適用于FAO互聯(lián)互通系統(tǒng)的VOBC遠(yuǎn)程喚醒通信流程

康 峰

(通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京 100070)

1 研究背景

近年來隨著城市軌道交通建設(shè)快速增長，既有列車運(yùn)行控制系統(tǒng)存在的問題（如線間資源共享不足等）日益突出。對此，城市軌道交通行業(yè)提出了基于網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的互聯(lián)互通思想，基于該思想的基于通信的列車控制（CBTC）互聯(lián)互通系統(tǒng)成為重點(diǎn)研究對象[1-2]。應(yīng)國家發(fā)展和改革委員會(huì)要求，中國城市軌道交通協(xié)會(huì)作為牽頭方組織各相關(guān)單位編制CBTC 互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系，以重慶軌道交通CBTC 互聯(lián)互通示范工程為落地項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證[3]，取得了重慶四線共線試運(yùn)營安全認(rèn)證，標(biāo)志著國內(nèi)CBTC 互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)取得了突破性的成就。

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（以下簡稱FAO 系統(tǒng)）具有城市軌道交通列車運(yùn)行自動(dòng)化水平的最高等級(jí)，是城市軌道交通系統(tǒng)集成技術(shù)質(zhì)的飛躍，具有廣闊的發(fā)展前景[4-5]。FAO 互聯(lián)互通系統(tǒng)在CBTC 互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系基礎(chǔ)上擴(kuò)展而成，是CBTC 互聯(lián)互通系統(tǒng)的延伸和升級(jí)，是中國城市軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展方向[3]。

遠(yuǎn)程喚醒為FAO 系統(tǒng)的特有功能，控制中心可根據(jù)計(jì)劃運(yùn)行圖提前對列車執(zhí)行遠(yuǎn)程喚醒操作，實(shí)現(xiàn)列車低壓上電，待車載控制器（VOBC）、車輛上電自檢成功后，VOBC 發(fā)起靜態(tài)測試、動(dòng)態(tài)測試，對緊急制動(dòng)/常用制動(dòng)、牽引、開/關(guān)車門等功能進(jìn)行測試，確保接口完好，為投入運(yùn)營做好準(zhǔn)備[6-7]。遠(yuǎn)程喚醒需要VOBC 與區(qū)域控制器（ZC）相互配合，故本文嘗試以CBTC 互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系為基礎(chǔ)，結(jié)合FAO系統(tǒng)功能需求，對遠(yuǎn)程喚醒過程中VOBC 與ZC 的通信流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 VOBC對外通信架構(gòu)

在CBTC 互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系中，VOBC 具有兩種對外通信架構(gòu)：首尾端VOBC 共用安全連接、首尾端VOBC 不共用安全連接，規(guī)范體系中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的通信流程以實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備（包括ZC、行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（TIAS）、聯(lián)鎖（CI））兼容不同對外通信架構(gòu)的VOBC[8]。以下以折返流程為例，對兩種架構(gòu)分別進(jìn)行介紹。

對于首尾端VOBC 共用安全連接的架構(gòu)，首尾端VOBC 共用一個(gè)供應(yīng)方標(biāo)識(shí)（VID），與地面設(shè)備建立一組安全連接（包括紅網(wǎng)、藍(lán)網(wǎng)），首尾端VOBC 共用這組安全連接。對于同一列車，地面設(shè)備不區(qū)分首尾端VOBC。折返開始前，帶駕駛室的拖車（TC）1 端VOBC 為首端，TC2 端VOBC 為尾端，VOBC 向ZC 發(fā)送TC1 端VOBC 方向的列車位置信息；折返開始后，TC2 端VOBC 轉(zhuǎn)為首端，TC1 端VOBC 轉(zhuǎn)為尾端，VOBC 停止向ZC 發(fā)送TC1 端VOBC 方向的列車位置信息，改為發(fā)送TC2端VOBC 方向的列車位置信息；ZC 根據(jù)收到的列車位置信息判斷列車運(yùn)行方向發(fā)生改變，則認(rèn)為列車折返，向VOBC 發(fā)送與列車位置信息同方向的移動(dòng)授權(quán)（MA）。折返流程中VOBC 與ZC 通信示意圖如圖1 所示。

圖1 折返流程AFig.1 Reverse process-A

對于首尾端VOBC 不共用安全連接的架構(gòu)，首尾端VOBC 使用不同的VID，分別與地面設(shè)備建立一組安全連接（包括紅網(wǎng)、藍(lán)網(wǎng)）。折返開始前，TC1 端VOBC 為首端，TC2 端VOBC 為尾端，僅TC1 端VOBC 與ZC 建立一組安全連接；折返開始后，TC2 端VOBC 與ZC 新建立一組安全連接，此時(shí)TC1 端VOBC、TC2 端VOBC 同時(shí)與ZC 通信，分別維護(hù)安全連接；ZC 根據(jù)TC1 端VOBC、TC2端VOBC 分別發(fā)送的列車位置信息判斷列車正在折返，向TC1 端VOBC、TC2 端VOBC 分別計(jì)算MA；折返完成后，TC2 端VOBC 轉(zhuǎn)為首端，TC1端VOBC 轉(zhuǎn)為尾端，TC1 端VOBC 斷開與ZC 的安全連接，僅TC2 端VOBC 保持與ZC 的安全連接（與折返前相比，與ZC 通信的VOBC 紅藍(lán)網(wǎng)IP 地址發(fā)生切換）。折返流程中VOBC 與ZC 通信示意如圖2 所示。

3 VOBC遠(yuǎn)程喚醒通信流程

3.1 首尾端VOBC共用安全連接

遠(yuǎn)程喚醒過程中，VOBC 與ZC 的通信流程如下（以TC1 端為上電激活端為例）。

1) TC1 端VOBC 經(jīng)遠(yuǎn)程上電后，若判斷滿足靜態(tài)測試條件，則向ZC 發(fā)起注冊請求。

圖2 折返流程BFig.2 Reverse process-B

2) ZC 收到VOBC 發(fā)送的注冊請求后，若滿足注冊條件，則向VOBC 回復(fù)注冊成功。

3) TC1 端VOBC 收到ZC 發(fā)送的注冊成功后，向ZC 回復(fù)列車位置信息，并發(fā)起靜態(tài)測試請求。

4) ZC 收到VOBC 發(fā)送的列車位置信息和靜態(tài)測試請求后，若判斷滿足靜態(tài)測試條件，則向VOBC 回復(fù)靜態(tài)測試允許。

5) TC1 端VOBC 收到ZC 發(fā)送的靜態(tài)測試允許后，開始進(jìn)行靜態(tài)測試，待靜態(tài)測試完成后向ZC發(fā)起動(dòng)態(tài)測試請求。

6) ZC 收到VOBC 發(fā)送的動(dòng)態(tài)測試請求后，若判斷滿足動(dòng)態(tài)測試條件，則向VOBC 回復(fù)動(dòng)態(tài)測試允許。

7) TC1 端VOBC 收到ZC 發(fā)送的動(dòng)態(tài)測試允許后，開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，待動(dòng)態(tài)測試完成后執(zhí)行折返。

a.折返開始后，VOBC 停止發(fā)送TC1 端VOBC方向的列車位置信息，改為發(fā)送TC2 端VOBC 方向的列車位置信息；

b.ZC 根據(jù)收到的VOBC 列車位置信息判斷列車方向發(fā)生改變，則認(rèn)為列車折返，與VOBC 保持通信。

8) TC2 端VOBC 切換為控制端后，繼續(xù)按照上述步驟執(zhí)行靜態(tài)測試、動(dòng)態(tài)測試。

9) TC2 端VOBC 靜態(tài)測試、動(dòng)態(tài)測試均成功完成，從TIAS 獲取計(jì)劃運(yùn)行方向后，若當(dāng)前列車運(yùn)行方向與計(jì)劃運(yùn)行方向不一致，則執(zhí)行折返，TC1端VOBC 切換為控制端后開始向ZC 發(fā)送喚醒成功信息；若當(dāng)前列車運(yùn)行方向與計(jì)劃運(yùn)行方向一致，則TC2 端VOBC 開始向ZC 發(fā)送喚醒成功信息。

10) ZC 收到VOBC 發(fā)送的喚醒成功信息后，開始為VOBC 計(jì)算MA，遠(yuǎn)程喚醒結(jié)束。

3.2 首尾端VOBC不共用安全連接

遠(yuǎn)程喚醒過程中，VOBC 與ZC 的通信流程如下（以TC1 端為上電激活端為例）。

1) TC1 端VOBC 經(jīng)遠(yuǎn)程上電后，若判斷滿足靜態(tài)測試條件，則向ZC 發(fā)起注冊請求。

2) ZC 收到TC1 端VOBC 發(fā)送的注冊請求后，若滿足注冊條件，則向TC1 端VOBC 回復(fù)注冊成功。

3) TC1 端VOBC 收到ZC 發(fā)送的注冊成功后，向ZC 回復(fù)列車位置信息，并發(fā)起靜態(tài)測試請求。

4) ZC 收到TC1 端VOBC 發(fā)送的列車位置信息和靜態(tài)測試請求后，若判斷滿足靜態(tài)測試條件，則向TC1 端VOBC 回復(fù)靜態(tài)測試允許。

5) TC1 端VOBC 收到ZC 發(fā)送的靜態(tài)測試允許后，開始進(jìn)行靜態(tài)測試，待靜態(tài)測試完成后向ZC發(fā)起動(dòng)態(tài)測試請求。

6) ZC 收到TC1 端VOBC 發(fā)送的動(dòng)態(tài)測試請求后，若判斷滿足動(dòng)態(tài)測試條件，則向TC1 端VOBC回復(fù)動(dòng)態(tài)測試允許。

7) TC1 端VOBC 收到ZC 發(fā)送的動(dòng)態(tài)測試允許后，開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，待動(dòng)態(tài)測試完成后執(zhí)行折返。

a.TC1 端VOBC 與ZC 保持通信，向ZC 發(fā)送列車位置信息（“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“非AR 狀態(tài)”[8]）；同時(shí)TC2 端VOBC 向ZC 發(fā)起注冊，收到ZC 發(fā)送的注冊成功后，開始向ZC 發(fā)送列車位置信息（其中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“AR 狀態(tài)”），并發(fā)起靜態(tài)測試請求。

b.ZC 收到TC2 端VOBC 發(fā)送的列車位置信息和靜態(tài)測試請求后，若判斷TC2 端VOBC 與TC1端VOBC 屬于同一列車且滿足靜態(tài)測試條件，則向TC2 端VOBC 回復(fù)靜態(tài)測試允許。

c.TC2 端VOBC 收到ZC 發(fā)送的靜態(tài)測試允許后，通 知TC1 端VOBC；TC1 端VOBC 向ZC 發(fā)起注銷請求，斷開與ZC 的通信。在TC1 端VOBC向ZC 發(fā)起注銷請求之前，TC1 端VOBC 向ZC 發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“非AR 狀態(tài)”，TC2 端VOBC 向ZC 發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“AR 狀態(tài)”；在TC1 端VOBC 與ZC 注銷過程中，TC2 端VOBC 向ZC 發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“AR 狀態(tài)”；在TC2 端VOBC 確保TC1 端VOBC 已與ZC注銷完成或斷開通信后，向ZC 發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段改為“非AR 狀態(tài)”。

8) TC2 端VOBC 切換為控制端后，繼續(xù)按照上述步驟執(zhí)行靜態(tài)測試、動(dòng)態(tài)測試。

9) TC2 端VOBC 靜態(tài)測試、動(dòng)態(tài)測試均成功完成，從TIAS 獲取計(jì)劃運(yùn)行方向后，若當(dāng)前列車運(yùn)行方向與計(jì)劃運(yùn)行方向不一致，則執(zhí)行折返，TC2端VOBC 與ZC 保持通信，向ZC 發(fā)送列車位置信息（“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“非AR 狀態(tài)”）；同時(shí)TC1 端VOBC 向ZC發(fā)起注冊，收到ZC 發(fā)送的注冊成功后，開始向ZC發(fā)送列車位置信息（其中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“AR 狀態(tài)”），并向ZC 發(fā)送喚醒成功信息；若當(dāng)前列車運(yùn)行方向與計(jì)劃運(yùn)行方向一致，則TC2 端VOBC 開始向ZC 發(fā)送喚醒成功信息。

10) ZC 收到VOBC 發(fā)送的喚醒成功信息后，若此刻同時(shí)與該列車另外一端VOBC 建立通信，且兩端VOBC 屬于同一列車，則開始為兩端VOBC 計(jì)算MA；若此刻未同時(shí)與該車另外一端VOBC 建立通信，則開始為該VOBC 計(jì)算MA。

11) VOBC 開始向ZC 發(fā)送喚醒成功信息后，應(yīng)持續(xù)發(fā)送，直至收到ZC 發(fā)送的MA 后，停止向ZC發(fā)送喚醒成功信息，此時(shí)，若對端VOBC 與ZC 通信，則通知對端VOBC；對端VOBC 向ZC 發(fā)起注銷請求，斷開與ZC 的通信。在對端VOBC 向ZC發(fā)起注銷請求之前，對端VOBC 向ZC 發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“非AR 狀態(tài)”，本端VOBC 向ZC發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“AR 狀態(tài)”；在對端VOBC 與ZC 注銷過程中，本端VOBC 向ZC 發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段發(fā)送“AR 狀態(tài)”；在本端VOBC確保對端VOBC 已與ZC 注銷完成或斷開通信后，向ZC 發(fā)送的列車位置信息中“激活端”字段發(fā)送“激活端”，“折返狀態(tài)”字段改為“非AR 狀態(tài)”，遠(yuǎn)程喚醒結(jié)束。若對端VOBC 未與ZC 通信，則遠(yuǎn)程喚醒結(jié)束。

4 結(jié)論

本文首先以折返流程為例，介紹CBTC 互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系中首尾端VOBC 共用安全連接、首尾端VOBC 不共用安全連接兩種VOBC 對外通信架構(gòu)；然后，以CBTC 互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系為基礎(chǔ)，結(jié)合FAO 系統(tǒng)功能需求，針對兩種VOBC 對外通信架構(gòu)分別設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程喚醒過程中VOBC 與ZC 的通信流程。本文所述VOBC 遠(yuǎn)程喚醒通信流程適用于FAO 互聯(lián)互通系統(tǒng)，具有可行性。