關(guān)于城市軌道交通CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)的研究

劉燕華

湖南中車時代通信信號有限公司 湖南 長沙 410000

CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)在城市軌道交通內(nèi)的應用,能夠加速城市軌道行業(yè)的發(fā)展,借助這一子系統(tǒng),能夠提升整體控制系統(tǒng)的安全性,促使控制系統(tǒng)與城市軌道交通的發(fā)展相協(xié)調(diào)、相支持,以此加速行業(yè)發(fā)展,為人們的出行提供便捷性。城軌信號系統(tǒng)中,計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)屬于關(guān)鍵組成部分。

1 城市軌道交通CBTC功能

城市軌道交通CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng),本身屬于實時接收控制區(qū)的城軌列車信息,能夠為不同模式下城軌列車的運行提供進路控制方案,可促使不同模式的城軌列車混合運行,在保障運輸安全的前提下,提升城軌列車運行速度,以此促使城軌列車朝著自動智能化方向運行。

通常情況下,城軌列車選擇的是連續(xù)式級別運行,該級別運行方案可為列車提供持續(xù)的進路信息,系統(tǒng)速度相對較高。比如：某個城軌列車連續(xù)級通信設備出現(xiàn)故障,該列車會自動降級,選擇點式控制方式,借助該級別控制中的通信設備,實時為城軌列車傳輸ATP 信息,促使城軌列車始終保持點式運行。

若城軌列車的一個車載設備徹底出現(xiàn)故障,且無法選擇點式級別運行方式時,連鎖系統(tǒng)會為該列車提供連鎖級別的進路方案。城軌列車司機依據(jù)地面信號機的發(fā)送的信息,實時掌握城軌列車的運行軌跡。若城軌旁故障出現(xiàn),且無法打開連鎖級別進路,該系統(tǒng)會提供引導級別進路方案,促使城市軌道交通CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)穩(wěn)定運行,以此減少故障對地鐵運營及控制設備的影響。

2 城市軌道交通CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)

CI適應整個信號系統(tǒng)的三種運營模式——后備、CTC 級、混合運營,不同的運營模式對應不同的聯(lián)鎖檢查條件,當ATP可以對相應的區(qū)域進行控制,并可在CTC級別下運營,CI則根據(jù)ATP 的指令在此區(qū)域內(nèi)信號機滅燈,列車在線信息從ATP 獲取,聯(lián)鎖關(guān)系按CTC 級別檢查。當ATP對某一區(qū)域無法進行控制,不能在CTC 級別下運營,整個系統(tǒng)須降級運營,CI同樣根據(jù)ATP的指令在此區(qū)域內(nèi)信號機點燈,列車在線信息從計軸獲取,聯(lián)鎖關(guān)系按后備模式檢查。

CI實行全進路管理,以進路為單位進行控制,允許一個系統(tǒng)中部分進路為后備模式,部分進路為CTC 級別,這樣就是CTC 級別和后備混合運營。

2.1 進路控制

2.1.1 連續(xù)式進路 若開放連續(xù)式的進路后,城軌列車的信號機完全處于熄滅狀態(tài),車載設備使用的是連續(xù)級的通信設備,在獲得了移動授權(quán)后,可發(fā)送列車持續(xù)運行指令。這類進路方式能夠在相同進路中,允許多輛列車持續(xù)運行,以此實現(xiàn)移動閉塞,縮短城軌列車形成間隔,以此為城軌列車的安全、穩(wěn)定運行保駕護航。

2.1.2 點式進路 若城軌列車車載連續(xù)通信設備出現(xiàn)故障,城軌列車無法通過連續(xù)通信設備獲得移動授權(quán)時,線路上安裝有應答器的地方,能夠獲得點式報文,該報文在ATP級別下可實現(xiàn)良好運行。點式列車自動安全防護級別指的是,在城軌列車運行下,連鎖系統(tǒng)依據(jù)獲得的連鎖進路信息,選擇與進路項對應的報文(均為點式報文)。使用的LEU 與應答器會將報文實時傳輸給城軌列車,即便城軌列車在點式狀態(tài)下或ATP狀態(tài)下,系統(tǒng)也可支持列車的運行。連鎖與LEU之間的通信數(shù)據(jù),配備了安全編碼標準,能夠保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧己眯?以此為城軌列車的運行提供技術(shù)支持。

2.1.3 引導進路 這類進路方式,在軌旁設備出現(xiàn)故障,且無法開放連鎖級別進路時,需要使用特殊的安全操作規(guī)程,進行合理排列。依據(jù)排列順序,進行不同級別進路引導。城軌列車能夠依據(jù)旁引導信號,減緩運行速度,以低速度運行該路段。

2.2 使用功能 CBTC 計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)能夠為地鐵列車提供4個不同等級的進路控制功能,可滿足不同環(huán)境下的運行需求,以此實現(xiàn)地鐵列車運行安全性的提升,保障地鐵列車運行速度。

該系統(tǒng)就進路與道岔處理,是在站控基礎上,車站建設或取消進路。建設進路之前,該系統(tǒng)會進路中的全部道岔進行審查,查看是否處于規(guī)定位置、是否存在敵對等,以此保障進路建設的合理性。通過審查全部區(qū)段,可建設后備進路,查看區(qū)段內(nèi)是否存在閑置信息,注重區(qū)段線路運行狀況檢查,以此保障線路狀況最佳,促使各類信息可在良好條件下,以此為進路建設提供支持。

系統(tǒng)下達進路指令后,CBI系統(tǒng)會改變道岔,促使道岔到恰當?shù)牡胤?并鎖閉道岔,檢查線路是否滿足相關(guān)條件,若滿足則開放信號。連鎖設備能夠預先進行進路閉鎖或接近閉鎖。需要注意的是,閉鎖進路會隨著列車的運行,按照三點進行檢查,實現(xiàn)自動分段解鎖。若為閉鎖狀態(tài),其他道岔無法啟動。在信號機關(guān)閉之后,若未進行第二次辦理,道岔無法進行再次開放。若道岔出現(xiàn)變化,會立刻將信息展現(xiàn)出來,操作人員可依據(jù)界面信息,判斷線路及道岔情況,開展適當?shù)牟僮鳌?/p>

3 CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)原理

CI基于我方自主研發(fā)的二乘二取二安全計算機平臺,采用統(tǒng)一的硬件構(gòu)架、安全冗余設計,符合“故障-安全”設計原則,獨立的內(nèi)/外通信通道。安全計算機平臺采用模塊級冗余的設計方案具有更高的設備可靠性,對任意模塊進行維修與替換不會對整個系統(tǒng)正常工作產(chǎn)生任何影響。

CI組成結(jié)構(gòu)參見下圖：

圖3 -1 CI結(jié)構(gòu)示意圖

4 CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)外部接口

本系統(tǒng)是我方完全自主研發(fā)、具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)的CI系統(tǒng),主要設備之間的通信采用鐵路通用安全通信協(xié)議,符合故障-安全原則,系統(tǒng)之間接口考慮了其他系統(tǒng)的接口特性及軟件實現(xiàn)方式,接口具有高可靠性。

接口示意圖如下圖所示,圖中黃色標出部分為CI設備,各接口采用標號形式與后續(xù)接口描述對應。

圖4 -1 CI設備接口示意圖

5 城市軌道交通CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)的應用優(yōu)勢

本文研究的這類聯(lián)鎖子系統(tǒng),引入了國外先進的技術(shù),基于我國城市交通特點基礎上,借助先進通信技術(shù),以此開發(fā)出的一種控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)與進口設備相比,不僅可實現(xiàn)運行成本的控制,還可更好的滿足城市軌道控制技術(shù)要求,可實現(xiàn)設計參數(shù)的優(yōu)化,實際應用具備較高的適應性與兼容性,能夠滿足各項技術(shù)要求,實現(xiàn)系統(tǒng)設計模塊化。

筆者單位投入使用這類設備,發(fā)現(xiàn)設備配置靈活性較高,系統(tǒng)可迅速升級,且操作簡單,可更好的適應各項業(yè)務。由于系統(tǒng)屬于國內(nèi)自主開發(fā),在出現(xiàn)故障的情況下能夠快速調(diào)整,也很便于安裝與維護,開發(fā)標準相對較高,設備運行要求嚴謹,可保障設備運行安全,提升城市軌道控制質(zhì)量。

6 結(jié)束語

綜上所述,在大數(shù)據(jù)背景下,CBTC技術(shù)本身有較好的應用優(yōu)勢,在城市軌道交通中發(fā)揮著不可替代的作用,CBTC計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)為城市軌道交通帶來了全新的控制方案。