用于重置二次探测系统的一件轨旁设备的方法

摘要

本方法包括在看到所述二次系统和主探测系统之间的所述区域(14B)的占据状态上的不匹配之后，使用区域控制器(50)发送请求以重置二次轨旁探测系统的一件探测设备(30)；所述探测设备(30)接收所述重置请求；以及，重置所述探测设备。在所述重置结束时，所述探测设备核实在由所述区域控制器发送所述重置请求的时刻和所述探测设备的重置结束时刻之间没有探测到有列车进入和/或离开所述区域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在自动列车控制体系结构中用于重置二次探测系统的一件 轨旁设备的方法。

本发明尤其涉及一种用于在铁路网络上行驶的列车的自动列车控制体系结 构。这种体系结构被称为自动列车控制(ATC)。

背景技术

按照已知的方式，ATC体系结构包括不同的系统，这些系统互相合作以允 许列车在网络上安全地行驶。

存在不同的ATC体系结构。然而，本发明尤其涉及一种“基于通讯的列车 控制(CBTC)”类型的ATC体系结构。图1中以图解的方式描述了CBTC体 系结构。

CBTC体系结构是基于存在随列车携带的计算机。列车的所述计算机确定 一定数量的操作参数并且与地面上的各种系统进行通讯以允许所述列车安全地 执行其所分配的任务。这种随车携带的计算机一方面涵盖了所述列车的功能需 求(即，例如将要被服务的车站)，另一方面控制安全问题(即，例如核实列车 没有超速行驶)。列车的所述计算机连接到随车携带的无线电通讯单元上，无线 电通讯单元能够建立与通讯基础设施的基站的无线电通讯线路，进而连接到 CBTC体系结构的通讯网络上。

在地面上，CBTC体系结构包括区域控制器(ZC)。特别地，这种区域控 制器一方面负责监控铁路网络上列车的存在，另一方面在集中式体系结构中负 责向所述列车提供运行授权，这些运行授权保证了列车的安全运行性质，即， 例如不向列车提供可能会导致所述列车行驶越过其前方的列车的运行授权。图 1中，数字50表示区域控制器。

CTC体系结构是被称为信号系统(图1中用SS表示)的总体系统的一部 分，信号系统也能够命令轨道上的多件设备。

所述信号系统包括自动列车监管(ATS)系统。ATS系统在操作单元中实 施，并且包括人机接口，允许操作人员在信号系统的多种系统上以及特别是轨 旁设备上进行干涉。例如，操作人员可以从所述ATS远程控制关闭信号(打开 红灯)。

所述信号系统还包括联锁系统。这种联锁系统能够管理诸如信号灯，开关 致动器等轨旁设备，轨旁设备允许列车安全运行并且避免列车之间的冲突运行。 曾经联锁系统是基于机电继电器，而今联锁系统被能够命令轨旁设备的合适的 计算机进行了计算机化。在图1中，数字40表示这种联锁计算机。

铁路网络由铁路轨道段构成，每个轨道段被细分成区域。图1示出了三个 连续的区域14A，14B和14C。

轨道段的区域的占据情况是用于铁路安全的一条关键信息。现在对该信息 的确定进行描述。

区域控制器一方面从主探测系统接收信息，另一方面从二次探测系统接收 信息。

主探测系统使得可以基于由列车自身确定的列车的瞬时位置的来确定被列 车占据的区域。更具体地，所述区域控制器从随列车16携带的每个计算机26 接收列车的瞬时位置。这个位置是由随车携带的计算机从信标24的探测和测距 装置确定，其中信标24沿着轨道12放置并且其地理位置是已知的，测距装置 装备在列车上并且允许所述计算机确定所述列车从越过的上一个信标起行驶的 距离。在另一个实施例中，列车使用其他的装置，例如加速计(代替里程计) 或GPS(代替信标)来确定其位置。所述区域控制器使用网络的地理图，从列 车的瞬时位置来推断所述列车当前所在的位置，其中在地理图上每个区域被唯 一地标识。列车所位于的区域的第一状态E1于是被设定“已占据”值。

应该注意的是，根据所述主探测系统，对于安全原因，不只是列车所位于 的区域是处于“已占据”状态，而且中央区域的前和后相邻区域也都处于“已 占据”状态，以便确定所述列车周围的安全区。这个附加区覆盖了列车在两个 时间之间能够运行的最大距离，其中，一个时间是列车计算其将要发送到区域 控制器的位置的时间，另一个时间是区域控制器接收信息的时间。

此外，只要没有其他位置信息被区域控制器接收，则最后接收到的信息继 续用于推断列车的位置以涵盖列车可能的运行。

在当前时刻，无列车位于的区域的第一状态E1设定为“空闲”值。

按照这种方式，用于每个区域的第一条占据信息由所述区域控制器确定。

二次探测系统能够支持所述主探测系统，例如，如果列车16的无线电通讯 单元27不再工作，则区域控制器50不能获得列车的瞬时位置。通过使用合适 的沿轨道边放置的轨道设备，二次探测系统能够探测给定区域中存在列车。

在当前一个优选实施例中，为了探测区域中列车的存在，二次探测系统计 算进入和离开区域的轮轴17的数量。

为此，二次探测系统包括入口传感器28A和出口传感器28B，其中入口传 感器28A位于通向所述区域14B的入口处，出口传感器28B位于所述区域14B 的出口处。入口和出口传感器通过电缆连接到与区域14B相关联的一件轨旁设 备30(以下称为探测设备)上。探测设备位于(与信号设备共享的)技术位置 中。

每个区域存在一件探测设备。然而，传感器可被连接到多件探测设备上。 例如，在图1中示出的列车的运行方向上，传感器28B既是用于区域14B的出 口传感器又是用于区域14C的入口传感器。传感器28B将被连接到区域14B的 区域控制器和区域14C的区域控制器上。

探测设备30是电子板，用于所述区域的入口和出口传感器连接到所述电子 板上。探测设备能够保持最新的所述区域的变量(称为轮轴计数器C)。

当列车经过所述入口传感器的前方时，轮轴的每次经过被入口传感器探测 到，探测设备30将添加一个单位到用于所述区域的轮轴计数器C上。

当列车离开所述区域时，轮轴的每次经过被出口传感器探测到，探测设备 30从用于所述区域的轮轴计数器C上减去一个单位。

因此，根据二次探测系统，当用于所述区域的轮轴计数器C的值为0时， 所述区域处于设定为“空闲”值的第二状态E2。否则，所述区域的第二状态设 定为“已占据”值。

区域的第二状态E2构成第二条占据信息，所述第二条占据信息由探测装 置30通过连锁计算机40周期地发送到区域控制器50。

区域控制器50使第一条和第二条占据信息一致。当这两条信息互不相同 时，则接下来实施不同的策略。

重要的是要注意，“纯”CBTC系统能够只使用主探测进行操作。二次探测 的存在一方面覆盖CBTC通讯的失败模式，另一方面允许未装备有CBTC的列 车在同样的铁路网络上行驶。

现有技术水平的二次探测系统具有以下操作缺陷。

如图1中所示，列车包括N个轮轴17。

最初，没有列车位于铁路轨道12的区域14B中。区域14B的轮轴计数器 CB的值为0。所述区域的第二状态E2是“空闲”。

当列车16进入区域14B时，入口传感器28A错误地探测到有N-1个轮轴 经过。状况计数器C则设定值为N-1(“已占据”状态)。

当列车16离开区域14B时，出口传感器28B正确地探测到有N个轮轴经 过。状态传感器C削减N个数并设定值为-1。因此，第二状态E2为“已占据”。

可以看到，在传感器错误地探测轮轴数量的情况下，轮轴计数器指示出所 述区域的第二状态是“已占据”，然而并没有列车物理地占据所述区域。通过指 示出相同区域的第一状态E1为“空闲”，主探测系统因此与二次系统相矛盾。

参照附图2，区域控制器50使到达它的来自主探测系统和来自二次探测系 统的第一条和第二条信息一致。

当主探测系统正确地操作时，如果第一“空闲”状态型E1与第二“已占 据”状态E2不匹配，则区域控制器50将区域14B的探测设备30置于“不操 作(OOO)”模式。这意味着，与所述区域相关联的状态计数器已被识别为错 误的，并且状态计数器在再次被考虑之前需要被重置。

对于这种重置方法，指示一件探测设备处于“不操作”模式的信息由区域 控制器50发送到ATS系统。然后所述信息例如以警报的形式显示在操作人员 的屏幕上。

在确认这种重置之前，操作人员要求一代理者(agent)沿所述轨道行驶以 物理地观察所述区域实际上是未占据的。一旦操作人员从所述代理者接收到确 认，他下一步必须停止可能在重置程序期间进入区域的列车。然后他确认所述 重置，这会导致发送重置授权到区域控制器50。

当接收这个重置授权请求时，区域控制器50发送重置请求到管理用于当事 区域的探测设备30的联锁计算机40。

当接收重置请求时，联锁计算机40发送适合的重置命令到探测设备30。

当接收重置命令时，探测设备30能够分配缺省值(这种情况下是0值)到 将要被重置的轮轴计数器。

一旦轮轴计数器已被重置，则探测设备30指示所述区域的第二状态E2为 “空闲”，匹配同样区域的第一状态E1。

在看到该不匹配时，区域控制器50将探测设备30放回到“操作”模式。

因此，在这个用于重置区域的轮轴计数器的方法的第一实施例中，信号系 统不核实所述区域的实际状态。

一旦处于“不操作”模式，就不考虑用于所述区域的探测设备可能采集的 信息。更具体地，默认所述区域为已占据状态，不考虑由所述轴计数器指示的 轮轴的数量。

此外，由上述内容，操作人员发送重置授权请求前的操作程序是繁琐的。 应该注意的是这个重置程序的所有安全性取决于操作人员，操作人员必须确保 在重置之前和重置期间所述区域中没有列车。这就存在将区域恢复到“空闲” 状态但是这一区域实际上存在列车这一危险。

因此，这个重置方法的执行是冗长的。在这个方法的执行期间，在用于“不 操作”区域控制器的多件探测设备所处的整个区域上，主探测系统不是冗余的， 如果CBTC列车的无线电通讯系统发生故障或者未装配CBTC的列车存在了故 障，则主探测系统显示所述系统的可用性问题。

根据现有技术的第二种重置方法，当警报消息显示在ATS系统的屏幕上时， 操作人员确认发送重置授权到区域控制器。

当接收所述授权时，区域控制器使用主探测系统以核实不但在状态计数器 必须重置的所述区域中没有列车出现，而且在所述区域周围的接近区中也没有 列车。

接近区限定了距区域的上游和下游距离，可以确保在所述重置方法的实施 期间将没有列车进入所述区域。所述接近区对应于重置时间乘以列车在所考虑 区域的上游和下游区域中的最大行驶速度。所述接近区取决于各个区域。

重置时间导致了由区域控制器和联锁计算机之间以及联锁计算机和探测设 备之间的通讯引入的延迟，并且严格地说导致了用于探测设备执行所述重置的 必要时间。

所述区域的各侧间距是非常大的，例如所述区域的300米上游或下游。

因此，如果与所述区域相关联的所述接近区的所有区域都处于第一“空闲” 状态，则区域控制器只发送重置请求到所述探测设备。

否则，如果当所述重置被发起时列车处于所述接近区中，则区域控制器不 发送重置请求到探测设备，于是区域控制器保持在“不操作”模式中。从而， 警报没有从ATS系统的屏幕上消失。

这种重置方法具有本质安全的优点，因为是信号系统自身核实了在所述区 域中或所述区域周围不存在列车。换言之，这种方法不是基于操作人员，这不 同于前述的方法。然而，这种方法还是具有一定的实施困难。例如，在网络的 高峰使用时候，不可能实施这种方法，所述列车彼此之间距离太近使得与区域 相关联的接近区是很难空闲的。在这种情况下，唯一的选择是所谓的探测系统 的“局部”重置，即，直接在具有重置按钮的探测设备的电子板上进行人为干 预。

发明内容

本发明的目的在于解决前面提到的问题。

为了达到此目的，根据权利要求，本发明涉及用于重置二次探测系统的一 件轨旁探测设备的方法。

附图说明

使用下面的描述并结合附图可以更好地理解本发明，以下描述只作为非限 制性的例子给出。

图1为铁路轨道上自动铁路交通控制体系结构以及在所述铁路轨道上行驶 的列车的图解视图；

图2为由图1的所述体系结构的所述区域控制器接收的连续区域的第一和 第二占据状态的图解视图；

图3至图5是本发明所述重置方法的图解说明；

图6为根据图4和图5所述方法显示由所述探测设备处理的信号的时序图；

图7至图9为示出在没有人为干预的情况下本重置方法可以解决的状况的 图表，不同于现有技术水平的方法。

具体实施方式

现在，结合附图3和5对所述重置方法100的一个优选实施例进行描述。

用于实施所述方法100的体系结构是根据以图表方式显示在图1中的现有 技术的体系结构。不同的是，探测设备30不但能保持更新轮轴计数器C(指示 在当前时刻t处所述区域中轮轴的数量)，而且还能够保持更新用于在滑动时间 窗期间由入口和出口传感器探测到的轮轴的数量的变化计数器(variation  counter)CV。所述滑动时间窗在当前时刻t之前延伸过预设的持续时间D。更 具体地，这个计数器CV具有两种状态，第一种状态表明在当前时刻t之前的 持续时间D期间已经产生与所述区域的所述入口/出口传感器的相互作用；相反 地，第二种状态则表明在当前时刻t之前的持续时间D期间没有产生与所述区 域的所述入口/出口传感器的相互作用。

当列车16已经离开区域14B时，轮轴计数器C没有恢复到0值，区域14B 的多个入口或出口传感器中的一个不会探测到正确的轮轴数量。

在步骤110(图3)中，探测设备30发送指示所述区域14B的第二状态E2 为“已占据”的消息M0到联锁计算机40。

在步骤120中，在接收消息M0后，联锁计算机40发送中继(relaying) 所述区域14B的第二状态E2为“已占据”的消息的消息M1到区域控制器50。

在步骤130中，其在时刻t1处执行，区域控制器ZC50将区域14B的第一 状态E1与区域14B的第二状态E2进行比较。

区域14B的第一状态E1是由主探测系统在当前时刻t1处进行传递的。列 车16指示在时刻t1处的瞬时位置，使得区域控制器50能够推断区域14B的第 一状态E1是“空闲”。

区域14B的第二状态E2是在消息M1中由二次探测系统指出的。在引入 中指出的情况下，区域控制器50能够推断区域14B的第二状态E2为“已占据”。

因此，在由主探测系统传递的第一条占据信息与由二次探测系统传递的第 二条占据信息之间存在不匹配。

然而，特别地，因为区域控制器周期地从列车携带的计算机26接收瞬时位 置信息，所以识别主系统为操作的区域控制器50推断所述不匹配是由错误的轮 轴计数器C造成的。

应该注意的是，此时探测元件30由区域控制器50保持在“操作”模式。 区域控制器50将首先尝试重置探测设备30(如以下给出的解释)，如果重置失 败然后再决定是否将所述探测设备30置于“不操作”模式。

然后区域控制器50自身发起轮轴计数器C的重置。在步骤140中，区域 控制器50能够通过发送重置请求R1到联锁计算机46来请求用于区域14B的 状态计数器C的重置。

在步骤150中，在接收请求R1后，联锁计算机40发送中继区域14B的轮 轴计数器C必须被重置的信息的重置命令C1。

在时刻t2处，在步骤160中，探测设备30接收重置命令C1。

在步骤170中，然后探测设备30启动计数器C的重置。该重置在时刻t3 处结束。

在步骤180中，步骤180在时刻t4(在时刻t3之后偏移预设的持续时间) 处开始，探测设备30核实所述变化计数器CV的值。

用于计数器CV的窗的持续时间D大于或等于时刻t1与t3之间的持续时 间。

因此，如果变化计数器CV是0，这意味着在区域控制器请求重置时从时 刻t1开始没有列车进入所述区域。因此，所述重置由探测设备30确认。因此， 在时刻t4处所述区域处于“空闲”状态，匹配重置的轮轴计数器C的当前值。

在步骤180中(图4)，然后探测设备30发送指示所述重置已经成功完成 并且所述区域处于所述第二“空闲”状态的确认消息M2。

在步骤190中，在接收消息M2后，联锁计算机40发送中继所述区域14B 的第二状态为“空闲”的信息的消息M3到区域控制器50。

在步骤200中，区域控制器50将所述区域14B的第一状态E1与所述区域 14B的第二状态E2进行比较。这两种状态保持互相匹配。重置成功。重要的是 要注意，从操作的角度来看，探测设备从未进入“不服务(out of service)”模 式。换言之，总的来说重置方法对操作人员已经是完全透明的，并且绝不会中 断系统的名义操作。

然而，如果变化计数器CV不是0，这意味着在区域控制器50请求重置时 从时刻t1开始，已经有列车进入所述区域14B，持续时间D的大小被设置为涵 盖不同子系统之间的传输时间。

这种情况下，在步骤180中(图5)，所述重置没有被探测设备30确认， 并且因此在当前时刻所述区域保持为“已占据”状态。

然后探测设备30发送指示所述重置没有完成并且所述区域14B仍然被占 据的重置失败消息M4。

在步骤290中，联锁计算机40转而向区域控制器50发送指示所述区域14B 仍然被占据的消息M5。

在步骤300中，区域控制器50记录了已经不成功地进行了至少一次重置尝 试。这时，区域控制器50将探测设备30置于“无操作”模式中，并且在步骤 310中，区域控制器50发送警报消息MA到所述ATS系统。

在步骤320中，当接收警报消息MA时，ATS系统在控制单元的一块屏 幕上显示警报。

操作人员通过做确认手势，例如按具体的按钮，或在触摸屏情况下，按与 所显示的警报相关联的屏幕区域，来确认探测设备30的状态计数器的重置。在 步骤330中，这导致使用监管系统发送发起授权MA1到区域控制器50。

由所述操作人员完成的确认可能包括不同的信息源，所述不同的信息源允 许操作人员确认区域14B实际上是空闲的。

区域控制器50接收授权MA1，并且一旦主探测系统允许区域控制器30推 断出区域14B是空闲的，则重复不同的步骤140至180，然后重复步骤190和 200。

一旦轮轴计数器已经被重置，探测设备30指示所述区域的第二状态为“空 闲”，匹配同一区域的第一状态E1。看到该匹配时，区域控制器50将探测设备 30重新放置在“操作”模式(步骤410)，并且发送适合的消息到ATS，以允许 后者关闭显示在所述操作人员屏幕上的警报(步骤420)。

在图6中的时序图上，前三个图形示出了：在时刻t1处，已知根据主系统 区域14B是空闲的，区域控制器50发送重置请求；在时刻t2处，探测设备30 接收对应的重置请求；并且在时刻t3处，轮轴计数器被重置到0值。

接下来的两个图形示出了图4的情形。因为在滑动窗D中，变化计数器 CV在时刻t3-D与时刻t3之间已经保持在0值，没有列车的轮轴进入或离开已 经被探测的区域14B，区域14B实际上是空闲的。

在时刻t4处，然后探测设备发送重置成功消息M2，即，设定了单位值(unit  value)的确认消息。因此，所述区域将回到“空闲”状态。

图6的最后两个图形示出了图5的情形。因为在滑动窗D中，变化计数器 CV在时刻t3-D与时刻t3之间已经设定了单位值，列车的一个轮轴进入或离开 已经被探测的区域14B，所述重置不被确认并且所述区域保持已占据的状态。

在时刻t4处，探测设备发送重置失败消息M4，即，设定了0值的确认消 息。需要注意的是在那个时刻，探测设备30重置计数器CV。

替换地，在接收重置命令时，探测设备能够第一次核实变化计数器CV的 当前值。

如果上述变化计数器的当前值是0，则探测设备进入重置步骤170，并且在 重置结束时，如参照上述步骤180的描述地第二次核实变化计数器CV的值。

相反地，如果上述变化计数器的当前值不是0，则探测设备直接进入步骤 180并且发送重置失败消息M4。

本方法相对现有技术水平具有一定数量的优点。

特别地，如图7至图9中所示，本方法允许在下列操作情形下进行重置。

在图7中，未装备有随车携带的计算机的列车正行驶在网络上。所述列车 停在属于无操作区域的接近区的区域中。现有技术水平无法处理这种情况，因 为列车位于无操作区域的接近区中。使用上述本方法，从已探测到在所述重置 请求已被发送的时刻与所述重置结束时刻之间没有列车进入所述区域以后，所 述区域恢复服务。

在图8中，装备有随车携带计算机的列车正行驶在网络上。所述列车停在 属于不操作区域的接近区的区域中的限制信号前。现有技术水平无法处理这种 情况，因为列车位于不操作区域的接近区中。使用上述本方法，从已探测到在 所述重置请求已被发送的时刻与所述重置结束的时刻之间没有列车进入所述区 域以后，所述区域恢复服务。

在图9中，装备有随车携带计算机的列车正行驶在网络上。所述列车在无 操作区域的接近区的区域上(在所述无操作区域的下游)移动。现有技术水平 无法处理这种情况，因为列车位于无操作区域的接近区中。使用上述本方法， 从已探测到在所述重置请求被发送的时刻与所述重置结束的时刻之间没有列车 进入所述区域以后，所述区域恢复服务。

本重置方法比现有已知的方法简单，并且除了产生由所述区域控制器发起 的可支配数量(具体的等于上述实施例中的1)的失败的重置尝试外，不会对 ATS系统造成信息的增加。自动完成第一个重置尝试，重置完成的速度比实施 现有技术的方法完成的快。但更重要的是，自动的性质消除了根据现有技术水 平将要建立的用于重置的操作程序。