一種用於列車相向運行時移動授權的計算方法以及裝置與流程
2023-06-14 21:02:06
本發明涉及列車的移動授權領域，具體地，涉及一種用於列車相向運行時移動授權的計算方法以及裝置。
背景技術：
列車相向運行時需要通過限制兩列列車的移動授權來防護兩者迎面相撞。現有的CBTC(Communication Based Train Control System，基於無線通信的列車自動控制系統)一般通過聯鎖設備利用預先設置的敵對關係來防止兩條相向進路同時辦理成功。ZC(Zone Controller,區域控制器)視基於聯鎖設備的進路辦理情況為列車計算移動授權，通過進路的敵對關係互斥，從而保證兩列車的移動授權互不重疊，防護兩列車迎面相撞的情況。
圖1是現有技術中防護兩列車迎面相撞的示意圖。如圖1所示，聯鎖設備保證S1-S3與S4-S2的進路不能同時辦理成功。於是，S1開放(綠燈時)，S4隻能是紅燈。ZC根據信號狀態，將發給列車V1的移動授權限制在S3，將發給列車V2的移動授權限制在S4，從而列車V1與列車V2就可以實現相向運行而不相撞的情況。
隨著科學技術的發展，通過車載設備自身接收周邊列車的狀態，在無需聯鎖設備、ZC等車站設備輔助的情況下實現列車自律控制逐漸成為列車控制系統的發展方向(基於車車通信的列車控制系統)。圖2是現有技術中使用基於車車通信的列車控制系統時計算移動授權的示意圖。如圖2所示，使用基於車車通信的列車控制系統，沒有聯鎖設備、ZC以及第三方的資源分配設備。對於列車相向運行的情況，如果沒有好的控制策略，會導致列車發生相撞或因為資源爭搶死鎖而無法繼續運行等情況。具體地，當列車V1的移動授權MA1延伸時，列車V2的移動授權MA2也同時延伸，若兩者的移動授權重疊會導致列車相撞的危險；當列車V1的移動授權MA1和列車V2的移動授權MA2同時延伸，列車V1和列車V2發現二者的移動授權重疊，同時回撤，再次延伸，再次回撤，導致兩者的移動授權都無法繼續延伸，形成死鎖，無法行車。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種用於列車相向運行時移動授權的計算方法以及裝置。其中，所述方法能夠避免相向運行的列車發生相撞或因為資源爭搶死鎖而無法繼續運行等問題。
為了實現上述目的，本發明提供一種用於列車相向運行時移動授權的計算方法。所述方法包括：
獲取與本列車相向運行的相鄰列車的行駛信息；
根據所述相鄰列車的行駛信息判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距是否小於計算得到的最小安全餘量；
在判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距不小於所述最小安全餘量的情況下，在每個預設周期內，以本列車運行的最大速度向運行方向延伸本列車的移動授權，直到本列車的移動授權達到計算得到的最大移動授權。
可選地，所述方法還包括：
在判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距小於計算得到的最小安全餘量的情況下，保持當前自身的移動授權不變。
可選地，所述方法還包括：
在本列車運行方向或運行路徑發生變化的情況下，則本列車的移動授權在變化時刻的列車位置重新開始延伸。
可選地，所述獲取與本列車相向運行的相鄰列車的行駛信息之前，所述方法還包括：
在本列車初次計算移動授權的情況下，將本列車的移動授權延伸為本列車當前速度下的緊急制動距離。
可選地，所述方法還包括：
根據以下公式一計算得到所述緊急制動距離：
Seb＝(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式一
其中，Vcurrent表示本列車的當前速度，aeb表示本列車的緊急制動率，gra表示本列車行駛全線最大的線路坡度，Seb表示本列車在當前速度下的緊急制動距離。
可選地，所述方法還包括：
根據以下公式二計算得到所述最小安全餘量：
Smin＝2(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式二
其中，Vcurrent表示本列車的當前速度，aeb表示本列車的緊急制動率，gra表示本列車行駛全線最大的線路坡度，Smin表示所述最小安全距離。
可選地，所述方法還包括：
根據以下公式三計算得到所述最大移動授權：
MAmax＝k·(Vcurrent·Vcurrent)/(2(asb)) 公式三
其中，Vcurrent表示本列車的當前速度，asb表示自動駕駛的常用制動率，k表示常數，MAmax表示所述最大移動授權。
相應地，本發明還提供一種用於列車相向運行時移動授權的計算裝置。所述裝置包括：
獲取單元，用於獲取與本列車相向運行的相鄰列車的行駛信息；
資源管理單元，用於根據所述相鄰列車的行駛信息判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距是否小於計算得到的最小安全餘量，在判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距不小於所述最小安全餘量的情況下，在每個預設周期內，以本列車運行的最大速度向運行方向延伸本列車的移動授權，直到本列車的移動授權達到計算得到的最大移動授權；
信息發送單元，用於將包含本列車的移動授權的本車信息發送至所述相鄰列車。
可選地，所述裝置包括：
識別單元，用於在預設範圍內識別與本列車相向運行的相鄰列車。
可選地，所述獲取單元，還用於獲取與本列車相向運行的相鄰列車的通信狀態；
相應地，所述資源管理單元，還用於在所述通信狀態為中斷的情況下，將本列車的移動授權置為無效，並使得本列車緊急制動。
通過上述技術方案，獲取與本列車相向運行的相鄰列車的行駛信息；並根據相鄰列車的行駛信息判斷相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距是否小於計算得到的最小安全餘量；在判斷相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距不小於最小安全餘量的情況下，在每個預設周期內，以本列車運行的最大速度向運行方向延伸本列車的移動授權，直到本列車的移動授權達到計算得到的最大移動授權，從而能夠避免相向運行的列車發生相撞或因為資源爭搶死鎖而無法繼續運行等問題。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。
圖1是現有技術中防護兩列車迎面相撞的示意圖；
圖2是現有技術中使用基於車車通信的列車控制系統時計算移動授權的示意圖；
圖3是本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算方法的流程圖；
圖4是本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算方法的工作流程圖；
圖5是本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
圖3是本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算方法的流程圖。如圖3所示，本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算方法包括：
在步驟S101中，獲取與本列車相向運行的相鄰列車的行駛信息。
具體地，在本列車的運行線路的預設範圍內對列車進行篩選和排序，識別得到本列車前方的列車和本列車後方的列車，並與本列車前方迎面駛來的列車建立持續通信，獲取該列車的行駛信息。其中，所述行駛信息包括該列車的行駛速度、當前位置、行駛方向以及移動授權。
更為具體地，在該步驟之前，所述方法還包括：在本列車初次計算移動授權的情況下，將本列車的移動授權延伸為本列車當前速度下的緊急制動距離。
優選地，所述方法還包括：根據以下公式一計算得到所述緊急制動距離：
Seb＝(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式一
其中，Vcurrent表示本列車的當前速度，aeb表示本列車的緊急制動率，gra表示本列車行駛全線最大的線路坡度，Seb表示本列車在當前速度下的緊急制動距離。
接著，在步驟S102中，根據所述相鄰列車的行駛信息判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距是否小於計算得到的最小安全餘量。
其中，所述移動授權(Movement Authority，簡稱MA)指的是列車按照給定的運行方向，被授權進入和通過一個特定的軌道區段。
優選地，所述方法還包括：根據以下公式二計算得到所述最小安全餘量：
Smin＝2(Vcurrent·Vcurrent)/(2(aeb-gra)) 公式二
其中，Vcurrent表示本列車的當前速度，aeb表示本列車的緊急制動率，gra表示本列車行駛全線最大的線路坡度，Smin表示所述最小安全距離。
最後，在步驟S103中，在判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距不小於所述最小安全餘量的情況下，在每個預設周期內，以本列車運行的最大速度向運行方向延伸本列車的移動授權，直到本列車的移動授權達到計算得到的最大移動授權。
具體地，所述方法還包括：在判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距小於計算得到的最小安全餘量的情況下，保持當前自身的移動授權不變。
優選地，所述方法還包括：根據以下公式三計算得到所述最大移動授權：
MAmax＝k·(Vcurrent·Vcurrent)/(2(asb)) 公式三
其中，Vcurrent表示本列車的當前速度，asb表示自動駕駛的常用制動率，k表示常數，MAmax表示所述最大移動授權。
可選地，所述方法還包括：在本列車運行方向或運行路徑發生變化的情況下，則本列車的移動授權在變化時刻的列車位置重新開始延伸。
在具體的實施方式中，本列車的移動授權的初始狀態為本列車未啟動時所在的位置。在本列車啟動後，首先將本列車的移動授權延伸為本列車當前速度下的緊急制動距離。然後，每個周期T以本列車運行的最大速度Vmax向本列車的運行方向延伸本列車的移動授權，也就是說，每個周期T在上一個周期的移動授權的基礎上增加Vmax·T，使得本列車的移動授權不斷向前延伸。與此同時，本列車每個周期還需要判斷本列車當前的移動授權與迎面駛來的相鄰列車的移動授權的間隔是否小於最小安全餘量。如果本列車當前的移動授權與迎面駛來的相鄰列車的移動授權的間隔不小於最小安全餘量，本列車按照自身運行的最大速度繼續向前延伸移動授權，直到當前的移動授權達到計算得到的最大移動授權，則不再繼續延伸。如果本列車當前的移動授權與迎面駛來的相鄰列車的移動授權的間隔小於最小安全餘量，本列車當前的移動授權保持上一周期的移動授權不變，即不再延伸，除非本列車的運行方向和運行路徑與原方向或原路徑相比發生變化。當本列車的運行方向或運行路徑發生變化，則本列車的移動授權從變化時刻的列車位置重新開始延伸。
圖4是本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算方法的工作流程圖。如圖4所示，在本列車計算移動授權MA1的情況下，首先判斷該次計算MA1是否是初次計算MA1，若是，則根據本列車的當前速度計算得到緊急制動距離Seb，並將本列車的移動授權MA1延伸為緊急制動距離Seb；若不是，則在預設周期T(鐵路上T一般為200ms)內，以本列車運行的最大速度Vmax向本列車的運行方向延伸本列車的移動授權。然後，判斷本列車的移動授權是否超越計算得到的最大移動授權MAmax，若本列車的移動授權MA1超越最大的移動授權MAmax，則保持本列車的移動授權MA1不變；若本列車的移動授權MA1沒有超越最大的移動授權MAmax，則通過通信裝置獲取與本列車相向運行的對向列車的移動授權MA2，並判斷本列車的移動授權MA1與相向運行的相鄰列車的移動授權MA2的間距是否小於計算得到的最小安全餘量Smin。若MA1和MA2的間距小於Smin，則保持本列車的移動授權MA1不變，同時對向列車的移動授權MA2回撤，以確保MA1和MA2的間距大於等於Smin；若MA1和MA2的間距大於或等於Smin，則判斷本列車/對向列車的運行方向或運行路徑是否發生變化。若本列車的運行方向或運行路徑發生變化，則重新計算本列車的移動授權MA1，也就是重新進入初次計算MA1的流程。若本列車的運行方向或運行路徑沒有發生變化，則在該周期T內，將本列車的移動授權MA1向前延伸一個最大速度Vmax乘以一個周期T的距離。
本實施例通過獲取與本列車相向運行的相鄰列車的行駛信息；並根據相鄰列車的行駛信息判斷相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距是否小於計算得到的最小安全餘量；在判斷相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距不小於最小安全餘量的情況下，在每個預設周期內，以本列車運行的最大速度向運行方向延伸本列車的移動授權，直到本列車的移動授權達到計算得到的最大移動授權，從而能夠避免相向運行的列車發生相撞或因為資源爭搶死鎖而無法繼續運行等問題。
對於方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明實施例並不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明實施例，某些步驟可以採用其他順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬於優選實施例，所涉及的動作並不一定是本發明實施例所必須的。
圖5是本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算裝置的結構示意圖。如圖5所示，本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算裝置包括：獲取單元202、資源管理單元203以及信息發送單元204，其中，所述獲取單元202與所述資源管理單元203連接，所述資源管理單元203與所述信息發送單元204連接，
所述獲取單元202，用於獲取與本列車相向運行的相鄰列車的行駛信息；
所述資源管理單元203，用於根據所述相鄰列車的行駛信息判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距是否小於計算得到的最小安全餘量，在判斷所述相鄰列車的移動授權與本列車的移動授權的間距不小於所述最小安全餘量的情況下，在每個預設周期內，以本列車運行的最大速度向運行方向延伸本列車的移動授權，直到本列車的移動授權達到計算得到的最大移動授權；
所述信息發送單元204，用於將包含本列車的移動授權的本車信息發送至所述相鄰列車。
在本發明一可選實施例中，所述裝置還包括：
識別單元201，用於在預設範圍內識別與本列車相向運行的相鄰列車。
在本發明另一可選實施例中，所述獲取單元202，還用於獲取與本列車相向運行的相鄰列車的通信狀態；相應地，所述資源管理單元203，還用於在所述通信狀態為中斷的情況下，將本列車的移動授權置為無效，並使得本列車緊急制動。
在具體的實施方式中，所述識別單元201在本列車的運行路線的預設範圍內對列車進行篩選和排序，識別得到本列車前方的列車和本列車後方的列車，並與本列車相向駛來的列車建立持續通信。所述獲取單元202保持與相鄰列車進行信息交互，並監督相鄰列車的通信狀態，以及獲取迎面駛來的列車的行駛信息。所述資源管理單元203計算本列車的移動授權需求以及可延伸範圍，並根據相鄰列車的行駛信息包含的移動授權對本車的移動授權的計算進行修正。進一步地，所述資源管理單元203還接收來自所述獲取單元202的通信狀態，在根據通信狀態發現通信中斷的情況下，將本車的移動授權置為無效，而且使得本列車緊急制動。在本車的移動授權計算完成後，通過信息發送單元204將包含本列車的移動授權的本車信息發送至迎面駛來的相鄰列車。其中，所述本車信息還包括本列車的行駛速度、位置以及行駛方向。
對於本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算裝置中還涉及的具體細節已在本發明一實施例提供的用於列車相向運行時移動授權的計算方法中作了詳細的描述，在此不再贅述。
通過功能模塊的劃分，實現列車交互、資源管理的單元的獨立工作。此外，本申請支撐車車通信的移動授權的計算，實現簡化裝置配置的目的，而且列車按需計算移動授權，在必須的線路資源需求基礎上實現資源計算，提高系統的運行效率。
應當注意的是，在本發明的系統的各個部件中，根據其要實現的功能而對其中的部件進行了邏輯劃分，但是，本發明不受限於此，可以根據需要對各個部件進行重新劃分或者組合，例如，可以將一些部件組合為單個部件，或者可以將一些部件進一步分解為更多的子部件。
本發明的各個部件實施例可以以硬體實現，或者以在一個或者多個處理器上運行的軟體模塊實現，或者以它們的組合實現。本領域的技術人員應當理解，可以在實踐中使用微處理器或者數位訊號處理器(DSP)來實現根據本發明實施例的系統中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發明還可以實現為用於執行這裡所描述的方法的一部分或者全部的設備或者裝置程序(例如，電腦程式和電腦程式產品)。這樣的實現本發明的程序可以存儲在計算機可讀介質上，或者可以具有一個或者多個信號的形式。這樣的信號可以從網際網路網站上下載得到，或者在載體信號上提供，或者以任何其他形式提供。
應該注意的是上述實施例對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，並且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的範圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位於括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞「包含」不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位於元件之前的單詞「一」或「一個」不排除存在多個這樣的元件。本發明可以藉助於包括有若干不同元件的硬體以及藉助於適當編程的計算機來實現。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬體項來具體體現。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。
以上實施方式僅適於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。