用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法及系统与流程

2021-02-04 16:02:44|

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本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法及系统。

背景技术：

在城市轨道交通中，基于通信的列车控制系统(communicationbasedtraincontrol，简称cbtc)，是由联锁系统实现道岔、信号机和计轴之间的联锁控制。

现有的联锁系统通过继电电路控制室外信号设备，对于信号机来说，需要根据采集到的继电器前后节点信息解析继电器的状态，再根据继电器的状态生成信号机显示状态，逻辑较为复杂；驱动命令时需驱动相应的继电器动作，在驱动顺序错误时，易发生信号机升级显示的问题。并且，由于继电电路结构复杂，易发生混线、断线和继电器失效等问题，导致无法控制室外信号设备，且一旦发生故障排除难度较大。

因此，现在亟需一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法及系统来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法，包括：

基于全电子联锁系统的全电子模块，对城市轨道交通的室外信号设备进行状态采集，获取室外信号设备的设备显示状态；

根据所述设备显示状态和预设联锁逻辑规则，生成对应的设备控制指令，并对所述设备控制指令的合法性进行校验，若校验通过，则生成驱动指令；

根据所述驱动指令控制对应的室外信号设备。

进一步地，所述全电子联锁系统包括人机会话层、联锁运算层和执行表示层，其中：

所述人机会话层包括人机接口控显机单元和联锁监测机单元，所述人机接口控显机单元用于接收操作人员制定的指令，以根据所述指令生成对应的操作命令发送到所述联锁运算层；所述联锁监测机单元，用于获取联锁逻辑部单元的报警调试信息；

所述联锁运算层包括联锁逻辑部单元，用于根据所述操作指令，以及所述执行表示层发送的设备显示状态，通过预设联锁逻辑规则，生成对应的设备控制指令，并对所述设备控制指令的合法性进行校验，若校验通过，则生成驱动指令；

所述执行表示层是由电子执行单元构成的，用于根据所述驱动指令，控制对应的室外信号设备。

进一步地，所述全电子联锁系统的联锁监测机单元，还用于获取所述电子执行单元的状态信息和报警调试信息。

进一步地，所述人机接口控显机单元、所述联锁逻辑部单元、所述电子执行单元和所述联锁监测机单元之间通过以太网进行通信。

进一步地，所述人机接口控显机单元、所述联锁逻辑部单元、所述电子执行单元和所述联锁监测机单元之间通过以太网进行通信，包括：

通过以太网构建所述全电子联锁系统的网络结构，所述网络结构包括控制网、维护网和控显网；

所述控制网用于交互控制指令及设备状态，以使得所述联锁逻辑部单元和所述电子执行单元在所述控制网进行通信；

所述维护网用于交互维护信息，使得所述电子执行单元和所述联锁监测机单元在所述维护网进行通信；

所述控显网用于所述联锁逻辑部单元和所述人机接口控显机单元之间的数据交互通信。

进一步地，所述方法还包括：

通过所述电子执行单元采集室外信号设备的设备显示状态，并根据驱动指令控制对应的室外信号设备；其中，所述设备显示状态包括道岔设备和信号机设备的电信号，以及区段设备、防淹门、车库门、洗车机和作业封锁开关的状态信息。

进一步地，所述电子执行单元还用于将室外信号设备的模拟量信息转换为数字量信息，并将所述数字量信息发送到联锁监测机单元。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制系统，包括：

设备状态采集子系统，用于基于全电子模块，对城市轨道交通的室外信号设备进行状态采集，获取室外信号设备的设备显示状态；

处理子系统，用于根据所述设备显示状态和预设联锁逻辑规则，生成对应的设备控制指令，并对所述设备控制指令的合法性进行校验，若校验通过，则生成驱动指令；

驱动子系统，用于根据所述驱动指令控制对应的室外信号设备。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

本发明实施例提供的一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法及系统，通过全电子模块对城市轨道交通的室外信号设备进行控制，从而大量减少继电器和组合架设备的使用，提高了系统的可用性及可维护性，同时大幅降低了车站设备的成本。

附图说明

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。

图1为本发明实施例提供的用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的信号机设备显示状态的采集流程示意图；

图3为本发明实施例提供的信号机驱动指令的生成示意图；

图4为本发明实施例提供的全电子联锁系统的框架示意图；

图5为本发明实施例提供的全电子联锁系统的网络结构示意图；

图6为本发明实施例提供的用于城市轨道交通的室外信号设备控制系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，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作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。

现有的联锁系统由人机对话层、联锁运算层和执行表示层构成，各层之间通过网络保持通信，其中，执行表示层通过继电电路控制室外信号设备。进一步地，现有联锁系统包括联锁逻辑部子系统、输入/输出(input/output，简称io)采集驱动单元子系统、人机接口(manmachineinterface，简称mmi)控显机子系统和联锁监测机子系统四部分。mmi控显机子系统与逻辑部子系统可以采用arcnet或以太网方式通信，逻辑部子系统接收来自mmi控显机子系统的命令信息；mmi控显机子系统接收来自逻辑部子系统的命令回执信息和设备状态信息。监测机子系统与逻辑部子系统可以采用arcnet或以太网方式通信，单向实时从逻辑部子系统接收报警调试信息。采驱采用io采集驱动方式，采集包括区段、道岔、信号机、防淹门、车库门、洗车机、spks开关等设备继电器的吸起/落下状态；控制继电电路操作继电器，驱动相关设备继电器的吸起/落下动作，此时继电电路不属于联锁系统边界范围内。

现有联锁系统通过继电电路控制室外信号设备。对于信号机来说，需要根据采集到的继电器前后节点信息解析继电器的状态，再根据继电器的状态生成信号机显示状态，逻辑较为复杂；并且，驱动命令时需驱动相应的继电器动作，驱动顺序错误时易发生信号机升级显示的问题。

图1为本发明实施例提供的用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法，包括：

步骤101，基于全电子联锁系统的全电子模块，对城市轨道交通的室外信号设备进行状态采集，获取室外信号设备的设备显示状态；

步骤102，根据所述设备显示状态和预设联锁逻辑规则，生成对应的设备控制指令，并对所述设备控制指令的合法性进行校验，若校验通过，则生成驱动指令；

步骤103，根据所述驱动指令控制对应的室外信号设备。

在本发明实施例中，以信号机为例，对全电子模块在联锁系统中的应用进行说明。首先，基于全电子联锁系统的全电子模块，对信号机的设备显示状态进行采集，图2为本发明实施例提供的信号机设备显示状态的采集流程示意图，可参考图2所示，首先，通过全电子模块，获取信号机的显示状态，该显示状态为采集到的初始状态信息，待后续步骤处理；然后，对获取的状态信息进行校验，包括设备类型是否正确，以及配置信息是否正确等，若校验不通过则生成信号机安全侧显示，并进行提示报警；若校验通过，则根据获取状态信息生成信号机的临时显示状态；进一步地，对临时显示状态的合法性进行校验，若校验不通过，则生成信号机安全侧显示，并进行提示报警；若校验通过，则对临时显示状态进行滤波处理；最后，通过滤波后的临时显示状态，生成信号机显示状态。

在得到信号机显示状态之后，根据预设联锁逻辑规则进行运算，生成信号机控制指令；然后，基于全电子模块，再对信号机控制指令进行处理，图3为本发明实施例提供的信号机驱动指令的生成示意图，可参考图3所示，在获取到信号机控制命令之后，全电子模块将会对该控制命令的合法性进行校验，若校验通过，则根据该控制命令生成信号机驱动指令；若校验不通过，则联锁进行宕机处理。需要说明的是，在本发明实施例中，全电子模块除了以信号机联锁应用为模块进行说明以外，还包括道岔模块、通用输入模块和通用输出模块等。

本发明实施例提供的用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法，通过全电子模块对城市轨道交通的室外信号设备进行控制，从而大量减少继电器和组合架设备的使用，提高了系统的可用性及可维护性，同时大幅降低了车站设备的成本。

在上述实施例的基础上，所述全电子联锁系统包括人机会话层、联锁运算层和执行表示层，其中：

所述执行表示层是由电子执行单元构成的，用于根据所述驱动指令，控制对应的室外信号设备。

在上述实施例的基础上，所述全电子联锁系统的联锁监测机单元，还用于获取所述电子执行单元的状态信息和报警调试信息。

在上述实施例的基础上，所述人机接口控显机单元、所述联锁逻辑部单元、所述电子执行单元和所述联锁监测机单元之间通过以太网进行通信。

在本发明实施例中，全电子联锁系统与现有联锁系统的结构类似，同样由人机会话层、联锁运算层和执行表示层组成。人机对话层与联锁运算层实现的功能基本与现有联锁一致，最大的区别为执行表示层，在本发明实施例中，全电子联锁系统的执行表示层由电子执行单元构成。进一步地，全电子联锁系统中人机会话层、联锁运算层和执行表示层，分别由对应的mmi控显机单元、联锁逻辑部单元和电子执行单元组成。其中，mmi控显机单元与逻辑部单元仅支持以太网方式通信；联锁监测机单元与联锁逻辑部单元仅支持以太网方式通信，并且，联锁监测机单元除与联锁逻辑部单元通信外，还与电子执行单元采用以太网方式进行通信，获取电子执行单元的状态信息及报警调试信息。图4为本发明实施例提供的全电子联锁系统的框架示意图，可参考图4所示，人机会话层与列车自动监督系统(automatictrainsupervision，简称ats)和控制台进行数据交互，同时与内部的联锁运算层进行数据交互；联锁运算层与外部的线路编码单元(lineencoderunit，简称leu)、区域控制器(zonecontroller，简称zc)、车载控制器(vehicleon-boardcontroller，简称vobc)以及相邻联锁(remoteinterlocking，简称ril)进行数据交互，与此同时，和内部的执行表示层进行数据交互；电子执行单元与外部的信号设备以及继电器进行交互；联锁监测机单向接收联锁逻辑部信息及电子执行单元信息，并发送给外部的信号集中监测(centralizedsignalmonitoring，简称csm)。

在上述实施例的基础上，所述人机接口控显机单元、所述联锁逻辑部单元、所述电子执行单元和所述联锁监测机单元之间通过以太网进行通信，包括：

通过以太网构建所述全电子联锁系统的网络结构，所述网络结构包括控制网、维护网和控显网；

所述控制网用于交互控制指令及设备状态，以使得所述联锁逻辑部单元和所述电子执行单元在所述控制网进行通信；

所述维护网用于交互维护信息，使得所述电子执行单元和所述联锁监测机单元在所述维护网进行通信；

所述控显网用于所述联锁逻辑部单元和所述人机接口控显机单元之间的数据交互通信。

在本发明实施例中，图5为本发明实施例提供的全电子联锁系统的网络结构示意图，可参考图5所示，全电子联锁系统的主干通信网络分为三组冗余以太网，分别为控制网(控制网-a和控制网-b，控制网-b为冗余网络)、维护网(维护网-a和维护网-b，维护网-b为冗余网)和控显网(控显网-a和控显网-b，控显网-b为冗余网络)。其中，控制网用于交互控制命令及状态，联锁逻辑部单元和电子执行单元挂于该网；维护网用于电子执行单元和联锁监测机单元进行维护信息的交互，电子执行单元挂于该网；控显网用于联锁逻辑部单元和mmi控显机单元的数据交互，联锁逻辑部单元挂于该网。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

通过所述电子执行单元采集室外信号设备的设备显示状态，并根据驱动指令控制对应的室外信号设备；其中，所述设备显示状态包括道岔设备和信号机设备的电信号，以及区段设备、防淹门、车库门、洗车机和作业封锁开关(staffprotectionkeyswitch，简称spks)的状态信息。

在本发明实施例中，采驱采用电子执行单元采集驱动方式，具体为，电子执行单元采集道岔以及信号机设备的电流和电压信号，同时还采集区段、防淹门、车库门、洗车机和spks开关等设备继电器的吸起/落下状态信息，从而驱动信号机开放、道岔转换以及驱动相关设备继电器的吸起/落下动作。基于电子执行单元，通过信号机模块和道岔模块，控制对应的信号机及道岔，使得采集驱动不再由继电器完成，此时继电电路需完成的功能逻辑属于联锁系统边界范围内，从逻辑上说，联锁系统的边界有所扩大。

在上述实施例的基础上，所述电子执行单元还用于将室外信号设备的模拟量信息转换为数字量信息，并将所述数字量信息发送到联锁监测机单元。

图6为本发明实施例提供的用于城市轨道交通的室外信号设备控制系统的结构示意图，如图6所示，本发明实施例提供了一种用于城市轨道交通的室外信号设备控制系统，包括设备状态采集子系统601、处理子系统602和驱动子系统603，其中，设备状态采集子系统601用于基于全电子联锁系统的全电子模块，对城市轨道交通的室外信号设备进行状态采集，获取室外信号设备的设备显示状态；处理子系统602用于根据所述设备显示状态和预设联锁逻辑规则，生成对应的设备控制指令，并对所述设备控制指令的合法性进行校验，若校验通过，则生成驱动指令；驱动子系统603用于根据所述驱动指令控制对应的室外信号设备。

本发明实施例提供的用于城市轨道交通的室外信号设备控制系统，通过全电子模块对城市轨道交通的室外信号设备进行控制，从而大量减少继电器和组合架设备的使用，提高了系统的可用性及可维护性，同时大幅降低了车站设备的成本。

本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。

图7为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图7，该电子设备可以包括：处理器(processor)701、通信接口(communicationsinterface)702、存储器(memory)703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信。处理器701可以调用存储器703中的逻辑指令，以执行如下方法：基于全电子联锁系统的全电子模块，对城市轨道交通的室外信号设备进行状态采集，获取室外信号设备的设备显示状态；根据所述设备显示状态和预设联锁逻辑规则，生成对应的设备控制指令，并对所述设备控制指令的合法性进行校验，若校验通过，则生成驱动指令；根据所述驱动指令控制对应的室外信号设备。

此外，上述的存储器703中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的用于城市轨道交通的室外信号设备控制方法，例如包括：基于全电子联锁系统的全电子模块，对城市轨道交通的室外信号设备进行状态采集，获取室外信号设备的设备显示状态；根据所述设备显示状态和预设联锁逻辑规则，生成对应的设备控制指令，并对所述设备控制指令的合法性进行校验，若校验通过，则生成驱动指令；根据所述驱动指令控制对应的室外信号设备。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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。

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