专利名称：一种信号机跨压命令的计算方法
技术领域：
本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体涉及一种城市轨道CBTC(CommunicationBased Train Control)系统信号机跨压命令的计算方法。
背景技术：
随着无线通信技术的飞速发展，无线通信的可靠性、可用性大大提高，基于通信的列车运行控制(Communication Based Train Control,以下简称CBTC)系统是今后轨道交通列车运行控制系统的发展趋势。CBTC系统是突破了固定闭塞的界限、完全脱离轨道电路的新一代信号系统，通过高精度的列车定位技术和不间断的车地通信提供更精确的列车控制、持续的列车安全分隔和超速防护，使得列车可以在更短的运行间隔内实现安全运行。在传统信号系统中，信号机的允许信号和禁止信号是由联锁系统根据线路中的区段占用情况进行控制，但在城市轨道交通列车运行控制系统中，由于采用了 CBTC技术，在正线运行的CBTC列车的位置采用列车自主定位与线路区段定位相结合的方式进行确认，较传统信号系统从效率和性能上获得了较大的提升，故传统联锁中关于信号机的允许信号和禁止信号的处理也需进行调整。在CBTC系统，由于新技术提高了系统整体运行的效率，在满足系统条件的情况下，允许在同一个进路或同一个区段内多列列车同时以CBTC模式运行，而传统的信号开放/关闭控制逻辑已不能满足此需求，可能导致列车非期望的紧急制动等情况。因此，在CBTC系统中，针对系统特点，对正线的室外信号机开发了信号机跨压命令来实现对信号机的动态控制。区域控制器(Zone Controller，以下简称ZC)系统通过信号机跨压命令控制室外信号机的由允许信号变为禁止信号的时机。在传统联锁中，正线列车信号机的显示控制根据信号的不同可划分为以下几类亮灯且绿灯信号、亮灯且黄灯信号、亮灯且红灯信号。而在CBTC系统中，由于引入了 CBTC模式，在以上三种显示的基础上增加了以下显示灭灯且绿灯信号、灭灯且黄灯信号、灭灯且红灯信号。其中，在CBTC系统中，将信号的亮/灭显示称为信号的物理状态，将信号的绿/黄/红显示称为信号的逻辑状态，同时将逻辑状态中的绿灯信号和黄灯信号统称为允许信号，将红灯信号称为禁止信号，允许/禁止信号的概念不随信号机的亮/灭而发生变化。具体的图示如图I所示。在传统联锁中，将信号由允许信号变为禁止信号的条件为，信号机外方第一区段占用，且信号机内方第一区段占用，则此时联锁认为列车跨压在此信号机处，则由联锁控制，将信号机状态由允许信号变为禁止信号。以上场景如图2所示。即在传统轨道交通运行控制系统中，对于信号机的跨压命令是由联锁系统自身通过检查信号机周边区段占用情况确定的，一旦发现如图2所示的情况出现，联锁须将信号机状态设置为安全侧(禁止信号)。在引入CBTC系统控制理念后，首先在信号机亮/灭控制方面，司机驾驶列车运行不再要求司机必须看到信号指示行车，而改为要求司机按照移动授权距离控制列车向前运行。同时，由于在符合相关条件的情况下，允许同一条进路或同一个区段内运行多列CBTC列车，故需要ZC设备根据线路上的列车运行情况以及与信号机的远近关系进行信号机跨压命令。在本发明之前，在信号机跨压命令原则方面，存在技术空白。由于信号机跨压命令会对产品的运行效率和功能产生影响，而城市轨道交通运行控制系统具有高密度，高客流的需求，如果无法实现本发明中涉及的信号机跨压命令，只由联锁实现传统的跨压功能，则存在以下缺陷I)信号机跨压命令在某些场景下(如图3所示)，将导致联锁误将信号机由允许状态设置为禁止状态，使CBTC列车移动授权回撤，可能造成CBTC列车的非期望紧急制动；2)联锁错误判断跨压信息，导致联锁在列车尚未进入进路前，提前关闭信号，需人工介入手动重新开放信号机，给运营人员带来困扰
发明内容
·(一)要解决的技术问题本发明使用先进的算法实现了为CBTC列车计算信号机跨压命令，解决了现有技术中信号机无法根据列车运行模式确定由允许信号转为禁止信号的时机的技术问题。在实现列车跨压动态运算的过程中，通过向联锁提供信号机的关闭时机，保证了联锁在办理进路和关闭始端信号时能够通过信号机跨压命令准确的获知信号机关闭的时机，从而提高CBTC系统中各列车的运行效率。(二)技术方案本发明提供了一种信号机跨压命令的计算方法，具体包括以下步骤区域控制系统获取信号机的位置和信号机的外方区段；判断所述信号机的外方区段是否存在占用状态，若存在占用状态，则确定最接近所述信号机的列车的位置；根据所述列车与所述信号机的位置关系，判断所述列车的车头是否已经越过所述信号机，若所述列车的车头已经越过所述信号机，则判断所述列车的车尾是否已经越过所述信号机，若所述列车的车尾尚未越过所述信号机，则计算生成信号机跨压命令；将所述信号机跨压命令发送给所述区域控制系统对应的联锁，所述联锁根据所述命令，控制所述信号机由允许信号变为禁止信号。进一步的，获取信号机的位置和信号机的外方区段具体包括根据信号机在线路中的唯一标识信息，通过查询电子地图获取所述信号机在线路中的位置，并基于此位置获知所述信号机周边设备的拓扑关系，包括轨道区段、站台、道岔，进而获取信号机的内/外方区段。进一步的，若无法获取信号机的外方区段，则计算生成无列车跨压信号机命令。进一步的，若所述信号机的外方区段为空闲状态，则计算生成无列车跨压信号机命令。进一步的，所述列车为基于通信的列车运行控制系统CBTC模式下运行的列车，若最接近所述信号机的列车不是基于通信的列车运行控制系统CBTC模式下运行的列车，则计算生成无列车跨压信号机命令。
进一步的，若所述列车的车头尚未越过所述信号机，则计算生成无列车跨压信号机命令。进一步的，若所述列车的车尾已经越过所述信号机，则计算生成无列车跨压信号机命令。(三)有益效果本发明具有以下有益效果I、通过信号机跨压命令，控制了 CBTC模式下的信号机由允许信号变为禁止信号的时机，避免出现列车非期望的紧急制动。2、通过信号机跨压命令，提高了列车在CBTC模式下的运行效率，实现了多列CBTC列车在同一条进路或同一区段内的运行。
图I是允许/禁止信号的示意图；图2是传统联锁中信号机由允许信号变为禁止信号的示意图；图3是联锁误将信号机由允许信号设置为禁止信号的示意图；图4是本发明方法的流程图；图5是无列车接近信号机时，生成无CBTC列车跨压信号机命令的示意图；图6是非CBTC列车接近信号机时，生成无CBTC列车跨压信号机命令的示意图；图7是列车车头越过信号机、车尾尚未越过信号机时，生成CBTC列车跨压信号机命令的示意图；图8是列车车尾已经越过信号机时，生成无CBTC列车跨压信号机命令的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。信号机在现场的位置可以通过现场设备的拓扑获知，一架信号机一旦位置确定，就可通过现场设备的拓扑关系，推算出该信号机周边的线路区段，根据范围可划分为信号外方第一区段和信号内方第一区段，每架信号机的外方和内方区段随线路拓扑关系结合现场设备确定。由于信号机的作用是指不列车按照信号显不行车，由于信号机负责防护一个方向的列车运行安全，信号机只进行单方向的显示，即只有位于信号机前方的区段才能够看见本信号机，因此信号外方的区段是按照与信号机的显示及防护方向相反的方向进行推导获得。为实现正确的信号机跨压命令，就需要地面设备对在线路上运行的列车进行精确定位，由于车地通信采用无线通信方式，离散式系统的固有特性决定列车向地面汇报的位置存在一定的不确定性，且线路上可能存在位置汇报列车和无位置汇报的列车的混合运行，因此地面设备在定位列车时除使用列车汇报的位置信息外(列车汇报的位置为列车经测速定位后确定的列车最可能的实际位置)，为保证系统安全，还需要考虑轨旁设备汇报的区段占用信息。结合列车的位置汇报和轨旁设备的占用信息，综合后获得列车在线路上运行的序列关系，即获知列车与信号机的远近关系。计算信号机强制命令的过程可分为以下三个部分1)确定信号机的外方第一区段和内方第一区段；2)检查列车位置与信号机的前后关系；3)检查信号机内方区段的占用/空闲状态。信号机跨压命令可分为以下两种I、CBTC列车跨压信号机(通知联锁将信号机由允许信号转为禁止信号)；2、无CBTC列车跨压信号机。其中信号机跨压命令用于告知联锁控制信号 机的允许/禁止显示，同时告知联锁该CBTC列车已运行越过此允许信号机，可将信号机设置为禁止状态。图4是本发明方法的流程图，具体步骤如下步骤SI，区域控制系统根据信号机在线路中的唯一标识信息，通过查询电子地图确认该信号机在线路中所处的位置，并基于此位置获知信号机周边设备的拓扑关系，包括轨道区段、站台、道岔等。步骤S2，根据设备的拓扑关系，判断能否正确获得信号机内方和外方的区段。如无法查询获知信号机的内方和外方区段，则无法计算信号机跨压命令，为该信号机计算生成无CBTC列车跨压信号机命令；如果能够查询获知信号机的内方和外方区段，进入步骤S3。步骤S3，确定信号机的内方和外方区段后，检查信号机外方的区段，判断信号机外方区段内是否有区段占用。若区段范围内的轨道区段均为空闲状态，则认为无列车接近本信号机，为该信号机计算生成无CBTC列车跨压信号机命令，参见附图5 ;若区段范围内的轨道区段存在占用状态，则认为有列车正在接近本信号机，确定当前最接近该信号机的列车，进入步骤S4。步骤S4，判断当前最接近该信号机的列车类型是否为CBTC列车，如果不是CBTC列车，则为该信号机计算生成无CBTC列车跨压信号机命令，参见附图6 ;如果是CBTC列车，则进入步骤S5。步骤S5，若为CBTC列车接近本信号机，则根据列车与信号机的位置关系，判断CBTC列车车头是否越过信号机。如果CBTC列车车头没有越过信号机，则为该信号机计算生成无CBTC列车跨压信号机命令；如果CBTC列车车头已经越过信号机，进入步骤S6。步骤S6，若CBTC列车车头已经越过信号机，判断CBTC列车车尾是否越过信号机。如果CBTC列车车尾尚未越过该信号机，则为该信号机计算生成CBTC列车跨压信号机命令，参见附图7 ;如果CBTC列车车尾已经越过该信号机，则为该信号机计算生成无CBTC列车跨压信号机命令，参见附图8。步骤S7，根据计算结果，将生成的信号机跨压命令发送给区域控制系统对应的联锁，由联锁根据命令，操作室外信号机，实现信号机由允许信号显示转为禁止信号显示。本发明方法相对于现有技术，提出了 CBTC模式下信号机灭灯的概念，并通过合理的计算方法，实现了对信号机在CBTC列车运行通过时由允许信号转为禁止信号的动态控制，不仅避免了 CBTC模式下信号机过早转为禁止信号导致的列车非期望紧急制动，同时提高了整体系统的智能化。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种信号机跨压命令的计算方法，其特征在于，包括以下步骤 区域控制系统获取信号机的位置和信号机的外方区段； 判断所述信号机的外方区段是否存在占用状态，若存在占用状态，则确定最接近所述信号机的列车的位置； 根据所述列车与所述信号机的位置关系，判断所述列车的车头是否已经越过所述信号机，若所述列车的车头已经越过所述信号机，则判断所述列车的车尾是否已经越过所述信号机，若所述列车的车尾尚未越过所述信号机，则计算生成信号机跨压命令； 将所述信号机跨压命令发送给所述区域控制系统对应的联锁，所述联锁根据所述命令，控制所述信号机由允许信号变为禁止信号。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，获取信号机的位置和信号机的外方区段具体包括 根据信号机在线路中的唯一标识信息，通过查询电子地图获取所述信号机在线路中的位置，并基于此位置获知所述信号机周边设备的拓扑关系，包括轨道区段、站台、道岔，进而获取信号机的内/外方区段。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，若无法获取信号机的外方区段，则计算生成无列车跨压信号机命令。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，若所述信号机的外方区段为空闲状态，则计算生成无列车跨压信号机命令。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述列车为基于通信的列车运行控制系统CBTC模式下运行的列车，若最接近所述信号机的列车不是基于通信的列车运行控制系统CBTC模式下运行的列车，则计算生成无列车跨压信号机命令。
6.权利要求I所述的方法，其特征在于，若所述列车的车头尚未越过所述信号机，则计算生成无列车跨压信号机命令。
7.权利要求I所述的方法，其特征在于，若所述列车的车尾已经越过所述信号机，则计算生成无列车跨压信号机命令。
全文摘要
本发明公开了一种信号机跨压命令的计算方法，具体包括区域控制系统获取信号机的位置和信号机的外方区段；判断所述信号机的外方区段是否存在占用状态，若存在占用状态，则确定最接近所述信号机的列车的位置；根据所述列车与所述信号机的位置关系，判断所述列车的车头及车尾是否已经越过所述信号机，并计算生成相应的信号机跨压命令，将所述信号机跨压命令发送给区域控制系统对应的联锁，由所述联锁控制信号机由允许信号变为禁止信号的时机。该方法避免了列车出现非期望的紧急制动，提高了列车在CBTC模式下的运行效率，实现了多列CBTC列车在同一条进路或同一区段内的运行。
文档编号B61L25/02GK102951186SQ20121042560
公开日2013年3月6日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者孙玉鹏 申请人:北京交控科技有限公司