基于车车通信的降级列车紧急救援方法及装置与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，具体地涉及一种基于车车通信的降级列车紧急救援方法以及基于车车通信的降级列车紧急救援系统。


背景技术：

2.传统的轨道交通行业均采用专有网络来保证系统的安全性，采用冗余设计来提高系统可靠性。但网络故障导致的信号系统故障至今依然是轨道交通行业一个难以解决的问题。
3.发明人发现，现有技术中一般采用专有网络和公有网络融合，实现公网调度系统和lte-r专网行车调度系统的通信对接。随着列车信号系统智能化更加明显，全自动无人驾驶的列车无司机，当专有网络故障发生的时候需要救援人员从站台出发赶到故障地，需要花费比较大的人力物力财力，并且乘客长时间待在故障地点，会引起骚动。故障救援是我们必须要考虑的事情，怎么样减少故障带来的影响是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的目的是提供一种基于车车通信的降级列车紧急救援方法及装置，该紧急救援方法能够在通信专有网络故障时自动重启专有网路交换机，若重启交换机无法恢复网络，则会启动备用的公有网络进行自主救援，达到快速完成救援的目的。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于车车通信的降级列车紧急救援方法，包括：
6.获取列车与地面系统及列车与前车和后车的通信专有网络的通信状态；
7.根据所述通信状态判断所述列车的通信专有网络是否发生故障；
8.若确定所述通信专有网络故障，重启所述列车的车载专有网络交换机；
9.判断所述车载专有网络交换机重启后所述通信专有网络是否恢复；
10.若确定所述车载专有网络未恢复，启用所述列车的车载公有网络交换机，建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信。
11.通过所述通信公有网络执行紧急救援操作。
12.本发明第二方面提供一种基于车车通信的降级列车紧急救援装置，包括：
13.存储器：用于存储计算机程序；
14.处理器：用于执行所述计算机程序，以实现以下步骤：
15.获取列车与地面系统及列车与前车和后车的通信专有网络通信状态；
16.根据所述通信状态判断所述列车的通信专有网络是否发生故障；
17.若确定所述通信专有网络故障，重启所述列车的车载专有网络交换机；
18.判断所述车载专有网络交换机重启后所述通信专有网络是否恢复；
19.若确定所述车载专有网络未恢复，启用所述列车的车载公有网络交换机，建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信；
20.通过所述公有网络执行紧急救援操作。该装置依托于车载设备上安装专有网络和公有网络，在保证系统安全性的前提下采用了专网自动重启，专网和公网融合的方式提高了系统的可用性，在系统发生故障后可以尽快投入运营。
21.另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的基于车车通信的降级列车紧急救援方法。
22.通过上述技术方案，列车在发生专有网络通信故障后能够快速获得救援，故障车自动运行到站台，救援人员在站台救援即可，降低了救援成本。
23.本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
24.附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
25.图1是本发明一种实施方式提供的基于车车通信的降级列车紧急救援方法流程图；
26.图2是本发明一种实施方式提供的基于车车通信的降级列车紧急救援系统框图；
27.图3是本发明一种实施方式提供的基于车车通信的降级列车紧急救援方法具体流程图。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
29.本发明涉及的列车需要能够提供专有网络和公有网络两种，在一些实施例中，专有网络可以是lte-u或者lte-m专有网络，用于正常情况下的车-地和车-车通信；公有网络可以是常用的移动网络，例如4g，5g网络，仅用于在专有网络发生故障时的暂时通信。在其他一些实施例中，专有网络也可以是5g专网等。本发明以lte-u或者lte-m专有网络为例进行详细说明。
30.图1是本发明一种实施方式提供的基于车车通信的降级列车紧急救援方法流程图。如图1所示，所述方法包括：
31.获取列车与地面系统及列车与前车和后车的通信专有网络的通信状态；
32.根据所述通信状态判断所述列车的通信专有网络是否发生故障；
33.若确定所述通信专有网络故障，重启所述列车的车载专有网络交换机；
34.判断所述车载专有网络交换机重启后所述通信专有网络是否恢复；
35.若确定所述车载专有网络未恢复，启用所述列车的车载公有网络交换机，建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信；
36.通过所述公有网络执行紧急救援操作。
37.若车载专有网络交换机重启后所述通信专有网络是否恢复，则列车缓解制动重新投入运行。列车在行驶过程中通过专有网络按通信周期与地面系统及前车和后车进行通信，在通信周期中，列车会保存当前通信周期中的前车和后车的信息，前车和后车的信息包
括前车和后车标识、前车和后车的位置、当前通信时间节点等等。若列车与地面系统及前车和后车的通信全部中断，则专有网络发生故障；此时车辆会因通信故障制动在正线上。检测到专有网络发生故障后，首先自动重启专有网络交换机，若重启后专有网络恢复成功，列车与地面系统或前车和后车通信正常，则列车缓解制动重新投入运行；否则需要开启公有网络，通过公有网络进行紧急救援。
38.在一些实施例中，可以设置专有网络交换机的重启次数，当达到重启次数后，网络仍然未恢复，则判定网络无法恢复，这时才开启公有网络进行紧急救援。
39.在一些实施例中，所述建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信通过所述列车的通信公有网络执行紧急救援操作，包括：
40.通过所述列车历史保存的前车和后车的信息呼叫所述列车的前车和后车，建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信。前车和后车的信息包括前车和后车标识，前车和后车标识类似与车辆身份id，全球唯一，车与车之间通过车辆身份id来呼叫对方。
41.在一些实施例中，通过所述公有网络执行紧急救援操作，包括：
42.将所述列车自车的故障信息传输到前车和后车，请求前车和后车通过所述前车和后车的通信专有网络向控制中心上报所述列车的故障信息。
43.列车车车、车地专有网络通信出现故障后，列车制动在正线上，列车将无法通过专有网络与中心或者其他列车通信，开启公有网络使列车能够通过公有网络短暂与其他列车进行通信，请求其他列车通过专有网络向中心上报故障信息，这样能够及时上报故障信息。在任何情况下，中心接收到列车故障信息后都会对同一轨道线路上的列车进行紧急调度，以避免发生安全事故，专有网络通信故障情况下也不例外，在本发明中，前车和后车接收到转发请求后，会立即向中心上报所述故障信息，中心接收到前车和后车转发的故障信息后，能够快速作出响应，协调调度需要行经故障列车制动区域的其他列车，人工干预禁止其它车辆进入该故障区域，保障列车行车安全。同时，中心与车之间的通信仍然是通过专有网络进行，保障了中心的数据安全性。
44.在本实施例中，所述故障信息包括所述列车制动在正线上的位置信息和所述列车的通信专有网络故障信息，网络故障信息即lte-u/m专网故障信息。列车制动在正线上的位置信息能够用于中心锁定需要进行安全管控的区域，避免发生安全事故，列车通信专有网络故障信息能够便于中心获取到车辆异常，安排维修、救援以及乘客乘降作业。
45.在其他一些实施例中，所述列车制动在正线上后，按照通信中断前的最后一次获取到的前车位置作为危险点进行防护。通信故障后，列车与其他列车之间的通信中断，其他列车的行驶信息也无法传输到故障列车，但是故障上报后，中心会进行调度，故障列车以最后一次获取到的前车位置作为危险点，能够保障故障列车与相邻列车之间的行车安全。
46.在其他一些实施例中，所述通过所述公有网络执行紧急救援操作，包括：
47.根据所述列车制动在正线上的位置信息和所述列车的车载系统中存储的电子地图，搜索列车运行前方最近站台的位置；
48.根据所述通信专有网络通信中断前所述列车最后一次获取到的前车位置，判断所述列车制动在正线上的位置到列车运行前方最近站台之间是否存在同向运营的前车：
49.若存在，判断所述前车与所述列车之间的距离是否满足虚拟挂靠条件，即判断距离是否小于一个车长；若满足，则向所述前车发起虚拟连挂申请，以将所述列车与所述前车
连挂组成虚拟编组列车，并在该虚拟编组列车行驶至前方最近站台后解除连挂；若不满足，则开启所述列车的雷达探测器，并控制所述列车限速运行至前方最近站台；
50.若不存在，则开启所述列车的雷达探测器，并控制所述列车限速运行至前方最近站台。解除连挂后，故障列车在该最近的站台进行救援微信，前车继续按照计划进行运营。
51.距离往往指的是两点之间的直线，但是铁路轨道修建过程中需要考虑地形等因素，不一定会是直线，因此在判断是否存在同向运营的前车时基于铁路轨道地图、列车制动在正线上的位置、前方最近站台的位置以及列车最后一次获取到的前车位置来计算路程。然后通过列车与前车之间的路程以及列车与前方最近站台之间的路程来确定前方是否存在同向运营的前车。
52.具体包括：
53.根据列车制动在正线上的位置和前方最近站台的位置确定第一路程，所述第一路程表示列车与前方最近站台之间的轨道路程；
54.根据列车制动在正线上的位置和列车最后一次获取到的前车位置确定第二路程，所述第二路程表示列车与前车之间的轨道路程；
55.比较第一路程以及第二路程：
56.若第一路程大于第二路程，则所述列车制动在正线上的位置到列车运行前方最近站台之间存在同向运营的前车；
57.若第一路程小于或等于第二路程，则所述列车制动在正线上的位置到列车运行前方最近站台之间不存在同向运营的前车。
58.需要说明的是，路程的具体计算方法为现有技术，例如地图导航中的路程计算方法，本发明不进行赘述。
59.故障列车自己确定前方最近站台的位置，确定是否存在同向运营的列车，在有同向运营的列车且符合虚拟连挂条件的情况下进行虚拟连挂，行驶到前方最近站台，否则自主限速运行到前方最近站台进行救援，不需要等中心从站台调度救援车到列车故障位置，缩短救援时间，故障列车不会制动在正线上太长时间，避免了引起乘客恐慌焦虑。
60.具体的，所述向所述前车发起虚拟连挂申请，以将所述列车与所述前车连挂组成虚拟编组列车，包括：
61.向所述前车发起虚拟连挂申请后，由所述前车判断是否满足虚拟连挂要求，并在满足虚拟连挂要求的情况下由所述前车向控制中心发起虚拟连挂请求；
62.根据接收自所述控制中心的虚拟连挂确认信息，将所述列车与所述前车连挂组成虚拟编组列车；其中，所述前车根据前车包络信息、前车与所述列车之间的距离及所述列车的包络信息计算该虚拟编组列车的包络信息，并按照该虚拟编组列车的包络信息向控制中心汇报所述列车的列车位置，同时与虚拟编组列车的前车和后车通信；
63.所述虚拟编组列车中的前车周期性的与所述列车分享控制信息。
64.在本实施例中，所述控制信息包括：牵引制动指令、前进后退指令及控车级位信息。故障列车与前车进行虚拟连挂，能够分享控制信息，使得虚拟编组内的两辆列车的运行工况一致，前车作为整个虚拟编组列车的眼睛，从车车、车地通信中获取牵引制动指令、前进后退指令及控车级位信息，防护系统安全。
65.整个救援过程中，前车与中心通过专有网络进行通信，故障列车与前车通过公有
网络进行通信，为了保证公网数据传输正确性，车-车通信协议需要使用安全通信协议。
66.在实际运行过程中，如图3所示，正线运营车辆突发专有网络故障并制动在正线上后，首先重启车载专有网络交换机，若重启后网络恢复成功，则缓解制动重新投入运营，若网络恢复失败，则启用公有网络，故障列车通过公有网络与前车和后车建立链接，链接成功后发送位置报告及自身故障信息到前车和后车，由前车和后车代为向中心汇报故障信息。故障上报后，故障列车搜索前方最近站台以及与前车距离，判断前方最近站台区间内是否有运营车辆，若有，则进一步判断前车与故障列车之间的距离是否在虚拟连挂范围内，若在虚拟连挂范围内则启用虚拟连挂功能，与前车虚拟连挂为同一虚拟编组列车，共享控制信息，安全运行到达站台，到达站台后进行解编，前车继续投入运营，故障车在站台进行救援，若前方最近站台区间内没有运营车辆，活着列车不在虚拟连挂范围内，则故障列车限速运行到最近站台等待救援。
67.图2是本发明一种实施方式提供的基于车车通信的降级列车紧急救援装置框图。如图2所示，所述装置包括：
68.存储器：用于存储计算机程序；
69.处理器：用于执行所述计算机程序，以实现以下步骤：
70.获取列车与地面系统及列车与前车和后车的通信专有网络通信状态；
71.根据所述通信状态判断所述列车的通信专有网络是否发生故障；
72.若确定所述通信专有网络故障，重启所述列车的车载专有网络交换机；
73.判断所述车载专有网络交换机重启后所述通信专有网络是否恢复；
74.若确定所述车载专有网络未恢复，启用所述列车的车载公有网络交换机，建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信；
75.通过所述公有网络执行紧急救援操作。装置依托于车载设备上安装专有网络和公有网络，在保证列车安全性的前提下采用了专网自动重启，专网和公网融合的方式提高了通信系统的可用性，在专有网络通信系统发生故障后可以尽快投入运营。
76.在一些实施例中，所述建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信通过所述列车的通信公有网络执行紧急救援操作，包括：
77.通过所述列车历史保存的前车和后车的信息呼叫所述列车的前车和后车，建立所述列车与前车和后车间的公有网络通信。前车和后车的信息包括前车和后车标识，前车和后车标识类似与车辆身份id，全球唯一，车与车之间通过车辆身份id来呼叫对方。
78.在一些实施例中，通过所述公有网络执行紧急救援操作，包括：
79.将所述列车自车的故障信息传输到前车和后车，请求前车和后车通过所述前车和后车的通信专有网络向控制中心上报所述列车的故障信息。
80.列车车车、车地专有网络通信出现故障后，列车制动在正线上，列车将无法通过专有网络与中心或者其他列车通信，开启公有网络使列车能够通过公有网络短暂与其他列车进行通信，请求其他列车通过专有网络向中心上报故障信息，这样能够及时上报故障信息。在任何情况下，中心接收到列车故障信息后都会对同一轨道线路上的列车进行紧急调度，以避免发生安全事故，专有网络通信故障情况下也不例外，在本发明中，前车和后车接收到转发请求后，会立即向中心上报所述故障信息，中心接收到前车和后车转发的故障信息后，能够快速作出响应，协调调度需要行经故障列车制动区域的其他列车，人工干预禁止其它
车辆进入该故障区域，保障列车行车安全。同时，中心与车之间的通信仍然是通过专有网络进行，保障了中心的数据安全性。
81.在本实施例中，所述故障信息包括所述列车制动在正线上的位置信息和所述列车的通信专有网络故障信息，网络故障信息即lte-u/m专网故障信息。列车制动在正线上的位置信息能够用于中心锁定需要进行安全管控的区域，避免发生安全事故，列车通信专有网络故障信息能够便于中心获取到车辆异常，安排维修、救援以及乘客乘降作业。
82.在其他一些实施例中，所述列车制动在正线上后，按照通信中断前的最后一次获取到的前车位置作为危险点进行防护。通信故障后，列车与其他列车之间的通信中断，其他列车的行驶信息也无法传输到故障列车，但是故障上报后，中心会进行调度，故障列车以最后一次获取到的前车位置作为危险点，能够保障故障列车与相邻列车之间的行车安全。
83.在其他一些实施例中，所述通过所述公有网络执行紧急救援操作，包括：
84.根据所述列车制动在正线上的位置信息和所述列车的车载系统中存储的电子地图，搜索列车运行前方最近站台的位置；
85.根据所述通信专有网络通信中断前所述列车最后一次获取到的前车位置，判断所述列车制动在正线上的位置到列车运行前方最近站台之间是否存在同向运营的前车：
86.若存在，判断所述前车与所述列车之间的距离是否满足虚拟挂靠条件，即判断距离是否小于一个车长；若满足，则向所述前车发起虚拟连挂申请，以将所述列车与所述前车连挂组成虚拟编组列车，并在该虚拟编组列车行驶至前方最近站台后解除连挂；若不满足，则开启所述列车的雷达探测器，并控制所述列车限速运行至前方最近站台；
87.若不存在，则开启所述列车的雷达探测器，并控制所述列车限速运行至前方最近站台。解除连挂后，故障列车在该最近的站台进行救援微信，前车继续按照计划进行运营。
88.距离往往指的是两点之间的直线，但是铁路轨道修建过程中需要考虑地形等因素，不一定会是直线，因此在判断是否存在同向运营的前车时基于铁路轨道地图、列车制动在正线上的位置、前方最近站台的位置以及列车最后一次获取到的前车位置来计算路程。然后通过列车与前车之间的路程以及列车与前方最近站台之间的路程来确定前方是否存在同向运营的前车。
89.具体包括：
90.根据列车制动在正线上的位置和前方最近站台的位置确定第一路程，所述第一路程表示列车与前方最近站台之间的轨道路程；
91.根据列车制动在正线上的位置和列车最后一次获取到的前车位置确定第二路程，所述第二路程表示列车与前车之间的轨道路程；
92.比较第一路程以及第二路程：
93.若第一路程大于第二路程，则所述列车制动在正线上的位置到列车运行前方最近站台之间存在同向运营的前车；
94.若第一路程小于或等于第二路程，则所述列车制动在正线上的位置到列车运行前方最近站台之间不存在同向运营的前车。
95.需要说明的是，路程的具体计算方法为现有技术，例如地图导航中的路程计算方法，本发明不进行赘述。
96.故障列车自己确定前方最近站台的位置，确定是否存在同向运营的列车，在有同
向运营的列车且符合虚拟连挂条件的情况下进行虚拟连挂，行驶到前方最近站台，否则自主限速运行到前方最近站台进行救援，不需要等中心从站台调度救援车到列车故障位置，缩短救援时间，故障列车不会制动在正线上太长时间，避免了引起乘客恐慌焦虑。
97.具体的，所述向所述前车发起虚拟连挂申请，以将所述列车与所述前车连挂组成虚拟编组列车，包括：
98.向所述前车发起虚拟连挂申请后，由所述前车判断是否满足虚拟连挂要求，并在满足虚拟连挂要求的情况下由所述前车向控制中心发起虚拟连挂请求；
99.根据接收自所述控制中心的虚拟连挂确认信息，将所述列车与所述前车连挂组成虚拟编组列车；其中，所述前车根据前车包络信息、前车与所述列车之间的距离及所述列车的包络信息计算该虚拟编组列车的包络信息，并按照该虚拟编组列车的包络信息向控制中心汇报所述列车的列车位置，同时与虚拟编组列车的前车和后车通信；
100.所述虚拟编组列车中的前车周期性的与所述列车分享控制信息。
101.在本实施例中，所述控制信息包括：牵引制动指令、前进后退指令及控车级位信息。故障列车与前车进行虚拟连挂，能够分享控制信息，使得虚拟编组内的两辆列车的运行工况一致，前车作为整个虚拟编组列车的眼睛，从车车、车地通信中获取牵引制动指令、前进后退指令及控车级位信息，防护系统安全。
102.另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的基于车车通信的降级列车紧急救援方法。
103.本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
104.以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
105.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。