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本专利针对低密度铁路运输中传统地面联锁系统复杂、效率低的问题，提出基于车-车通信的车载联锁进路防护方法。通过车载设备动态分阶段（列车未驶入/驶入进路）处理进路检查、锁闭、解锁及故障处理，结合目标控制器实时查询状态信息，实现无需复杂地面设备的轻量化联锁控制，提升运营安全与效率。
本发明涉及列车运行控制技术领域，尤其涉及一种适合于车-车通信的列控系统车载联锁的进路防护方法。
列车运行控制系统以技术手段对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，使列车能够安全运行并且提高运行效率。列车运行控制系统是随着列车技术的发展以及列车与地面信息传输系统发展而发展的轨道交通信号系统，是将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术融为一体的行车指挥、控制、管理自动化系统，是保证行车安全、提高运输效率的核心。
目前新一代的基于车-车通信的列车运行控制系统的结构示意图如图1所示，包括车载控制系统、调度指挥系统以及轨旁目标控制单元(信号机、道岔等)。与传统的城市轨道交通CBTC(Communication Based Train Control System，基于通信的列车自动控制系统)系统相比，精简了传统的地方设备，比如轨道电路、列控中心、联锁和ZC等。
车载设备承担了传统地面联锁的进路控制、进路防护等功能，并通过目标控制器进行轨旁设备的控制；车载设备承担了传统ZC的移动授权计算等功能。与传统的地面联锁相比，基于车-车通信的车载联锁具有明显的异同点。两者从功能上均主要完成进路的防护功能，即：进路的选排、进路的锁闭、信号开放、信号保持、进路的解锁以及相关的故障处理功能。但从整个系统的设计理念上来看，具体差异体现在：
结构差异：地面联锁布置于固定的物理位置，其掌握并控制固定的进路资源(包括道岔和信号机)。车载联锁布置于列车之上，其物理位置是移动的，并随着列车运行到不同的线路区域，联锁所需要掌握的进路资源是动态的。不同位置，联锁所需调用的进路资源是不同的。
进路控制防护差异：对于进路的防护控制：地面联锁主要通过布尔逻辑和时序逻辑保障资源的安全使用和释放，实现一个联锁设备控制多条进路。对于车载联锁，每列车都有自己的联锁，其各自的执行是线性的，可能会出现“赛跑问题”，造成死锁，活锁或饥饿状态。
因而，对于车PA视讯载联锁，在考虑上述差异的情况下，设计一套基于车-车通信的列车运行控制系统中满足车载联锁功能的进路防护方法是一个亟待解决的问题。
本发明的实施例提供了一种适合于车-车通信的列控系统车载联锁的进路防护方法，。
车载联锁设备周期性地从车载管理设备获PA视讯得列车位置，当所述列车位置满足进路触发时机，所述车载联锁设备从联锁表中搜索相关的进路信息，获得该进路号对应的进路元素和进路元素所属的目标控制器，通过目标控制器建立和进路元素之间的链接，周期性地查询进路元素的状态信息；
根据列车的位置将整个车载联锁的进路防护部分保护分成不同阶段，所述车载联锁设备根据获取的进路元素的状态信息和列车位置信息，在不同阶段分别进行车载联锁的进路检查、进路锁闭和信号开放、进路解锁和故障处理。
进一步地，所述的根据列车的位置将整个车载联锁的进路防护部分保护分成不同阶段，包括：
根据列车的位置，将整个车载联锁的进路防护部分保护分成两个阶段：列车未驶入进路和列车驶入进路；当列车未驶入进路时，车载联锁的进路防护状态包括空闲状态、联锁关系检查状态、进路锁闭且列车未驶入接近区段状态和进路锁闭列车进入接近区段状态；
车载联锁的进路防护控制状态初始化处于空闲状态，当从车载管理设备接收到列车的位置信息能够触发车载联锁进路的选排功能时，车载联锁的进路防护状态转移到联锁关系检查状态，即征用该进路的资源；当检查到联锁关系正确且列车进路未取消时，进路防护控制状态转移到进路锁闭且列车未驶入接近区段；当列车驶入接近区段以后，进路防护控制状态转移到进路锁闭列车进入接近区段状态。
进一步地，所述的根据列车的位置将整个车载联锁的进路防护部分保护分成不同阶段，包括：
当列车驶入进路时，车载联锁的进路防护控制状态包括：进路锁闭且列车驶入进路状态、RE占用/出清状态、进路完全解锁状态以及故障解锁状态；
当列车驶入进路后，初始状态为进路锁闭且列车已驶入进路状态，当列车驶入进路内的进路元素区段后，进路防护控制状态转移到RE占用/出清状态，当本区段的前一区段已经解锁，本区段曾经占用并出清，本区段的下一区段占用，则本区段可解锁；当列车完全驶出进路的所有进路元素区段后，进路防护控制状态转移到进路完全解锁状态，释放所有的进路资源，返回初始的空闲状态；
进一步地，所述的在不同阶段分别进行车载联锁的进路检查、进路锁闭和信号开放、进路解锁和故障处理，包括：
在进行车载联锁的进路检查处理时，车载联锁设备检查进路建立的技术条件是否满足，检查目标控制器返回的道岔位置是否符合设定的进路要求，如果不符合进路要求，则向目标控制器发送相应的道岔控制命令，且在转换之前周期性的检查目标控制器返回的道岔状态，即道岔区段是否被占用及道岔是否在锁闭状态，所述设定的进路要求为信号机结点未被占用且未开放，道岔结点未被占用且未被锁定，敌对信号机结点没有请求开放或开放记录，区段空闲。
进一步地，所述的在不同阶段分别进行车载联锁的进路检查、进路锁闭和信号开放、进路解锁以及故障处理，包括：
在进行进路锁闭处理时，当进路选取后，检查进路的锁闭条件是否满足，在确保进路在空闲状态，道岔位置正确以及敌对进路没有建立的条件下，车载联锁给出进路锁闭变量及提示信息；
在进行信号开放处理时，车载联锁检查进路信号开放条件是否满足，在实现进路锁闭后，通过目标控制器形成防护该进路信号机的开放命令，使防护进路的信号机开放，允许列车或车列驶入进路；
在进行信号保持处理时，车载联锁根据目标控制器周期性返回的信息，不间断地检查信号开放条件，条件满足时使信号机保持开放，否则使信号机关闭。
进一步地，所述的在不同阶段分别进行车载联锁的进路检查、进路锁闭和信号开放、进路解锁以及故障处理，包括：
在进行进路解锁以及故障处理时，当列车越过了道岔区段后，使该道岔区段内的道岔以及相关的敌对进路解锁，列车每驶过一个进路元素区段，该进路元素段落就自动解锁；
如果未解锁的进路元素状态故障，则返回故障并退出；如果是列车进路，则关闭信号机，如果是车列进路，则判断列车是否已经出清第一个RE区段，判断成功，则关闭信号机；
如果信号机关闭，则检查是否满足三点检查，进而确定是否解锁进路元素区段；所有进路元素区段均正常解锁，则解锁整条进路。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的适合于车-车通信的列控系统车载联锁进路防护方法主要面向低密度运输路网的安全、高效运营和持续能力保障的需求；充分考虑了车-车通信列控系统中车载联锁的设计特点，所述防护方法紧密结合车-车通信列控系统车载联锁的动态移动特性进行，可以满足面向低密度运输路网的安全、高效运营和持续能力保障的需求。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于车-车通信的列车运行控制系统的结构示意图；
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例公开了一种适合于车-车通信的列控系统车载联锁进路防护方法，该方法主要包括基于车-车通信的车载联锁进路防护设计原则、基于车-车通信的车载联锁进路防护设计策略、基于车-车通信的车载联锁进路防护功能设计原理、工作机制以及基于车-车通信的车载联锁进路防护设计流程。
(3)进路锁闭之前或者进路已锁闭且列车未进入进路，允许取消；如果列车未驶入接近区段，采用取消进路列车驶入接近区段，但未进入进路，采用人工解锁
(4)列车进入进路后，迎面进路不能解锁，列车出清的进路元素(折返进路除外)采用分段解锁，满足三点检查要求；
进路的排列触发时机需按照一定方式进行设计，如按照列车运行的实际位置或者列车运行的时刻进行触发。目前主要采用列车运行的实际位置进行触发设计策略；
进路的选排一致性检查和解锁需充分考虑进路内前方列车的位置和轨旁设备的状态(道岔、信号机等)，结合车-车通信过程进行。目前主要采用车载联锁与地面目标控制器之间的通信采集地面轨旁设备的状态，采用车-车通信方式获得前方列车的位置；
进路的锁闭和信号开放需考虑车-车通信系统中，车载联锁与地面目标控制单元之间的协同交互过程，用以确定轨旁设备的状态。
(1)本发明实施例提供的一种车载联锁进路防护功能设计原理示意图如图2所示，VCI(Vital Computer Interlocking，车载联锁)设备与VCM(Vital Computer Management，车载管理)设备之间交互进路信息和列车的位置信息。当VCI收到VCM的列车位置信息以后，VCI设备读取本地电子地图中的进路表信息，获得电子地图中所有进路对应的触发轨信息，然后判断列车位置是否与触发轨信息一致，判断相关进路是否能够触发。如果进路可以触发，VCI设备读取本地电子地图中的联锁表信息，获得该进路号对应的RE信息(Route Element，进路元素)和目标控制器ID列表。通过该进路号对应的目标控制器(OC1，OC2……OCn)建立链接，周期性的查询目标控制器控制对象的状态(道岔的状态，信号机的状态等)。根据进路的RE信息和前方列车的具体位置信息(列车位置来源于VCM)，进行进路的选排一致性检查、进路锁闭、信号开放、进路解锁以及故障处理等功能。
本发明实施例提供的一种车载联锁进路防护控制状态示意图如图3所示，根据列车的位置，整个车载联锁的进路防护部分保护两个阶段(虚线分割)：列车未驶入进路和列车驶入进路。
当列车未驶入进路时，车载联锁进路防护过程包括空闲状态(初始状态)、联锁关系检查状态、进路锁闭(列车未驶入接近区段)状态以及进路锁闭(列车进入接近区段)状态。
联锁关系检查状态：列车触发进路排列以后，根据联锁表中的联锁关系，进行联锁关系检查；
进路锁闭状态：该状态根据列车的位置分为列车未驶入接近区段和驶入接近区段两个状态。
在该阶段，车载联锁的进路防护控制状态初始化处于“空闲”状态；当从VCM接收到列车的位置信息能够触发车载联锁进路的选排功能(列车未驶入接近区段)时，进路防护控制状态转移到“联锁关系检查”状态，即征用该进路的资源；当联锁关系正确且列车进路未取消时，进路防护控制状态转移到“进路锁闭且列车未驶入接近区段”；当列车驶入接近区段以后，进路防护控制状态转移到“进路锁闭且列车驶入接近区段状态”；任何一个状态下，都能进行人工解锁请求(或取消进路)，一旦人工解锁请求成功，进路防护控制状态立即转移到初始空闲状态，即释放该进路资源。
当列车驶入进路时，车载联锁进路防护控制状态包括进路锁闭且列车驶入进路状态、RE占用/出清状态、进路完全解锁状态以及故障解锁状态。
进路锁闭且列车驶入进路状态(此阶段的初始状态)：进路锁闭且列车已驶入进路，在该状态下，不允许人工解锁；
在该阶段，进路防护控制状态仍然随着列车的运行而变化。当列车驶入进路内的RE区段后，进路防护控制状态转移到“RE占用/出清”状态，且其满足“三点检查功能”，即本区段的前一区段已经解锁，本区段曾经占用并出清，本区段的下一区段占用，则本区段可解锁。当列车完全驶出进路的所有RE区段后，进路防护控制状态转移到“进路解锁状态”，即释放所有的进路资源，然后返回初始“空闲”状态。在列车运行过程中，如果出现故障(列车出清RE区段且RE未解锁)，进路防护控制状态转移到“故障”状态。
车载联锁的进路防护流程分为办理进路、联锁条件检查、进路锁闭和开放信号以及进路解锁四个基本流程。
图4为本发明提供的一种车载联锁进路办理流程示意图，VCI周期性的从VCM获得列车位置，当进路触发时机满足，VCI从联锁表中搜索相关的进路信息，获得该进路号对应的进路元素信息(Route Element，RE)和目标控制器ID列表。通过该进路号对应的目标控制器(OC1，OC2……OCn)建立链接，周期性的查询OC控制对象的状态(道岔的状态，信号机的状态等)。如不满足进路触发时机，则保持接收列车的位置。
图5为本发明实施例提供的一种车载联锁进路检查流程示意图，VCI检查进路建立的技术条件是否满足，主要是检查目标控制器OC返回的道岔位置是否符合进路要求，如果不符合则向目标控制器发送相应的道岔控制命令(定位/反位)，且在转换之前周期性的检查目标控制器返回的道岔状态，即道岔区段是否被占用及道岔是否在锁闭状态等。目前检查的条件为信号机结点未被占用且未开放，道岔结点未被占用且未被锁定，敌对信号机结点没有请求开放或开放记录，区段空闲。
图6为本发明实施例提供的一种车载联锁进路锁闭和开放信号流程示意图，进路锁闭：当进路选取后，检查进路的锁闭条件是否满足，在确保进路在空闲状态，道岔位置正确以及敌对进路没有建立的条件下，车载联锁给出进路锁闭变量及提示信息(如白光带等)。
开放信号：车载联锁检查进路信号开放条件是否满足，在实现进路锁闭后，通过目标控制器(对应信号机的OC)形成防护该进路信号机的开放命令，使防护进路的信号机开放，允许列车或车列驶入进路。
信号保持：车载联锁通过OC周期性返回的信息，不间断地检查信号开放条件(如进路空闲、道岔位置正确和敌对进路未建立等)，条件满足时使信号机保持开放，否则使信号机关闭。
当列车或车列确实越过了道岔区段后，应使该区段内的道岔以及相关的敌对进路解除锁闭。进路解锁又分成自动解锁和非自动解锁两大类。解锁分为一次性解锁和分段解锁两种方式。一次性解锁是指车列出清了进路中全部RE区段后，RE区段同时自动解锁；分段解锁是列车或车列每驶过一个RE区段，该段落就自动解锁。本进路防护方法仅考虑分段自动解锁情况。
图7为本发明实施例提供的一种车载联锁进路解锁流程示意图，具体车载联锁进路解锁控制流程如下：
如果是列车进路，则关闭信号机，如果是车列进路(调车进路)，则判断列车是否已经出清第一个RE区段，判断成功，则关闭信号机；
综上所述，本发明实施例的适合于车-车通信的列控系统车载联锁进路防护方法主要面向低密度运输路网的安全、高效运营和持续能力保障的需求；充分考虑了车-车通信列控系统中车载联锁的设计特点，所述防护方法紧密结合车-车通信列控系统车载联锁的动态移动特性进行，可以满足面向低密度运输路网的安全、高效运营和持续能力保障的需求。
车载联锁的功能逻辑集成在车载设备上，与传统的地面车载联锁相比，具有移动特性，车载联锁进路的防护范围、实时通信对象以及管理的列车资源动态变化，具有动态移动的进路防护设计策略。车载联锁进路的触发、排列、锁闭、解锁以及相关故障处理与进路范围内前车的位置相关，具有动态移动的进路防护工作机制和原理。
随着我国实施“一带一路”国家战略，本发明“一种适合于车-车通信的列控系统联锁进路防护设计方法”，通过简化地面联锁设备的方式，实现一种新型的列控系统，从而可以满足面向低密度运输路网的安全、高效运营和持续能力保障的需求。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。
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