用于TACS的道岔资源冲突的处理方法、设备及介质与流程

用于tacs的道岔资源冲突的处理方法、设备及介质
技术领域
1.本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种用于tacs的道岔资源冲突的处理方法、设备及介质。


背景技术：

2.列车自主运行系统(tacs)基于列车的运行计划和实时位置实现自主资源管理并进行主动间隔防护，作为目前最先进的信号控制系统，具有更安全、更高效、更经济的特点。车载信号子系统基于ats(automatic traffic supervision)下发的运行计划，根据列车当前位置生成运行任务，自主计算对轨旁资源的需求，并向轨旁资源管理子系统申请资源，轨旁资源管理器锁定后分配给列车，列车使用后主动及时释放资源。
3.区别于传统cbtc由中心ats通过进路分配的方式解决资源冲突问题，tacs系统下，必须找到一个仲裁方来解决多列车同时申请资源的问题，以防止在运营过程中，多列车路径冲突导致列车阻塞。
4.在道岔区域因为道岔的定反位造成了多车运行存在堵塞现象，也就是说道岔资源被某一列车申请之后可能导致另一列车完全处于堵塞状态，无法移动。这是tacs系统需要解决的重要场景之一。
5.如果想解决堵塞资源冲突问题，那么系统将面临如下问题：1、道岔区域资源如何分配，2、如何设计规则避免发生堵塞，3、发生堵塞后系统如何处理。


技术实现要素：

6.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用于tacs的道岔资源冲突的处理方法、设备及介质。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.根据本发明的第一方面，提供了一种用于tacs的道岔资源冲突的处理方法，该方法包括以下步骤：
9.步骤s1，道岔资源分配与冲突判定；
10.步骤s2，道岔资源冲突管理，轨旁资源管理器wrc通过监测管理范围内列车的实时位置、列车任务和道岔的状态，来获得所有管理范围内资源的占用情况；
11.步骤s3，通过引入变通退行区域，轨旁资源管理器wrc进行道岔资源冲突优化管理。
12.作为优选的技术方案，所述的步骤s1，道岔资源分配与冲突判定具体为：
13.步骤s101，列车接收的ats任务范围内中包含道岔，且列车已经接近申请道岔资源；
14.步骤s102，轨旁资源管理器wrc实时检测道岔资源范围的列车，需要给申请道岔资源的列车分配资源；
15.步骤s103，轨旁资源管理器wrc检测到多个列车任务均需要申请道岔资源且多列
车已接近道岔资源需要分配时，会主动将存在冲突的列车创建互相通信的授权并进行统一管理；
16.步骤s104，轨旁资源管理器wrc给资源冲突的列车互相通信的授权并与每列车确认；
17.步骤s105，列车根据轨旁资源管理器wrc的指示建立冲突列车的通信后与各列车交互确认，并互相发送各自任务。
18.作为优选的技术方案，所述的步骤s102中的轨旁资源管理器wrc对正常通信车、故障车和降级车做识别筛选，如果是降级车或者故障车优先给分配资源，将故障车引导至目的地站台。
19.作为优选的技术方案，所述的步骤s104中的轨旁资源管理器wrc将存在冲突的列车进行冲突检测和统一管理。
20.作为优选的技术方案，所述的步骤s2，道岔资源冲突管理具体包括：
21.步骤s201，当某车载cc根据任务申请道岔资源时，wrc根据资源的目前占用或释放状态来判断处理；
22.步骤s202，当三列车cc1、cc2、cc3同时申请资源时，wrc将综合判断资源分配情况；
23.步骤s203，通过上述判断之后得出仅cc1/cc2/cc3&cc2/cc1/cc3&cc2/cc3/cc1不存在冲突，wrc判断可分配给cc1和cc2；
24.步骤s204，获取wrc的回复后，cc1或者cc2均可申请资源，申请并通过wrc的分配后根据ats下发的任务路径占用资源并行车。
25.作为优选的技术方案，所述的步骤s201中的wrc根据资源的目前占用或释放状态来判断处理具体包括：
26.步骤s2011，如果当前资源状态为释放，则wrc回复可分配；
27.步骤s2012，如果当前资源已被占用，且道岔状态正常可用则wrc回复该资源已被其他列车占用，目前无法分配；
28.步骤s2013，当资源没有被占用且释放状态不明时，则道岔资源不能分配，输出道岔故障，后续结合道岔的定反位和相关报警来综合处理。
29.作为优选的技术方案，所述的步骤s202中的wrc将综合判断资源分配情况具体包括：
30.步骤s2021，wrc假设先将资源分配给cc1，则存在的资源分配组合是cc1/cc2/cc3和cc1/cc3/cc2，监测这两个任务是否存在资源冲突；
31.步骤s2022，wrc假设先将资源分配给cc2，则存在的资源分配组合是cc2/cc1/cc3和cc2/cc3/cc1，监测这两个任务是否存在资源冲突；
32.步骤s2023，wrc假设先将资源分配给cc3，则存在的资源分配组合是cc3/cc1/cc2和cc3/cc2/cc1，检测这两个任务是否存在资源冲突。
33.作为优选的技术方案，所述的步骤s3中的变通退行区域包括站台变通退行区域和区间变通退行区域；
34.其中所述站台变通退行区域定义为：在正线紧贴站台距离站台20m且距离站台一个车长加50m内无道岔的区域；
35.所述区间变通退行区域定义为：对于紧贴折返轨距离折返轨20m且距离站台一个
车长加50m内无道岔的区域。
36.作为优选的技术方案，所述的步骤s3中的变通退行区域的长度定义为一个车长加10m。
37.作为优选的技术方案，所述的步骤s3中的变通退行区域内允许列车退行一个车长加15m的距离，定义列车暂时退行处于退行变通区域内来达到暂时不申请道岔资源的目的。
38.作为优选的技术方案，所述的步骤s3中轨旁资源管理器wrc通过计算列车回退到变通退行区域内来减少道岔资源冲突的情况，通过某一列车的回退，优先给其他列车申请道岔资源；并将道岔资源冲突的场景通过某列车使用变通退行区域来降低冲突的可能。
39.根据本发明的第二方面，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。
40.根据本发明的第三方面，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。
41.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
42.1)本发明依据列车自主运行系统中道岔资源冲突的场景，提出了解决道岔资源分配冲突的方法，并引入变通退行区域的概念来优化处理资源冲突；
43.2)本发明提出列车自主运行系统中道岔资源分配与冲突判定，针对轨道交通列车自主运行系统中道岔区域资源的分配和列车申请资源发生堵塞冲突做出了识别。
44.3)本发明根据列车自主运行系统中道岔资源冲突的场景创新性提出资源冲突管理的方法，提出wrc具体自主判断冲突计算检测方法，并结合车辆任务对资源合理排序，给出高效解决道岔资源冲突问题的方案。
45.4)本发明引入了变通退行区域(rmz_path)的概念，更加灵活高效的处理道岔资源冲突，优化了躲避冲突的方法。
附图说明
46.图1为现有技术的道岔资源分配与冲突的示意图；
47.图2为本发明道岔资源通信管理示意图；
48.图3为本发明道岔资源冲突管理流程图；
49.图4为本发明变通退行区域设置图；
50.图5为本发明引入变通退行区域后道岔资源管理流程图。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
52.本发明轨旁资源管理器(wrc)首先对于管理范围内的列车进行识别，并对于每列车的冲突做统一的资源管理：根据每列车的ats下发的运行任务，判断识别处于道岔区域附近的资源冲突的列车，指定资源冲突的3列车(或者4列车)互相建立通信，列车申请资源时通过wrc的判断后才获取是否可用该资源，列车将资源和任务与相邻的冲突列车互相通信
确认后依次占用资源并按照指定任务行车。
53.本发明提出的道岔资源冲突管理的实现方法能够有效解决tacs系统中道岔资源冲突问题，通过wrc对于列车统筹分析处理，填补了对于tacs系统中道岔资源冲突管理的空白，极大的提高了道岔资源的使用效率，大大降低道岔资源冲突闭塞的概率，同时对于道岔资源闭塞后资源合理释放提出了解决方法。
54.实现方法：
55.1.道岔资源分配与冲突判定
56.道岔资源分配与冲突判定具体包括：
57.(1)列车接收的ats任务范围内中包含道岔，且列车已经接近申请道岔资源。
58.(2)wrc实时检测道岔资源范围的列车，需要给申请道岔资源的列车分配资源。因此wrc应对正常通信车和故障降级车做识别筛选，如果是降级车或者故障车优先给分配资源，将故障车引导至目的地站台，也就是说故障降级车的资源申请优先级最高。
59.(3)wrc检测到多个列车任务均需要申请道岔资源且多列车已接近道岔资源需要分配时，会主动将存在冲突的列车创建互相通信的授权并组合统一管理。
60.(4)wrc给资源冲突的列车互相通信的授权并与每列车确认。方便wrc将实现冲突管理的列车进行冲突检测和统一管理。
61.(5)列车根据wrc的指示建立冲突列车的通信后与各列车交互确认，并互相发送各自任务。
62.2.道岔资源冲突管理
63.轨旁资源管理器wrc通过监测管理范围内列车的实时位置、列车任务和道岔的状态，来掌握所有管理范围内资源的占用情况。
64.(1)当某车载cc根据任务申请道岔资源时，wrc根据资源的目前的占用/释放状态来判断：a、如果当前资源状态为释放则wrc回复可以分配。b、当资源已被占用，且道岔状态正常可用则回复该资源已被其他列车占用，目前无法分配。c、当导致资源没有被占用且没有释放状态不明，则道岔资源不能分配，输出道岔故障后续结合道岔的定反位和相关报警来综合处理。
65.(2)当三列车cc1、cc2、cc3同时申请资源时，wrc将综合判断资源分配情况。1、wrc假设先将资源分配给cc1，则存在的资源分配组合是cc1/cc2/cc3和cc1/cc3/cc2，监测这两个任务是否存在资源冲突。2、wrc假设先将资源分配给cc2，则存在的资源分配组合是cc2/cc1/cc3和cc2/cc3/cc1，监测这两个任务是否存在资源冲突。3、wrc假设先将资源分配给cc3，则存在的资源分配组合是cc3/cc1/cc2和cc3/cc2/cc1，检测这两个任务是否存在资源冲突。
66.(3)通过上述判断之后得出仅cc1/cc2/cc3&cc2/cc1/cc3&cc2/cc3/cc1不存在冲突。wrc判断可以分配给cc1和cc2。
67.(4)列车的cc获取wrc的回复后，cc1或者cc2均可申请资源，申请并通过wrc的分配后根据ats下发的任务路径占用资源并行车。
68.同理后续车辆依次根据wrc的判断和分配资源有序行车。
69.理论上，道岔资源只能严格分给单一列车，不能同时分配给两列车或者多车。假如因为各种突发事故或者故障导致发生了由于某些道岔资源分配冲突，即道岔资源同时分给
了两列车或者多车，此时wrc会报警并将资源锁闭取消对任何车的可用性，道岔区域资源直接封锁同时需要根据实际状况来排查处理故障。
70.3.变通退行区域引入之后的道岔资源冲突管理
71.通过引入变通退行区域(rmz_path)的概念来优化道岔资源冲突管理，现方法具体包括：
72.(1)在正线的紧贴站台距离站台20m左右且距离站台一个车长加50m内无道岔，将上述区域定义为站台变通退行区域(rmz_path)；同时对于紧贴折返轨距离折返轨20m左右且距离站台一个车长加50m内无道岔定义为区间变通退行区域(rmz_path)。上述变通退行区域(rmz_path)的长度定义为一个车长加10m。具体如图4所示。
73.(2)在上面定义的变通退行区域(rmz_path)内允许列车退行一个车长加15m的距离。此区域的退行永远不会改变ats下发的任务，只是定义列车暂时退行处于退行变通区域rmz_path内来达到暂时不申请道岔资源的目的。
74.(3)wrc通过计算列车回退到变通退行区域内来减少道岔资源冲突的情况，通过某一列车的回退，优先给其他列车申请道岔资源。将道岔资源冲突的场景通过某列车使用变通退行区域(rmz_path)来降低冲突的可能，wrc冲突的计算引入rmz_path后重新计算可以得到更多的资源非冲突分配的可能性。
75.(4)除列车通过退行到rmz_path来优化wrc的冲突计算外，列车的道岔资源冲突管理其他流程与未引入变通退行区域的一致。
76.具体实施例
77.首先，本领域技术人员很容易理解列车自主运行系统tacs同一个轨旁资源管理器wrc管理的道岔区域内三辆车根据不同的任务而同时申请道岔资源。train1与train2、train3和身后的trainn建立互相通信并发送获取各车的任务和各车的是否降级状态，无需与wrc管理范围内的其他车辆通信，并且train1向wrc申请道岔资源。不同列车之间也会互相通信确认对方是否是故障降级车并互相确认各自的ats下发的任务。
78.参考图3，介绍本发明的多车同时申请道岔资源冲突管理的实现方法，对于多列车同时申请资源轨旁管理器wrc需要作出计算和判断并发送确认反馈给每列车，具体包含如下步骤：
79.步骤1，当cc1、cc2、cc3根据任务同时申请道岔资源时，wrc首先对于道岔目前的占用/释放状态来判断：如果当前道岔资源状态为释放则可以分配，需要详细计算具体分配顺序。
80.步骤2，当三列车cc1、cc2、cc3同时申请资源时，wrc将综合判断资源分配情况。
81.步骤3，计算wrc假设先将资源分配给cc1，则存在的资源分配组合是cc1/cc2/cc3和cc1/cc3/cc2，检测这两个任务是否存在资源冲突。计算wrc假设先将资源分配给cc2，则存在的资源分配组合是cc2/cc1/cc3和cc2/cc3/cc1，监测这两个任务是否存在资源冲突。计算wrc假设先将资源分配给cc3，则存在的资源分配组合是cc3/cc1/cc2和cc3/cc2/cc1，检测这两个任务是否存在资源冲突。
82.步骤4，通过上述判断之后得出仅cc1/cc2/cc3&cc2/cc1/cc3&cc2/cc3/cc1不存在冲突。wrc判断可以分配给cc1和cc2。
83.步骤5，列车的cc获取wrc的回复后，cc1或者cc2均可申请资源，申请并通过wrc的
分配后根据ats下发的任务路径占用资源并行车(此处可以根据资源冲突的严重程度灵活定义冲突等级，占用道岔对向运行的定义为最高，同向顺次占用道岔定义为最低，其他定义为中等)。cc1和cc2沟通确认因为cc2的任务因为后续与cc3的任务冲突严重，所以cc1与cc2互相沟通确认将道岔资源优先分配给cc2，并与wrc通信确认，wrc将道岔资源分给cc2。cc2获得道岔资源并根据任务优先使用道岔资源行车。
84.步骤6，在步骤1中如果资源已被占用，且道岔状态正常可用则回复该资源已被其他列车占用，则无法分配，需要等下一个周期继续判断资源是否可用；如果道岔资源没有被占用也没有被释放，此时道岔资源状态不明，道岔资源不能分配且wrc输出道岔故障，需要排除故障恢复道岔资源正常时才能继续分配。
85.步骤7，cc2使用结束道岔资源释放，cc1和cc3根据新开始的周期继续申请道岔资源，wrc根据新周期重复如上判断计算，并分配道岔资源。
86.参考图4给出具体的变通退行区域(rmz_path)的定义和设置区域。详细定义站台变通退行区域(station_rmz_path)和区间变通退行区域(tunnel_rmz_path)。此区域的退行永远不会改变ats下发的任务，只是定义某列车暂时退行处于退行变通区域rmz_path内即可暂时不申请wrc的资源，将资源优先分配给其他列车。参考图5，介绍变通退行区域引入之后的道岔资源冲突管理过程，包括以下步骤：
87.步骤101，ats根据派班计划为列车下发行车任务包括目的地指令和运行时间安排等：
88.步骤102，车载控制器cc接收ats的任务指令后，与wrc建立通信报告位置，同时确认与周围前后需要通信的其他列车并与其他cc建立通信，并互相发送各自的运行任务。
89.步骤103，车载cc根据行车的任务和列车的位置向所在的管理区域的wrc申请索要运行路径上的资源包括车头将要跨越的所需道岔资源。
90.步骤104，wrc判断列车是正常通信列车还是故障降级列车，如果是降级列车则把全部资源优先排列给降级车。对于通信列车则根据上述步骤3计算当前周期内所有资源冲突的情况，并给出结果。同时对于设置变通退行区域的情况再次通过各列车退行到变通退行区域(rmz_path)重新计算并给出结果。通过上述计算结果分配道岔资源给某列车。
91.步骤105，wrc将资源分配给某列车cc后，该列车根据ats下发的任务行车。后续的周期继续计算其他车辆的资源分配结果，按照wrc的分配顺序先后占用道岔资源并行车。
92.步骤106，车载cc实时将行车状态包括列车位置、是否降级列车、下一个任务等发送给wrc和ats，ats根据cc的反馈来实时显示列车。
93.步骤107，同时车载cc实时将行车状态包括列车位置、是否降级列车、下一个任务等发送给wrc，wrc根据列车位置来判断道岔资源的占用释放。
94.以上是关于方法实施例的介绍，以下通过设备及储存介质实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
95.如图4所示，设备包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
96.设备中的多个部件连接至i/o接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，
例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
97.处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法s1～s3。例如，在一些实施例中，方法s1～s3可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到ram并由cpu执行时，可以执行上文描述的方法s1～s3的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法s1～s3。
98.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)等等。
99.用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
100.在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
101.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。