本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種基于對象控制器的前車識別方法、車載控制器及列車。

背景技術：

傳統的CBTC(Communication Based Train Control System，基于通信的列車自動控制系統)的架構見附圖1，該CBTC主要包括：位于控制中心的用于實現自動列車監控的設備(如控制中心)、無線傳輸網絡(如分布式控制系統，Distributed Control System，簡稱DCS)、車載設備、地面設備。其中，地面設備包括：ZC(Zone Controller，區域控制器)、聯鎖系統CI、軌旁信號機、軌旁計軸、軌旁應答器等。

傳統的CBTC系統以地面控制為主，列車通過向地面的ZC注冊并主動接受ZC的控制，并主動向ZC匯報位置，ZC為管轄區域內的列車計算移動授權(MA)，通過連續的車地雙向無線通信實現車地信息的交互，實現了基于目標-距離的移動閉塞制式下的追蹤運行。

上述以地面控制為主的控制方式體現了控制集中的思想，由地面ZC計算移動授權集中管理列車的通過和折返作業。列車主動向ZC匯報位置，ZC根據列車位置進行列車排序，計算線路上列車的相鄰關系，根據前車車尾為后車計算MA。

實際應用中，ZC需要每周期對管轄區域內列車進行篩選、排序，識別出每列車的位置以及列車之間的相鄰關系，由于車地傳輸存在一定延時，信息從車載到ZC再回到車載存在一定累計誤差。

為此，基于車車通信的下一代列控系統突破傳統區域控制器集中式的列車運行控制理論，建立全新的以列車自主控制為核心的分散控制模型。如圖2所示，在基于CBTC的移動閉塞信號控制系統的基礎上，從系統架構上將ZC、CI子系統合并到車載設備的車載控制器中，通過前后列車直接通信的方式，列車獲取前車位置和運行速度等信息，自行計算MA控制本車的速度，實現與前車的追蹤運行。然而，以列車自主控制為主的分散控制方式，列車需要知道線路上相鄰列車的運行信息來實現基于前車位置的追蹤運行。因此，需要通過一種方式實現對前方相鄰列車的識別。

技術實現要素：

鑒于上述問題，本發明提供一種基于對象控制器的前車識別方法、車載控制器及列車，能夠快速有效地從在線列車信息中篩選出當前列車所需的前車信息。

為此目的，本發明提供一種基于對象控制器的前車識別方法，其特征在于，包括：

在列車駛入對象控制器OC的管轄區域之前，所述列車的車載控制器與所述OC通信交互，獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息；

所述車載控制器根據所有運行列車的ID信息與每一ID信息對應的列車進行通信，獲得每一ID信息對應列車的位置信息；

所述車載控制器采用計軸排序方式將所有ID信息對應列車的位置信息進行排序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息。

可選地，所述列車的車載控制器與所述OC通信交互，獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息的步驟，包括：

所述列車的車載控制器與所述OC建立通信連接，所述OC中存儲有所有運行在OC管轄范圍內的列車的ID信息；

所述車載控制器向所述OC發送獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息的請求；

所述車載控制器接收所述OC根據所述請求返回的包括所有運行列車的ID信息的響應，獲得該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息。

可選地，所述車載控制器根據所有運行列車的ID信息與每一ID信息對應的列車進行通信，以獲得每一ID信息對應列車的位置信息的步驟，包括：

針對所有運行列車的ID信息中的每一個，所述車載控制器向該ID信息對應的列車發送用于獲取該列車位置信息的通信請求；以及

所述車載控制器接收該ID信息對應的列車根據所述通信請求返回的通信回復信息，所述通信回復信息包括該列車的ID信息、該列車的計軸偏移量信息；或者，所述通信回復信息包括：該列車的ID信息、該列車的計軸偏移量信息和該列車的運行方向。

可選地，若所述通信回復信息包括：該列車的ID信息和該列車的計軸偏移量信息；

則所述車載控制器采用計軸排序方式將所有ID信息對應列車的位置信息進行排序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息的步驟，包括：

所述車載控制器將所述OC的管轄區域的計軸信息進行排序；所述OC的管轄區域的計軸信息為所述車載控制器預先與所述OC交互獲取的；

根據所有列車的計軸偏移量信息，將每一列車的ID信息與排序的計軸信息進行匹配，確定所有ID信息對應列車的排列順序；

根據所有ID信息對應列車的排列順序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息；

其中，所述每一列車的計軸偏移量信息包括該列車車頭的計軸偏移量、該列車車尾的計軸偏移量。

可選地，若所述通信回復信息包括：該列車的ID信息、該列車的計軸偏移量信息和該列車的運行方向；

則所述車載控制器采用計軸排序方式將所有ID信息對應列車的位置信息進行排序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息的步驟，包括：

所述車載控制器將所述OC的管轄區域的計軸信息進行排序；所述OC的管轄區域的計軸信息為所述車載控制器預先與所述OC交互獲取的；

根據所有列車的運行方向，獲取與當前列車的運行方向一致的列車的ID信息；

根據運行方向一致的每一列車的ID信息及該列車的計軸偏移量信息，將運行方向一致的每一列車的ID信息與排序的計軸信息進行匹配，確定所有ID信息對應列車的排列順序；

根據所有ID信息對應列車的排列順序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息。

可選地，獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息的步驟之后，所述方法還包括：

獲取所述OC管轄范圍內計軸信息。

可選地，所述方法還包括：

所述車載控制器與識別出的相鄰前車建立通信連接，用于獲取相鄰前車的運行狀態信息。

可選地，所述列車的車載控制器與所述OC建立通信連接的步驟，包括：

所述車載控制器根據電子地圖信息確定線路運行中的與當前OC相鄰的下一OC的標識信息；根據所述下一OC的標識信息與所述OC建立通信連接。

第二方面，本發明還提供一種車載控制器，包括：

ID信息獲取單元，用于在列車駛入對象控制器OC的管轄區域之前，與所述OC通信交互，獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息；

位置信息獲取單元，用于根據所有運行列車的ID信息與每一ID信息對應的列車進行通信，獲得每一ID信息對應列車的位置信息；

識別單元，用于采用計軸排序方式將所有ID信息對應列車的位置信息進行排序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息。

第三方面，本發明還提供一種列車，包括列車本體和上述任一所述的位于所述列車本體上的車載控制器。

本實施例的基于對象控制器的前車識別方法、車載控制器及列車，通過與OC交互，獲取OC管轄范圍內的所有在線列車的ID，進而與在線列車交互，獲取在線列車的位置信息，將位置信息進行計軸排序，可快速有效地從在線列車信息中篩選出當前列車所需的前車信息，相對于車地通信的方式通信延時低，且可以實現更為靈活的列車運行間隔控制，提高軌道交通的運行效率。

附圖說明

圖1為現有技術中的CBTC系統的結構示意圖；

圖2為現有的車車通信的列車運行控制系統結構示意圖；

圖3為基于車車通信的列車運行控制系統的工作過程示意圖；

圖4為本發明一實施例提供的基于對象控制器的前車識別方法的流程示意圖；

圖5為本發明一實施例提供的在線列車識別的示意圖；

圖6A和圖6B分別為本發明一實施例提供的當前列車與OC管轄范圍的在線列車通信的示意圖；

圖7為本發明一實施例提供的對OC管轄范圍內的所有在線列車進行計軸排序的示意圖；

圖8為本發明實施例提供的車載控制器的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。

需要說明的是，在本文中，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”字樣僅僅用來將相同的名稱區分開來，而不是暗示這些名稱之間的關系或者順序。

目前，基于車車通信的移動閉塞系統，列車通過對象控制器(OC)自主識別前車，列車正常運行過程僅需知道前車的信息即可實現基于前車位置的追蹤。相對傳統的CBTC系統有以下優勢：

(1)降低了系統復雜度，地面ZC子系統、CI子系統的精簡到車載，減少了軌旁設備的數量，相對ZC來說列車需要維護的信息量小；

(2)列車通過前車信息直接計算移動授權具有更高的實時性；

(3)車載設備的智能化水平更高，列車自主計算追蹤間隔的方式相對ZC更為靈活，在實現安全防護的同時可進一步提高效率。

本申請的目的是提供一種車車通信系統列車自主識別前車的方案。前車識別是車車通信系統中實現列車追蹤的必要條件，列車上線后識別出周邊列車位置后計算追蹤間隔，能夠有效防護列車運行的安全，提供列車運行的效率。

本發明實施例提供了一種相對簡便的前車識別方法，不需要額外增加其他設備，在車車通信已有的系統組成上實現列車對前車ID的識別，即列車通過與前方OC建立通信可識別出前方OC中的在線列車。

結合圖3和圖4所示，其中，圖3示出了基于車車通信的列車運行控制系統的工作過程示意圖，圖4示出了為本發明一實施例提供的基于對象控制器的前車識別方法的流程示意圖；本實施例的方法包括下述步驟：

101、在列車駛入OC的管轄區域之前，所述列車的車載控制器與所述OC通信交互，獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息。

102、車載控制器根據所有運行列車的ID信息與每一ID信息對應的列車進行通信，獲得每一ID信息對應列車的位置信息。

103、車載控制器采用計軸排序方式將所有ID信息對應列車的位置信息進行排序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息。

本實施例中前車識別方法在識別出相鄰前車之后，所述車載控制器可與識別出的相鄰前車建立通信連接，用于獲取相鄰前車的運行狀態信息。由此，列車自主計算移動授權對列車運行間隔具有更靈活的控制，可提高了列車的運行效率。

可理解的是，前述步驟101中，當前列車的車載控制器與OC通信交互，還用于獲取所述OC管轄范圍內計軸信息及其他相關信息，如列車數量、列車標識、列車運行狀態等。本實施例中不限定車載控制器和OC的交互信息。

本實施例中，車與車建立通信需要有通信對象的信息來源，即列車需要知道通信對象的ID信息，而對象控制器完美解決了信息來源的問題。

目前，OC維護線路計軸區段占用空閑信息，列車在線路運行需要保持與OC的周期通信，所以OC必然具有所有與其通信列車的信息，以OC作為列車識別對象的信息來源，能夠識別到OC管轄區域內所有通信列車的信息。列車與OC區域內的在線列車通信獲取到各在線列車位置后，對在線列車位置進行排序，通過搜索確定前車所在位置。

上述方法主要通過車車通信的方式實現列車的追蹤運行，對軌旁設備的依賴小，減少了軌旁設備的數量，而且列車自主計算移動授權對列車運行間隔具有更靈活的控制，可提高了列車的運行效率。

可選地，如圖5所示，在一種可選的實現方式中，前述的步驟101可包括下述的圖中未示出的子步驟1011至子步驟1013：

1011、列車的車載控制器與所述OC建立通信連接，所述OC中存儲有所有運行在OC管轄范圍內的列車的ID信息。

舉例來說，車載控制器可根據電子地圖信息確定線路運行中的與當前OC相鄰的下一OC的標識信息；根據所述下一OC的標識信息與所述OC建立通信連接。

也就是說，車載控制器可預先獲得待進入管轄范圍的OC的標識信息，進而建立通信連接。

1012、車載控制器向所述OC發送獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息的請求；

1013、車載控制器接收所述OC根據所述請求返回的包括所有運行列車的ID信息的響應，獲得該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息。

當前，車車通信沒有軌旁ZC的環境下，列車在線路運行需要主動識別線路狀態、自主計算安全行駛的范圍。因此，列車在進入OC管轄區域之前，需要從OC獲取線路信息，然后對這個信息進行篩選，得到運行前方的線路狀態信息。

通過上述方式，OC與所有運行在OC區域內的列車維持通信，在OC中就會有所有通信對象的ID名稱即ID信息，對這些通信對象的ID進行整理便能得到當前OC通信的所有列車的ID列表，如下表一。

當前列車1得到表一的ID列表后，可知道當前運行在OC管轄區域的通信列車數量，根據表中的ID可查的各列車的ID地址，完成在線列車識別。

表一OC中在線列車列表

也就是說，圖5中的當前列車1與OC建立通信后，從OC中得到OC區域內區段占用信息的同時，也能夠得到當前OC正在通信的所有通信列車信息。例如，1車進入OC區域前與OC建立通信，可得到OC中的通信車列車ID列表如上表一。

上述圖3至圖5所示的方法的實現以列車同對象控制器建立通信為基礎，現有的對象控制器設在軌旁主要實現軌旁信息的采集以及軌旁設備的控制，列車同對象控制器建立通信后得到對象控制器管轄區域內的線路信息，以及確定該對象控制器管轄范圍內的所有列車的ID信息。對象控制器的位置信息以及對象控制器的功能在本實施例中均未改變。

舉例來說，如圖6A和圖6B所示，前述的步驟102可包括下述的圖中未示出的子步驟1021至子步驟1022：

1021、針對所有運行列車的ID信息中的每一個，所述車載控制器向該ID信息對應的列車發送用于獲取該列車位置信息的通信請求。

1022、車載控制器接收該ID信息對應的列車根據所述通信請求返回的通信回復信息。

本實施例中的通信回復信息可包括該列車的ID信息、該列車的計軸偏移量信息。

或者，上述的通信回復信息可包括：該列車的ID信息、該列車的計軸偏移量信息和該列車的運行方向。

通常軌道上設置有軌道計軸器，該軌道計軸器用以檢測列車通過軌道上某一點(計軸點)的車軸數，以檢查兩個計軸點之間或軌道區段內的空間情況，或判定列車通過計軸點的時間等。每一列車上的傳感器可與軌道計軸器進行交互，確定該列車車頭和車尾的計軸偏移量。

本實施例中列車的計軸偏移量信息可包括該列車車頭的計軸偏移量信息和該列車車尾的計軸偏移量信息。

在車車通信系統中，車與車之間可通過通信請求和通信回復的方式進行通信。類似呼叫—應答的方式，當列車向其他列車發送通信請求后，收到通信請求的列車會向通信請求的發起方發送通信回復，未收到通信請求的列車則不會進行任何通信回復。

在此，完成在線列車識別的列車，根據各在線列車的ID向OC區域內在線列車發起通信請求，目的是獲取各在線列車的位置信息；在線列車收到通信請求后，相應的會給通信請求的發起方進行通信回復。圖6A和圖6B中，1車已成功獲取到了OC區域內各在線列車的位置信息及所有在線列車的計軸偏移量信息。

進一步地，如圖7所示，若子步驟1022中的通信回復信息包括：該列車的ID信息和該列車的計軸偏移量信息；此時，前述圖4所示的方法中的步驟103可包括下述的子步驟1031至子步驟1033：

1031、車載控制器將所述OC的管轄區域的計軸信息進行排序；所述OC的管轄區域的計軸信息為所述車載控制器預先與所述OC交互獲取的。

該子步驟中OC的管轄區域的計軸信息進行排序可理解為當前OC的管轄區域的軌道上的所有軌道計軸器的位置信息排序，以構建對應的虛擬軌道。

1032、根據所有列車的計軸偏移量信息，將每一列車的ID信息與排序的計軸信息進行匹配，確定所有ID信息對應列車的排列順序。

該子步驟中，根據每一列車的計軸偏移量，可以在前述構建對應的虛擬軌道上標出對應的每一列車的大概位置，進而根據標出的每一列車的大概位置確定列車的排列順序。

1033、根據所有ID信息對應列車的排列順序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息。

應說明的是，通常，OC管轄范圍內只有一個方向運行的列車，很少有兩個方向同時運行的列車。為此，上述子步驟1031至子步驟1033可以實現。

另外，若OC管轄范圍內有兩個方向運行的列車，此時，由于每一列車的計軸偏移量信息包括該列車車頭的計軸偏移量、該列車車尾的計軸偏移量，故，根據每一列車車頭和車尾的位置關系，進而可較好的確定與當前列車運行方向一致的相鄰前車。

另一實施例中，若子步驟1022中的通信回復信息包括：該列車的ID信息、該列車的計軸偏移量信息和該列車的運行方向；

此時，前述圖4所示的方法中的步驟103可包括下述的子步驟1031a至子步驟1034a：

1031a、車載控制器將所述OC的管轄區域的計軸信息進行排序。

本實施例中，OC的管轄區域的計軸信息為所述車載控制器預先與所述OC交互獲取的。

1032a、根據所有列車的運行方向，獲取與當前列車的運行方向一致的列車的ID信息。

1033a、根據運行方向一致的每一列車的ID信息及該列車的計軸偏移量信息，將運行方向一致的每一列車的ID信息與排序的計軸信息進行匹配，確定所有ID信息對應列車的排列順序。

1034a、根據所有ID信息對應列車的排列順序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息。

可理解的是，經過前面的在線列車識別、發送通信請求、接收通信回復信息后，當前列車需要對接收到的在線列車進行處理，從這些在線列車信息中識別出前車。

本實施例中，通過一種基于計軸的排序方式對在線列車信息進行處理，將各個在線列車與OC區域內的計軸(軌道計軸器)進行對號入座，通過添加列車序列的形式描述計軸內列車位置，具體排序方法如下：

當計軸區段內運行一列車時，該計軸區段內的列車序列應存儲該車的ID和該車的列車類型；當計軸區段內運行多列車時，根據各列車距離計軸區段終點的位置，由近及遠依次添加多列車。

如圖7所示，兩列車運行在同一計軸區段內，當前車載根據列車回復的位置信息，確定兩列車在計軸區段內的順序。沿著計軸區段支持的運行方向，此時該計軸的列車序列中1車在前，2車在后。

當前列車排序完成后，從當前列車所在計軸區段往前搜索，找到運行前方第一個有占用的計軸區段，與列車排序結果進行匹配，匹配到計軸區段中的第一列車即當前列車的前車。到此，前車識別已經完成，基于識別出來的相鄰前車，當前列車通過無線通信與前車建立通信鏈接，獲取前車的位置、速度、運行方向等信息，結合本車的運行信息計算移動授權后追蹤前車運行，實現基于車車通信的移動閉塞。

由此，當前列車的車載控制器可以進行OC管轄范圍內在線列車的識別、排序，最后找出可以追蹤運行的相鄰前車。

如圖8所示，圖8示出了本發明一實施例提供的車載控制器的結構示意圖，本實施例的車載控制器包括：ID信息獲取單元21、位置信息獲取單元22和識別單元23；

其中，ID信息獲取單元21用于在列車駛入對象控制器OC的管轄區域之前，與所述OC通信交互，獲取該OC管轄范圍內所有運行列車的ID信息；

位置信息獲取單元22用于根據所有運行列車的ID信息與每一ID信息對應的列車進行通信，獲得每一ID信息對應列車的位置信息；

識別單元23用于采用計軸排序方式將所有ID信息對應列車的位置信息進行排序，識別出當前列車的相鄰前車的ID信息。

本實施例的車載控制器可執行前述的方法實施例的內容，詳見上述記載，該處不再詳述。

另外，本發明實施例還提供一種列車，該列車包括列車本體和上述任意所述的車載控制器，該車載控制器安裝在列車車體上。

本實施例的方案抓住對象控制器必然需要與列車進行通信的特點，在不改變對象控制器的基本功能結構的前提下，通過挖掘對象控制器中的信息，實現了基于對象控制器的前車識別。進一步地，通過車與車直接通信進行識別，相對車地通信的方式通信延時低，具有更高的實時性，且實現更為靈活的運行間隔控制，提高軌道交通的運行效率。

本領域的技術人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發明的范圍之內并且形成不同的實施例。

本領域技術人員可以理解，實施例中的各步驟可以以硬件實現，或者以在一個或者多個處理器上運行的軟件模塊實現，或者以它們的組合實現。本領域的技術人員應當理解，可以在實踐中使用微處理器或者數字信號處理器(DSP)來實現根據本發明實施例的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發明還可以實現為用于執行這里所描述的方法的一部分或者全部的設備或者裝置程序(例如，計算機程序和計算機程序產品)。

雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的范圍之內。