一种多层结构的多车协同控制方法及系统与流程

1.本技术涉及轨道交通控制技术领域，尤其涉及一种多层结构的多车协同控制方法及系统。


背景技术：

2.随着5g通信技术和自主感知技术的发展，列车编组运行或者多辆列车作为编队运行已成为现实，但是多车协同运行随之带来的轨旁资源占用切换问题，列车之间的协调一致问题也增加了多车控制系统的复杂性。如何实现通过将列车协同控制系统按照实现功能划分成不同的层次结构，结构清晰，每一层承载特定功能，提升系统运行效率，是目前急需要解决的技术问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术缺陷之一，本技术实施例中提供了一种多层结构的多车协同控制方法及系统。
4.根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种多层结构的多车协同控制方法，包括：
5.根据线路运营情况，中心层调整列车的运行计划，将调度指令发送到协调层；
6.协调层接收到中心层的调度指令，从共享数据层获取列车实际情况，计算出最佳的集群控制方案，并将集群控制方案发送到集群控制层；
7.集群控制层根据协调层的集群控制方案得出集群列车的总体规划曲线；
8.列车控制层根据集群控制层的总体规划曲线，结合轨旁资源层的状态及前车的位置信息，进行单车的控制与防护，列车按照计划运行至指定目标点，疏散客流后，中心层下达列车集群解散命令，列车按照单车计划运行；
9.当列车按照指定时间到达地点，完成客流疏散，中心层更新调度指令，协调层则根据中心层的调度指令下达解散集群指令，集群控制层则根据协调层的解散集群指令下达控制指令，列车按照单车模式运行。
10.进一步地，当线路运营中出现大客流情况，中心层则预估客流，根据客流调整列车的运行计划，发送调度指令到协调层。
11.进一步地，当协调层接收到中心层的调度指令，从共享数据层获取列车的实时位置、速度、目标位置，计算出最佳的集群控制方案，并将结果通知中心层，并将结果发送至集群控制层。
12.进一步地，当集群控制层根据协调层的集群方案得出集群列车的总体规划曲线，集群控制层根据集群列车的总体规划曲线为集群列车进行道岔资源的申请，减少轨旁设备状态切换的时间。
13.进一步地，当列车控制层根据集群控制层规划的结果，按照既定要求进行列车控制，同时对列车的安全运行进行防护准时安全的运行至指定目的地，完成载客任务。
14.进一步地，当列车满载率下降至80％，客流压力缓解之后，中心层更新调度指令，协调层下达解散集群命令，集群控制层下达控制指令，列车按照单车模式运行。
15.进一步地，所述集群控制方案为使用最少车辆疏散全部客流、最快疏散全部客流或对其他线路影响三种方案中的一种，根据其中某一方案决定集群列车的总体规划曲线。
16.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种多层结构的多车协同控制系统，包括：中心层、协调层、集群控制层、列车控制层、轨旁资源层和共享数据层；
17.所述中心层用于根据线路运营情况，适时调整负责列车的运行计划；
18.所述协调层用于根据中心层的目标指令，规划列车的集群划分，协调各车辆，形成所需的集群；
19.所述集群控制层用于将多车作为一个控制整体，规划整体的运行路径，最早的到站时间和最晚单车时间，并完成道岔、进路的申请；
20.所述列车控制层用于通过接收集群控制层的指令，结合轨旁资源层的状态及前车的位置信息，进行单车的控制与防护；
21.所述轨旁资源层用于负责轨旁资源的管理，根据列车的运行状态，是集群申请资源还是单车申请资源，保持与列车规划运行路径的一致性；
22.所述共享数据层用于传输存储各层的指令信息、控制信息和状态信息，以及所需设备的最新状态信息，完成信息的同步。
23.根据本技术实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括：
24.存储器；
25.处理器；以及
26.计算机程序；
27.其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上所述的多层结构的多车协同控制方法。
28.根据本技术实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的多层结构的多车协同控制方法。
29.采用本技术实施例中提供的一种多层结构的多车协同动态控制方法及系统，将多车协同动态控制系统分为中心层、协调层、集群控制层、列车控制层、共享数据层和轨旁资源层，每层承载不同的功能，当列车以多车协同模式运行时，作为一个整体去申请轨旁资源，降低了多车协同控制系统的复杂性，提高了运行效率。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1为本技术实施例提供的一种多层结构的多车协同控制方法的流程示意图。
32.图2为本技术实施例提供的一种多层结构的多车协同控制系统的框图。
具体实施方式
33.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术
的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在实现本技术的过程中，发明人发现，随着5g通信技术和自主感知技术的发展，列车编组运行或者多辆列车作为编队运行已成为现实，但是车协同运行随之带来的轨旁资源占用切换问题，列车之间的协调一致问题也增加了多车控制系统的复杂性。
35.针对上述问题，本技术实施例中提供了一种多层结构的多车协同控制方法，如图1所示，包括：
36.s101，根据线路运营情况，中心层调整列车的运行计划，将调度指令发送到协调层。
37.s102，协调层接收到中心层的调度指令，从共享数据层获取列车实际情况，如：列车的实时位置、速度、目标位置，计算出最佳的集群控制方案，并将集群控制方案发送到集群控制层。
38.其中，集群控制方案可以为使用最少车辆疏散全部客流、最快疏散全部客流或对其他线路影响三种方案中的一种，根据其中某一方案决定集群列车的总体规划曲线。
39.s103，集群控制层根据协调层的集群控制方案得出集群列车的总体规划曲线。
40.总体规划曲线为集群内各车辆的出发至目标点的目标规划曲线，如：头车到达车站时间、列车是否要编组运行、列车之间的运行间隔等信息；
41.s104，列车控制层根据集群控制层的总体规划曲线，结合轨旁资源层的状态及前车的位置信息，进行单车的控制与防护，列车按照计划运行至指定目标点，疏散客流后，中心层下达列车集群解散命令，列车按照单车计划运行。
42.比如：保证各列车的速度不会超过紧急制动速度、与前车的间距大于最小安全距离。然后列车按照计划运行至指定目标点。在疏散客流后，中心层下达列车集群解散命令，列车按照单车计划运行。
43.s105，当列车按照指定时间到达地点，完成客流疏散，中心层更新调度指令，协调层则根据中心层的调度指令下达解散集群指令，集群控制层则根据协调层的解散集群指令下达控制指令，列车按照单车模式运行。
44.进一步的，当线路运营中出现大客流情况，中心层则预估客流，根据客流调整列车的运行计划，发送调度指令到协调层。
45.当协调层接收到中心层的调度指令，从共享数据层获取列车的实时位置、速度、目标位置，计算出最佳的集群控制方案，并将结果通知中心层，并将结果发送至集群控制层。
46.当集群控制层根据协调层的集群方案得出集群列车的总体规划曲线，集群控制层根据集群列车的总体规划曲线为集群列车进行道岔资源的申请，减少轨旁设备状态切换的时间，提高运行效率。
47.当列车控制层根据集群控制层规划的结果，按照既定要求进行列车控制，同时对列车的安全运行进行防护准时安全的运行至指定目的地，完成载客任务。
48.当列车满载率下降至80％，客流压力缓解之后，中心层更新调度指令，协调层下达解散集群命令，集群控制层下达控制指令，列车按照单车模式运行。
49.如图2所示，本技术一种多层结构的多车协同控制系统，包括：中心层、协调层、集
群控制层、列车控制层、轨旁资源层和共享数据层；
50.中心层用于根据线路运营情况，适时调整负责列车的运行计划；
51.协调层用于根据中心层的目标指令，规划列车的集群划分，协调各车辆，形成所需的集群；
52.集群控制层用于将多车作为一个控制整体，规划整体的运行路径，最早的到站时间和最晚单车时间，并完成道岔、进路的申请；
53.列车控制层用于通过接收集群控制层的指令，结合轨旁资源层的状态及前车的位置信息，进行单车的控制与防护；
54.轨旁资源层用于负责轨旁资源的管理，根据列车的运行状态，是集群申请资源还是单车申请资源，保持与列车规划运行路径的一致性；
55.共享数据层用于传输存储各层的指令信息、控制信息和状态信息，以及所需设备的最新状态信息，完成信息的同步。
56.综上所述，采用本技术实施例中提供的一种多层结构的多车协同动态控制方法及系统，将多车协同动态控制系统分为中心层、协调层、集群控制层、列车控制层、共享数据层和轨旁资源层，每层承载不同的功能，当列车以多车协同模式运行时，作为一个整体去申请轨旁资源，降低了多车协同控制系统的复杂性，提高了运行效率。
57.本实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器；以及、计算机程序；其中，计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现如上面任一内容所提供的方法。
58.本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；计算机程序被处理器执行以实现如上任一内容所提供的方法。
59.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，c语言、vhdl语言、verilog语言、面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
60.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
61.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
62.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
63.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
64.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种多层结构的多车协同控制方法，其特征在于，包括：根据线路运营情况，中心层调整列车的运行计划，将调度指令发送到协调层；协调层接收到中心层的调度指令，从共享数据层获取列车实际情况，计算出最佳的集群控制方案，并将集群控制方案发送到集群控制层；集群控制层根据协调层的集群控制方案得出集群列车的总体规划曲线；列车控制层根据集群控制层的总体规划曲线，结合轨旁资源层的状态及前车的位置信息，进行单车的控制与防护，列车按照计划运行至指定目标点，疏散客流后，中心层下达列车集群解散命令，列车按照单车计划运行；当列车按照指定时间到达地点，完成客流疏散，中心层更新调度指令，协调层则根据中心层的调度指令下达解散集群指令，集群控制层则根据协调层的解散集群指令下达控制指令，列车按照单车模式运行。2.根据权利要求1所述的多层结构的多车协同控制方法，其特征在于，当线路运营中出现大客流情况，中心层则预估客流，根据客流调整列车的运行计划，发送调度指令到协调层。3.根据权利要求2所述的多层结构的多车协同控制方法，其特征在于，当协调层接收到中心层的调度指令，从共享数据层获取列车的实时位置、速度、目标位置，计算出最佳的集群控制方案，并将结果通知中心层，并将结果发送至集群控制层。4.根据权利要求3所述的多层结构的多车协同控制方法，其特征在于，当集群控制层根据协调层的集群方案得出集群列车的总体规划曲线，集群控制层根据集群列车的总体规划曲线为集群列车进行道岔资源的申请，减少轨旁设备状态切换的时间。5.根据权利要求4所述的多层结构的多车协同控制方法，其特征在于，当列车控制层根据集群控制层规划的结果，按照既定要求进行列车控制，同时对列车的安全运行进行防护准时安全的运行至指定目的地，完成载客任务。6.根据权利要求5所述的多层结构的多车协同控制方法，其特征在于，当列车满载率下降至80％，客流压力缓解之后，中心层更新调度指令，协调层下达解散集群命令，集群控制层下达控制指令，列车按照单车模式运行。7.根据权利要求1-6所述的多层结构的多车协同控制方法，其特征在于，所述集群控制方案为使用最少车辆疏散全部客流、最快疏散全部客流或对其他线路影响三种方案中的一种，根据其中某一方案决定集群列车的总体规划曲线。8.一种多层结构的多车协同控制系统，其特征在于，包括：中心层、协调层、集群控制层、列车控制层、轨旁资源层和共享数据层；所述中心层用于根据线路运营情况，适时调整负责列车的运行计划；所述协调层用于根据中心层的目标指令，规划列车的集群划分，协调各车辆，形成所需的集群；所述集群控制层用于将多车作为一个控制整体，规划整体的运行路径，最早的到站时间和最晚单车时间，并完成道岔、进路的申请；所述列车控制层用于通过接收集群控制层的指令，结合轨旁资源层的状态及前车的位置信息，进行单车的控制与防护；所述轨旁资源层用于负责轨旁资源的管理，根据列车的运行状态，是集群申请资源还
是单车申请资源，保持与列车规划运行路径的一致性；所述共享数据层用于传输存储各层的指令信息、控制信息和状态信息，以及所需设备的最新状态信息，完成信息的同步。9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结
本申请实施例提供一种多层结构的多车协同控制方法，根据线路运营情况，中心层调整列车运行计划，将调度指令发送到协调层；协调层根据调度指令，获取列车实际情况，计算出最佳集群控制方案；集群控制层根据集群控制方案得出集群列车的总体规划曲线；列车控制层则根据总体规划曲线，结合轨旁资源层的状态进行单车的控制与防护，列车按计划运行至指定目标点，中心层下达列车集群解散命令，列车按照单车计划运行。本申请将多车协同动态控制系统分为中心层、协调层、集群控制层、列车控制层、共享数据层和轨旁资源层，每层承载不同的功能，当列车以多车协同模式运行时，作为一个整体去申请轨旁资源，降低了多车协同控制系统的复杂性，提高了运行效率。提高了运行效率。提高了运行效率。


技术研发人员：宋亚京 张蕾
受保护的技术使用者：交控科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/3/16