用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法與流程
2023-12-02 03:31:16
本發明涉及軌道交通信號系統的軌旁設備與車載設備互聯互通領域。
背景技術：
現有的設計中，軌道交通信號系統中的軌旁控制器(mcu)是軌道交通信號系統的重要組成部分之一。在整個信號系統中，軌旁控制器(mcu)與中央控制單元(ccu)通信，接收中央控制單元的指令，例如進路排布指令、軌道關閉指令、臨時限速指令等。反饋當前控區內的各種信息，例如當前控區內所有列車的實時位置、進路信息、信號機顯示信息等。另外，軌旁控制器還與車載控制器(vcu)通信，接收當前控區內所有列車的實時位置，並計算每輛列車的實時授權。
在計算列車的實時授權的同時，軌旁控制器的主要功能是直接或間接控制各種安全相關的軌旁外圍設備：計軸設備(ace)、道岔設備(switch)、各種信號機(signal)、站臺屏蔽門(psd)、站臺緊急停止按鈕(pesb)、站臺屏蔽門旁路按鈕(psdoverridebutton)等。
目前，各家信號廠商提供的軌旁控制器都只能與本廠商的車載控制器進行互聯。在這種情況下，不同線路上的列車無法實現共享運營，帶來了資源浪費，也阻礙了我國可持續發展的目標。根據互聯互通標準重新設計軌旁控制器從而滿足互聯互通的需要，也會給各家信號廠商帶來較高的研發成本以及安全風險。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法，避免大規模修改現有系統架構所帶來的設計成本以及系統風險。
實現上述目的的技術方案是：
一種用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法，基於設在軌旁系統中的中間件系統接口層，所述中間件適配方法包括：
步驟s1、所述中間件系統接口層通過將互聯互通標準電子地圖與廠商自己的軌道拓撲圖進行映射，實現列車位置適配；
步驟s2，所述中間件系統接口層將互聯互通標準中的列車級別信息轉化為廠商的軌旁設備能夠識別的信息，實現列車模式適配；
步驟s3，所述中間件系統接口層將互聯互通標準中的狀態信息轉化為廠商自定義的狀態信息，實現列車狀態參數適配；
步驟s4，所述中間件系統接口層將廠商自己的軌道拓撲圖與互聯互通標準電子地圖進行映射，實現移動授權適配。
步驟s5，所述中間件系統接口層將互聯互通標準中的限速區域位置映射轉化為廠商內部自定義的區域位置，實現臨時限速功能適配。
在上述的用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法中，所述步驟s1中，所述中間件系統接口層採用坐標映射方法將互聯互通標準電子地圖軌道區段全部映射到廠商自己的軌道拓撲圖上，生成一張全線軌道映射表，通過該全線軌道映射表產生軟體資料庫文件，軌旁設備軟體讀取該資料庫文件即可將採用標準電子地圖的列車位置信息轉化為軌旁設備自己能夠識別的內部位置信息。
在上述的用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法中，所述步驟s2中，所述中間件系統接口層將標準列車級別信息轉化為列車模式和信號燈請求命令信息。
在上述的用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法中，所述步驟s3中，
所述中間件系統接口層將互聯互通標準中的回退距離參數轉化為廠商自定義的回退請求命令；
所述中間件系統接口層將互聯互通標準中的到達目的地狀態信息以及軌旁設備自己的信息綜合得出列車已到達站點編號。
在上述的用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法中，所述步驟s4中，所述中間件系統接口層採用坐標映射方法將廠商自己的軌道拓撲圖反向映射到互聯互通標準電子地圖軌道區，生成一張全線軌道反向映射表，通過反向映射表產生軟體資料庫文件，軌旁設備軟體讀取該資料庫文件即可將軌旁設備自定義的移動授權位置信息轉化為互聯互通標準電子地圖的移動授權位置信息。
在上述的用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法中，所述步驟s5中，所述中間件系統接口層採用坐標映射方法將互聯互通標準電子地圖軌道區段全部映射到廠商自己的軌道拓撲圖上，生成一張全線軌道映射表，通過全線軌道映射表，先將互聯互通標準中的限速區域位置轉化成廠商內部自定義位置，然後通過內部自定義位置可以映射到廠商內部定義的限速區段。
本發明的有益效果是：本發明利用通用接口層將不同廠商車載系統的信息轉化為軌旁設備可以識別的信息，然後處理這些信息並將處理結果轉化為所有廠商車載系統能夠識別的信息。使得裝備不同信號廠家車載設備的列車可以在裝備不同信號廠家軌旁設備的一條軌道交通線路內或多條軌道交通線路上無縫互通安全可靠運營，避免大規模修改現有系統架構所帶來的設計成本以及系統風險。模塊化結構使得系統更加靈活，需要支持互聯互通標準時裝載此模塊，不需要支持互聯互通標準時可以卸載此模塊，減少軟體資源的浪費。從而為促進中國城市軌道交通建設，實現並滿足城市軌道交通互聯互通的需要，達到經濟適用、資源共享、技術先進及可持續發展的目標。
附圖說明
圖1是本發明的中間件適配方法的流程圖；
圖2是本發明中中間件系統接口層與車載系統和軌旁系統的連接示意圖；
圖3是本發明中互聯互通標準電子地圖軌道區段與廠商自己的軌道拓撲圖之間的映射關係圖；
圖4是本發明中標準列車級別信息轉化為列車模式和信號燈請求命令信息的適配表；
圖5是本發明中回退距離參數轉化為廠商自定義的回退請求命令的示意圖；
圖6是本發明中到達目的地狀態信息轉化為列車已到達站點編號的示意圖；
圖7是本發明中廠商自己的軌道拓撲圖與互聯互通標準電子地圖軌道區之間的映射關係圖；
圖8是本發明中互聯互通限速區段與廠商自己的軌道拓撲圖之間的映射關係圖；
圖9是本發明中廠商自己的軌道拓撲圖與廠商內部定義的限速區段的映射關係圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
本發明的用於軌旁系統兼容不同廠商車載系統的中間件適配方法，基於設在軌旁系統中的中間件系統接口層，如圖2所示，在軌旁子系統(mcu)中設計一個中間件系統接口層，以此屏蔽不同廠商車載設備的差異性，減少軌旁設備系統核心模塊的修改，比如：移動授權模塊、列車追蹤模塊、列車通信模塊、列車模式模塊、列車命令處理模塊等。
請參閱圖1，本發明的中間件適配方法包括：
步驟s1、中間件系統接口層通過將互聯互通標準電子地圖與廠商自己的軌道拓撲圖進行映射，實現列車位置適配。
各家廠商軌旁設備對於列車位置的表現方式可能都不一樣，在互聯互通標準中，所有車載設備報告給軌旁設備的列車位置都採用統一電子地圖拓撲結構信息，對於軌旁設備，需要將這種格式的列車位置進行適配，使得軌旁設備能夠識別並進行處理。適配的思想是將互聯互通標準電子地圖與廠商自己的軌道拓撲圖進行映射。例如：標準電子地圖採用軌道區段號以及區段內偏移量來確定列車頭以及列車尾的位置，而廠商自己的軌道拓撲圖通常也會採用區段號以及區段內偏移量來標示列車以及設備位置，因此，採用坐標映射方法將互聯互通標準電子地圖軌道區段全部映射到廠商自己的軌道拓撲圖上，生成一張全線軌道映射表，通過這張表產生軟體資料庫文件，軌旁設備軟體讀取該資料庫文件即可將採用標準電子地圖的列車位置信息轉化為軌旁設備自己能夠識別的內部位置信息，如圖3所示。
步驟s2，中間件系統接口層將互聯互通標準中的列車級別信息轉化為廠商的軌旁設備能夠識別的信息，實現列車模式適配。列車模式用於表明當前列車的運行級別，直接影響到軌旁設備如何計算移動授權。當列車為cbtc(基於通信的列車自動控制系統)級別時，移動授權更精確，列車發車間隔更短，運營效率更高。當列車降級後，軌旁設備提供的移動授權更模糊，會影響運營效率。
在互聯互通標準中，列車向軌旁設備報告的列車級別由列車運營級別和列車運營模式兩個欄位共同決定。在特定廠商軌旁設備中，列車模式有自己的定義，需要通過適配層將互聯互通標準中的列車級別信息轉化為廠商設備能夠識別的信息。例如：某些廠商的軌旁設備使用列車模式和信號燈請求命令來表示列車級別，此時適配層需要將標準列車級別信息轉化為此類信息，使得軌旁設備能夠識別列車級別信息，適配表如下圖4所示。
步驟s3，中間件系統接口層將互聯互通標準中的狀態信息轉化為廠商自定義的狀態信息，實現列車狀態參數適配。
列車在線路上運行時，軌旁設備需要結合列車當前狀態計算移動授權，因此，列車狀態信息對於軌旁設備相當重要。在互聯互通之前，各廠商軌旁設備對於列車狀態都有自己的定義，因此，在互聯互通標準中定義的各個列車狀態信息不可避免的與廠商自定義的信息有所不同，因此，在不改變廠商設備軟體核心架構的前提下，利用適配層將標準中的狀態信息轉化為廠商自定義的狀態信息就非常有必要。
例如：回退距離和到達目的地狀態。在有的廠商系統中，列車會發送回退請求給軌旁設備，而沒有距離這個參數，軌旁設備根據自定義的回退距離參數來計算移動授權。在這種情況下，適配層需要將互聯互通標準中的回退距離參數轉化為廠商自定義的回退請求命令(如圖5所示)，這樣的目的是減少設備軟體核心模塊的修改。
另一個到達目的地狀態，在有的廠商系統中，列車會發送已到達站點的編號以及狀態，軌旁設備根據這些參數判斷是否可以消除掉當前列車的移動授權信息。因此，適配層將根據互聯互通標準中的到達目的地狀態信息以及軌旁設備自己的信息(比如：列車的位置)綜合得出列車已到達站點編號(如圖6所示)，從而達到兼容目的。
步驟s4，中間件系統接口層將廠商自己的軌道拓撲圖與互聯互通標準電子地圖進行映射，實現移動授權適配。各家廠商軌旁設備對於移動授權位置的表現方式可能都不一樣，在互聯互通標準中，所有軌旁設備報告給車載設備的移動授權位置都採用統一電子地圖拓撲結構信息，對於軌旁設備，需要將廠商自定義的拓撲結構位置進行適配，使得最終報告給車載設備的移動授權信息可以被車載設備識別並進行處理。
適配的思想是將廠商自己的軌道拓撲圖與互聯互通標準電子地圖進行映射。與上面所講的列車位置適配方法正好是一組反向映射。例如：標準電子地圖採用軌道區段號以及區段內偏移量來確定列車頭以及列車尾的位置，而廠商自己的軌道拓撲圖通常也會採用區段號以及區段內偏移量來標示列車以及設備位置，因此，採用坐標映射方法將廠商自己的軌道拓撲圖反向映射到互聯互通標準電子地圖軌道區，生成一張全線軌道反向映射表，通過這張表產生軟體資料庫文件，軌旁設備軟體讀取該資料庫文件即可將軌旁設備自定義的移動授權位置信息轉化為互聯互通標準電子地圖的移動授權位置信息，如下圖7所示。
步驟s5，中間件系統接口層將互聯互通標準中的限速區域位置映射轉化為廠商內部自定義的區域位置，實現臨時限速功能適配。當軌道出現溼滑或者軌道上有工作人員時，需要將這片軌道區域的行駛速度設置為一個較低的水平，以此保證列車行駛的安全。不同廠商對於此功能的實現有所不同，比如有的廠商以自定義的軌道長度作為設置單元，而互聯互通標準中，統一制定了限速區域位置的標示標準。
因此，需要通過適配層將互聯互通標準中的限速區域位置映射轉化為廠商內部自定義的區域位置。下面詳細描述映射規則：互聯互通標準中的限速區域位置採用電子地圖軌道區段以及區段內偏移來確定限速區域的起始位置以及結束位置。在上述步驟中已經描述過如何將電子地圖軌道區段拓撲結構映射到廠商自定義拓撲結構中，這裡不在贅述。所以通過這種映射關係我們可以先將互聯互通標準中的限速區域位置轉化成廠商內部自定義位置(如圖8所示)。然後通過內部自定義位置可以映射到廠商內部定義的限速區段，從而實現了互聯互通標準中限速區域到廠商自定義區段的轉化功能(如圖9所示)。
以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬於本發明的範疇，應由各權利要求所限定。