一种列车自主运行控制系统、方法、设备及介质与流程

本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种基于自主定位和自主感知的列车自主运行控制系统、方法、设备及介质。

背景技术：

1、随着全球轨道交通行业的快速发展，列车运行控制系统也发展迅速，从传统的tbtc到cbtc再到tacs，技术越来越先进，安全性和效率也越来越高，与此同时也存在着以下不足：

2、1)地通信的强依赖：目前列车运行控制系统严重依赖于车地通信的实时性和高可靠性，无论是tbtc或ctcs-2采用的轨道电路，还是cbtc或tacs采用的无线通信，在开放的空间内都存在着一定的不确定性，列车运行控制系统在车地通信不稳定或者干扰严重的环境下，会出现速度码或移动授权无法接收而触发列车紧急制动的情况，对该线乃至线网的运营造成干扰。

3、2)车地设备的紧耦合：目前的技术方案中，车载与轨旁的耦合度非常高，这意味着任何设备的故障都将导致整个系统运行受到影响。例如，如果轨旁联锁或zc或其它设备出现故障，整个区域的列车运行控制系统都无法工作至故障修复，既使是单列车的车载列车运行控制系统故障同样也会影响该列车及其后续多列车的运行。

4、由于以上原因，导致目前列车运行控制系统系统韧性较弱，一旦发生故障，恢复时间较长，不仅影响列车的正常运行，也可能对整个轨道交通网络的运营效率产生较大影响。

5、经过检索中国专利公开号cn113954911a公开了一种基于自主感知的列控系统和方法，涉及轨道交通技术领域。该列控系统包括智能车载控制器，智能车载控制器设置于列车上，智能车载控制器包括车载智能鹰眼系统和列车智能防护系统，车载智能鹰眼系统与列车智能防护系统通信连接。车载智能鹰眼系统用于采集第一列车感知信息，其中，车载智能鹰眼系统使用摄像头采集前方轨道图像，并基于前方轨道图像生成第一列车感知信息。但是该现有专利为一种视频独立感知系统，没有与自主定位相结合，无法实现系统级功能sil4。因此如何根据不同应用环境和故障模式进行灵活配置与调整，并实现自主定位和自主感知融合，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、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自主定位和自主感知的列车自主运行控制系统、方法、设备及介质，可根据不同应用环境和故障模式进行灵活配置与调整。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种列车自主运行控制系统，该系统基于自主定位和自主感知来实现，与主用列车控制系统并行运行并在其故障时进行切换，同时保持原有的安全防护等级；所述列车自主运行控制系统包括主运算系统mps以及分别与主运算系统mps通信连接的备用自主定位系统bls和自主感知系统aps；

4、所述主运算系统mps接收备用自主定位系统bls的列车速度位置信息和道岔锁闭状态信息以及自主感知系统aps的安全运行距离信息，并基于接收到的信息进行列车安全运行曲线，并通过监控该曲线防护列车运行，必要时输出紧急制动。

5、作为优选的技术方案，所述备用自主定位系统bls通过轨旁测速定位设备自主获取sil4级的当前列车位置，并通过速度运算单元提供sil4级的安全速度信息。

6、作为优选的技术方案，所述备用自主定位系统bls通过复用既有信标或nfc来安全获取道岔锁闭在某个位置的信息。

7、作为优选的技术方案，所述自主感知系统aps采用激光雷达以及辅助视觉来实现sil4级的列车安全运行距离的运算。

8、作为优选的技术方案，所述激光雷达采用二乘二取二的冗余结构。

9、作为优选的技术方案，所述列车自主运行控制系统还包括与主运算系统mps通信连接的通信单元cmu，用于责车地之间的无线信息交互通道，包括各种近场通信系统nfc、lte、wifi或5g。

10、作为优选的技术方案，所述nfc为可选配的近场通信系统，在轨旁信号机或标志点采用近场通信技术实现列车接近时的通信功能，用于交互道岔锁闭状态信息，其中通信信息采用sil4级的安全协议。

11、作为优选的技术方案，所述列车自主运行控制系统还包括与通信单元cmu连接的全网列车定位系统终端gts，用于显示线网中配置了bls的列车位置信息。

12、作为优选的技术方案，所述列车自主运行控制系统还包括与通信单元cmu连接的电子地图服务器mapserver，用于存储线路或线网的电子地图。

13、作为优选的技术方案，所述列车自主运行控制系统还包括分别与主运算系统mps和通信单元cmu连接的车辆接口单元viob，用于负责与车辆之间的安全和非安全接口，实现安全控车功能。

14、作为优选的技术方案，所述列车自主运行控制系统还包括与主运算系统mps通信连接的人机接口单元，该人机接口单元与主用列车控制系统功用，用于显示来自主运算系统mps的运营信息，辅助司机驾驶。

15、根据本发明的第二方面，提供了一种采用所述列车自主运行控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

16、步骤s1，备用自主定位系统bls实时监测列车位置和速度信息；

17、步骤s2，自主感知系统aps实时监测并计算安全运行距离信息；

18、步骤s3，根据备用自主定位系统bls或nfc获取道岔锁闭状态信息；

19、步骤s4，主运算系统mps根据接收到的列车位置和速度信息、安全运行距离信息以及道岔锁闭状态信息计算列车安全运行曲线，并通过监控该曲线防护列车运行。

20、作为优选的技术方案，所述步骤s4中，主运算系统mps在列车偏离安全运行曲线时通过rs接口输出紧急制动。

21、作为优选的技术方案，该方法应用在正线运行场景和车辆段内运行场景。

22、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。

23、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。

24、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

25、1)本发明依靠列车车载设备来进行自主定位、自主感知、自主间隔控制来进行自主安全防护，减少对车地通信和地面设备的依赖，提高系统的自主性。

26、2)本发明基于基于自主定位和自主感知的列车自主运行控制系统能够更好地适应不同环境条件，提高故障应对能力，从而缩短故障恢复时间，提升整个轨道交通网络的运行效率和安全性。

27、3)本发明可不依赖于车地通信进行自主安全防护，实现了主用系统故障时仍能维持安全防护等级，即“故障不降级”，且主用系统和本系统切换为无扰切换。

28、4)本发明相对于目前的系统，采用了自主定位和自主感知的方式，相对于既有系统的后备模式，保证在轨旁设备故障模式下仍能实现移动闭塞的效率，提高了故障时的运输能力。

29、5)本发明车载的自主防护和自主驾驶水平大幅提升，列车运行的平顺性和节能性较之前故障下的人工驾驶有较大提升。