一种地面主动的列车精确停车方法及系统与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种地面主动的列车精确停车方法及系统。


背景技术：

2.城市轨道交通和城际列车因为行车间隔短、客流密度大、采用站台候车的方式，配备站台门保护站台区域乘客人身安全；列车停车后当且仅当列车车门和站台门相对偏差在一定误差范围内时，才允许打开车门和站台门，因此车门和站台门精确对位实现精确停车是提高运输安全与效率的重要手段。
3.城市轨道交通和城际列车的驾驶模式可简单分为列车自动驾驶和人工驾驶两种。正常情况下，地铁列车依靠列车自动驾驶系统，实现列车的自动驾驶及准确对标停车。列车自动驾驶系统ctcs（china train control system）由车载设备和地面设备组成。地面设备安装在车站或者中心的设备机房，车载设备安装在列车上。简单来说，车载设备随着列车运行，在靠近地面信标时，列车获取或者校正列车位置，并实时发送指令实现列车运行速度的自动调整及位置的定位。
4.当列车快要进入站台时，经过第一个信标的时候，开始第一次校正，计算自己的位置和当前速度，同时计算出列车应该输出的牵引力和制动力，使列车在进站过程中不断的调整速度。经过多次速度调整之后，控制列车正好停在停车点的位置，从而实现精确停车。当停车精度小于一定阈值时（50cm）时，车载通过地面设备进行车地联动打开车门和站台门。如果停车精度大于这个阈值，需要司机手动驾驶列车调整停车位置，然后手动打开车门。
5.现有城市轨道交通和城际列车运行控制系统大多基于应答器进行精确停车，车载接收应答器后进行位置校准，并根据停车点控制列车进行精确停车；停稳后，车载判断停车误差小于一定范围（一般不大于50cm），车载通过地面设备进行车地联动打开车门和站台门。应答器设备易于受到电磁干扰，特别是在中低速磁悬浮线路，该问题尤为明显；电磁干扰可导致应答器信息丢失或者不能解析，致使列车停车精度受扰，影响运行效率。因此，现有技术中有设计基于激光定位的城市轨道交通列车精确停车方法，例如专利文献（cn108515987a）公开了通过激光测距传感器测量计算获得列车运行数据（距离、速度和加速度数据），并将列车运行数据通过轨旁连接盒传送至联锁单元，联锁单元接收处理后发送至移动授权单元和ats控制中心，轨旁无线传输单元将列车运行数据通过无线传输发送至车载控制器，车载控制器接收数据后生成速度
‑
距离防护曲线，实现列车在安全停车点前的精确停车。
6.由此可见，现有技术中，虽然公开了采用激光测距应用于列车精确停车中，但该方法在实现列车的精确停车过程中依靠车载设备实现，地面设备不能发挥防护和安全卡控功能，从而产生地面设备主动性不高影响系统安全性的问题。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明提出了一种地面主动的列车精确停车方法，该方法包括：列车进入站台区域时，vobc（车载控制器）打开车载激光发射器，车载激光发射器发送激光信号至相邻地面激光接收器；相邻地面激光接收器接收激光信号，并将激光信号转换为电信号；速度位置处理器根据相邻地面激光接收器之间的间距，以及相邻地面激光接收器转换电信号的时间间隔计算列车当前的速度和位置，并将该速度和位置发送至联锁设备；联锁设备判断列车是否停稳和停准；若联锁设备确定列车停稳停准后，则将停稳停准信息发送至vobc；vobc接收停稳停准信息，并向联锁设备发送车门站台门联动命令；联锁设备接收车门站台门联动命令，向站台门发送开门命令，完成车门站台门联动，从而实现列车精确停车。
8.进一步地，列车当前的速度计算为：v
当前
=s/δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，v
当前
表示列车当前的速度，s表示相邻地面激光接收器之间的间距，δt表示相邻地面激光接收器产生的电信号之间的时间间隔。
9.进一步地，列车当前的位置根据列车当前的速度计算：d=p
r最后
v
当前
t
偏移
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，d表示当前列车位置，p
r最后
表示经过的最后一个地面激光接收器的标定位置；v
当前
表示列车当前的速度，t
偏移
表示列车按照当前的速度运行偏移的时间。
10.进一步地，列车停稳判断为：联锁设备在预设时间内接收的列车当前速度小于预设阈值，则认为列车停稳。
11.进一步地，列车停准判断为：联锁设备计算列车车门位置和站台门位置的差值，若差值小于预设阈值，则认为列车停准。
12.进一步地，列车车门位置计算如下：d=d
‑
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）其中，d表示列车车门位置，d表示列车当前位置，y表示车载激光发射器至列车车门的固定距离。
13.进一步地，联锁设备确定列车停稳停准后，通过车地无线网络将停稳停准信息发送至vobc。
14.进一步地，vobc向联锁设备发送车门站台门联动命令后，联锁设备再次校核列车是否停稳停准；若是，则联锁设备向站台门发送开门命令，完成车门站台门联动。
15.本发明还设计了一种地面主动的列车精确停车系统，该系统包括车载设备和地面设备，车载设备由vobc和车载激光发射器组成，地面设备由地面激光接收器、速度位置处理器和联锁设备组成；其中，vobc用于打开车载激光发射器；车载激光发射器用于发送激光信号至相邻地面激光接收器；相邻地面激光接收器用于接收激光信号，并将激光信号转换为电信号；速度位置处理器用于根据相邻地面激光接收器之间的间距，以及相邻地面激光接
收器转换电信号的时间间隔计算列车当前的速度和位置，并将该速度和位置发送至联锁设备；联锁设备用于判断列车是否停稳和停准，以及将列车停稳停准信息发送至vobc；vobc用于接收列车停稳停准信息，并向联锁设备发送车门站台门联动命令；联锁设备用于接收车门站台门联动命令，并向站台门发送开门命令，完成车门站台门联动。
16.进一步地，速度位置处理器用于计算列车当前的速度，所述列车当前的速度计算公式为：v
当前
=s/δt。
17.进一步地，速度位置处理器用于计算列车当前的位置，所述列车当前的位置根据列车当前的速度计算：d=p
r最后
v
当前
t
偏移
。
18.进一步地，联锁设备用于判断列车是否停稳为：联锁设备在预设时间内接收的列车当前速度小于预设阈值，则认为列车停稳。
19.进一步地，联锁设备用于判断列车是否停准为：联锁设备用于计算列车车门位置和站台门位置的差值，若差值小于预设阈值，则认为列车停准。
20.进一步地，列车车门位置计算为：d=d
‑
y。
21.进一步地，联锁设备还用于：接收vobc发送的车门站台门联动命令后，二次校核列车是否停稳停准。
22.本发明提供的一种地面主动的列车精确停车方法和系统，基于车载激光发送和地面激光接收，由地面设备速度位置处理器实现列车速度和位置的测定，并通过vobc和联锁设备相互配合，同时增加了联锁设备二次校核列车是否停稳停准，从而完成列车精确停车功能，达到提高地面主动性进而全面提高系统安全性的技术效果。
23.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1示出了本发明实施例中地面主动的列车精确停车方法流程示意图；图2示出了本发明实施例中地面主动的列车精确停车系统示意图。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.参照图1，本发明提供一种地面主动的列车精确停车方法，该方法包括以下步骤：列车进入站台区域时，车载vobc（车载控制器）打开车载激光发射器，车载激光发射器发送激光信号至相邻地面激光接收器；相邻地面激光接收器接收激光信号，并将激光信号转换为电信号；速度位置处理器根据相邻地面激光接收器之间的间距，以及相邻地面激光接收器转换电信号的时间间隔计算列车当前的速度和位置，并将该速度和位置发送至联锁设备；联锁设备判断列车是否停稳和停准；若联锁设备确定列车停稳停准后，联锁设备通过车地无线网络将停稳停准信息发送至vobc；vobc接收停稳停准信息，并向联锁设备发送车门站台门联动命令；联锁设备接收车门站台门联动命令，向站台门发送开门命令，完成车门站台门联动，从而实现列车精确停车。
28.上述方法步骤中，列车当前的速度计算如公式（1）所示：v
当前
=s/δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，v
当前
表示列车当前的速度，s表示相邻地面激光接收器之间的间距，δt表示相邻地面激光接收器产生的激光信号之间的时间间隔。
29.列车当前的位置计算如公式（2）所示：d=p
r最后
v
当前
t
偏移
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，d表示当前列车位置，p
r最后
表示经过的最后一个地面激光接收器的标定位置；v
当前
表示列车当前的速度，t
偏移
表示列车按照当前的速度运行偏移的时间。
30.所述联锁设备判断列车是否停稳为：联锁设备在一定时间内（例如可配置为2s）收到的列车当前速度小于一定阈值（例如可配置为3km/h），则联锁设备认为列车停稳；所述联锁设备判断列车是否停准为：联锁计算列车车门位置和站台门位置的差值，如果差值小于一定阈值（例如可配置30cm），则联锁设备认为列车停准，所述列车车门位置计算如公式（3）所示：d=d
‑
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）其中，d表示列车车门位置，d表示列车当前位置，y表示车载激光发射器至列车车门的固定距离。
31.上述方法步骤中，联锁设备与vobc之间的信息交互可以通过lte或者其他无线通信网络完成。
32.同时，列车在进入车站之前和驶离车站之后，通过vobc控制车载激光发射器的电源开关。在列车进站前，vobc控制车载激光发射器电源，保持激光发射处于关闭状态；在列车驶离车站之后，vobc关闭车载机关发射器电源，将激光发射转到关闭转态。
33.列车驶离车站之后，vobc关闭车载激光发射器电源，将激光发射转到关闭状态。
34.另外，本发明还提供了一种地面主动的列车精确停车系统，所述系统包括车载设备和地面设备，车载设备由vobc和车载激光发射器组成，地面设备由地面激光接收器、速度位置处理器和联锁设备组成。
35.上述系统中，vobc用于打开车载激光发射器；
车载激光发射器用于发送激光信号至相邻地面激光接收器；相邻地面激光接收器用于接收激光信号，并将激光信号转换为电信号；速度位置处理器用于根据相邻地面激光接收器之间的间距，以及相邻地面激光接收器转换电信号的时间间隔计算列车当前的速度和位置，并将该速度和位置发送至联锁设备；联锁设备用于判断列车是否停稳和停准，以及将列车停稳停准信息发送至vobc；vobc用于接收列车停稳停准信息，并向联锁设备发送车门站台门联动命令；联锁设备用于接收车门站台门联动命令，并向站台门发送开门命令，完成车门站台门联动。
36.上述系统中，联锁设备用于判断列车是否停稳为：联锁设备在预设时间内接收的列车当前速度小于预设阈值，则认为列车停稳。
37.上述系统中，联锁设备用于判断列车是否停准为：联锁设备计算列车车门位置和站台门位置的差值，若差值小于预设阈值，则认为列车停准。
38.上述系统中，联锁设备还用于：接收vobc发送的车门站台门联动命令后，二次校核列车是否停稳停准。
39.上述系统中，vobc还用于控制车载激光发射器的关闭。
40.综上所述，本发明提供的一种地面主动的列车精确停车方法和系统，基于车载激光发送和地面激光接收，由地面设备速度位置处理器实现列车速度和位置的测定，并通过vobc和联锁设备相互配合。同时增加了联锁设备二次校核列车是否停稳停准，从而完成列车精确停车功能，达到提高地面主动性进而全面提高系统安全性的技术效果。
41.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。