專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)雜道岔狀態(tài)中的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種列車(chē)跟蹤的實(shí)現(xiàn)方法，具體說(shuō)是城市軌道交通控制系統(tǒng)中同時(shí)兼容各種道岔狀態(tài)的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行密度高、車(chē)站間距近、安全性要求高，列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)(ATC)及列車(chē)本身需要實(shí)時(shí)了解列車(chē)在線路中的精確位置，分布于軌旁和列車(chē)上的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)線路中列車(chē)的相對(duì)位置實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對(duì)每一列車(chē)進(jìn)行監(jiān)督、控制、調(diào)度及安全防護(hù)，在保證列車(chē)運(yùn)行安全的前提下，最大限度地提高系統(tǒng)的效率為乘客提供最佳服務(wù)。列車(chē)位置信息在列車(chē)自動(dòng)控制技術(shù)中具有重要的地位，幾乎每個(gè)子功能的實(shí)現(xiàn)都需要列車(chē)的位置信息作為參數(shù)之一，尤其是列車(chē)自動(dòng)防護(hù)(ATP)子系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確跟蹤列車(chē)的位置是實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)防護(hù)的基本前提。所以說(shuō)列車(chē)跟蹤是列車(chē)控制系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它的引入，使得調(diào)度指揮和行車(chē)控制一體化新的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為可能，更加有效地提高行車(chē)效率和安全度。列車(chē)跟蹤技術(shù)在現(xiàn)代軌道交通行車(chē)安全和指揮系統(tǒng)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面為列車(chē)自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)保證安全列車(chē)間隔提供依據(jù)，為列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行(ATO)子系統(tǒng)實(shí)施速度自動(dòng)控制提供依據(jù)，為列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控(ATS)子系統(tǒng)顯示列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)提供依據(jù)。對(duì)于列車(chē)跟蹤而言，道岔是實(shí)施列車(chē)準(zhǔn)確跟蹤的一個(gè)難點(diǎn)。在道岔區(qū)域，跟蹤方法的搜索空間由一維變?yōu)槎嗑S，并且存在道岔未定位等復(fù)雜因素，列車(chē)在道岔區(qū)域也容易出現(xiàn)出軌、解體等特殊狀況，這都對(duì)列車(chē)跟蹤方法的適應(yīng)性提出了很高要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)城市軌道交通列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中現(xiàn)有的列車(chē) 跟蹤要求，利用計(jì)軸占用的三點(diǎn)檢查法基本原則，輔以列車(chē)的位置報(bào)告，設(shè)計(jì)一種全新的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤方法，同時(shí)兼容各種復(fù)雜的道岔類(lèi)型和狀態(tài)。這種實(shí)現(xiàn)方法不需要更新軌旁ATP設(shè)備及聯(lián)鎖設(shè)備硬件，即可在各種軌道線路中使用。目前，隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的提速，國(guó)內(nèi)軌道交通運(yùn)營(yíng)壓力日趨變大，高峰期列車(chē)運(yùn)營(yíng)的間隔時(shí)間越來(lái)越短，這要求全線路尤其是道岔區(qū)域的高準(zhǔn)確性的列車(chē)跟蹤，即不放過(guò)任何一次碰撞的潛在安全隱患，也要及時(shí)排除虛假故障保證運(yùn)營(yíng)效率。本方法正是適用于該需求，采用本方法的軌旁ATP子系統(tǒng)可以在任何復(fù)雜道岔情況下準(zhǔn)確跟蹤列車(chē)，提高了系統(tǒng)的兼容性和先進(jìn)性。技術(shù)方案一種復(fù)雜道岔狀態(tài)中的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟
第I步軌道線路數(shù)據(jù)初始化，載入直軌軌道分區(qū)Segment/軌道空閑檢測(cè)區(qū)段TVS數(shù)據(jù)配置信息；
在這一步中包含了一個(gè)預(yù)先步驟為道岔建立數(shù)學(xué)模型，即算法運(yùn)行前首先需要將具體的線路地圖轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以?xún)?chǔ)存和識(shí)別的數(shù)學(xué)描述；該數(shù)學(xué)模型中道岔在土建完成后的物理形態(tài)為常量，具體為匯聚邊、發(fā)散邊、岔心的相對(duì)位置；道岔鎖閉的狀態(tài)、道岔的占用狀態(tài)、岔心的占用狀態(tài)和道岔匯聚邊、發(fā)散邊軌道的占用狀態(tài)作為數(shù)學(xué)模型中的變量；道岔鎖閉的狀態(tài)包括未鎖閉、鎖閉定位、鎖閉反位，道岔的占用狀態(tài)包括未知、占用、空閑，岔心的占用狀態(tài)包括未知、占用、空閑，發(fā)散邊軌道的占用狀態(tài)包括未知、占用、空閑；
以直軌軌道分區(qū)索引號(hào)Segment ID和直軌軌道分區(qū)偏移量Segment Offset作為坐標(biāo)系，建立TVS到Segment的映射關(guān)系，每個(gè)TVS以Segment ID + Offset描述的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)；由于Segment都是直軌，以Segment描述的軌道線路全部由直軌連接而成,普通道岔是三條直軌的交匯點(diǎn)，岔心是四條直軌的交匯點(diǎn)，只要標(biāo)注每條直軌上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰直軌的數(shù)量和ID，就可以描述Segment之間的相鄰關(guān)系，并表示出道岔、岔心的情況，再通過(guò)TVS到Segment的映射關(guān)系，可以得到TVS的相鄰關(guān)系，以及由TVS構(gòu)成的軌道線路拓?fù)鋱D；當(dāng)算法實(shí)際運(yùn)行時(shí)，第一步就是將以上數(shù)學(xué)模型載入，便于運(yùn)算時(shí)隨時(shí)調(diào)用；第2步列車(chē)數(shù)據(jù)初始化對(duì)此時(shí)狀態(tài)為“占用”的TVS全部置為疑似列車(chē)(DST)；
第3步主循環(huán)體開(kāi)始讀入聯(lián)鎖傳來(lái)的道岔狀態(tài)、TVS狀態(tài)報(bào)文，讀入車(chē)載控制器傳來(lái)的位置報(bào)告報(bào)文；
第4步判斷是否有聯(lián)鎖故障，如果有，執(zhí)行復(fù)位其內(nèi)部所有列車(chē)操作；
第5步判斷是否有列車(chē)從車(chē)輛段上線，如果有，在算法內(nèi)部創(chuàng)建新列車(chē)，包括列車(chē)的ID和列車(chē)的包絡(luò)位置；列車(chē)在沒(méi)有升級(jí)為連續(xù)自動(dòng)控制列車(chē)CTC前，也就是列車(chē)在軌旁ATP系統(tǒng)中仍然處于點(diǎn)式控制列車(chē)ITC、疑似列車(chē)DST非自動(dòng)控制列車(chē)狀態(tài)時(shí)，軌旁ATP系統(tǒng)會(huì)使用基于TVS占用的方法跟蹤其包絡(luò)變化;升級(jí)為CTC后，軌旁ATP會(huì)結(jié)合TVS占用和列車(chē)發(fā)送的位置報(bào)告信息，跟蹤列車(chē)的包絡(luò)移動(dòng)情況；在每輛列車(chē)或疑似列車(chē)的狀態(tài)信息中，將包含其占用TVS的ID數(shù)組，以及其上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰的TVS ID ；
第6步遍歷系統(tǒng)內(nèi)所有列車(chē)，包括DST、ITC和CTC，判斷該列車(chē)是否有位置報(bào)告；
第7步?jīng)]有位置報(bào)告的情況；
第7-1步如果沒(méi)有位置報(bào)告，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，進(jìn)而判斷其有無(wú)端點(diǎn)邏輯出清；
首先檢查其上一周期包絡(luò)所占用的TVS包括端點(diǎn)和中間的TVS有無(wú)物理出清，如果端點(diǎn)TVS物理出清，則對(duì)物理出清端點(diǎn)置邏輯出清標(biāo)志位；如果中間TVS出清，則做疑似列車(chē)解體處理；
出清判斷結(jié)束后，再對(duì)疑似列車(chē)的列車(chē)信息中記錄的其上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰的TVS做占用判斷；如果出現(xiàn)物理占用，則判斷相鄰TVS是否屬于道岔區(qū)域；如果屬于，則進(jìn)入狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)機(jī)模式識(shí)別；
第7-2步道岔區(qū)域狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)，狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)是根據(jù)道岔預(yù)先設(shè)計(jì)好的，構(gòu)建了道岔中不同常量、變量的組合到輸出之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)根據(jù)列車(chē)在道岔區(qū)域行駛的全部物理可能性，從全部可能中遴選出所有列車(chē)和軌道在物理特性上允許的組合，完成對(duì)列車(chē)包絡(luò)變化的跟蹤；
狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)的輸入為道岔的形制、道岔的鎖閉狀態(tài)、匯聚邊發(fā)散邊的占用狀態(tài)、匯聚邊發(fā)散邊相鄰軌的占用狀態(tài)；· 所述的道岔的形制由TVS ID通過(guò)TVS軌道線路拓?fù)鋱D查到，道岔的鎖閉狀態(tài)包括定位、反位、未定位，匯聚邊發(fā)散邊的占用狀態(tài)包括CTC占用、ITC-S占用、ITC占用、DST占用，匯聚邊發(fā)散邊相鄰軌的占用狀態(tài)包括CTC占用、ITC-S占用、ITC占用、DST占用；
其輸出為列車(chē)在道岔區(qū)域TVS的每種物理占用是否可以轉(zhuǎn)換為該列車(chē)步進(jìn)的邏輯占用，即可否被專(zhuān)家系統(tǒng)判斷為列車(chē)正常移動(dòng)。在狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)中，列舉了所有道岔中可能的狀態(tài)即所有道岔常量和變量的排列組合，在總結(jié)所有場(chǎng)景中合理結(jié)論的基礎(chǔ)上，以多維表格的形式明確了在各種輸入搭配的情況下是何種輸出結(jié)果，即給出邏輯占用和邏輯出清的三點(diǎn)檢查判斷結(jié)果 ，對(duì)于雖然物理上可能出現(xiàn)但發(fā)生概率很小的場(chǎng)景，專(zhuān)家系統(tǒng)并沒(méi)有完全覆蓋，而是進(jìn)行報(bào)警，提示人工進(jìn)行決策干預(yù)；在使用中如果發(fā)現(xiàn)有多故障場(chǎng)景進(jìn)行出現(xiàn)，可增廣到目前的專(zhuān)家系統(tǒng)中，為此專(zhuān)家系統(tǒng)也留有擴(kuò)展的空間；
第7-3步在步進(jìn)判斷時(shí)，不但要查詢(xún)列車(chē)原來(lái)包絡(luò)相鄰的TVS占用狀態(tài)，還要繼續(xù)通過(guò)TVS相鄰關(guān)系搜索再下一個(gè)TVS的占用狀態(tài)，TVS UTVS 2、TVS 3、TVS 4各為不同的軌道空閑檢測(cè)區(qū)段編號(hào)，TVS I為第一軌道空閑檢測(cè)區(qū)段，TVS 2為道岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段、TVS 3為第一分岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段、TVS 4為第二分岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段；如果TVS 3或TVS 4上存在其它列車(chē)包絡(luò)，那么TVS 2的占用不能判斷為非自動(dòng)列車(chē)的車(chē)頭步進(jìn)即邏輯占用，根據(jù)道岔鎖閉情況，如果鎖閉在反位，則TVS K TVS 2和TVS 3包絡(luò)合并，合并后的列車(chē)類(lèi)型由原TVSl和TVS3上的列車(chē)類(lèi)型決定。其原則為疑似列車(chē)與疑似列車(chē)合并為疑似列車(chē)包絡(luò)，疑似列車(chē)與非自動(dòng)列車(chē)合并為非自動(dòng)列車(chē)包絡(luò)，非自動(dòng)列車(chē)與非自動(dòng)列車(chē)合并為非自動(dòng)列車(chē)包絡(luò)，自動(dòng)列車(chē)不能進(jìn)行包絡(luò)合并。如果鎖閉在定位，則TVS UTVS 2和TVS 4合并，合并后的列車(chē)類(lèi)型也要基于原TVSl和TVS3上的列車(chē)類(lèi)型而定；如果道岔處于未定位狀態(tài)，這是非安全的特殊情況，則TVS2的占用既不會(huì)判斷為T(mén)VS I上的列車(chē)步進(jìn)，也不會(huì)無(wú)法判斷是TVS 3或TVS 4上的列車(chē)合并，而是在TVS 2上新創(chuàng)建一個(gè)疑似列車(chē)DST ；如果TVS 3或TVS 4上沒(méi)有其它列車(chē)，但由于TVS故障，TVS 3或TVS 4處于一直報(bào)占用ARB狀態(tài)，則根據(jù)道岔鎖閉方向，仍然要將TVS I上的列車(chē)包絡(luò)擴(kuò)展到TVS 3或TVS 4上，此外，如果TVS 3或TVS 4上一周期也是空閑狀態(tài)，本周期和TVS 2 一同由空閑轉(zhuǎn)為占用，這種情況最大可能性為T(mén)VS 3或TVS 4的新占用由其它列車(chē)步進(jìn)造成，所以TVS I上的列車(chē)將不對(duì)TVS 3或TVS 4上的新占用進(jìn)行合并處理，而留待其它列車(chē)處理；
第8步如果有位置報(bào)告，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，在車(chē)載控制器傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)的位置報(bào)告；判斷前方相鄰TVS的道岔是否鎖閉，如果沒(méi)有，即道岔失去鎖閉轉(zhuǎn)為未定位，或者突然出現(xiàn)定位和反位間的變動(dòng)，列車(chē)丟失位置，在列車(chē)包絡(luò)更新的同時(shí)，還要對(duì)列車(chē)的等級(jí)進(jìn)行變化，降級(jí)為非自動(dòng)控制列出，此后整個(gè)道岔區(qū)域的包絡(luò)變化要根據(jù)前面段落中描述的專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)非自動(dòng)列車(chē)進(jìn)行判斷；如果前方相鄰TVS的道岔鎖閉，接著判斷TVS占用與位置報(bào)告是否一致，如果不一致，進(jìn)行TVS故障判斷和位置報(bào)告有效性判斷；如果一致，以列車(chē)位置報(bào)告中數(shù)據(jù)更新列車(chē)包絡(luò)；
第9步主循環(huán)體結(jié)束，跳轉(zhuǎn)回第3步。有益效果本發(fā)明可以在復(fù)雜道岔狀態(tài)下通過(guò)三點(diǎn)檢查法實(shí)現(xiàn)列車(chē)的準(zhǔn)確跟蹤，狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)采用線性查找算法，在能夠適用于各種形式的道岔和岔心的同時(shí)，保證運(yùn)算效率滿(mǎn)足要求。本發(fā)明對(duì)列車(chē)位置報(bào)告依賴(lài)程度低，在軌旁單元與車(chē)載單元之間通訊出現(xiàn)故障時(shí)，軌旁無(wú)法收到列車(chē)位置報(bào)告的惡劣情況下，算法仍然能夠有效運(yùn)行，保證對(duì)運(yùn)營(yíng)列車(chē)的準(zhǔn)確跟蹤。本發(fā)明對(duì)聯(lián)鎖狀態(tài)信息要求低，當(dāng)聯(lián)鎖無(wú)法傳送進(jìn)路信息，包括道岔的鎖閉狀態(tài)、直軌的征用方向等因素時(shí)，算法仍然能夠有效運(yùn)行，保證對(duì)運(yùn)營(yíng)列車(chē)的準(zhǔn)確跟蹤。


圖I是本發(fā)明處理邏輯主流程 圖2是本發(fā)明狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)輸入輸出框 圖3是本發(fā)明匯聚邊向發(fā)散邊行駛的道岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段(TVS)說(shuō)明圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的基本原理基于軌道交通相關(guān)的線路信息建立道岔的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)列車(chē)的類(lèi)型和道岔的鎖閉狀態(tài)，利用聯(lián)鎖的軌道電路占用/出清信息進(jìn)行邏輯占用和邏輯出清的三點(diǎn)檢查，在有列車(chē)位置報(bào)告的情況下輔以列車(chē)的位置報(bào)告，綜合運(yùn)用狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜道岔狀態(tài)中的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤。如圖I所示，本復(fù)雜道岔狀態(tài)中的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤方法，包括以下步驟
第I步軌道線路數(shù)據(jù)初始化，載入直軌軌道分區(qū)(Segment) /軌道空閑檢測(cè)區(qū)段(TVS)等數(shù)據(jù)配置信息。在這一步中，其實(shí)包含了一個(gè)預(yù)先步驟為道岔建立數(shù)學(xué)模型，即算法運(yùn)行前首先需要將具體的線路地圖轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以?xún)?chǔ)存和識(shí)別的數(shù)學(xué)描述。該數(shù)學(xué)模型中道岔在土建完成后的物理形態(tài)為常量，具體為匯聚邊、發(fā)散邊、岔心的相對(duì)位置。道岔鎖閉的狀態(tài)(未鎖閉、鎖閉定位、鎖閉反位)、道岔的占用狀態(tài)(未知、占用、空閑)、岔心的占用狀態(tài)(未知、占用、空閑)和道岔匯聚邊、發(fā)散邊軌道的占用狀態(tài)(未知、占用、空閑)作為數(shù)學(xué)模型中的變量。由于三點(diǎn)檢查直接使用的軌道空閑檢測(cè)區(qū)段(TVS)擁有多種形制，直接描述其相鄰關(guān)系較為困難，所以在本設(shè)計(jì)中以直軌軌道分區(qū)索引號(hào)(Segment ID)和直軌軌道分區(qū)偏移量(Segment Offset)作為坐標(biāo)系,建立TVS到Segment的映射關(guān)系,每個(gè)TVS以(SegmentID + Offset)描述的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)。由于Segment都是直軌，以Segment描述的軌道線路全部由直軌連接而成，普通道岔是三條直軌的交匯點(diǎn)，岔心是四條直軌的交匯點(diǎn)，只要標(biāo)注每條直軌上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰直軌的數(shù)量和ID，就可以描述Segment之間的相鄰關(guān)系，并表示出道岔、岔心等情況。再通過(guò)TVS到Segment的映射關(guān)系，可以得到TVS的相鄰關(guān)系，以及由TVS構(gòu)成的軌道線路拓?fù)鋱D。當(dāng)算法實(shí)際運(yùn)行時(shí)，第一步就是將以上數(shù)學(xué)模型載入，便于運(yùn)算時(shí)隨時(shí)調(diào)用。第2步列車(chē)數(shù)據(jù)初始化。對(duì)此時(shí)狀態(tài)為“占用”的TVS全部置為疑似列車(chē)(DST)。第3步主循環(huán)體開(kāi)始。讀入聯(lián)鎖傳來(lái)的道岔狀態(tài)、TVS狀態(tài)報(bào)文，讀入車(chē)載控制器傳來(lái)的位置報(bào)告報(bào)文。第4步判斷是否有聯(lián)鎖故障。如果有，執(zhí)行復(fù)位其內(nèi)部所有列車(chē)等操作。第5步判斷是否有列車(chē)從車(chē)輛段上線，如果有，在算法內(nèi)部創(chuàng)建新列車(chē)，包括列車(chē)的ID和列車(chē)的包絡(luò)位置。列車(chē)在沒(méi)有升級(jí)為連續(xù)自動(dòng)控制列車(chē)(CTC)前，也就是列車(chē)在軌旁ATP系統(tǒng)中仍然處于點(diǎn)式控制列車(chē)(ITC)、疑似列車(chē)(DST)等非自動(dòng)控制列車(chē)狀態(tài)時(shí)，軌旁ATP系統(tǒng)會(huì)使用基于TVS占用的方法跟蹤其包絡(luò)變化。升級(jí)為CTC后，軌旁ATP會(huì)結(jié)合TVS占用和列車(chē)發(fā)送的位置報(bào)告信息，跟蹤列車(chē)的包絡(luò)移動(dòng)情況。在每輛列車(chē)(或疑似列車(chē))的狀態(tài)信息中，將包含其占用TVS的ID數(shù)組，以及其上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰的TVS ID。第6步遍歷系統(tǒng)內(nèi)所有列車(chē)，包括DST、ITC和CTC，判斷該列車(chē)是否有位置報(bào)告。第7步?jīng)]有位置報(bào)告的情況。第7-1步如果沒(méi)有位置報(bào)告，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，進(jìn)而判斷其有無(wú)端點(diǎn)邏輯出清。首先檢查其上一周期包絡(luò)所占用的TVS (包括端點(diǎn)和中間的TVS)有無(wú)物理出清。如果端點(diǎn)TVS物理出清，則對(duì)物理出清端點(diǎn)置邏輯出清標(biāo)志位。如果中間TVS出清，則做疑似列車(chē)解體處理。
出清判斷結(jié)束后，再對(duì)疑似列車(chē)的列車(chē)信息中記錄的其上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰的TVS做占用判斷。如果出現(xiàn)物理占用，則判斷相鄰TVS是否屬于道岔區(qū)域。如果屬于，則進(jìn)入狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)機(jī)模式識(shí)別。第7-2步道岔區(qū)域狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)，如圖2所示。狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)是根據(jù)道岔預(yù)先設(shè)計(jì)好的，構(gòu)建了道岔中不同常量、變量的組合到輸出之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。建立專(zhuān)家系統(tǒng)的必要性。利用聯(lián)鎖的TVS占用/出清信息進(jìn)行邏輯占用和邏輯出清的三點(diǎn)檢查，是被動(dòng)式跟蹤列車(chē)的基本方法。三點(diǎn)檢查中，列車(chē)位于直軌上時(shí)，其上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)的相鄰軌道易于識(shí)別，判斷邏輯占用和出清較為簡(jiǎn)單，可以用普通的邏輯表達(dá)式進(jìn)行判斷，無(wú)需設(shè)計(jì)專(zhuān)用的算法。但道岔區(qū)域的影響因素過(guò)多，物理上相鄰的軌道會(huì)由于道岔鎖閉的位置不同改變其相鄰關(guān)系，導(dǎo)致列車(chē)上(下)行端點(diǎn)相鄰軌道的物理占用不能直接判斷為列車(chē)上(下)行方向的邏輯占用。這種復(fù)雜的狀態(tài)用簡(jiǎn)單的邏輯表達(dá)式進(jìn)行判斷算法效率很低，而且容易出錯(cuò)。所以本發(fā)明針對(duì)道岔區(qū)域的各種復(fù)雜場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)的狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)。狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)考慮所有數(shù)學(xué)排列組合，然后根據(jù)列車(chē)在道岔區(qū)域行駛的物理可能性，從全部可能中遴選出所有列車(chē)和軌道在物理特性上允許的組合，完成對(duì)列車(chē)包絡(luò)變化的跟蹤。狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和算法說(shuō)明。專(zhuān)家系統(tǒng)的輸入為道岔的形制(由TVS ID通過(guò)TVS軌道線路拓?fù)鋱D查到，圖3為一種典型的道岔形制)、道岔的鎖閉狀態(tài)(定位、反位、未定位)、匯聚邊發(fā)散邊的占用狀態(tài)(CTC占用、ITC-S占用、ITC占用、DST占用)、匯聚邊發(fā)散邊相鄰軌的占用狀態(tài)(CTC占用、ITC-S占用、ITC占用、DST占用)等。其輸出為列車(chē)在道岔區(qū)域TVS的每種物理占用是否可以轉(zhuǎn)換為該列車(chē)步進(jìn)的邏輯占用，即可否被狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)判斷為列車(chē)正常移動(dòng)。在狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)中，列舉了所有道岔中可能的狀態(tài)(所有道岔常量和變量的排列組合)，在總結(jié)所有場(chǎng)景中合理結(jié)論的基礎(chǔ)上，以多維表格的形式明確了在各種輸入搭配的情況下是何種輸出結(jié)果，即給出邏輯占用和邏輯出清的三點(diǎn)檢查判斷結(jié)果。當(dāng)然，由于無(wú)法窮舉所有場(chǎng)景，對(duì)于雖然物理上可能出現(xiàn)但發(fā)生概率很小的場(chǎng)景(如多種故障相互疊加)，專(zhuān)家系統(tǒng)并沒(méi)有完全覆蓋，而是進(jìn)行報(bào)警，提示人工進(jìn)行決策干預(yù)。在使用中如果發(fā)現(xiàn)某些多故障場(chǎng)景進(jìn)行出現(xiàn)，也可以增廣到目前的專(zhuān)家系統(tǒng)中，為此專(zhuān)家系統(tǒng)也留有擴(kuò)展的空間。TVS UTVS 2、TVS 3、TVS 4各為不同的軌道空閑檢測(cè)區(qū)段編號(hào)，TVS UTVS 2、TVS 3為和TVS 4位置關(guān)系如圖3所示，TVS I為第一軌道空閑檢測(cè)區(qū)段，TVS 2為道岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段、TVS 3為第一分岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段、TVS 4為第二分岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段。第7-3步在步進(jìn)判斷時(shí)，不但要查詢(xún)列車(chē)原來(lái)包絡(luò)相鄰的TVS占用狀態(tài)，還要繼續(xù)通過(guò)TVS相鄰關(guān)系搜索再下一個(gè)TVS的占用狀態(tài)(圖3中的TVS 3和TVS 4)。如果TVS 3或TVS 4上存在其它列車(chē)包絡(luò)，那么TVS 2的占用不能判斷為非自動(dòng)列車(chē)的車(chē)頭步進(jìn)(邏輯占用)，根據(jù)道岔鎖閉情況，如果鎖閉在反位，則TVS UTVS 2和TVS 3包絡(luò)合并，合并后的列車(chē)類(lèi)型由原TVSl和TVS3上的列車(chē)類(lèi)型決定。決定的原則為疑似列車(chē)與疑似列車(chē)合并為疑似列車(chē)包絡(luò)，疑似列車(chē)與非自動(dòng)列車(chē)合并為非自動(dòng)列車(chē)包絡(luò)，非自動(dòng)列車(chē)與非自動(dòng)列車(chē)合并為非自動(dòng)列車(chē)包絡(luò)，自動(dòng)列車(chē)不能進(jìn)行包絡(luò)合并。疑似列車(chē)如果鎖閉在定位，則TVS UTVS 2和TVS 4合并，合并后的列車(chē)類(lèi)型也要基于原TVSl和TVS3上的列車(chē)類(lèi)型而定。如果道岔處于未定位狀態(tài)，這是非安全的特殊情況，則TVS2的占用既不會(huì)判斷為T(mén)VS I上的列車(chē)步進(jìn)，也不會(huì)無(wú)法判斷是TVS 3或TVS 4上的列車(chē)合并，而是在TVS 2上新創(chuàng)建一個(gè)疑似列車(chē)DST。如果TVS 3或TVS 4上沒(méi)有其它列車(chē)，但由于TVS故障，TVS 3或TVS 4處于一直報(bào)占用(ARB)狀態(tài)，則根據(jù)道岔鎖閉方向，仍然要將TVS I上的列車(chē)包絡(luò)擴(kuò)展到TVS 3或TVS 4上，因?yàn)榇藭r(shí)僅通過(guò)TVS占用狀態(tài)已經(jīng)無(wú)法判斷列車(chē)是否位于TVS 3或TVS 4上。此外，如果TVS 3或TVS 4上一周期也是空閑狀態(tài)，本周期和TVS 2 —同由空閑轉(zhuǎn)為占用，這種情況最大可能性為T(mén)VS 3或TVS 4的新占用由其它列車(chē)步進(jìn)造成，所以TVS I上的列車(chē)將不對(duì)TVS 3或TVS 4上的新占用進(jìn)行合并處理，而留待其它列車(chē)處理。第8步如果有位置報(bào)告，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，在車(chē)載控制器傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)的位置報(bào)告。判斷前方相鄰TVS的道岔是否鎖閉，如果沒(méi)有(道岔失去鎖閉轉(zhuǎn)為未定位，或者突然出現(xiàn)定位和反位間的變動(dòng))，列車(chē)丟失位置，在列車(chē)包絡(luò)更新的同時(shí)，還要對(duì)列車(chē)的等級(jí)進(jìn)行變化，降級(jí)為非自動(dòng)控制列車(chē)，此后整個(gè)道岔區(qū)域的包絡(luò)變化要根據(jù)前面段落中描述的狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)非自動(dòng)列車(chē)進(jìn)行判斷。如果前方相鄰TVS的道岔鎖閉，接著判斷TVS占用與位置報(bào)告是否一致，如果不一致，進(jìn)行TVS故障判斷和位置報(bào)告有效性判斷；如果一致，以列車(chē)位置報(bào)告中數(shù)據(jù)更新列車(chē)包絡(luò)。第9步主循環(huán)體結(jié)束，跳轉(zhuǎn)回第3步。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不限制于本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜道岔狀態(tài)中的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟 第I步軌道線路數(shù)據(jù)初始化，載入直軌軌道分區(qū)Segment/軌道空閑檢測(cè)區(qū)段TVS數(shù)據(jù)配置信息； 在這一步中包含了一個(gè)預(yù)先步驟為道岔建立數(shù)學(xué)模型，即算法運(yùn)行前首先需要將具體的線路地圖轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以?xún)?chǔ)存和識(shí)別的數(shù)學(xué)描述；該數(shù)學(xué)模型中道岔在土建完成后的物理形態(tài)為常量，具體為匯聚邊、發(fā)散邊、岔心的相對(duì)位置；道岔鎖閉的狀態(tài)、道岔的占用狀態(tài)、岔心的占用狀態(tài)和道岔匯聚邊、發(fā)散邊軌道的占用狀態(tài)作為數(shù)學(xué)模型中的變量；道岔鎖閉的狀態(tài)包括未鎖閉、鎖閉定位、鎖閉反位，道岔的占用狀態(tài)包括未知、占用、空閑，岔心的占用狀態(tài)包括未知、占用、空閑，發(fā)散邊軌道的占用狀態(tài)包括未知、占用、空閑； 以直軌軌道分區(qū)索引號(hào)Segment ID和直軌軌道分區(qū)偏移量Segment Offset作為坐標(biāo)系，建立TVS到Segment的映射關(guān)系，每個(gè)TVS以Segment ID + Offset描述的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)；由于Segment都是直軌，以Segment描述的軌道線路全部由直軌連接而成,普通道岔是三條直軌的交匯點(diǎn)，岔心是四條直軌的交匯點(diǎn)，只要標(biāo)注每條直軌上行端點(diǎn)和下行·端點(diǎn)相鄰直軌的數(shù)量和ID，就可以描述Segment之間的相鄰關(guān)系，并表示出道岔、岔心的情況，再通過(guò)TVS到Segment的映射關(guān)系，可以得到TVS的相鄰關(guān)系，以及由TVS構(gòu)成的軌道線路拓?fù)鋱D；當(dāng)算法實(shí)際運(yùn)行時(shí)，第一步就是將以上數(shù)學(xué)模型載入，便于運(yùn)算時(shí)隨時(shí)調(diào)用；第2步列車(chē)數(shù)據(jù)初始化對(duì)此時(shí)狀態(tài)為“占用”的TVS全部置為疑似列車(chē)DST ； 第3步主循環(huán)體開(kāi)始讀入聯(lián)鎖傳來(lái)的道岔狀態(tài)、TVS狀態(tài)報(bào)文，讀入車(chē)載控制器傳來(lái)的位置報(bào)告報(bào)文； 第4步判斷是否有聯(lián)鎖故障，如果有，執(zhí)行復(fù)位其內(nèi)部所有列車(chē)操作； 第5步判斷是否有列車(chē)從車(chē)輛段上線，如果有，在算法內(nèi)部創(chuàng)建新列車(chē)，包括列車(chē)的ID和列車(chē)的包絡(luò)位置；列車(chē)在沒(méi)有升級(jí)為連續(xù)自動(dòng)控制列車(chē)CTC前，也就是列車(chē)在軌旁ATP系統(tǒng)中仍然處于點(diǎn)式控制列車(chē)ITC、疑似列車(chē)DST非自動(dòng)控制列車(chē)狀態(tài)時(shí)，軌旁ATP系統(tǒng)會(huì)使用基于TVS占用的方法跟蹤其包絡(luò)變化；升級(jí)為CTC后，軌旁ATP會(huì)結(jié)合TVS占用和列車(chē)發(fā)送的位置報(bào)告信息，跟蹤列車(chē)的包絡(luò)移動(dòng)情況；在每輛列車(chē)或疑似列車(chē)的狀態(tài)信息中，將包含其占用TVS的ID數(shù)組，以及其上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰的TVS ID ； 第6步遍歷系統(tǒng)內(nèi)所有列車(chē)，包括DST、ITC和CTC，判斷該列車(chē)是否有位置報(bào)告； 第7步?jīng)]有位置報(bào)告的情況； 第7-1步如果沒(méi)有位置報(bào)告，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，進(jìn)而判斷其有無(wú)端點(diǎn)邏輯出清； 首先檢查其上一周期包絡(luò)所占用的TVS包括端點(diǎn)和中間的TVS有無(wú)物理出清，如果端點(diǎn)TVS物理出清，則對(duì)物理出清端點(diǎn)置邏輯出清標(biāo)志位；如果中間TVS出清，則做疑似列車(chē)解體處理； 出清判斷結(jié)束后，再對(duì)疑似列車(chē)的列車(chē)信息中記錄的其上行端點(diǎn)和下行端點(diǎn)相鄰的TVS做占用判斷；如果出現(xiàn)物理占用，則判斷相鄰TVS是否屬于道岔區(qū)域；如果屬于，則進(jìn)入狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)機(jī)模式識(shí)別； 第7-2步道岔區(qū)域狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)，狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)是根據(jù)道岔預(yù)先設(shè)計(jì)好的，構(gòu)建了道岔中不同常量、變量的組合到輸出之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)根據(jù)列車(chē)在道岔區(qū)域行駛的全部物理可能性，從全部可能中遴選出所有列車(chē)和軌道在物理特性上允許的組合，完成對(duì)列車(chē)包絡(luò)變化的跟蹤； 狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)的輸入為道岔的形制、道岔的鎖閉狀態(tài)、匯聚邊發(fā)散邊的占用狀態(tài)、匯聚邊發(fā)散邊相鄰軌的占用狀態(tài)； 所述的道岔的形制由TVS ID通過(guò)TVS軌道線路拓?fù)鋱D查到，道岔的鎖閉狀態(tài)包括定位、反位、未定位，匯聚邊發(fā)散邊的占用狀態(tài)包括CTC占用、ITC-S占用、ITC占用、DST占用，匯聚邊發(fā)散邊相鄰軌的占用狀態(tài)包括CTC占用、ITC-S占用、ITC占用、DST占用； 其輸出為列車(chē)在道岔區(qū)域TVS的每種物理占用是否可以轉(zhuǎn)換為該列車(chē)步進(jìn)的邏輯占用，即可否被專(zhuān)家系統(tǒng)判斷為列車(chē)正常移動(dòng)；在狀態(tài)機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)中，列舉了所有道岔中可能的狀態(tài)即所有道岔常量和變量的排列組合，在總結(jié)所有場(chǎng)景中合理結(jié)論的基礎(chǔ)上，以多維表格的形式明確了在各種輸入搭配的情況下是何種輸出結(jié)果，即給出邏輯占用和邏輯出清的三點(diǎn)檢查判斷結(jié)果，對(duì)于雖然物理上可能出現(xiàn)但發(fā)生概率很小的場(chǎng)景，專(zhuān)家系統(tǒng)并沒(méi)有完全覆蓋，而是進(jìn)行報(bào)警，提示人工進(jìn)行決策干預(yù)；在使用中如果發(fā)現(xiàn)有多故障場(chǎng)景進(jìn)行出現(xiàn)，可增廣到目前的專(zhuān)家系統(tǒng)中，為此專(zhuān)家系統(tǒng)也留有擴(kuò)展的空間； 第7-3步在步進(jìn)判斷時(shí)，不但要查詢(xún)列車(chē)原來(lái)包絡(luò)相鄰的TVS占用狀態(tài)，還要繼續(xù)通過(guò)TVS相鄰關(guān)系搜索再下一個(gè)TVS的占用狀態(tài)，TVS UTVS 2、TVS 3、TVS 4各為不同的軌道空閑檢測(cè)區(qū)段編號(hào)，TVS I為第一軌道空閑檢測(cè)區(qū)段，TVS 2為道岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段、TVS 3為第一分岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段、TVS 4為第二分岔軌道空閑檢測(cè)區(qū)段；如果TVS 3或TVS 4上存在其它列車(chē)包絡(luò)，那么TVS 2的占用不能判斷為非自動(dòng)列車(chē)的車(chē)頭步進(jìn)即邏輯占用，根據(jù)道岔鎖閉情況，如果鎖閉在反位，則TVS K TVS 2和TVS 3包絡(luò)合并，合并后的列車(chē)類(lèi)型由原TVSl和TVS3上的列車(chē)類(lèi)型決定；其原則為疑似列車(chē)與疑似列車(chē)合并為疑似列車(chē)包絡(luò)，疑似列車(chē)與非自動(dòng)列車(chē)合并為非自動(dòng)列車(chē)包絡(luò)，非自動(dòng)列車(chē)與非自動(dòng)列車(chē)合并為非自動(dòng)列車(chē)包絡(luò)，自動(dòng)列車(chē)不能進(jìn)行包絡(luò)合并；如果鎖閉在定位，則TVS UTVS 2和TVS 4合并，合并后的列車(chē)類(lèi)型也要基于原TVSl和TVS3上的列車(chē)類(lèi)型而定；如果道岔處于未定位狀態(tài)，這是非安全的特殊情況，則TVS2的占用既不會(huì)判斷為T(mén)VS I上的列車(chē)步進(jìn)，也不會(huì)無(wú)法判斷是TVS 3或TVS 4上的列車(chē)合并，而是在TVS 2上新創(chuàng)建一個(gè)疑似列車(chē)DST ；如果TVS 3或TVS 4上沒(méi)有其它列車(chē)，但由于TVS故障，TVS 3或TVS 4處于一直報(bào)占用ARB狀態(tài)，則根據(jù)道岔鎖閉方向，仍然要將TVS I上的列車(chē)包絡(luò)擴(kuò)展到TVS 3或TVS 4上，此外，如果TVS 3或TVS 4上一周期也是空閑狀態(tài)，本周期和TVS 2 一同由空閑轉(zhuǎn)為占用，這種情況最大可能性為T(mén)VS 3或TVS 4的新占用由其它列車(chē)步進(jìn)造成，所以TVS I上的列車(chē)將不對(duì)TVS 3或TVS 4上的新占用進(jìn)行合并處理，而留待其它列車(chē)處理； 第8步如果有位置報(bào)告，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，在車(chē)載控制器傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)的位置報(bào)告；判斷前方相鄰TVS的道岔是否鎖閉，如果沒(méi)有，即道岔失去鎖閉轉(zhuǎn)為未定位，或者突然出現(xiàn)定位和反位間的變動(dòng)，列車(chē)丟失位置，在列 車(chē)包絡(luò)更新的同時(shí)，還要對(duì)列車(chē)的等級(jí)進(jìn)行變化，降級(jí)為非自動(dòng)控制列出，此后整個(gè)道岔區(qū)域的包絡(luò)變化要根據(jù)前面段落中描述的專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)非自動(dòng)列車(chē)進(jìn)行判斷；如果前方相鄰TVS的道岔鎖閉，接著判斷TVS占用與位置報(bào)告是否一致，如果不一致，進(jìn)行TVS故障判斷和位置報(bào)告有效性判斷；如果一致，以列車(chē)位置報(bào)告中數(shù)據(jù)更新列車(chē)包絡(luò)； 第9步主循環(huán)體結(jié)束，跳轉(zhuǎn)回第3步。
全文摘要
一種復(fù)雜道岔狀態(tài)中的自適應(yīng)列車(chē)跟蹤方法，1軌道線路數(shù)據(jù)初始化，載入直軌軌道分區(qū)Segment/軌道空閑檢測(cè)區(qū)段TVS數(shù)據(jù)配置信息；2列車(chē)數(shù)據(jù)初始化3主循環(huán)體開(kāi)始讀入聯(lián)鎖傳來(lái)的道岔狀態(tài)、TVS狀態(tài)報(bào)文，讀入車(chē)載控制器傳來(lái)的位置報(bào)告報(bào)文；4判斷是否有聯(lián)鎖故障；5判斷是否有列車(chē)從車(chē)輛段上線；6遍歷系統(tǒng)內(nèi)所有列車(chē)；7判斷位置報(bào)告的情況，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，進(jìn)而判斷其有無(wú)端點(diǎn)邏輯出清；8如有位置報(bào)告，在聯(lián)鎖傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)包絡(luò)所對(duì)應(yīng)的TVS，在車(chē)載控制器傳來(lái)的報(bào)文中查詢(xún)?cè)摿熊?chē)的位置報(bào)告；9主循環(huán)體結(jié)束，跳轉(zhuǎn)回第3步。
文檔編號(hào)B61L25/02GK102935853SQ201210311949
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者朱騫, 徐曉燕, 吳濤 申請(qǐng)人:南京恩瑞特實(shí)業(yè)有限公司