關于城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統的研究

劉燕華

湖南中車時代通信信號有限公司 湖南 長沙 410000

CBTC計算機聯鎖子系統在城市軌道交通內的應用,能夠加速城市軌道行業的發展,借助這一子系統,能夠提升整體控制系統的安全性,促使控制系統與城市軌道交通的發展相協調、相支持,以此加速行業發展,為人們的出行提供便捷性。城軌信號系統中,計算機聯鎖子系統屬于關鍵組成部分。

1 城市軌道交通CBTC功能

城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統,本身屬于實時接收控制區的城軌列車信息,能夠為不同模式下城軌列車的運行提供進路控制方案,可促使不同模式的城軌列車混合運行,在保障運輸安全的前提下,提升城軌列車運行速度,以此促使城軌列車朝著自動智能化方向運行。

通常情況下,城軌列車選擇的是連續式級別運行,該級別運行方案可為列車提供持續的進路信息,系統速度相對較高。比如：某個城軌列車連續級通信設備出現故障,該列車會自動降級,選擇點式控制方式,借助該級別控制中的通信設備,實時為城軌列車傳輸ATP 信息,促使城軌列車始終保持點式運行。

若城軌列車的一個車載設備徹底出現故障,且無法選擇點式級別運行方式時,連鎖系統會為該列車提供連鎖級別的進路方案。城軌列車司機依據地面信號機的發送的信息,實時掌握城軌列車的運行軌跡。若城軌旁故障出現,且無法打開連鎖級別進路,該系統會提供引導級別進路方案,促使城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統穩定運行,以此減少故障對地鐵運營及控制設備的影響。

2 城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統

CI適應整個信號系統的三種運營模式——后備、CTC 級、混合運營,不同的運營模式對應不同的聯鎖檢查條件,當ATP可以對相應的區域進行控制,并可在CTC級別下運營,CI則根據ATP 的指令在此區域內信號機滅燈,列車在線信息從ATP 獲取,聯鎖關系按CTC 級別檢查。當ATP對某一區域無法進行控制,不能在CTC 級別下運營,整個系統須降級運營,CI同樣根據ATP的指令在此區域內信號機點燈,列車在線信息從計軸獲取,聯鎖關系按后備模式檢查。

CI實行全進路管理,以進路為單位進行控制,允許一個系統中部分進路為后備模式,部分進路為CTC 級別,這樣就是CTC 級別和后備混合運營。

2.1 進路控制

2.1.1 連續式進路 若開放連續式的進路后,城軌列車的信號機完全處于熄滅狀態,車載設備使用的是連續級的通信設備,在獲得了移動授權后,可發送列車持續運行指令。這類進路方式能夠在相同進路中,允許多輛列車持續運行,以此實現移動閉塞,縮短城軌列車形成間隔,以此為城軌列車的安全、穩定運行保駕護航。

2.1.2 點式進路 若城軌列車車載連續通信設備出現故障,城軌列車無法通過連續通信設備獲得移動授權時,線路上安裝有應答器的地方,能夠獲得點式報文,該報文在ATP級別下可實現良好運行。點式列車自動安全防護級別指的是,在城軌列車運行下,連鎖系統依據獲得的連鎖進路信息,選擇與進路項對應的報文(均為點式報文)。使用的LEU 與應答器會將報文實時傳輸給城軌列車,即便城軌列車在點式狀態下或ATP狀態下,系統也可支持列車的運行。連鎖與LEU之間的通信數據,配備了安全編碼標準,能夠保障數據傳輸的良好性,以此為城軌列車的運行提供技術支持。

2.1.3 引導進路 這類進路方式,在軌旁設備出現故障,且無法開放連鎖級別進路時,需要使用特殊的安全操作規程,進行合理排列。依據排列順序,進行不同級別進路引導。城軌列車能夠依據旁引導信號,減緩運行速度,以低速度運行該路段。

2.2 使用功能 CBTC 計算機聯鎖子系統能夠為地鐵列車提供4個不同等級的進路控制功能,可滿足不同環境下的運行需求,以此實現地鐵列車運行安全性的提升,保障地鐵列車運行速度。

該系統就進路與道岔處理,是在站控基礎上,車站建設或取消進路。建設進路之前,該系統會進路中的全部道岔進行審查,查看是否處于規定位置、是否存在敵對等,以此保障進路建設的合理性。通過審查全部區段,可建設后備進路,查看區段內是否存在閑置信息,注重區段線路運行狀況檢查,以此保障線路狀況最佳,促使各類信息可在良好條件下,以此為進路建設提供支持。

系統下達進路指令后,CBI系統會改變道岔,促使道岔到恰當的地方,并鎖閉道岔,檢查線路是否滿足相關條件,若滿足則開放信號。連鎖設備能夠預先進行進路閉鎖或接近閉鎖。需要注意的是,閉鎖進路會隨著列車的運行,按照三點進行檢查,實現自動分段解鎖。若為閉鎖狀態,其他道岔無法啟動。在信號機關閉之后,若未進行第二次辦理,道岔無法進行再次開放。若道岔出現變化,會立刻將信息展現出來,操作人員可依據界面信息,判斷線路及道岔情況,開展適當的操作。

3 CBTC計算機聯鎖子系統原理

CI基于我方自主研發的二乘二取二安全計算機平臺,采用統一的硬件構架、安全冗余設計,符合“故障-安全”設計原則,獨立的內/外通信通道。安全計算機平臺采用模塊級冗余的設計方案具有更高的設備可靠性,對任意模塊進行維修與替換不會對整個系統正常工作產生任何影響。

CI組成結構參見下圖：

圖3 -1 CI結構示意圖

4 CBTC計算機聯鎖子系統外部接口

本系統是我方完全自主研發、具備完全自主知識產權的CI系統,主要設備之間的通信采用鐵路通用安全通信協議,符合故障-安全原則,系統之間接口考慮了其他系統的接口特性及軟件實現方式,接口具有高可靠性。

接口示意圖如下圖所示,圖中黃色標出部分為CI設備,各接口采用標號形式與后續接口描述對應。

圖4 -1 CI設備接口示意圖

5 城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統的應用優勢

本文研究的這類聯鎖子系統,引入了國外先進的技術,基于我國城市交通特點基礎上,借助先進通信技術,以此開發出的一種控制系統。該系統與進口設備相比,不僅可實現運行成本的控制,還可更好的滿足城市軌道控制技術要求,可實現設計參數的優化,實際應用具備較高的適應性與兼容性,能夠滿足各項技術要求,實現系統設計模塊化。

筆者單位投入使用這類設備,發現設備配置靈活性較高,系統可迅速升級,且操作簡單,可更好的適應各項業務。由于系統屬于國內自主開發,在出現故障的情況下能夠快速調整,也很便于安裝與維護,開發標準相對較高,設備運行要求嚴謹,可保障設備運行安全,提升城市軌道控制質量。

6 結束語

綜上所述,在大數據背景下,CBTC技術本身有較好的應用優勢,在城市軌道交通中發揮著不可替代的作用,CBTC計算機聯鎖子系統為城市軌道交通帶來了全新的控制方案。