一种用于城市轨道交通的道口控制方法及系统

摘要

本发明涉及一种用于城市轨道交通的道口控制方法，包括：1)列车接近道口时，ATS子系统向CI子系统发送通过道口进路设置指令；2)判断当列车占用道口接近区段且延时器计数为零的条件成立后，发送列车接近信息；3)关闭公路信号机，同时提示道口终端关闭栏杆，道口终端确认道口出清后，落下栏杆；4)将栏杆落下并将锁闭信息发送给CI子系统；5)自动开放道口防护信号机；6)收到道口防护信号机开放信息后，授权接近列车通过道口；7)列车通过道口后，取消列车接近信息并发送给道口控制子系统；8)升起栏杆。与现有技术相比，本发明具有精确确定接近触发通知点位置、优化轨道交通列车占用道口时间、自动管理道口通知信息等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通，尤其是涉及一种用于城市轨道交通的道口控制方 法及系统。

背景技术

城市轨道交通(Rail Transit)一般采用全封闭的方式，具有运量大、速度快、 安全、准点等特点，但有些城市受地理环境和建设资金的限制，会出现城市轨道线 路部分区域与公路交叉的情况，即出现了平交道口。平交道口是公路与铁路两种不 同动力、不同制动距离、不同交通规则的运输体系的平面交汇，是一个平面上的同 一个坐标点，需要通过时间分集的方法来规避两者对该点资源的冲突占用，具体实 施时可为两种运输系统分配不同的时段，但时段的划分并非简单的分割处理，由于 公路铁路两个运输系统在控制及交通规则上大相径庭，确定一个交汇时的优先原则， 既要提高道口信号控制系统的可用性，还需要提高公路交通的运输效率，减少公路 交通的封锁时间。

由于轨道交通运行速度快，为了确保运输安全，目前一般在平交道口处设置有 道口控制栅栏或栏杆来实现轨道交通运输和公路运输的交汇处理。目前对于自动道 口管理的方法有：

1)当轨道交通列车到达某一车站且已办理通过道口的进路时触发道口控制， 提前预警道口控制子系统并关闭公路交通通过道口的授权。该方提前触发了道口关 闭，确保了轨道交通的运营，但公路交通的运行效率却非常低，且轨道交通运行密 度较高时，会导致公路交通道口通行权完全不可用；

2)当轨道交通列车驶入接近区段时触发道口关闭信息，道口触发时机应大于 道口接收触发命令至栏木落下到位的时间，实现列车行进和栏木动作平行作业。该 方案对接近区段的长度要求比较高(需在道口附近额外设置轨道区段)，增加项目投 入成本，且轨道交通运行密度较高时，仍然会导致公路交通受影响程度较大。

因此目前不管采用那种控制方式，都很难自动高效地分配平交道口资源。

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而提供一种用于城市轨 道交通的道口控制方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于城市轨道交通的道口控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)列车接近道口时，ATS子系统根据运行图自动向CI子系统发送通过道口 进路设置指令；

2)CI子系统设置进路后，判断当列车占用道口接近区段且延时器计数为零的 条件成立后，向道口控制子系统发送列车接近信息；

3)道口控制子系统在确认道口已开放T_{道口最小开放时间}后，处理接收到的列车接近 信息后，关闭公路信号机，同时提示道口终端关闭栏杆，道口终端确认道口出清后， 落下栏杆，关闭公路通过授权；

4)栏杆落下后，道口控制子系统将栏杆落下并将锁闭信息发送给CI子系统；

5)CI子系统收到道口栏杆落下信息，自动开放道口防护信号机；

6)ATC子系统收到道口防护信号机开放信息后，授权接近列车通过道口；

7)列车通过道口后，CI子系统自动取消列车接近信息并发送给道口控制子系 统；

8)道口控制子系统自动升起栏杆，授权公路交通通过。

列车占用接近通知区段至列车出清道口所需时间T_接近通知通过线路仿真获得。

所述的T_接近通知具体计算如下：

T_接近通知＝T_{接近通知延时}+T_关闭道口+T_列车通过

其中T_{接近通知延时}通过计时器设置，当列车占用接近通知区段，开始倒计时，计时 为0后，CI子系统给道口控制子系统发送接近通知；

T_关闭道口为道口终端收到接近通知，到关闭道口所需时间；

T_列车通过为自干扰点不降速到道口防护信号机所需时间。

所述的步骤2)中，若最小开放时间未计数到零，将不发送列车接近信息。

所述的T_接近通知大于等于40S，在既有轨旁设备的情况下，通过T_{接近通知延时}来管 理触发时机。

设置最大道口最小开放时间T_{道口最小开放时间}，道口保持开放T_{道口最小开放时间}后，道口 子系统才处理接近通知信息，禁止公路交通车辆通过，确保公路交通有必要的通过 授权时间。

设置最大道口关闭时间T_{道口关闭时间}，道口保持关闭T_{道口关闭时间}后，ATS子系统将 不再为后续列车办理进路，禁止轨道交通车辆通过。

一种用于城市轨道交通的道口控制系统，其特征在于，包括：

ATC子系统：通过车地无线通信获得道口防护信号机开放条件，自动控制列 车通过道口，并在道口栏杆未落下时禁止列车通过道口；

ATS子系统：列车接近时，根据运行时刻表自动办理通过道口进路，且轨道 交通密度高时，计算通过道口的轨道交通列车数量，若检测到通过几列轨道交通列 车或指定时间内未检测到道口栏杆升起，将不再为后续列车办理通过道口的进路， 授权栏杆自动升起，以分配公路交通的道口通行权；

CI子系统：分别与ATC子系统和ATS子系统通信连接，通过计算列车占用 信息和计时器，并结合通过道口的进路办理情况，精确地估算列车位置，并给道口 控制子系统发送列车接近信息；

道口控制子系统：与CI子系统通信连接，根据CI子系统的列车接近信息，控 制道口接近通知报警、控制道口信号及道口栏杆。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)精确确定接近触发通知点位置：通过对道口区域的仿真计算(ATP运行 曲线)，依据栏杆落下到位的时间，定义列车接近触发通知位置；

(2)减少公路交通封锁时间：信号系统结合进路办理和接近区段占用信息， 确保列车接近并确实要通过道口时，才关闭栏杆，封锁公路交通；

(3)减少成本：信号系统增加计时器，依据列车从占用接近触发的轨道区段 至不降速通过道扩区域的时间与栏杆落下到位进行比较，增加计时器，占用延时一 定时间后，触发列车接近预告，不必单独为道口控制子系统增加轨道区段；

(4)确保公路交通开放时间：道口控制子系统增加计时器，道口栏杆升起后， 延时一定时间，才处理轨道交通列车接近预告信息，确保公路交通保持一定时间的 通畅，避免第一列车通过后，第二列车又接近，导致栏杆刚升起又要落下，堵塞公 路交通；

(5)自动管理轨道交通和公路交通的优先级：当轨道交通密度较高时，信号 系统通过控制通过道口进路的办理条件，轨道交通通过几列车后或一定时间内，若 一直未检测到道口栏杆升起过，将不为后续列车办理通过道口进路，待当前列车通 过后，自动授权升起栏杆，并封锁轨道交通线路，确保公路交通的畅通。

附图说明

图1为本发明的控制流程图；

图2为本发明控制系统的结构示意图；

图3为本发明列车通过道口的速度曲线图；

图4为本发明接近预告点设置示意图；

图5为本发明具体实施例线路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明基于轨道交通列车通过相对优先，同时考虑了轨道交通和公路交通的特 点，在正常情况下的交互通行考虑满足运营安全和运营指标的要求下，优化对公路 交通的道口资源分配，充分结合轨道交通和公路交通系统的各自特点，充分利用轨 道交通列车控制系统和道口控制系统的信息交互控制，辅以精确的场景分析和时间 分配算法，在有效保证轨道交通列车运行安全时，有效减少道口公路交通的封锁时 间。

1)本方法的控制流程如图1所示，具体步骤包括：

1)列车接近道口时，ATS子系统根据运行图自动向CI子系统发送通过道口进 路设置指令；

2)CI子系统设置进路后，判断当列车占用道口接近区段且延时器计数为零的 条件成立后，向道口控制子系统发送列车接近信息；

3)道口控制子系统接到列车接近信息后，关闭公路信号机(若最小开放时间没 有计数到零，将不处理列车接近信息)，同时提示道口终端关闭栏杆，道口终端确 认道口出清后，人工落下栏杆，关闭公路通过授权；

4)栏杆落下后，道口控制子系统将栏杆落下且锁闭信息发送给CI子系统；

5)CI子系统收到道口栏杆落下信息，自动开放道口防护信号机；

6)ATC子系统通过车地无线系统收到道口防护信号机开放后，授权接近列车 通过道口；

7)列车通过道口后，CI子系统自动取消列车接近信息并发送给道口控制子系 统；

8)道口控制子系统自动升起栏杆，授权公路交通通过。

(2)本发明的系统结构图如图2，相关子系统及子系统间关系如下：

1)CI子系统3：通过计算列车占用信息和计时器，并结合通过道口的进路办理 情况，精确地估算列车位置，并给道口控制子系统发送列车接近信息；

2)ATC子系统1：通过车地无线通信获得道口防护信号机开放条件，自动控制 列车通过道口，并在道口栏杆未落下时禁止列车通过道口；

3)ATS子系统2：列车接近时，根据运行时刻表自动办理通过道口进路，且轨 道交通密度高时，计算通过道口的轨道交通列车数量，若检测到通过几列轨道交通 列车或指定时间内未检测到道口栏杆升起，将不再为后续列车办理通过道口的进路， 授权栏杆自动升起，以分配公路交通的道口通行权。

4)道口子系统4：根据CI子系统的列车接近预告信息，控制道口接近通知报 警、控制道口信号及道口栏杆。

(3)本方法中，为了提高运营效率，将触发区段的起点设置在由于道口限速 而导致列车提前降速的点V0再往前倒退40秒(依据标准GB10494-89铁路区间 道口信号设备技术条件，有人值守道口最小接近通知时间不得小于40s)处，以兼 顾公路车辆和轨道交通列车的通过道口的能力与效率。

相关时间定义如下：

-T_接近通知：自列车占用接近通知区段至列车出清道口所需时间，通过仿真获得；

-T_{接近通知延时}：考虑接近轨道区段长度不统一，设置可配置计时器，列车占用接 近区段，开始倒计时，计时为0后，CI子系统给道口控制子系统发送接近通知；

-T_关闭道口：道口操作员收到接近通知，到关闭道口所需时间，为固定经验值(40s)；

-T_列车通过：列车如图3自干扰点不降速通过道口所需时间，通过仿真获得。

-T_{最小开放时间}＝60s：栏杆保持开放的最小时间，确保公路交通畅通；

-T_{道口关闭时间}＝240s：道口保持关闭该时间后，ATS将不再为后续列车办理进路， 禁止轨道交通车辆通过，当前列车通过道口后，开放道口，授权公路交通通过。

其中：

T_接近通知(根据线路仿真获得)＝T_{接近通知延时}(可配置)+T_关闭道口(固定经验值)+T_列车通过(根据线路仿真获得)

通过T_{接近通知延时}(可配置)可在已有轨道区段划分的前提下，在不影响轨道交通 列车通过的前提下，获得最优化的列车占用道口时间。

具体实施例

为例埃塞俄比亚LRT项目中NS8至NS7间的道口上行方向，其线路如图5 所示：

道口信号系统为实现轨道交通列车在平交道口处的相对优先通过。根据道口的 市政交通繁忙程度和现场的实际情况，各道口的控制设备需分别设置一个最短开放 时间(仿真中暂定为60s)。当列车接近道口时，若道口开放不满足最短开放时间， 则道口控制设备通过CI子系统控制道口防护信号机不开放，不允许轨道交通列车 通过道口，直到道口开放满足最短开放时间后，才开始处理列车接近预告信息，关 闭道口信号机(公路侧)，提示落下道口栏杆，允许轨道交通列车通过道口。

该跟道口控制有关的时间如下：

T_接近通知＝78s:列车自占用T20612，直至运行至信号机S20705所需时间，通过仿 真获得；

T_{接近通知延时}＝18s，通过计算获得，T_{接近通知延时}＝T_接近通知-T_关闭道口(固定经验值)-T _列车通过；

T_关闭道口＝40s，经验值；

T_列车通过＝20s：列车自干扰点运行至信号机S20705，通过仿真获得；

T_{最小开放时间}＝60s；

T_{道口关闭时间}＝240s；

具体道口防护信号机的间隔计算主要考虑以下两类场景：

正常情况下，列车接近预告后触发进路，道口看守员收到列车接近告警，确认 道口区域已出清后，按下栏杆落下按钮，控制栏杆落下，开放道口防护信号机；

最差情况，道口控制子系统收到CI子系统的接近预告信息后，栏杆刚升起， 这时需要等待栏杆升起状态维持60秒，再预警，提醒道口看守员执行下栏杆操作， 开放道口防护信号机。

如图1所示，道口操作各步骤如下：

1)当列车占用道口接近区域T20612时，若ATS根据时刻表确认列车要通过道 口时，已自动办理道口通过进路S20705-X20701，同时CI子系统自动触发计时器 (T接近通知延时＝18s)，开始倒计时，在计时器为0后，将向道口控制子系统发送 列车接近预告，否则若道口通过进路未办理，意味着列车还不占用道口，将不发送 列车接近预告；

2)道口控制子系统接收到来自CI子系统的列车接近信息后，道口控制子系统 将判断道口是否刚开放(最小开放时间是否已计时(自60s开始)为0)，若已计时 为0，将自动触发列车接近预告，提醒操作员关闭道口，否则将不处理列车接近信 息直至最小开放时间计时为0，确保公路交通的畅通；

3)道口控制子系统确认栏杆落下后，将栏杆落下信息发送给CI子系统，CI子 系统开放道口防护信号机S20705，并将该信息发送给ATC子系统授权列车(如图2 所示的速度曲线)通过道口；

4)同时CI子系统检测到列车通过(T20608出清)后，取消给道口控制子系统发 送列车接近信息，道口子系统升起栏杆，授权公路交通通过。

在1)中，若ATS子系统检测到栏杆已落下一定时间(240s)后，将禁止为下 一列接近列车办理道口通过进路，CI子系统在前一列车通过后，自动取消列车接 近信息，授权栏杆升起。

综上所述，本发明在应用设计时，对列车无扰通过道口的接近位置进行精确估 算后，不必增加额外设备，通过ATS子系统/联锁子系统/道口控制子系统对计时器 的管理，在确保列车优先通过且不受道口干扰，同时也考虑并保障了公路交通的通 过时间，确保通过交通的畅通，是一种安全高效的控制方式。