客運專線計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)安全環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用

劉 鵬 徐德龍 逄增文

隨著客運專線信號系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的成熟應(yīng)用，鐵路信號安全通信技術(shù)為計算機聯(lián)鎖提供了新的通信場間聯(lián)系方式，也為區(qū)域聯(lián)鎖提供了新的應(yīng)用?？蛯TCS-2/3級列車控制系統(tǒng)采用冗余的安全環(huán)網(wǎng)通道，車站各設(shè)備通信安全功能模塊采用RSSP-I安全協(xié)議機制，實現(xiàn)對通信威脅的防護。RSSP-I協(xié)議具有序列號、時間戳、超時、原標(biāo)識、反饋報文、雙重校驗等安全防護措施，以確保各車站設(shè)備傳遞信息的完整性、實效性、正確性。對于車站各設(shè)備的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，按通信對象不同，可分為列控中心與聯(lián)鎖接口通信協(xié)議 (TCC-CBI)、列控中心與列控中心接口通信協(xié)議 (TCC-TCC)、聯(lián)鎖與聯(lián)鎖站間通信協(xié)議 (CBI-CBI)、聯(lián)鎖與無線閉塞中心通信協(xié)議 (CBI-RBC)等。通過采取以上不同的應(yīng)用層協(xié)議，實現(xiàn)各車站設(shè)備之間的通信傳輸，數(shù)據(jù)交換。

傳統(tǒng)聯(lián)鎖計算機沒有通信接口，只對本車站內(nèi)設(shè)備通過繼電接口方式進行實時控制。在客運專線上，計算機聯(lián)鎖接入安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，聯(lián)鎖系統(tǒng)與其他系統(tǒng)設(shè)備互聯(lián)互通，一方面為其他系統(tǒng)提供車站基礎(chǔ)信息，另一方面聯(lián)鎖系統(tǒng)和列控中心、RBC結(jié)合，共同完成信號控制。本文是在客專聯(lián)鎖車站與列控中心、RBC標(biāo)準(zhǔn)通信接口研究的基礎(chǔ)上，進一步研究了2種基于信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的特殊典型應(yīng)用。

1 基于安全環(huán)網(wǎng)通信的線路所集中控制

對于線路所集中控制采用遠(yuǎn)程控制終端模式或者區(qū)域聯(lián)鎖控制模式的情況，利用客運專線安全數(shù)據(jù)網(wǎng)通信，采用聯(lián)鎖機/執(zhí)表機結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)主站(聯(lián)鎖機)與子站 (執(zhí)表機)線路所區(qū)域集中控制。以黎塘西南廣場和凌村線路所為例 (見圖1)，兩站均采用TYJL-ADX計算機聯(lián)鎖。黎塘西南廣場通過采用CBI-CBI通信協(xié)議完成與黎塘西柳南場、根竹聯(lián)鎖車站的區(qū)間閉塞分區(qū)數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)了接近鎖閉要求;通過采用TCC-CBI通信協(xié)議完成了與本站列控中心、凌村線路所列控中心的通信，實現(xiàn)與本站及凌村線路所的進路信息、發(fā)車口狀態(tài)等信息的傳遞。

圖1 黎塘西樞紐聯(lián)鎖與各車站信號設(shè)備通信接口連接示意圖

黎塘西南廣場 (主站)與凌村線路所 (子站)利用安全環(huán)網(wǎng)RSSP-Ⅰ協(xié)議，完成主站與子站數(shù)據(jù)通信交互。主站接收子站的現(xiàn)場設(shè)備采集表示信息，實現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯運算，從而完成線路所的集中控制;子站線路所不處理聯(lián)鎖邏輯，只負(fù)責(zé)接收設(shè)置在主站的聯(lián)鎖邏輯部的控制命令，控制驅(qū)動板的輸出，實時采集輸入信息，向設(shè)置在主站的聯(lián)鎖邏輯部發(fā)送表示信息，傳遞系統(tǒng)狀態(tài)信息等。主站與子站區(qū)域控制連接實現(xiàn)如圖2所示。

圖2 TYJL-ADX計算機聯(lián)鎖安全環(huán)網(wǎng)主站 (聯(lián)鎖機)與子站 (執(zhí)表機)控制連接示意圖

1.1 設(shè)計必要性

與傳統(tǒng)區(qū)域聯(lián)鎖相比，不單獨鋪設(shè)光纖通道。利用已有安全環(huán)網(wǎng)通道，實現(xiàn)線路所的集中控制需求。主站和子站分別設(shè)置一套完整的計算機聯(lián)鎖設(shè)備，實現(xiàn)了“獨立聯(lián)鎖，集中控制”功能。子站不設(shè)置CTC設(shè)備，實現(xiàn)線路所在主站調(diào)度集中控制。

1.2 與其他系統(tǒng)的接口

主站設(shè)置2臺上位機，用于對主站及子站站場的操控和顯示。設(shè)置一臺維修終端，記錄主站和子站的開關(guān)量信息變化。主站同時設(shè)置一套微機監(jiān)測和CTC設(shè)備分別用于集中監(jiān)測和調(diào)度集中控制。子站作為執(zhí)表機，不再設(shè)置上位機，僅設(shè)置一臺維修終端用于記錄系統(tǒng)信息。

1.3 方案的優(yōu)缺點

1.與傳統(tǒng)區(qū)域聯(lián)鎖相比，線路所為獨立聯(lián)鎖機，比區(qū)域聯(lián)鎖設(shè)備維護簡單。

2.不單獨鋪設(shè)光纖通道，節(jié)省工程造價。

3.線路所沒有設(shè)置上位機，不便于調(diào)試維護。聯(lián)鎖運算仍在主站完成，不便于改造。

4.不如遠(yuǎn)程控制終端方式可以實現(xiàn)線路所獨立控制。

2 基于安全環(huán)網(wǎng)通信的特大規(guī)模車站場聯(lián)

對于規(guī)模特大的車站，從計算機聯(lián)鎖處理能力、實時性、穩(wěn)定性、可靠性、安全冗余等方面考慮，需將特大規(guī)模車站分為上、下行二場 (或者多場)來控制，以克服單套聯(lián)鎖處理能力的限制。以長春站普速場為例，將上行場和下行場以股道分割，利用客專安全環(huán)網(wǎng)通道、采用CBI-CBI站間應(yīng)用協(xié)議，以通信方式傳遞安全信息，替代了原有的繼電電路設(shè)計，實現(xiàn)場間聯(lián)系作業(yè)。

2.1 實現(xiàn)方式及需求

采用場聯(lián)繼電電路原理，2套聯(lián)鎖以股道作為場間聯(lián)絡(luò)線。場間傳遞照查繼電器信息 (ZCJ)、調(diào)車終端繼電器信息 (DZJ)，實現(xiàn)場間聯(lián)系、敵對進路檢查。因2套聯(lián)鎖在股道分割，跨場有通過進路，需傳遞相應(yīng)接近延長信息及正線出發(fā)信號相關(guān)顯示信息。股道分割的場聯(lián)與普通場聯(lián)有區(qū)別，向同一股道辦理進路時，股道有車可以向其辦理調(diào)車進路、兩端可以同時向股道調(diào)車。

2.2 連接方式

連接控制方式見圖3所示，兩場采用RJ45以太網(wǎng)接口連接，設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò)均按冗余配置，兩場之間的數(shù)據(jù)傳輸采用UDP通信方式、通信雙方主備系均接收數(shù)據(jù)，主系數(shù)據(jù)有效，備系數(shù)據(jù)用于通道校驗。通信雙方的設(shè)備編號、IP地址及端口參照《CTCS-3級列控系統(tǒng)相關(guān)編號規(guī)則》規(guī)定配置。

圖3分為2個場來控制，設(shè)置2套計算機聯(lián)鎖設(shè)備，每套分別接各自CTC設(shè)備，實現(xiàn)兩場CTC調(diào)度集中控制;設(shè)置2套微機監(jiān)測設(shè)備，因列控中心控制范圍只有上行場設(shè)備，所以本站只設(shè)置1套TCC與上行場聯(lián)鎖連接。

圖3 長春普速場以股道分割場間聯(lián)系控制示意圖

2.3 安全性研究

1.兩場以RSSP-Ⅰ安全通信協(xié)議為基礎(chǔ)，采用CBI-CBI應(yīng)用協(xié)議接口，傳遞信息為安全繼電器，在通信中斷情況下，應(yīng)對安全繼電器信息置為安全側(cè)，以保證行車安全。

2.交互應(yīng)用信息采用冗余編碼，2比特表示一個繼電器信息。編碼規(guī)則繼電器吸起為10，落下為01，其余值為落下狀態(tài) (安全側(cè))。應(yīng)用信息長度為30個字節(jié)，最多可傳遞120個安全繼電器信息，可適應(yīng)特大規(guī)模車站改造。信息格式如表1所示。

表1 信息格式表

3.兩場傳遞的關(guān)鍵安全核心數(shù)據(jù)可采用回執(zhí)互查機制。以場間ZCJ信息傳遞處理方式為例，即對方場將收到場間ZCJ的狀態(tài)再傳遞給本場，以作為本場開放信號的條件。避免在安全數(shù)據(jù)通信中斷期間，兩場敵對信號能夠短暫排出 (存在間隔為系統(tǒng)判斷通信中斷時間)。ZCJ回執(zhí)傳遞及信息處理方式如圖4所示。

圖4 場間ZCJ信息傳遞回執(zhí)示意圖

2.4 連接特點

1.與傳統(tǒng)的繼電場聯(lián)相比，無需定制繼電組合架、電纜等設(shè)備。施工方便，不需配線、電纜鋪設(shè)等工作;組網(wǎng)方便，開通現(xiàn)場不需對繼電器實行點對點導(dǎo)通試驗。

2.對電務(wù)段維護不方便，對故障判斷需考慮通信鏈路相關(guān)問題。此種聯(lián)接方式對于單套設(shè)備故障，可能會影響對方場股道接發(fā)車作業(yè)。

3 結(jié)束語

信號系統(tǒng)搭建信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，實現(xiàn)了計算機聯(lián)鎖與列控中心、無線閉塞中心等設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。樞紐車站、車場具有規(guī)模大、場間聯(lián)系多、運輸作業(yè)量大等特點，對于這些車站按其所屬功能 (編尾、出發(fā)，溜放，推峰)可劃分為多個場，聯(lián)鎖系統(tǒng)通過擴展基于信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的特殊典型應(yīng)用，解決了實際工程中的一些難題，為這些既有計算機聯(lián)鎖車站在組網(wǎng)方式、場間聯(lián)系、站間通信等應(yīng)用，提供了新的思路和方法。

［1］ 何文卿.6502電氣集中電路［M］.中國鐵道出版社，1996.

［2］ 科技運［2008］34號.CTCS-3級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案.2008.

［3］ 運基信號［2010］821號.客運專線信號系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)規(guī)范V2.0.2010.