一种基于感知控制的高速列车闭塞区间智能控制系统

摘要

本发明涉及一种基于感知控制与移动无线通信技术的高速列车闭塞区间智能控制方案，属于列车安全与控制领域。在铁轨上一定距离的间隔点布置传感器，构建传感器网络用来感知列车的位置、速度、车次编号等信息；传感信息处理器接受与处理传感器的感知信息，按照区间与车次进行信息归类；区间数据库实时统计与更新某一铁路区间及相邻区间内的列车数量、间距等信息，并提供这些信息给闭塞区间指令系统用于执行闭塞区间控制；列车协调反馈系统用来与前后列车相互协调以保持安全车距，向闭塞区间指令系统提供反馈信息。本发明可以极大提高列车的运行安全，以及铁路的运行效率。

说明书

技术领域

本发明涉及列车安全与控制领域，特别涉及一种基于感知控制的列车闭塞 区间控制系统。

背景技术

在同一个铁轨上运行的高速列车之间，必须保持一定的间距，才能够保证 列车运行的安全，这个间距称之为闭塞区间。如果闭塞间距过大，铁轨的使用 效率过低；如果间距过小，列车运行安全有风险。为了解决这个挑战，现有方 案中都是在一定的间距上设置了控制红绿灯，然后引入某种智能方案控制红绿 灯，因为高速列车在运行过程中可能出现意外，例如突然停车等，现有解决方 案都是要留出足够大的闭塞区间。因此，现有各种类型智能方案还是无法从根 本上解决高速列车的安全控制与铁轨使用效率之间的一对根本性矛盾。本方案 中考虑列车的特征，设计了一种基于传感器控制的闭塞区间实时控制系统来解 决这个矛盾。

闭塞是铁路上防止列车对撞或追撞(追尾)的方式，是铁路上保障安全的 一个较主要的方法。所谓闭塞，就是保证区间或闭塞分区在同一时间内只能运 行一个列车，而保证一个区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一个列车的设 备称为闭塞设备。我国铁路现行的基本闭塞设备分为自动闭塞、自动站间闭塞、 半自动闭塞。自动闭塞是同列车自动完成闭塞作用的一种闭塞设备。半自动闭 塞是通过装在两个相邻车站的闭塞机、出站信号机及专用轨道电路所构成的一 种闭塞设备。

中国铁路采用的闭塞方法，主要有下列两种：

1、半自动闭塞：此种闭塞需人工办理闭塞手续，列车凭出站信号机的进行 显示发车，但列车出发后，出站信号机能自动关闭，所以叫半自动闭塞。

2、自动闭塞：通过列车运行及闭塞分区的情况，通过信号机可以自动变换 显示，列车凭信号机的显示行车，这种闭塞方法完全是自动进行的，故叫自动 闭塞。自动闭塞是由运行中的列车自动完成闭塞任务的一种设备。

目前，我国铁路上采用的自动闭塞主要有单线双向自动闭塞(在线路两侧 均设有通过色灯信号机)和双线单向自动闭塞(每条线仅一侧设信号机)。

采用半自动闭塞时，列车占用区间的凭证是出站信号机(线路所是通过信 号机)的进行显示。出站信号机不能任意开放，它受半自动闭塞机的控制。只 有当区间空闲，经过办理手续后，出站信号机才能开放。还应注意，出站信号 机既要防护列车区间运行的安全，又要防护出发列车在站内运行安全。所以它 既要受闭塞机的控制，又要受到车站联锁设备的控制。

两个区段站间采用自动闭塞法，称为自动闭塞区段；采用半自动闭塞法时 称为半自动闭塞区段。

发明内容

本方案主要特点是采用基于传感器的方式来实现对列车闭塞区间的智能控 制问题，解决列车运行安全与铁路使用效率的问题。

为了解决上述问题，依据本发明的实施例，公开了一种基于信息感知与移 动无线通信技术实现高速列车闭塞区间的智能控制系统，可以包括：

传感器网络：所述传感器部署在列车系统及其轨道系统上，用于采集至少 包括列车位置、速度、车次编号的列车感知信息；所述传感器通过移动无线网 络传递列车感知信息；

传感信息处理器：用于接收列车感知信息，并按照区间与车次进行信息归 类，分别传递给区间数据库、车次数据库；

区间数据库：用于实时统计分析与更新列车系统运行状态、某一铁路区间 及相邻区间内的列车状况，所述列车状况包括列车数量和列车间距；

车次数据库：用于实时更新与保存每个车次的运行状况；

闭塞区间指令系统：用于根据目标铁路区间和相邻区间的列车状况，通过 移动无线网络向不同列车发出相应指令及所在区间信息，执行闭塞区间控制；

列车协调反馈系统：用于接收闭塞区间控制指令，与前后列车相互协调以 保持安全车距，向闭塞区间指令系统提供反馈信息。

优选的，所述传感器网络具体包括：在轨道上或附件设施上，铺设传感器， 以采集列车运行或包括系统所在的地理条件变化信息；在列车系统内部铺设传 感器，以采集列车自身状态信息网络。

优选的，安装在列车及其轨道上的传感器网络所采集的感知信息，由移动 无线网络承载并上传；闭塞区间指令系统的控制信息，也由移动无线网络承载 并下传到设置在列车上的列车协调反馈系统；通过上述移动无线网络的承载， 可实现感知信息与闭塞区间控制信息的实时传递。

优选的，所述的系统还可以包括：列车调度优化系统：用于根据区间数据 库所提供的实时铁路区间空闲数据、车次数据库所提供的车次运行信息，优化 列车调度与提速方案。

优选的，所述闭塞区间指令系统根据某一铁路区间及相邻区间内的相邻列 车间距，向不同列车发出停车、注意、减速、行进等指令，调度相邻两辆列车 之间的运行距离间隔，以及列车的运行速度控制，执行闭塞区间控制。

优选的，所述闭塞区间指令系统还向每一列车提供其相邻列车的车次、间 距等区间信息，以便相邻列车之间的协调。

本发明的有益效果如下：

与现有人工或自动闭塞控制方案相比，本发明引入了传感器控制，通过对 列车闭塞区间的实时控制，可以极大提高列车的运行安全，以及铁路的运行效 率。

附图说明

图1是高速铁路闭塞区间智能控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明的内容，但不以任何方式限 制本发明的范围。

本发明的技术方案如下：如图1所示，高速铁路闭塞区间智能控制系统主 要由以下几部分组成：

1.传感器网络：用于感知列车位置、速度、车次编号等信息；

2.传感信息处理器：接受与处理传感器的感知信息；

3.区间数据库：实时统计分析与更新列车系统运行状态、某一铁路区间及相邻 区间内的列车数量、间距等信息；

4.车次数据库：实时更新与保存每个车次的运行状况；

5.列车调度优化系统：分析铁路区间空闲数据及车次运行信息，优化列车调度 与提速方案，在确保安全的前提下，能够实现铁路运行效率的最大化目标；

6.闭塞区间指令系统：根据铁路区间列车状况，通过移动无线网络向不同列车 发出相应指令及所在区间信息，执行闭塞区间控制；

7.列车协调反馈系统：与前后列车相互协调以保持安全车距，向闭塞区间指令 系统提供反馈信息；相关控制信息由移动无线网络承载。

在本方案中，我们主要利用传感器来实现列车之间闭塞区间的智能控制。 该系统工作流程如下：

1.在轨道上或附件设施上一定距离的间隔点布置传感器，构建传感器网络用来 感知列车的位置、速度、车次编号、地理条件变化等信息，并把感知信息通 过移动无线网络传递到列车调度控制中心；

2.传感信息处理器接受与处理传感器的感知信息，按照区间与车次进行信息归 类，分别传递给区间数据库、车次数据库；

3.车次数据库实时更新与保存每个车次的运行状况，记录该车次在不同时刻所 在的位置、相应的速度等信息；

4.区间数据库实时统计分析与更新列车系统运行状态、某一铁路区间及相邻区 间内的列车数量、间距等信息；

5.为了保持安全车距，闭塞区间指令系统根据某一铁路区间及相邻区间内的相 邻列车间距，通过移动无线网络向不同列车发出停车、注意、减速、行进等 指令，调度相邻两辆列车之间的运行距离间隔，以及列车的运行速度控制， 执行闭塞区间控制；同时，向每一列车提供其相邻列车的车次、间距等区间 信息，以便相邻列车之间的协调。

6.列车协调反馈系统用来与前后列车相互协调以保持安全车距；同时，根据列 车的实际运行状况向闭塞区间指令系统提供反馈信息。

7.最后，列车调度优化系统根据区间数据库所提供的铁路区间空闲数据、车次 数据库所提供的车次运行信息，优化列车调度与提速方案，在确保安全的前 提下，能够实现铁路运行效率的最大化目标。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是 本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围 内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内 容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。