CBTC ZC子系統功能實現簡介

卜慶宇 宋沛東

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

CBTC ZC子系統功能實現簡介

卜慶宇 宋沛東

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

對CBTC系統中的ZC子系統進行研究，介紹CBTC系統的構成及ZC子系統的結構，重點描述ZC功能的實現。

CBTC；ZC；移動閉塞；故障-安全

隨著3C技術（Communication，Computer，Control）的融合和發展，基于通信的列車控制系統（CBTC）在城市軌道交通中得到廣泛應用，并成為列車控制的主流制式。目前國內已開通運營的地鐵線路中有多條線路使用CBTC制式，例如北京地鐵4號線、上海地鐵6號線。

北京全路通信信號研究設院有限公司開發的FZL300型CBTC系統已投入生產并獲得第三方安全認證。本文描述CBTC系統中的ZC子系統的應用軟件結構，重點介紹ZC的功能實現。

1 CBTC系統介紹

FZL300型CBTC信號系統采用移動閉塞原理，符合“故障-安全”原則，能有效地提高運行效率。CBTC系統包括子系統：列車自動監督（ATS）、列車自動防護（ATP，包含車載OBCU和地面ZC）、列車自動駕駛（ATO）、計算機聯鎖（CBI）、數據通信（DCS）、維護監測子系統等。無線通信部分采用先進的WLAN技術——IEEE802.11g標準，最大程度地采用現成的商業化設備。

FZL300型CBTC系統具有以下主要特點：

*實現了車地雙向通信；

*系統技術先進、成熟、穩定，具有良好的工程業績和運用經驗；

*系統結構合理、功能完善，易于實現分段開通，具有充足的系統容量便于線路延伸后的系統擴展要求；

*經濟合理，具有較高的性能價格比；

*系統的結構緊湊，層次分明，操作簡便明了，表示信息明確易懂；

*系統的主要行車設備采用多重冗余技術；

*系統具有靈活的控制模式及必要的降級使用模式（如點式ATP/ATO運行模式、聯鎖控制級人工駕駛模式），以提高系統的可用性；

*符合國內外城市軌道交通信號技術的發展方向。

CBTC系統示意如圖1所示。

2 ZC子系統介紹

FZL300型CBTC系統中的ZC子系統采用二乘二取二冗余結構的國產DS6-60安全平臺，符合“故障-安全”原則，符合歐洲鐵路信號EN系列安全標準和國內相關安全標準，安全完整性等級達到SIL4級。基于DS6-60平臺的ZC設備圖（單系）如圖2所示。

ZC與所有外部子系統都采用以太網通信。ZC通過與聯鎖、相鄰ZC、ATS、車載ATP設備連接，獲得進路信息、計軸區段占用信息、臨時限速信息、列車位置報告信息，給管轄范圍內的CBTC等級列車生成移動授權，通過無線通信系統實時傳送給車載ATP設備，保證行車安全，提高運行效率，實現移動閉塞。

圖1 CBTC系統示意圖

ZC把內部狀態信息實時傳送給ZC維護機，以便于故障追蹤和分析。

3 ZC子系統的功能實現

ZC的核心功能包括列車追蹤、移動授權計算、停車保證、接近預告列車屬性。

3.1 列車追蹤

ZC管轄范圍內的列車包括通信列車、非通信列車。對于通信列車，ZC實時收到列車的位置報告信息，根據位置報告對列車進行定位，計軸設備為次級占用檢測設備，當位置報告信息與計軸占用信息不一致時，ZC優先采用位置報告信息。ZC對通信列車的追蹤精度可以精確到cm級，可以精確計算出每個邏輯區段有多少列車；對于非通信列車，ZC無法獲得列車的確切位置，只能采用計軸占用狀態實現列車追蹤。ZC無法計算出非通信列車占用的區段中有多少列車。

3.2 移動授權計算

基于固定閉塞原理的系統，后方列車的移動授權不能進入前方列車尾部所占用區段。在CBTC系統中，后方的CBTC等級列車追蹤前方的CBTC等級列車時，后方列車的移動授權能進入前方CBTC列車尾部所占用的區段，但不能越過前方列車的尾部。為了保證安全，后方列車的移動授權終點不是前方列車最小安全末端所在的位置，而是最小安全末端往后減去一個安全余量的位置。后方列車移動授權的終點隨著前方列車的移動而變化，這就實現了移動閉塞。基于移動閉塞的移動授權計算如圖3所示。

圖2 基于DS6-60平臺的ZC設備結構圖（單系）

圖3 基于移動閉塞的移動授權計算

為了防止CBTC等級列車和無位置報告列車發生頭部粘連，導致CBTC等級列車緊急制動，在CBTC列車追蹤無位置報告的列車時，無法實現移動閉塞，只能按照固定閉塞原理計算。

3.3 停車保證

在非CBTC系統中，聯鎖進行人工解鎖至少需要等待3 min。在CBTC系統中，聯鎖進行人工解鎖時，ZC會協助聯鎖進行解鎖時機判斷以縮短等待時間，提高運行效率。

當ZC收到聯鎖發送的取消進路信息，且CBTC等級列車的移動授權越過該進路的防護信號機時， ZC向該CBTC等級列車發送停車保證請求，車載ATP回復是否可以在該移動授權終點前停車。如果車載ATP回復能停下車，那么ZC給聯鎖回復停車保證信息有效，聯鎖可以立即解鎖該進路；如果車載ATP回復不能停下車，那么ZC給聯鎖回復停車保證信息無效，聯鎖不能立即解鎖該進路，需要等待3 min后方可解鎖。3.4 接近預告列車屬性

CBTC系統的信號機通常處于滅燈狀態，聯鎖是否點亮信號機依賴于ZC發送的接近預告列車屬性信息。接近預告列車屬性包括CBTC等級列車接近、非CBTC等級列車接近、無接近3種。當無移動授權到達或跨越該進路信號機，且距信號機外方一定距離范圍存在非CBTC列車占用時，ZC告知聯鎖非CBTC列車接近；當CBTC列車移動授權到達或跨越該進路信號機時，則ZC告知聯鎖CBTC列車接近；當無移動授權到達或跨越該進路信號機，且信號機外方一定距離范圍內無任何列車，則ZC告知聯鎖無接近列車。

4 結束語

本文介紹了基于DS6-60安全平臺的ZC子系統，對ZC的列車追蹤、移動授權計算、停車保證、接近預告列車屬性的功能實現進行了闡述。今后，隨著通信技術、控制技術的發展，將研究基于LTE通信的無人自動駕駛的CBTC系統，這將對ZC子系統提出新的要求。

[1]唐濤，郜春海，李開成，等.基于通信的列車運行控制技術發展戰略探討[J].都市快軌交通，2005，18（6）：25-29.

[2]郜春海.基于通信的軌道交通列車運行控制系統[J].現代城市軌道交通，2007（2）：7-10.

[3]孟凡江，黎曉東.CBTC的列車監控與追蹤功能[J].鐵道通信信號，2007，43（3）：14-15.

This paper focuses on the zone controller subsystem of the СBTС system, introduces the composition of the СBTС system and the architecture of the ZС subsystem, and mainly describes the implementation of ZС functions.

СBTС; ZС; moving block; fail- safe

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.014

2014-10-08）