調(diào)度集中系統(tǒng)與其他系統(tǒng)接口的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李洋， 馮振國

（1. 卡斯柯信號有限公司 國鐵系統(tǒng)部，上海 200071；2. 卡斯柯信號有限公司 國鐵運(yùn)輸指揮系統(tǒng)開發(fā)部，上海 200071；3. 上海市鐵路智能調(diào)度指揮系統(tǒng)工程研究中心，上海 200071）

0 引言

信號系統(tǒng)作為鐵路運(yùn)行系統(tǒng)中的大腦，其內(nèi)部各系統(tǒng)復(fù)雜交織、錯綜有序，相互協(xié)作、相互依托共同完成各項(xiàng)任務(wù)。其中調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）［1-2］對列車運(yùn)行進(jìn)行指揮管理，必然要協(xié)調(diào)其他系統(tǒng)統(tǒng)一工作，CTC 與其他各系統(tǒng)之間通過接口互相傳遞消息，彼此之間通過物理連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞?，連接起整個(gè)信號系統(tǒng)網(wǎng)，從而指揮全網(wǎng)列車安全有序運(yùn)行。經(jīng)過多年發(fā)展，我國鐵路網(wǎng)越來越紛繁復(fù)雜，并在眾多系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)步的基礎(chǔ)上，共同完成鐵路運(yùn)營任務(wù)。分析研究CTC 與其他系統(tǒng)的接口如何交互信息并相互協(xié)作，以及相關(guān)接口設(shè)計(jì)及其在鐵路運(yùn)營中的應(yīng)用。

1 CTC與各系統(tǒng)接口概述

CTC 與其他系統(tǒng)之間交互信息，這些系統(tǒng)各具不同功能，分別操控整個(gè)系統(tǒng)中的某一部分，CTC 收取它們傳遞來的信息，同時(shí)將自己的信息傳遞給它們。CTC 與各系統(tǒng)之間均通過接口實(shí)現(xiàn)信息交互，但與不同系統(tǒng)間的接口連接方式不同。

與CTC 交互信息的系統(tǒng)眾多，主要包括編組站綜合集成自動化系統(tǒng)（CIPS）、編組站綜合自動化系統(tǒng)（SAM）［3］、無線閉塞中心 （RBC）［4］、臨時(shí)限速服務(wù)器系統(tǒng) （TSRS）［5］、集中控制系統(tǒng) （CCS）［6］、GSM-R系統(tǒng)［7-8］、列車自動運(yùn)行系統(tǒng)（ATO）、列車控制系統(tǒng)（TCC）［9］、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（CBI），以及相鄰調(diào)度中心的CTC。CTC 內(nèi)部與其他各系統(tǒng)連接關(guān)系見圖1。

2 接口分類設(shè)計(jì)

CTC 與其他各系統(tǒng)之間通過不同的接口進(jìn)行連接，按照不同的分類方式可將這些接口進(jìn)行歸類。

2.1 按連接設(shè)備分類

按照連接設(shè)備［10］可有3種連接方式：

（1）與CTC 通信服務(wù)器連接：如CTC 與CIPS 的接口CIPSi，接口機(jī)直接連接到CTC 通信服務(wù)器，以便與調(diào)度中心交互信息，此類接口還有CTC 與SAM 的接口SAMi， CTC 與 CTC 的 接 口 CTCi， CTC 與 RBC 的 接 口RBCi，CTC與TSRS的接口TSRi。

（2）與CTC通信前置機(jī)連接：如CTC與MCS的接口SEGi，接口機(jī)與CTC通信前置機(jī)連接，以便與車站和機(jī)車交互信息，此類接口還有CTC 與CCS 的接口CCSi，CTC與GSM-R接口服務(wù)器（GRIS）的接口GSM-Ri。

（3）與CTC 自律機(jī)連接：如CTC 與TCC 的接口、CTC與CBI的接口，直接與車站CTC自律機(jī)連接，以便實(shí)現(xiàn)車站碼位等點(diǎn)對點(diǎn)信息的實(shí)時(shí)交互。

2.2 按接口通信機(jī)分類

按照所連接的通信機(jī)可有2種連接方式：

（1）通過接口通信機(jī)：用于連接調(diào)度中心服務(wù)器和其他系統(tǒng)設(shè)備，如CIPS 通過CIPSi 通信機(jī)來實(shí)現(xiàn)接口，該方式的接口通信機(jī)還有SAMi、CTCi、RBCi、TSRi、ATOi、SEGi、GSMRi。每套接口通信機(jī)都具備主備機(jī)，通過一定的連接方式及協(xié)議建立連接。接口通信機(jī)又可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)為有界面和無界面，其界面也各有不同。與CTC 通信服務(wù)器連接的接口通信機(jī)見圖2，與CTC通信前置機(jī)連接的接口通信機(jī)見圖3。

圖2 與CTC通信服務(wù)器連接的接口通信機(jī)

圖3 與CTC通信前置機(jī)連接的接口通信機(jī)

（2）無需接口通信機(jī)：如CTC與TCC的接口、CTC與CBI的接口，這種直接與車站連接的接口無獨(dú)立的接口通信機(jī)。

2.3 按接口類型分類

按照接口類型可分為2種：

（1）連接網(wǎng)口：通過網(wǎng)口連接2臺運(yùn)行不同系統(tǒng)的不同設(shè)備。

（2）連接串口：通過串口連接2臺運(yùn)行不同系統(tǒng)的不同設(shè)備。串口又分為232串口和422串口，根據(jù)實(shí)際需求（如不同系統(tǒng)及不同廠家）串口連接方式可有不同應(yīng)用。

3 調(diào)度終端界面

CTC 與其他系統(tǒng)的接口在面向用戶的應(yīng)用中，主要體現(xiàn)在調(diào)度員使用各系統(tǒng)時(shí)，需要有簡單直觀的界面以實(shí)時(shí)知曉2個(gè)系統(tǒng)間的連接狀態(tài)，因此需要接口具有終端界面顯示，該界面供調(diào)度員進(jìn)行相關(guān)操作。CTC與TSR、RBC、ATO的連接關(guān)系及調(diào)度終端見圖4。

圖4 CTC與TSR、RBC、ATO的連接關(guān)系及調(diào)度終端

列控限速命令管理終端TSRTerm：調(diào)度員通過下達(dá)限速調(diào)度命令，將限速命令通過TSRi下達(dá)給TSRS服務(wù)器，RBCTerm 通過RBCi 接口機(jī)收發(fā)信息，在TSRTerm可進(jìn)行初始化，可對限速命令進(jìn)行激活校驗(yàn)、執(zhí)行、取消操作。

C3 信息終端 RBCTerm：RBCTerm 通過 RBCi 收發(fā)信息，RBCTerm 上可查詢到管轄區(qū)段內(nèi)列車在運(yùn)行狀態(tài)下的車次號、列車長度、最大速度、車載工作模式、位置狀態(tài)、列車運(yùn)行方向、列車位置、移動授權(quán)終點(diǎn)及緊急停車狀態(tài)，并可下達(dá)緊急停車命令和文本信息。

ATO 信息終端 ATOTerm：ATOTerm 通過 ATOi 收發(fā)信息，ATOTerm 上可查詢到車載狀態(tài)報(bào)告、工作狀態(tài)報(bào)告，以及屏蔽門、緊急狀態(tài)按鈕等設(shè)備狀態(tài)報(bào)告。

4 接口間的信息傳遞

在不同線路、不同需求、不同運(yùn)營企業(yè)及供應(yīng)商等情況下，CTC與其他系統(tǒng)之間所需的接口不同［11-12］，不同接口傳遞信息的內(nèi)容也不同。根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果有限速需求，就需要TSR 接口；如果要連接編組站，就需要SAM接口或CIPS接口。

接口調(diào)試是接口兩端信號系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中能夠準(zhǔn)確傳遞信息的必要前提，通過接口調(diào)試可覆蓋雙方所有類型的收、發(fā)信息。

4.1 信息傳遞內(nèi)容及接口調(diào)試

不同系統(tǒng)間的接口傳遞信息內(nèi)容不同，接口調(diào)試具有重要作用，包括且不限于以下內(nèi)容：調(diào)度命令、階段計(jì)劃、鄰站預(yù)告、列車報(bào)點(diǎn)、車次跟蹤、無線調(diào)度命令、鄰臺計(jì)劃、臨時(shí)限速、列車區(qū)間占用邏輯檢查、車次號顯示、速報(bào)、站存車、臨時(shí)限速、區(qū)間占用邏輯檢查、緊急停車、文本發(fā)送、列車長度、最大速度、位置狀態(tài)、車載工作模式、運(yùn)行方向、列車位置、移動授權(quán)終點(diǎn)、運(yùn)營計(jì)劃信息、折返命令、區(qū)域擁堵、軌道電路占用。

通過接口調(diào)試可使CTC與其他各系統(tǒng)之間準(zhǔn)確有效地傳遞信息，相互協(xié)調(diào)共同完成整個(gè)鐵路信號網(wǎng)的安全有序運(yùn)行。接口調(diào)試時(shí)，要對所接收和發(fā)送的每一類型信息進(jìn)行準(zhǔn)確測試與確認(rèn)，以保證嚴(yán)格按照接口協(xié)議進(jìn)行信息收發(fā)與傳遞。接口調(diào)試的成功是鐵路線路開通運(yùn)營的必要前提，也是順利開通的保障。

4.2 接口間的數(shù)據(jù)流

根據(jù)實(shí)際需求可設(shè)計(jì)出各種具體的連接方式與用戶界面，以及按照不同的接口協(xié)議綜合設(shè)計(jì)出各取所需的數(shù)據(jù)收發(fā)內(nèi)容。CTC 與各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流見圖5，可以直觀地了解CTC 與各系統(tǒng)之間的存在關(guān)系、數(shù)據(jù)流向與交互內(nèi)容。

5 應(yīng)用情況

目前CTC與CBI的接口已廣泛應(yīng)用于多條鐵路線路中，成為信號系統(tǒng)中不可或缺的基礎(chǔ)要素。CTC 與TCC、CTC 與TSRS 的接口是涉及鐵路安全運(yùn)行的重要設(shè)備，CTC 與相鄰CTC 之間雖然是同源系統(tǒng)，但彼此之間交互信息也十分復(fù)雜，在CTC 與這些系統(tǒng)接口的調(diào)試和使用期間，仍會產(chǎn)生一些問題。而CTC 與ASM、CTC 與CIPS 之間的接口還處于推廣期，尚不成熟，目前僅應(yīng)用于山海關(guān)站、棋盤站、四平站等少量車站，發(fā)現(xiàn)問題較多，需要更科學(xué)的接口設(shè)計(jì)進(jìn)行逐步完善。

6 結(jié)束語

圍繞調(diào)度集中系統(tǒng)的接口問題進(jìn)行論述，信號系統(tǒng)中各子系統(tǒng)相對獨(dú)立，又需要彼此協(xié)調(diào)統(tǒng)一，規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的接口連接方式在鐵路運(yùn)營中具有重要意義。目前，各系統(tǒng)與調(diào)度集中系統(tǒng)之間通過接口相互傳遞信息，已在多條鐵路線路上應(yīng)用。未來鐵路發(fā)展進(jìn)程中還需要種類更多、功能更為強(qiáng)大的接口連接方式，也需在通信方式、接口協(xié)議、硬件部署等多方面逐漸完善。當(dāng)前的接口設(shè)計(jì)還存在很大進(jìn)步空間，需在實(shí)際應(yīng)用中驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，并在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中推進(jìn)相關(guān)應(yīng)用。