一种列车自动控制系统、方法、设备及介质与流程

本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种具有分散自律功能的列车自动控制系统、方法、设备及介质。

背景技术：

1、在基于无线通信的列车自动控制cbtc系统(communication based traincontrol system)中，用于实现列车自动运行/自动防护ato/atp(automatic trainoperation/automatic train protection)部分，是其中的重要组成系统之一。ato/atp由车载、轨旁两部分构成，ato实现列车的自动运行，替代人工操作，降低劳动强度，提高列车运行的稳定性和舒适度；atp实现列车的自动防护，提供列车的移动授权，保证列车的安全。近几年来，ato/atp作为cbtc系统的重要组成部分，已经被广泛的应用到城市轨道领域中。

2、从系统组成方面来看，如图1所示，目前cbtc中的车载ato/atp由车载计算机、车载以太网、测速定位传感器构成，负责列车自身的自动运行/自动防护。轨旁ato/atp由区域控制器、通信网络构成，一个逻辑区域配置一个区域控制器。区域控制器集中控制本区域内所有列车，并与相邻的区域控制器相互通信，传递各自区域内信息。这种集中式的控制方式按照线路长度、车站数量与列车数量，将整条线路划分成若干区域，每个区域控制各自部分内的列车。这种方案的优点是：结构简单、信息传输量小、组织整体一致等。其缺点是：如果一个区域控制器故障，会导致整个区域内的列车无法正常运行，例如a区域控制器故障，则a区域内列车不能使用cbtc运营模式，需要降级到固定闭塞运营模式，增大了运行间隔，减小了旅行速度；另外，车-地通信、区域控制器之间的通信传输延迟会造成极端条件下系统命令下达与设备当前状态的不一致，降低系统的可用性、可靠性和安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有分散自律功能的列车自动控制系统、方法、设备及介质。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种列车自动控制系统，该系统采用以列车为单位的分散自律控制方式，所述控制系统包括车载区域控制器、车载计算机和无线传输系统，所述车载区域控制器与车载计算机连接，所述车载计算机设有两台，分别位于两端车头，两者之间通过网络连接；所述车载计算机通过无线传输系统分别与联锁系统和列车跟踪控制器连接；

4、所述车载计算机通过列车跟踪控制器发送的车次序号，判断得到前后相邻列车的网络ip地址，将自身的位置报告发送到后方相邻的列车，并接收前方相邻列车的位置报告，计算列车的运行授权，对列车进行自动运行和自动防护。

5、作为优选的技术方案，所述车载区域控制器根据前方相邻列车的车次序号，接收前方相邻列车的位置报告，计算移动授权。

6、作为优选的技术方案，所述车载区域控制器采用三取二冗余结构。

7、作为优选的技术方案，所述车载区域控制器包括计算机a、计算机b、计算机c、表决器和双通道输入输出i/o，所述计算机a、计算机b、计算机c分别单独计算后输出三路计算结果，经过表决器对比，仅有至少两组计算结果一致时，将计算结果通过双通道输入输出i/o输出。

8、作为优选的技术方案，所述双通道输入输出i/o使用安全传输协议通过冗余以太网传给车载计算机。

9、作为优选的技术方案，所述安全传输协议包括序列号、时间戳、超时、源目标身份标识、反馈信息和安全编码。

10、作为优选的技术方案，所述车载计算机通过交换机以冗余以太网连接方式连接列车另一头车载计算机。

11、作为优选的技术方案，所述车载计算机与速度传感器通过电气接口连接，用于采集列车速度；

12、所述车载计算机与定位传感器通过电气接口连接，采集地面定位信息；

13、所述车载计算机通过列车速度和底面定位信息计算列车的实时位置，生成位置报告。

14、作为优选的技术方案，所述车载计算机与车辆通过电气接口连接，用于采集车辆信息和给车辆下达控制命令；

15、所述车载计算机与车载控制界面通过冗余以太网连接，用于给给司机提供列车控制信息。

16、作为优选的技术方案，所述车载计算机为三取二冗余结构。

17、作为优选的技术方案，所述无线传输系统为双环冗余结构，包括通信节点、骨干网光缆和无线接入点ap，所述通信节点通过冗余骨干网光缆连接，无限接入点ap与车载天线连接，所述车载天线通过调制解调器与交换机连接，所述交换机与车载计算机连接。

18、作为优选的技术方案，所述联锁系统将进路信息、站台屏蔽门和紧急停车信息发送给车载区域控制器，所述车载区域控制器将授权终点和站台屏蔽门是否授权打开命令发送给联锁系统。

19、作为优选的技术方案，所述列车跟踪控制器将列车识别号、运行计划调整、扣车、跳停、列车在车站停车、临时限速请求、发车时间和下一站到达时间发送给车载区域控制器，所述车载区域控制器将列车状态信息发送给列车跟踪控制器，其中列车状态信息包括列车识别号、驾驶模式、车门开关状态、跳停转态、临时限速信息、车载设备可用性和报警信息。

20、根据本发明的第二方面，提供了一种采用所述的列车自动控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

21、步骤s1，列车跟踪控制器根据列车运行计划，生成车次序号；

22、步骤s2，判断列车是否成功接收列车跟踪控制器分配的车次序号，如果成功，执行步骤s5；如果不成功，执行步骤s3；

23、步骤s3，列车与列车跟踪控制器通信故障，退出正线运营，执行步骤s4；

24、步骤s4，列车跟踪控制器将故障列车车次序号删除，返回步骤s1；

25、步骤s5，列车根据前后方相邻列车的车次序号对应的ip地址，接收前方相邻列车的位置报告；如果成功，执行步骤s7；如果不成功，执行步骤s6；

26、步骤s6，列车停车，系统认为前方相邻列车为通信故障列车，返回步骤s3；

27、步骤s7，列车计算运行授权,然后执行步骤s8；

28、步骤s8，列车在线路上正常运营，实现列车自动运行和自动防护。

29、根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

30、根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。

31、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

32、1)本发明实现了从物理和逻辑上划分的区域集中控制到以列车为单位的分散自律控制，极大的降低了区域控制系统故障的影响范围，降低了车-地通信和区域-区域通信的传输延迟，提高了系统计算能力。

33、2)本发明传输安全性高，通过安全传输协议保证信息传输的安全准确，以列车间的自动化控制技术对线路上单独车辆进行控制，提高了运行效率。

34、3)本发明结构简单，不再设置轨旁地面区域控制系统，在线路有扩展需要时，不必再增加轨旁地面atp/ato系统，只需要按照扩展后增加的列车数量，同步增加相同数量的车载控制系统即可，对扩展线路的设计、调试、信号生产周期有显著的提高。