RBC在高速鐵路中的接口及應用

李永善

（上海鐵路通信工廠，上海 200436）

1 概述

CTCS-3級列控系統是采用無線傳輸方式來實現車地之間的雙向、大容量、實時的信息傳遞，實現了車地一體化的閉環控制系統。無線閉塞中心（RBC）系統是CTCS-3級列控系統的核心設備，RBC根據從地面列控系統和車載列控設備接收的信息，通過復雜的邏輯運算，生成管轄范圍內的每趟列車的行車許可（M A）并發送給列車，實現準移動閉塞方式的間隔控制，保證列車安全、高效運行。

2 RBC的功能和構成

RBC同時管轄多趟列車，并且控制列車運行，因此，對設備的安全性和可靠性要求極高。RBC系統是基于故障-安全計算機平臺的信號控制系統，RBC系統滿足不同站場和運輸作業的需要，保證行車安全，提高運輸效率，降低維護難度。

RBC設備采用硬件安全比較、主備雙系冗余結構，由無線閉塞單元（RBU）、協議適配器（VIA）、RBC維護終端、司法記錄器（JRU）、ISDN服務器、本地終端和交換機等設備組成，RBC系統結構如圖1所示。

RBC系統根據車載子系統、列控地面子系統等提供的列車狀態、軌道占用、臨時限速命令、聯鎖進路狀態、災害防護等信息，產生針對所控列車的M A及線路描述、臨時限速等控制信息，通過GSM-R無線通信系統傳輸給車載子系統。同時，RBC系統向地面列控和其他外部系統提供來自車載子系統的信息。

3 RBC的接口分析

RBC與外部系統之間的物理通信接口都是通過以太網連接，我們重點分析RBC系統在應用層面與外界的數據鏈路和應用邏輯接口。RBC系統對所接收到的全部消息內容進行有效性檢查,所有內容均有效，才接受并使用該消息。RBC通過安全接口或非安全接口與外部系統交換信息，安全接口的信息編碼和傳輸設計符合RSSP-2安全通信協議。RBC系統外部接口主要包括RBC與地面設備的接口、RBC與車地通信和車載設備的接口，如圖2所示。

3.1 地面設備間接口技術

地面設備間接口包括RBC-IL接口、RBCTSRS接口、RBC-CTC接口，RBC-CSM接口和RBC-NRBC接口。其中RBC-IL、RBC-TSRS通信接口通過客運專線信號系統安全數據網實現，如圖3所示。

RBC-IL和RBC-TSRS是RBC的兩個最主要接口。在聯鎖接口中，RBC從車站聯鎖獲取地面進路信息，包括站內進路狀態和區間閉塞分區狀態，作為控制行車的進路依據，同時向聯鎖系統發送各段進路內的列車狀態信息。RBC系統的主、備系均從IL的主系接收信號授權信息和緊急停車區域信息。RBC接收來自IL的周期性信號授權信息，主要包括進路信息、降級狀態、溜入狀態等。RBC系統移交區的信號授權信息，通過IL傳遞。RBC系統從IL周期性接收緊急停車區域信息。若CTCS-3列車在RBC的控制范圍內，則RBC向IL發送的信息包括列車狀態、行車許可狀態、列車位置、列車速度、CTCS-3列車的長度等信息。每次列車狀態發生變化時，RBC系統的主系通過冗余網絡向IL的主系和備系發送列車信息。RBC向列車發送M A后，RBC系統向IL報告。如果多趟列車在同一信號授權（SA）區段，RBC系統按一定的優先順序選擇發送列車信息。

在臨時限速（TSR）接口中，RBC從TSRS獲取地面限速信息，線路涉及臨時限速命令時，操作員在CTC終端上進行擬定、設置、取消等操作，CTC系統將操作命令發送TSRS設備，再由TSRS統一實現對RBC和列控中心的限速信息交互，并保證列車在CTCS-2、CTCS-3不同等級下運行時限速一致。RBC從TSRS接收臨時限速命令、臨時限速狀態請求和生命信號,包括TSR刷新請求、初始化命令、驗證TSR、執行TSR、TSRS生命信息。RBC向TSR服務器發送臨時限速狀態，包括TSR成功狀態、TSR錯誤回執、RBC初始化狀態信息。RBC系統接收到1條TSR命令：若接受該命令，返回相應的TSR狀態；若不接受該命令，則RBC向TSR服務器返回1個包含錯誤碼的錯誤消息；若RBC接收到1個不符合順序的TSR消息，則向TSR服務器返回1個包含錯誤碼的錯誤消息。若接受來自TSR服務器的刷新請求，則應向TSR服務器發送全部激活的TSR狀態。

在CTC接口中，RBC系統從CTC設備獲取時鐘信息，同時向CTC報告列車的靜態信息和動態信息。靜態信息主要包括列車固有的狀態消息，如列車ID、車次號、列車等級、列車長度等參數。動態信息包括列車完整性、列車速度、列車模式、CTCS等級、位置狀態、無線通信狀態等實時信息。該接口不直接影響行車。在特殊情況下，調度員可通過CTC向RBC發送緊急停車命令。RBC-CTC之間的通信網絡使用封閉的冗余以太網，但是在接入CTC網絡時，采用2 M通道接入，所以，RBC通過接口服務器（V IA）的以太網接口轉換成2 M數字通道接入，如圖4所示。

RBC的主、備系應向CTC發送連接狀態。主系向CTC發送數據消息。若RBC與CTC之間的連接關閉，則RBC僅接受來自CTC的建立連接消息來建立連接。若RBC接受來自CTC的建立連接命令，則RBC應向CTC發送RBC控制區域內所有列車的靜態和動態狀態。若RBC接受來自CTC的連接檢查消息，或RBC已經向CTC發送完畢全部的列車狀態，或發生接口服務器和RBC主備切換，則RBC應向CTC發送連接狀態消息。若RBC中的列車信息更新，則RBC向CTC發送動態列車狀態。

CSM接口實現集中監測系統對RBC的監視、維護功能。RBC向CSM發送所有的內外部接口狀態，包括司法記錄器、RBC本地終端和自身的報警信息。RBC在線單元向CSM發送數據消息。若RBC接受來自CSM的連接檢查消息，則RBC應向CSM發送連接狀態消息。RBC應能響應來自CSM的狀態請求命令。RBC的主備系都向CSM發送連接狀態消息。若RBC與CSM之間的連接關閉，則RBC應僅接受來自CSM的建立連接消息來建立連接。若RBC接受來自CSM的連接檢查消息，或發生接口服務器或RBC主備切換，則RBC向CSM發送連接狀態消息。若RBC從CSM接受的消息包含反饋請求，則RBC應在要求時間內向CSM發送1條包含反饋碼的反饋消息。

RBC系統通過信號安全數據網接口，以完成列車在兩個RBC之間控制功能的移交。

3.2 車地接口

RBC車地接口包括RBC與GSM-R系統接口以及RBC與車載設備間應用層面的邏輯接口。RBC與列車的通信在數據傳輸方面可分為兩部分：一是RBC與GSM-R系統的通信，屬于RBC設備對核心網機房的地面有線通信；二是GSM-R與列車的通信，屬于列車對地面基站的無線通信。RBC與GSM-R網絡的接口比較特殊，RBC其他接口都采用封閉傳輸網絡來傳輸列控信息，而RBC與GSM-R是利用開放的通信環境（GSM-R）來傳輸列控信息，RBC通過ISDN接口連接到GSM-R網絡，保持與其管轄范圍內所有列車的無線數據通信，獲得列車狀態信息，向列車發送行車授權。RBC通過GSM-R網絡與車載子系統建立、保持、釋放通信會話連接，并交換數據。同時，RBC通過GSM-R無線通信系統接收車載子系統的消息。

1套RBC系統中所有ISDN PR I接口的電話號碼相同。每臺ISDN服務器應支持ETS 300 011所規定的歐洲30B-信道、符合N T1 PR I接口的ISDN PR I標準。數據傳輸應依照ITU I.431（適用于1層，2 048 kbit/s）、ITU V.110和ITU X.30等標準。

對車載子系統發送的請求消息進行響應，接收列車數據、位置報告、確認信息等作為邏輯處理的依據。RBC和列車之間的傳輸層接口符合ITU-T X.224要求。RBC和列車之間的網絡層接口符合ITU-T T.90要求。RBC和列車之間的數據鏈路層接口符合ISO/IEC 3309、ISO/IEC 4335、ISO/IEC 7809要求。僅RBC的在線單元向列車發送TSR信息。若RBC在規定時間內未收到列車對有應答要求的消息反饋，則RBC應重復發送該消息，直到達到規定的次數為止。RBC基于本務端車載設備的CTCS ID來標識列車，在向列車發送行車許可的同時，發送永久和臨時限速、線路坡度、軌道條件、進路適宜性等信息。RBC向列車發送MA的同時，還發送包括覆蓋M A定義的整個線路的描述。線路描述包括鏈接信息、坡度曲線、靜態速度曲線、軸重速度曲線、臨時限速和軌道條件等信息。若RBC向列車發送1個“縮短行車許可”命令，則RBC要求接收確認。若RBC向列車發送緊急消息，則該消息中應包含由RBC確定的標識號。若RBC重復發送緊急消息，則RBC應使用與原消息相同的標識號。

4 RBC在高速鐵路的應用

目前，國內基于CTCS-3級列控系統已經建成的高速鐵路有武廣客運專線、鄭西客運專線和滬寧城際。圖5所示為武廣客運專線的RBC及其接口配置框圖。

通過RBC在武廣客運專線的成功應用，可以得到RBC設備的一般應用配置原則，RBC的控制范圍分界點設計在區間，原則上與列控中心（TCC）控制范圍分界點保持一致，不宜跨越鐵路局邊界，還應考慮樞紐站及大站線路發展、維修、管理等方面因素。在設計控制范圍時需重點考慮以下幾個系統容量參數：（1）可能同時存在已注冊的CTCS-3級列車數量不超過系統設計容量；（2）同時存在已設置的進路數；（3）同時存在已激活的臨時限速區域數；（4）可能同時存在已激活的緊急區域數；（5）同時與RBC接口的聯鎖系統數量；（6）同時與RBC接口的ISDN PR I線路數量；（7）同時與RBC接口的臨時限速服務器數量。

5 前景展望

當前，我國鐵路建設處于高速發展時期。京津城際、武廣客運專線、鄭西客運專線成功開行時速350 km的動車組，取得了舉世矚目的成績，滬寧城際、滬杭城際開通在即。未來幾年，高速鐵路建設步伐將更快，CTCS-3級列控系統的應用將得到更大面積的推廣，RBC的技術和應用也必將隨著中國高速鐵路的發展方興未艾。

[1]張曙光．CTCS-3級列控系統技術創新總體方案[M]．北京:中國鐵道出版社, 2008.

[2]科技運[2008]113號 CTCS-3級列控系統功能需求規范（FRS）（V1.0） [S]．2008.

[3]科技運[2008]127號 CTCS-3級列控系統需求規范（SRS）（V1.0） [S]．2008.

[4] ERTMS/ETCS SUBSET-026 （V2.3.0） ERTMS/ETCS System Requirements Specification [S]．UNISG，2006.