本發(fā)明涉及軌道交通技術領域，具體涉及一種軌道交通全自動駕駛精簡方法及系統(tǒng)。

背景技術：

全自動駕駛是城市軌道交通列車運行自動化水平的最高等級，是解決高速度、高密度城市軌道交通安全、節(jié)能、資源共享、高效、舒適、靈活運輸的重要手段，是一種將列車駕駛員、調度員執(zhí)行的工作，完全由自動化的、智能化的系統(tǒng)所替代的控制系統(tǒng)。

相較于目前廣泛應用的人工駕駛系統(tǒng)，全自動駕駛系統(tǒng)降低了因人的行為失誤帶來的安全風險。傳統(tǒng)列車的“有人駕駛”很大程度依賴于駕駛員的個人反應，人為的因素難以精確控制。而全自動駕駛地鐵車在運行中會根據即時發(fā)生的情況，第一時間由電腦程序自動反應并做出“決策”。全自動“無人駕駛”列車也不會因司機疲勞、突發(fā)疾病或其他情況而對列車的運行帶來影響。

軌道交通全自動駕駛系統(tǒng)將司機從重復作業(yè)中解放出來，列車上可以配置乘務人員，提高對乘客服務水平，同時兼顧監(jiān)視列車運行狀態(tài)。軌道交通全自動駕駛系統(tǒng)增強列車上的視頻監(jiān)控和緊急對講功能，提高了應急處置及反恐能力。

現有的全自動駕駛系統(tǒng)，以地面控制列車為主，由地面為列車辦理進路，保證信號機、道岔、進路聯鎖關系正確，通過連續(xù)的車地雙向無線通信計算行車移動授權。但是需要部署大量的地面設備，建設投入大，維護成本高，風險點增加。

技術實現要素：

由于現有技術存在的上述問題，本發(fā)明提出一種軌道交通全自動駕駛精簡方法及系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明還提出一種軌道交通全自動駕駛精簡方法，包括：

車載控制器vobc與前方區(qū)域范圍內的對象控制器oc建立連接，并獲取所述oc中的vobc列表、計軸列表和道岔列表；

根據運行計劃中下一停車區(qū)域編號，查詢電子地圖，并根據所述vobc列表、所述計軸列表的邏輯區(qū)段狀態(tài)情況和所述道岔列表進行路徑規(guī)劃。

可選地，所述方法還包括：

所述vobc從所述oc發(fā)送的所述vobc列表中獲取當前與所述oc有通信的所有列車id；

所述vobc向所述所有列車id對應的目標列車的vobc分別發(fā)送通信請求信息；

所有目標列車的vobc收到所述通信請求信息后，都向所述vobc發(fā)送當前位置；

所述vobc根據所有目標列車的當前位置對應的計軸區(qū)段，對各目標列車進行排序；

對列車前方第一個占用區(qū)段和目標列車的排序結果進行匹配，得到相鄰前車。

可選地，所述方法還包括：

vobc接收所述相鄰前車發(fā)送的列車位置，并根據所述列車位置計算當前列車的安全位置。

可選地，所述方法還包括：

vobc根據路徑規(guī)劃的結果，篩選出沿途需要控制的目標道岔；

判斷所述目標道岔的狀態(tài)，并根據所述狀態(tài)確定是否搬動道岔；

若需要搬動道岔，則向所述oc發(fā)送道岔獨占鎖申請信息；

若道岔空閑，則向vobc發(fā)送道岔獨占鎖申請成功信息。

可選地，所述方法還包括：

vobc根據道岔鎖定的結果、安全位置計算結果、邏輯區(qū)段狀態(tài)、前車安全車尾位置、當前位置、區(qū)段限速、線路坡度信息計算移動授權ma。

第二方面，本發(fā)明提出一種軌道交通全自動駕駛精簡系統(tǒng)，包括：中心級綜合調度自動化控制中心、車站級綜合調度自動化控制子中心、無線管理集散控制系統(tǒng)dcs、數據庫存儲單元dsu、對象控制器oc和車載控制器vobc；

所述中心級綜合調度自動化控制中心分別與所述車站級綜合調度自動化控制子中心、所述dsu和所述無線管理dcs通信連接，用于對全線的行車、車輛、機電設備和供電設備進行監(jiān)視、控制和維護，并進行緊急事故情況下的應急處理；

所述車站級綜合調度自動化控制子中心分別與所述dsu和所述oc通信連接，用于對區(qū)域內列車進行管理、進路辦理、車站監(jiān)控；

所述dsu用于對所述中心級綜合調度自動化控制中心、所述車站級綜合調度自動化控制子中心和所述無線管理dcs中的數據進行存儲；

所述oc和所述vobc通信連接，用于采集計軸信息，控制道岔、屏蔽門和緊急提車按鈕；

所述vobc用于對列車進行路徑規(guī)劃，以實現安全防護、自動駕駛、乘客響應和車輛監(jiān)控。

可選地，所述中心級綜合調度自動化控制中心包括：綜合調度服務器、環(huán)調服務器、供電調服務器、車輛段控制中心服務器、行車調服務器、乘客信息調服務器、語音通信中心和閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)cctv中心；

所述綜合調度服務器用于對所有其他服務器進行監(jiān)控和聯動；

所述環(huán)調服務器用于環(huán)境系統(tǒng)的監(jiān)控；

所述供電調服務器用于供電系統(tǒng)的監(jiān)控；

所述車輛段控制中心服務器用于執(zhí)行原列車自動監(jiān)控ats車輛段控制中心的功能；

所述行車調服務器用于對列車信息進行監(jiān)控，進行人工休眠、喚醒、清掃時間、遠程控制空調、電熱照明、開關門，并進行遠程復位或旁路，以及列車火災報警復位與確認；

所述乘客信息調服務器用于服務車上及站臺乘客，響應車上緊急呼叫、站臺清客、車輛、站臺廣播、控制車載cctv；

所述語音通信中心用于接入地鐵路網，實現語音通信；

所述cctv中心用于進行視頻監(jiān)視。

可選地，所述車站級綜合調度自動化控制子中心包括：環(huán)調工作站、供電調工作站、行車調工作站、語音通信工作站、站臺監(jiān)控系統(tǒng)和站臺門控制系統(tǒng)；

所述環(huán)調工作站用于環(huán)境系統(tǒng)設備的狀態(tài)顯示和監(jiān)控；

所述供電調工作站用于供電系統(tǒng)設備的狀態(tài)顯示和監(jiān)控；

所述行車調工作站用于列車運行信息的顯示和監(jiān)控；

所述語音通信工作站用于與其他語音系統(tǒng)通信；

所述站臺監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)視站臺的實時視頻；

所述站臺門控制系統(tǒng)用于對站臺的開關進行控制，緊急關閉，以及列車門聯動。

可選地，所述vobc包括：vobc主程序模塊、通信及輸入數據管理模塊、系統(tǒng)時間管理模塊、列車信息管理模塊、數據輸出管理模塊、路徑及移動授權計算模塊、安全防護處理模塊、移動授權管理模塊、列車輔助駕駛模塊、列車速度管理防護模塊、模式管理模塊和站臺停車和防護模塊；

所述vobc主程序模塊用于程序的整體初始化和周期運行，并調度各子模塊運行；

所述通信及輸入數據管理模塊用于數據的接收和解析，以及有效性和完整性檢查；

所述系統(tǒng)時間管理模塊用于本機時間與時鐘服務器時間同步；

所述列車信息管理模塊用于列車測試、列車完整性檢查、版本號管理、列車位置管理、零速判斷和對端控制防護；

所述數據輸出管理模塊用于數據組包發(fā)送；

所述路徑及移動授權計算模塊用于路徑規(guī)劃、安全位置計算、路徑鎖定和移動授權ma計算；

所述安全防護處理模塊用于管理退行防護和設備安全防護；

所述移動授權管理模塊用于根據ma行車；

所述列車輔助駕駛模塊用于車門狀態(tài)管理、車門允許、車門和屏蔽門聯動控制、折返換端、自動折返、列車自動運行ato使能和ato監(jiān)督；

所述列車速度管理防護模塊用于參數更新、輪徑校驗、限速計算和超速防護；

所述模式管理模塊用于預設最高駕駛模式、級別轉換和兩端可疑標志管理；

所述站臺停車和防護模塊用于停車管理、發(fā)車防護和站臺緊急停車按鈕響應。

可選地，所述oc包括：oc主程序模塊、資源鎖管理模塊、通信列車管理模塊、區(qū)域鎖管理模塊、設備控制模塊、數據通信模塊、初始化模塊、數據解包模塊和數據組包模塊；

所述oc主程序模塊用于程序的整體初始化和周期運行，并調度各子模塊運行；

所述資源鎖管理模塊用于資源鎖的增加和刪除，以及互斥判斷；

所述通信列車管理模塊用于維護與oc建立連接的vobc的列表；

所述區(qū)域鎖管理模塊用于對oc管理區(qū)域的封鎖和解封；

所述設備控制模塊用于控制道岔、屏蔽門和緊急停車按鈕；

所述數據通信模塊用于數據網絡的發(fā)送和接收；

所述初始化模塊用于內部結構體和共享變量的初始化設置；

所述數據解包模塊用于解析數據通信模塊接收到的數據，以及數據有效性和完整性檢查；

所述數據組包模塊用于對發(fā)送的數據進行組包。

由上述技術方案可知，本發(fā)明在滿足傳統(tǒng)全自動駕駛地鐵系統(tǒng)的功能前提下，精簡地面設備，取消地面atp、聯鎖等設備。由列車根據運行計劃，線路資源狀況及自身運行狀態(tài)自主計算行車許可，保證列車在線路上的自主安全運行控制。在保證列車前后方安全距離的基礎上，兩個相鄰的移動閉塞區(qū)域就能以很小的間隔同時前進，使得列車能以允許最大的速度和較小的間隔運行，提高運營效率。該系統(tǒng)還可以降低建設和維護成本、減少中間環(huán)節(jié)、提高性能、降低復雜度、提高可靠性和縮小運行間隔。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一實施例提供的一種軌道交通全自動駕駛精簡系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例提供的一種vobc的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例提供的一種oc的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例提供的一種軌道交通全自動駕駛精簡方法的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例提供的列車安全位置的示意圖；

圖6為本發(fā)明一實施例提供的列車安全路徑的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

圖1示出了本實施例提供的一種軌道交通全自動駕駛精簡系統(tǒng)的結構示意圖，軌道交通全自動駕駛精簡系統(tǒng)簡稱faso(fullyautomaticsimpleoperation)，包括：中心級綜合調度自動化控制中心101、車站級綜合調度自動化控制子中心102、無線管理集散控制系統(tǒng)dcs103、數據庫存儲單元dsu104、對象控制器oc105和車載控制器vobc106；

所述中心級綜合調度自動化控制中心101分別與所述車站級綜合調度自動化控制子中心102、所述dsu104和所述無線管理dcs103通信連接，用于對全線的行車、車輛、機電設備和供電設備進行監(jiān)視、控制和維護，并進行緊急事故情況下的應急處理；

所述車站級綜合調度自動化控制子中心102分別與所述dsu104和所述oc105通信連接，用于對區(qū)域內列車進行管理、進路辦理、車站監(jiān)控；

所述dsu104用于對所述中心級綜合調度自動化控制中心101、所述車站級綜合調度自動化控制子中心102和所述無線管理dcs103中的數據進行存儲；

所述oc105和所述vobc106通信連接，用于采集計軸信息，控制道岔、屏蔽門和緊急提車按鈕；

所述vobc106用于對列車進行安全防護、自動駕駛、乘客響應和車輛監(jiān)控。

具體地，所述中心級綜合調度自動化控制中心101包括：綜合調度服務器、環(huán)調服務器、供電調服務器、車輛段控制中心服務器、行車調服務器、乘客信息調服務器、語音通信中心和閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)cctv中心；

所述綜合調度服務器用于對所有其他服務器進行監(jiān)控和聯動；

所述環(huán)調服務器用于環(huán)境系統(tǒng)的監(jiān)控；

所述供電調服務器用于供電系統(tǒng)的監(jiān)控；

所述車輛段控制中心服務器用于執(zhí)行原列車自動監(jiān)控ats車輛段控制中心的功能；

所述行車調服務器用于對列車信息進行監(jiān)控，進行人工休眠、喚醒、清掃時間、遠程控制空調、電熱照明、開關門，并進行遠程復位或旁路，以及列車火災報警復位與確認；

所述乘客信息調服務器用于服務車上及站臺乘客，響應車上緊急呼叫、站臺清客、車輛、站臺廣播、控制車載cctv；

所述語音通信中心用于接入地鐵路網，實現語音通信；

所述cctv中心用于進行視頻監(jiān)視。

具體地，所述車站級綜合調度自動化控制子中心102包括：環(huán)調工作站、供電調工作站、行車調工作站、語音通信工作站、站臺監(jiān)控系統(tǒng)和站臺門控制系統(tǒng)；

所述環(huán)調工作站用于環(huán)境系統(tǒng)設備的狀態(tài)顯示和監(jiān)控；

所述供電調工作站用于供電系統(tǒng)設備的狀態(tài)顯示和監(jiān)控；

所述行車調工作站用于列車運行信息的顯示和監(jiān)控；

所述語音通信工作站用于與其他語音系統(tǒng)通信；

所述站臺監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)視站臺的實時視頻；

所述站臺門控制系統(tǒng)用于對站臺的開關進行控制，緊急關閉，以及列車門聯動。

具體地，如圖2所示，所述vobc106包括：vobc主程序模塊201、通信及輸入數據管理模塊202、系統(tǒng)時間管理模塊203、列車信息管理模塊204、數據輸出管理模塊205、路徑及移動授權計算模塊206、安全防護處理模塊207、移動授權管理模塊208、列車輔助駕駛模塊209、列車速度管理防護模塊210、模式管理模塊211和站臺停車和防護模塊212；

所述vobc主程序模塊201用于程序的整體初始化和周期運行，并調度各子模塊運行；

所述通信及輸入數據管理模塊202用于數據的接收和解析，以及有效性和完整性檢查；

所述系統(tǒng)時間管理模塊203用于本機時間與時鐘服務器時間同步；

所述列車信息管理模塊204用于列車測試、列車完整性檢查、版本號管理、列車位置管理、零速判斷和對端控制防護；

所述數據輸出管理模塊205用于數據組包發(fā)送；

所述路徑及移動授權計算模塊206用于路徑規(guī)劃、安全位置計算、路徑鎖定和移動授權ma計算；

所述安全防護處理模塊207用于管理退行防護和設備安全防護；

所述移動授權管理模塊208用于根據ma行車；

所述列車輔助駕駛模塊209用于車門狀態(tài)管理、車門允許、車門和屏蔽門聯動控制、折返換端、自動折返、列車自動運行ato使能和ato監(jiān)督；

所述列車速度管理防護模塊210用于參數更新、輪徑校驗、限速計算和超速防護；

所述模式管理模塊211用于預設最高駕駛模式、級別轉換和兩端可疑標志管理；

所述站臺停車和防護模塊212用于停車管理、發(fā)車防護和站臺緊急停車按鈕響應。

具體地，如圖3所示，所述oc105包括：oc主程序模塊301、資源鎖管理模塊302、通信列車管理模塊303、區(qū)域鎖管理模塊304、設備控制模塊305、數據通信模塊306、初始化模塊307、數據解包模塊308和數據組包模塊309；

所述oc主程序模塊301用于程序的整體初始化和周期運行，并調度各子模塊運行；

所述資源鎖管理模塊302用于資源鎖的增加和刪除，以及互斥判斷；

所述通信列車管理模塊303用于維護與oc建立連接的vobc的列表；

所述區(qū)域鎖管理模塊304用于對oc管理區(qū)域的封鎖和解封；

所述設備控制模塊305用于控制道岔、屏蔽門和緊急停車按鈕；

所述數據通信模塊306用于數據網絡的發(fā)送和接收；

所述初始化模塊307用于內部結構體和共享變量的初始化設置；

所述數據解包模塊308用于解析數據通信模塊接收到的數據，以及數據有效性和完整性檢查；

所述數據組包模塊309用于對發(fā)送的數據進行組包。

本實施例在滿足傳統(tǒng)全自動駕駛地鐵系統(tǒng)的功能前提下，精簡地面設備，取消地面atp、聯鎖等設備。由列車根據運行計劃，線路資源狀況及自身運行狀態(tài)自主計算行車許可，保證列車在線路上的自主安全運行控制。在保證列車前后方安全距離的基礎上，兩個相鄰的移動閉塞區(qū)域就能以很小的間隔同時前進，使得列車能以允許最大的速度和較小的間隔運行，提高運營效率。該系統(tǒng)還可以降低建設和維護成本、減少中間環(huán)節(jié)、提高性能、降低復雜度、提高可靠性和縮小運行間隔。

圖4示出了本實施例提供的一種軌道交通全自動駕駛精簡方法的流程示意圖，包括：

s401、vobc與前方區(qū)域范圍內的對象控制器oc建立連接，并獲取所述oc中的vobc列表、計軸列表和道岔列表。

具體地，vobc獲取所述vobc列表之后，可以根據vobc列表進行前車識別，以得到相鄰列車，具體包括：

a1、所述vobc從所述oc發(fā)送的所述vobc列表中獲取當前與所述oc有通信的所有列車id。

a2、所述vobc向所述所有列車id對應的目標列車的vobc分別發(fā)送通信請求信息。

a3、所有目標列車的vobc收到所述通信請求信息后，都向所述vobc發(fā)送當前位置。

a4、所述vobc根據所有目標列車的當前位置對應的計軸區(qū)段，對各目標列車進行排序。

a5、對列車前方第一個占用區(qū)段和目標列車的排序結果進行匹配，得到相鄰前車。

具體地，車載設備從oc發(fā)送的信息中獲取當前與oc有通信的列車id；當前車載vobc向之前獲取到的各列車id發(fā)送通信請求信息；周邊列車收到通信請求信息后以通信應答方式回復自身位置；前車識別時對收到的回復信息按所在計軸區(qū)段進行排序；將本車前方第一個占用區(qū)段和列車排序結果進行匹配，搜索相鄰前車。

s402、根據運行計劃中下一停車區(qū)域編號，查詢電子地圖，并根據所述vobc列表、所述計軸列表的邏輯區(qū)段狀態(tài)情況和所述道岔列表進行路徑規(guī)劃。

具體地，vobc首先與前方區(qū)域范圍內的oc建立連接，獲取oc中的vobc列表(由于在其通信范圍內的列車都要與oc進行通信，所以通過oc能夠獲得與其進行通信的所有vobc列表)、計軸列表和道岔列表。然后，根據運行計劃中下一停車區(qū)域編號，查詢電子地圖，結合計軸列表的邏輯區(qū)段狀態(tài)情況進行路徑規(guī)劃。

取消地面atp和聯鎖后，將其功能集成到車載上實現，由傳統(tǒng)的地面控制列車，改為列車自主控制。其主要功能由vobc和oc實現。vobc根據中心行車調服務器下發(fā)的運行計劃，自主智能運行。vobc自己完成進路辦理，設備控制，ma計算。

具體地，車載控制器通過與對象控制器通信獲取前車、道岔、區(qū)段信息，通過與列車通信篩選出前車，通過前車位置，區(qū)段狀態(tài)，道岔狀態(tài)規(guī)劃安全路徑，操作道岔鎖定安全路徑，計算安全位置，計算移動授權實現原有地面atp和聯鎖的功能，主動控制列車運行。

原地面atp主要功能包括：計算車載ma授權。

原聯鎖主要功能包括：設備控制和狀態(tài)采集，設備包括道岔、計軸、屏蔽門、緊急停車按鈕，以及辦理進路。

本實施例的軌道交通全自動駕駛精簡系統(tǒng)不設置地面atp和聯鎖，將地面atp和聯鎖的功能集成到vobc和對象控制器。地面設置對象控制器，采集計軸信息，控制道岔、屏蔽門、緊急停車按鈕。列車通過對象控制器獲取在線列車信息，然后，通過與在線列車通信，計算篩選出前方第一輛列車及其所在位置，從而計算移動授權。

s403、vobc接收所述相鄰前車發(fā)送的列車位置，并根據所述列車位置計算當前列車的安全位置。

具體地，vobc根據前車匯報的列車位置計算安全位置。列車的安全位置包含列車安全車頭位置和列車安全車尾位置，列車安全車頭位置是列車的最大安全前端位置，列車安全車尾位置是列車的最大安全后端位置，列車的安全位置包含了整個列車的長度，如圖5所示。

s404、vobc根據路徑規(guī)劃的結果，篩選出沿途需要控制的目標道岔；

s405、判斷所述目標道岔的狀態(tài)，并根據所述狀態(tài)確定是否搬動道岔；

s406、若需要搬動道岔，則向所述oc發(fā)送道岔獨占鎖申請信息；

s407、若道岔空閑，則向vobc發(fā)送道岔獨占鎖申請成功信息。

具體地，vobc根據路徑規(guī)劃的結果，篩選出沿途需要控制的道岔。判斷道岔狀態(tài)(定位/反位)，決定是否需要搬動道岔。如果需要搬動道岔，那么vobc向oc發(fā)送道岔獨占鎖申請。oc內部維護管轄道岔的狀態(tài)機，如果道岔空閑，則回復vobc道岔獨占鎖申請成功。vobc再向oc發(fā)送搬動道岔命令。oc收到命令后，搬動道岔到指定位置(定位/反位)。如果不需要搬動道岔，那么vobc向oc發(fā)送道岔共享鎖申請。oc內部維護管轄道岔的狀態(tài)機，如果道岔空閑或者已是共享鎖，則回復vobc道岔共享鎖申請成功。如此，繼續(xù)操作規(guī)劃路徑沿途上的其他道岔，完成進路辦理，路徑鎖定。實現原先由聯鎖完成的主要功能。

s408、vobc根據道岔鎖定的結果、安全位置計算結果、邏輯區(qū)段狀態(tài)、前車安全車尾位置、當前位置、區(qū)段限速、線路坡度信息計算移動授權ma。

具體地，vobc根據路徑鎖定的結果、安全位置計算結果、邏輯區(qū)段狀態(tài)、前車安全車尾位置、當前位置、區(qū)段限速、線路坡度等信息計算移動授權ma。列車在ma范圍內追蹤前車行駛，如圖6所示。

進一步地，列車根據運行計劃，獲取前方區(qū)域內oc的vobc列表、計軸列表和道岔列表，并根據電子地圖完成前車識別、路徑規(guī)劃，路徑鎖定，安全位置計算，ma計算。

應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。