基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法及系统与流程

1.本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法及系统。


背景技术：

2.随着列控系统的智能化水平提高，越来越多的自动化以及可视化手段被用于列控系统中。智能化以及智慧化设备内有效的增强系统的安全性以及运营效率，但同时增强了人员对设备依赖度，一旦出现例如系统断电等极端情况，容易出现以下问题：
3.1)调度人员在缺乏系统防护的情况下，需使用通过电话的固定闭塞模式进行行车管理。但因长期使用自动化设备依赖系统防护操作不熟练，同时失去ats子系统的支撑缺少可视化手段，导致此时人为犯错的可能性增大。
4.2)当断电等重大异常发生，资源当前所处状态无法确认，例如道岔位置，信号等状态，虽系统异常后自动导向安全侧其状态不会改变，但在异常状态发生前其所处状态亦无法确认。
5.3)列车司机在当前大规模使用无人驾驶，以及基于系统防护的有人驾驶，对固定闭塞这种行车方式也不十分熟练，容易与调度在沟通中产生失误从而导致事故发生。
6.因此如何来提高在极端情况下的行车安全性，辅助司机以及调度将列车移动至安全区域进行乘客疏散，成为需要解决的技术问题。


技术实现要素：

7.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基于短波通信的tacs系统故障下资源状态广播方法及系统。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
9.根据本发明的第一方面，提供了一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，该方法当电源丢失时轨旁发送单元rsu将会自动切换到后备电源并对外进行广播，进入广播覆盖范围内的车载发送单元obu将资源状态信息显示给司机；
10.同时obu也将进行对外广播接收到的列车信息，并将列车在此区域的消息告知给调度中心以方便调度中心对列车大致位置进行核对，从而在出现极端情况下辅助调度人员以及列车司机确认当前系统状态，同时辅助调度人员以及司机确认自己的操作以及指令是否正确。
11.作为优选的技术方案，所述方法具体包括以下步骤：
12.步骤s101，在tacs系统正常工作时，资源状态采集器不断记录资源当前状态，并将相关状态发送至rsu；
13.步骤s102，当出现故障时，中心后备服务器激活轨旁发送单元的广播系统；
14.步骤s103，广播系统启动后进行自检，如自检通过则通过短波通信系统对外广播，否则则将相关资源信息置为未知态并对外广播；
15.步骤s104，当车载发送单元obu进入轨旁发送单元的广播范围内，接收符合协议的rsu广播的信息，同时obu接收到信息后开始进入激活状态，开始对外广播列车自身信息并维持设定时间，若在设定时间内没有收到信的rsu信息则进入休眠状态；
16.步骤s105，列车通过obu接收到的信息包含资源位置以及此时的资源状态，并与预先存储的线路地图相互匹配；
17.步骤s106，rsu接收到obu对外广播的信息，并将有效信息传回至中心服务器，中心服务器将列车大致位置显示至地图上。
18.作为优选的技术方案，所述步骤s101中资源状态采集器推送至rsu的信息频率应保持在1hz。
19.作为优选的技术方案，所述步骤s101中资源状态采集器采集到的资源状态根据资源的种类不同分为不同的状态种类，其中资源种类包括道岔、轨旁信号灯以及站台屏蔽门，其中道岔包含定位、反位和未知三种状态，轨旁信号灯包含允许、禁止和未知三种状态，屏蔽门包含关闭以及锁闭、打开和未知三种状态。
20.作为优选的技术方案，所述步骤s102具体为：当系统出现资源状态无发识别且tacs系统及其后备系统无法正常工作，通过自动、自动加手动确认或手动激活广播系统，此时电源切换为后背电源，资源状态采集器停止工作。
21.作为优选的技术方案，所述步骤s103中自检具体为：判断最新接收到由资源状态采集器发送过来的信息新鲜度是否在规定时间内以及其形式是否正确，若两者均为是，则自检通过，否则自检不通过。
22.作为优选的技术方案，所述广播系统的广播协议使用私有化协议并进行封装，在系统内部保持使用协议一致，如果协议错误则将该消息丢弃。
23.作为优选的技术方案，所述轨旁发送单元的对外广播频率不低于10hz。
24.作为优选的技术方案，所述rsu传回至中心服务器的有效信息包括此资源在列控系统正常工作最后时刻所处状态，以及其周围出现的列车。
25.根据本发明的第二方面，提供了一种用于所述基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法的系统，包括：
26.资源状态采集器，用于实时获取轨旁资源的当前状态；
27.轨旁发送单元rsu，用于在tacs系统处于正常状态时只接收资源状态采集器采集到的资源状态并不对外广播信息，一旦tacs系统出现异常状态，rsu会检查其内部存储的信息是否在有效期内，如果是则向外广播信息，如果否则对外广播资源状态异常；
28.中心后备服务器，用于tacs故障发生时激活广播系统，将由轨旁发送单元rsu回传的数据与线路地图进行匹配；
29.车载发送单元obu，将资源位置与状态，展示在以线路地图为基础的显示器上，在tacs系统异常并无法进行有效防护的前提下可有效辅助列车驾驶员驾驶列车。
30.作为优选的技术方案，所述轨旁发送单元接收来自于车载发送单元广播的信息，并将包含资源状态与车载广播信息的消息打包发送至中心服务器。
31.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。
32.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。
33.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
34.1)本发明可在出现极端情况下辅助调度人员以及列车司机确认当前系统状态，同时辅助调度人员以及司机确认自己的操作以及指令是否正确，可提高了在极端情况下的行车安全性，辅助司机以及调度将列车移动至安全区域进行乘客疏散。
35.2)本发明与现有通讯方式相比，采用短波广播通讯的方式，整体方式不需要基于ip地址，mac等地址指向，在原有列控系统不再正常工作无法获取有效通讯地址时依然能够有效传输信息。
36.3)对比没有此后备系统的线路，本发明列车司机可有效的获取即将到达的资源所处状态，避免其与调度人员沟通可能出现的错误。
37.4)对比没有此后备系统的线路，当失去ats子系统支撑后调度人员失去了线路上的资源最后时刻所处状态，本发明可有效辅助调度人员获取其状态。
附图说明
38.图1为本发明方法的具体流程图；
39.图2为本发明车载发送单元obu的工作流程图；
40.图3为本发明系统的示意图。
具体实施方式
41.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。
42.本发明依托现有的智能网联短波通信设备，此套设备由rsu(路侧通信单元)，以及obu(车载通信单元组成)工作电压为12v可由移动式电源供电，在电力正常的情况下通过电压采集的方式采集当前资源的状态(道岔，信号灯)，并将当前的状态写入智能网联通信设备中。当电源丢失时rsu将会自动切换到后备电源并对外进行广播，进入广播覆盖范围内的obu设备将会将资源状态信息显示给司机，同时obu也将进行对外广播轨旁rsu将更具接收到的列车信息将列车在此区域的消息告知给调度中心以方便其对列车大致位置进行核对。此系统可在出现极端情况下辅助调度人员以及列车司机确认当前系统状态，同时辅助调度人员以及司机确认自己的操作以及指令是否正确，可提高在极端情况下的行车安全性，辅助司机以及调度将列车移动至安全区域进行乘客疏散。
43.如图1与图2所示，一种基于短波通信的tacs系统故障状态下资源状态广播方法，该方法包括以下步骤：
44.步骤1，在tacs系统正常工作时，资源状态采集器需不断记录资源当前状态，并将相关状态发送至rsu，rsu只记录最新状态并不发送，此时整体系统由正常电源供电；
45.步骤2，为保证信息的新鲜度，资源状态采集器推送至rsu的信息频率应保持在1hz；系统所监测的资源包含轨旁信号灯，道岔以及站台屏蔽门；
46.步骤3，采集到的状态因根据资源的种类不同分为不同的状态种类，道岔包含定
位、反位、未知三种状态，轨旁信号灯包含允许、禁止、未知三种状态，屏蔽门包含关闭以及锁闭、打开、以及未知三种状态。
47.步骤4，当系统出现资源状态无发识别且tacs列控系统及其后备系统无法正常工作，可通过自动、自动加手动确认或手动激活广播系统，此时电源切换为后背电源，资源状态采集器停止工作。
48.步骤5，广播系统启动后自检最新接收到的由采集器发送过来的信息新鲜度是否在规定时间内以及其形式是否正确，如果正确则通过短波通信系统对外广播，如不满足上述条件，则将相关资源信息置为未知态并对外广播。
49.步骤6，广播协议本身需使用私有化协议并进行封装，在系统内部保持使用协议一致，如果协议错误则将该消息丢弃，以避免出现同频段干扰信息被系统接收。
50.步骤7，为保证obu接收到有效信息，rsu对外广播频率不应低于10hz，以保证即便有丢包的前提下获取信息的有效性。
51.步骤8，通信系统以短波广播的形式运作，当车载obu进入rsu 200米范围内，任何obu都可以接收到符合协议的rsu广播的信息。同时obu接收到信息后开始进入激活状态，开始对外广播列车自身信息并维持五分钟。五分钟内如没有新的rsu信息被接收到则进入休眠状态。
52.步骤9，列车接收到的信息包含资源位置以及此时的资源状态，列车将会将相关信息匹配与列车obu的屏幕上并与预先存储的线路地图相互匹配。
53.步骤10，轨旁rsu可接收到obu对外广播的信息，并过滤其余rsu对外广播的信息从未获取有效信息。rsu会将有效信息通过独立局域网(后备电源状态)传回至中心，将列车大致位置显示至地图上(rsu接收到消息意味着列车出现在其两百米范围之内)。rsu回传的信息包含，此资源在列控系统正常工作最后时刻其所处状态，以及其周围出现的列车。若所属网络同时出现故障则将回传信息此功能旁路并不影响系统正常工作。
54.步骤11，当tacs系统恢复后，通过手动，或者自动感应的方式返回步骤1。
55.以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
56.本发明基于短波通信的故障状态下tacs系统资源状态广播系统，当系统运行正常时不工作，当极端情况发生导致系统大规模瘫痪后，利用备用电源进行启动，通过短波通讯技术将资源最后的状态以广播的形式对外发送，列车上的obu进入广播范围后将接受到前方资源在系统正常时最后的状态，同时rsu将接收到列车的车辆id，识别靠近当前资源的列车。接收到的相关信息需在列车与中心的显示器上显示，以起到提示调度人员与列车司机的作用。
57.如图3所示，一种基于短波通信的tacs系统故障状态下资源状态广播系统，包括资源状态采集器、轨旁发送单元、中心服务器、车载发送单元、车载显示单元，所述的设备路侧资源状态采集器，路侧发送单元，针对每一个资源独立配置，并与一个中心服务器相链接，车载发送单元与车载显示单元在每一辆列车上独立配置。
58.对各模块进行阐述：
59.1、资源状态采集器：
60.通过电压监测或串口，网口传输实时获取轨旁资源的当前状态。主要资源类型为
道岔，屏蔽门，信号灯。当tacs系统发生故障后，资源状态采集器将暂停工作，以避免采集到错误状态。采集到的状态会以1hz的频率发送至轨旁发送单元。
61.2、轨旁发送单元
62.轨旁发送单元(rsu)在tacs系统处于正常状态时只接收资源状态采集器采集到的资源状态并不对外广播信息，一旦tacs系统出现异常状态，rsu会检查其内部存储的信息是否在有效期内，如果是则向外广播信息，如果否则对外广播资源状态异常。同时轨旁发送单元(rsu)也会接收来自于车载发送单元广播的信息，并将包含资源状态与车载广播信息的消息打包发送至中心服务器。
63.3、中心后备服务器：控制广播系统是否激活，当tacs故障发生时可通过服务器手动激活广播系统，同时中心服务器会将由路侧发送单元回传的数据与线路地图进行匹配，并进行可是化处理从而帮助调度人员更好的进行调度操作。
64.4、车载发送单元：
65.车载发送单元会一直处于待接收消息的状态，一旦接收到轨旁rsu广播的信息，车载发送单元会认为广播系统激活，在接收信息的同时开始对外广播列车信息，同时会将接收到的资源状态发送到显示单元。
66.5、显示单元：
67.车载显示单元，可以将资源位置与状态，展示在以线路地图为基础的显示器上，在tacs系统异常并无法进行有效防护的前提下可有效辅助列车驾驶员驾驶列车。
68.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
69.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。
70.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。
71.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。
72.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。
73.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。
74.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。
75.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：
1.一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，该方法当电源丢失时轨旁发送单元rsu将会自动切换到后备电源并对外进行广播，进入广播覆盖范围内的车载发送单元obu将资源状态信息显示给司机；同时obu也将进行对外广播接收到的列车信息，并将列车在此区域的消息告知给调度中心以方便调度中心对列车大致位置进行核对，从而在出现极端情况下辅助调度人员以及列车司机确认当前系统状态，同时辅助调度人员以及司机确认自己的操作以及指令是否正确。2.根据权利要求1所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤s101，在tacs系统正常工作时，资源状态采集器不断记录资源当前状态，并将相关状态发送至rsu；步骤s102，当出现故障时，中心后备服务器激活轨旁发送单元的广播系统；步骤s103，广播系统启动后进行自检，如自检通过则通过短波通信系统对外广播，否则则将相关资源信息置为未知态并对外广播；步骤s104，当车载发送单元obu进入轨旁发送单元的广播范围内，接收符合协议的rsu广播的信息，同时obu接收到信息后开始进入激活状态，开始对外广播列车自身信息并维持设定时间，若在设定时间内没有收到信的rsu信息则进入休眠状态；步骤s105，列车通过obu接收到的信息包含资源位置以及此时的资源状态，并与预先存储的线路地图相互匹配；步骤s106，rsu接收到obu对外广播的信息，并将有效信息传回至中心服务器，中心服务器将列车大致位置显示至地图上。3.根据权利要求2所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述步骤s101中资源状态采集器推送至rsu的信息频率应保持在1hz。4.根据权利要求2所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述步骤s101中资源状态采集器采集到的资源状态根据资源的种类不同分为不同的状态种类，其中资源种类包括道岔、轨旁信号灯以及站台屏蔽门，其中道岔包含定位、反位和未知三种状态，轨旁信号灯包含允许、禁止和未知三种状态，屏蔽门包含关闭以及锁闭、打开和未知三种状态。5.根据权利要求2所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述步骤s102具体为：当系统出现资源状态无发识别且tacs系统及其后备系统无法正常工作，通过自动、自动加手动确认或手动激活广播系统，此时电源切换为后背电源，资源状态采集器停止工作。6.根据权利要求2所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述步骤s103中自检具体为：判断最新接收到由资源状态采集器发送过来的信息新鲜度是否在规定时间内以及其形式是否正确，若两者均为是，则自检通过，否则自检不通过。7.根据权利要求2所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述广播系统的广播协议使用私有化协议并进行封装，在系统内部保持使用协议一致，如果协议错误则将该消息丢弃。
8.根据权利要求2所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述轨旁发送单元的对外广播频率不低于10hz。9.根据权利要求2所述的一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法，其特征在于，所述rsu传回至中心服务器的有效信息包括此资源在列控系统正常工作最后时刻所处状态，以及其周围出现的列车。10.一种用于权利要求1所述基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法的系统，其特征在于，包括：资源状态采集器，用于实时获取轨旁资源的当前状态；轨旁发送单元rsu，用于在tacs系统处于正常状态时只接收资源状态采集器采集到的资源状态并不对外广播信息，一旦tacs系统出现异常状态，rsu会检查其内部存储的信息是否在有效期内，如果是则向外广播信息，如果否则对外广播资源状态异常；中心后备服务器，用于tacs故障发生时激活广播系统，将由轨旁发送单元rsu回传的数据与线路地图进行匹配；车载发送单元obu，将资源位置与状态，展示在以线路地图为基础的显示器上，在tacs系统异常并无法进行有效防护的前提下可有效辅助列车驾驶员驾驶列车。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述轨旁发送单元接收来自于车载发送单元广播的信息，并将包含资源状态与车载广播信息的消息打包发送至中心服务器。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1～9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1～9中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种基于短波通信的列控系统故障下资源状态广播方法及系统，该方法当电源丢失时轨旁发送单元RSU将会自动切换到后备电源并对外进行广播，进入广播覆盖范围内的车载发送单元OBU将资源状态信息显示给司机；同时OBU也将进行对外广播接收到的列车信息，并将列车在此区域的消息告知给调度中心以方便调度中心对列车大致位置进行核对，从而在出现极端情况下辅助调度人员以及列车司机确认当前系统状态，同时辅助调度人员以及司机确认自己的操作以及指令是否正确。与现有技术相比，本发明具有提高了在极端情况下的行车安全性，辅助司机以及调度将列车移动至安全区域进行乘客疏散等优点。客疏散等优点。客疏散等优点。


技术研发人员：李晶 汪小勇 凌小雀 徐海贵 冯玮 陆怡然
受保护的技术使用者：卡斯柯信号有限公司
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2023/3/16