一种城市轨道交通自动开口速度防护方法、系统及设备

技术领域

本发明属于轨道交通防护技术领域，特别涉及一种城市轨道交通自动开口速度防护方法、系统及设备。

背景技术

目前，列车在线路运营过程中，当丢失预告有源应答器T1信息时或者前方红灯导致进路未开放时，列车由于进路防护功能的存在必须在红灯防护信号机前停车。一旦列车停稳后，列车的移动授权将自动回缩。当前方信号机由红灯变为绿灯时，进路开放，但ATP由于之前移动授权回缩导致限速过低而输出切牵引，列车无法再越过信号机前方的有源应答器并获取到进路信息。继而导致ATP无法获取进路开放信息，不允许列车继续向前行驶。这种情况下，会出现死锁现象导致列车无法继续移动。如图1所示，图中S1、S2、S3均为信号机。当前方信号机S2显示为红灯时，列车运行曲线迫使列车必须在有源应答器T2前停车，即使之后S2开放绿灯，ATP也无法从T2获取到S2的灯位信息。

为了解决这一情况，在点式ATP模式下给出一种开口速度机制，具体如下。如图2所示，当S2开放允许信号后，列车接近S2时，司机将按下按钮确认激活开口速度，要求列车以低于固定限速15km/h的速度通过信号机S2。当S2的主应答器T2被检测到时，车载ATP允许司机加速并提供下一信号机S3的目标距离。图2中曲线表示实时速度曲线，当列车收到T2应答器信息后，允许速度提高，列车可以按照允许的运行速度运行至信号机S3前。

传统方案中接收线路信息依靠线路中的应答器，然而线路中应答器为点式布置，无法实时获取。如图2所示，当车载ATP丢失T1预告应答器后，车载ATP无法获取前方信号机S2的状态，即使S2开放为绿灯列车移动授权也无法有效延伸。基于这种情况，车载ATP须防护列车先在T2应答器前降速或停车，并由司机激活开口速度以低速通过S2信号机，影响线路运行效率。

列车在越过T2信标前的防护完全由司机目视提供，实际中给出的开口速度不高于15km/h，严重影响运行效率。同时，司机在操作过程中需要确认前方信号机开放激活开口速度，存在一定概率的误操作或者延时操作，这可能导致列车触发紧急制动或者追尾前车，安全性较低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种城市轨道交通自动开口速度防护方法、系统及设备。能够根据前方信号灯及障碍物信息防护列车运行，降低减少司机的操作风险，提升行车安全性。在保证安全的前提下可以给出更高的开口速度限速，提高运行效率。

本发明实施例一方面提供一种城市轨道交通自动开口速度防护方法，包括：

通过有源应答器获取第一前方信息，所述第一前方信息包括信号机状态以及信号机距离；

基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度，通过障碍物监测单元可信度确定障碍物监测单元正常工作状态；

所述障碍物监测单元在正常工作状态下获取第二前方信息；

根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，根据自动开口速度触发条件控制列车触发自动开口速度。

进一步的，第二前方信息包括：列车行进前方信号机信息及障碍物信息，所述前方信号机信息包括信号机状态信息和信号机距离列车车头的距离信息，所述障碍物信息包括障碍物距离和障碍物类型。

进一步的，所述基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度，包括：

通过障碍物监测单元获取待校核信息，所述校核信息包括列车行进前方信号机状态以及信号机距离列车车头的距离；

根据所述校核信息校核障碍物监测单元可信度。

进一步的，所述根据所述校核信息校核障碍物监测单元可信度，包括：

根据第一前方信息与校核信息进行对比得到对比结果，所述对比结果包括校核距离对比结果以及校核状态对比结果；

所述校核距离对比结果在设定距离误差范围内和校核状态对比结果在设定状态误差范围内，确定障碍物监测单元可信，从而确定障碍物监测单元正常工作状态；

其中，所述校核状态对比结果为第一前方信息中信号灯状态转换时刻与第二前方信息中信号灯状态转换时刻对比结果。

进一步的，所述根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，包括：

信号机状态为红灯不可行状态，列车移动授权到红灯前停车，再一次启动时触发自动开口速度。

进一步的，所述根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，还包括：

列车移动授权越过预告应答器之前，信号机状态为红灯列车以获取信号机状态前速度减速；

越过预告应答器后，信号机状态由红灯转换成绿灯，触发自动开口速度。

进一步的，所述根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，还包括：

列车原本移动授权在信号机状态为红灯之前，列车进入预告应答器所在区段后移动授权延伸到下一区段，丢失预告应答器信息；

丢失预告应答器信息之后，列车在预告应答器所在区段的终点停车，此时通过触发自动开口速度，使列车在不停车的情况下获取前方移动授权。

进一步的，所述自动开口速度是根据障碍物与列车车头距离或第二前方信息中的信号机与列车车头距离计算出的安全开口速度。

进一步的，自动开口速度触发条件还包括：

列车在车站内停车后，准备发车时触发自动开口速度。

其中，当满足自动开口速度触发条件时，根据第二获取单元中给出的障碍物类型及距离和信号灯状态及距离确定列车移动授权终点，使用列车安全制动模型计算实时的允许开口速度。

基于同一发明构思，本发明实施例另一方面还提供一种城市轨道交通自动开口速度防护系统，包括：

第一获取单元，用于通过有源应答器获取第一前方信息，所述第一前方信息包括信号机状态以及信号机距离；

校核单元，用于基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度，通过障碍物监测单元可信度确定障碍物监测单元正常工作状态；

第二获取单元，用于所述障碍物监测单元在正常工作状态下获取第二前方信息；

触发单元，用于根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，根据自动开口速度触发条件控制列车触发自动开口速度；

基于同一发明构思，本发明实施例另一方面还提供一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行存储器存储的程序时，实现城市轨道交通自动开口速度防护方法。

基于同一发明构思，本发明实施例另一方面还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现城市轨道交通自动开口速度防护方法。

本发明的有益效果：

本发明通过有源应答器获取第一前方信息，基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度，通过障碍物监测单元可信度确定障碍物监测单元正常工作状态；所述障碍物监测单元在正常工作状态下获取第二前方信息；根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，根据第二前方信息计算实时开口速度，并根据自动开口速度触发条件控制列车触发自动开口速度。由此可知，能够根据前方信号灯及障碍物信息防护列车运行，降低减少司机的操作风险，提升行车安全性。本发明优化了点式模式下预告应答器丢失时的开口速度方案，在保证安全的前提下可以给出更高的开口速度限速，提高运行效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术列车防护曲线示意图；

图2为现有技术开口速度运行曲线示意图；

图3为本发明一种城市轨道交通自动开口速度防护方法流程图；

图4为本发明硬件系统结构示意图；

图5为本发明触发自动开口速度过程示意图；

图6为本发明一种城市轨道交通自动开口速度防护系统示意图；

图7为本发明一种电子设备示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。

本发明实施例一方面提供一种城市轨道交通自动开口速度防护方法，参见图3，包括：

S101：通过有源应答器获取第一前方信息，所述第一前方信息包括信号机状态以及信号机距离；

S102：基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度，通过障碍物监测单元可信度确定障碍物监测单元正常工作状态；

S103：所述障碍物监测单元在正常工作状态下获取第二前方信息；

具体地，第二前方信息包括：列车行进前方信号机信息及障碍物信息，所述前方信号机信息包括信号机状态信息和信号机距离列车车头的距离信息，所述障碍物信息包括障碍物距离和障碍物类型。

S104：根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，根据自动开口速度触发条件控制列车触发自动开口速度。

需要说明的是，本发明是基于点式ATP系统，即点式列车ATP控制系统为硬件设备基础创造的一种自动开口速度防护方法。参见图4，点式ATP系统包括车载ATP系统、轨旁设备和车站设备三大部分构成，车载设备主要包括：ATP主控单元VOBC、司机人机界面DMI、应答器接收单元BTM和速度传感器等；轨旁设备主要包括：信号机、无源应答器和有源应答器等；车站设备包括：联锁系统、其他关联系统等。在本发明附图中，以三角形代表应答器，其中字母G代表无源应答器，字母R代表预告功能的有源应答器，与前方有源应答器内容相同，字母B代表有源应答器。

在一些可选的实施例中，参见图5，所述基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度，包括：

通过障碍物监测单元获取作为校核信息，所述校核信息包括列车行进前方信号机状态以及信号机距离列车车头的距离；

根据所述校核信息校核障碍物监测单元可信度。

具体地，所述根据所述校核信息校核障碍物监测单元可信度，包括：

根据第一前方信息与校核信息进行对比得到对比结果，所述对比结果包括校核距离对比结果以及校核状态对比结果；

所述校核距离对比结果在设定距离误差范围内和校核状态对比结果在设定状态误差范围内，确定障碍物监测单元可信，从而确定障碍物监测单元正常工作状态；

其中，所述校核状态对比结果为第一前方信息中信号灯状态转换时刻与第二前方信息中信号灯状态转换时刻对比结果。

具体来说，参见图5，本发明基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度应用于硬件装置中时，车载ATP采用安全通信协议建立与障碍物监测单元ODAS的安全连接，保证与ODAS设备的时钟一致性及通信质量。车载ATP通过安全连接与障碍物监测单元ODAS保持周期性通信，并获取障碍物监测单元ODAS反馈的前方200米内的信号机状态及距离、障碍物类型及距离信息。

车载ATP通过电子地图、地面设备，包括有源应答器及测速测距单元灯设备获取到的信息计算前方信号灯距离及状态。车载ATP主控单元校核电子地图中存在的信号灯状态及距离与障碍物监测单元ODAS中上报的信号灯状态及距离是否在误差允许范围内。

如果在误差允许范围内且ODAS反馈的自身状态信息良好，认为障碍物监测单元ODAS设备反馈信息可信；否则上报障碍物监测单元ODAS状态异常。一旦监测到障碍物监测单元ODAS工作状态异常，则执行传统人控开口速度程序，增加系统可用性。

当障碍物监测单元ODAS状态校验通过后，认为障碍物监测单元ODAS信息可信，车载ATP主控单元通过障碍物监测单元ODAS获取前方障碍物及信号灯信息。障碍物信息为前方移动路径范围内至少200米内的5个区段的障碍物信息，分别覆盖列车移动范围内由近及远的5段连续范围。上报信息至少包含障碍物信息时间戳、障碍物类型、障碍物距离等信息、信号灯信息及信号灯距离等。

在一些可选的实施例中，所述根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，包括：

信号机状态为红灯不可行状态，列车移动授权到红灯前停车，再一次启动时触发自动开口速度。

具体地，所述根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，还包括：列车移动授权越过预告应答器之前，信号机状态为红灯列车以获取信号机状态前速度减速；

越过预告应答器后，信号机状态由红灯转换成绿灯，触发自动开口速度。

由于司机监控能力有限，系统原本给出的开口速度较低，一般为15km/h，影响运行效率。本发明中，在开口速度期间由自动开口速度模块AOS模块依据障碍物监测单元ODAS信息及线路信息实时计算最高允许开口速度，弥补由于点式ATP缺失线路信息导致开口速度期间的列车运行降速问题，提高线路运行效率。

具体地，所述根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，还包括：列车原本移动授权在信号机状态为红灯之前，列车进入预告应答器所在区段后移动授权延伸到下一区段，丢失预告应答器信息；丢失预告应答器信息之后，列车在预告应答器所在区段的终点停车，此时通过触发自动开口速度，使列车在不停车的情况下获取前方移动授权。

其中，所述自动开口速度是根据障碍物与列车车头距离或第二前方信息中的信号机与列车车头距离计算出的安全开口速度。

本发明解决传统开口速度方案中由于丢失预告应答器导致移动授权无法延伸问题。本发明可以依据障碍物监测单元ODAS获取的信号灯及障碍物状态，自动给出开口速度及运行期间的安全防护，提高运营效率。

具体地，自动开口速度触发条件还包括：列车在车站内停车后，准备发车时触发自动开口速度。

本发明中提出了自动触发开口速度防护方法，可以满足城轨点式ATP系统中列车在需要开口速度时由车载ATP系统自动给出，减少司机的操作失误可能性，防止冒进等事故的发生。

具体来说，在本发明的硬件设备中，可以根据前方线路状况计算实时开口速度，以提高开口速度期间的列车运行效率：自动开口速度模块依据障碍物检测单元ODAS识别的前方信号灯状态、距离信息以及线路中障碍物信息得到前方允许运行距离。依据车载ATP的安全制动模型，使用列车允许运行的距离计算最高允许开口速度。自动开口速度模块判断设备可用状态，激活允许的开口速度，并且通过司机人机界面DMI给出自动开口速度文本及声音提示。

收到信号灯前有源应答器结束开口速度并重新计算移动授权，消除DMI文本，提示自动开口速度结束。

在触发自动开口速度期间，车载ATP若发现丢失信号灯前的有源应答器，则立即取消自动开口速度，按原有丢失有源应答器的处理方式控制列车立即停车。

传统的人工开口速度方案中，区间开口速度是否能给出需要司机观察前方信号机状态，然后按下确认按钮给出开口，给出开口速度后由司机完全防护运行安全。本发明中，自动开口速度模块AOS依据障碍物监测单元ODAS上报的信号灯及障碍物信息实时计算当前能够给出的开口速度，并且通过线路信息校验ODAS工作状态，保证开口速度安全可靠。车载ATP依据实时开口速度防护列车在此期间的运行安全，并且提示司机监控开口速度期间运行安全，提高系统运营安全性。

基于同一发明构思，本发明实施例另一方面还提供了一种城市轨道交通自动开口速度防护系统，参见图6，包括：

第一获取单元201，用于通过有源应答器获取第一前方信息，所述第一前方信息包括信号机状态以及信号机距离；

校核单元202，用于基于所述第一前方信息校核障碍物监测单元可信度，通过障碍物监测单元可信度确定障碍物监测单元正常工作状态；

第二获取单元203，用于所述障碍物监测单元在正常工作状态下获取第二前方信息；

触发单元204，用于根据第一前方信息和第二前方信息确定自动开口速度触发条件，根据自动开口速度触发条件控制列车触发自动开口速度。

需要说明的是，在满足自动开口速度条件的情况下，根据第二信息获取单元给出的障碍点确定移动授权终点，使用列车控制系统中的制动模型实时计算当前允许开口速度，以达到实时计算开口速度的作用。

基于同一发明构思，本发明实施例另一方面还提供了一种电子设备161，参见图7，包括处理器164、通信接口165、存储器162和通信总线，其中，处理器164、通信接口165和存储器162通过通信总线完成相互间的通信；

存储器162，存储有计算机程序163；

处理器164，执行存储器162存储的程序时，实现城市轨道交通自动开口速度防护方法。

上述的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

通信接口165用于上述电子设备161与其他设备之间的通信。

存储器162可以包括随机存取存储器162(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器162(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器162。可选的，存储器162还可以是至少一个位于远离前述处理器164的存储装置。

上述的处理器164可以是通用处理器164，包括中央处理器164(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器164(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器164(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

基于同一发明构思，本发明实施例另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序163，所述计算机程序163被处理器164执行时实现城市轨道交通自动开口速度防护方法。

该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的城市轨道交通自动开口速度防护方法。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。