一种轨道交通全自动驾驶精简方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道交通全自动驾驶精简方法及系统。

背景技术：

全自动驾驶是城市轨道交通列车运行自动化水平的最高等级，是解决高速度、高密度城市轨道交通安全、节能、资源共享、高效、舒适、灵活运输的重要手段，是一种将列车驾驶员、调度员执行的工作，完全由自动化的、智能化的系统所替代的控制系统。

相较于目前广泛应用的人工驾驶系统，全自动驾驶系统降低了因人的行为失误带来的安全风险。传统列车的“有人驾驶”很大程度依赖于驾驶员的个人反应，人为的因素难以精确控制。而全自动驾驶地铁车在运行中会根据即时发生的情况，第一时间由电脑程序自动反应并做出“决策”。全自动“无人驾驶”列车也不会因司机疲劳、突发疾病或其他情况而对列车的运行带来影响。

轨道交通全自动驾驶系统将司机从重复作业中解放出来，列车上可以配置乘务人员，提高对乘客服务水平，同时兼顾监视列车运行状态。轨道交通全自动驾驶系统增强列车上的视频监控和紧急对讲功能，提高了应急处置及反恐能力。

现有的全自动驾驶系统，以地面控制列车为主，由地面为列车办理进路，保证信号机、道岔、进路联锁关系正确，通过连续的车地双向无线通信计算行车移动授权。但是需要部署大量的地面设备，建设投入大，维护成本高，风险点增加。

技术实现要素：

由于现有技术存在的上述问题，本发明提出一种轨道交通全自动驾驶精简方法及系统。

第一方面，本发明还提出一种轨道交通全自动驾驶精简方法，包括：

车载控制器vobc与前方区域范围内的对象控制器oc建立连接，并获取所述oc中的vobc列表、计轴列表和道岔列表；

根据运行计划中下一停车区域编号，查询电子地图，并根据所述vobc列表、所述计轴列表的逻辑区段状态情况和所述道岔列表进行路径规划。

可选地，所述方法还包括：

所述vobc从所述oc发送的所述vobc列表中获取当前与所述oc有通信的所有列车id；

所述vobc向所述所有列车id对应的目标列车的vobc分别发送通信请求信息；

所有目标列车的vobc收到所述通信请求信息后，都向所述vobc发送当前位置；

所述vobc根据所有目标列车的当前位置对应的计轴区段，对各目标列车进行排序；

对列车前方第一个占用区段和目标列车的排序结果进行匹配，得到相邻前车。

可选地，所述方法还包括：

vobc接收所述相邻前车发送的列车位置，并根据所述列车位置计算当前列车的安全位置。

可选地，所述方法还包括：

vobc根据路径规划的结果，筛选出沿途需要控制的目标道岔；

判断所述目标道岔的状态，并根据所述状态确定是否搬动道岔；

若需要搬动道岔，则向所述oc发送道岔独占锁申请信息；

若道岔空闲，则向vobc发送道岔独占锁申请成功信息。

可选地，所述方法还包括：

vobc根据道岔锁定的结果、安全位置计算结果、逻辑区段状态、前车安全车尾位置、当前位置、区段限速、线路坡度信息计算移动授权ma。

第二方面，本发明提出一种轨道交通全自动驾驶精简系统，包括：中心级综合调度自动化控制中心、车站级综合调度自动化控制子中心、无线管理集散控制系统dcs、数据库存储单元dsu、对象控制器oc和车载控制器vobc；

所述中心级综合调度自动化控制中心分别与所述车站级综合调度自动化控制子中心、所述dsu和所述无线管理dcs通信连接，用于对全线的行车、车辆、机电设备和供电设备进行监视、控制和维护，并进行紧急事故情况下的应急处理；

所述车站级综合调度自动化控制子中心分别与所述dsu和所述oc通信连接，用于对区域内列车进行管理、进路办理、车站监控；

所述dsu用于对所述中心级综合调度自动化控制中心、所述车站级综合调度自动化控制子中心和所述无线管理dcs中的数据进行存储；

所述oc和所述vobc通信连接，用于采集计轴信息，控制道岔、屏蔽门和紧急提车按钮；

所述vobc用于对列车进行路径规划，以实现安全防护、自动驾驶、乘客响应和车辆监控。

可选地，所述中心级综合调度自动化控制中心包括：综合调度服务器、环调服务器、供电调服务器、车辆段控制中心服务器、行车调服务器、乘客信息调服务器、语音通信中心和闭路电视监视系统cctv中心；

所述综合调度服务器用于对所有其他服务器进行监控和联动；

所述环调服务器用于环境系统的监控；

所述供电调服务器用于供电系统的监控；

所述车辆段控制中心服务器用于执行原列车自动监控ats车辆段控制中心的功能；

所述行车调服务器用于对列车信息进行监控，进行人工休眠、唤醒、清扫时间、远程控制空调、电热照明、开关门，并进行远程复位或旁路，以及列车火灾报警复位与确认；

所述乘客信息调服务器用于服务车上及站台乘客，响应车上紧急呼叫、站台清客、车辆、站台广播、控制车载cctv；

所述语音通信中心用于接入地铁路网，实现语音通信；

所述cctv中心用于进行视频监视。

可选地，所述车站级综合调度自动化控制子中心包括：环调工作站、供电调工作站、行车调工作站、语音通信工作站、站台监控系统和站台门控制系统；

所述环调工作站用于环境系统设备的状态显示和监控；

所述供电调工作站用于供电系统设备的状态显示和监控；

所述行车调工作站用于列车运行信息的显示和监控；

所述语音通信工作站用于与其他语音系统通信；

所述站台监控系统用于监视站台的实时视频；

所述站台门控制系统用于对站台的开关进行控制，紧急关闭，以及列车门联动。

可选地，所述vobc包括：vobc主程序模块、通信及输入数据管理模块、系统时间管理模块、列车信息管理模块、数据输出管理模块、路径及移动授权计算模块、安全防护处理模块、移动授权管理模块、列车辅助驾驶模块、列车速度管理防护模块、模式管理模块和站台停车和防护模块；

所述vobc主程序模块用于程序的整体初始化和周期运行，并调度各子模块运行；

所述通信及输入数据管理模块用于数据的接收和解析，以及有效性和完整性检查；

所述系统时间管理模块用于本机时间与时钟服务器时间同步；

所述列车信息管理模块用于列车测试、列车完整性检查、版本号管理、列车位置管理、零速判断和对端控制防护；

所述数据输出管理模块用于数据组包发送；

所述路径及移动授权计算模块用于路径规划、安全位置计算、路径锁定和移动授权ma计算；

所述安全防护处理模块用于管理退行防护和设备安全防护；

所述移动授权管理模块用于根据ma行车；

所述列车辅助驾驶模块用于车门状态管理、车门允许、车门和屏蔽门联动控制、折返换端、自动折返、列车自动运行ato使能和ato监督；

所述列车速度管理防护模块用于参数更新、轮径校验、限速计算和超速防护；

所述模式管理模块用于预设最高驾驶模式、级别转换和两端可疑标志管理；

所述站台停车和防护模块用于停车管理、发车防护和站台紧急停车按钮响应。

可选地，所述oc包括：oc主程序模块、资源锁管理模块、通信列车管理模块、区域锁管理模块、设备控制模块、数据通信模块、初始化模块、数据解包模块和数据组包模块；

所述oc主程序模块用于程序的整体初始化和周期运行，并调度各子模块运行；

所述资源锁管理模块用于资源锁的增加和删除，以及互斥判断；

所述通信列车管理模块用于维护与oc建立连接的vobc的列表；

所述区域锁管理模块用于对oc管理区域的封锁和解封；

所述设备控制模块用于控制道岔、屏蔽门和紧急停车按钮；

所述数据通信模块用于数据网络的发送和接收；

所述初始化模块用于内部结构体和共享变量的初始化设置；

所述数据解包模块用于解析数据通信模块接收到的数据，以及数据有效性和完整性检查；

所述数据组包模块用于对发送的数据进行组包。

由上述技术方案可知，本发明在满足传统全自动驾驶地铁系统的功能前提下，精简地面设备，取消地面atp、联锁等设备。由列车根据运行计划，线路资源状况及自身运行状态自主计算行车许可，保证列车在线路上的自主安全运行控制。在保证列车前后方安全距离的基础上，两个相邻的移动闭塞区域就能以很小的间隔同时前进，使得列车能以允许最大的速度和较小的间隔运行，提高运营效率。该系统还可以降低建设和维护成本、减少中间环节、提高性能、降低复杂度、提高可靠性和缩小运行间隔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种轨道交通全自动驾驶精简系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种vobc的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种oc的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种轨道交通全自动驾驶精简方法的流程示意图；

图5为本发明一实施例提供的列车安全位置的示意图；

图6为本发明一实施例提供的列车安全路径的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本实施例提供的一种轨道交通全自动驾驶精简系统的结构示意图，轨道交通全自动驾驶精简系统简称faso(fullyautomaticsimpleoperation)，包括：中心级综合调度自动化控制中心101、车站级综合调度自动化控制子中心102、无线管理集散控制系统dcs103、数据库存储单元dsu104、对象控制器oc105和车载控制器vobc106；

所述中心级综合调度自动化控制中心101分别与所述车站级综合调度自动化控制子中心102、所述dsu104和所述无线管理dcs103通信连接，用于对全线的行车、车辆、机电设备和供电设备进行监视、控制和维护，并进行紧急事故情况下的应急处理；

所述车站级综合调度自动化控制子中心102分别与所述dsu104和所述oc105通信连接，用于对区域内列车进行管理、进路办理、车站监控；

所述dsu104用于对所述中心级综合调度自动化控制中心101、所述车站级综合调度自动化控制子中心102和所述无线管理dcs103中的数据进行存储；

所述oc105和所述vobc106通信连接，用于采集计轴信息，控制道岔、屏蔽门和紧急提车按钮；

所述vobc106用于对列车进行安全防护、自动驾驶、乘客响应和车辆监控。

具体地，所述中心级综合调度自动化控制中心101包括：综合调度服务器、环调服务器、供电调服务器、车辆段控制中心服务器、行车调服务器、乘客信息调服务器、语音通信中心和闭路电视监视系统cctv中心；

所述综合调度服务器用于对所有其他服务器进行监控和联动；

所述环调服务器用于环境系统的监控；

所述供电调服务器用于供电系统的监控；

所述车辆段控制中心服务器用于执行原列车自动监控ats车辆段控制中心的功能；

所述行车调服务器用于对列车信息进行监控，进行人工休眠、唤醒、清扫时间、远程控制空调、电热照明、开关门，并进行远程复位或旁路，以及列车火灾报警复位与确认；

所述乘客信息调服务器用于服务车上及站台乘客，响应车上紧急呼叫、站台清客、车辆、站台广播、控制车载cctv；

所述语音通信中心用于接入地铁路网，实现语音通信；

所述cctv中心用于进行视频监视。

具体地，所述车站级综合调度自动化控制子中心102包括：环调工作站、供电调工作站、行车调工作站、语音通信工作站、站台监控系统和站台门控制系统；

所述环调工作站用于环境系统设备的状态显示和监控；

所述供电调工作站用于供电系统设备的状态显示和监控；

所述行车调工作站用于列车运行信息的显示和监控；

所述语音通信工作站用于与其他语音系统通信；

所述站台监控系统用于监视站台的实时视频；

所述站台门控制系统用于对站台的开关进行控制，紧急关闭，以及列车门联动。

具体地，如图2所示，所述vobc106包括：vobc主程序模块201、通信及输入数据管理模块202、系统时间管理模块203、列车信息管理模块204、数据输出管理模块205、路径及移动授权计算模块206、安全防护处理模块207、移动授权管理模块208、列车辅助驾驶模块209、列车速度管理防护模块210、模式管理模块211和站台停车和防护模块212；

所述vobc主程序模块201用于程序的整体初始化和周期运行，并调度各子模块运行；

所述通信及输入数据管理模块202用于数据的接收和解析，以及有效性和完整性检查；

所述系统时间管理模块203用于本机时间与时钟服务器时间同步；

所述列车信息管理模块204用于列车测试、列车完整性检查、版本号管理、列车位置管理、零速判断和对端控制防护；

所述数据输出管理模块205用于数据组包发送；

所述路径及移动授权计算模块206用于路径规划、安全位置计算、路径锁定和移动授权ma计算；

所述安全防护处理模块207用于管理退行防护和设备安全防护；

所述移动授权管理模块208用于根据ma行车；

所述列车辅助驾驶模块209用于车门状态管理、车门允许、车门和屏蔽门联动控制、折返换端、自动折返、列车自动运行ato使能和ato监督；

所述列车速度管理防护模块210用于参数更新、轮径校验、限速计算和超速防护；

所述模式管理模块211用于预设最高驾驶模式、级别转换和两端可疑标志管理；

所述站台停车和防护模块212用于停车管理、发车防护和站台紧急停车按钮响应。

具体地，如图3所示，所述oc105包括：oc主程序模块301、资源锁管理模块302、通信列车管理模块303、区域锁管理模块304、设备控制模块305、数据通信模块306、初始化模块307、数据解包模块308和数据组包模块309；

所述oc主程序模块301用于程序的整体初始化和周期运行，并调度各子模块运行；

所述资源锁管理模块302用于资源锁的增加和删除，以及互斥判断；

所述通信列车管理模块303用于维护与oc建立连接的vobc的列表；

所述区域锁管理模块304用于对oc管理区域的封锁和解封；

所述设备控制模块305用于控制道岔、屏蔽门和紧急停车按钮；

所述数据通信模块306用于数据网络的发送和接收；

所述初始化模块307用于内部结构体和共享变量的初始化设置；

所述数据解包模块308用于解析数据通信模块接收到的数据，以及数据有效性和完整性检查；

所述数据组包模块309用于对发送的数据进行组包。

本实施例在满足传统全自动驾驶地铁系统的功能前提下，精简地面设备，取消地面atp、联锁等设备。由列车根据运行计划，线路资源状况及自身运行状态自主计算行车许可，保证列车在线路上的自主安全运行控制。在保证列车前后方安全距离的基础上，两个相邻的移动闭塞区域就能以很小的间隔同时前进，使得列车能以允许最大的速度和较小的间隔运行，提高运营效率。该系统还可以降低建设和维护成本、减少中间环节、提高性能、降低复杂度、提高可靠性和缩小运行间隔。

图4示出了本实施例提供的一种轨道交通全自动驾驶精简方法的流程示意图，包括：

s401、vobc与前方区域范围内的对象控制器oc建立连接，并获取所述oc中的vobc列表、计轴列表和道岔列表。

具体地，vobc获取所述vobc列表之后，可以根据vobc列表进行前车识别，以得到相邻列车，具体包括：

a1、所述vobc从所述oc发送的所述vobc列表中获取当前与所述oc有通信的所有列车id。

a2、所述vobc向所述所有列车id对应的目标列车的vobc分别发送通信请求信息。

a3、所有目标列车的vobc收到所述通信请求信息后，都向所述vobc发送当前位置。

a4、所述vobc根据所有目标列车的当前位置对应的计轴区段，对各目标列车进行排序。

a5、对列车前方第一个占用区段和目标列车的排序结果进行匹配，得到相邻前车。

具体地，车载设备从oc发送的信息中获取当前与oc有通信的列车id；当前车载vobc向之前获取到的各列车id发送通信请求信息；周边列车收到通信请求信息后以通信应答方式回复自身位置；前车识别时对收到的回复信息按所在计轴区段进行排序；将本车前方第一个占用区段和列车排序结果进行匹配，搜索相邻前车。

s402、根据运行计划中下一停车区域编号，查询电子地图，并根据所述vobc列表、所述计轴列表的逻辑区段状态情况和所述道岔列表进行路径规划。

具体地，vobc首先与前方区域范围内的oc建立连接，获取oc中的vobc列表(由于在其通信范围内的列车都要与oc进行通信，所以通过oc能够获得与其进行通信的所有vobc列表)、计轴列表和道岔列表。然后，根据运行计划中下一停车区域编号，查询电子地图，结合计轴列表的逻辑区段状态情况进行路径规划。

取消地面atp和联锁后，将其功能集成到车载上实现，由传统的地面控制列车，改为列车自主控制。其主要功能由vobc和oc实现。vobc根据中心行车调服务器下发的运行计划，自主智能运行。vobc自己完成进路办理，设备控制，ma计算。

具体地，车载控制器通过与对象控制器通信获取前车、道岔、区段信息，通过与列车通信筛选出前车，通过前车位置，区段状态，道岔状态规划安全路径，操作道岔锁定安全路径，计算安全位置，计算移动授权实现原有地面atp和联锁的功能，主动控制列车运行。

原地面atp主要功能包括：计算车载ma授权。

原联锁主要功能包括：设备控制和状态采集，设备包括道岔、计轴、屏蔽门、紧急停车按钮，以及办理进路。

本实施例的轨道交通全自动驾驶精简系统不设置地面atp和联锁，将地面atp和联锁的功能集成到vobc和对象控制器。地面设置对象控制器，采集计轴信息，控制道岔、屏蔽门、紧急停车按钮。列车通过对象控制器获取在线列车信息，然后，通过与在线列车通信，计算筛选出前方第一辆列车及其所在位置，从而计算移动授权。

s403、vobc接收所述相邻前车发送的列车位置，并根据所述列车位置计算当前列车的安全位置。

具体地，vobc根据前车汇报的列车位置计算安全位置。列车的安全位置包含列车安全车头位置和列车安全车尾位置，列车安全车头位置是列车的最大安全前端位置，列车安全车尾位置是列车的最大安全后端位置，列车的安全位置包含了整个列车的长度，如图5所示。

s404、vobc根据路径规划的结果，筛选出沿途需要控制的目标道岔；

s405、判断所述目标道岔的状态，并根据所述状态确定是否搬动道岔；

s406、若需要搬动道岔，则向所述oc发送道岔独占锁申请信息；

s407、若道岔空闲，则向vobc发送道岔独占锁申请成功信息。

具体地，vobc根据路径规划的结果，筛选出沿途需要控制的道岔。判断道岔状态(定位/反位)，决定是否需要搬动道岔。如果需要搬动道岔，那么vobc向oc发送道岔独占锁申请。oc内部维护管辖道岔的状态机，如果道岔空闲，则回复vobc道岔独占锁申请成功。vobc再向oc发送搬动道岔命令。oc收到命令后，搬动道岔到指定位置(定位/反位)。如果不需要搬动道岔，那么vobc向oc发送道岔共享锁申请。oc内部维护管辖道岔的状态机，如果道岔空闲或者已是共享锁，则回复vobc道岔共享锁申请成功。如此，继续操作规划路径沿途上的其他道岔，完成进路办理，路径锁定。实现原先由联锁完成的主要功能。

s408、vobc根据道岔锁定的结果、安全位置计算结果、逻辑区段状态、前车安全车尾位置、当前位置、区段限速、线路坡度信息计算移动授权ma。

具体地，vobc根据路径锁定的结果、安全位置计算结果、逻辑区段状态、前车安全车尾位置、当前位置、区段限速、线路坡度等信息计算移动授权ma。列车在ma范围内追踪前车行驶，如图6所示。

进一步地，列车根据运行计划，获取前方区域内oc的vobc列表、计轴列表和道岔列表，并根据电子地图完成前车识别、路径规划，路径锁定，安全位置计算，ma计算。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。