基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法
2023-10-09 04:26:39 3
基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法，包括如下步驟：實時在線收集信號設備的業務數據和狀態數據；對信號設備之間公共採用或者前後關聯的關鍵數據比對；對信號設備之間的業務邏輯關聯關係分析；對比較或者邏輯分析異常的情況報警。本發明通過在線採集和集中呈現各鐵路信號設備的運行數據和設備狀態數據，進行關鍵數據比對和邏輯分析，輔助監督信號設備業務邏輯運行的安全和設備接口運行的正常。最終確保信號設備運行正常和信號邏輯關係正確，從而保證列車的運行安全。
【專利說明】基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鐵路運行報警方法，尤其涉及一種基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法，屬於鐵路信號【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，我國的高速客運專線鐵路信號控制系統已經形成較為完整的技術體系，被命名為中國鐵路列車控制系統(簡稱為CTCS系統)。CTCS系統包括計算機聯鎖設備、列控中心設備、軌道電路設備、車載列車自動防護設備、信號集中監測設備、調度集中設備、動車監督系統、臨時限速伺服器等信號設備。其中，計算機聯鎖設備主要輔助站內信號控制，列控中心設備主要負責區間發碼、點燈、線路方向控制和應答器報文控制，軌道電路設備主要負責軌道發碼和佔用檢查，調度集中設備主要負責調度控制和臨時限速的下達，列車自動防護設備收集地面信號，計算防護曲線防止列車超速。作為行車安全的重要環節，各信號設備從設計、實現環節，非常重視系統安全性和可靠性設計，自身軟硬體已經經過長時間測試和驗證。但是，鐵路信號系統龐大複雜，設備之間接口眾多，很多信號設備放置在室外環境中，雷電衝擊、電源影響、電磁環境、接地狀態等各類因素對電子電路、數據通信等影響無處不在。加之信號設備越來越多採用電子電路和計算機技術，僅靠外觀查看和儀器測量常常無法判斷故障原因，內部數據的觀察和分析對於故障判斷和維修指導至關重要。
[0003]在CTCS系統中，各信號設備之間的業務邏輯相互關聯，形成完整閉環的控制系統。各信號設備之間有採用基於有線或者無線技術的安全通信作為數據接口，也有採用繼電器開關量作為安全接口的情況，控制信息通過各控制設備之間的接口傳遞，地面設備的信息通過通信接口傳遞給信號集中監測系統，車載列車自動防護設備的信息通過通信傳遞給動車監督系統。
[0004]目前，各信號集中監測系統僅對各控制設備的業務信息和設備狀態信息進行集中顯示和集中存儲，沒有對信號設備的業務邏輯及關鍵數據進行比對和正確性判定處理。如果設備之間的接口出現異常，關鍵數據不一致或者邏輯計算錯誤，無法及時報告相關人員進行處理，無法保證信號設備的運行正常。
【發明內容】
[0005]針對現有技術所存在的不足，本發明所要解決的技術問題在於提供一種基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法。該方法能夠對信號設備的業務運算和接口異常情況進行報警，保證列車的運行安全。
[0006]為實現上述的發明目的，本發明採用下述的技術方案:
[0007]—種基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法，包括如下步驟:
[0008]實時在線收集信號設備的業務數據和狀態數據；
[0009]對信號設備之間公共採用或者前後關聯的關鍵數據比對；
[0010]對信號設備之間的業務邏輯關聯關係分析；[0011]對比較或者邏輯分析異常的情況報警。
[0012]其中較優地，所述信號設備是計算機聯鎖設備、列控中心設備、軌道電路設備、調度集中設備、信號集中監測設備、列車自動防護設備、臨時限速伺服器、動車監督系統中的一種或多種。
[0013]其中較優地，所述實時在線收集信號設備的業務數據和狀態數據的步驟進一步包括:
[0014]採集信號設備的軌道佔用信息；
[0015]按技術條件編制點燈序列；
[0016]按技術條件編制發碼序列。
[0017]其中較優地，所述對信號設備之間公共採用或者前後關聯的關鍵數據比對的步驟進一步包括:
[0018]I)計算機聯鎖設備、列控中心設備、軌道電路設備中區段佔用關鍵數據比對；
[0019]2)列控中心設備、軌道電路設備中區段發碼關鍵數據比對關鍵數據比對；
[0020]3)列控中心設備、計算機聯鎖設備中區段鎖閉關鍵數據比對關鍵數據比對；
[0021]4)計算機聯鎖設備、列控中心設備中區段鎖閉和進路表關鍵數據比對；
[0022]5)列控中心設備和軌道電路設備接口中通信獲得區段狀態和繼電器採集獲得區段狀態的關鍵數據比對；
[0023]6)列控中心設備、軌道電路設備區段發碼方向比對；
[0024]7)列控中心設備的區段發碼和車載列車自動防護設備接收碼的關鍵數據比對(含載頻和低頻);
[0025]8)列控中心設備的應答器報文發送和車載列車自動防護設備接收報文的關鍵數據比對；
[0026]9)地面無源應答器報文發送和車載列車自動防護設備接收報文的關鍵數據比對；
[0027]10)兩站列控中心設備的鄰站鄰接區段佔用關鍵數據比對；
[0028]11)列控中心設備區間信號機點燈狀態與軌道電路設備發碼的關鍵數據比對；
[0029]12)列控中心設備區間信號機點燈狀態和點燈繼電器關鍵數據比對；
[0030]13)列控中心設備區間信號機與區間方向的關鍵數據比對；
[0031]14)計算機聯鎖設備站內信號機與進路狀態的關鍵數據比對；
[0032]15)計算機聯鎖設備、列控中心設備站內信號機顯示狀態的關鍵數據比對；
[0033]16)列控中心設備站內信號機顯示與信號機降級的關鍵數據比對；
[0034]17)列控中心設備、計算機聯鎖設備站內信號機顯示與線路點燈模式的關鍵數據比對；
[0035]18)計算機聯鎖設備站內信號點燈狀態和執行電路中繼電器狀態比對；
[0036]19)計算機聯鎖設備道岔表示和執行電路繼電器狀態比對；
[0037]20)計算機聯鎖設備進路的道岔位置和鎖閉情況與進路表配置關鍵數據比對；
[0038]21)列控中心設備、計算機聯鎖設備當前信號開放的進路關鍵數據比對；
[0039]22)計算機聯鎖設備開放正向發車信號時離去區段的佔用和信號機的降級顯示要求關鍵數據比對；[0040]23)計算機聯鎖設備開放反向發車信號時大區間閉塞和信號機降級顯示的關鍵數據比對；
[0041]24)調度集中設備、臨時限速伺服器和列控中心設備已執行臨時限速狀態的關鍵數據比對；
[0042]25)列控中心設備同一區間兩端的行車方向關鍵數據比對。
[0043]其中較優地，所述對信號設備之間的業務邏輯關聯關係分析的步驟進一步包括:
[0044]I)以計算機聯鎖設備的進路信息、軌道電路的區段佔用信息和列控中心設備的區間方向信息作為輸入條件，根據列控中心設備的技術條件，對區間軌道電路進行發碼和區間信號點燈計算的邏輯判斷；
[0045]2)以計算機聯鎖設備的進路信息、列控中心設備已執行的臨時限速狀態作為輸入條件，根據列控中心設備的技術條件，進行有源應答器的臨時限速信息包的計算邏輯判斷；
[0046]3)對列控中心設備、計算機聯鎖設備根據軌道電路佔用/出清順序，計算軌道電路佔用、分路不良、故障佔用的計算邏輯判斷，判斷列車真實位置；
[0047]4)對列控中心設備與計算機聯鎖設備通信接口中斷後的導向安全的邏輯判斷；
[0048]5)對計算機聯鎖設備和列控中心設備通信接口中斷後導向安全的邏輯判斷；
[0049]6)對列控中心設備和列控中心設備之間通信接口中斷後導向安全的邏輯判斷；
[0050]7)對列控中心設備與軌旁電子單元中心通信中斷、軌旁電子單元中心與應答器通信中斷後導向安全的邏輯正確性判斷；
[0051]8)對軌道電路與列控中心設備通信中斷後導向安全的邏輯判斷。
[0052]本發明所提供的基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法，通過在線採集和集中呈現各鐵路信號設備的運行數據和設備狀態數據，進行關鍵數據比對和邏輯分析，輔助監督信號設備業務邏輯運行的安全和設備接口運行的正常。最終保證信號設備運行正常和信號邏輯關係正確，以此保證列車的運行安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0053]圖1是鐵路信號設備運行報警的原理示意圖；
[0054]圖2是列控/軌道電路區段佔用和發碼關鍵數據比對的原理示意圖；
[0055]圖3是列控中心設備點燈和發碼邏輯正確性判斷的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0056]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0057]本發明提供一種基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法，如圖3所示，包括如下步驟:實時在線收集信號設備的業務數據和狀態數據；對信號設備之間公共採用或者前後關聯的關鍵數據比對；對信號設備之間的業務邏輯關聯關係分析；對比較或者邏輯分析異常的情況報警。下面展開詳細具體的說明。
[0058]首先，介紹實時在線收集信號設備的業務數據和狀態數據的步驟；
[0059]如圖1所示，在本發明中，按照標準化的通信協議，實時在線收集匯總鐵路信號設備的業務信息和設備狀態信息。具體地，在車站和列控中心設備，通過安全隔離的通信通道採集計算機聯鎖設備、列控中心設備、軌道電路設備、調度集中設備(CTC)、信號集中監測設備、列車自動防護設備(ATP)、臨時限速伺服器(TSRS)、動車監督系統(DMS)的業務數據和狀態數據。計算機聯鎖設備主要輔助站內信號控制，列控中心設備主要負責區間發碼、點燈、線路方向控制和應答器報文控制，軌道電路設備主要負責軌道發碼和佔用檢查，CTC主要負責調度控制和臨時限速的下達，ATP收集地面信號，計算防護曲線防止列車超速。在本發明中，採集到上述信號設備的軌道佔用信息後，按按技術條件編制點燈序列和發碼序列。
[0060]其次，介紹對信號設備之間公共採用或者前後關聯的關鍵數據比對的步驟；
[0061]如圖2所示，本發明採集各信號設備的業務數據和設備狀態信息後，進行關鍵數據比對和邏輯判斷，在車站對本站相關的各信號設備共同使用或者相關聯的關鍵數據和基本信號業務邏輯進行比對和邏輯判斷，在列控中心設備對全線或者站間相關的關鍵數據和基本信號邏輯進行比對和邏輯判斷。下面對業務邏輯比對做詳細說明:
[0062]I)計算機聯鎖設備、列控中心設備、軌道電路設備中區段佔用關鍵數據一致性比對；
[0063]2)列控中心設備、軌道電路設備中區段發碼關鍵數據一致性比對；
[0064]3)列控中心設備、計算機聯鎖設備中區段鎖閉關鍵數據一致性比對；
[0065]4)計算機聯鎖設備、列控中心設備中區段鎖閉和進路表關鍵數據一致性比對；
[0066]5)列控中心設備和軌道電路設備接口中通信獲得區段狀態和繼電器採集獲得區段狀態的關鍵數據一致性比對；
[0067]6)列控中心設備、軌道電路設備區段發碼方向比對；
[0068]7)列控中心設備的區段發碼和車載ATP接收碼的關鍵數據一致性比對(含載頻和低頻);
[0069]8)列控中心設備的應答器報文發送和車載ATP接收報文的關鍵數據一致性比對；
[0070]9)地面無源應答器報文發送和車載ATP接收報文的關鍵數據一致性比對；
[0071]10)兩站列控中心設備的鄰站鄰接區段佔用關鍵數據一致性比對；
[0072]11)列控中心設備區間信號機點燈狀態與軌道電路設備發碼的關鍵數據一致性比對；
[0073]12)列控中心設備區間信號機點燈狀態和點燈繼電器關鍵數據一致性比對；
[0074]13)列控中心設備區間信號機與區間方向的關鍵數據一致性比對；
[0075]14)計算機聯鎖設備站內信號機與進路狀態的關鍵數據一致性比對；
[0076]15)計算機聯鎖設備、列控中心設備站內信號機顯示狀態的關鍵數據一致性比對；
[0077]16)列控中心設備站內信號機顯示與信號機降級的關鍵數據一致性比對；
[0078]17)列控中心設備、計算機聯鎖設備站內信號機顯示與線路點燈模式的關鍵數據一致性比對；
[0079]18)計算機聯鎖設備站內信號點燈狀態和執行電路中繼電器狀態一致性比對；
[0080]19)計算機聯鎖設備道岔表示和執行電路繼電器狀態一致性比對；
[0081]20)計算機聯鎖設備進路的道岔位置和鎖閉情況與進路表配置關鍵數據一致性比對；
[0082]21)列控中心設備、計算機聯鎖設備當前信號開放的進路關鍵數據一致性比對；[0083]22)計算機聯鎖設備開放正向發車信號時離去區段的佔用和信號機的降級顯示要求關鍵數據一致性比對；
[0084]23)計算機聯鎖設備開放反向發車信號時大區間閉塞和信號機降級顯示的關鍵數據一致性比對；
[0085]24) CTC、TSRS和列控中心設備已執行臨時限速狀態的關鍵數據一致性比對；
[0086]25)列控中心設備同一區間兩端的行車方向關鍵數據一致性比對。
[0087]再次，介紹對信號設備之間的業務邏輯關聯關係分析的步驟。
[0088]由於各設備之間接口眾多，業務邏輯相互聯繫共同構成信號控制系統，只要保證基本信號邏輯正確，其輸出正常，即可保證行車安全。信號基本邏輯主要包括:1)軌道閉塞佔用正確，並且各信號設備採集一致；2)站內/區間信號點燈正確；3)軌道電路發碼正確；
4)應答器報文正確；5)進路建立和解鎖正確；6)道岔位置正確；7)車載接收正確；8)以及設備或者接口異常時導向安全側。下面對業務邏輯判斷做詳細說明:
[0089]I)以計算機聯鎖設備的進路信息、軌道電路的區段佔用信息和列控中心設備的區間方向信息作為輸入條件，根據列控中心設備的技術條件，對區間軌道電路進行發碼和區間信號點燈計算的邏輯判斷；
[0090]2)以計算機聯鎖設備的進路信息、列控中心設備已執行的臨時限速狀態作為輸入條件，根據列控中心設備的技術條件，進行有源應答器的臨時限速信息包的計算邏輯判斷；
[0091]3)對列控中心設備、計算機聯鎖設備根據軌道電路佔用/出清順序，計算軌道電路佔用、分路不良、故障佔用的計算邏輯判斷，判斷列車真實位置；
[0092]4)對列控中心設備與計算機聯鎖設備通信接口中斷後的導向安全的邏輯判斷；
[0093]5)對計算機聯鎖設備和列控中心設備通信接口中斷後導向安全的邏輯判斷；
[0094]6)對列控中心設備和列控中心設備之間通信接口中斷後導向安全的邏輯判斷；
[0095]7)對列控中心設備與軌旁電子單元中心通信中斷、軌旁電子單元中心與應答器通信中斷後導向安全的邏輯正確性判斷；
[0096]8)對軌道電路與列控中心設備通信中斷後導向安全的邏輯判斷。
[0097]最後，介紹對比較或者邏輯分析異常的情況報警的步驟。
[0098]如圖2所示，本發明對業務邏輯判斷後將判斷結果按照不同的故障結果分別發送給不同用戶。和行車安全相關的嚴重報警，發送給行車調度和車務值班員；和設備故障維修相關的一般報警，發送給電務段調度和電務維修人員。
[0099]綜上所述，本發明通過在線採集和集中呈現各鐵路信號設備的運行數據和設備狀態數據，呈現設備內部數據和運行狀態。進行關鍵數據比對和邏輯分析，輔助監督信號設備業務邏輯運行的安全和設備接口運行的正常。出現異常時及時報警，提醒相關人員注意和確認，提示電務人員進行維修、調度人員注意觀察及時應對。最終保證信號設備運行正常和信號邏輯關係正確，以此保證列車的運行安全。
[0100]上面對本發明所提供的基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法進行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本發明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
【權利要求】
1.一種基於數據比對和邏輯分析的鐵路信號設備運行報警方法，其特徵在於包括: 實時在線收集信號設備的業務數據和狀態數據； 對信號設備之間公共採用或者前後關聯的關鍵數據比對； 對信號設備之間的業務邏輯關聯關係分析； 對比較或者邏輯分析異常的情況報警。
2.如權利要求1所述的鐵路信號設備運行報警方法，其特徵在於，所述信號設備是計算機聯鎖設備、列控中心設備、軌道電路設備、調度集中設備、信號集中監測設備、列車自動防護設備、臨時限速伺服器、動車監督系統中的一種或多種。
3.如權利要求1所述的鐵路信號設備運行報警方法，其特徵在於，所述實時在線收集信號設備的業務數據和狀態數據的步驟進一步包括: 採集信號設備的軌道佔用信息； 按技術條件編制點燈序列； 按技術條件編制發碼序列。
4.如權利要求1所述的鐵路信號設備運行報警方法，其特徵在於，所述對信號設備之間公共採用或者前後關聯的關鍵數據比對的步驟進一步包括: 1)計算機聯鎖設備、列控中心設備、軌道電路設備中區段佔用關鍵數據比對； 2)列控中心設備、軌道電路設備中區段發碼關鍵數據比對關鍵數據比對； 3)列控中心設備、計算機聯鎖設備中區段鎖閉關鍵數據比對關鍵數據比對； 4)計算機聯鎖設備、列控中心設備中區段鎖閉和進路表關鍵數據比對； 5)列控中心設備和軌道電路設備接口中通信獲得區段狀態和繼電器採集獲得區段狀態的關鍵數據比對； 6)列控中心設備、軌道電路設備區段發碼方向比對； 7)列控中心設備的區段發碼和車載列車自動防護設備接收碼的關鍵數據比對； 8)列控中心設備的應答器報文發送和車載列車自動防護設備接收報文的關鍵數據比對； 9)地面無源應答器報文發送和車載列車自動防護設備接收報文的關鍵數據比對； 10)兩站列控中心設備的鄰站鄰接區段佔用關鍵數據比對； 11)列控中心設備區間信號機點燈狀態與軌道電路設備發碼的關鍵數據比對； 12)列控中心設備區間信號機點燈狀態和點燈繼電器關鍵數據比對； 13)列控中心設備區間信號機與區間方向的關鍵數據比對； 14)計算機聯鎖設備站內信號機與進路狀態的關鍵數據比對； 15)計算機聯鎖設備、列控中心設備站內信號機顯示狀態的關鍵數據比對； 16)列控中心設備站內信號機顯示與信號機降級的關鍵數據比對； 17)列控中心設備、計算機聯鎖設備站內信號機顯示與線路點燈模式的關鍵數據比對； 18)計算機聯鎖設備站內信號點燈狀態和執行電路中繼電器狀態比對； 19)計算機聯鎖設備道岔表示和執行電路繼電器狀態比對； 20)計算機聯鎖設備進路的道岔位置和鎖閉情況與進路表配置關鍵數據比對； 21)列控中心設備、計算機聯鎖設備當前信號開放的進路關鍵數據比對；22)計算機聯鎖設備開放正向發車信號時離去區段的佔用和信號機的降級顯示要求關鍵數據比對； 23)計算機聯鎖設備開放反向發車信號時大區間閉塞和信號機降級顯示的關鍵數據比對； 24)調度集中設備、臨時限速伺服器和列控中心設備已執行臨時限速狀態的關鍵數據比對； 25)列控中心設備同一區間兩端的行車方向關鍵數據比對。
5.如權利要求1所述的鐵路信號設備運行報警方法，其特徵在於，所述對信號設備之間的業務邏輯關聯關係分析的步驟進一步包括: O以計算機聯鎖設備的進路信息、軌道電路的區段佔用信息和列控中心設備的區間方向信息作為輸入條件，根據列控中心設備的技術條件，對區間軌道電路進行發碼和區間信號點燈計算的邏輯判斷； 2)以計算機聯鎖設備的進路信息、列控中心設備已執行的臨時限速狀態作為輸入條件，根據列控中心設備的技術條件，進行有源應答器的臨時限速信息包的計算邏輯判斷； 3)對列控中心設備、計算機聯鎖設備根據軌道電路佔用/出清順序，計算軌道電路佔用、分路不良、故障佔用的計算邏輯判斷，判斷列車真實位置； 4)對列控中心設備與計算機聯鎖設備通信接口中斷後的導向安全的邏輯判斷； 5)對計算機聯鎖設備和列控中心設備通信接口中斷後導向安全的邏輯判斷； 6)對列控中心設備和列控 中心設備之間通信接口中斷後導向安全的邏輯判斷； 7)對列控中心設備與軌旁電子單元中心通信中斷、軌旁電子單元中心與應答器通信中斷後導向安全的邏輯正確性判斷； 8)對軌道電路與列控中心設備通信中斷後導向安全的邏輯判斷。
【文檔編號】B61L23/00GK103569161SQ201310247430
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月20日 優先權日:2012年7月30日
【發明者】艾興閣, 姚新文, 楊勇, 趙雷 申請人:北京西南交大盛陽科技有限公司