一种悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是一种悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法及系统。

背景技术：

悬挂式单轨列车的位置信息是列车运行控制必须的关键参数，这些参数的安全、可靠、准确与否，对列车运行安全至关重要。目前，悬挂式单轨正线信号系统采用移动闭塞、基于无线通信的列车自动控制系统，可以不需要配置划分轨道区段计轴设备，地面信号机，司机根据车载信号行车或列车自动运行。而在车辆段由于作业复杂，采用联锁进路，仅提供联锁系统保证进路安全，在联锁进路线路中，通常利用计轴设备或轨道电路划分轨道区段，通过检测轨道区段占用/空闲，检测列车位置，司机依据地面信号机显示驾驶列车，但由于悬挂式单轨车辆走行轮和导向轮均采用实心橡胶轮胎，并在钢制轨道梁内的走行面上运行，因此，即没有能够满足轨道电路开路和分路的条件，又不具备计轴检测列车轮对的条件，所以不能利用轨道电路实现列车位置检查，同时，在国铁和城轨成熟应用的轨道电路或计轴设备不能实现悬挂式单轨列车占用轨道检测功能，即时将计轴设备进行改进，也不便于安装与维护。

同时，现有技术中已经有在车辆段采用与正线相同的移动闭塞信号系统进行列车位置的追踪的系统，即车辆段不设置信号机，司机根据车载信号行车或列车自动运行，例如，申请号为201710269770x的中国专利公开的一种悬挂式列车在车辆段内位置的自动追踪系统及方法，其采用跟正线相同的移动闭塞信号系统，相应的移动闭塞信号系统虽然可避免安装计轴，但是在车辆段采用与正线相同的移动闭塞信号系统，信号系统投资建设成本高昂；并且基于无线通信的移动闭塞线路端头和道岔区需要增加保护区段长度，因此会增加整个车辆段站场规模，会进一步增加车辆段的施工难度和成本。此外，如果采用移动闭塞，地面就没有信号设备，虽然司机可以直接根据车载设备行车，但是车辆段内的维护人员则会因为无法获取地面信号存在安全隐患。因此，基于通信的列车自动控制系统并不适用于悬挂式单轨列车车辆段的列车运行控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中悬挂式单轨列车车辆段难以安装计轴设备实现悬挂式单轨列车占用轨道检测功能、且在车辆段采用移动闭塞成本高昂的缺陷，提出一种采用虚拟轨道区段的悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法及系统，在车辆段建设低成本的基于虚拟轨道区段的固定闭塞信号系统，在无需安装计轴设备的前提下，也能准确检测到列车在车辆段的位置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法，包括：

根据车辆段线路信息、作业需求以及列车长度在所述车辆段划分多个虚拟轨道区段，根据所划分的虚拟轨道区段在车辆段布设应答器/信标组；

获取列车相对所述应答器/信标组定位信息，根据所述列车定位信息确定列车在车辆段中的实时位置，根据所述列车实时位置与虚拟轨道区段数据计算得到整列车所占用的虚拟轨道区段；

将所述当前车辆段中列车所占用的虚拟轨道区段以及空闲虚拟轨道区段信息发送至联锁设备；以使所述联锁设备将接收到的信息作为联锁检查条件。并且联锁设备会根据联锁检查条件生成进路信号以及联锁设备操作指令，提供地面信号指导列车在车辆段中的运行。

通过在悬挂式单轨列车车辆段根据车辆段线路信息、作业需求以及列车长度划分多个虚拟轨道区段，根据所划分的虚拟轨道区段在车辆段布设应答器/信标组；从而无需实际划分轨道区段的计轴系统即可实现轨道区段的划分，结合相对定位信息、地面联锁设备状态信息即可实现悬挂式单轨列车占用轨道的检测功能，实现对列车在车辆段中的位置检测和跟踪，为列车安全运行控制提供基础。

根据一种具体的实施方式，上述悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法中，所述获取列车的定位信息包括：

通过列车车头获取的应答器/信标id、列车运行的相对距离、列车运行方向和联锁设备状态信息，查询列车车头对应的下一应答器/信标id，根据所述下一应答器/信标id的距离信息判断所述列车定位信息是否丢失下一应答器信息，若否，则以当前列车定位信息为列车定位信息，若是，则根据所述下一应答器/信标id的距离信息对所述列车定位信息进行修正，并提示告警；

具体的，所述联锁设备状态信息为道岔数据(道岔方向)，从联锁设备处获取；所述列车运行方向由列车获取的一组应答器/信标组信息计算所得。

根据一种具体的实施方式，上述悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法中，接收所述联锁设备发出的设备操作信息和联锁设备状态，根据所述联锁设备状态更新车辆段中的虚拟轨道区段占用/空闲信息。

在本发明进一步的实施例中，采用上述悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法检测列车位置的系统，包括：

悬挂式单轨测速定位子系统，包括：预先布设的应答器/信标组；所述悬挂式单轨测速定位子系统用于获取列车相对所述应答器/信标组的定位信息，并输出列车定位信息至车辆段列车位置检测系统；其中，所述预先布设的应答器/信标组与车辆段上划分多个虚拟轨道区段具有一一映射关系；

所述车辆段列车位置检测子系统用于根据所述列车定位信息确定列车在车辆段中的实时位置，以及，根据列车实时位置与虚拟轨道区段数据计算得到整列车所占用的虚拟轨道区段，以及，将所述整列车所占用的虚拟轨道区段以及当前车辆段中的空闲虚拟轨道区段信息发送至联锁设备；

所述联锁设备能够以所述整列车所占用的虚拟轨道区段以及当前车辆段中的空闲虚拟轨道区段信息为联锁检查条件。

在本发明进一步的实施例中，在悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统中，所述联锁设备被配置为：根据所述联锁检查条件执行联锁检查后，生成联锁进路和/或设备操作指令，以及，执行所述设备操作指令，将执行操作后的联锁设备状态发送至所述车辆段列车位置检测系统；以使所述车辆段列车位置检测系统根据所述联锁设备状态更新车辆段中的虚拟轨道区段占用/空闲信息及虚拟轨道区段状态信息。

在本发明进一步的实施例中，在悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统中，所述车辆段列车位置检测子系统包括：第一通讯模块、列车位置计算模块、基础数据模块、虚拟轨道区段占用-空闲检查模块、第二通讯模块；

所述基础数据模块用于预先存储当前车辆段上的虚拟轨道区段数据、应答器/信标数据和当前线路上的列车运行数据；

列车位置计算模块用于通过所述第一通讯模块接收所述悬挂式单轨测速定位子系统发送的列车定位信息，以及，根据列车对应的下一应答器/信标id的距离信息判断所述列车定位信息是否准确，若是，则以当前列车定位信息为列车定位信息，若否，则根据所述下一应答器/信标id的距离信息对所述列车定位信息进行修正；并根据所述基础数据模块中存储的应答器/信标数据以及所述列车定位信息计算列车实时位置，并将所述列车位置传输至所述虚拟轨道区段占用-空闲检查模块；其中，所述联锁设备状态信息为道岔数据；

虚拟轨道区段占用-空闲检查模块用于根据所述列车定位信息与基础数据模块中存储的列车数据、虚拟轨道区段数据计算得到整列车所占用的虚拟轨道区段数据，以及，将所述整列车所占用的虚拟轨道区段数据以及当前车辆段中的空闲虚拟轨道区段信息通过所述第二通讯模块发送至联锁设备。

在本发明进一步的实施例中，在悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统中，所述虚拟轨道区段数据包括：区段id、区段名、区段状态、入库方向区段id和出库区段id，区段名与联锁系统中存储的区段名一一对应，虚拟轨道区段状态由联锁系统根据列车进路信息更新；

所述道岔数据包括：道岔id、道岔名、道岔状态(直向/侧向)，，道岔名与联锁系统中道岔名一一对应，道岔状态由联锁系统更新；

应答器/信标基础数据表包括：应答器/信标id、入库方向直向应答器/信标id、距离lzr、入库方向侧向应答器/信标id、距离lcr、出库方向直向应答器/信标id、距离lzc、出库方向侧向向应答器/信标id、距离lcc；

所述列车数据包括：列车id、列车长度和列车端部距离应答器读取器距离。

在本发明进一步的实施例中，在悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统中，所述车辆段列车位置检测子系统还包括：

告警模块，所述告警模块用于在所述列车位置检测模块检测到列车定位信息不准确时，通过所述第二通讯模块向所述联锁设备发出状态告警信号。

在本发明进一步的实施例中，在悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统中，所述第一通讯模块为车地无线通讯设备，所述第二通讯模块为串口通讯模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过在悬挂式单轨列车车辆段根据车辆段线路信息、作业需求以及列车长度划分多个虚拟轨道区段，根据所划分的虚拟轨道区段在车辆段布设应答器/信标组；从而无需实际划分轨道区段的计轴系统即可实现轨道区段的划分，结合相对定位信息、地面联锁设备状态信息即可实现悬挂式单轨列车占用轨道的检测功能，实现对列车在车辆段中的位置检测和跟踪，为列车安全运行控制提供基础。本发明在在悬挂式单轨列车车辆段所采用的基于虚拟轨道区段的固定闭塞信号系统，相较于正线的移动闭塞信号系统较大地降低了工程成本，同时相应的地面设备状态信息也能够为车辆段内的维护人员提供地面信号，从而无需额外增加安全防护设备即可为地面维护人员提供安全提示信息，有效保证地面维护人员的安全。

附图说明：

图1是本发明示例性实施例的悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法；

图2是本发明示例性实施例的悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统结构框图；

图3a是本发明示例性实施例的信标布置示意图1；

图3b是本发明示例性实施例的信标布置示意图2(与图3a为一组相对布置示意图)；

图4a是本发明示例性实施例的信标布置示意图3；

图4b是本发明示例性实施例的信标布置示意图4(与图3a为一组相对布置示意图)；

图5是本发明示例性实施例的车辆段列车位置检测应用案例示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

图1示出了本发明示例性实施例的基于虚拟轨道区段的悬挂式单轨车辆段列车位置检测方法，包括：

根据车辆段线路信息、作业需求以及列车长度在所述车辆段划分多个虚拟轨道区段，根据所划分的虚拟轨道区段在车辆段布设应答器/信标组；

获取列车相对所述应答器/信标组定位信息，根据所述列车定位信息确定列车在车辆段中的实时位置，根据所述列车实时位置与虚拟轨道区段数据计算得到整列车所占用的虚拟轨道区段；其中，虚拟轨道区段数据包括：车辆段中各个虚拟轨道区段的里程数据和编号等数据；

将所述当前车辆段中列车所占用的虚拟轨道区段以及空闲虚拟轨道区段信息发送至联锁设备；以使所述联锁设备接收所述虚拟轨道区段占用/空闲信息、空闲虚拟轨道区段信息，并将所述虚拟轨道区段占用/空闲信息、空闲虚拟轨道区段信息作为联锁检查条件。并且联锁设备会根据联锁检查条件生成进路信号以及联锁设备操作指令，提供地面信号指导列车在车辆段中的运行。

在本发明进一步的实施例中，图2示出了本发明示例性实施例的基于虚拟轨道区段的悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统，包括：悬挂式单轨测速定位子系统，用于获取列车定位信息，并输出所述列车定位信息至车辆段列车位置检测系统；

悬挂式单轨测速定位子系统，包括：预先布设的应答器/信标组；所述悬挂式单轨测速定位子系统用于获取列车相对所述应答器/信标组的定位信息，并输出列车定位信息至车辆段列车位置检测系统；其中，所述预先布设的应答器/信标组与车辆段上划分多个虚拟轨道区段具有一一映射关系；

所述车辆段列车位置检测子系统用于根据所述列车定位信息确定列车在车辆段中的实时位置，以及，根据列车实时位置与虚拟轨道区段数据计算得到整列车所占用的虚拟轨道区段，以及，将所述整列车所占用的虚拟轨道区段以及当前车辆段中的空闲虚拟轨道区段信息发送至联锁设备；

所述联锁设备能够以所述整列车所占用的虚拟轨道区段以及当前车辆段中的空闲虚拟轨道区段信息为联锁检查条件，进而进行联锁检查与条件办理，生成联锁进路和/或停止的设备指令操作，在设备执行相应的设备指令操作后(例如道岔方向改变、信号灯显示等)，将所述联锁设备状态发送至所述车辆段列车位置检测系统。

具体的，所述悬挂式单轨车辆段列车位置检测系统包括信息接收模块、列车位置计算模块、虚拟轨道区段“占用/空闲”检查模块、基础数据模块及信息发送模块，所述悬挂式单轨测速定位系统是基于通信的列车自动控制系统的子系统，用于生成并发送列车车号、列车运行方向和“应答器/信标编号 运行距离 方向”信息，在车辆段内为实现列车位置检测，需要在车辆段内的轨道梁安装无源应答器或信标，所述的车辆段联锁系统用于获得车辆段道岔设备定反位状态；所述的信息接收模块用于接收悬挂式单轨测速定位系统发送的列车车号、列车运行方向和“应答器/信标编号 运行距离 运行方向”信息，并接收来自车辆段联锁系统反馈的道岔设备定反位状态信息，并将所述的列车车号、列车运行方向、“应答器/信标编号 运行距离 运行方向”和道岔定反位状态信息发送给列车位置计算模块，所述的基础数据模块用于存储车辆段站场的线路数据、虚拟轨道区段数据、道岔数据和段内无源应答器/信标数据，并将线路数据、道岔数据和段内无源应答器/信标数据提供给列车位置计算模块，将虚拟轨道区段数据提供给虚拟轨道区段“占用/空闲”检查模块；所述的列车位置计算模块将列车运行方向、“应答器/信标编号 运行距离 运行方向”、道岔定反位状态、线路数据、道岔数据、用于计算列车在车辆段内的位置，所述的虚拟轨道区段“占用/空闲”检查模块获取列车位置计算模块计算的列车位置和基础数据中的虚拟轨道区段数据，判断列车所在的虚拟轨道区段，并将虚拟轨道区段的占用信息实时发送给车辆段联锁，同时判断列车是否出清上一个虚拟轨道区段，并将出清空闲的虚拟轨道区段信息发送给车辆段联锁。

优选的，所述悬挂式单轨测速定位系统，是为了满足列车在正线上运营而配置的系统，在悬挂式单轨的车辆段内，应在轨道梁上布置应答器/信标编号，用于列车读取绝对位置里程，应在车辆段内无线覆盖，用于传输列车发送的列车车号、列车运行方向、“应答器/信标编号 运行距离”信息。

悬挂式单轨测速定位系统包括车载的测速传感器、应答器/信标读取设备、车载计算机和地面应答器/信标构成。车载应答器/信标读取设备读取地面应答器/信标信息(应答器/信标id号)，实现列车的精确定位；测速传感器通过数轮对的方式，实现列车相对(应答器/信标)的列车定位和判断运行方向(入库和出库方向)。车载计算机生产“列车id 应答器/信标编号 运行距离 方向”定位信息，并通过车地无线通信周期性将该信息传输给地面列车位置检测系统。

所述的车辆段联锁系统，用于接收列车位置检测系统传输的列车所占用的虚拟轨道区段以及空闲虚拟轨道区段信息，并以接收到的信息作为联锁检查条件，根据联锁检查条件办理联锁进路和指令操作，又联锁设备执行指令操作(道岔、信号机)向列车位置检测系统输出联锁设备(道岔开向、信号机)状态；若为联锁进路，则列车会进行进路，联锁设备也会向列车位置检测系统传输列车即将进入的虚拟轨道区段编号。

所述的列车位置检测系统，包括信息接收模块、列车位置计算模块、基础数据模块、虚拟轨道区段“占用/空闲”检查模块、信息发送模块和告警模块构成。

所述信息接收模块通过车地无线通信系统接收测速定位系统的定位信息，通过串口或rj45接收联锁系统联锁设备状态信息；

所述基础数据模块包括虚拟轨道区段数据、应答器/信标数据、道岔数据和列车数据；

所述的虚拟轨道区段，是不通过物理设备将整个车辆段线路划分成虚拟的区段。虚拟轨道区段数据包括：区段id、区段名、区段状态、入库方向区段id和出库区段id，区段名与联锁系统中区段名一一对应，区段状态由联锁系统更新；

道岔数据：道岔id、道岔名、道岔状态(直向/侧向)，道岔名与联锁系统中道岔名一一对应，道岔状态由联锁系统更新；

列车数据：列车id、列车长度和列车端部距离应答器读取器距离(含安全距离)；

应答器/信标基础数据表：应答器/信标id、入库方向直向应答器/信标id、距离lzr、入库方向侧向应答器/信标id、距离lcr、出库方向直向应答器/信标id、距离lzc、出库方向侧向向应答器/信标id、距离lcc；(其中，图3a与图3b示出了一组信标布置示意图；图4a与图4b示出了另一组信标布置示意图)

应答器/信标表

应答器/信标-虚拟轨道区段关系表：区段id、入库方向起点应答器/信标id、距离lzr、入库方向终点应答器/信标id、距离lcr、出库方向起点应答器/信标id、距离lzc、出库方向终点应答器/信标id、距离lcc；

应答器/信标-道岔关系表：道岔id、岔尖应答器/信标id、岔尾直向应答器/信标id和岔尾侧向应答器/信标id；

所述的列车位置计算模块，通过列车定位信息和基础数据，计算列车车头车尾位置；计算方法如下：

第一步：获取到某列车定位信息(列车id 应答器/信标id 距离(getl) 运行方向)；

第二步：通过定位信息和应答器/信标基础数据，判断列车是否漏读应答器/信标，通过应答器/信标id(getid)、运行方向和道岔方向，查询下一个应答器/信标id(nextid)，以及与nextid的距离nextl；

若getl≥nextl,列车位置检测系统通过信息发送模块向联锁系统发送丢失读取应答器告警信息，定位信息修订为nextid nextl-getl进入第三步；

若getl＜nextl，进入第三步；

第三步：通过定位信息和列车数据，计算车头和车位位置(应答器id和距离)；

第四步：通过车头车位(应答器id和距离)和区段数据，计算车头和车尾所占用虚拟轨道区段；

第五步：通过车头车位所在区段和区段数据，计算整列车所占用虚拟轨道区段；

第六步：将所该列车所占用区段信息通过信息发送模块发送给联锁系统，联锁系统根据联锁条件检查后，将所发送区段信息反馈给列车位置检查系统，更新基础数据区段数据状态。

实施例2

在本发明进一步的实施例中，如图5所示：列车l001过道岔3侧向入库；

虚拟轨道区段：1dg、2dg、3dg、4dg、5dg；

应答器/信标：xb001、xb002、xb003、xb004、xb005；

道岔：3；

虚拟分割点：1dg虚拟分割点nr(1dg)；2dg虚拟分割点nc(2dg)、nr(2dg)；3dg虚拟分割点nc(3dg)、ncr(3dg)、ncc(3dg)；4dg虚拟分割点nc(4dg)；5dg虚拟分割点nc(5dg)。

nr(1dg)位置等于nc(1dg)位置；nr(1dg)位置等于nc(3dg)位置；ncr(3dg)位置等于nc(5dg)位置；nzr(3dg)位置等于nc(4dg)位置。

l001列车长度l列，列车读取器至列车端部l端，列车安全距离l安，列车读取信标后运行距离l信标；

列车l001周期性发送dwmsg(l001，xb003，l信标，入库)；

3dg所在的道岔3在反位状态；

列车l001头部位置＝xb003 l信标 l端部 l安，其位置在nc(3gd)与ncr(3gd)之间，所以l001列车车头占用3gd；

列车l001尾部位置＝xb003 l列-l信标-l端部-l安，因为l列-l信标-l端部-l安大于xb003到xb001的距离，则将列车l001尾部位置可换算成xb001 l(xb003：xb001)-(l列-l信标-l端部-l安)，其位置在nc(2gd)与nr(3gd)之间，所以l001列车车位占用2gd；

根据2gd至3dg通过道岔3侧向，且以2gd和3dg之间连续的虚拟轨道区段为2gd、3dg，因此判定l001列车占用2gd、3dg。

若列车l001此刻周期性发送dwmsg(l001，xb002，l信标，入库)；l信标大于xb002与xb003之间的距离，说明l001列车漏读了xb003，输出告警，且将发送的dwmsg(l001，xb002，l信标，入库)信息换算成dwmsg(l001，xb003，l信标-l(xb002：xb003)，入库)，以对列车定位信息进行修正，再根据修正后的列车定位信息计算列车实时位置，根据所述列车实时位置与虚拟轨道区段数据计算得到整列车所占用的虚拟轨道区段，并传输给联锁设备，由此实现对列车在车辆段中的位置检测和跟踪，为列车安全运行控制提供基础。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。