城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法

摘要

本发明涉及城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法，该方法包括：轨道划分逻辑小区段；道岔逻辑区段定义；原始位置数据与逻辑位置数据坐标映射及转换；列车基于通信的列车自动控制跟踪与列车后备检测设备跟踪自动切换；基于位置跟踪的接近站台/到站停车/离开站台判断。与现有技术相比，本发明可自动切换为根据联锁系统报告的后备列车检测信息(计轴或轨道电路区段的占用/出清状态)进行跟踪处理，并在重新获得精确位置报告后，自动切换回CBTC跟踪处理，更好的实现了对列车的自动化调度、调整和管理，从而减轻调度员和值班员的工作强度，优化线路运行效率。

说明书

技术领域

本发明涉及为基于通信的列车自动控制(CBTC)信号系统内的智能自动列车监控系统系统(ITS)提供一种有效的列车跟踪处理方法，尤其涉及城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法。

背景技术

列车跟踪是城市轨道交通ITS系统的一个基础核心功能，ITS对列车的监控功能，包括列车位置显示，到站发车的控制，以及时刻表自动调整，自动进路办理等等自动化功能，都依赖于对列车准确的识别和位置跟踪。

在传统固定闭塞或准移动闭塞的信号系统中，ITS对列车位置的检测只能通过一些被动检测设备来实现，如轨道电路或者计轴。并且检测精度不高，只能判断列车在某个轨道电路或计轴区段内，但无法获知列车在区段内的精确位置，影响ITS进行精确的控制和调整。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种精度更高的城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)轨道划分逻辑小区段：逻辑小区段的长度定义为下限根据位置跟踪显示精度要求定义，上限根据列车车长定义；

(2)道岔逻辑区段定义：将道岔定义为三个逻辑小区段分支；

(3)原始位置数据与逻辑位置数据坐标映射及转换：将列车原始位置数据换算为列车覆盖占用1个或多个轨道逻辑小区段与道岔逻辑分支小区段；

(4)列车基于通信的列车自动控制跟踪与列车后备检测设备跟踪自动切换：定义后备检测大区段包含逻辑小区段的关系，并据此在失去基于通信的列车自动控制位置报告时，根据后备检测区段占用状态变化移动列车占用的逻辑小区段，实现跟踪；

(5)基于位置跟踪的接近站台/到站停车/离开站台判断：根据列车占用逻辑小区段的变化判断列车接近站台，到站停车或离开站台。

所述的列车员原始位置数据为轨旁自动列车防护系统区段号加轨旁自动列车防护系统区段内偏移坐标。

该方法对列车在同一逻辑小区段内的位置移动不做处理。

与现有技术相比，本发明可自动切换为根据联锁系统报告的后备列车检测信息(计轴或轨道电路区段的占用/出清状态)进行跟踪处理，并在重新获得精确位置报告后，自动切换回CBTC跟踪处理，更好的实现了对列车的自动化调度、调整和管理，从而减轻调度员和值班员的工作强度，优化线路运行效率。

附图说明

图1是本发明城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法中将一个较长的被动检测区段划分为多个逻辑小区段的示意图；

图2是本发明城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法中将线路分叉区域分为三个逻辑分支区段的示意图；

图3是本发明城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法中自动转为根据后备被动检测区段的占用出清状态变化跟踪的示意图；

图4是本发明城市轨道交通信号系统中对列车位置实现动态跟踪的方法中根据列车在站台轨道附近逻辑小区段的跟踪移动情况，可以判断列车的进出站的示意图。

具体实施方式

1、轨道划分逻辑小区段

在使用被动检测设备(轨道电路/计轴)时，列车位置体现在一个或多个被动检测区段是否被列车占用，而在CBTC跟踪时，列车位置为直接给出车头和车尾的绝对地理坐标值。为兼容以上两种列车位置识别方式，设计将一个较长的被动检测区段划分为多个逻辑小区段。

如图1所示，1650m长的一段被动检测区段，定义150m作为逻辑区段长度，可划分为11个逻辑小区段。

逻辑区段长度SL的选择依据以下规则：

最大值SL_max＝1.5*列车长度

最小值SL_min不限，可以根据跟踪精度要求和处理效率定义。

2、道岔划分逻辑小区段

对于位于道岔区的被动检测区段，可以将线路分叉区域分为三个逻辑分支区段。如果某个分支的长度超过无岔区轨道逻辑区段长度，则再拆分出逻辑区段。

如图2所示，该道岔区被动检测区段被拆分为5个逻辑小区段。

3、原始位置与逻辑位置映射

自动列车防护ATP系统报告给ITS的列车位置采用如下格式：

[车头所属ATP BLOCK][车头相对于ATP BLOCK左端起点的偏移坐标]

[车尾所属ATP BLOCK][车位相对于ATP BLOCK左端起点的偏移坐标]

而上面1，2中划分的逻辑小区段都被定义了其相对于ATP BLOCK中坐标对应关系，采用如下格式：

[逻辑小区段所属ATP BLOCK]

[逻辑小区段左端点相对于ATP BLOCK左端起点的偏移坐标]

[逻辑小区段右端点相对于ATP BLOCK左端起点的偏移坐标]

在描述数据时，设定逻辑小区段的左右端方向和ATP BLOCK的左右端方向保持一致。

根据上述配置数据，可以将ATP报告的列车位置转换为如下格式：

[车头所在逻辑小区段]

[车尾所在逻辑小区段]

[车头到车尾中间覆盖占用的逻辑小区段列表]

从而获得列车的逻辑位置。

4.CBTC跟踪和后备被动检测区段跟踪的切换

当列车失去CBTC精确位置报告时，系统能够自动转为根据后备被动检测区段的占用出清状态变化跟踪。

如图3所示，两个相邻的被动检测区段C_1和C_2，它们各包含4个逻辑小区段。CBTC跟踪列车12345在逻辑小区段S_2_2处失去CBTC精确位置报告，此时列车位置保持在S_2_2不动。当被动检测区段C_1占用时，系统自动将列车移动到C_1的第一个逻辑小区段S_1_1，实现列车移动的跟踪。

然后当列车重新恢复CBTC通信，报告了精确的位置后，系统又根据位置报告计算获得列车所处的逻辑小区段，将车次号12345移动到对应的逻辑小区段。比如，根据CBTC报告列车计算位于逻辑小区段S_1_3处，则车次号被重新移动到S_1_3。

5、列车进出站判断

根据列车在站台轨道附近逻辑小区段的跟踪移动情况，可以判断列车的进出站如图4所示。

当列车车头从逻辑小区段S_1移动到逻辑小区段S_2时，可以判断列车接近站台，即将进站。

当列车车头和车尾均位于站台区逻辑小区段S_3，并等待指定时间后(2-3秒)，可以判断列车在站台停站。

当列车车头从站台逻辑小区段S_3移动到逻辑小区段S_4时，可以判断列车发车离开站台。

6、CBTC跟踪处理性能优化

自动列车防护系统ATP报告列车精确位置是非常频繁的，每1秒钟就会报告全线所有列车位置，当列车数量很多时，会形成海量数据，增加ITS的处理负荷，降低ITS的响应能力。

将列车的精确位置转换为逻辑小区段的占用后，可以应用相应的数据过滤和性能优化措施：如果新一次列车精确位置报告占用的逻辑小区段和上一次位置报告占用的逻辑小区段一致，则此次报告数据可以跳过不处理。

以列车运动速度60km/h，逻辑小区段长度150m为例，列车通过150m小区段的时间为9秒。按照上述优化逻辑，ITS每隔9秒才需要处理一次列车跟踪移动，而按原始数据，每隔1秒就需要处理一次列车跟踪移动。这样处理负荷可大幅下降88％。