基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法。该方法主要包括：建立列控系统轨道区段及其包含的各元素的空间变换表达方法，基于所述空间变换表达方法建立移动授权安全防护的空间变换算法；基于列车移动授权中的目标终点距离生成列车安全防护曲线，根据所述列车安全防护曲线建立列车轨迹的计算方法；根据所述移动授权安全防护的空间变换算法对所述列车轨迹和列车移动授权进行防护验证，根据验证结果确定所述列车轨迹和列车移动授权的安全性。本发明专利技术的方法能够有效地对生成的MA信息和列车轨迹进行安全验证，保证列车MA的安全性，保障列车运行的安全。

Mobile authorization security protection method for train control system based on space transformation

The invention provides a mobile authorization safety protection method for a train control system based on space transformation. The method mainly includes: the establishment of spatial transformation of train control system and the track section contains elements of expression method, method of space transformation algorithm for mobile security authorization to establish the space transformation based on expression; the train movement authority in the target end point distance column generation car security based on the curve according to the calculation method of the train safety protection curve the establishment of the train track; according to the mobile space transformation algorithm security protection authorization verification of the train track and train movement authority, according to the results of the validation to determine the safety of the train track and train movement authority. The method of the invention can effectively validate the generated MA information and train tracks, ensure the safety of the train MA and ensure the safety of the train operation.

【技术实现步骤摘要】
基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法
本专利技术涉及列车运行控制
，尤其涉及一种基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法。
技术介绍
列车运行控制系统是一套保证列车安全运行的控制系统，通过收集线路上列车当前的运行状态及线路客观条件，对列车运行速度进行监督、控制，使列车在线路上安全运行。MA(MovementAuthority，移动授权)是在给定方向上特定列车能够进入的一系列线路轨道区段。MA的正确与否关系着列车是否能够在线路上进行安全运行的关键，因此MA计算功能是列车运行控制系统的核心功能。在现有列车运行控制移动授权计算过程中，MA计算设备(目前为ZC设备或RBC设备)通过统计辖区内列车位置，遍历计算相应列车运行前方可能出现的障碍物，如前方列车进路信息、前方列车MA等，并将生成的MA信息发送给具有超速防护功能的设备(一般为车载设备)，超速防护设备根据MA信息计算列车的速度防护曲线，并保证列车按照既定曲线在MA终点前停车。然而目前的MA计算方式依然存在以下缺陷：MA计算并不能保证其功能实现的安全无误，不能对其结果进行安全验证；目前的MA计算功能并不涉及列车的速度信息及制动状态信息，因此在运行过程中考虑到在最坏情况下及失效场景中可能导致列车不能在传统方式生成的MA终点之前停车。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法，以实现有效地对生成的MA信息和列车轨迹进行安全验证。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法，包括：建立列控系统轨道区段及其包含的各元素的空间变换表达方法，基于所述空间变换表达方法建立移动授权安全防护的空间变换算法；基于列车移动授权中的目标终点距离生成列车安全防护曲线，根据所述列车安全防护曲线建立列车轨迹的计算方法；根据所述移动授权安全防护的空间变换算法对所述列车轨迹的计算方法和列车移动授权进行验证，根据验证结果确定所述列车轨迹和列车移动授权的安全性。进一步地，所述的建立列控系统轨道区段及其包含的各元素的空间变换表达方法，包括：使用一个6元组<a,b,id,ty,s,l>来表示铁路线路中的轨道区段，其中a与b表示轨道区段的起始、终止位置，id表示轨道区段所包含的基础设施编号，ty表示轨道区段所包含基础设施的类型，s表示轨道区段所包含基础设施状态，l表示轨道区段所包含基础设施的锁闭状态；将铁路线路网络定义为一个度量空间(X,dX)，对于任意的x,y∈X，函数dX(x,y)的取值为：其中是比空间中x与y之间任意距离都大的值，x与y相连接表示在一个特定的时间，铁路线路中的轨道区段能够从y到x；定义了V1、V2两个空间，其定义如下：定义1：若由列车运行控制算法计算出的移动授权MA为<u0,u1,u2,……,un>的轨道区段序列，X1为包含MA中所有轨道区段单元的集合，为X1一个子集族，若满足下列条件，则称其为V1空间1.1)空集属于空间的起始元素{u0}属于且X1属于1.2)若且ui∈τ1,那么定义2：α为列车在铁路线路度量空间中的当前位置，dir表示列车的前进方向，X2为列车轨迹中的包含的所有轨道区段单元，为X2一个子集族，若满足下列条件，则称其为V2空间；2.1)空集属于X22.2)若d(α,u0·a)+d(α,u0·b)＝d(u0·a,u0·b),那么被称为空间的起始单元；2.3)对于每个如果d(α,uj·a)<Lg,dir×[d(u0·b,uj·a)-d(u0·a,uj·a)]>0且d(α,uj·a)＝min{d(α,uk·a):k∈I}，那么进一步地，所述的轨道区段单元中各参数的取值见下述表1：表1.进一步地，所述的基于所述空间变换表达方法建立移动授权安全防护的空间变换算法，包括：基于所述空间变换表达方法建立如下的四种移动授权安全防护的空间变换算法：算法1：若为V1空间，u0∈X是空间的起始单元，则存在一列列车，其位置α满足d(α,u0·a)+d(α,u0·b)＝d(u0·a,u0·b)；算法2：若为V1空间，为V2空间，那么和安全则必须满足且算法3：若为V1空间，为相关的V2空间，若V1、V2空间安全，则需满足ZT上的是集合ZT∩U的聚集，其中算法4：若(X,τ1)和(Y,τ2)为不同列车的V1空间，那么当且仅当这两个空间不相交时整条铁路线路安全。进一步地，所述的基于列车移动授权中的目标终点距离生成列车安全防护曲线，根据所述列车安全防护曲线建立列车轨迹的计算方法，包括：根据列车移动授权MA中列车能够行驶的最远距离通过目标终点距控制方式生成速度防护曲线，计算公式如下：其中Lma是MA中的目标终点距离，TS是目标速度，Be是紧急制动减速度，t1为系统安全制动反应时间，t2为制动建立时间，a为最大加速度；将上述公式1中的目标速度TS变更为当前列车的运行速度TV，Lma变更为列车的最短走行距离Lg，那么Lg的计算公式如下：将所述列车的最短走行距离Lg作为列车轨迹。进一步地，所述的根据所述移动授权安全防护的空间变换算法对所述列车轨迹和列车移动授权进行验证，根据验证结果确定所述列车轨迹和列车移动授权的安全性，包括：将列车移动授权和上述公式2计算出的列车轨迹作为参数分别输入到所述移动授权安全防护的空间变换算法1、算法2、算法3和算法4中，当所述移动授权安全防护的空间变换算法1、算法2、算法3和算法4都成立，则确定所述列车轨迹和列车移动授权安全；当所述移动授权安全防护的空间变换算法1、算法2、算法3和算法4不是都成立，则确定所述列车轨迹和列车移动授权不安全。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提出的基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法能够有效地对生成的MA信息和列车轨迹进行安全验证，保证列车MA的安全性，通过相关实验数据表明该算法可以应用于实际的系统中，表明了该算法的实用性，解决了传统MA计算方法无法较好地针对列控系统MA功能安全防护进行建模、验证的问题。本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例提出的一种基于空间变换的列车运行控制系统移动授权安全防护算法的实现原理示意图；图2是本专利技术实施例提出的一种列车轨迹及移动授权的原理示意图；图3是本专利技术实施例提出的一种实验实时状态统计结果。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，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，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
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，本专利技术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、元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法，其特征在于，包括：建立列控系统轨道区段及其包含的各元素的空间变换表达方法，基于所述空间变换表达方法建立移动授权安全防护的空间变换算法；基于列车移动授权中的目标终点距离生成列车安全防护曲线，根据所述列车安全防护曲线建立列车轨迹的计算方法；根据所述移动授权安全防护的空间变换算法对所述列车轨迹的计算方法和列车移动授权进行验证，根据验证结果确定所述列车轨迹和列车移动授权的安全性。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间变换的列控系统移动授权安全防护方法，其特征在于，包括：建立列控系统轨道区段及其包含的各元素的空间变换表达方法，基于所述空间变换表达方法建立移动授权安全防护的空间变换算法；基于列车移动授权中的目标终点距离生成列车安全防护曲线，根据所述列车安全防护曲线建立列车轨迹的计算方法；根据所述移动授权安全防护的空间变换算法对所述列车轨迹的计算方法和列车移动授权进行验证，根据验证结果确定所述列车轨迹和列车移动授权的安全性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立列控系统轨道区段及其包含的各元素的空间变换表达方法，包括：使用一个6元组<a,b,id,ty,s,l>来表示铁路线路中的轨道区段，其中a与b表示轨道区段的起始、终止位置，id表示轨道区段所包含的基础设施编号，ty表示轨道区段所包含基础设施的类型，s表示轨道区段所包含基础设施状态，l表示轨道区段所包含基础设施的锁闭状态；将铁路线路网络定义为一个度量空间(X,dX)，对于任意的x,y∈X，函数dX(x,y)的取值为：其中是比空间中x与y之间任意距离都大的值，x与y相连接表示在一个特定的时间，铁路线路中的轨道区段能够从y到x；定义了V1、V2两个空间，其定义如下：定义1：若由列车运行控制算法计算出的移动授权MA为<u0,u1,u2,……,un>的轨道区段序列，X1为包含MA中所有轨道区段单元的集合，为X1一个子集族，若满足下列条件，则称其为V1空间1.1)空集属于空间的起始元素{u0}属于且X1属于1.2)若且ui∈τ1,那么定义2：α为列车在铁路线路度量空间中的当前位置，dir表示列车的前进方向，X2为列车轨迹中的包含的所有轨道区段单元，为X2一个子集族，若满足下列条件，则称其为V2空间；2.1)空集属于X22.2)若d(α,u0·a)+d(α,u0·b)＝d(u0·a,u0·b),那么u0被称为空间的起始单元；2.3)对于每个如果d(α,uj·a)<Lg,dir×[d(u0·b,uj·a)-d(u0·a,uj·a)]>0且d(α,uj·a)＝min{d(α,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海峰，张勇，张路，吕继东，徐田华，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11