一种自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法与流程

1.本发明涉及城市轨道交通的技术领域，具体是一种自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法。


背景技术：

2.信号机是铁路及城市轨道交通的轨旁基础设备，以地面信号为主体信号的铁路信号系统，司机必须按照信号机的显示运行；城市轨道交通以车载信号为主体信号，正线区段基本不设信号机，只有在道岔区段，为了调车作业的需要而设置地面信号机。
3.保护区段是指为防止列车冒进信号造成危险后果而设的重复区段，例如，中国铁路在郑州—武汉、北京—郑州等um71自动闭塞(即铁路部门为了保证列车在车站与车站之间的“区间”运行时的绝对安全所必须的技术装备)区段，为了防止列车超速运行而造成冒进信号的危险后果，在区间内设置了双红灯的保护区段。在后架信号机显示红灯时，前架信号机同时显示红灯，显示红灯的两架信号机之间为无车的保护区段。当列车超速后，使列车安全地停在保护区段内，防止冒进有列车的、信号显示为红色灯光的区段而导致危险后果。
4.保护区段是一个可接近信号机的属性。列车在禁止信号前方，带有安全余量距离的能量控制运行。为了使列车运行的又快又稳，在设计保护区段长度时，会尽可能地让保护区段变长，但保护区段的长度受保护区段限制点的约束，即列车绝对无法逾越的防护点。保护区段限制点主要为道岔、警冲标、计轴、防淹门、车挡与对向信号机的保护区段。
5.在设计道岔和警冲标附近的计轴时，需要考虑计轴到道岔、计轴到警冲标的距离，防止距离过短时列车后溜造成道岔死锁。因此在设计距离时，需要考虑计轴到道岔、计轴到警冲标的距离是否满足计算值，以此判断道岔锁闭状态、安装的合理性。
6.当轨旁设备(信标、信号机、计轴、道岔、车挡等)安装完成且安装后检查完成后，会对每个轨旁设备进行激光测量，确定现场轨旁设备实际的位置并输出给设计人员。而在实际工作中，激光定测后的设备位置和最初的设计位置间会存在很大的差异性。设计人员需要尽快完成激光定测之后设备位置对保护区段限制点和道岔锁闭状态影响的判断工作。如果位置不满足设计要求，需迅速反馈给现场人员，进行相应设备的移动。尤其对于工期较紧张的项目，这一环节的快速准确尤为重要。
7.现有保护区段限制点和道岔锁闭状态判断方法，主要依赖于人工。通过excel制作表格，将现场设备位置与原设计位置进行比对更新，据统计这个更新过程大概需要至少13个小时，平均一个项目需要21个小时，如果发现问题，还需要反馈回退给现场进行修正，然后再判断，直到完全符合设计要求。
8.可见现有的判断方法显然对人工依赖性过强，不仅依赖于人工经验，还非常耗时，不适合铁路的现代化发展，也没有跟上智能制造生产的发展方向。


技术实现要素：

9.为解决上述问题，本发明提供了一种自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方
法，通过输入现场轨旁设备的激光定测数据，自动更新保护区段限制点和道岔锁闭状态，判断是否符合设计要求。
10.本发明的技术方案如下：
11.一种自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，其特征在于，包括：
12.步骤s1，初始化轨旁设备的激光定测位置参数，位置参数主要包括编号、名称、类型、里程；
13.所述轨旁设备包括信号机、计轴、警冲标、道岔、信标、车挡、防淹门以及各边界；所述边界包括限速点、变坡点、停车点、站台边界、折返轨边界、存车轨边界、转换轨边界；
14.步骤s2，采用二叉树结构对信号机的激光定测位置参数进行遍历；
15.步骤s3，初始化信号机参数单元，筛选出具备保护区段限制点的可接近信号机；
16.所述信号机参数包括信号机编号、信号机名称、信号机类型、信号机里程；
17.步骤s4，对筛选出的每个可接近信号机，识别其对应的保护区段限制点，判断限制点类型；
18.所述限制点类型包括：道岔、警冲标、计轴、防淹门、车挡与对向信号机的保护区段；
19.步骤s5，建立保护区段限制点判断模型，基于步骤s4判断得到的不同的限制点类型进行实时差异比对及更新，判断保护区段限制点是否符合设计要求；
20.步骤s6，对步骤s4中判断出的限制点类型为道岔和警冲标的可接近信号机，采用二叉树结构对其道岔和警冲标的激光定测位置参数进行遍历；
21.步骤s7，对步骤s4中判断出的每个道岔或警冲标，识别其附近的计轴；
22.步骤s8，计算每一个停放在步骤s7所述计轴前方的列车后溜方向上道岔与其附近的计轴间的距离，或计算每一个停放在步骤s7所述计轴前方的列车后溜方向上的警冲标与其附近的计轴间的距离；
23.步骤s9，建立道岔锁闭状态判断模型，基于步骤s3获取的不同信号机的位置信息进行实时差异比对及更新，判断道岔锁闭状态是否符合设计要求；
24.步骤s10，汇总判断结果输出。
25.所述步骤s4-s5的具体处理过程如下：
26.步骤s41，对筛选出的可接近信号机，进行循环变量i、信号机编号、保护区段长度、保护区段第一、二限制点位置坐标的预处理，处理后得到初始化的循环计数器变量i的值为1和最大信号机编号值；
27.步骤s42，对筛选出的可接近信号机，自动识别得到：保护区段长度为s、保护区段第一限制点位置坐标为a、保护区段第二限制点位置坐标为b；
28.步骤s43，判断自动识别得到的限制点的类型；
29.步骤s51，根据判断得到的保护区段第二限制点的类型，建立保护区段限制点判断模型：
30.31.其中，x为判别参数，ap_reduction_on_uncontrolled_point为列车超速情况下所计算的不受控参数，h为后溜距离；
32.基于步骤s52的识别信息，可以根据该判断模型计算得到判别参数x；
33.步骤s52，将根据步骤s51计算得到的判别参数x和步骤s42识别的保护区段长度s进行比较，判断筛选出的可接近信号机是否符合设计要求。
34.所述步骤s9的具体判断过程如下：
35.步骤s91，对步骤s4中判断出的道岔，进行循环变量j、道岔编号、道岔坐标、计轴坐标的预处理，处理后得到初始化的循环计数器变量j的值为1和最大道岔编号值；
36.步骤s92，针对每个道岔，自动识别得到该道岔的上游方向上距离道岔最近的计轴坐标f1；
37.步骤s93，针对每个道岔的下游方向，自动识别得到定反位两个方向上距离该道岔最近的计轴坐标f2和f3；
38.步骤s94，根据该道岔不同方向分别建立道岔锁闭状态判断模型：
39.d_toe_joint＝abs(d-f1)
40.其中，d_toe_joint为道岔上游计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f1为道岔的上游方向上距离道岔最近的计轴坐标；
41.d_normal_toe_fouling_point_joint＝abs(d-f2)
42.其中，d_normal_toe_fouling_point_joint为道岔定位上计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f2为定位方向上距离道岔最近的计轴坐标；
43.d_reverse_toe_fouling_point_joint＝abs(d-f3)
44.其中，d_reverse_toe_fouling_point_joint为道岔反位上计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f3为反位方向上距离道岔最近的计轴坐标；
45.步骤s95，判别道岔定反位上的计轴是否在该道岔的警冲标内部：如果在内部，属于正常的超限计轴；如果在外部，判别道岔定位上计轴到道岔的距离d_normal_toe_fouling_point_joint或道岔反位上计轴到道岔的距离d_reverse_toe_fouling_point_joint与d_joint_foulingpoint+fouling distance的大小，从而判断是否符合设计要求：如果d_normal_toe_fouling_point_joint或d_reverse_toe_fouling_point_joint大于d_joint_foulingpoint+fouling distance，则符合设计要求，否则不符合；其中，d_joint_foulingpoint为警冲标的死锁距离，fouling distance为警冲标到道岔的距离，均为系统内部配置参数；
46.步骤s96，判别道岔上游计轴到道岔的距离d_toe_joint与d_toe_point的大小，从而判断是否符合设计要求：如果d_toe_joint大于d_toe_point，则符合设计要求，否则不符合；其中，d_toe_point为道岔的死锁距离，为系统内部配置参数。
47.本发明的技术方案，具有以下有益效果：
48.(1)本发明克服了现有技术中完全依赖于人工的技术缺陷，通过采集到的数据和相应的计算模型建立，通过智能化计算，实现了保护区段限制点和道岔锁闭状态的自动判别；
49.(2)本发明构建的保护区段限制点和道岔锁闭状态判断模型，可解决因人为疏忽造成的错误，判断结果可靠性、准确性高；
50.(3)本发明可应用于所有城市轨道交通现场安装过程中的轨旁设备位置判断，将保护区段限制点和道岔锁闭状态相结合，实用性高；
51.(4)本发明仅需人工采集激光定测数据，随后完全自动化完成所有判断内容，且完全无需人工干预，相比传统方式，智能性高，处理效率高。
附图说明
52.图1为本发明涉及的保护区段限制点判断流程图。
53.图2为本发明涉及的道岔锁闭状态判断流程图。
54.图3为本发明进行判别工作结束后的显示和结果展示界面的示意图。
55.图4为实施例中判别结束后展示的更新表格。
具体实施方式
56.下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作进一步详细地阐述。
57.对于本发明设计的一种自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，主要的判断步骤包括：
58.步骤s1，初始化轨旁设备的激光定测位置参数，位置参数主要包括编号、名称、类型、里程；
59.所述轨旁设备包括信号机、计轴、警冲标、道岔、信标、车挡、防淹门以及各边界；所述边界包括限速点、变坡点、停车点、站台边界、折返轨边界、存车轨边界、转换轨边界；
60.步骤s2，采用二叉树结构对信号机的激光定测位置参数进行遍历；
61.步骤s3，初始化信号机参数单元，筛选出具备保护区段限制点的可接近信号机；
62.所述信号机参数包括信号机编号、信号机名称、信号机类型、信号机里程；
63.步骤s4，对筛选出的每个可接近信号机，识别其对应的保护区段限制点，判断限制点类型；所述限制点类型包括：道岔、警冲标、计轴、防淹门、车挡与对向信号机的保护区段；
64.步骤s5，建立保护区段限制点判断模型，基于不同的限制点类型进行实时差异比对及更新，判断保护区段限制点是否符合设计要求；
65.步骤s6，采用二叉树结构对步骤s4中判断出的道岔和警冲标的激光定测位置参数进行遍历；
66.步骤s7，对步骤s4中判断出的每个道岔或警冲标，识别其附近的计轴；
67.步骤s8，计算每一个停放在步骤s7所述计轴前方的列车后溜方向上道岔或警冲标与其附近的计轴间的距离；
68.步骤s9，建立道岔锁闭状态判断模型，基于步骤s3获取的不同信号机的位置信息进行实时差异比对及更新，判断道岔锁闭状态是否符合设计要求；
69.步骤s10，汇总判断结果输出。
70.如图1所示，所述步骤s4-s5中，判断保护区段限制点是否符合设计要求的具体过程如下：
71.步骤s41，对筛选出的可接近信号机，进行循环变量i、信号机编号、保护区段长度、保护区段第一、二限制点位置坐标的预处理，处理后得到初始化的循环计数器变量i的值为1和最大信号机编号值；
72.步骤s42，对筛选出的可接近信号机，自动识别得到：保护区段长度为s、保护区段第一限制点位置坐标为a、保护区段第二限制点位置坐标为b；
73.步骤s43，判断自动识别得到的限制点的类型；
74.步骤s51，根据保护区段第二限制点的类型，建立保护区段限制点判断模型：
[0075][0076]
其中，x为判别参数，ap_reduction_on_uncontrolled_point为列车超速情况下所计算的不受控参数，h为后溜距离；
[0077]
基于步骤s52的识别信息，可以根据该判断模型计算得到判别参数x；
[0078]
步骤s54，将根据步骤s53计算得到的判别参数x和步骤s52识别的保护区段长度s进行比较，判断筛选出的可接近信号机是否符合设计要求。
[0079]
如图2所示，所述步骤s9中，判断道岔锁闭状态是否符合设计要求的具体过程如下：
[0080]
步骤s91，对步骤s4中判断出的道岔，进行循环变量j、道岔编号、道岔坐标、计轴坐标的预处理，处理后得到初始化的循环计数器变量j的值为1和最大道岔编号值；
[0081]
步骤s92，针对每个道岔，自动识别得到道岔的上游方向上距离道岔最近的计轴坐标f1；
[0082]
步骤s93，针对每个道岔的下游方向，自动识别得到定反位两个方向上距离道岔最近的计轴坐标f2和f3；
[0083]
步骤s94，根据道岔不同方向分别建立道岔锁闭状态判断模型：
[0084]
d_toe_joint＝abs(d-f1)
[0085]
其中，d_toe_joint为道岔上游计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f1为道岔的上游方向上距离道岔最近的计轴坐标；
[0086]
d_normal_toe_fouling_point_joint＝abs(d-f2)
[0087]
其中，d_normal_toe_fouling_point_joint为道岔定位上计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f2为定位方向上距离道岔最近的计轴坐标；
[0088]
d_reverse_toe_fouling_point_joint＝abs(d-f3)
[0089]
其中，d_reverse_toe_fouling_point_joint为道岔反位上计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f3为反位方向上距离道岔最近的计轴坐标；
[0090]
步骤s95，判别道岔定反位上的计轴是否在该道岔的警冲标内部：如果在内部，属于正常的超限计轴；如果在外部，判别道岔定位上计轴到道岔的距离d_normal_toe_fouling_point_joint或道岔反位上计轴到道岔的距离d_reverse_toe_fouling_point_joint与d_joint_foulingpoint+fouling distance的大小，从而判断是否符合设计要求；其中，d_joint_foulingpoint为警冲标的死锁距离，fouling distance为警冲标到道岔的距离；
[0091]
步骤s96，判别道岔上游计轴到道岔的距离d_toe_joint与d_toe_point的大小，从而判断是否符合设计要求；其中，d_toe_point为道岔的死锁距离。
[0092]
本发明通过建立保护区段限制点和道岔锁闭状态的双功能判断模型，可实现自动
化判别，得出保护区段限制点是否符合设计要求、道岔锁闭状态是否符合设计要求。
[0093]
下面根据上述方法，以成都的17号线为例，通过建立保护区段限制点和道岔锁闭状态的双功能判断模型，实现了该17号线激光定测后的自动化判别工作。
[0094]
如图3所示，为本发明判别工作结束后的界面显示和结果展示。
[0095]
判别结束后，会自动生成图4所示的表格，r和x列为更新内容，p列为判别列1，aa列为判别列2，当均为“ok”，说明符合设计要求，当出现“nok”时，说明不符合设计要求，需快速将问题反馈给现场。
[0096]
下面，对郑州4号线、成都17号线、成都18号线、成都9号线、上海15号线、上海18号线、昆明6号线、苏州3号线、深圳6号线和武汉8号线10个项目在激光定测后，进行保护区段限制点和道岔锁闭状态判别所需的人工工时和使用上述方法后用时的对比情况如下表所示，可以看出更新效率大幅提高，实际效率达到99.2％。
[0097]

技术特征：
1.一种自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，其特征在于，判断过程如下：步骤s1，初始化轨旁设备的激光定测位置参数；所述轨旁设备包括信号机、计轴、警冲标、道岔、信标、车挡、防淹门以及各边界；所述边界包括限速点、变坡点、停车点、站台边界、折返轨边界、存车轨边界、转换轨边界；所述激光定测位置参数主要包括编号、名称、类型、里程；步骤s2，采用二叉树结构对信号机的激光定测位置参数进行遍历；步骤s3，初始化信号机参数单元，筛选出具备保护区段限制点的可接近信号机；所述信号机参数包括信号机编号、信号机名称、信号机类型、信号机里程；步骤s4，对筛选出的每个可接近信号机，识别其对应的保护区段限制点，判断限制点类型；所述限制点类型包括：道岔、警冲标、计轴、防淹门、车挡与对向信号机的保护区段；步骤s5，建立保护区段限制点判断模型，基于步骤s4判断得到的不同的限制点类型进行实时差异比对及更新，判断保护区段限制点是否符合设计要求；步骤s6，对步骤s4中判断出的限制点类型为道岔和警冲标的可接近信号机，采用二叉树结构对其道岔和警冲标的激光定测位置参数进行遍历；步骤s7，对步骤s4中判断出的每个道岔或警冲标，识别其附近的计轴；步骤s8，计算每一个停放在步骤s7所述计轴前方的列车后溜方向上的道岔与其附近的计轴间的距离，或计算每一个停放在步骤s7所述计轴前方的列车后溜方向上的警冲标与其附近的计轴间的距离；步骤s9，建立道岔锁闭状态判断模型，基于步骤s3获取的不同信号机的位置信息进行实时差异比对及更新，判断道岔锁闭状态是否符合设计要求；步骤s10，汇总判断结果输出。2.如权利要求1所述的自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，其特征在于，所述步骤s4中，对筛选出的可接近信号机，首先进行参数的预处理，预处理后得到：初始化的循环计数器变量i的值为1，信号机编号为最大信号机编号值；然后，自动识别得到：保护区段长度为s、保护区段第一限制点位置坐标为a、保护区段第二限制点位置坐标为b；再进行限制点类型的判断。3.如权利要求2所述的自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，其特征在于，所述参数包括循环计数器变量i、信号机编号、保护区段长度、保护区段第一限制点位置坐标、保护区段第二限制点位置坐标。4.如权利要求2所述的自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，其特征在于，所述步骤s5的具体判断过程如下：步骤s51，根据判断得到的保护区段第二限制点的类型，建立保护区段限制点判断模型；根据所述保护区段限制点判断模型，结合自动识别得到的信息，计算得到判别参数x；步骤s52，将步骤s51计算得到的判别参数x和所述保护区段长度s进行比较，判断筛选出的可接近信号机是否符合设计要求。5.如权利要求4所述的自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，其特征在于，步骤s51建立的保护区段限制点判断模型如下：
其中，x为判别参数，ap_reduction_on_uncontrolled_point为列车超速情况下所计算的不受控参数，h为后溜距离。6.如权利要求1所述的自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，其特征在于，所述步骤s9的具体判断过程如下：步骤s91，对步骤s4中判断出的道岔，进行循环计数器变量j、道岔编号、道岔坐标、计轴坐标的预处理，处理后得到：初始化的循环计数器变量j的值为1，道岔编号为最大道岔编号值；步骤s92，针对步骤s91中的每个道岔，自动识别得到该道岔的上游方向上距离该道岔最近的计轴坐标f1；步骤s93，针对步骤s91中的每个道岔的下游方向，自动识别得到定反位两个方向上距离道岔最近的计轴坐标f2和f3；步骤s94，根据步骤s92、s93中所述道岔的不同方向分别建立道岔锁闭状态判断模型：d_toe_joint＝abs(d-f1)其中，d_toe_joint为道岔上游计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f1为道岔的上游方向上距离道岔最近的计轴坐标；d_normal_toe_fouling_point_joint＝abs(d-f2)其中，d_normal_toe_fouling_point_joint为道岔定位上计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f2为定位方向上距离道岔最近的计轴坐标；d_reverse_toe_fouling_point_joint＝abs(d-f3)其中，d_reverse_toe_fouling_point_joint为道岔反位上计轴到道岔的距离，d为道岔坐标，f3为反位方向上距离道岔最近的计轴坐标；步骤s95，判别道岔定反位上的计轴是否在该道岔的警冲标内部：如果在内部，属于正常的超限计轴；如果在外部，判别道岔定位上计轴到道岔的距离d_normal_toe_fouling_point_joint或道岔反位上计轴到道岔的距离d_reverse_toe_fouling_point_joint与d_joint_foulingpoint+fouling distance的大小，从而判断是否符合设计要求：如果d_normal_toe_fouling_point_joint或d_reverse_toe_fouling_point_joint大于d_joint_foulingpoint+fouling distance，则符合设计要求，否则不符合；其中，d_joint_foulingpoint为警冲标的死锁距离，fouling distance为警冲标到道岔的距离，均为系统内部配置参数；步骤s96，判别道岔上游计轴到道岔的距离d_toe_joint与d_toe_point的大小，从而判断是否符合设计要求：如果d_toe_joint大于d_toe_point，则符合设计要求，否则不符合；其中，d_toe_point为道岔的死锁距离，为系统内部配置参数。

技术总结
本发明公开了一种自动判断保护区段限制点和道岔锁闭的方法，是对采集到轨旁设备的激光定测数据进行处理，筛选出具备保护区段限制点的可接近信号机，识别其保护区段限制点，并判断限制点类型，然后建立保护区段限制点判断模型，进行实时差异比对及更新，判断保护区段限制点是否符合设计要求；再对道岔和警冲标进行分析，识别其附近的计轴，计算得到每一个列车后溜方向上道岔和警冲标与其附近的计轴间的距离，再建立道岔锁闭状态判断模型，进行实时差异比对及更新，判断道岔锁闭状态是否符合设计要求；最后得到判断结果。根据本发明，只需根据采集的激光定测数据，则可进行保护区段限制点和道岔锁闭状态的自动更新，并自动化判断是否符合设计要求。是否符合设计要求。是否符合设计要求。


技术研发人员：姜雪娇 刘俊 马佳芸 梁宇 李飞 冉梦强 王成
受保护的技术使用者：卡斯柯信号（成都）有限公司
技术研发日：2022.12.14
技术公布日：2023/6/7