基于自主驾驶的机车运输的任务级联锁实现方法及系统

本发明涉及铁路信号技术领域，特别涉及一种基于自主驾驶的机车运输的任务级联锁实现方法及系统。

在煤矿轨道电机车运输监控系统中，2辆机车在同一轨道同一方向行驶时，必须保持不少于100m的距离；机车启动前，必须关闭车门并发出开车信号；机车运行中，严禁司机将头或身体探出车外；司机离开座位时，必须切断电动机电源，取下控制把手；运输线路上临时停车不得关闭车灯。

在轨道运输自主调度监控系统应用过程中，通过系统控制预防以及人员管理约束，能够达到上述要求。但由于不同矿井巷道环境的复杂性，在联锁控制及调度管理方面存在一定的技术难度。

本发明的目的在于克服上述背景技术提出的缺陷，以提高运输作业的效率。

为实现以上目的，本发明采用一种基于自主驾驶的机车运输的任务级联锁实现方法，用于对物理区段内运行的机车进行调度，该待调度物理区段包括第一轨道和第二轨道，两轨道沿线以及两轨道道岔的连接部分均设置有信标，第一轨道和第二轨道的始发段均设置始端信号机，并在道岔前设置岔前信号机，包括：

在机车一和机车二行驶过所述始端信号机并通过信标后，获取所述机车一和机车二在物理区段的位置及运行方向；

获取机车一和机车二的任务申请信息，该任务申请信息包括起始地、目的地和途径区段；

根据机车一和机车二在物理区段的位置、运行方向以及任务申请信息，控制岔道闭锁以开放机车一或机车二的起始地至目的地的进路。

进一步地，所述根据机车一和机车二在物理区段的位置、运行方向以及任务申请信息，控制岔道闭锁以开放机车一或机车二的起始地至目的地的进路，包括：

若所述机车一和所述机车二分别位于第一轨道和第二轨道，且所述任务申请信息中的目的地相同，则根据预设的行程任务优先级判断所述机车一和机车二所运载的物料优先级是否相同；

若所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级相同，则优先给先申请任务的机车开放起始地至目的地的进路；

若所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级不相同，则优先给优先级高的机车开放起始地至目的地的进路。

进一步地，若所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级不相同，且低优先级的机车先申请任务，则判断低优先级的机车在物理区段的位置是否处于道岔；

若是，则等低优先级的机车驶过岔道后，开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路；

若否，则控制低优先级的机车停车，并开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路；

在高优先级的机车驶过道岔后，开放低优先级的机车的起始地至目的地的进路。

进一步地，在所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级不相同时，还包括：

若进路AC距离超过设定的距离，将机车一的进路回撤至道岔前，开放机车二的BC进路，待机车二驶过道岔后，再重新开放机车一的进路；

其中，进路AC为机车一从所述第一轨道A点至第二轨道C点的距离，进路BC为机车二从所述第二轨道B点至第二轨道C点的距离。

进一步地，所述根据机车一和机车二在物理区段的位置、运行方向以及任务申请信息，控制岔道闭锁以开放机车一或机车二的起始地至目的地的进路，包括：

若所述机车一和所述机车二均位于第一轨道或第二轨道，且所述任务申请信息中的目的地相同，则根据机车一和机车二在物理区段的位置，安排位于前方的机车和后方的机车依次行驶至所述目的地。

进一步地，所述道岔为单开道岔或单开对称道岔或三开道岔或交叉渡线或交分道岔。

进一步地，所述两轨道沿线以及两轨道道岔的连接部分间隔设置有所述信标。

另一方面，采用一种基于自主驾驶的机车运输的任务级联锁实现系统，包括第一轨道和第二轨道，两轨道沿线以及两轨道道岔的连接部分均设置有信标，第一轨道和第二轨道的始发段均设置始端信号机，并在道岔前设置岔前信号机，始端信号机和岔前信号机均与上位机连接，上位机包括信息获取模块和岔道闭锁控制模块，其中：

信息获取模块用于获取所述机车一和机车二在物理区段的位置及运行方向，以及获取机车一和机车二的任务申请信息，该任务申请信息包括起始地、目的地和途径区段；

岔道闭锁控制模块用于根据机车一和机车二在物理区段的位置、运行方向以及任务申请信息，控制岔道闭锁以开放机车一或机车二的起始地至目的地的进路。

进一步地，所述岔道闭锁控制模块包括优先级判断单元和道岔闭锁单元，其中：

优先级判断单元用于所述机车一和所述机车二分别位于第一轨道和第二轨道，且所述任务申请信息中的目的地相同，则根据预设的行程任务优先级判断所述机车一和机车二所运载的物料优先级是否相同；

岔道闭锁单元用于在所述优先级判断单元输出结果为是时，优先给先申请任务的机车开放起始地至目的地的进路；

以及用于在所述优先级判断单元输出结果为否时，优先给优先级高的机车开放起始地至目的地的进路。

进一步地，还包括与所述优先级判断单元连接的位置判断模块，位置判断模块连接所述道岔闭锁单元；

位置判断模块用于在所述判断单元输出的结果为所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级不相同，且低优先级的机车先申请任务时，判断低优先级的机车在物理区段的位置是否处于道岔；

所述道岔闭锁单元用于在所述位置判断模块输出结果为是时，等待低优先级的机车驶过岔道后，开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路；

所述道岔闭锁单元用于在所述位置判断模块输出结果为否时，控制低优先级的机车停车，并开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路。并在高优先级的机车驶过道岔后，开放低优先级的机车的起始地至目的地的进路。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明根据不同情况下机车的位置信息任务行程信息，作出相应的进路开放，实现了区域任务级联锁，提高了运输效率；同时避免了过多的人员操作，减少了作业的安全隐患，在一定程度上保障了井下作业的安全性。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是一种基于自主驾驶的机车运输的任务级联锁实现方法的流程示意图；

图2物理区段示意图。

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种基于自主驾驶的机车运输的任务级联锁实现系统，用于对物理区段内运行的机车进行调度，该待调度物理区段包括第一轨道和第二轨道，两轨道沿线以及两轨道道岔的连接部分均设置有信标，第一轨道和第二轨道的始发段均设置始端信号机，并在道岔前设置岔前信号机，包括如下步骤S1至S3：

S1、在机车一和机车二行驶过所述始端信号机并通过信标后，获取所述机车一和机车二在物理区段的位置及运行方向；

具体地，信标为一种标识卡，布置在轨道沿线，车辆经过时读取位置信息即可确定机车当前的位置。机车依次通过两个信标后，系统根据这两个信标的编号即可知道车辆的方向。例如先经过信标1，再经过信标2，即认为是正向，反之为反向。

S2、获取机车一和机车二的任务申请信息，该任务申请信息包括起始地、目的地和途径区段；

S3、根据机车一和机车二在物理区段的位置、运行方向以及任务申请信息，控制岔道闭锁以开放机车一或机车二的起始地至目的地的进路。

其中，将信标布置在轨道沿线及道岔连接部分，主要在道岔前后、弯道这个关键位置设置信标，其他区段上视定位需求布置信标，间隔范围400~1000米。在机车经过时，可读取机车的位置信息，在机车驶过始端信号机并通过一个信标后，即可获取机车所在区段的位置和运行方向信息。始端信号机用于提醒来车前方为物理区段，当始端信号机亮红灯时，机车便不允许进入物理区段。。岔前信号机用于指示不同方向的来车是否可以驶入道岔。

进一步地，上述步骤S3：根据机车一和机车二在物理区段的位置、运行方向以及任务申请信息，控制岔道闭锁以开放机车一或机车二的起始地至目的地的进路，包括如下细分步骤S31至S33：

S31、若所述机车一和所述机车二分别位于第一轨道和第二轨道，且所述任务申请信息中的目的地相同，则根据预设的行程任务优先级判断所述机车一和机车二所运载的物料优先级是否相同；

S32、若所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级相同，则优先给先申请任务的机车开放起始地至目的地的进路；

S33、若所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级不相同，则优先给优先级高的机车开放起始地至目的地的进路。

需要说明的是，由于机车有不同的运输需求，比如运输材料、工具、矿石等，具体运输需求优先级高低视矿方实际需求而定。系统识别机车优先级主要是靠机车发送的优先级数据，该数据初始是读取的本地配置文件，即预设优先级。在动态运行工作时，根据实际情况可人为发送提高优先级的命令，在对应管理员机车同意后，可进行升级。

进一步地，在上述步骤S33：若所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级不相同时，还包括如下步骤：

S331、判断是否是低优先级的机车先申请任务，若是，则执行步骤S332，若否，则优先给优先级高的机车开放起始地至目的地的进路；

S332、判断低优先级的机车在物理区段的位置是否处于道岔；若是，则执行步骤S333，若否，则执行步骤S334；

S333、等低优先级的机车驶过岔道后，开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路；

S334、控制低优先级的机车停车，并开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路；

在高优先级的机车驶过道岔后，开放低优先级的机车的起始地至目的地的进路。

如图2所示，以一具体物理区段为例，对矿井轨道运输的任务级联锁实现方法进行具体说明：物理区段包括第一轨道和第二轨道，第一轨道设置有道岔一，第二轨道设置有道岔二，信号机一为始端信号机，信号机二、信号机三、信号机四和信号机五为岔前信号机，第一轨道和第二轨道沿线间隔设置有信标，道岔一和道岔二连接部分设置有信标。

需要说明的是，道岔一和道岔二为单开道岔或单开对称道岔或三开道岔或交叉渡线或交分道岔

若机车一的司机在A点申请去目的地C的任务，系统查询该区段无车辆占用后，将道岔一、道岔二置为反位，同时道岔闭锁，开放A到C的进路。若机车一未到达C点时，机车二在B点申请去C点的任务，则需等待机车一到达C点，才能解锁道岔并开放新的进路。

若机车一、机车二分别在A、B点申请到C点的行程任务，根据预设的行程任务优先级进行判断，若机车一、机车二所运载的物料任务优先级相同，则系统优先给先申请任务的机车开放进路。

若机车一任务优先级比机车二高，则系统先给机车一开放进路，待机车一驶过道岔二时，再安排机车二的进路。

若机车二任务优先级比机车一高，且机车二先申请任务，则系统先给机车二开放进路，待机车二驶过道岔二时，再安排机车一的进路。

若机车二任务优先级比机车一高，但机车一先申请任务。此时系统判断机车一处于什么位置。若机车一已经驶入道岔二，则等机车一驶过道岔二时，再安排机车二的进路。若机车一未驶入道岔二，则系统紧急停车，等待机车二驶过道岔二时，再安排机车一的进路。

若机车一、机车三分别在A、D点申请到C点的任务。此时不考虑两机车的行程任务优先级，由在前方的机车一先行驶，后方机车三间隔一定距离L，依次行驶到C点。其中，距离L指的是铁路机车行驶安全距离，但矿井机车行驶速度没有地面列车快，故该距离没有固定值。一般为一列机车长度，包含机车头和所带的车皮，20m左右。

进一步地，所述进路AC的距离超过设定的距离（比如超过9km，按国家标准井下机车速度不超过5m/s，取最大速度计算得到），则将机车一的进路回撤至道岔前，待机车二驶过道岔后，再重新开放机车一的进路。由于在AC的距离较长时，机车二需等待机车驶离该区段，才能获取到进路BC，影响办事效率。此时，通过分析机车一在驶入道岔二前后的不同情况，以及机车一、机车二的任务优先级，做出相应的反应，开放相应的进路。

需要说明的是，所述系统识别机车优先级主要是靠机车发送的优先级数据，该数据初始是读取的本地配置文件，即预设优先级。在动态运行工作时，根据实际情况可人为发送提高或降低优先级的命令，在对应管理员机车同意后，可进行升级或降级。所述管理员机车与普通机车的区别通过配置文件设置。

特别地，动态优先级的设置的技术难点在于多辆机车在轨道上运行时，改变其中任意一条进路，会对其他机车的进路产生影响，同时还有数据延迟等因素影响道岔转辙机、信号机。本方案采用专网专用、有线配合无线方式最大可能的减小数据延迟带来的影响。同时将优先级的配置信息（该信息由两部分组成，机车本地预设优先级，司机手动更改的优先级）实时发送给联锁控制模块，联锁控制软件运用调度算法对多辆机车重新计算进路。进一步的，当通讯出现故障或司机取消优先级更改之后，系统按机车本地预设优先级计算并开放对应的进路。因此，本方案实质为动态优先级，其更灵活，更加贴近实际使用。

本实施例还公开了一种基于自主驾驶的机车运输的任务级联锁实现系统，包括第一轨道10和第二轨道20，两轨道沿线以及两轨道道岔的连接部分均设置有信标30，第一轨道10和第二轨道20的始发段均设置始端信号机40，并在道岔前设置岔前信号机50，始端信号机40和岔前信号机50均与上位机60连接，上位机60包括信息获取模块61和岔道闭锁控制模块62，其中：

信息获取模块61用于获取所述机车一和机车二在物理区段的位置及运行方向，以及获取机车一和机车二的任务申请信息，该任务申请信息包括起始地、目的地和途径区段；

岔道闭锁控制模块62用于根据机车一和机车二在物理区段的位置、运行方向以及任务申请信息，控制岔道闭锁以开放机车一或机车二的起始地至目的地的进路。

进一步地，所述岔道闭锁控制模块62包括优先级判断单元和道岔闭锁单元，其中：

优先级判断单元用于所述机车一和所述机车二分别位于第一轨道10和第二轨道20，且所述任务申请信息中的目的地相同，则根据预设的行程任务优先级判断所述机车一和机车二所运载的物料优先级是否相同；

岔道闭锁单元用于在所述优先级判断单元输出结果为是时，优先给先申请任务的机车开放起始地至目的地的进路；

以及用于在所述优先级判断单元输出结果为否时，优先给优先级高的机车开放起始地至目的地的进路。

进一步地，还包括与所述优先级判断单元连接的位置判断模块，位置判断模块连接所述道岔闭锁单元；

位置判断模块用于在所述判断单元输出的结果为所述机车一和所述机车二所运载的物料优先级不相同，且低优先级的机车先申请任务时，判断低优先级的机车在物理区段的位置是否处于道岔；

所述道岔闭锁单元用于在所述位置判断模块输出结果为是时，等待低优先级的机车驶过岔道后，开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路；

所述道岔闭锁单元用于在所述位置判断模块输出结果为否时，控制低优先级的机车停车，并开放高优先级的机车的起始地至目的地的进路。并在高优先级的机车驶过道岔后，开放低优先级的机车的起始地至目的地的进路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。