專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于列車(chē)調(diào)度與控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種列車(chē)的調(diào)度方法，具體涉及一種基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
鐵路由于其運(yùn)量大、價(jià)格低廉以及相對(duì)安全的優(yōu)點(diǎn)，在近年來(lái)逐漸成為人們優(yōu)先選擇的交通方式。因此，在保證列車(chē)運(yùn)行安全的前提下，如何提高列車(chē)的速度和效率，成為研究的熱點(diǎn)。作為保障列車(chē)在車(chē)站內(nèi)安全運(yùn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)一直都是研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。自從30年前計(jì)算機(jī)技術(shù)被引入鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)以來(lái)，在保障列車(chē)安全運(yùn)行方面發(fā)揮了巨大的作用。全分散式鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)設(shè)備在物理位置的分散，設(shè)備之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，聯(lián)鎖程序被包含在各個(gè)設(shè)備中，系統(tǒng)在進(jìn)行進(jìn)路辦理時(shí)需要實(shí)時(shí)正確的了解各設(shè)備狀態(tài)。因此，列車(chē)在全分散式鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)中并發(fā)運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致許多離散事件的并發(fā)和異步執(zhí)行產(chǎn)生的沖突和混淆，影響列車(chē)運(yùn)行的安全性和可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，解決了現(xiàn)有列車(chē)在全分散式鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)中并發(fā)運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致許多離散事件的并發(fā)和異步執(zhí)行產(chǎn)生的沖突和混淆，影響列車(chē)運(yùn)行的安全性和可靠性的問(wèn)題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法， 包括信號(hào)機(jī)調(diào)度、轉(zhuǎn)轍機(jī)調(diào)度及軌道電路調(diào)度。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中的信號(hào)機(jī)調(diào)度，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 信號(hào)機(jī)采集列車(chē)軌道上的列車(chē)申請(qǐng)，根據(jù)本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和列車(chē)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，計(jì)算出各列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)；步驟2 對(duì)各列車(chē)按照優(yōu)先級(jí)大小排序，選擇優(yōu)先級(jí)最大的列車(chē)判斷對(duì)該條進(jìn)路的處理次數(shù)是否大于N 如果是，則警告死鎖；否則查詢(xún)進(jìn)路表，如果存在一條合適的進(jìn)路， 則給進(jìn)路上的設(shè)備發(fā)送申請(qǐng)消息；步驟3 等待申請(qǐng)?jiān)O(shè)備的應(yīng)答消息，比較其他列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是否大于正在處理列車(chē)如果存在，回絕該申請(qǐng)；如果不存在，則執(zhí)行步驟4 ；步驟4 判斷是否收到了所有設(shè)備的應(yīng)答消息如果是，則發(fā)送鎖閉消息；否則，隔一定時(shí)間后，重復(fù)步驟1到步驟6 ；步驟5 判斷鎖閉消息是否通信成功如果是，信號(hào)機(jī)開(kāi)放，列車(chē)駛?cè)?；否則，轉(zhuǎn)到步驟2 ；步驟6 信號(hào)機(jī)開(kāi)放，列車(chē)駛?cè)?。其中的信?hào)機(jī)調(diào)度中的步驟1中的列車(chē)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，具體按照以下步驟實(shí)施分為靜態(tài)優(yōu)先級(jí)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，靜態(tài)優(yōu)先級(jí)指的是優(yōu)先級(jí)隨著列車(chē)任務(wù)的確定而確定，在列車(chē)任務(wù)結(jié)束前持續(xù)不變，由列車(chē)所占的軌道電路重要程度Zi、任務(wù)的緊急狀態(tài)Ai、 列車(chē)所屬類(lèi)型Si決定，它們各自的權(quán)重為 ” 、 且wi+w2+w3 = 1，Ps = w1Zi+w2Ai+w3Si ； 動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)指的是在列車(chē)行駛過(guò)程中其值并不是固定不變的，同線(xiàn)路上其后續(xù)列車(chē)的優(yōu)先級(jí)、列車(chē)剩余運(yùn)行時(shí)間會(huì)影響其值的變化，Pd = klPs+k2g(d)+k3ps(q, Q)，其中Ps是列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)；Pd是列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)；g(d)是衡量列車(chē)延遲時(shí)間的函數(shù)；ps(q，Q)是同線(xiàn)路上第q個(gè)列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)。其中的轉(zhuǎn)轍機(jī)調(diào)度，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 轉(zhuǎn)轍機(jī)接收信號(hào)機(jī)發(fā)送的信息；步驟2 根據(jù)步驟1收到的消息，判斷消息類(lèi)型如果是鎖閉消息，則轉(zhuǎn)到步驟5 ； 如果是預(yù)約消息，則作如下操作判斷是否是多條申請(qǐng)消息如果是，則選擇優(yōu)先級(jí)最大的開(kāi)始處理，對(duì)于其它的則發(fā)送拒絕消息；如果否，直接處理該條消息，回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；步驟3 轉(zhuǎn)轍機(jī)根據(jù)步驟2的得到的判斷結(jié)果應(yīng)答空閑消息；步驟4:等待鎖閉消息，如果期間收到其它進(jìn)路申請(qǐng)則與上次辦理進(jìn)路的優(yōu)先級(jí)比較如果相等而且要求狀態(tài)一致，則辦理申請(qǐng)，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；如果新申請(qǐng)消息優(yōu)先級(jí)較大，則放棄上次的進(jìn)路，選擇該條進(jìn)路，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；如果新申請(qǐng)消息優(yōu)先級(jí)較小則拒絕新的申請(qǐng)，回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)忙碌消息；步驟5 轉(zhuǎn)轍機(jī)收到鎖閉消息后，轉(zhuǎn)換狀態(tài)；步驟6 轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉自身，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)已鎖閉消息。其中的軌道電路調(diào)度，具體按照以下步驟實(shí)施軌道電路空閑時(shí)空閑狀態(tài)下的軌道電路收到信號(hào)機(jī)的預(yù)約消息后，首先根據(jù)各消息的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，選擇優(yōu)先級(jí)較大的進(jìn)行辦理，并等待該申請(qǐng)的鎖閉消息，如果有鎖閉消息，軌道電路就把自身狀態(tài)設(shè)置為鎖閉狀態(tài)，同時(shí)，軌道電路給信號(hào)機(jī)應(yīng)答已鎖閉消息，信號(hào)機(jī)修改聯(lián)鎖表中該段軌道電路的狀態(tài)；軌道電路忙碌時(shí)則直接拒絕進(jìn)路申請(qǐng)。本發(fā)明的有益效果是，1.通過(guò)給列車(chē)關(guān)聯(lián)優(yōu)先級(jí)解決了系統(tǒng)的并發(fā)沖突問(wèn)題。優(yōu)先級(jí)的確定方法將列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中所占有和獲得軌道段等看作有限資源，從而主要根據(jù)線(xiàn)路中列車(chē)已經(jīng)擁有資源的重要程度不同，并結(jié)合實(shí)時(shí)性要求賦予其不同的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)。結(jié)合動(dòng)態(tài)特性，根據(jù)運(yùn)行計(jì)劃綜合考慮有關(guān)因素來(lái)確定動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)分配和列車(chē)的并發(fā)運(yùn)行。2.對(duì)該系統(tǒng)中的各個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的工作邏輯進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)控制有效的所有方法都是設(shè)備本身實(shí)現(xiàn)，從而保證了設(shè)備的組件化和分散特性。3.信號(hào)機(jī)對(duì)收到的進(jìn)路申請(qǐng)進(jìn)行計(jì)算其動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)并按照其大小進(jìn)行排序。信號(hào)機(jī)發(fā)送消息分兩類(lèi)預(yù)定消息和鎖定消息。設(shè)備收到預(yù)定消息后，有一個(gè)緩沖時(shí)間，以備有較高優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)搶占。4.轉(zhuǎn)轍機(jī)和軌道電路對(duì)于預(yù)定消息進(jìn)行優(yōu)先級(jí)大小排序，然后再判定能否滿(mǎn)足該消息。在等待鎖定消息期間沒(méi)有等到鎖定消息或者有更高優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)，能夠拋棄該預(yù)定消息。
圖1是本發(fā)明基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法的信號(hào)機(jī)處理邏輯流程圖；圖2是本發(fā)明基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法的轉(zhuǎn)轍機(jī)處理邏輯流程圖；圖3是本發(fā)明基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法的軌道電路處理邏輯流程圖；圖4是本發(fā)明基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法第一種列車(chē)并發(fā)行駛實(shí)例；圖5是本發(fā)明基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法第二種列車(chē)并發(fā)行駛實(shí)例。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，包括信號(hào)機(jī)調(diào)度、轉(zhuǎn)轍機(jī)調(diào)度及軌道電路調(diào)度。(1)信號(hào)機(jī)的工作過(guò)程，如圖1所示，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 信號(hào)機(jī)采集列車(chē)軌道上的多個(gè)列車(chē)申請(qǐng)，根據(jù)本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和列車(chē)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，計(jì)算出各列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)；其中的列車(chē)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，分為靜態(tài)優(yōu)先級(jí)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，靜態(tài)優(yōu)先級(jí)指的是優(yōu)先級(jí)隨著列車(chē)任務(wù)的確定而確定，在列車(chē)任務(wù)結(jié)束前持續(xù)不變。其影響因素依托于列車(chē)所屬類(lèi)型、列車(chē)所行駛的區(qū)域、任務(wù)的緊急狀態(tài)等。本發(fā)明中靜態(tài)任務(wù)優(yōu)先級(jí)ps是由列車(chē)所占的軌道電路重要程度(Zi)、任務(wù)的緊急狀態(tài)(Ai)、列車(chē)所屬類(lèi)型(Si)決定的，它們各自的權(quán)重為wi、w2、w3，其權(quán)值大小根據(jù)上述三個(gè)因素重要程度確定，且Wi+w2+w3 = 1。所以ps可以用式1表示。Ps = W1 Zi+W2Ai+W3Si(1)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)指的是在列車(chē)行駛過(guò)程中其值并不是固定不變的，同線(xiàn)路上其后續(xù)列車(chē)的優(yōu)先級(jí)、列車(chē)剩余運(yùn)行時(shí)間等都會(huì)影響其值的變化。如在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移，其延誤時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，因而任務(wù)的緊急度在提高，相應(yīng)列車(chē)的優(yōu)先級(jí)也在提高。所以，列車(chē)等待時(shí)間越長(zhǎng)，列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)也越高。動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法計(jì)算公式pd = klPs+k2g (d) +k3ps (q，Q) (2)其中pS是列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)；g(d)衡量列車(chē)延遲時(shí)間的函數(shù)；ps(q，Q)同線(xiàn)路上第q個(gè)列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)；考慮此因素是為了避免隊(duì)列以低優(yōu)先級(jí)的列車(chē)開(kāi)頭，造成死鎖； 此外，當(dāng)所比較的列車(chē)不是隊(duì)列頭時(shí)，動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)計(jì)算中沒(méi)有這一項(xiàng)，即Pd = Ps+g(d)。如圖4所示，列車(chē)T2的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)大于列車(chē)Tl的，如果不考慮？3&，0)項(xiàng)，列車(chē)T2將撞到列車(chē)Tl造成事故；kl、k2和k3的值的大小根據(jù)具體的車(chē)站具體計(jì)算，使得優(yōu)先級(jí)差別對(duì)控制有效。步驟2 對(duì)各列車(chē)按照優(yōu)先級(jí)大小排序，選擇優(yōu)先級(jí)最大的列車(chē)判斷對(duì)該條進(jìn)路的處理次數(shù)是否大于N ；a.如果是，則警告死鎖；
b.否則查詢(xún)進(jìn)路表，如果存在一條合適的進(jìn)路，則給進(jìn)路上的設(shè)備發(fā)送申請(qǐng)消息；步驟3 等待申請(qǐng)?jiān)O(shè)備的應(yīng)答消息，比較其他列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是否大于正在處理列車(chē)，a.如果存在，回絕該申請(qǐng)(靜態(tài)優(yōu)先級(jí)大，表明該列車(chē)比較緊急，所以讓它去申請(qǐng)鄰居信號(hào)機(jī)，以完成運(yùn)行任務(wù))；b.如果不存在，則執(zhí)行步驟4 ；步驟4 判斷是否收到了所有設(shè)備的應(yīng)答消息；a.如果是，則發(fā)送鎖閉消息；b.否貝1J，隔一定時(shí)間后，重復(fù)1到6的步驟；步驟5 判斷鎖閉消息是否通信成功；a.如果是，信號(hào)機(jī)開(kāi)放，列車(chē)駛?cè)?；b.否則，轉(zhuǎn)到步驟2的第a步；步驟6 信號(hào)機(jī)開(kāi)放，列車(chē)駛?cè)搿?2)轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作過(guò)程，如圖2所示，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 轉(zhuǎn)轍機(jī)接收信號(hào)機(jī)發(fā)送的信息；步驟2 根據(jù)步驟1收到的消息，判斷消息類(lèi)型a.如果是鎖閉消息，則轉(zhuǎn)到步驟5 ；b.如果是預(yù)約消息，則作如下操作判斷是否是多條申請(qǐng)消息；如果是，則選擇優(yōu)先級(jí)最大的開(kāi)始處理，對(duì)于其它的則發(fā)送拒絕消息；如果否，直接處理該條消息，回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；步驟3 轉(zhuǎn)轍機(jī)根據(jù)步驟2的得到的判斷結(jié)果應(yīng)答空閑消息；步驟4:等待鎖閉消息，如果期間收到其它進(jìn)路申請(qǐng)則與上次辦理進(jìn)路的優(yōu)先級(jí)比較；a.如果相等而且要求狀態(tài)一致，則辦理申請(qǐng)，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；b.如果新申請(qǐng)消息優(yōu)先級(jí)較大，則放棄上次的進(jìn)路，選擇該條進(jìn)路，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；c.如果新申請(qǐng)消息優(yōu)先級(jí)較小則拒絕新的申請(qǐng)，回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)忙碌消息；步驟5 轉(zhuǎn)轍機(jī)收到鎖閉消息后，轉(zhuǎn)換狀態(tài)；步驟6 轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉自身，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)已鎖閉消息。(3)軌道電路的工作過(guò)程，如圖3所示，具體按照以下步驟實(shí)施軌道電路空閑時(shí)空閑狀態(tài)下的軌道電路收到信號(hào)機(jī)的預(yù)約消息后，首先根據(jù)各消息的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，選擇優(yōu)先級(jí)較大的進(jìn)行辦理，并等待該申請(qǐng)的鎖閉消息，如果有鎖閉消息，軌道電路就把自身狀態(tài)設(shè)置為鎖閉狀態(tài)。同時(shí)，軌道電路給信號(hào)機(jī)應(yīng)答已鎖閉消息，信號(hào)機(jī)修改聯(lián)鎖表中該段軌道電路的狀態(tài)。軌道電路忙碌時(shí)如果軌道電路處于忙碌狀態(tài)，則直接拒絕進(jìn)路申請(qǐng)。以下從原理方面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明全分散式鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)由三大關(guān)鍵設(shè)備信號(hào)燈、轉(zhuǎn)轍機(jī)及軌道回路組成。各個(gè)設(shè)備都可以直接與其他設(shè)備通信。信號(hào)燈有四種狀態(tài)綠色、黃色、紅色和鎖定紅色，紅色表示信號(hào)燈沒(méi)有被鎖定可以接受進(jìn)路的申請(qǐng)狀態(tài)，鎖定紅色表示信號(hào)燈處于進(jìn)路申請(qǐng)過(guò)程中； 轉(zhuǎn)轍機(jī)有三種狀態(tài)正位、反位和鎖定狀態(tài)，鎖定狀態(tài)表示該轉(zhuǎn)轍機(jī)已經(jīng)被預(yù)定；軌道電路路有忙碌和空閑兩種狀態(tài)。每個(gè)設(shè)備有四個(gè)功能模塊和一個(gè)本地存儲(chǔ)器。四個(gè)功能模塊分別是計(jì)算模塊、通信模塊、控制模塊及監(jiān)控模塊。其中計(jì)算模塊負(fù)責(zé)智能處理工作，類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的CPU ；通信模塊負(fù)責(zé)機(jī)器(或組件)對(duì)外聯(lián)系、收發(fā)消息；控制模塊負(fù)責(zé)控制該機(jī)器的機(jī)械處理和動(dòng)作，如改變狀態(tài)、鎖閉和釋放設(shè)備；監(jiān)控模塊承擔(dān)該機(jī)器及系統(tǒng)總體的狀態(tài)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除異常，堅(jiān)決防止該機(jī)器及系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況；通信模塊使得各個(gè)設(shè)備之間能夠相互通信。這些模塊在功能上相互獨(dú)立，但又可以通過(guò)接口相互協(xié)作。本地存儲(chǔ)器保存著設(shè)備運(yùn)行所需要的所有的信息，如聯(lián)鎖設(shè)備表、設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)等。本文是考慮在列車(chē)運(yùn)行中，當(dāng)檢測(cè)到有可能與同一路段上的其他列車(chē)相碰撞時(shí)，需采用一定的調(diào)度算法來(lái)重新進(jìn)行行車(chē)調(diào)度。為避免碰撞，車(chē)輛運(yùn)行調(diào)度常采用時(shí)間片輪算法和優(yōu)先級(jí)算法。前者用于公路交通中，如十字路口根據(jù)紅、綠燈的交替來(lái)指揮過(guò)往車(chē)輛的行駛與停止，黃燈是紅綠燈交替時(shí)給行人或駕駛員的緩沖時(shí)間；后者一般用于鐵路系統(tǒng)，如動(dòng)車(chē)的優(yōu)先級(jí)高于特快列車(chē)，特快列車(chē)的優(yōu)先級(jí)又比普快列車(chē)高，優(yōu)先級(jí)相對(duì)較高的列車(chē)取得該路段的使用權(quán)。但是，列車(chē)運(yùn)行情況包括停站時(shí)分、平均運(yùn)行速度等，由于各種原因，列車(chē)運(yùn)行實(shí)際往往不能與列車(chē)時(shí)刻表相符，需要臨時(shí)調(diào)整運(yùn)行計(jì)劃以完成預(yù)約的運(yùn)輸任務(wù)。因此，本文將列車(chē)運(yùn)行調(diào)整問(wèn)題歸并為調(diào)度問(wèn)題，根據(jù)列車(chē)的速度大小、所占有和獲得軌道段重要程度，綜合運(yùn)行計(jì)劃來(lái)確定列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)分配和列車(chē)的并發(fā)運(yùn)行。本發(fā)明中，對(duì)列車(chē)的優(yōu)先級(jí)作如下規(guī)定1. 一般情況下，根據(jù)列車(chē)所屬列車(chē)類(lèi)型確定其優(yōu)先級(jí)；2.在特殊情況下，由緊急狀態(tài)來(lái)確定優(yōu)先級(jí)；3.在優(yōu)先級(jí)相同的情況下，服從“先到先服務(wù)”的原則；4.本地計(jì)算優(yōu)先級(jí)；5.優(yōu)先級(jí)差別對(duì)控制有效。分散式鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)中，信號(hào)機(jī)在基于列車(chē)時(shí)刻表的調(diào)度列車(chē)時(shí)，當(dāng)新申請(qǐng)到達(dá)時(shí)，信號(hào)機(jī)要在不影響已被保證了截止期的申請(qǐng)的情況下，動(dòng)態(tài)決定該申請(qǐng)的實(shí)時(shí)性。即必須在申請(qǐng)開(kāi)始被處理之前進(jìn)行可行性分析，判斷能否滿(mǎn)足該申請(qǐng)的需求，如果可行性分析成功，便可接受這個(gè)新申請(qǐng)，使其在優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中排隊(duì)；否則這個(gè)任務(wù)是不被接受的。信號(hào)機(jī)的申請(qǐng)?zhí)幚磉^(guò)程可以看作是任務(wù)的調(diào)度。由于信號(hào)機(jī)是進(jìn)路處理的主要設(shè)備，其算法和控制策略的優(yōu)劣直接決定了列車(chē)運(yùn)行的安全行和可靠性。由于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備在整個(gè)分散系統(tǒng)中獨(dú)立自主運(yùn)行、自主接收消息、處理消息并發(fā)送消息，在列車(chē)并發(fā)申請(qǐng)進(jìn)路時(shí)，信號(hào)機(jī)應(yīng)該滿(mǎn)足下述條件1.可以接受多條進(jìn)路申請(qǐng)，并有能力計(jì)算出它們的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)；2.在信號(hào)機(jī)辦理進(jìn)路申請(qǐng)的同時(shí)，能夠把較高靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的進(jìn)路申請(qǐng)駁回；3.可以與其它相關(guān)聯(lián)設(shè)備通信，并對(duì)操作命令進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)算，智能做出信號(hào)機(jī)控制決策；4.準(zhǔn)確無(wú)誤地開(kāi)放或關(guān)閉信號(hào)機(jī)；5.在信號(hào)關(guān)閉后，不經(jīng)過(guò)再次辦理，不得自動(dòng)重復(fù)開(kāi)放。
根據(jù)上述條件，信號(hào)機(jī)在收到列車(chē)申請(qǐng)時(shí)，根據(jù)列車(chē)運(yùn)行情況的動(dòng)態(tài)計(jì)算出列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，然后對(duì)收到的申請(qǐng)按照優(yōu)先級(jí)大小排序，選擇最高的進(jìn)路檢查能否被滿(mǎn)足， 如果是，信號(hào)機(jī)根據(jù)其保存的進(jìn)路相關(guān)信息同時(shí)給各個(gè)設(shè)備發(fā)送消息，消息內(nèi)容包括其保存的完成該進(jìn)路所需要的設(shè)備狀態(tài)和列車(chē)的優(yōu)先級(jí)等則。否則，拒絕列車(chē)的申請(qǐng)。然后，信號(hào)機(jī)等待其他設(shè)備的應(yīng)答信號(hào)，所有條件滿(mǎn)足后，信號(hào)機(jī)發(fā)送鎖閉消息使各個(gè)設(shè)備自我鎖閉，等到鎖閉信息反饋后信號(hào)機(jī)變綠，列車(chē)駛?cè)胲?chē)站，列車(chē)一旦駛?cè)脒M(jìn)路， 信號(hào)機(jī)應(yīng)立即關(guān)閉，即信號(hào)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，直到列車(chē)完全駛出該進(jìn)路后，信號(hào)機(jī)才自動(dòng)解鎖。此處信號(hào)機(jī)發(fā)送消息分兩類(lèi)分別是預(yù)約消息和鎖閉消息，使得在設(shè)備收到預(yù)約消息后，有一個(gè)緩沖時(shí)間，以備有較高優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)搶占。進(jìn)而可以設(shè)計(jì)出列車(chē)并發(fā)運(yùn)行時(shí)信號(hào)機(jī)的進(jìn)路辦理過(guò)程，如圖1所示。實(shí)施例下面利用所述的列車(chē)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法和各設(shè)備功能邏輯，以圖4所示的列車(chē)并發(fā)情形為例進(jìn)行建模和分析。假設(shè)列車(chē)1和列車(chē)2起始位置在車(chē)站兩邊的咽喉軌道上。首先， 計(jì)算列車(chē)靜態(tài)優(yōu)先級(jí)。由于軌道的重要程度一樣，因此假設(shè)Zl = Z2 = 2 ；由于列車(chē)1和列車(chē)2都要進(jìn)站，假設(shè)列車(chē)1比列車(chē)2緊急，因此Al = 4，A2 = 1 ；所屬類(lèi)型一樣Sl = S2 = 1。權(quán)值大小為wl = 0. 2，w2 = w3 = 0. 4。因此，在進(jìn)站前的列車(chē)1和列車(chē)2本地確定其靜態(tài)優(yōu)先級(jí)大小，分別為psl = 0. 2*2+0. 4*4+0. 4*1 = 2. 4 (3)Ps2 = 0. 2*2+0. 4*1+0. 4*1 = 1.2 (4)其次，當(dāng)兩列車(chē)都向信號(hào)機(jī)發(fā)送進(jìn)站申請(qǐng)后，信號(hào)機(jī)決定進(jìn)路范圍和進(jìn)路上設(shè)備的狀態(tài)，由于兩個(gè)進(jìn)路申請(qǐng)的分別有兩個(gè)信號(hào)機(jī)處理的不同進(jìn)路，進(jìn)路上的公用設(shè)備是轉(zhuǎn)轍機(jī)Pl和P2。根據(jù)轉(zhuǎn)轍機(jī)的控制邏輯，它們?cè)谔幚聿l(fā)進(jìn)路申請(qǐng)時(shí)，首先要檢測(cè)收到消息的類(lèi)型，對(duì)于鎖閉消息直接將設(shè)備鎖閉，回應(yīng)已鎖閉消息；對(duì)于預(yù)約消息要經(jīng)過(guò)優(yōu)先級(jí)大小排序，然后再判定能否滿(mǎn)足該消息的要求。如果能夠滿(mǎn)足，則預(yù)留該條申請(qǐng)，如果在等待鎖閉消息期間有更高優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)或者沒(méi)有等到鎖閉消息，則拋棄該條進(jìn)路預(yù)約消息。解鎖采用列車(chē)駛過(guò)自動(dòng)解鎖的方法。根據(jù)公式1計(jì)算兩列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的大小，分別如下Pdl = 2. 4+0+0 = 2. 4(5)Pd2 = 1. 2+0+0 = 1. 2(6)所以，轉(zhuǎn)轍機(jī)先辦理列車(chē)1的進(jìn)路申請(qǐng)，并按照其命令轉(zhuǎn)換自身狀態(tài)。然后，考慮圖5所示情形，根據(jù)優(yōu)先級(jí)的計(jì)算公式，列車(chē)1起始位置在車(chē)站的咽喉軌道上，列車(chē)2在干道上，因此假設(shè)其Zl = 3，Z2 = 1 ；由列車(chē)2要通過(guò)車(chē)站，列車(chē)1在車(chē)站內(nèi)停留，因此Al = 1，A2 = 4 ；所運(yùn)輸貨物類(lèi)型一樣Sl = S2 = 1。權(quán)值大小為wl = 0.2， w2 = w3 = 0. 4。因此，在進(jìn)站前的列車(chē)1和列車(chē)2本地確定其靜態(tài)優(yōu)先級(jí)大小，分別為Psl = 0. 2*3+0. 4*1+0. 4*1 = 1. 4 (7)Ps2 = 0. 2*1+0. 4*1+0. 4*4 = 2. 2 (8)當(dāng)兩列車(chē)都向信號(hào)機(jī)發(fā)送進(jìn)站申請(qǐng)后，信號(hào)機(jī)根據(jù)公式1計(jì)算兩列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的大小，分別如下Pdl = 1. 4+0+2. 2 = 32. 6(9)Pd2 = 2. 2+0 = 2. 2(10)
因此，根據(jù)信號(hào)機(jī)的控制邏輯，對(duì)收到的申請(qǐng)按著優(yōu)先級(jí)大小排序，選擇最高的進(jìn)路檢查能否被滿(mǎn)足所有條件滿(mǎn)足后，信號(hào)機(jī)變綠，列車(chē)駛?cè)胲?chē)站，列車(chē)一旦駛?cè)脒M(jìn)路，信號(hào)機(jī)應(yīng)立即關(guān)閉，即信號(hào)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)入鎖閉紅狀態(tài)，直到列車(chē)完全駛出該進(jìn)路后，信號(hào)機(jī)才自動(dòng)解鎖。列車(chē)1先進(jìn)站，同時(shí)把列車(chē)2的申請(qǐng)回絕，讓列車(chē)2可以通過(guò)申請(qǐng)其它信號(hào)機(jī)進(jìn)入車(chē)站。亦列車(chē)2使用包含站臺(tái)T2的進(jìn)路通過(guò)車(chē)站。在出站時(shí)，列車(chē)2使用信號(hào)機(jī)SHR2通過(guò)車(chē)站，出站時(shí)列車(chē)1和列車(chē)2的軌道重要程度一樣Zl = Z2 = 1 ；由列車(chē)2要通過(guò)車(chē)站，列車(chē)1在車(chē)站內(nèi)停留Al = 1，A2 = 4 ；類(lèi)型一樣Sl = S2 = 1。權(quán)值大小為wl = 0. 2，W2 = w3 = 0. 4。在進(jìn)站前的列車(chē)1和列車(chē)2本地確定其靜態(tài)優(yōu)先級(jí)大小，如下Psl = 0. 2*1+0. 4*1+0. 4*1 = 1. 0 (11)Ps2 = 0. 2*1+0. 4*4+0. 4*1 = 2. 2 (12)當(dāng)兩列車(chē)都向信號(hào)機(jī)發(fā)送進(jìn)站申請(qǐng)后，信號(hào)機(jī)根據(jù)公式2計(jì)算兩列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的大小，分別如下Pdl = 1. 0+0+1. 0(13)Pd2 = 2. 2+0 = 2. 2(14)由此，列車(chē)1的優(yōu)先級(jí)小于列車(chē)2的優(yōu)先級(jí)，使得列車(chē)1在車(chē)站停留和列車(chē)2通過(guò)車(chē)站。通過(guò)此方法對(duì)分散式鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)中并發(fā)問(wèn)題進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度進(jìn)行探索，找到了一個(gè)可行的解決方案，從而使得研究成果對(duì)未來(lái)該系統(tǒng)的實(shí)際開(kāi)發(fā)和應(yīng)用有一定的貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，其特征在于，包括信號(hào)機(jī)調(diào)度、轉(zhuǎn)轍機(jī)調(diào)度及軌道電路調(diào)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，其特征在于， 所述的信號(hào)機(jī)調(diào)度，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 信號(hào)機(jī)采集列車(chē)軌道上的列車(chē)申請(qǐng)，根據(jù)本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和列車(chē)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，計(jì)算出各列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)；步驟2 對(duì)各列車(chē)按照優(yōu)先級(jí)大小排序，選擇優(yōu)先級(jí)最大的列車(chē)判斷對(duì)該條進(jìn)路的處理次數(shù)是否大于N 如果是，則警告死鎖；否則查詢(xún)進(jìn)路表，如果存在一條合適的進(jìn)路，則給進(jìn)路上的設(shè)備發(fā)送申請(qǐng)消息；步驟3 等待申請(qǐng)?jiān)O(shè)備的應(yīng)答消息，比較其他列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是否大于正在處理列車(chē)如果存在，回絕該申請(qǐng)；如果不存在，則執(zhí)行步驟4 ；步驟4 判斷是否收到了所有設(shè)備的應(yīng)答消息如果是，則發(fā)送鎖閉消息；否則，隔一定時(shí)間后，重復(fù)步驟1到步驟6 ；步驟5 判斷鎖閉消息是否通信成功如果是，信號(hào)機(jī)開(kāi)放，列車(chē)駛?cè)?；否則，轉(zhuǎn)到步驟2 ；步驟6 信號(hào)機(jī)開(kāi)放，列車(chē)駛?cè)搿?br>
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，其特征在于， 所述的步驟1中的列車(chē)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，具體按照以下步驟實(shí)施分為靜態(tài)優(yōu)先級(jí)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，靜態(tài)優(yōu)先級(jí)指的是優(yōu)先級(jí)隨著列車(chē)任務(wù)的確定而確定，在列車(chē)任務(wù)結(jié)束前持續(xù)不變，由列車(chē)所占的軌道電路重要程度Zi、任務(wù)的緊急狀態(tài)Ai、列車(chē)所屬類(lèi)型Si決定，它們各自的權(quán)重為《^ 、巧，且巧+ +巧=l,ps = w1Zi+w2Ai+w3Si ；動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)指的是在列車(chē)行駛過(guò)程中其值并不是固定不變的，同線(xiàn)路上其后續(xù)列車(chē)的優(yōu)先級(jí)、列車(chē)剩余運(yùn)行時(shí)間會(huì)影響其值的變化，Pd = klPs+k2g(d)+k3ps(q, Q)，其中Ps是列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)；Pd是列車(chē)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)；g(d)是衡量列車(chē)延遲時(shí)間的函數(shù)；Ps(q，Q)是同線(xiàn)路上第q個(gè)列車(chē)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，其特征在于， 所述的轉(zhuǎn)轍機(jī)調(diào)度，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 轉(zhuǎn)轍機(jī)接收信號(hào)機(jī)發(fā)送的信息；步驟2 根據(jù)步驟1收到的消息，判斷消息類(lèi)型如果是鎖閉消息，則轉(zhuǎn)到步驟5 ；如果是預(yù)約消息，則作如下操作判斷是否是多條申請(qǐng)消息如果是，則選擇優(yōu)先級(jí)最大的開(kāi)始處理，對(duì)于其它的則發(fā)送拒絕消息；如果否，直接處理該條消息，回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；步驟3 轉(zhuǎn)轍機(jī)根據(jù)步驟2的得到的判斷結(jié)果應(yīng)答空閑消息；步驟4 等待鎖閉消息，如果期間收到其它進(jìn)路申請(qǐng)則與上次辦理進(jìn)路的優(yōu)先級(jí)比較 如果相等而且要求狀態(tài)一致，則辦理申請(qǐng)，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；如果新申請(qǐng)消息優(yōu)先級(jí)較大，則放棄上次的進(jìn)路，選擇該條進(jìn)路，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)空閑消息；如果新申請(qǐng)消息優(yōu)先級(jí)較小則拒絕新的申請(qǐng)，回復(fù)信號(hào)機(jī)一個(gè)忙碌消息；步驟5 轉(zhuǎn)轍機(jī)收到鎖閉消息后，轉(zhuǎn)換狀態(tài)；步驟6 轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉自身，同時(shí)回復(fù)信號(hào)機(jī)已鎖閉消息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，其特征在于， 所述的軌道電路調(diào)度，具體按照以下步驟實(shí)施軌道電路空閑時(shí)空閑狀態(tài)下的軌道電路收到信號(hào)機(jī)的預(yù)約消息后，首先根據(jù)各消息的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，選擇優(yōu)先級(jí)較大的進(jìn)行辦理，并等待該申請(qǐng)的鎖閉消息，如果有鎖閉消息，軌道電路就把自身狀態(tài)設(shè)置為鎖閉狀態(tài)，同時(shí)，軌道電路給信號(hào)機(jī)應(yīng)答已鎖閉消息，信號(hào)機(jī)修改聯(lián)鎖表中該段軌道電路的狀態(tài)；軌道電路忙碌時(shí)則直接拒絕進(jìn)路申請(qǐng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，包括信號(hào)機(jī)調(diào)度、轉(zhuǎn)轍機(jī)調(diào)度及軌道電路調(diào)度。本發(fā)明基于列車(chē)優(yōu)先級(jí)的分散式列車(chē)并發(fā)調(diào)度方法，通過(guò)給列車(chē)關(guān)聯(lián)優(yōu)先級(jí)解決了系統(tǒng)的并發(fā)沖突問(wèn)題。優(yōu)先級(jí)的確定方法將列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中所占有和獲得軌道段等看作有限資源，從而主要根據(jù)線(xiàn)路中列車(chē)已經(jīng)擁有資源的重要程度不同，并結(jié)合實(shí)時(shí)性要求賦予其不同的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)。結(jié)合動(dòng)態(tài)特性，根據(jù)運(yùn)行計(jì)劃綜合考慮有關(guān)因素來(lái)確定動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)分配和列車(chē)的并發(fā)運(yùn)行。
文檔編號(hào)B61L27/04GK102285364SQ201110111180
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者歐陽(yáng)娜, 高金梨, 黑新宏 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)