列车与轨旁道岔协同控制系统、方法、设备及储存介质与流程

1.本发明涉及轨道交通信号控制系统，尤其是涉及一种列车与轨旁道岔协同控制系统、方法、设备及储存介质。


背景技术：

2.传统轨道交通系统中，信号系统仅仅针对道岔的位置进行控制，但由于信号系统未实现与道岔岔尖损伤、道岔钢轨密贴装置、道岔密贴以及道岔融雪装置接口，信号系统无法获知道岔当前的健康状态，导致列车运行安全管理效率不高以及道岔融雪造成的能耗居高不下。在cn114705758a一种道岔尖轨损伤远程监测系统及其监测方法，cn109969231a种基于光纤传感在线监测铁道道岔尖轨断裂报警系统，这些专利描述了道岔尖轨损伤的检测方法以及装置，但这些装置并未将岔尖的损伤状况接入信号系统以及对列车运行实施安全有效的控制，导致列车经过这些有损伤的道岔时，安全风险加大。cn203964858u一种道岔钢轨密贴监测装置，这些专利描述了道岔尖轨的密贴监测设备，但并未将道岔尖轨的密贴状况接入信号系统以及对列车运行实施安全有效的控制，导致列车经过这些道岔密贴状况不佳的道岔，导致道岔尖轨密贴状况进一步恶化、进而导致道岔失表示以及信号系统可用性降低。cn211689685u一种道岔尖轨的热带传导装置，该专利描述了道岔岔尖融雪的方法及装置，但这些装置并未与信号系统接口以及确定对列车运行所需的道岔启动加热的控制策略，因此，一旦遇到低温降雪天气，全站所有的道岔融雪会同时触发加热，导致能耗较高。
3.因此如何提高列车过岔的安全运行效率以及改善道岔融雪控制节能降耗，成为需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种列车与轨旁道岔协同控制系统、方法、设备及储存介质，提高了列车过岔的安全运行效率以及降低了道岔融雪控制能耗。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.根据本发明的第一方面，提供了一种列车与轨旁道岔协同控制系统，该系统包括：
7.规划层，用于计算道岔需要道岔动作顺序列表，并制定融雪控制策略；
8.决策层，用于评估道岔的健康状态并将其反馈至规划层，同时基于规划层确定的列车运行顺序及其运行路径向列车发送运行任务；
9.执行层，用于根据规划层确定的融雪控制策略启动道岔融雪控制，并向决策层实时反馈道岔融雪进展情况；根据决策层评估的道岔健康状态以及每列车的运行路径，为列车确定列车过岔的速度。
10.作为优选的技术方案，所述的规划层根据列车运行图和道岔的健康状态，规划列车经过道岔的顺序，计算道岔需要道岔动作顺序列表，并基于气象情况制定合理的融雪控制策略。
11.作为优选的技术方案，所述的决策层向列车发送相关的道岔状态，并对于处于严重故障状态道岔启动故障修的应急预案。
12.作为优选的技术方案，所述的执行层根据决策层执行应急预案，执行计划修或者故障修预案。
13.作为优选的技术方案，所述的道岔的健康状态判定通过道岔智能控制系统负责。
14.作为优选的技术方案，所述的道岔智能控制系统从道岔尖轨损伤远程监测系统、道岔钢轨密贴监测装置、道岔岔尖融雪系统、道岔转辙机获取道岔的状态，并根据健康值与健康度定义的区间，判断该道岔所处的健康度。
15.作为优选的技术方案，所述的道岔所处的健康度包括：
16.健康状态，不影响列车安全运行，道岔正常工作；
17.亚健康状态，不影响列车安全运行，需要特别监控该道岔；
18.轻微故障状态，列车可慢速通过道岔，需要向运维人员发出道岔故障预警提示
19.严重故障状态，影响列车安全运行，道岔不能正常工作，需要人工干预维修，启动故障修的应急预案。
20.作为优选的技术方案，所述的亚健康状态的特别监控具体为：
21.通过道岔尖轨损伤监测，道岔钢轨密贴监测装置获取道岔监测的数据，并与特征层故障知识库的临近对比，基于每台道岔实时监测装置返回监测数据情况，监控道岔基本运行情况，当道岔所监测的某些数据发生剧烈波动或者超出预设值时，道岔实时监测装置则通过网络将故障信息以预警方式通报给决策层，并通过调整健康值判断道岔的健康状态。
22.作为优选的技术方案，所述的轻微故障状态下，针对道岔的异常情况采取提前介入检修措施，包括针对岔尖损伤以及密贴情况，建议在周检查阶段做进一步的检查维修，并将实时检查结果反馈给系统，把故障信号存入故障库，优化训练故障监测算法。
23.根据本发明的第二方面，提供了一种采用所述列车与轨旁道岔协同控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
24.步骤s101，信号系统根据规划层制定的运行图，建立所有道岔的列车排序列表；
25.步骤s102，道岔排序列表中的所有列车与道岔智能控制系统发起建立通信以获取道岔位置；
26.步骤s103，若道岔位置是否与列车运营任务方向不一致并且暴雪及温度气象条件满足，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪启动命令，否则，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪停止命令；
27.步骤s104，若列车从道岔智能控制系统获取到道岔的健康状态评级、道岔位置以及规定的限速要求综合确定过道岔的速度。
28.作为优选的技术方案，道岔钢轨密贴监测装置根据基于信号系统的列车驶过道岔的状态、融雪情况及其它道岔综合情况确定道岔密贴的故障原因通过道岔智能控制系统启动与之配套的工电联检流程，并向信号系统给出报警以确认道岔的监控状态。
29.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
30.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程
序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
31.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
32.1)当前的道岔融雪自动控制方案，在确认室外温度以及积雪程度同时启动全站所有道岔的加热，导致能耗居高不下。本发明通过列车的运行任务与线路资源管理实现与道岔融雪装置的协同控制，使得道岔的融雪控制方案在列车运行计划与线路资源管理共同实现融雪加热智能化控制，对需要动作的道岔根据列车是任务顺序依次启动加热，对无需动作的道岔不启动加热，从而降低站场道岔融雪的能耗。
33.2)本发明通过道岔智能控制系统实现道岔健康状态判断，一方面减少道岔过度维修或欠维修而减少对运营的影响，另一方面减少列车过岔的安全风险。
34.3)本发明通过信号系统与道岔智能控制系统的协同控制，实确保列车基于道岔的健康状态、与道岔融雪装置的协同控制，兼顾列车安全运行效率以及节能降耗。
附图说明
35.图1为本发明列车与轨旁道岔协同控制系统的示意图；
36.图2为本发明道岔健康状态判断模型的示意图；
37.图3为本发明列车与轨旁道岔协同控制方法的流程图。
具体实施方式
38.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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
39.为提高列车过岔的安全运行效率以及改善道岔融雪控制节能降耗，本发明结合当前的道岔融雪装置以及道岔钢轨密贴监测装置提供的信息，对道岔健康度综合判断，根据道岔健康度对列车运行以及道岔融雪控制实现协同控制。
40.如图1所示，本发明列车与道岔的协同控制系统可划分为：规划层、决策层和执行层。
41.规划层：根据列车运行图、道岔的健康状态，规划列车经过道岔的顺序，计算道岔需要道岔动作顺序列表，并基于气象情况制定合理的融雪控制策略；
42.决策层：结合道岔岔尖监控状态、道岔的融雪进展情况综合评估道岔的健康状态并反馈至规划层；决策层基于规划层确定的列车运行顺序及其运行路径向列车发送运行任务；向列车发送相关的道岔状态；对于处于严重故障状态道岔启动故障修的应急预案；
43.执行层：根据规划层确定的融雪控制策略启动道岔融雪控制，并向决策层实时反馈道岔融雪进展情况；根据决策层评估的道岔健康状态、以及每列车的运行路径，为列车确定列车过岔的速度；维修人员根据决策层执行应急预案，执行计划修或者故障修预案。
44.如图2所示，道岔健康状态判定由道岔智能控制系统负责。道岔智能控制系统从道岔尖轨损伤远程监测系统、道岔钢轨密贴监测装置、道岔岔尖融雪系统、道岔转辙机这些设备获取道岔的状态，通过采集层监测的数据与特征层故障知识库的临近对比，基于道岔实时监测装置返回监测数据情况，可监控道岔基本运行情况，当如上监测装置监测的某些数
据发生剧烈波动或者超出预设值时，道岔智能控制系统则通过网络将故障信息以预警方式通报给运营维护人员，并自动调整健康值，根据健康值与健康度定义的区间，判断该道岔所处的健康状态。道岔健康度分为：
45.1.健康状态。不影响列车安全运行，道岔正常工作。
46.2.亚健康状态。不影响列车安全运行，需要特别监控该道岔。
47.特别监控阶段，通过道岔尖轨损伤监测，道岔钢轨密贴监测装置获取道岔监测的数据，并与特征层故障知识库的临近对比，基于每台道岔实时监测装置返回监测数据情况，可监控道岔基本运行情况，当道岔所监测的某些数据发生剧烈波动或者超出预设值时，道岔实时监测装置则通过网络将故障信息以预警方式通报给决策层，并通过调整健康值判断道岔的健康状态。
48.3.轻微故障状态。列车可慢速通过道岔，需要向运维人员发出道岔故障预警提示。
49.提前介入预防性维修阶段，该阶段表示道岔相关主要监测系统已经出现故障前兆，监测数据与原始数据比对已出现差异，数据正处于恶化阶段，依据不同的构件给出不同的维修策略。针对道岔的异常情况采取提前介入检修措施；针对岔尖损伤以及密贴等情况，会建议在周检查阶段做进一步的检查维修，并将实时检查结果反馈给系统，把故障信号存入故障库，优化训练故障监测算法。
50.4.严重故障状态。影响列车安全运行，道岔不能正常工作，需要人工干预维修，启动故障修的应急预案。
51.列车与道岔的协同控制过程。
52.信号系统基于道岔智能控制系统判定的道岔健康状态，实现列车与道岔的协同控制。
53.信号系统根据规划层制定的运行图，建立所有道岔的列车排序列表，道岔排序列表中的所有列车与道岔智能控制系统发起建立通信以获取道岔位置，若道岔位置是否与列车运营任务方向不一致并且暴雪及温度气象条件满足，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪启动命令，否则，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪停止命令。
54.若列车从道岔智能控制系统获取到道岔的健康状态评级、道岔位置以及规定的限速要求综合确定过道岔的速度。
55.信号系统根据道岔的健康状态用以控制列车过岔速度，道岔钢轨密贴监测装置可根据基于信号系统的列车驶过道岔的状态、融雪情况及其它道岔综合情况确定道岔密贴的故障原因通过道岔智能控制系统启动与之配套的工电联检流程，最终向信号系统给出报警以确认道岔的监控状态。
56.如图3所示，本发明列车与轨旁道岔协同控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
57.步骤s101，信号系统根据规划层制定的运行图，建立所有道岔的列车排序列表；
58.步骤s102，道岔排序列表中的所有列车与道岔智能控制系统发起建立通信以获取道岔位置；
59.步骤s103，若道岔位置是否与列车运营任务方向不一致并且暴雪及温度气象条件满足，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪启动命令，否则，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪停止命令；
60.步骤s104，若列车从道岔智能控制系统获取到道岔的健康状态评级、道岔位置以及规定的限速要求综合确定过道岔的速度。
61.以上是关于系统和方法实施例的介绍，以下通过电子设备及储存介质实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
62.本发明电子设备包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
63.设备中的多个部件连接至i/o接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
64.处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法s101～s104。例如，在一些实施例中，方法s101～s104可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到ram并由cpu执行时，可以执行上文描述的方法s101～s104的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法s101～s104。
65.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)等等。
66.用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
67.在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
68.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，该系统包括：规划层，用于计算道岔需要道岔动作顺序列表，并制定融雪控制策略；决策层，用于评估道岔的健康状态并将其反馈至规划层，同时基于规划层确定的列车运行顺序及其运行路径向列车发送运行任务；执行层，用于根据规划层确定的融雪控制策略启动道岔融雪控制，并向决策层实时反馈道岔融雪进展情况；根据决策层评估的道岔健康状态以及每列车的运行路径，为列车确定列车过岔的速度。2.根据权利要求1所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的规划层根据列车运行图和道岔的健康状态，规划列车经过道岔的顺序，计算道岔需要道岔动作顺序列表，并基于气象情况制定合理的融雪控制策略。3.根据权利要求1所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的决策层向列车发送相关的道岔状态，并对于处于严重故障状态道岔启动故障修的应急预案。4.根据权利要求3所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的执行层根据决策层执行应急预案，执行计划修或者故障修预案。5.根据权利要求1所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的道岔的健康状态判定通过道岔智能控制系统负责。6.根据权利要求5所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的道岔智能控制系统从道岔尖轨损伤远程监测系统、道岔钢轨密贴监测装置、道岔岔尖融雪系统、道岔转辙机获取道岔的状态，并根据健康值与健康度定义的区间，判断该道岔所处的健康度。7.根据权利要求6所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的道岔所处的健康度包括：健康状态，不影响列车安全运行，道岔正常工作；亚健康状态，不影响列车安全运行，需要特别监控该道岔；轻微故障状态，列车可慢速通过道岔，需要向运维人员发出道岔故障预警提示严重故障状态，影响列车安全运行，道岔不能正常工作，需要人工干预维修，启动故障修的应急预案。8.根据权利要求7所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的亚健康状态的特别监控具体为：通过道岔尖轨损伤监测，道岔钢轨密贴监测装置获取道岔监测的数据，并与特征层故障知识库的临近对比，基于每台道岔实时监测装置返回监测数据情况，监控道岔基本运行情况，当道岔所监测的某些数据发生剧烈波动或者超出预设值时，道岔实时监测装置则通过网络将故障信息以预警方式通报给决策层，并通过调整健康值判断道岔的健康状态。9.根据权利要求7所述的一种列车与轨旁道岔协同控制系统，其特征在于，所述的轻微故障状态下，针对道岔的异常情况采取提前介入检修措施，包括针对岔尖损伤以及密贴情况，建议在周检查阶段做进一步的检查维修，并将实时检查结果反馈给系统，把故障信号存入故障库，优化训练故障监测算法。10.一种采用权利要求1所述列车与轨旁道岔协同控制系统的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤s101，信号系统根据规划层制定的运行图，建立所有道岔的列车排序列表；步骤s102，道岔排序列表中的所有列车与道岔智能控制系统发起建立通信以获取道岔位置；步骤s103，若道岔位置是否与列车运营任务方向不一致并且暴雪及温度气象条件满足，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪启动命令，否则，轨旁资源管理系统向道岔智能控制系统发送融雪停止命令；步骤s104，若列车从道岔智能控制系统获取到道岔的健康状态评级、道岔位置以及规定的限速要求综合确定过道岔的速度。11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，道岔钢轨密贴监测装置根据基于信号系统的列车驶过道岔的状态、融雪情况及其它道岔综合情况确定道岔密贴的故障原因通过道岔智能控制系统启动与之配套的工电联检流程，并向信号系统给出报警以确认道岔的监控状态。12.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求10～11中任一项所述的方法。13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求10～11中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种列车与轨旁道岔协同控制系统、方法、设备及储存介质，该系统包括：规划层，用于计算道岔需要道岔动作顺序列表，并制定融雪控制策略；决策层，用于评估道岔的健康状态并将其反馈至规划层，同时基于规划层确定的列车运行顺序及其运行路径向列车发送运行任务；执行层，用于根据规划层确定的融雪控制策略启动道岔融雪控制，并向决策层实时反馈道岔融雪进展情况；根据决策层评估的道岔健康状态以及每列车的运行路径，为列车确定列车过岔的速度。与现有技术相比，本发明具有提高了列车过岔的安全运行效率以及降低了道岔融雪控制能耗等优点。制能耗等优点。制能耗等优点。


技术研发人员：潘亮 汪小勇 张璇 凌小雀 胡荣华 刘磊
受保护的技术使用者：卡斯柯信号有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/4/18