CTCS—2級列控仿真系統環境模擬器的設計與研究

鄭鐵軍

摘要：CTCS-2級列控仿真系統對于列車的提速、限速、剎車等各種操作都存在著很大的聯系，因此，分析與設計系統環境模擬器問題非常有必要。本文針對于CTCS-2級列控仿真系統環境模擬器設計問題，主要做了以下幾點思考：CTCS-2級列控仿真系統測試平臺系統分析；環境模擬器系統設計；CTCS-2級列控仿真系統模塊分析。

關鍵字：CTCS-2級列控系統；環境模擬；設計；系統模塊

我國列控系統的研發起步晚，特別是CTCS-2級列控系統信號處理等信息數據采集及應用情況主要還是依靠實際現場列車運行中去測試，這樣需要很多人力、物力、財力等因素緊密配合，而且高速鐵路信號系統的復雜性決定對其控制邏輯的處理較為復雜，特別是對實際列車運行中安全性帶來很多隱患。設計CTCS-2級列控仿真系統需要符合CTCS-2級列控標準。在設計時各仿真子系統都預留接口，以便能和實體設備關聯，這對高鐵列控信號系統的研究以及工程設計都有借鑒意義。

1 CTCS-2級列控仿真測試平臺系統分析

1.1 CTCS-2級列控仿真平臺系統簡介

此系統主要是針對軌道電路+點式應答器傳輸控車信息系統，設計車地一體化的列車進行控制。在地面上，需要增加一種系統：列控中心子系統。針對列車軌道電路占用狀況分析，主要此階段是進路狀態，這過程中主要是計算出行車。在列車行駛操作過程中，軌道地面上不設信號機，需要經過提速干線以及其高速鐵路，同時適合各種線路速度區段。

1.2 CTCS-2級列控仿真平臺設計目標

計算機局域網的構建主要是根據仿真、設計、測試等存在著聯系的一體化使用平臺。根據仿真平臺分析，可以對系統進行擴充。仿真系統的特點就是獨立性的，根據各種接口預留真實設備，主要目的就是把實用性的換成仿真型的設備。根據數字化仿真實驗平臺分析，主要跟CTCS-2級列控仿真平臺存在著直接的聯系，工作原理也是采用理論構建，實現了車載設備與地面設備，在此過程中，地面設備主要包含應答器、微機聯鎖等主要功能，在開通調試此仿真平臺可以設置各種數字化試驗，例如設置應答器數據的丟失、信號機故障等以及列車各種運作狀況，例如減速、提速、緊急剎車等設置。當中，還需要提出評估平臺，此平臺主要性能是提升系統的整體性，以及各種設備的關鍵性能。測試平臺對于測試平臺環境非常有必要。

1.3 CTCS-2級列控仿真平臺數據流分析

平臺數據流分析，主要是經過列仿真平臺各子系統信息交互實現，經過數據庫與網絡通信實現，主要跟車載仿真子系統的環境模擬器有關，都是經過局域網來建立子系統，實現了信息控制交互功能。車載仿真子系統與環境模擬器子系統、環境模擬器子系統與控制中心、車站聯鎖、列控中心間通過局域網建立連接，實現控制信息的交互。

2環境模擬器系統設計

2.1環境模擬器子系統簡要

根據上述分析，環境模擬器子系統主要是跟網絡通信模塊、軌道電路占用狀態識別模塊、應答器報文模塊和數據庫數據管理模塊組成。平臺系統也是要依賴于平臺環境，因此環境模擬器非常重要，子系統主要有車載、控制中心等進行信息交互工作。數據庫管理模塊主要是統一進行路線管理，采用的靜態數據分析，以及軌旁信號設備的運態信息管理，隨時更新數據，主要是保證了信息系統數據的安全保障以及數據的完整性。應答器報文模塊主要提供列車安全運行所需的線路數據，包含無源和有源應答器，同時處理臨時限速信息。此外，環境模擬器還可以設置軌道故障和應答器故障，用于測試系統的功能完整性。環境模擬器為CTCS-2級列控仿真系統提供良好的模擬條件。

2.2環境模擬器數據庫的需求分析

針對于CTCS-2級列控仿真平臺分析，主要是數據分析、數據處理等，以及平臺的環境控制。經過地面以及車載設備中，都存在著兩種數據狀態（靜態和動態），數據在系統中進行交互，并且數據的傳輸量比較大，實時性高（信息信號方面等），同時，實現了資源數據共享，以及環境管理，主要指標依靠：1、全線靜態數據的存儲；2、仿真中交互的動態數據的儲存及轉發。

2.3軌道電路狀態的識別程序設計與應答器仿真設計分析

在設計軌道電路狀態識別中，CTCS-2級列控系統主要是依賴于電路疊加性原理進行應答式控制系統平臺。目前的列車運行控制系統中的電路主要是依靠軌道占用檢查，無絕緣軌道電路主要的用途就是對軌道進行占用檢查，與提供為行車許可（碼序）的作用。在設計應答器仿真設計方面，主要是跟地面信息通信存在一種直接關系，應答器仿真設計目標的實現主要依靠以下幾點方面：第一、區間無源應答器報文的提取；第二、車站有源應答器報文的提取；第三、臨時限速報文提取；第四、應答器報文發送時機判斷；第五、應答器故障模擬。

3 CTCS2列控仿真系統模塊相關分析

3.1備時限速模塊

備用限速模塊對于CTCS-2級列控仿真系統非常重要，控制列車進行臨時性的限速，在突發性事件中可以隨時調整速度。突發事件在列車中經常遇到，例如，自然災害、施工產生的限速、故障產生的限速等事件。實際CTCS-2級列控系統中，臨時限速由控制中心統一管理，通過控制中心向列控中心子系統下達調度命令，列控中心接收命令后進行限速的一些列操作，臨時限速的設置涉及列車運行安全。可分別設置一處臨時限速。限速管轄范圍的設置，應實現正線臨時限速的預告，避免排列正線通過進路時，進站信號機降級顯示。區間及站內正線臨時限速區域以閉塞分區為基本單元，列控中心單方向臨時限速管轄范圍內長度超過5個閉塞分區的臨時限速按l個限速設置。限速等級設45km、80km、120km、160km、200km、250km六檔。

3.2有源應答器臨時限速設置標準

車站列控中心和中繼站列控中心作為臨時限速的更新點，在其臨時限速管轄范圍內，有源應答器臨時限速管轄范圍分析本列控仿真系統主要涉及的站內接車及區間臨時限速，接車進路臨時限速報文主要是進站口有源應答器管轄，當控制中心設置區間內的臨時限速時，臨時限速報文主要是出站口有源應答器管轄。當設置站內的臨時限速，根據進路的不同應答器管轄的范圍也不同，本節將根據不同情況進行分析。具體參照：客運專線CTCS-2級列控系統臨時限速設置原則v2.617中臨時限速數據管轄范圍準則。

3.3應答器報文發送時機判斷分析

在仿真中環境模擬器不單對區間無源、車站有源應答器進行用戶報文的提取、對臨時限速的處理，同時還要把應答器信息在恰當時機發送給列車車載設備，減少信息傳輸的不同步性造成仿真系統的延遲。由于在仿真中應答器無實體設備，無法做到通過頻率激活的方式觸發地面應答器傳輸信息，所以仿真過程把應答器做為一個質點，當列車車載設備到達應答器位置后，就由地面應答器把信息發送給列車車載設備。應答器報文發送時機就要結合列車車載設備顯示里程以及應答器位置進行比較判斷，經過判斷才可知道車載達到哪個應答器，才能把對應應答器信息傳送給車載設備。

3.4應答器故障模擬

應答器故障模擬主要是為了在應答器信息丟失的情況下檢驗車載設備處理邏輯。根據應答器報文發送時機原理，應答器故障模擬就是在車載經過應答器時不滿足發送報文的條件。在程序設計時，只需把對應應答器的標志設為“1”，那么應答器報文發送功能就被屏蔽。

參考文獻：

[1]何堅.CTCS2列控仿真系統環境模擬器的設計與研究[D].西南交通大學，2011.