[发明专利]基于端边云协同的列车群分布式控制系统及方法

说明书

本发明提供一种基于端边云协同的列车群分布式控制系统及方法，属于列车运行控制技术领域，包括：云端服务器、云端列车规划调度中心、边缘端决策服务器和终端列车信息采集设备；云端列车规划调度中心与云端服务器、边缘端决策服务器、终端列车信息采集设备连接。本发明实现了分布式列车群调度，减少调度中心通信资源消耗；减少了云端调度中心的计算决策负载，提升了列车群控制决策的实时性和可靠性。

技术领域

本发明涉及列车运行控制技术领域，具体涉及一种基于端边云协同的列车群分布式控制系统及方法。

背景技术

列车运行控制系统是高速铁路的重要组成部分，通过对列车群状态数据进行综合分析，持续监测列车运行状态，实时调整列车运行规划，保障列车群的高效、可靠运行。采用自主研发的中国列车运行控制系统(ChineseTrain ControlSystem,CTCS)，包含CTCS-0到CTCS-4共5个等级，目前普遍使用CTCS-3级别的列控系统。CTCS-3级列控系统采用“端-云”两层结构实现列车控制，包括代表云端的调度中心系统和代表终端的车站系统。其中调度中心由RBC、TCC、ZPW-2000系列轨道电路、应答器、GSM-R通信接口等地面设备组成，车站系统由车载安全计算机、GSM-R无线通信单元、轨道电路信息接收单元、应答器信息接收模块、记录单元、人机界面、列车接口单元等车载设备组成。CTCS-3级列控系统的稳定运行，主要依赖于调度中心依据列车群状态信息所产生的智能化决策，保证列车群在路径搜索、发车顺序和运行状态调整等规划问题上给出合理决策。

在实际使用过程中，由于列车群数量较大，调度中心会收到大量列车控制请求。一方面，大量列控请求的传输可能导致调度中心网络通信质量下降，调度中心对列车信息的接收缓慢；另一方面，对大量列控请求的处理将对调度中心造成巨大的计算负载，调度中心决策过程缓慢。这些负面影响都会降低列控系统的效率，增加列控决策时延，对高速运行状态的列车群来说存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对高速运行的列车群产生的列控请求进行及时可靠的响应，提升了列车群的效率与安全性的基于端边云协同的列车群分布式控制系统及方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种基于端边云协同的列车群分布式控制系统，包括：

云端服务器、云端列车规划调度中心、边缘端决策服务器和终端列车信息采集设备；云端列车规划调度中心与云端服务器、边缘端决策服务器、终端列车信息采集设备连接。

优选的，终端列车信息采集设备对列车运行位置、运行状态、列车时刻表、列车路径规划信息进行统计，并存储在列车本地数据库服务器中；在列车周期结束时，终端列车信息采集设备寻找列车轨道周边最为邻近的边缘端决策服务器，并将周期内的统计学习传输到边缘端决策服务器中，等待返回的列控决策。

优选的，边缘端决策服务器综合一段时间内接受的列车群运行状态信息，通过服务器内部署的智能决策模型(如蚁群算法、协同粒子群算法)对数据进行分析，给出最优的列控决策，将决策信息返回到相应列车中。