一種邏輯轄區與控制轄區解耦的列控方法與流程

本發明屬于軌道交通，尤其是一種邏輯轄區與控制轄區解耦的列控方法。

背景技術：

1、列控系統是現代鐵路交通中不可或缺的一部分，現有的列控系統中各個子系統通常與其所管轄的區域和設備有著緊密的綁定關系，這樣的設計能夠確保每個子系統對其所控制的設備和區域進行獨立、高效穩定的控制。但是隨著鐵路網絡的不斷擴展和升級，特別是在延伸線或分期開通的情況下，這種強綁定關系逐漸暴露出一些問題。首先，對于新增的設備和區域，如果它們不能很好地與現有的子系統進行集成，那么就需要引入新的控制器或系統來管理這些新增的部分，新的控制器或系統可能無法充分利用現有的硬件和軟件資源，不僅增加了系統的復雜性，還可能導致資源的浪費。其次，如果嘗試利用現有的控制器來管理新增的設備和區域，既有系統的設計和配置是針對其原始管轄區域和設備進行優化的，而新增的設備和區域可能具有不同的特性和需求，會對既有系統造成較大的影響，因此將它們簡單地集成到既有系統中可能會導致系統性能下降、穩定性降低或甚至出現故障。此外，由于子系統之間的強綁定關系，當某個子系統出現故障或需要維護時，可能會影響到整個鐵路網絡的正常運行。這是因為其他子系統可能依賴于該子系統的輸出或數據，而一旦該子系統無法正常工作，整個網絡就可能陷入癱瘓狀態。綜上現有的列控系統中子系統與設備、區域之間的強綁定關系在面臨鐵路網絡擴展升級時存在一定的局限性，可拓展性低。為了克服解決上述問題，需要更加靈活、可擴展更高的列控系統，以便更好地適應鐵路網絡不斷變化的需求。

技術實現思路

1、本發明的目的是解決現有技術中的列控系統的控制設備與邏輯設備存在強耦合關系，在新增控制設備或列車線路分期開通時現有的邏輯設備不能完全滿足邏輯計算需求，導致列控系統可拓展性低的問題，提供一種邏輯轄區與控制轄區解耦的列控方法，基于列控業務需求對邏輯計算單元進行分割得到邏輯計算子單元，并通過邏輯計算子單元向集控單元申請設備狀態，集控單元接收到申請后以設備為單位進行控制權管理，避免了邏輯計算設備與控制設備的強耦合關系，能夠快速適應新的控制設備或線路變化，而無需增加新的邏輯計算單元，從而提高了列控系統的可擴展性和管理效率。

2、為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

3、本發明提供一種邏輯轄區與控制轄區解耦的列控方法，包括如下步驟：

4、s1、基于外部設備所在區域設定對應的集控單元，基于列控業務需求對邏輯計算單元進行分割得到對應的邏輯計算子單元；集控單元和邏輯計算子單元按需交互設備狀態和控制命令；s2、邏輯計算子單元根據分配的邏輯功能以設備狀態清單方式向集控單元申請所需的設備狀態；集控單元接收申請請求后，向邏輯計算子單元反饋設備狀態列表以及設備狀態清單的校驗碼；邏輯計算子單元接收反饋信息后，驗證設備狀態清單的校驗碼與請求清單是否一致，若驗證成功則接受輸入設備狀態列表；若驗證失敗則丟棄對應信息；

5、s3、集控單元以設備為單位進行控制權管理，僅接受有控制權的邏輯計算子單元的控制命令；邏輯計算子單元在控制設備前，基于設備狀態列表申請設備控制權；基于設備狀態列表反饋設備控制權信息；通過本地強制切換控制權以覆蓋集控單元與邏輯計算子單元通信斷鏈的場景。

6、上述技術方案中，通過將集控單元和邏輯計算單元進行模塊化設計，并根據列控業務需求對邏輯計算單元進行分割，使得系統具有更高的靈活性和可擴展性，這種設計允許系統根據實際需求進行快速調整和優化，提高了系統的適應性和響應速度。邏輯計算子單元以設備狀態清單的方式向集控單元申請所需的設備狀態，確保了信息的準確性和針對性；集控單元反饋設備狀態列表時還附帶校驗碼，邏輯計算子單元通過驗證校驗碼確保接收到的設備狀態信息的完整性和準確性，從而提高了系統的可靠性和穩定性。

7、優選的，所述s1包括如下步驟：

8、s11、識別列車線路的外部設備，獲取所述外部設備對應的區域地理位置；

9、s12、基于所述區域地理位置將外部設備以就近采集控制原則劃分為多個集控單元，所述集控單元外接一個或多個外部設備；

10、s13、基于區域間低耦合原則需求確定邏輯轄區范圍；

11、s14、基于所述邏輯轄區所需計算資源對邏輯計算單元進行分割得到多個邏輯計算子單元。

12、上述技術方案中，通過識別外部設備的區域地理位置，并根據就近采集控制原則將其劃分為多個集控單元，可以確保設備狀態和控制命令的傳輸更加高效，這種劃分方式減少了數據傳輸的延遲，使得系統能夠更快速地響應外部設備的變化，提高了整個系統的運行效率。基于區域間低耦合原則確定邏輯轄區范圍，并根據邏輯轄區所需計算資源對邏輯計算單元進行分割，可以確保計算資源的合理分配和高效利用，提高了系統的資源利用率，降低了運營成本。通過集控單元和邏輯計算子單元的劃分，可以實現對外部設備的分區管理和控制，當某個集控單元或邏輯計算子單元出現故障時，只會影響到該區域內的設備，而不會影響整個系統的運行；同時由于每個集控單元和邏輯計算子單元都是獨立的，它們之間的故障不會相互傳播，從而提高了整個系統的可靠性。

13、優選的，所述s2包括如下步驟：

14、s21、邏輯計算子單元根據所轄邏輯轄區關聯的設備生成所需的設備狀態清單；設備狀態清單每一行由設備識別號和狀態類型識別組成；若所需設備狀態涉及多個集控單元，則按集控單元拆分清單；

15、s22、基于哈希算法生成所述設備狀態清單對應的校驗碼并緩存校驗碼，用于反饋報文的校驗；s23、邏輯計算子單元將所述設備狀態清單發送至對應的集控子單元；

16、s24、集控單元接收到邏輯計算子單元的設備狀態清單后，緩存設備狀態清單；并根據哈希算法計算清單校驗碼，緩存校驗碼用于后續狀態列表發送；

17、s25、集控單元以預定頻率向邏輯計算子單元反饋設備狀態列表以及設備狀態清單校驗碼；所需設備狀態列表，僅包含設備具體狀態值，不包含設備識別號和設備狀態類型識別號；

18、s26、邏輯計算子單元接收到集控單元發送的設備狀態列表以及設備狀態清單校驗碼后，將報文的設備狀態清單校驗碼與本地緩存的設備狀態清單校驗碼比較；如果一致，則采用緩存的設備狀態清單對設備狀態列表進行狀態解析和處理；如果失敗，則丟棄報文；

19、s27、邏輯計算子單元如果已接收到正確的設備狀態清單校驗碼，則后續以設備狀態清單校驗碼向集控單元請求設備狀態；如果未接收到正確的設備狀態清單校驗碼，則繼續發送設備狀態清單；

20、s28、集控單元接收到來自邏輯計算子單元的包含設備狀態清單校驗碼的狀態請求報文時，如果設備狀態清單校驗碼與緩存的一致，則以緩存的設備狀態清單反饋設備狀態列表。

21、上述技術方案中，通過哈希算法生成設備狀態清單對應的校驗碼，并在發送和接收過程中進行校驗，確保數據在傳輸過程中的完整性和準確性，有效防止了數據錯誤或篡改，提高了系統的可靠性。邏輯計算子單元根據所轄邏輯轄區關聯的設備生成所需的設備狀態清單，避免了不必要的數據傳輸，同時通過緩存設備狀態清單和校驗碼，減少了重復計算，提高了處理效率。集控單元以預定頻率向邏輯計算子單元反饋設備狀態列表，確保邏輯計算子單元能夠及時了解設備狀態，并做出相應處理；邏輯計算子單元在接收到正確的設備狀態清單校驗碼后，后續直接以校驗碼請求設備狀態，進一步減少了數據傳輸延遲，提升了系統響應速度。當邏輯計算子單元未接收到正確的設備狀態清單校驗碼時，繼續發送設備狀態清單，確保數據能夠正確傳輸。這種重傳機制增強了系統的容錯能力，保證了系統的穩定運行。當邏輯計算子單元未接收到正確的設備狀態清單校驗碼時，繼續發送設備狀態清單，確保數據能夠正確傳輸，增強了系統的容錯能力，保證了系統的穩定運行。

22、優選的，所述s3包括如下步驟：

23、s31、集控單元以設備為單位進行控制權管理，集控單元僅支持獲取控制權的邏輯計算子單元對設備進行控制；

24、s32、邏輯計算子單元在操作設備前，基于設備狀態列表中的狀態信息判斷是否已獲取設備控制權；

25、s33、若沒有預期設備控制權，則通過邏輯計算子單元向集控單元申請設備控制權；

26、s34、集控單元根據先到先得，唯一控制權的原則，向申請設備控制權的邏輯計算子單元授予控制權；

27、s35、集控單元接收到邏輯計算子單元的設備控制命令時，若所述邏輯計算子單元擁有對應設備的設備控制權則執行所述設備控制命令，若所述邏輯計算子單元未擁有對應設備的設備控制權，則丟棄所述設備控制命令；

28、s36、集控單元判斷與邏輯計算子單元通信斷開后，保留所述邏輯計算子單元的設備控制權；s37、集控單元接收到本地終端的控制權切換命令后，將設備控制權切換至本地控制，允許接收來自本地的設備控制命令。

29、上述技術方案中，通過集控單元以設備為單元進行控制權管理，確保只有獲得控制權的邏輯計算子單元才能對設備進行控制，有效防止了未授權操作，提高了系統的安全性。邏輯計算子單元在操作設備前，先判斷是否已經獲得設備的控制權，這避免了無效操作，優化了操作流程；同時如果未獲得控制權，邏輯計算子單元可以向集控單元申請，集控單元按照先到先得、唯一控制權的原則進行授權，保證了操作的順序性和排他性。集控單元在接收到邏輯計算子單元的設備控制命令時，會先檢查該單元是否擁有對應設備的控制權，只有擁有控制權的單元才能執行命令，否則命令將被丟棄，這確保了命令執行的準確性。在邏輯計算子單元與集控單元通信斷開的情況下，集控單元會保留該邏輯計算子單元的設備控制權，在一定程度上增強了系統的容錯能力；當通信恢復后，邏輯計算子單元可以繼續使用之前獲得的控制權。集控單元可以接收本地終端的控制權切換命令，將設備控制權切換為本地控制，允許接收來自本地的設備控制命令，提供了靈活的控制方式，可以根據實際需求進行切換。

30、本發明的有益效果：通過邏輯轄區與控制轄區的解耦設計，顯著提升了列車控制系統的靈活性和安全性。首先通過區域劃分和邏輯計算子單元的分割，實現了外部設備狀態與控制命令的按需交互，降低了系統復雜度。其次通過設備狀態清單的校驗機制確保了數據的準確性和可靠性，提高了系統的穩定性。控制權管理的優化使得系統能夠更有效地處理多個邏輯計算子單元對同一設備的控制請求，避免了沖突和誤操作。本地強制切換控制權的設計，能夠在通信斷鏈時保證系統的正常運行，提高了系統的魯棒性。

31、上述
技術實現要素：
僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本發明的具體實施方式。