计算列车安全包络的方法、区域控制器及列车和存储介质

技术领域

本发明涉及列车技术领域，尤其是涉及一种计算列车安全包络的方法、区域控制器及列车和存储介质。

背景技术

在城市轨道交通中，需要计算列车的安全包络以获得列车的安全位置，即需要计算列车的可能安全后端和可能安全前端。具体地，由车载设备实时获取当前列车行驶数据，根据预设的通信延迟时间t、测量误差值s、潜在退行量以及当前列车行驶数据(加速度a，速度v)分别计算列车的前端安全包络和后端安全包络，根据前端安全包络和后端安全包络获得列车的安全位置。

但是，对于上述安全包络模型，未考虑列车在不同驾驶模式下包络的差异，且仅考虑了本列车的位置，也未考虑本列车与其他车辆之间位置的互相影响，或MA(MovementAuthority，移动授权终点，不可逾越点)的影响，导致安全包络计算范围偏大而不精确，不能准确反应列车的实际情况，影响列车追踪。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种计算列车安全包络的方法，采用该方法可以提高安全包络计算范围的准确性。

本发明的目的之二在于提出一种区域控制器。

本发明的目的之三在于提出一种列车。

本发明的目的之四在于提出一种计算机可读存储介质。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例的计算列车安全包络的方法，包括：确定目标列车的当前驾驶模式；获取所述目标列车的行驶数据和所述目标列车行驶前方的禁越点信息；根据所述行驶数据计算所述目标列车的原始前端安全包络和原始后端安全包络，以及，根据所述禁越点信息确定禁越点位置；根据所述当前驾驶模式、所述原始前端安全包络、所述原始后端安全包络和所述禁越点位置获得所述目标列车的最终前端安全包络和最终后端安全包络。

根据本发明实施例的计算列车安全包络的方法，沿列车行驶的方向，考虑目标列车的禁越点位置，根据目标列车的当前驾驶位置以禁越点位置对目标列车的原始前端安全包络进行修正，可以使得目标列车的安全包络计算范围更加精确，更能准确反应目标列车的实际情况。

在一些实施例中，根据所述当前驾驶模式、所述原始前端安全包络、所述原始后端安全包络和所述禁越点位置获得所述目标列车的最终前端安全包络和最终后端安全包络，包括：确定所述当前驾驶模式为编码列车驾驶模式；确定所述原始前端安全包络超过所述禁越点位置；计算所述原始前端安全包络超出所述禁越点位置的超出长度；将所述原始前端安全包络的前端位置回缩所述超出长度，以获得所述最终前端安全包络，以及，将所述原始后端安全包络作为所述最终后端安全包络。

在一些实施例中，所述禁越点位置包括脱轨位置、有不明障碍物的位置、轨道终点位置、道岔四开位置和未开放信号的信号机位置中的至少一个。

在一些实施例中，根据所述禁越点信息确定禁越点位置，包括：确定所述当前驾驶模式为人工驾驶模式；接收在所述目标列车行驶前方的前方列车的行驶信息；根据所述前方列车的行驶信息获得所述前方列车的原始后端安全包络，并确定所述前方列车的原始后端安全包络的包络后端位置，以作为所述禁越点位置。

在一些实施例中，根据所述当前驾驶模式、所述原始前端安全包络和所述禁越点位置获得所述目标列车的最终前端安全包络、所述原始后端安全包络和最终后端安全包络，包括：所述目标列车的原始前端安全包络超过所述包络后端位置；获取预设时间内车载控制器计算的最大前端安全包络和最小后端安全包络；将所述最大前端安全包络作为所述最终前端安全包络，以及，将所述最小后端安全包络作为所述最终后端安全包络。

在一些实施例中，根据所述当前驾驶模式、所述原始前端安全包络、所述原始后端安全包络和所述禁越点位置获得所述目标列车的最终前端安全包络和最终后端安全包络，包括：确定所述当前驾驶模式为待机模式；获取预设时间内车载控制器计算的最大前端安全包络和最小后端安全包络；将所述最大前端安全包络作为所述最终前端安全包络，以及，将所述最小后端安全包络作为所述最终后端安全包络。

在一些实施例中，根据所述行驶数据计算所述目标列车的原始前端安全包络和原始后端安全包络，包括：

原始前端安全包络psb_head1＝s+1/2vt+at

原始后端安全包络psb_tail1＝s+潜在退行量；

其中，s为预设测量误差值，t为接收所述行驶数据的通信延迟时间，v为行驶速度，a为加速度。

本发明第二方面实施例提供一种区域控制器，包括：处理器；与所述处理器连接的存储器；其中，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例所述的计算列车安全包络的方法。

根据本发明实施例的区域控制器，通过采用上述实施例提供的计算列车安全包络的方法，沿列车行驶的方向，考虑目标列车的禁越点位置，以禁越点位置对目标列车的原始前端安全包络进行修正，可以使得目标列车的安全包络计算范围更加精确，更能准确反应目标列车的实际情况。

本发明第三方面实施例提供一种列车，包括：列车车体；设置在所述列车车体上的车载控制器，所述车载控制器与上述实施例所述的区域控制器进行通信，用于获取驾驶数据以及接收列车行驶前方的禁越点信息。

根据本发明实施例的列车，通过车载控制器与上述实施例提供的区域控制器进行通信可以使得对列车的安全包络计算范围更加精确，更能准确反应列车的实际情况。

本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被执行时实现上述实施例所述的计算列车安全包络的方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的计算列车安全包络的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的编码列车驾驶模式下原始前端安全包络未超过禁越点位置的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的编码列车驾驶模式下原始前端安全包络超过禁越点位置的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的编码列车驾驶模式下对原始前端安全包络超过禁越点位置包络修正后的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的人工驾驶模式下原始前端安全包络未超过包络后端位置的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的人工驾驶模式下原始前端安全包络超过包络后端位置的示意图；

图7是根据本发明一个实施例的人工驾驶模式下对原始前端安全包络超过包络后端位置包络修正后的示意图；

图8是根据本发明一个实施例的待机模式下目标列车的最终安全包络范围的示意图；

图9是根据本发明一个实施例的区域控制器的结构框图；

图10是根据本发明一个实施例的列车的结构框图。

附图标记：

区域控制器10；列车20；

模式确定模块1；信息获取模块2；计算模块3；安全包络获得模块4；

列车本体5；车载控制器6。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出一种计算列车安全包络的方法，采用该方法可以提高安全包络计算范围的准确性。

下面参考图1描述本发明实施例的计算列车安全包络的方法，如图1所示，该方法至少包括步骤S1-步骤S4。

步骤S1，确定目标列车的当前驾驶模式。

步骤S2，获取目标列车的行驶数据和目标列车行驶前方的禁越点信息。

其中，安全包络是指列车可能的存在范围，禁越点信息是指目标列车实际行驶过程中不可能超过的障碍物的信息。

在实施例中，由车载控制器实时获取目标列车的行驶数据，如车地通信延迟时间、测量误差值、潜在退行量以及目标列车的加速度、行驶速度等。以及，由CT(ComputerInterlock，计算机联锁)子系统实时监测目标列车行驶前方的道路状况，并实时发送禁越点信息至目标列车的区域控制器，以便于目标列车根据禁越点信息进行调整。

步骤S3，根据行驶数据计算目标列车的原始前端安全包络和原始后端安全包络，以及，根据禁越点信息确定禁越点位置。

其中，不同的禁越点信息代表着不同的障碍物实际状况，如障碍物的实际状况可以包括静止状况和运动状况，因此，对于不同的禁越点信息其对应的禁越点位置也不同。以及，计算获得的原始前端安全包络至原始后端安全包络的范围为目标列车的原始安全包络范围。

步骤S4，根据当前驾驶模式、原始前端安全包络、原始后端安全包络和禁越点位置获得目标列车的最终前端安全包络和最终后端安全包络。

具体地，由于当列车的安全包络计算范围超过禁越点位置时，则说明列车已经出现撞车和脱轨的情况，但这些情况在列车实际过程中是不合理的，不应该存在的情况，因此，本发明实施例考虑目标列车的当前驾驶模式以及目标列车行驶前方的禁越点位置，在不同的驾驶模式下通过该禁越点位置来对目标列车的原始前端安全包络进行修正，将获得的最终前端安全包络至最终后端安全包络的范围作为目标列车的实际位置，即最终前端安全包络至最终后端安全包络的范围为目标列车的最终安全包络范围，由此更加准确反应列车在当前驾驶模式下的实际情况，提高安全包络计算范围的准确性，也便于根据列车在当前驾驶模式下的实际情况适应性地缩小安全包络的范围。

根据本发明实施例的计算列车安全包络的方法，沿列车行驶的方向，考虑目标列车的禁越点位置，根据目标列车的当前驾驶位置以禁越点位置对目标列车的原始前端安全包络进行修正，可以使得目标列车的安全包络计算范围更加精确，更能准确反应目标列车的实际情况。

在一些实施例中，确定当前驾驶模式为编码列车驾驶模式，在此驾驶模式下，若确定原始前端安全包络超过禁越点位置，则计算原始前端安全包络超出禁越点位置的超出长度，并将原始前端安全包络的前端位置回缩超出长度，也就是沿行驶方向的反方向，将原始前端安全包络的前端位置移动超出长度，则原始前端安全包络的前端位置移动后的位置作为最终前端安全包络，以及，将原始后端安全包络作为最终后端安全包络。由此方式，根据禁越点位置将目标列车的安全包络范围缩小，从而使得对目标列车实际位置的反应情况更加精准。

具体地，以B列车作为目标列车，A列车作为B列车行驶前方的前方列车为例，也就是，A列车对于B列车来说是不可逾越的障碍物，因此综合考虑A列车的实际运动状态和B列车处于编码列车驾驶模式的情况，根据禁越点信息如图2所示的A列车的原始后端安全包络和安全余量来确定禁越点位置MA。由图2可知，B列车的原始前端安全包络未超过禁越点位置MA，在此情况下，目标列车的原始前端安全包络即为最终前端安全包络，以及，原始后端安全包络即为最终后端安全包络；通过区域控制器控制B列车的移动授权，使B列车在实际行驶过程中始终在禁越点位置MA之前，B列车在实际情况下是不可能越过此位置的，若计算获得的B列车的原始安全包络范围越过禁越点位置MA即原始前端安全包络超过禁越点位置MA，例如图3所示，则说明计算的原始安全包络范围存在错误，该原始安全包络范围较大，在此情况下，则根据禁越点位置MA对原始前端安全包络进行修正，也就是，将原始前端安全包络的前端位置与计算的原始前端安全包络和禁越点位置MA的重叠长度即超出长度的差值作为最终前端安全包络，即原始前端安全包络的前端位置回缩至禁越点位置MA，以及，原始后端安全包络即为最终后端安全包络，如图4所示为修正后的B列车的最终安全包络范围。由此根据列车的实际情况适应性地缩小安全包络的范围，从而更加准确反应列车的实际情况，提高安全包络计算范围的准确性。

在一些实施例中，禁越点位置包括脱轨位置、有不明障碍物的位置、轨道终点位置、道岔四开位置和未开放信号的信号机位置中的至少一个。由于目标列车在实际运行过程中不可能越过以上禁越点位置，因此当目标列车计算处的原始安全包络范围超过以上禁越点位置时，则说明包络值错误，由此需根据以上禁越点位置对原始安全包络范围进行修正，以准确获知列车的实际情况。

在一些实施例中，确定当前驾驶模式为人工驾驶模式，在此模式下，通过接收在目标列车行驶前方的前方列车的行驶信息，并根据前方列车的行驶信息获得前方列车的原始后端安全包络，并确定前方列车的原始后端安全包络的包络后端位置，以作为禁越点位置。由此综合考虑目标列车处于人工驾驶模式和前方列车行驶信息的情况，将该包络后端位置即为目标列车行驶前方的禁越点位置。

在一些实施例中，在人工驾驶模式下，当目标列车的原始前端安全包络超过包络后端位置时，则获取预设时间内车载控制器计算的最大前端安全包络和最小后端安全包络，将最大前端安全包络作为最终前端安全包络，以及，将最小后端安全包络作为最终后端安全包络，也就是，车载控制器根据目标列车的运行状况实时计算前端安全包络和后端安全包络，并以预设时间内的最大前端安全包络和最小后端安全包络来作为最终安全包络范围，从而可以向区域控制器精准反应目标列车的实际位置。

具体地，以B列车作为目标列车，A列车作为B列车行驶前方的前方列车为例，也就是，A列车对于B列车来说是不可逾越的障碍物，因此综合考虑A列车的实际运动状态即行驶信息和B列车处于人工驾驶模式的实际情况，将A列车的原始后端安全包络的包络后端位置作为禁越点位置。由图5可知，B列车的原始前端安全包络未超过包络后端位置，在此情况下，目标列车的原始前端安全包络即为最终前端安全包络，以及，原始后端安全包络即为最终后端安全包络；由图6所示为B列车的原始前端安全包络超过包络后端位置的示意图，在此情况下，由于B列车在实际运行过程中不可能越过A列车的包络后端位置，因此，若计算的B列车的原始安全包络范围与A列车的安全包络范围存在重叠，则说明此原始安全包络范围偏大，B列车的位置不可信，由此，车载控制器计算预设时间内的最大前端安全包络和最小后端安全包络，并将最大前端安全包络作为最终前端安全包络，以及，将最小后端安全包络作为最终后端安全包络。由此根据列车的实际情况适应性地缩小安全包络的范围，例如图7所示为修正后的B列车的最终安全包络范围，从而更加准确反应列车的实际情况，提高安全包络计算范围的准确性。

在一些实施例中，在确定当前驾驶模式为待机模式时，获取预设时间内车载控制器计算的最大前端安全包络和最小后端安全包络，将最大前端安全包络作为最终前端安全包络，以及，将最小后端安全包络作为最终后端安全包络，例如图8所示为待机模式下目标列车的最终安全包络范围。

在一些实施例中，可以通过以下公式计算目标列车的原始前端安全包络和原始后端安全包络。

原始前端安全包络psb_head1＝s+1/2vt+at

原始后端安全包络psb_tail1＝s+潜在退行量；

其中，s为预设测量误差值，t为接收行驶数据的通信延迟时间，v为行驶速度，a为加速度。

总之，根据本发明实施例的计算列车安全包络的方法，基于外部环境如车载控制器、CI子系统和内部干涉如区域控制器修正的列车安全包络算法，并根据列车的不同驾驶模式，提供了不同模式下列车的包络的解决思路，也就是，在区域控制器中先注册的列车即目标列车行驶前方的前方列车计算出原始安全包络范围后，为了防止后车追尾，会为后注册的列车即目标列车提供一个不可逾越点，CI子系统也会提供因道岔原因导致的障碍点，将以上不可逾越点和障碍点作为禁越点MA以对处于编码列车驾驶模式的列车的原始安全包络范围进行修正；对于处于人工驾驶模式的列车也会根据前方列车的原始安全包络范围判断是否有重叠，若重叠则目标列车的位置不可信，根据目标列车的运行情况对其原始安全包络范围进行修正；处于待机模式的目标列车的最终安全包络范围则直接取用目标列车中车载控制器发送的数据，有效减小算法的冗余包络。由此，本发明实施例综合考虑目标列车的驾驶模式、目标列车与其它车辆之间位置的影响以及障碍点的影响，对目标列车的原始安全包络范围进行修正，由此更能准确反应列车的实际情况，提高安全包络计算范围的准确性，也便于根据列车的实际情况适应性地缩小安全包络的范围。

本发明第二方面实施例提供一种区域控制器，如图9所示，该区域控制器10包括处理器1以及与处理器1连接的存储器2。

其中，存储器2中存储有计算机程序，处理器1执行计算机程序时实现上述实施例提供的计算列车安全包络的方法。

需要说明的是，本发明实施例的区域控制器10的具体实现方式与本发明上述任意实施例的计算列车安全包络的方法的具体实现方式类似，具体请参见关于该方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的区域控制器10，通过采用上述实施例提供的计算列车安全包络的方法，沿列车行驶的方向，考虑目标列车的禁越点位置，以禁越点位置对目标列车的原始前端安全包络进行调整，可以使得目标列车的安全包络计算范围更加精确，更能准确反应目标列车的实际情况。

本发明第三方面实施例提供一种列车，如图10所示，该列车20包括列车车体5和设置在列车车体5上的车载控制器6。

其中，车载控制器6用于获取驾驶数据以及接收列车行驶前方的禁越点信息；区域控制器10与车载控制器6通信连接，用于执行上述实施例提供的计算列车安全包络的方法。

需要说明的是，本发明实施例的区域控制器10的具体实现方式与本发明上述任意实施例的计算列车安全包络的方法的具体实现方式类似，具体请参见关于该方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的列车20，通过车载控制器6与上述实施例提供的区域控制器10进行通信，可以使得对列车的安全包络计算范围更加精确，更能准确反应列车的实际情况。

本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被执行时实现上述实施例提供的计算列车安全包络的方法。

在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。