CBTC系統(tǒng)的列車管理過程分析

摘 要：隨著城市化腳步的逐漸加快，CBTC系統(tǒng)已經(jīng)成為當今世界城市軌道交通列控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。ZC作為CBTC的地面核心設備，是實現(xiàn)列車安全追蹤的關鍵。ZC通過實時地與CBTC其他子系統(tǒng)進行信息交互，為列車提供移動授權進而管理列車的運行。文章對列車的整個管理過程進行了分析有助于系統(tǒng)的后期開發(fā)。

關鍵詞：城市軌道交通；CBTC；列車管理

引言

隨著社會的不斷進步，城市軌道交通已經(jīng)變?yōu)槲覀兩钪斜夭豢缮俚囊徊糠?，目前正處于飛速發(fā)展的階段。CBTC系統(tǒng)與傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)TBTC相比在安全性和可靠性上有了很大的提升，已經(jīng)成為當今世界城市軌道交通列控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[1]。ZC作為CBTC系統(tǒng)的核心地面設備，實時的與CBTC系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)進行通信，通過提供移動授權實現(xiàn)列車管理。在ZC開發(fā)前利用形式化方法對其進行建模和驗證，可以識別出系統(tǒng)中可能存在的安全隱患或權限。因此，在系統(tǒng)開發(fā)早期對系統(tǒng)的需求進行分析是很有必要的。

1 ZC列車管理運行過程分析

1.1 列車管理過程

從列車上電到返回車輛段，ZC通過把列車分為三個過程進行管理，分別為：列車登錄、列車正常運行和列車注銷。當CBTC子系統(tǒng)間發(fā)生通信故障或列車位置丟失時，管理列車為故障狀態(tài)，本文為了降低系統(tǒng)復雜度，對列車故障狀態(tài)未做分析。

（1）列車登錄：在列車出車輛段或列車運行到ZC切換邊界時，當遇到進入CBTC區(qū)域預告應答器時，列車向ZC發(fā)送通信鏈接請求，連接成功后，列車向ZC發(fā)送登陸申請，在收到受控確認信息后成為ZC管轄列車，列車登錄成功，并在數(shù)據(jù)庫中存儲列車數(shù)據(jù)，轉入列車正常運行流程。列車登錄流程如圖1所示。

（2）列車正常運行：列車登陸成功，ZC向CI匯報列車位置信息，并為列車請求進路，這時ZC需要判斷是否為此列車排出進路，如果未排出進路，則ZC與CI間發(fā)送空報文直到排出進路[1]。在未排出進路前列車繼續(xù)處于此狀態(tài)。如果ZC查詢到CI已為列車排出進路，則列車轉入正常運行流程。列車處于此狀態(tài)表示列車已經(jīng)完全被ZC接管。在此狀態(tài)下，ZC每隔一定周期從CBTC其他子系統(tǒng)獲取計算MA所需的必要信息，實現(xiàn)MA計算功能，并周期性的給列車發(fā)送MA以控制列車的安全運行。并且ZC還需要判斷列車是否滿足ZC切換的條件，ZC切換條件即列車接收到的MA終點為ZC邊界，同時列車需要延伸MA。列車正常運行如圖2所示。

（3）列車注銷：當列車將要離開ZC的控制范圍或即將返回車輛段時，列車向ATS發(fā)送出清信息，同時ZC需要清空此列車的數(shù)據(jù)信息，這時列車處于注銷狀態(tài)。列車離開CBTC區(qū)域后以限制人工駕駛模式運行[3]。列車注銷流程如圖3所示。

1.2 ZC與CBTC其他子系統(tǒng)信息交互

ZC對列車進行管理時，需要每隔一定周期為其管轄范圍內的所有列車提供移動授權，而移動授權的生成ZC需要從CBTC其他子系統(tǒng)VOBC、CI、DSU和ATS獲取信息[4]。

（1）ZC與VOBC：每隔一定周期，列車就會把自己的位置、速度、行駛方向及VOBC的狀態(tài)信息發(fā)送給列車運行范圍內的ZC；ZC根據(jù)列車的位置報告，并根據(jù)道岔狀態(tài)以及線路上的障礙物等條件，為列車計算并發(fā)送MA。

（2）ZC與CI：CI的主要功能在于控制，包括控制道岔、轉轍機和軌旁信號機；并監(jiān)督站臺屏蔽門、防淹門、站臺緊急停車按鈕、計軸區(qū)段的狀態(tài)。每隔一定周期，ZC就會將所管轄范圍內的列車所在位置和進路信息發(fā)送給CI。CI在收到信息后，向ZC返回列車所在區(qū)段的的道岔、信號機、計軸區(qū)段等障礙物的狀態(tài)信息。

（3）ZC與DSU：ZC和VOBC每隔一定的周期根據(jù)需要通過DCS從DSU請求數(shù)據(jù)庫版本號，并對版本號進行校驗以確保數(shù)據(jù)庫內容的實時性。如版本號不一致，則重新下載。在ZC和VOBC之間每隔一定時間也會進行相同的校驗。

（4）ZC與ATS：ZC周期性的向ATS發(fā)送列車信息，ATS當列車離開CBTC區(qū)域時，ZC向ATS發(fā)送列車出清信息，ATS發(fā)送回執(zhí)信息。

2 結束語

本文通過把列車管理分為三個過程：列車登錄、列車正常運行和列車登錄流程進行了分析，并分析了在這些過程中CBTC的子系統(tǒng)間的信息交互過程。

參考文獻

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[3]鮑愛華，李開成.基于IEEE 802.11的CBTC數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)难芯縖J].微計算機信息，2006，22（3）：37-39.

[4]王潮，劉禮黎，牛志華.適合CBTC系統(tǒng)無線信道加密算法[J].通信學報，2011，32（2）：48-52.

作者簡介：賀歡歡（1990-），女，甘肅，碩士研究生，研究領域為交通信息工程及控制。