CN109552367B - 基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统及方法，包括第一列车上的第一车载控制器和第一主动识别模块、第二列车上的第二车载控制器，以及设置在运行线路上地面控制接口设备和轨旁设备，能够使后车与前车通信并根据两车的位置信息获得列车间隔距离，同时使后车通过主动识别模块识别出前方障碍物的障碍距离，从而根据两距离的比较判断障碍物的具体情况，实现不同情况下的防护措施及防护目的。

Description

基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统及方法

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统及方法。

背景技术

在目前使用的基于移动闭塞的车—地通信技术的列车控制系统中，在列车运行时通过车载列车自动防护设备ATP与地面安全设备交互数据办理列车运行进路。地面安全设备根据线路检测设备(计轴器、轨道电路等)状态获取各列车所在的位置区段。当线路存在非通信车时，非通信车根据信号机状态人工驾驶运行，通信车根据区段占用情况安全追踪运行。

列车防护主要由车载ATP和地面安全防护设备配合完成。地面设备计算移动授权(MA)并发送到车载控制器，车载控制器根据所接收的MA数据和轨旁设备状态控制列车运行。其具有以下缺陷：

(1)、系统结构复杂，设备较多，增加了系统的成本，同时系统的维护、升级比较困难；

(2)、系统数据交互繁琐，列车运行数据主要由地面设备产生，车—地之间通信要进行大量的数据交互，数据的实时性也不高；

(3)、轨道检测设备仅能检测非通信列车，不能识别轨道上其他种类障碍物；

(4)、线路存在非通信车时，后方列车要根据计轴状态运行，增大了追踪间隔影响运行效率。

发明内容

本发明提供一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统及方法，用于解决现有技术中不能有效及时进行列车行驶防护的问题。

第一方面，本发明提供一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统，包括第一列车上的第一车载控制器和第一主动识别模块、第二列车上的第二车载控制器，以及设置在运行线路上地面控制接口设备和轨旁设备，所述第二列车为行驶在所述第一列车前方上列车，其中：

所述第一车载控制器通过所述地面控制接口设备与所述轨旁设备连接，用于获取轨旁设备信息；

所述第一车载控制器在通过所述地面控制接口设备确定位于所述第一列车前方的且与所述第一列车距离最近的第二列车后，与所述第二车载控制器无线通信连接，用于获取所述第二列车的第二速度信息和第二位置信息，并根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述第二位置信息获得列车间隔距离；

所述第一主动识别模块，用于识别所述第一列车前方的障碍物，并计算获得障碍距离；

所述第一车载控制器，用于在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值在预设范围内时，根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述第二速度信息、所述列车间隔距离，以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

可选地，所述第一车载控制器还用于：在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述障碍距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

可选地，所述第一车载控制器还用于：获取所述第一列车前方的线路状态，并在线路状态为弯路时，根据所述第一速度信息、预设的弯路安全距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

可选地，所述第一车载控制器还用于：在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述障碍距离获得所述障碍物的障碍位置信息，并向控制中心发送所述障碍位置信息。

第二方面，本发明提供一种基于上述系统的列车行驶防护方法，包括：

第一车载控制器通过地面控制接口设备与轨旁设备连接获取轨旁设备信息；

第一车载控制器在通过所述地面控制接口设备确定位于第一列车前方的且与第一列车距离最近的第二列车后，与第二车载控制器无线通信连接获取第二列车的第二速度信息和第二位置信息，并根据第一列车自身的第一位置信息和所述第二位置信息获得列车间隔距离；

第一车载控制器通过第一主动识别模块获得所述第一列车前方的障碍物的障碍距离；

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述第二速度信息、所述列车间隔距离，以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

可选地，还包括：

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述障碍距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

可选地，还包括：

第一车载控制器获取所述第一列车前方的线路状态，并在线路状态为弯路时，根据所述第一速度信息、预设的弯路安全距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

可选地，还包括：

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述障碍距离获得所述障碍物的障碍位置信息，并向控制中心发送所述障碍位置信息。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统及方法，能够使后车与前车通信并根据两车的位置信息获得列车间隔距离，同时使后车通过主动识别模块识别出前方障碍物的障碍距离，从而根据两距离的比较判断障碍物的具体情况，实现不同情况下的防护措施及防护目的。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统下的列车行驶示意图；

图2为本发明一实施例提供的基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统下的列车行驶示意图；

图3为本发明一实施例提供的基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统下的列车行驶示意图；

图4为本发明一实施例提供的基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明一实施例提供一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统，包括第一列车上的第一车载控制器和第一主动识别模块、第二列车上的第二车载控制器，以及设置在运行线路上地面控制接口设备和轨旁设备，所述第二列车为行驶在所述第一列车前方上列车，其中：

所述第一车载控制器通过所述地面控制接口设备与所述轨旁设备连接，用于获取轨旁设备信息；

所述第一车载控制器在通过所述地面控制接口设备确定位于所述第一列车前方的且与所述第一列车距离最近的第二列车后，与所述第二车载控制器无线通信连接，用于获取所述第二列车的第二速度信息和第二位置信息，并根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述第二位置信息获得列车间隔距离；

所述第一主动识别模块，用于识别所述第一列车前方的障碍物，并计算获得障碍距离；

所述第一车载控制器，用于在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值在预设范围内时，根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述第二速度信息、所述列车间隔距离，以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

针对本发明实施例所述系统需要说明的是：在本发明实施例中，在路线上行驶的第一列车(即后车)要时刻保持安全防护。其防护的范围主要集中在第一列车的前方是否存在障碍物。障碍物可以包括前方同样行驶的第二列车、物品、人等。凡是阻碍目标列车在线路上行驶的事物均可称为障碍物。

在本实施例中，运行线路上是否存在障碍，需要对障碍进行识别。此时，需在第一列车上增加第一主动识别模块。其实在实践过程中，需要在每一个列车上增加主动识别模块，由于在本发明实施例中，第一列车是后车，因此主要解释说明第一列车上的第一主动识别模块。

第一主动识别模块可周期性对第一列车前方的障碍物进行识别，并识别出障碍距离，并将障碍距离发送给目标列车上的车载控制器(ATP)。另外，主动识别模块还可只采集障碍物的识别信息，障碍距离由车载控制器根据识别信息分析获得。

在本实施例中，主动识别模块可为测距摄像头、激光测距仪等现有测距装置。

在本实施例中，第一车载控制器通过所述地面控制接口设备与所述轨旁设备连接，用于实时获取轨旁设备信息。

第一车载控制器在通过地面控制接口设备确定位于第一列车前方的且与第一列车距离最近的第二列车后，与第二车载控制器无线通信连接，用于获取所述第二列车的第二速度信息和第二位置信息。在这里，需要说明的是，第一车载控制器能够通过地面控制接口设备确定运行线路上第一列车前方的且与第一列车距离最近的列车的列车信息，如列车编号等。第一车载控制器会根据列车编号向对应的列车发送通信请求，列车上的第二车载控制器成功反馈信号完成两车通信。通信后，用于后续数据的交互。若是第一列车前方有多辆第二列车(前车)，则第一车载控制器获取所有列车的位置信息，并计算得到离第一列车最近的列车，从而获取到该列车的列车信息，完成两车通信，用于后续数据的交互。

第一车载控制器会根据根据第一列车自身的第一位置信息和第二位置信息获得第一列车和第二列车之间的列车间隔距离。

由于第一列车上的第一车载控制器只能通过第一主动识别模块识别前方的障碍物，但无法得知该障碍物到底是哪一种类型的障碍物。因此，第一车载控制器会将列车间隔距离和障碍距离进行大小比较，根据比较结果做出判断。

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值在预设范围内时，则可说明障碍物为前方行驶且与第一列车能够通信的第二列车，此时，第一车载控制器会根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述第二速度信息、所述列车间隔距离，以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA，以使第一列车按该移动授权MA进行行驶。

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，则说明在第一列车和第二列车之间存在不能与第一列车通信的障碍物(如固定物和非通信车)，此时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述障碍距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA，以使第一列车按该移动授权MA进行行驶。

另外，在第一列车行驶到线路弯路区域时，识别装置无法对弯道另一侧的障碍进行有效识别，此时便无法对列车的行驶进行安全防护。因此，在本实施例中，第一车载控制器会获取所述第一列车前方的线路状态，并在线路状态为弯路时，根据所述第一速度信息、预设的弯路安全距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA，以使第一列车按该移动授权MA进行行驶。

另外，在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述障碍距离获得所述障碍物的障碍位置信息，并向控制中心发送所述障碍位置信息，以便工作人员能够第一时间得知，并及时清理固定物。

根据上述记载的几种情况以结合附图的方式进行解释说明：

运行线路上第一列车(后车)和第二列车(前车)均为通信车，后车跟踪前车运行。当障碍物出现在后车上的主动识别模块的识别范围内，后车上的主动识别模块会识别出障碍距离。此时，后车上的车载控制器会将障碍距离与后车与前车之间的列车间隔距离进行比较，当障碍物与前车的位置一致(即障碍距离与列车间隔距离的差值在预设范围之内)时，则说明识别出的障碍物为前车(可通信)，如图1所示。此时，后车的车载控制器会根据列车间隔距离进行防护。

当障碍物出现在后车上的主动识别模块的识别范围内，后车上的主动识别模块会识别出障碍距离。此时，后车上的车载控制器会将障碍距离与后车与前车之间的列车间隔距离进行比较，当障碍物与前车的位置不一致(即障碍距离与列车间隔距离的差值不在预设范围之内)时，则说明识别出的障碍物其他障碍物(如固定物品或非通信列车)。

如图2所示，障碍物为固定物品，此时，后车的车载控制器会根据障碍距离进行防护，并将障碍位置信息上报以通知其他设备或部门作出有效处理。

如图3所示，障碍物为非通信列车。此时，后车的车载控制器会根据障碍距离进行防护。由于非通信列车可以移动，故非通信列车在后车的自主识别模块的识别范围内移动，自动识别模块实时更新计算障碍距离，后车的车载控制器会按照最新的障碍距离进行防护，以保证后车的运行速度，提高在非通信列车存在的情况下的线路整体运行效率。

在线路弯道区域时，车载控制器会向自动识别模块发送控制指令，降低模块主动识别的识别范围，实现在弯道情况下，主动识别模块能够识别的障碍距离较近，列车也会根据对应的障碍距离计算更近的移动授权MA以保证所计算的移动授权应在安全的防护距离内。另外列车可根据线路的弯度等信息修正线路的限速信息使得越大的线路弯度列车以越低的速度运行通过，保证列车运行速度在安全可控范围内。

另外，列车之间完成正常通信数据交互时，列车可根据获取的其他列车位置信息判断弯道区域是否安全。后车的车载控制器结合通信数据和障碍距离综合控制列车运行，以减少障碍距离对列车运行效率的限制。

本发明实施例提供的一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统，能够使后车与前车通信并根据两车的位置信息获得列车间隔距离，同时使后车通过主动识别模块识别出前方障碍物的障碍距离，从而根据两距离的比较判断障碍物的具体情况，实现不同情况下的防护措施及防护目的。

图4示出了本发明一实施例提供的一种基于上述实施例所述系统的列车行驶防护方法，包括：

S21、第一车载控制器通过地面控制接口设备与轨旁设备连接获取轨旁设备信息；

S22、第一车载控制器在通过地面控制接口设备确定位于第一列车前方的且与第一列车距离最近的第二列车后，与第二车载控制器无线通信连接获取第二列车的第二速度信息和第二位置信息，并根据第一列车自身的第一位置信息和所述第二位置信息获得列车间隔距离；

S23、第一车载控制器通过第一主动识别模块获得所述第一列车前方的障碍物的障碍距离；

S24、在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述第二速度信息、所述列车间隔距离，以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

另外，在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述障碍距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

第一车载控制器获取所述第一列车前方的线路状态，并在线路状态为弯路时，根据所述第一速度信息、预设的弯路安全距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述障碍距离获得所述障碍物的障碍位置信息，并向控制中心发送所述障碍位置信息。

由于本发明实施例所述方法与上述实施例所述装置的原理相同，对于更加详细的解释内容在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护方法，能够使后车与前车通信并根据两车的位置信息获得列车间隔距离，同时使后车通过主动识别模块识别出前方障碍物的障碍距离，从而根据两距离的比较判断障碍物的具体情况，实现不同情况下的防护措施及防护目的。

上述各实施例提供的一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统及方法，具有以下技术效果：

(1)、通过主动识别模块能识别线路上更多种类的障碍，保障列车的运行安全。

(2)、线路存在非通信车时，其他列车不用降级运行，列车根据与其他列车通信数据和识别结果控制列车运行，列车能以更小的间隔追随非通信车运行，减小了非通信车对其他列车运行的影响。

(3)、列车自主计算移动授权等运行信息，保证数据实时性可靠性的同时，降低了系统的数据耦合度和系统的维护复杂度，减少了系统的设备数量。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于通信与主动识别相结合的列车行驶防护系统，其特征在于，包括第一列车上的第一车载控制器和第一主动识别模块、第二列车上的第二车载控制器，以及设置在运行线路上的地面控制接口设备和轨旁设备，所述第二列车为行驶在所述第一列车前方的列车，其中：

所述第一车载控制器通过所述地面控制接口设备与所述轨旁设备连接，用于获取轨旁设备信息；

所述第一车载控制器在通过所述地面控制接口设备确定位于所述第一列车前方的且与所述第一列车距离最近的第二列车后，与所述第二车载控制器无线通信连接，用于获取所述第二列车的第二速度信息和第二位置信息，并根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述第二位置信息获得列车间隔距离；

所述第一主动识别模块，用于识别所述第一列车前方的障碍物，并计算获得障碍距离；

所述第一车载控制器，用于在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值在预设范围内时，根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述第二速度信息、所述列车间隔距离，以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA；

所述第一车载控制器还用于：在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述障碍距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一车载控制器还用于：获取所述第一列车前方的线路状态，并在线路状态为弯路时，根据所述第一速度信息、预设的弯路安全距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一车载控制器还用于：在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述障碍距离获得所述障碍物的障碍位置信息，并向控制中心发送所述障碍位置信息。

4.一种基于上述权利要求1-3任一权利要求所述系统的列车行驶防护方法，其特征在于，包括：

第一车载控制器通过地面控制接口设备与轨旁设备连接获取轨旁设备信息；

第一车载控制器在通过地面控制接口设备确定位于第一列车前方的且与第一列车距离最近的第二列车后，与第二车载控制器无线通信连接获取第二列车的第二速度信息和第二位置信息，并根据第一列车自身的第一位置信息和所述第二位置信息获得列车间隔距离；

第一车载控制器通过第一主动识别模块获得所述第一列车前方的障碍物的障碍距离；

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述第二速度信息、所述列车间隔距离，以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA；

还包括：

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一速度信息、所述障碍距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

第一车载控制器获取所述第一列车前方的线路状态，并在线路状态为弯路时，根据所述第一速度信息、预设的弯路安全距离以及所述轨旁设备信息获得所述第一列车的移动授权MA。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述列车间隔距离与所述障碍距离的差值未在预设范围内时，第一车载控制器根据所述第一列车自身的第一位置信息和所述障碍距离获得所述障碍物的障碍位置信息，并向控制中心发送所述障碍位置信息。

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