s304，如果车载计算机接收到列尾装置发送的列尾管压为低压，车载计算机确定列车在第n个虚拟闭塞分区内丢失完整性，将wca至wclp之间的轨迹作为占用足迹，同时向rbc汇报列车完整性状态丢失，rbc对第n个和第n j个闭塞分区进行loi封锁，其中j为未查询到列尾状态时闭塞分区个数。
23.所述的步骤s4包括：
24.s401，若车载计算机没有接收到列尾装置发送的列尾管压信息，则执行步骤s402；
25.s402，车载计算机实时判断wcb是否进入新的闭塞分区，将一个闭塞分区内车载计算机请求查询列尾状态的次数清零，未查询到列尾状态时闭塞分区个数加1；
26.s403，车载计算机判断未查询到列尾状态时闭塞分区个数j是否达到未查询到列尾状态时的最大查询区间个数q，如果达到则执行步骤s404，否则执行车载计算机立即请求查询列尾状态的步骤；
27.s404，车载计算机判断未查询到列尾状态时的总查询次数是否达到最大查询次数p，如果达到，车载计算机确定列车在第n个虚拟闭塞分区内丢失完整性，将wca至wclp之间的轨迹作为占用足迹，同时向rbc汇报列车完整性状态丢失，rbc对第n个和第n j个闭塞分区进行loi封锁，否则执行车载计算机立即请求查询列尾状态的步骤；
28.所述的步骤4还包括：
29.车载计算机判断所述闭塞分区内问询列尾次数是否达到了一个闭塞分区内车载计算机请求查询列尾状态的最大查询次数r，若否，则执行步骤s402，若是，则执行步骤s405；
30.步骤s405，车载计算机判断wcb是否离开了当前个闭塞分区，若是，车载计算机停止问询列尾状态。
31.一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用系统，其特点是，包括：
32.列尾装置，其设置于列车车头和列车车尾，用于向车载计算机发送列尾管压信息；
33.车载电台，用于作为车载计算机和无线闭塞中心rbc之间的通信设备，将列车占用/出清的虚拟闭塞分区信息发给rbc，而rbc将管辖区内信号机的实时状态发给车载计算机；
34.车载计算机，计算列车的实时速度和位置，并根据列车的实时速度和位置，结合列车天线位置及列车长度，得出列车最不利前端wca、列车最不利后端wcb和列车最不利机车尾部wclp的位置；所述的车载计算机还用于当wcb进入新的闭塞分区后，查询列尾状态，若查询到列尾管压为高压，车载计算机向无线闭塞中心发送相应闭塞分区出清的消息，若查询到尾管压为低压，车载计算机向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应的闭塞分区进行loi封锁。
35.所述的车载计算机未能查询到列尾状态，会周期性重复查询，重复查询达到一定次数，且重复查询过程中wcb越过的闭塞分区到达一定数量，车载计算机判断列车完整性丢失，向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应闭塞分区进行loi封锁。
36.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
37.1、减少轨道电路、应答器等轨旁设备，同时也减少了轨道电路接收设备及天线、应答器接受设备及天线等车载计算机的使用，降低了系统的初始投资及运行维护费用。
38.2、通过车载计算机自主计算闭塞分区占用，减少了轨旁设备复杂的处理逻辑。
39.3、优化了列控系统的架构，减少了人工参与程度，提升了系统效率。
附图说明
40.图1为本发明一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用方法的流程图；
41.图2为列车闭塞分区占用处理的流程图；
42.图3为列车闭塞分区出清处理的流程图；
43.图4为列车占用足迹计算示意图；
44.图5为闭塞分区出清示意图；
45.图6为闭塞分区loi封锁示意图；
46.图7为基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用系统的结构图。
具体实施方式
47.以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
48.如图1所示，一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用方法，包括如下步骤：
49.s1，计算列车的实时速度和位置，并根据列车的实时速度和位置，结合列车天线位置及列车长度，得出列车最不利前端wca、列车最不利后端wcb和列车最不利机车尾部wclp的位置；
50.s2，根据列车的完整性状态以及wca、wcb和wclp的位置，并结合电子地图信息得出对应的闭塞分区占用信息；
51.s3，wcb进入新的闭塞分区后，查询列尾状态，若查询到列尾管压为高压，车载计算机向无线闭塞中心发送相应闭塞分区出清的消息，若查询到尾管压为低压，车载计算机向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应的闭塞分区进行loi封锁。
52.在具体实施例中，该方法还包括如下步骤：
53.s4，若车载计算机未能查询到列尾状态，会周期性重复查询，重复查询达到一定次数，且重复查询过程中wcb越过的闭塞分区到达一定数量，车载计算机判断列车完整性丢失，向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应闭塞分区进行loi封锁。
54.图2为列车闭塞分区占用处理的流程图，如图2所示，所述的步骤s1包括：
55.s11，车载计算机上电并完成始化后，进入发车测试模式后，执行从发车测试服务器dts下载数据电子地图，其中下载数据电子地图包括轨道电子地图的详细信息、道岔的位置等线路参数，若车载计算机没有重新上电，此过程省略；测速定位单元接收gps信号和速度传感器信号。
56.s12，车载计算机利用测速定位单元采集的位置信息和速度信息确定列车的运行方向，同时通过卡尔曼算法，求出列车的实时速度及位置；
57.s13，车载计算机根据列车的速度和位置，结合列车天线位置，列车长度，计算列车wca、wcb和wclp的位置。
58.所述的步骤s2包括：
59.判断列车的完整性，若列车具有完整性，则车载计算机将wca到wcb之间的距离作为列车的占用足迹；若列车不具有完整性，则车载计算机将wca到wclp之间的距离作为列车的占用足迹；车载计算机通过无线方式向rbc报告闭塞分区占用信息(参见图4)。
60.图3为列车闭塞分区出清处理的流程图，如图3所示，所述的步骤s3包括：
61.s301，当wcb进入第n 1个虚拟闭塞分区时，车载计算机立即请求查询列尾状态，同时将第n 1个虚拟闭塞分区内的查询次数i加1；
62.s302，若车载计算机接收到列尾装置(end of train，eot)发送的列尾管压信息，则执行步骤s303或步骤s304；
63.s303，如果车载计算机接收到列尾装置发送的列尾管压为高压，车载计算机确认列车在第n个虚拟闭塞分区内完整性未丢失，将wca至wcb之间的距离作为占用足迹，并向无线闭塞中心rbc发送第n个虚拟闭塞分区出清的消息；此过程的示意图如图5所示。
64.s304，如果车载计算机接收到列尾装置发送的列尾管压为低压，车载计算机确定列车在第n个虚拟闭塞分区内丢失完整性，将wca至wclp之间的轨迹作为占用足迹，同时向rbc汇报列车完整性状态丢失，rbc对第n个和第n j个闭塞分区进行loi(丢失完整性loss of integrity)封锁。
65.所述的步骤s4包括：
66.s401，若车载计算机没有接收到列尾装置发送的列尾管压信息，则执行步骤s402；
67.s402，车载计算机实时判断wcb是否进入新的闭塞分区，将一个闭塞分区内车载计算机请求查询列尾状态的次数清零，未查询到列尾状态时闭塞分区个数加1；
68.s403，车载计算机判断未查询到列尾状态时闭塞分区个数j是否达到未查询到列尾状态时的最大查询区间个数q，如果达到则执行步骤s404，否则执行车载计算机立即请求查询列尾状态的步骤；
69.s404，车载计算机判断未查询到列尾状态时的总查询次数是否达到最大查询次数p，如果达到，车载计算机确定列车在第n个虚拟闭塞分区内丢失完整性，将wca至wclp之间的轨迹作为占用足迹，同时向rbc汇报列车完整性状态丢失，rbc对第n个和第n j个闭塞分区进行loi封锁，否则执行车载计算机立即请求查询列尾状态的步骤；此过程如图6所示。
70.所述的步骤4还包括：
71.车载计算机判断所述闭塞分区内问询列尾次数是否达到了一个闭塞分区内车载计算机请求查询列尾状态的最大查询次数r，若否，则执行步骤s402，若是，则执行步骤s405；
72.步骤s405，车载计算机判断wcb是否离开了当前个闭塞分区，若是，车载计算机停止问询列尾状态。
73.本实施例还公开了一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用系统，如图7所示，该系统包括：车载计算机、列尾装置、车载电台和无线闭塞中心rbc；
74.车载计算机作为车载计算机的核心控制单元，对输入的数据进行算术逻辑运算，确定列车的占用足迹参数，具体地，车载计算机，计算列车的实时速度和位置，并根据列车的实时速度和位置，结合列车天线位置及列车长度，得出列车最不利前端wca、列车最不利后端wcb和列车最不利机车尾部wclp的位置；所述的车载计算机还用于当wcb进入新的闭塞分区后，查询列尾状态，若查询到列尾管压为高压，车载计算机向无线闭塞中心发送相应闭塞分区出清的消息，若查询到尾管压为低压，车载计算机向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应的闭塞分区进行loi封锁；所述的车载计算机未能查询到列尾状态，会周期性重复查询，重复查询达到一定次数，且重复查询过程中wcb越过的闭塞分区到达一定数量，车载计算机判断列车完整性丢失，向无线闭塞中心rbc报告列车完整性丢失，无线闭塞中心对相应闭塞分区进行loi封锁。
75.列尾装置，其设置于列车车头和列车车尾，用于向车载计算机发送列尾管压信息；
76.车载电台，用于作为车载计算机和无线闭塞中心rbc之间的通信设备，将列车占用/出清的虚拟闭塞分区信息发给rbc，而rbc将管辖区内信号机的实时状态发给车载计算机。
77.综上所述，本发明一种基于卫星定位的列车闭塞分区计算占用方法和系统，实现了闭塞分区占用的自主计算，优化了列控系统的架构，不仅能减少轨旁设备复杂的处理逻辑，还能减少轨旁设备和车载计算机的使用，从而降低了系统的初始投资及后期的运行维护成本，提高系统在恶劣环境中的可靠性。
78.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。