一种列车虚拟编组方法、设备及储存介质与流程

1.本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种列车虚拟编组方法、设备及储存介质。


背景技术：

2.重载铁路运输因具有运能大、效率高、运输成本低等优势而受到世界各国的广泛重视，是世界上大宗货物最经济有效的运输方式，随着经济社会的快速发展，国内、国际上对于重载货运铁路系统的运输能力提出了更高的要求。为提升铁路的运能运量，既有传统的解决方案是增加车辆长度，提升单列车的运输能力，例如开行万吨重载、2万吨重载或者3万吨重载列车，虽然提升了线路运输能力，但是超长列车的使用为运营带来了其他问题，如轴重太大队线路基础建设要求较高，重载列车运行过程中对列车纵向动力的控制较为困难，且存在端勾和脱轨的风险，因此整车控制难度较高等问题。
3.针对重载货运铁路运能提升问题，如何利用灵活的编组解编控制从而使线路资源最大化利用，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最大化利用线路资源的列车虚拟编组方法、设备及储存介质。
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，提供了一种列车虚拟编组方法，该方法实现列车的近间距追踪、动态编组和动态解编运行，将多列车根据运营需求组成“一列车”运行或根据运营需求将虚拟编组状态下的“一列车”拆分成多列车运营。
7.作为优选的技术方案，该方法采用车载设备与车载设备直接通信方式将列车组成虚拟编组车队。
8.作为优选的技术方案，该方法由无线闭塞中心rbc负责管理虚拟编组车队，编组内每辆列车同时与rbc和编组内的前后车进行通信，车载设备周期向rbc发送列车位置信息，所述rbc根据每辆列车上报的列车位置和编组情况判断编组列车数量和位置占用情况。
9.作为优选的技术方案，所述车载设备根据rbc发送的移动授权终点列车信息与前车建立车车通信连接，获取前车的列车运行状态信息；
10.同时根据编组计划中的前后车信息、编组位置信息、车载设备自身工作模式和列车运行工况判断是否具备虚拟编组条件。
11.作为优选的技术方案，在未转入虚拟编组模式前，车载设备采用rbc发送的移动授权监控列车运行，转入虚拟编组模式后，编队中的头车继续采用rbc发送的移动授权，其他跟随车采用前车运行状态信息自主计算移动授权。
12.作为优选的技术方案，当车载设备检查满足虚拟编组条件后，车载设备向rbc发送编组建立请求，当需要建立虚拟编组的两列车上报的编组建立请求rbc均收到后，rbc回复
确认编组，车载设备转入虚拟编组控制模式同时更新列车编组状态。
13.作为优选的技术方案，在虚拟编组模式下，rbc将虚拟编组车队看做一辆列车进行管理，向编组内的所有列车发送的列车运行控制信息均以编队内尾车车尾位置为基准；所述列车运行控制信息包括线路数据、临时限速、道岔和信号机状态、rbc切换、等级转换、引导或调车区段的设置信息。
14.作为优选的技术方案，所述虚拟编组列车根据rbc发送的列车运行信息和前车的运行状态信息计算基于相对位置的列车控制曲线，并根据协同控制策略控制列车运行。
15.作为优选的技术方案，在办理进路时，所述rbc为虚拟编组车队内的所有列车一起办理进路，编组内的列车通过进路时保持进路上的信号机为绿灯状态，当编组内的尾车车头跨压进路上的信号机时，rbc发送跨压命令给联锁设备，关闭信号机，当编组内的尾车车尾越过进路终点设定时间后出清进路。
16.作为优选的技术方案，当车载设备检查列车位于编组计划中的解编范围内时触发解编流程，车载设备控制列车减速，采用设定的控制策略由基于相对位置的列车控制曲线切换至基于绝对位置的列车控制曲线后，车载设备向rbc发送编组解编请求，当需要解编的两列车上报的编组解编请求rbc均收到后，rbc回复确认解编，车载设备转入ato控制模式继续行车同时更新列车编组状态。
17.根据本发明的第二方面，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。
18.根据本发明的第三方面，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。
19.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
20.1、本发明采用车车通信建立虚拟编组，可实现多列车的同时接车、发车作业，缩短列车间运行间隔，提高运营效率。
21.2、本发明采用全链接式网络拓扑，车载设备只负责与其前后车之间的编组管理，rbc负责整个编组车队的管理，拓扑结构简单且编组解编方式更加快速灵活。
22.3、本发明仅在既有移动闭塞列控系统基础上增加车车通信实现虚拟编组，与既有移动闭塞系统兼容性高，且可以实现虚拟编组模式运行与移动闭塞模式运行的快速切换。
附图说明
23.图1为本发明虚拟编组列车控制系统的车地通信架构示意图；
24.图2为本发明虚拟编组动态建立过程中前后车的车载设备之间以及与rbc之间的数据交互流程图；
25.图3为本发明虚拟编组动态解编过程中前后车的车载设备之间以及与rbc之间的数据交互流程流程图。
具体实施方式
26.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。
27.本发明灵活的列车虚拟编组方法，该方法采用车载设备与车载设备直接通信方式将列车组成虚拟编组车队，由无线闭塞中心rbc负责管理虚拟编组车队，编组内每辆列车同时与rbc和编组内的前后车进行通信，车载设备周期向rbc发送列车位置信息，rbc根据每辆列车上报的列车位置和编组情况判断编组列车数量、位置占用等实现列车防护和区段封锁。
28.车载设备根据rbc发送的移动授权终点列车信息与前车建立车车通信连接，获取前车的列车运行状态信息，包括列车位置、速度、加速度、紧急制动信息等，同时根据编组计划中的前后车信息、编组位置信息，车载设备自身工作模式和列车运行工况等判断是否具备虚拟编组条件。在未转入虚拟编组模式前，车载设备采用rbc发送的移动授权监控列车运行，转入虚拟编组模式后，编队中的头车继续采用rbc发送的移动授权，其他跟随车采用前车运行状态信息自主计算移动授权。当车载设备检查满足虚拟编组条件后，车载设备向rbc发送编组建立请求，当需要建立虚拟编组的两列车上报的编组建立请求rbc均收到后，rbc回复确认编组，车载设备转入虚拟编组控制模式同时更新列车编组状态。
29.在虚拟编组模式下，rbc将虚拟编组车队看做一辆列车进行管理，向编组内的所有列车发送的列车运行控制信息均以编队内尾车车尾位置为基准，列车运行控制信息包括线路数据、临时限速、道岔和信号机状态、rbc切换、等级转换、引导/调车区段的设置信息等。虚拟编组列车根据rbc发送的列车运行信息和前车的运行状态信息计算基于相对位置的列车控制曲线，并根据协同控制策略控制列车运行。在办理进路时，rbc为虚拟编组车队内的所有列车一起办理进路，编组内的列车通过进路时保持进路上的信号机为绿灯状态，当编组内的尾车车头跨压进路上的信号机时，rbc发送跨压命令给联锁设备，关闭信号机，当编组内的尾车车尾越过进路终点一定时间后出清进路。
30.当车载设备检查列车位于编组计划中的解编范围内时触发解编流程，车载设备控制列车减速，采用一定的控制策略由基于相对位置的列车控制曲线切换至基于绝对位置的列车控制曲线后，车载设备向rbc发送编组解编请求，当需要解编的两列车上报的编组解编请求rbc均收到后，rbc回复确认解编，车载设备转入ato控制模式继续行车同时更新列车编组状态。
31.如图1所示为本发明中的虚拟编组列车控制系统的车地通信架构，虚拟编组车队中的第一辆车(列车1)为编组内的头车，其他列车(列车2、列车3、列车4)为编组内的跟随车。编组车队内的每辆车均同时与rbc和编组内的前后车进行通信，每辆车分别向rbc上报自己的列车位置和编组情况，从rbc处获取列车运行信息，包括：线路数据、临时限速、道岔和信号机状态、rbc切换、等级转换、引导/调车区段的设置信息等。从前车获取前车运行信息，包括：前车位置、速度、加速度、紧急制动停车信息等。虚拟编组车队中的头车根据rbc发送的移动授权监控列车安全运行，编组内的跟随车根据rbc发送的线路数据和前车运行信息采用协同控制策略监控列车运行。
32.如图2所示为虚拟编组动态建立过程中前后车的车载设备之间以及与rbc之间的数据交互流程，其中后车为跟随车，前车可以是头车，也可以是跟随车。具体过程描述如下。
33.1)后车车载设备收到有效编组计划后，检查编组计划中的前车与rbc告知的前车是否一致，若一致则向前车发起通信会话连接建立请求；
34.2)通信会话建立成功后，后车周期性的向前车问询前车运行信息以及是否满足允许虚拟编组建立条件，当前车满足允许编组条件后，回复确认消息给后车，则后车停止问询；
35.3)确认前车满足允许编组条件后，前后车ato采取一定的控制策略控制前后车接近，当前后车的相对距离满足一定阈值且后车检查其他编组条件均满足时，后车向前车发送满足编组条件信息，前车收到后回复确认消息给前车；
36.4)此时前后车均满足允许编组条件，则前后车分别向rbc发送编组建立请求，rbc检查前后车编组建立请求均收到后，检查当前线路条件及前方站进路办理情况等条件，如满足编组要求，则发送编组确认消息给前后车；
37.5)前后车收到编组确认消息后认为编组建立成功，转入虚拟编组模式行车，如果前车是已编组车队中的跟随车，则当前已是虚拟编组模式，此时不需要进行模式转换。前后车均更新自身编组状态，并上报给rbc，编组建立成功后，rbc需要重新为编组内的跟随车计算线路数据，并不再给编组内的跟随车发送移动授权。
38.如图3所示为虚拟编组动态解编过程中前后车的车载设备之间以及与rbc之间的数据交互流程，其中后车为跟随车，前车可以是头车，也可以是跟随车。具体过程描述如下。
39.1)后车根据编组计划到达需要解编的位置时开启解编过程，后车向前车发送开始解编命令，前车收到并检查可以解编时回复确认解编给后车，前后车ato采取一定的控制策略控制拉大前后车间距；
40.2)当后车控制曲线切换至基于绝对位置的控制曲线时，满足解编条件，则后车发送确认编组解编消息给前车，前车收到并检查满足解编条件后回复确认消息；
41.3)此时前后车均满足解编条件，则前后车分别向rbc发送编组解编请求，rbc检查前后车编组解编请求均收到后，检查当前线路条件及前方站进路办理情况等条件，如满足解编要求，则发送解编确认消息给前后车；
42.4)前后车收到解编确认消息后认为编组解编成功，转入ato模式行车，如果前车与其自身前车仍为编组状态运行，则此时不需要进行模式转换。前后车均更新自身编组状态，并上报给rbc，编组解编后，rbc需要重新为解编后的列车计算线路数据，并发送移动授权。
43.以上是关于方法实施例的介绍，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。
44.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。
45.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。
46.处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如本发明方法。例如，在一些实施例中，本发明方法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本发明方法的一个或多个步骤。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)而被配置为执行本发明方法。
47.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。
48.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。
49.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。
50.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：
1.一种列车虚拟编组方法，其特征在于，该方法实现列车的近间距追踪、动态编组和动态解编运行，将多列车根据运营需求组成“一列车”运行或根据运营需求将虚拟编组状态下的“一列车”拆分成多列车运营。2.根据权利要求1所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，该方法采用车载设备与车载设备直接通信方式将列车组成虚拟编组车队。3.根据权利要求1所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，该方法由无线闭塞中心rbc负责管理虚拟编组车队，编组内每辆列车同时与rbc和编组内的前后车进行通信，车载设备周期向rbc发送列车位置信息，所述rbc根据每辆列车上报的列车位置和编组情况判断编组列车数量和位置占用情况。4.根据权利要求3所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，所述车载设备根据rbc发送的移动授权终点列车信息与前车建立车车通信连接，获取前车的列车运行状态信息；同时根据编组计划中的前后车信息、编组位置信息、车载设备自身工作模式和列车运行工况判断是否具备虚拟编组条件。5.根据权利要求4所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，在未转入虚拟编组模式前，车载设备采用rbc发送的移动授权监控列车运行，转入虚拟编组模式后，编队中的头车继续采用rbc发送的移动授权，其他跟随车采用前车运行状态信息自主计算移动授权。6.根据权利要求4所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，当车载设备检查满足虚拟编组条件后，车载设备向rbc发送编组建立请求，当需要建立虚拟编组的两列车上报的编组建立请求rbc均收到后，rbc回复确认编组，车载设备转入虚拟编组控制模式同时更新列车编组状态。7.根据权利要求4所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，在虚拟编组模式下，rbc将虚拟编组车队看做一辆列车进行管理，向编组内的所有列车发送的列车运行控制信息均以编队内尾车车尾位置为基准；所述列车运行控制信息包括线路数据、临时限速、道岔和信号机状态、rbc切换、等级转换、引导或调车区段的设置信息。8.根据权利要求4所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，所述虚拟编组列车根据rbc发送的列车运行信息和前车的运行状态信息计算基于相对位置的列车控制曲线，并根据协同控制策略控制列车运行。9.根据权利要求3所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，在办理进路时，所述rbc为虚拟编组车队内的所有列车一起办理进路，编组内的列车通过进路时保持进路上的信号机为绿灯状态，当编组内的尾车车头跨压进路上的信号机时，rbc发送跨压命令给联锁设备，关闭信号机，当编组内的尾车车尾越过进路终点设定时间后出清进路。10.根据权利要求3所述的一种列车虚拟编组方法，其特征在于，当车载设备检查列车位于编组计划中的解编范围内时触发解编流程，车载设备控制列车减速，采用设定的控制策略由基于相对位置的列车控制曲线切换至基于绝对位置的列车控制曲线后，车载设备向rbc发送编组解编请求，当需要解编的两列车上报的编组解编请求rbc均收到后，rbc回复确认解编，车载设备转入ato控制模式继续行车同时更新列车编组状态。11.一种电子设备，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1～10中任一项所述的方法。12.一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1～10中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种列车虚拟编组方法、设备及储存介质，该方法实现列车的近间距追踪、动态编组和动态解编运行，将多列车根据运营需求组成“一列车”运行或根据运营需求将虚拟编组状态下的“一列车”拆分成多列车运营。与现有技术相比，本发明具有最大化利用线路资源等优点。本发明具有最大化利用线路资源等优点。本发明具有最大化利用线路资源等优点。


技术研发人员：闫琪 杨奉伟 陈俊 崔君晓 李登 周欣 曹德宁 张军涛
受保护的技术使用者：卡斯柯信号有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/5/4