一种基于虚拟车队的故障列车救援方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及故障列车救援技术。

背景技术

无人驾驶下，当发生导致列车无法继续以无人驾驶模式运行的故障时(如列车失位、完整性丢失、测速故障、和轨旁ZC通信故障等)，车载CC施加紧急制动停车，然后等待中心调度派司机上故障列车进行救援，司机通过故障列车上的司控器控制故障列车运行到下一站台清客。司机上故障列车以及驾驶故障列车运行要严格遵循规章要求，司机上车以及驾驶列车运行安全完全由调度和司机人工保证。

现有技术方案中，若列车因故障(如列车失位、完整性丢失、测速故障、和轨旁ZC通信故障等)导致列车在区间停车，无法继续以无人驾驶模式运行时，须等待中心调度派司机进入区间上到指定的故障列车进行救援，过程手续复杂，救援期间司机上车以及列车运行安全都由调度和司机按照相关管理规程执行保证，对司机和调度人员的要求较高，而且根据不同的线路情况(如区间很长)，从司机办理手续到上车进行救援，中间需要的时间较长，影响其他列车的正常运行安全，可能造成轨道交通安全事故或运行线路上运营能力的大幅下降甚至阻塞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于虚拟车队的故障列车救援方法，可以实现无人驾驶下的系统自动救援，无需等待中心调度派司机进入区间上到指定的故障列车进行救援，避免造成轨道交通安全事故或运行线路上运营能力的大幅下降甚至阻塞。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于虚拟车队的故障列车救援方法，无人驾驶运行线路中的所有列车安装有支持车车通信的车车通信装置，列车B运行过程中发生失位故障后，采用基于虚拟车队的故障列车救援方法进行救援，包括如下步骤：

列车B车载CC与前方列车A车载CC建立通讯连接，并且在设定的虚拟车队跟随运行条件满足时，B车车载CC向A车车载CC申请进入虚拟车队跟随运行模式；A车车载CC接收到B车车载CC的虚拟车队跟随运行模式申请后，从轨旁ZC获取虚拟车队跟随运行模式所需信息，当A车车载CC根据虚拟车队跟随运行模式所需信息，判断能与B车组成虚拟车队时，A车车载CC向轨旁ZC发送组成虚拟车队运行申请；

ZC收到A车车载CC发送的组成虚拟车队运行申请后，将A车TVB包络边界至B车VB跟踪包络边界处的所有线路区域纳入虚拟车队包络管理后，ZC向A车车载CC发送允许虚拟车队运行的同意授权；

A车车载CC接收到ZC发送的允许虚拟车队运行同意授权后，向B车车载CC发送组成虚拟车队成功信息；然后，B车跟随A车运行，与A车组成虚拟车队，直至列车B完成救援或者列车B故障恢复。

优选的，列车B车载CC与列车A车载CC建立通信后，从列车A车载CC获取A车的目的地信息；列车B车载CC将A车的目的地信息后与自身的计划运行路径进行比较，若B车车载CC根据计划运行路径判断与A车计划运行路径有重叠区域且该重叠区域能确保跟随A车可运行至下一站台时，B车车载CC向A车车载CC申请进入虚拟车队跟随运行模式，否则B车车载CC断开与A车车载CC的通信。

优选的，A车车载CC接收到B车车载CC的虚拟车队跟随运行模式申请后，向轨旁ZC请求B车对应的虚拟车队跟随运行模式所需信息；轨旁ZC接收到A车请求后，向A车车载CC发送B车对应的虚拟车队跟随运行模式所需信息；A车车载CC根据轨旁ZC反馈的信息，判断是否可与B车组成虚拟车队。

优选的，虚拟车队跟随运行模式所需信息包括B车的VB跟踪包络信息、列车编组信息以及A车和B车间有无其他列车的信息。

优选的，当A车车载CC从ZC接收到A车TVB与B车VB间还有其他列车时，则判定不能与B车组成虚拟车队，A车车载CC向B车车载CC反馈组成虚拟车队条件不满足；A车车载CC实时对上述条件进行判断，当A车车载CC判断能与B车组成虚拟车队时，A车车载CC向轨旁ZC发送组成虚拟车队运行申请。

优选的，A车运行过程中，ZC将A车TVB包络边界至B车VB跟踪包络边界处的所有线路区域纳入虚拟车队包络范围，确保A车和B车在组成虚拟车队运行过程中，虚拟车队包络范围内的道岔在B车未驶离道岔前始终处于锁闭状态。

优选的，B车车载CC接收到A车车载CC发送的虚拟车队成功信息后，B车车载CC根据A车车载CC发送的A车位置信息、速度信息以及运行方向信息，控制列车B跟随A车的运行路径行驶，直至列车B运行到下一站台完成救援。

优选的，在B车跟随A车运行过程中，若B车车载CC重新完成了列车定位，则B车车载CC重新申请和ZC建立连接，当B车车载CC判断满足无人驾驶条件后，B车车载CC向A车车载CC申请结束虚拟车队运行模式；

ZC接收到信息后，在确保已根据A车和B车CC汇报的位置信息对A车和B车进行跟踪后，取消A车TVB包络边界至B车VB包络边界处的所有线路区域包络，A车完成对B车的救援，后续B车继续以无人驾驶模式运行。

优选的，若A车和B车在组成虚拟车队运行过程中，若C车发生故障导致无法继续以无人驾驶模式运行需要救援时，C车车载CC向B车车载CC申请进入虚拟车队运行模式，B车车载CC收到信息后向A车车载CC转发；

A车车载CC收到信息后按照救援B车方法进行处理，最后C车也跟随A车运行，与A车组成虚拟车队，直至列车C完成救援或者列车C故障恢复。

本发明采用的技术方案，列车故障后，通过和前方未故障列车组成虚拟车队完成故障列车救援，具有如下有益效果：

由于救援过程由车B车载CC与前方列车A车载以及ZC之间进行信息交互和处理，无需人工参与，因此，可实现无人驾驶下的系统自动救援，减少司机上车处理时间以及次数，有效提高了列车发生故障时的故障处理效率。

基于虚拟车队的故障列车救援过程中，由ZC确保故障列车可能经过区域的线路道岔安全锁闭，有效避免了故障列车运行过程中可能出现的因道岔解锁引起的侧翻掉道等风险发生。

另外，此故障列车救援方法不限区域不限地点，任何地方都可以通过组成虚拟车队的方式进行救援，对于一些特殊环境(如长隧道、有积水的地方、高架桥梁等)下的列车救援，优势更为明显。

并且，列车故障后，可以和前方虚拟车队组成新的虚拟车队完成多个列车故障时同时救援，因此，此故障列车救援方法不限制故障列车的数量，可实现多个列车故障时的同时救援，提高了救援效率。

本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1是ZC子系统跟踪线路列车示意图；

图2是基于虚拟车队的信号救援过程示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1为ZC子系统跟踪线路列车示意图，在轨道交通CBTC控制系统中，轨旁ZC子系统会根据列车是否会实时向其汇报列车位置信息，对所有列车进行跟踪。为方便描述，将ZC管理的所有列车分为CBTC车和非CBTC车，CBTC车标识为TVB，非CBTC列车(即和轨旁ZC无法通信的列车)以VB进行标识。

非CBTC列车包括车载CC和轨旁ZC通信故障、列车失位、列车完整性丢失、列车测速故障等导致的车载CC和轨旁ZC无法建立通信的所有故障情况。

结合图2所示，基于虚拟车队的故障列车救援方法整个过程如下(下述步骤以列车发生失位故障为例进行描述)：

步骤一：无人驾驶运行线路中的所有列车装有支持车车通信的车车通信装置，正常列车与轨旁ZC子系统保持通信。

步骤二：列车B运行过程中发生失位，与轨旁ZC子系统通信断开，轨旁ZC以非通信车方式对列车B进行跟踪。

步骤三：列车B车载CC根据列车极性以及运行方向，与前方列车A车载CC进行通信建连。

步骤四：列车B车载CC与列车A车载CC建立通信，从列车A车载CC获取A车的目的地信息。

步骤五：列车B车载CC接收到A车的目的地信息后，与自身的计划运行路径进行比较，若B车车载CC根据计划运行路径判断与A车计划运行路径有重叠区域且该重叠区域能确保跟随A车可运行至下一站台时，B车车载CC向A车车载CC申请进入虚拟车队跟随运行模式，否则B车车载CC断开与A车车载CC的通信。

步骤六：A车车载CC接收到B车车载CC的虚拟车队跟随运行模式申请后，向轨旁ZC请求B车的VB跟踪包络信息、列车编组信息以及A车和B车间有无其他列车的信息。

步骤七：轨旁ZC接收到A车请求后，向A车车载CC发送B车的VB跟踪包络信息、列车编组信息以及A车TVB与B车VB间有无其他列车(包括TVB和VB)的状态信息。

步骤八：A车车载CC根据轨旁ZC反馈的信息，判断是否可与B车组成虚拟车队，当A车车载CC从ZC接收到A车TVB与B车VB间还有其他列车时，则判定不能与B车组成虚拟车队，A车车载CC向B车车载CC反馈组成虚拟车队条件不满足；A车车载CC实时对上述条件进行判断，当A车车载CC判断能与B车组成虚拟车队时，A车车载CC向轨旁ZC发送组成虚拟车队运行申请。

步骤九：ZC收到A车车载CC发送的组成虚拟车队运行申请后，将A车TVB包络边界至B车VB跟踪包络边界处的所有线路区域(图2中的VB包络范围)纳入虚拟车队包络管后，ZC向A车车载CC发送允许虚拟车队运行的同意授权。

步骤十：A车车载CC接收到ZC发送的允许虚拟车队运行同意授权后，向B车车载CC发送组成虚拟车队成功信息。

步骤十一：B车车载CC接收到A车车载CC发送的虚拟车队成功信息后，B车车载CC根据A车车载CC发送的A车位置信息、速度信息以及运行方向信息，控制列车B跟随A车的运行路径行驶，直至列车B运行到下一站台完成救援。

步骤十二：A车运行过程中，ZC将A车TVB包络边界至B车VB跟踪包络边界处的所有线路区域(图2中的TVB+VB包络范围)纳入虚拟车队包络范围，确保A车和B车在组成虚拟车队运行过程中，虚拟车队包络范围内的道岔在B车未驶离道岔前始终处于锁闭状态，以此保证B车运行过程中的安全，避免因A车驶离道岔后解锁引起B车接近道岔时发生侧翻掉道等安全风险。

步骤十三：B车和A车组成虚拟车队，在跟随A车运行过程中，若B车车载CC重新完成了列车定位，则B车车载CC重新申请和ZC建立连接，当B车车载CC判断满足无人驾驶条件后，B车车载CC向A车车载CC申请结束虚拟车队运行模式。

步骤十四：A车车载CC在接收到B车车载CC发送的结束虚拟车队运行模式后断开与B车车载CC的通信连接，并向ZC发送虚拟车队运行模式结束状态。

步骤十五：ZC接收到信息后，在确保已根据A车和B车CC汇报的位置信息对A车和B车进行跟踪后，取消A车TVB包络边界至B车VB包络边界处的所有线路区域包络，A车完成对B车的救援，后续B车继续以无人驾驶模式运行。

步骤十六：若A车和B车在组成虚拟车队运行过程中，若C车发生故障导致无法继续以无人驾驶模式运行需要救援时，C车车载CC向B车车载CC申请进入虚拟车队运行模式，B车车载CC收到信息后向A车车载CC转发。

步骤十七：A车车载CC收到信息后的处理过程同上述救援B车过程，ZC将A车TVB包络边界至C车VB包络边界处的所有线路区域(图2中C车故障后的VB包络边界)纳入包络管理，之后的处理过程同A车和B车组成虚拟车队过程。

步骤十八：以此类推，若多个列车发生故障，当能满足组成虚拟车队运行的条件时，都可通过虚拟车队的方式完成对故障列车的救援，使的故障列车能跟随虚拟车队中的领头车A车完成故障列车的救援以及故障恢复。

上述基于虚拟车队的故障列车救援过程中，由车B车载CC与前方列车A车载以及ZC之间进行信息交互和处理，无需人工参与，因此，可实现无人驾驶下的系统自动救援，减少司机上车处理时间以及次数，有效提高了列车发生故障时的故障处理效率。另外，由ZC确保故障列车可能经过区域的线路道岔安全锁闭，有效避免了故障列车运行过程中可能出现的因道岔解锁引起的侧翻掉道等风险发生。

可以理解的是，此故障列车救援方法不限区域不限地点，任何地方都可以通过组成虚拟车队的方式进行救援。这样，对于一些特殊环境(如长隧道、有积水的地方、高架桥梁等)下的列车救援，优势更为明显。

由于列车故障后，可以和前方虚拟车队组成新的虚拟车队完成多个列车故障时同时救援，因此，此故障列车救援方法不限制故障列车的数量，可实现多个列车故障时的同时救援，提高了救援效率。

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，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。