一种安全道口控制方法及系统与流程

1.本发明属于轨道交通技术领域，特别涉及一种安全道口控制方法及系统。


背景技术：

2.铁路平交道口允许公路交通穿越铁路线路，因此必须采取安全可靠的控制系统，才能有效的保证公路交通车辆、行人的安全。
3.传统的铁路平交道口，通常采用人工控制方式，道口值守人员接到调度电话或者检测铁路列车接近通知时，人工关闭道口；铁路列车通过道口后，人工打开道口。这种控制方式对值守人员的专注度和在岗情况要求较高，若铁路列车运行计划临时调整，值守人员又暂时未注意到铁路列车接近道口，则很容易引发碰撞危险。
4.当一个区域内存在多条铁路线路，设置了相邻的几处公路交通通过道口时，传统的道口控制系统，只能分设几套道口控制设备并分别配置值守人员，存在资源浪费的情况。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供一种安全道口控制方法及系统，采用以下技术方案：
6.一种安全道口控制方法，包括以下步骤：道口子系统根据获取的信号设备状态信息和铁路列车运行位置信息，输出控制命令至输入输出子系统；输入输出子系统根据控制命令对信号设备进行控制，自动控制道口关闭或开启。
7.进一步的，信号设备包括信号机、栏木机和音响设备，信号机包括遮断信号机和道口信号机。
8.进一步的，输入输出子系统根据控制命令对栏木机进行控制包括以下步骤：
9.若有铁路列车接近道口时，或没有铁路列车接近道口，铁路列车已进入但是还未驶出道口时，道口子系统向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。
10.进一步的，输入输出子系统根据控制命令对栏木机进行控制还包括以下步骤：
11.若没有铁路列车接近道口，铁路列车已驶出道口时，道口子系统根据来自联锁系统的远程遥控关闭道口指令，向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。
12.进一步的，输入输出子系统根据控制命令对栏木机进行控制还包括以下步骤：
13.若没有铁路列车接近道口，铁路列车已驶出道口，道口子系统未接收到来自联锁系统的远程遥控关闭道口指令时，也未接收到来自人工控制盘的关闭道口指令，道口子系统通过输入输出子系统检查遮断信号机恢复禁止信号，向输入输出子系统发送升起栏木指令，输入输出子系统根据升起栏木指令控制栏木机驱动栏木升起，打开道口。
14.进一步的，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降具体如下：
15.输入输出子系统依次闭合第一级动力电源开关、第二级动输出回路开关以及第三
级动输出回路开关，控制栏木机驱动栏木开始降下，输入输出子系统实时获取栏木的位置，若栏木到达水平位置或超出预定的时间，输入输出子系统依次断开第三级动输出回路开关、第二级动输出回路开关和第一级动力电源开关，若栏木未到达水平位置或未超出预定的时间，持续栏木转换，栏木机继续驱动栏木降下。
16.进一步的，输入输出子系统根据升起栏木指令控制栏木机驱动栏木升起具体如下：
17.输入输出子系统依次闭合第一级动力电源开关、第二级动输出回路开关以及第三级动输出回路开关，控制栏木机驱动栏木开始升起，输入输出子系统实时获取栏木的位置，若栏木到达垂直位置或超出预定的时间，依次断开第三级动输出回路开关、第二级动输出回路开关和第一级动力电源开关，若栏木未到达垂直位置或未超出预定的时间，持续栏木转换，栏木机继续驱动栏木升起。
18.进一步的，输入输出子系统实时获取栏木的位置具体如下：
19.通过检查栏木水平位置常开节点状态、常闭节点状态和栏木垂直位置常开节点状态、常闭节点状态，确定栏木的位置状态；
20.通过输入输出子系统的开关位置状态修正栏木位置状态，确定栏木有效位置状态；根据栏木有效位置状态，确定栏木位置。
21.进一步的，控制方法还包括以下步骤：根据栏木机状态、信号机状态、道口区域障碍监测状态发出铁路行车许可，具体如下：
22.根据栏木机状态、信号机状态、道口区域障碍监测状态判断是否存在不允许铁路列车通过的道口的情况，若存在，产生禁止铁路列车通过的行车许可，控制遮断信号机显示禁止信号，控制应答器发送道口未防护报文，向联锁等系统输出道口未防护信息；若不存在，产生允许铁路列车通过的行车许可，控制遮断信号机显示允许信号，控制应答器发送道口已防护报文，向联锁等系统输出道口已防护信息。
23.进一步的，控制方法还包括以下步骤：输入输出子系统采集信号设备的状态信息并发送给道口子系统。
24.本发明还提供一种安全道口控制系统，包括：
25.道口子系统用于根据获取的信号设备状态信息和铁路列车运行位置信息，输出控制命令至输入输出子系统；
26.输入输出子系统用于根据控制命令对信号设备进行控制，完成对道口的信号设备的直接控制，自动控制道口关闭或开启。
27.进一步的，信号设备包括信号机、栏木机和音响设备，信号机包括遮断信号机和道口信号机。
28.进一步的，道口子系统包括安全运算主机，安全运算主机包括ⅰ系和ⅱ系，安全运算主机中的每一系的主控单元包括电源模块、主控模块和通信扩展模块；每一系主控模块与联锁系统、计轴设备、栏木机、信号机连接，每一系主控模块包括a机、b机和c机，a机和b机用于安全运算，a机和b机运算结果校核一致时结果有效，否则本系转入安全状态，c机用于接口维护，c机还用于维护日志存储，向外部维护接口发送实时维护信息。
29.本发明还提供一种轨道区域道口控制群组，轨道区域包括多个邻接道口，其特征在于，每个道口均设置有所述的安全道口控制系统，多个安全道口控制系统相互连接。
30.本发明还提供一种轨道区域道口控制方法，轨道区域包括多个邻接道口，其特征在于，轨道区域道口控制方法包括以下步骤：
31.在每个道口设置所述道口控制系统；
32.每个道口控制系统共享列车位置检测信息，对每个道口进行协同控制。
33.进一步的，还包括以下步骤：
34.多个道口控制系统设置相同运行周期，多个道口控制系统通过安全传输网络共享信息；共享信息包括执行周期ec、多个计轴点信息、道口状态、打开道口指令、关闭道口指令和确认列车通过；
35.在多个道口控制系统中的接收信息方，设置本地期望ec，当接收信息的道口控制系统收到对方消息时，根据消息中的ec与本地期望ec，得出消息传输延迟，根据预设的道口延迟关闭时间，得到实际执行道口关闭的延迟时间。
36.本发明的有益效果：
37.1、本发明的安全道口控制方法和系统，采用安全计算主机完成道口逻辑运算，采用电子执行单元控制栏木机、信号机、音响设备等道口信号设备并采集信号设备状态，形成闭环管理的安全控制过程；根据列车运行位置自动控制道口关闭、开启，具备区域邻接道口群组控制功能，配置人工控制盘，具备应急人工控制能力。
38.2、本发明的安全计算主机采用二乘二取二架构，安全完成度达到sil4级，采用控制—反馈闭环管理的安全控制技术，提供了强大的平交道口自动安全控制功能，解决了因值守人员疏忽导致不能及时关闭道口的问题；关键部件冗余配置，提供更高的可靠性、可用性，进一步减少了设备维护压力。
39.3、本发明的轨道区域道口控制群组及方法，减少了多道口控制设备的重复资源(计轴设备、列车位置检测点)，提高了区域内多个道口的安全协同控制能力。
40.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1示出了根据本发明实施例的一种安全道口控制系统的结构示意图；
43.图2示出了根据本发明实施例的安全道口控制系统的应用场景示意图；
44.图3示出了根据本发明实施例的安全道口控制系统的各接口及内部连接关系示意图；
45.图4示出了根据本发明实施例的安全运算主机结构示意图；
46.图5示出了根据本发明实施例的一种轨道区域道口控制群组的结构示意图；
47.图6示出了根据本发明实施例的安全道口控制系统在自动控制模式的流程示意图；
48.图7示出了根据本发明实施例的栏木控制流程示意图；
49.图8示出了根据本发明实施例的栏木位置采集流程示意图；
50.图9示出了根据本发明实施例的发出铁路行车许可流程示意图；
51.图10示出了根据本发明实施例的轨道区域的多个道口控制系统布置示意图；
52.图11示出了根据本发明实施例的轨道区域的多个道口控制方法的流程示意图。
具体实施方式
53.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.需要说明的是，本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
55.本发明实施例提供一种安全道口控制系统，采用二乘二取二架构的安全控制平台，采用计轴设备检测铁路列车位置，采用安全通信接口与铁路车站计算机联锁系统、邻接分散式道口控制系统交互信息，自动控制道口关闭、开启，采用leu(lineside electronic unit，地面电子单元)控制应答器。控制系统安全完整度达到sil4级，根据铁路列车运行位置自动关闭、开启道口，与邻接分散式道口自主交互形成区域道口分散控制，适用于欧洲e1/e2级高速铁路线路，同时提供人工控制盘作为紧急后备操作手段。系统安全可靠，有效解决了道口值守人员、区域道口分散控制问题。
56.如图1和图2所示，一种安全道口控制系统，系统部署于铁路线路轨旁，包括道口子系统、输入输出子系统、人工控制盘、电源子系统、外部通信接口系统以及相关附件。
57.需要说明的是，安全道口控制系统采用二乘二取二冗余结构设计，系统中所有涉及到安全信息处理和传输的部件均按照“故障－安全”原则采取了双系结构设计，任何单点故障都不会影响系统的正常使用，以满足铁路信号控制设备高可靠和高安全的使用要求。
58.道口子系统作用于整个系统的管理、道口安全运算以及同外部系统通信；道口子系统通过安全通信网络(以太网)与联锁系统、计轴设备、邻接道口的道口控制系统通信连接，道口子系统通过串口与leu连接；输入输出子系统通过全电子执行单元通过封闭链路高安全性传输网络(以太网)与道口子系统通信连接，输入输出子系统通过信号电缆与信号设备连接，信号设备包括信号机、栏木机、音响设备等，其中，信号机包括遮断信号机和道口信号机；人工控制盘通过内部通信网(例如，以太网、can)与道口子系统连接；电源子系统与道口子系统、输入输出子系统和人工控制盘连接，电源子系统用于为道口子系统、输入输出子系统和人工控制盘以及传输网络等设备供电。
59.如图2所示，进一步的，道口控制系统通过无线通信单元与手持维护终端连接，无线通信单元可以是gsmr，手持维护终端可以是手机、笔记本电脑等。
60.本发明实施例中，道口子系统采用高可靠性、高安全性的安全运算主机(单元控制平台)，道口子系统用于根据获取的信号设备状态信息和铁路列车运行位置信息，输出控制命令至输入输出子系统，信号设备状态信息包括栏木机状态信息、信号机状态信息和音响设备状态信息；输入输出子系统用于根据控制命令对信号设备进行控制，完成对道口的信
号设备的直接控制，自动控制道口关闭或开启；输入输出子系统还用于采集信号设备的状态信息并发送给道口子系统。
61.铁路列车的位置信息，可以通过以下方式获得：计轴设备、接收联锁设备给出的位置信息或邻接安全道口控制系统给出的位置信息。
62.道口子系统从计轴设备获取铁路列车位置，道口子系统通过leu控制应答器。
63.道口子系统的安全运算主机采用二乘二取二结构，安全运算主机(ucp)作为安全运算逻辑平台，由冗余的分为ⅰ系和ⅱ系组成，单系内部为二取二结构，安全运算主机(ucp)设置有维护信息存储功能，例如，安全运算主机(ucp)设置10g存储器对内部维护信息进行存储。双系安装在一个机笼内，通过机笼底板交互信息，双系采用主从方式运行，任何一系都可以独立工作。任一系检测到严重故障，如系统内存校验错误、双cpu比较不一致等故障时，都会采取安全措施并主动切换，保证系统功能正常执行，使系统具有高可靠性。
64.如图3所示，下面对安全道口控制系统的各接口及内部连接关系进行详细介绍：安全运算主机(ucp)通过控制交换机与输入输出子系统的输入端连接，安全运算主机通过维护交换机与输入输出子系统的输入端、输出端连接，安全运算主机通过维护交换机与中心维护系统连接，维护交换机还通过无线通信单元与维护平台连接，安全运算主机与人工控制盘连接，安全运算主机通过leu接口rs4 22/继电器与leu连接，leu与应答器连接，leu接口rs4 22/继电器还与输入输出子系统的输入端连接；控制交换机还与联锁系统、邻接道口的道口控制系统、计轴设备连接，联锁系统还与调度集中控制系统连接，计轴设备与磁头连接；输入输出子系统的输入端还与闭塞接口继电器、柜门闭合监测系统、障碍监测系统、电池检测系统、绝缘检测系统、轨道状态继电器连接，输入输出子系统的输出端还信号机、栏木灯、音响设备和公路接口连接。
65.如图4所示，进一步的，安全运算主机中的每一系的主控单元由电源模块、主控模块、通信扩展模块构成。双系硬件结构相同，双系之间设置一个切换模块。每一系主控模块与联锁系统、计轴设备、栏木机、信号机等连接，每一系主控模块分为a、b、c机，a、b机用于安全运算，a、b机运算结果校核一致时结果有效，否则本系转入安全状态，c机用于接口维护功能，c机与a、b机通信网络安全隔离。本系统不设置独立的维护机，c机还用于维护日志存储，向外部维护接口(例如，中心维护)发送实时维护信息。
66.安全运算主机系统软件具备安全平台管理功能，a、b机启动时，从c机读取道口安全软件以及配置数据并对读取内容进行校验及解密，双系比较一致后允许运行道口安全软件；同时具备维护诊断信息管理、压缩存储、转发功能。
67.道口系统软件分为两个独立的部分，其中运行于a、b机的道口安全软件负责道口安全逻辑运算；运行于c机的道口维护软件负责维护数据记录、维护数据输出，道口安全软件的数据包括道口数据和配置参数，道口维护软件的数据包括道口数据、配置参数和维护数据。
68.输入输出子系统是系统的标准执行单元，采用全电子执行单元，通过内部安全通信网与道口子系统交互信息。输入输出子系统用于接收道口子系统的控制命令，根据控制命令控制信号设备；还用于采集信号设备状态并传送给道口子系统。输入输出子系统中所有模块冗余配置为两个系，每个模块设置两个cpu，两个cpu运算结果一致时运算结果有效，运算结果不一致时采取安全措施。冗余模块的配置相同，构成二乘二取二安全架构。
69.输入输出子系统还用于控制障碍物检测、绝缘检测、柜门监测等电气接点。
70.安全道口控制系统采用计轴设备检测铁路列车运行位置，根据铁路列车运行位置，自动控制道口关闭、开启。安全道口控制系统通过安全通信网与车站联锁系统通信，接收联锁系统发送的铁路列车接近、离去信息，自动控制道口关闭、开启；同时接收联锁系统的远程遥控指令，控制道口的关闭、开启，栏木单独动作。
71.本发明实施例的安全道口控制系统适用于欧洲e1/e2级高速铁路系统，道口子系统通过控制leu控制应答器，采用levelcrossing information(subset－026v 360 track to train packet number 88)报文信息向铁路列车发送道口状态，提高道口的安全防护等级。
72.如图1和图3所示，人工控制盘是系统的备用人机操作表示接口，用于接收道口子系统的显示数据(铁路列车接近信息、栏木机状态等)，以led灯的方式显示给操作人员，并具备蜂鸣器警示操作人员；人工控制盘还设置机械按钮，负责接收操作人员的操作指令并发送给道口子系统。
73.人工控制盘作为现地应急控制后备模式，可在系统与外部传输故障、临时人工指挥道口时，直接由现地值守人员直接通过控制盘控制栏木机、信号机、音响设备等信号设备。
74.如图5所示，本发明实施例还提供一种轨道区域道口控制群组，轨道区域包括多个邻接道口，每个道口均设置有上述安全道口控制系统，多个安全道口控制系统相互连接，每个道口的安全道口控制系统共享列车位置检测信息，分散计算区域道口安全逻辑，协同自动控制每个道口。分散部署的安全道口控制系统通过封闭的安全通信网络交互信息，共享列车位置检测信息与控制逻辑。
75.其中，多个安全道口控制系统中的一个安全道口控制系统与联锁系统连接，用于接收联锁系统的远程遥控指令，控制道口的关闭、开启；其他安全道口控制设备接收并执行远程遥控指令。
76.本发明实施例还提供一种安全道口控制方法，包括以下步骤：道口子系统根据获取的信号设备状态信息和铁路列车运行位置信息，输出控制命令至输入输出子系统，信号设备状态信息包括栏木机状态信息、信号机状态信息和音响设备状态信息；输入输出子系统根据控制命令对信号设备进行控制，自动控制道口关闭或开启；输入输出子系统采集信号设备的状态信息并发送给道口子系统。
77.其中，道口子系统根据获取铁路列车运行位置信息包括：道口子系统通过计轴设备检测铁路列车运行位置信息、道口子系统接收联锁系统发送的铁路列车运行位置信息或道口子系统接收邻接安全道口控制系统给出的铁路列车运行位置信息。通过列车运行位置信息，即可判断列车接近或离去。
78.如图6所示，安全道口控制系统正常情况下运行在自动控制模式，安全道口系统启动时，处于启动状态，道口信号机点亮禁止灯光，栏木机转换至关闭状态，遮断信号机点亮禁止灯光，驱动音响报警。
79.安全道口控制系统启动后处于自动控制模式时，3分钟内未检测到铁路列车接近并且未收到计算机联锁系统的关闭道口或关闭栏木指令，安全道口控制系统转入道口开放状态，否则转入道口关闭状态。
80.安全道口控制系统处于自动控制模式时，检测到铁路列车离去且无其他铁路列车接近且无人工关闭指令，启动道口开放程序。安全道口系统收到联锁发送的人工开放道口命令，当前无铁路列车接近条件且系统当前处于道口关闭状态，启动道口开放程序。
81.安全道口控制系统启动道口开放程序后，驱动遮断信号机点亮禁止灯光。系统启动道口开放程序后，在延时时间(可配置)之后，栏木机驱动栏木升起，如果安全道口控制系统在通行方向上配置了两对栏木，则两对栏木同时动作。栏木升起到垂直位置后，停止驱动栏木动作。安全道口系统处于开放状态时，不驱动栏木动作，驱动道口信号显示允许灯光，停止音响报警，驱动遮断信号机显示禁止信号。
82.对于自动控制道口，安全道口控制系统收到铁路列车接近条件且系统当前处于道口开放状态，启动道口关闭程序；安全道口控制系统收到联锁发送的人工关闭道口命令且系统当前处于道口开放状态，启动道口关闭程序。
83.安全道口控制系统启动道口关闭程序后，首先驱动道口信号机点亮禁止信号，启动音响报警。音响设备报警5－30s(可配置)后，栏木机开始驱动栏木落下。若系统配置两对半栏木，则应控制进入道口的两组栏木先后落下。道口信号机开放禁止信号6－15s(可配置)后，控制进入道口的栏木落下；道口信号机开放禁止信号6－60s(可配置)后，离开道口的栏木落下。若系统配置一对全栏木，则在6－15s(可配置)后，同时驱动两对栏木落下。若系统配置两对半栏木并且具备障碍物检测条件，则道口信号机开放禁止信号6－15s(可配置)后，控制进入道口的栏木落下；进入道口的栏木落下后，道口区域无障碍物时，驱动离开道口的栏木落下；道口区域有障碍物时，离开道口的栏木保持吸起。栏木到达水平位置或超出预定的时间10－30s(可配置)后，停止驱动栏木动作。所有栏木停止驱动后，道口关闭程序结束，安全道口控制系统进入道口关闭状态。
84.安全道口控制系统处于道口关闭状态时，栏木机维持当前状态，驱动道口信号显示禁止灯光，停止音响设备报警。安全道口控制系统处于道口关闭状态时，检查栏木为关闭状态且道口信号显示禁止灯光时，驱动遮断信号机显示允许灯光。
85.栏木机的栏木在铁路列车即将通过道口时降落至水平位置，阻止公路侧行人、车辆进入道口，防止与铁路列车发生碰撞；栏木机的栏木在铁路列车通过道口后升起至垂直位置，允许公路侧行人、车辆通过道口。本发明实施例的安全道口控制系统根据铁路列车位置、远程控制指令、应急现地人工指令安全控制栏木动作。
86.如图7所示，在一个实施例中，输入输出子系统根据控制命令对栏木机进行控制包括以下步骤：
87.道口子系统通过计轴设备检测是否有铁路列车接近道口，若有铁路列车接近道口时，道口子系统向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。
88.若没有铁路列车接近道口，铁路列车已进入但是还未驶出道口时，道口子系统向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。
89.若没有铁路列车接近道口，铁路列车已驶出道口，道口子系统根据来自联锁系统的远程遥控关闭道口指令，向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。
90.若没有铁路列车接近道口，铁路列车已驶出道口，道口子系统未接收到来自联锁系统的远程遥控关闭道口指令，但是接收到来自人工控制盘的关闭道口指令，向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。
91.若没有铁路列车接近道口，铁路列车已驶出道口，道口子系统未接收到来自联锁系统的远程遥控关闭道口指令时，也未接收到来自人工控制盘的关闭道口指令，道口子系统通过输入输出子系统检查遮断信号机可以恢复禁止信号，向输入输出子系统发送升起栏木指令，输入输出子系统根据升起栏木指令控制栏木机驱动栏木升起，打开道口。
92.其中，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降具体如下：输入输出子系统依次闭合第一级动力电源开关、第二级动输出回路开关以及第三级动输出回路开关，控制栏木机驱动栏木开始降下，输入输出子系统实时获取栏木的位置，若栏木到达水平位置或超出预定的时间，则转换结束，清除转换指令，输入输出子系统依次断开第三级动输出回路开关、第二级动输出回路开关和第一级动力电源开关，若栏木未到达水平位置或未超出预定的时间，则转换未结束，持续栏木转换，栏木机继续驱动栏木降下。
93.其中，输入输出子系统根据升起栏木指令控制栏木机驱动栏木升起具体如下：输入输出子系统依次闭合第一级动力电源开关、第二级动输出回路开关以及第三级动输出回路开关，控制栏木机驱动栏木开始升起，输入输出子系统实时获取栏木的位置，若栏木到达垂直位置或超出预定的时间，则转换结束，清除转换指令，依次断开第三级动输出回路开关、第二级动输出回路开关和第一级动力电源开关，若栏木未到达垂直位置或未超出预定的时间，则转换未结束，持续栏木转换，栏木机继续驱动栏木升起。
94.本实施例中，在经过道口子系统安全运算后，通过输入输出子系统三级控制开关，控制栏木转换，防止栏木错误动作。
95.如图8所示，在一个实施例中，输入输出子系统实时获取栏木的位置具体如下：通过检查栏木水平位置常开节点状态、常闭节点状态和栏木垂直位置常开节点状态、常闭节点状态，确定栏木的位置状态；通过输入输出子系统的开关位置状态修正栏木位置状态，确定栏木有效位置状态；根据栏木有效位置状态，确定栏木位置。其中，栏木有效位置状态真值表如表1所示，需要说明的是，输入输出子系统的所有开关均断开时，开关位置状态为断开状态，否则为未断开状态；使用输入输出子系统的开关位置状态修正栏木有效位置，开关断开时，栏木位置有效，否则为故障状态。
96.表1栏木机位置状态判断真值表
[0097][0098]
表1中，x表示在其他条件组合满足的情况，无论本条件处于何种状态，均不影响判断结果。
[0099]
道口信号机在铁路列车即将通过道口时点亮双红闪灯光，阻止公路侧行人、车辆进入道口，防止与铁路列车发生碰撞；栏木在铁路列车通过道口后熄灭或点亮白闪灯光，允许公路侧行人、车辆通过道口。遮断信号机在道口防护好时显示允许通过的灯光(如绿灯)，在道口未防护好时显示禁止通过的灯光(如红灯)。
[0100]
输入输出子系统根据控制命令对信号机进行控制包括以下步骤：根据铁路列车运行位置信息、远程控制指令、应急现地人工指令以及道口状态，控制信号机动作。
[0101]
铁路行车许可包括遮断信号机显示(允许通过道口、禁止通过道口)、应答器报文(道口已防护、道口未防护)、给联锁等系统的允许信息(道口已防护、道口未防护)。
[0102]
如图9所示，本发明实施例的安全道口控制方法还包括以下步骤：根据栏木机状态、信号机状态、道口区域障碍监测状态发出铁路行车许可具体如下：
[0103]
根据栏木机状态、信号机状态、道口区域障碍监测状态判断是否存在不允许铁路列车通过的道口的情况，若存在，产生禁止铁路列车通过的行车许可，控制遮断信号机显示禁止信号，控制应答器发送道口未防护报文，向联锁等系统输出道口未防护信息；若不存在，产生允许铁路列车通过的行车许可，控制遮断信号机显示允许信号，控制应答器发送道口已防护报文，向联锁等系统输出道口已防护信息。
[0104]
不允许铁路列车通过的道口的情况包括栏木不在水平位置、道口信号机显示双红闪、安全道口控制系统存在严重故障和道口区域存在障碍物。
[0105]
本发明实施例还提供一种轨道区域道口控制方法，其中，轨道区域包括多个邻接道口，轨道区域道口控制方法包括以下步骤：在每个道口设置上述道口控制系统，每个道口控制系统共享列车位置检测信息，对每个道口进行协同控制。
[0106]
如图10所示，例如，在一个轨道区域包括道口1、道口2和道口3，其中，道口1、道口2为两条道路与线路1交叉产生，道口1位于线路1的左侧，道口3位于线路1和线路2的右侧，道口3为一条道路与线路1、线路2交叉产生，道口1、道口2、道口3分别设置有道口1控制系统、道口2控制系统、道口3控制系统。
[0107]
在线路1和线路2上设置多个列车位置检测点，多个位置检测点包括j1、j2、j3、j4、
j5、j6、j7、j8、j9和j10，j1、j2设置在道口1左侧，j8设置在道口2右侧，道口1、道口2之间不设置位置检测点，j3、j5设置在线路2上并位于道口3的左侧，j4设置在线路1上并位于j8和道口3之间，j6、j7、j9和j10位于道口3右侧，其中，j6和j9设置在线路1上，j7和j10设置在线路2上。
[0108]
列车位置检测点j1、j2、j8由道口控制系统1管理，列车位置检测点j3、j4、j5、j6、j7、j9、j10由道口控制系统3管理，道口控制系统2使用列车位置共享信息，不控制检测点。
[0109]
如图11所示，在线路1上，道口控制系统1、2、3构成一套区域分散控制群组；在线路2上，道口控制系统3独立工作。对于线路1的区域分散控制群组，当列车由左侧进入时，j1作为线路的列车接近检测点，当列车压入j1后，3个道口均执行关闭动作，由于道口3与道口2存在一定的距离，设定其关闭延迟时间为tdelay1；j8作为道口1、道口2的离去检测点，列车完全驶入j8时，道口1、道口2自动打开，此时道口3仍保持关闭；j9作为道口3的离去检测点，列车完全驶入j9时，道口3自动打开。
[0110]
当列车由右侧进入时，j6作为线路的列车接近检测点，当列车压入j6后，3个道口均执行关闭动作，由于道口1、道口1与道口3存在一定的距离，设定其关闭延迟时间为tdelay2；j4作为道口3的离去检测点，列车完全驶入j4时，道口3自动打开，此时道口1、道口2仍保持关闭；j2作为道口1、道口2的离去检测点，列车完全驶入j2时，道口1、道口2自动打开，其控制过程与左侧来车控制过程相同。
[0111]
设计邻接道口应用信息传输表以匹配分散道口区域控制功能要求，如表2所示：
[0112]
表2邻接道口基础应用信息传输表
[0113][0114]
轨道区域道口控制方法还包括以下步骤：多个道口控制系统设置相同运行周期，多个道口控制系统通过安全传输网络共享信息，共享信息包括执行周期ec、多个计轴点信息、道口状态、打开道口指令、关闭道口指令和确认列车通过。
[0115]
其中，ec用于消息延迟处理。在多个道口控制系统中的接收信息方，设置本地期望ec，当接收信息的道口控制系统收到对方消息时，根据消息中的ec与本地期望ec，得出消息传输延迟
△
t，根据预设的道口延迟关闭时间t
delay
，得到实际执行道口关闭的延迟时间t＝
t
delay
－
△
t。延迟处理过举例如下：
[0116]
设t
delay
＝25(秒)。
[0117]
道口1控制系统向道口3控制系统发送消息。道口1控制系统发送消息时，ec＝1005(秒)；
[0118]
消息因网络传输故障延迟了3秒；
[0119]
道口3控制系统收到消息时(ec＝1005)，本地期望ec＝1008(秒)，则t＝t
delay
－
△
t＝25－(1008－1005)＝22(秒)；
[0120]
道口3控制系统在延迟22秒后关闭道口2。
[0121]
本发明实施例的轨道区域道口控制方法，通过区域内的安全传输网络构成一个区域分散控制群组，共享信息，节省资源，安全控制。
[0122]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种安全道口控制方法，其特征在于，包括以下步骤：道口子系统根据获取的信号设备状态信息和铁路列车运行位置信息，输出控制命令至输入输出子系统；输入输出子系统根据控制命令对信号设备进行控制，自动控制道口关闭或开启。2.根据权利要求1所述的安全道口控制方法，其特征在于，信号设备包括信号机、栏木机和音响设备，信号机包括遮断信号机和道口信号机。3.根据权利要求2所述的安全道口控制方法，其特征在于，输入输出子系统根据控制命令对栏木机进行控制包括以下步骤：若有铁路列车接近道口时，或没有铁路列车接近道口，铁路列车已进入但是还未驶出道口时，道口子系统向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。4.根据权利要求3所述的安全道口控制方法，其特征在于，输入输出子系统根据控制命令对栏木机进行控制还包括以下步骤：若没有铁路列车接近道口，铁路列车已驶出道口时，道口子系统根据来自联锁系统的远程遥控关闭道口指令，向输入输出子系统发送降下栏木指令，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降，关闭道口。5.根据权利要求2所述的安全道口控制方法，其特征在于，输入输出子系统根据控制命令对栏木机进行控制还包括以下步骤：若没有铁路列车接近道口，铁路列车已驶出道口，道口子系统未接收到来自联锁系统的远程遥控关闭道口指令时，也未接收到来自人工控制盘的关闭道口指令，道口子系统通过输入输出子系统检查遮断信号机恢复禁止信号，向输入输出子系统发送升起栏木指令，输入输出子系统根据升起栏木指令控制栏木机驱动栏木升起，打开道口。6.根据权利要求3所述的安全道口控制方法，其特征在于，输入输出子系统根据降下栏木指令控制栏木机驱动栏木下降具体如下：输入输出子系统依次闭合第一级动力电源开关、第二级动输出回路开关以及第三级动输出回路开关，控制栏木机驱动栏木开始降下，输入输出子系统实时获取栏木的位置，若栏木到达水平位置或超出预定的时间，输入输出子系统依次断开第三级动输出回路开关、第二级动输出回路开关和第一级动力电源开关，若栏木未到达水平位置或未超出预定的时间，持续栏木转换，栏木机继续驱动栏木降下。7.根据权利要求5所述的安全道口控制方法，其特征在于，输入输出子系统根据升起栏木指令控制栏木机驱动栏木升起具体如下：输入输出子系统依次闭合第一级动力电源开关、第二级动输出回路开关以及第三级动输出回路开关，控制栏木机驱动栏木开始升起，输入输出子系统实时获取栏木的位置，若栏木到达垂直位置或超出预定的时间，依次断开第三级动输出回路开关、第二级动输出回路开关和第一级动力电源开关，若栏木未到达垂直位置或未超出预定的时间，持续栏木转换，栏木机继续驱动栏木升起。8.根据权利要求6或7所述的安全道口控制方法，其特征在于，输入输出子系统实时获取栏木的位置具体如下：通过检查栏木水平位置常开节点状态、常闭节点状态和栏木垂直位置常开节点状态、
常闭节点状态，确定栏木的位置状态；通过输入输出子系统的开关位置状态修正栏木位置状态，确定栏木有效位置状态；根据栏木有效位置状态，确定栏木位置。9.根据权利要求2所述的安全道口控制方法，其特征在于，控制方法还包括以下步骤：根据栏木机状态、信号机状态、道口区域障碍监测状态发出铁路行车许可，具体如下：根据栏木机状态、信号机状态、道口区域障碍监测状态判断是否存在不允许铁路列车通过的道口的情况，若存在，产生禁止铁路列车通过的行车许可，控制遮断信号机显示禁止信号，控制应答器发送道口未防护报文，向联锁等系统输出道口未防护信息；若不存在，产生允许铁路列车通过的行车许可，控制遮断信号机显示允许信号，控制应答器发送道口已防护报文，向联锁等系统输出道口已防护信息。10.根据权利要求1－7、9任一所述的安全道口控制方法，其特征在于，控制方法还包括以下步骤：输入输出子系统采集信号设备的状态信息并发送给道口子系统。11.一种安全道口控制系统，其特征在于，包括：道口子系统用于根据获取的信号设备状态信息和铁路列车运行位置信息，输出控制命令至输入输出子系统；输入输出子系统用于根据控制命令对信号设备进行控制，完成对道口的信号设备的直接控制，自动控制道口关闭或开启。12.根据权利要求11所述的安全道口控制系统，其特征在于，信号设备包括信号机、栏木机和音响设备，信号机包括遮断信号机和道口信号机。13.根据权利要求12所述的安全道口控制系统，其特征在于，道口子系统包括安全运算主机，安全运算主机包括ⅰ系和ⅱ系，安全运算主机中的每一系的主控单元包括电源模块、主控模块和通信扩展模块；每一系主控模块与联锁系统、计轴设备、栏木机、信号机连接，每一系主控模块包括a机、b机和c机，a机和b机用于安全运算，a机和b机运算结果校核一致时结果有效，否则本系转入安全状态，c机用于接口维护，c机还用于维护日志存储，向外部维护接口发送实时维护信息。14.一种轨道区域道口控制群组，轨道区域包括多个邻接道口，其特征在于，每个道口均设置有权利要求11－13任一所述的安全道口控制系统，多个安全道口控制系统相互连接。15.一种轨道区域道口控制方法，轨道区域包括多个邻接道口，其特征在于，轨道区域道口控制方法包括以下步骤：在每个道口设置权利要求11－13任一所述道口控制系统；每个道口控制系统共享列车位置检测信息，对每个道口进行协同控制。16.根据权利要求11所述的轨道区域道口控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：多个道口控制系统设置相同运行周期，多个道口控制系统通过安全传输网络共享信息；共享信息包括执行周期ec、多个计轴点信息、道口状态、打开道口指令、关闭道口指令和确认列车通过；在多个道口控制系统中的接收信息方，设置本地期望ec，当接收信息的道口控制系统收到对方消息时，根据消息中的ec与本地期望ec，得出消息传输延迟，根据预设的道口延迟关闭时间，得到实际执行道口关闭的延迟时间。

技术总结
本发明属于轨道交通技术领域，公开一种安全道口控制方法及系统，其中控制方法包括：道口子系统根据获取的信号设备状态信息和铁路列车运行位置信息，输出控制命令至输入输出子系统；输入输出子系统根据控制命令对信号设备进行控制，自动控制道口关闭或开启。本发明采用安全计算主机完成道口逻辑运算，采用电子执行单元控制栏木机、信号机、音响设备等道口信号设备并采集信号设备状态，形成闭环管理的安全控制过程；根据列车运行位置自动控制道口关闭、开启，具备区域邻接道口群组控制功能，配置人工控制盘，具备应急人工控制能力。具备应急人工控制能力。具备应急人工控制能力。


技术研发人员：聂志国 刘沛 林强 屈丹丹 焦万立 杨瑶 李响 金波 陈颖丽 张庆琛 金松岳 王春华 吴振宇 杨帆
受保护的技术使用者：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/6/27