基于車-車通信的列控系統(tǒng)行車許可生成方案探究

陳姣　陳亮　陳琪夫

摘? 要：為保障列車行車安全，解決基于車-車通信的列控系統(tǒng)在改變車-地功能后行車許可生成問題。文章在闡述基于車-車通信的列控系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出行車許可生成的基本原則和方案，分別從列車出車輛段、列車區(qū)間追蹤運(yùn)行、列車在岔區(qū)運(yùn)行的正常場(chǎng)景和列車通信超時(shí)的故障場(chǎng)景，研究行車許可生成方案，為基于車-車通信的列控系統(tǒng)的技術(shù)方案提供參考。

關(guān)鍵詞：車-車通信;列控系統(tǒng);行車許可

中圖分類號(hào)：U284.48 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）17-0142-02

Abstract： In order to ensure the safety of train operation， it is supposed to solve the problem of movement authority generation of train control system based on train-to-train communication after the alteration of the train-ground function. On the basis of expounding the architecture of train control system based on vehicle-to-vehicle communication， this paper puts forward the basic principle and scheme of train movement authority generation. From the normal scene of train departure depot， train section tracking operation， train operation in the fork area and the fault scenario of train communication overtime， this paper studies the train movement authority scheme， which provides a reference for the technical scheme of train control system based on train-to-train communication.

Keywords： train-to-train communication; train control system; movement authority

基于車-車通信的列控系統(tǒng)是在既有地面為控制核心的列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過車-地功能的重新分配而研發(fā)出的新型列控系統(tǒng)，通過列車的信息主動(dòng)獲取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車車通信，使車載設(shè)備能判別列車的相對(duì)位置關(guān)系，自主生成行車許可。通過將地面設(shè)備的部分功能集成于車載，優(yōu)化系統(tǒng)功能、減少地面設(shè)備，同時(shí)減少軌旁設(shè)備的調(diào)試及維護(hù)工作，從而達(dá)到優(yōu)化信號(hào)系統(tǒng)、降低系統(tǒng)建設(shè)成本的目的。當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備不再負(fù)責(zé)生成列車運(yùn)行所必須的行車許可后，車載設(shè)備如何通過主動(dòng)獲取地面設(shè)備提供的線路及列車運(yùn)行信息，判別列車相對(duì)位置關(guān)系，生成行車許可已經(jīng)成為基于車-車通信列控系統(tǒng)需要首先研究的技術(shù)難題。

1 基于車-車通信的列控系統(tǒng)架構(gòu)

與傳統(tǒng)列控系統(tǒng)架構(gòu)不同，在基于車-車通信的列控系統(tǒng)架構(gòu)中，重點(diǎn)對(duì)車載設(shè)備進(jìn)行了提升，豐富了車載設(shè)備的功能，將部分地面設(shè)備的控制功能移到車載設(shè)備中，使得車載設(shè)備擁有更多感知信息及對(duì)列車的主動(dòng)控制功能?；谲?車通信的列控系統(tǒng)包括地面設(shè)備、車載設(shè)備和軌旁設(shè)備三個(gè)層次。其中地面設(shè)備由列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）、列車資源管理庫（SDB）組成;車載設(shè)備的核心部分由車載控制中心模塊（TCS）、行車許可（MAM）和速度防護(hù)模塊（SPM）三部分構(gòu)成，還有其他一些外圍模塊如DMI等;軌旁設(shè)備包括軌旁目標(biāo)控制器（TSC）等如圖1所示。

基于車-車通信的列控系統(tǒng)中，ATS對(duì)列車進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督與控制。SDB管理線路上的列車位置信息、IP信息以及ID信息，通信故障列車信息，以及故障列車產(chǎn)生的故障區(qū)信息，為生成列車行車許可提供靜態(tài)信息。當(dāng)列車進(jìn)入TSC管轄范圍時(shí)，TSC負(fù)責(zé)建立車地間通信，將實(shí)時(shí)軌道狀態(tài)信息提供給車載和ATS，接受并處理ATS和車載設(shè)備對(duì)道岔資源的操縱命令。TCS負(fù)責(zé)與其他列車進(jìn)行列車數(shù)據(jù)交換、前車識(shí)別等，為行車許可生成提供移動(dòng)障礙物信息。MAM負(fù)責(zé)根據(jù)各模塊提供的動(dòng)態(tài)障礙物和靜態(tài)障礙物信息等，生成行車許可。

2 基于車-車通信的列控系統(tǒng)行車許可生成分析

針對(duì)正常場(chǎng)景和故障場(chǎng)景，分析基于車-車通信的列控系統(tǒng)行車許可生成方案。

2.1 正常場(chǎng)景下行車許可生成

（1）列車從車輛段出發(fā)。本列車從ATS獲得運(yùn)行計(jì)劃后，從車輛段出發(fā)，經(jīng)過應(yīng)答器組后息，與SDB建立通信后，向SDB發(fā)送本列車的列車信息。同時(shí)SDB將線路上所有列車信息、故障緩沖區(qū)信息發(fā)送給列車。收到SDM的信息后，本列車呼叫線路上所有列車，并建立通信，建立通信后交換列車位置、速度、方向等信息。通過列車數(shù)據(jù)的交換，本列車僅將當(dāng)前運(yùn)行線路前方最近的列車識(shí)別為前車，并維持與前車的通信會(huì)話，斷開其他列車的通信。至此本列車根據(jù)前車位置、通信故障列車形成的緩沖區(qū)信息等生成行車許可。

（2）列車在區(qū)間追蹤運(yùn)行。本車在區(qū)間追蹤運(yùn)行中與前車和SDB保持通信。在以下情況時(shí)會(huì)觸發(fā)本列車識(shí)別新的前車：a.前車超出本列車的進(jìn)路范圍;b.本車判定為有前車，但與前車通信超時(shí);c.本車判定為無前車，但進(jìn)路延伸;d.本車行車許可縮短至TSC處，后進(jìn)路延伸。

（3）列車運(yùn)行至岔區(qū)。若在本車運(yùn)行線路中存在道岔區(qū)域，當(dāng)列車駛?cè)隩SC管轄范圍時(shí)，列車與TSC建立通信，TSC將列車進(jìn)路上的道岔位置狀態(tài)發(fā)送給列車，用于列車判斷。

當(dāng)列車判斷該道岔資源沒有被其他車占用，且道岔位置與進(jìn)路相符，則列車設(shè)置占用該道岔資源，同時(shí)觸發(fā)列車識(shí)別新的前車。當(dāng)列車識(shí)別出新的前車后，延伸行車許可，否則以TSC管轄邊界作為行車許可終點(diǎn)。

當(dāng)列車判斷該道岔資源沒有被其他車占用，但道岔位置與進(jìn)路不相符，則本車會(huì)向TSC發(fā)送將道岔扳動(dòng)至與進(jìn)路相符的操縱命令，當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換至規(guī)定位置后，列車設(shè)置占用該道岔資源，同時(shí)觸發(fā)列車識(shí)別新的前車。當(dāng)列車識(shí)別出新的前車后，延伸行車許可，否則以TSC管轄邊界作為行車許可終點(diǎn)。

當(dāng)列車判斷該道岔資源被其他列車占用，需要等待道岔資源空閑時(shí)，才能向TSC發(fā)送將道岔扳動(dòng)至與進(jìn)路相符的操縱命令，當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換至規(guī)定位置后，觸發(fā)列車識(shí)別新的前車，當(dāng)列車識(shí)別出新的前車后，延伸行車許可，否則以TSC管轄邊界作為行車許可終點(diǎn)。

2.2 故障情況行車許可生成

（1）列車與SDM超時(shí)。列車在運(yùn)行過程中與SDM通信超時(shí)，SDB標(biāo)記列車為故障列車，并將最后一次收到的該列車的有效位置且考慮一定的安全防護(hù)距離作為該故障緩沖區(qū)，同時(shí)將該故障列車的信息和故障緩沖區(qū)信息發(fā)送給線路上其他列車。

（2）列車與其他列車通信超時(shí)。若列車出車輛段時(shí)，與其他列車通信超時(shí)，列車將通信超時(shí)的故障列車信息發(fā)送給SDM，SDM將其標(biāo)記為故障列車，并在計(jì)算出故障緩沖區(qū)后，發(fā)送給本列車。若列車在區(qū)間追蹤運(yùn)行時(shí)與前車通信超時(shí)，列車將通信超時(shí)的前車信息發(fā)送給SDM，并將最后一次收到的前車位置且考慮一定的安全防護(hù)距離作為行車許可終點(diǎn)進(jìn)行安全防護(hù)。

（3）SDM的故障列車信息。當(dāng)列車收到SDM的故障列車信息，且該故障列車為本車的前車時(shí)，本車將故障緩沖區(qū)邊界作為行車許可終點(diǎn)進(jìn)行安全防護(hù)。

（4）列車與TSC通信超時(shí)。當(dāng)列車與TSC通信超時(shí)，列車則以TSC處作為行車許可終點(diǎn)進(jìn)行安全防護(hù)。

3 結(jié)束語

隨著列控系統(tǒng)的發(fā)展，基于車-車通信的列控系統(tǒng)是中國(guó)列車控制系統(tǒng)未來的發(fā)展方向?；谲囓囃ㄐ帕锌叵到y(tǒng)行車許可生成方案的研究，解決了車-地功能分配改變后，不再由地面設(shè)備提供行車許可的問題，有助于加快完善基于車-車通信列控系統(tǒng)的整體解決方案，由于行車許可事關(guān)行車安全，還應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合基于車-車通信列控系統(tǒng)整體技術(shù)方案，不斷優(yōu)化和完善。

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