ZC FRONTAM系统介绍_2011-07-07解析

ZC接口-MLK
下列CBTC功能的实现需要ZC与MLK的接口进行数据交换：
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列车定位（强制功能） 列车保护（强制功能） 停车保证（强制功能） 信号机灭灯（可选功能） 自动折返（可选功能） 紧急停车（可选功能） 故障区段越行（可选功能） 站台屏蔽门控制（可选功能） 扣车&提前发车（可选功能） 联锁方向锁闭保护（可选功能） CBTC保护区段（可选功能）
ATS子系统
命令及命令数据 对命令的确认，及确认ID
CBTC系统
CBTC子系统保存命令数据和时间戳，并为此命 令创建一个ID（确认ID）
操作员输入命令数据和 从CBTC子系统收到的 ID
命令数据，确认ID
命令成功（所有Βιβλιοθήκη 检查都通过） 命令失败（检查未通过）
CBTC子系统检查命令数据与之前的原始信息一 致、ID是否正确以及信息之间的延时不超过命令 超时值。
ZC功能简介-列车追踪
只要需要考虑位置的不确定性，ZC就根据CC报告的非安全位置报告和位置不确 定性来计算列车的安全位置，如下图所示。这保证了列车长度的最大化（即轨道 占用计算的“最坏情况”）。
Train travel direction 运行方向
Vital external rear end location 列车安全尾端 位置
ZC接口-MLK
设备间的延时管理：
当某个设备从另一个设备收到状态信息时，它将记录此信息并“建立”该信息的 时间戳，直到：
• 它从另外的设备收到了更新的状态信息，原状态信息值将被最新的状态信息 所替换。 • 原状态信息的在某个时间段内没有更新（该时间段值是可以配置的）。那么 ，此状态信息值将被某个限制值所替换。
• 对于临时限速（设置和取消），应包括相应的轨道、限速区域的界限（起始 和结束）以及操作员输入的限速值；
• • 对于列车完整性丢失报警的确认，应包括列车的ID号； 对于PSD报警的确认，应包括PSD的ID号；
所有的信息都应包括CRC校检和时间戳。
ZC接口-ATS
ATS与CBTC子系统之间的通信顺序如下图所示。用于所有与安全相关的命令。
ZC接口-CC
ZC与CC的数据交换信息如下图：
ZC-CC-Urgent_Geographical_Data ZC-CC-Synchro ZC-CC-MAL ZC-CC-Non_Urgent_Geographical_Data
ZC-CC-TSR
ZC
DCS
CC
CC-ZC-Synchro
CC-ZC-LOC_Report
ZC系统配置
ZC设备由以下单元组成： 3取2 ATP处理平台-CSD，负责执行ZC相关 的核心功能。CSD由3个叫做“PCSG1/2/3” 的模块组成，3个PCSG独立运行，单系的故 障不影响ZC的正常运行。另外该平台为每个 A/B网提供2路以太网通信，用于轨旁CBTC ATP应用并与CC，其他ZC，FRONTAM， MLK通信。 本地维护计算机-SILAM，负责收集与ZC相 关的维护数据并把它传送给FRONTAM 。 SILAM由2个叫做“SilamA/B”的计算机和辅 助的键盘显示器和鼠标组成。该子系统收集与 ZC相关的维护数据并把它传送给FRONTAM 。
CC
TOD
Radio
Wayside Network CMS ATS FRONTAM ZC MLK Tags
UPS
PSD
轨旁基础信号设备 （信号机、道岔等）
CBTC的系统架构
MLK = 联锁 ZC = 区域控制器 FRONTAM =数据存储单元 LCW=现地工作站 MSW=维护工作站 ACS=计轴设备 RI=继电器接口 TR=接口设备 PS=电源 BS=骨干交换机 AS=接入交换机
ZC接口-MLK
区域控制器负责CBTC与联锁设备之间的接口。 此接口使用以太网连接并使用如下协议： • • • • UDP/IP标准协议， BIM_P专有协议，用于连接的冗余性， WCN_P专有协议，用于保护CBTC消息， SAFE_P专有协议，用于针对损坏的安全数据和超时的安全数据的保护
联锁/ZC之间连接的冗余性由DCS系统保证。每个联锁设备和ZC设备都通过两个 独立的网络连接与DCS系统连接。
ZC接口-MLK
对于上述每个功能，将定义一组基本状态变量，作为ZC和联锁设备之间的状态 信息的一部分。每个基本状态变量都有以下属性： • • 安全/非安全（该状态变量是否可以被安全功能使用） 连续/离散（状态或者事件）
ZC与MLK通信所交换的变量定义举例参见：Ref\Summary of IO ZC-MLK.docx
ZC功能简介-临时限速
本功能用于保证CBTC系统实施由ATS操作员输入的临时限速（TSR）。
临时限速的信息应包括： • 相关轨道 • 临时限速的公里标限制：区域的始端公里标，区域的末端公里标 • 施加的速度限制
如果在同一段轨道上有几个重叠的临时限速（TSR），CBTC系统应在此段轨道 上施加所有临时限速中最低的限速值。此功能由车载控制器保证。
ZC接口
Alpha Netw ork Beta Netw ork
ZC与ATS、MKL、FRONTAM、 相邻ZC以及CC的接口是通过 数据通信子系统（DCS）实现 的。 ZC机柜与DCS系统通过100M 的以太网连接。 机柜的连接是从PCSG机笼的 前面板（2个CIER板）和 SILAM（2台）的背部面板上的 以太网口连接。
ZC接口-相邻ZC
ZC与相邻ZC的数据交换信息如下图：
ZC_ZC_Border_Area ZC_ZC_Direction_Zone
ZC
DCS
ZC
ZC_ZC_Direction_Zone DCS ZC__ZCR_Applied_TSR_Ctx
ZC_ZC_Direction_Zone
ZC__ZCR_Applied_TSR_Ctx
CC-ZC-Stop_Assure
CC-ZC-CONFIG_Report
ZC功能简介
区域控制器的ATP功能包括： • 区域控制器激活 • 列车追踪 • 特殊区域管理 – 特殊区域保护 – 设置和移除临时限速 • 冲突防护 – 移动授权 – 请求解锁保护区段 – 保证在区域控制器重叠区域中列车安全间隔的连续性 – 请求信号机灭灯
ZCcubicle
SILAM B
SILAM B Alpha SILAM B Beta
SILAM A
SILAM A Alpha SILAM A Beta
CIER 1
CIER 1 Alpha CIER 1 Beta
CIER 2
CIER 2 Beta CIER 2 Alpha
ZC接口-ATS
CBTC轨旁和车载设备不直接与ATS系统通信。ATS通过FRONTAM来发送和接 收数据。因此，ATS到ZC以及ZC到ATS子系统之间的信息都是通过FRONTAM 来转发的。
ZC_Operational_Data_Report
ZC接口-FRONTAM
Frontam和ZC之间周期性的交换下列两个功能性信息： • 从ZC到Frontam的“操作性数据报告”信息 • 从ZC到Frontam的“维护性数据报告”信息
Frontam和ZC之间交换下列事件信息： • 从Frontam到ZC的“操作性请求”信息 • 从ZC到Frontam的“操作应答”信息 • 从Frontam到ZC的“操作确认”信息
ZC功能简介-列车追踪
ZC确定每列车的位置，同时，比较每列车的位置和固定障碍物。列车追踪的主 要目的是为安全列车间隔提供数据。该数据可以被看作是所有列车（CBTC车、 非CBTC车和非通信车）的一个网络的地图。 ZC根据以下信息来建立轨道占用地图： • 对于非CBTC列车，根据计轴区段占用情况 • 对于CBTC列车，根据CC提供的列车位置报告 • 道岔位置 每个CC都提供包含列车识别信息的位置报告，包括车头和车尾的位置、安全计 算的位置不确定性以及运行方向。列车识别信息实际上就是CC编号，通过为每 列车硬编码，防止两个CC的编号相同。
FRONTAM负责采集、处理和传输ATS系统需要的所有的CBTC轨旁和车载的信 息。
对于与安全相关的信息，本接口支持安全命令协议，该协议由两个子系统之间交 换的一系列信息组成。其允许设置和取消临时限速（TSR），以及报警的确认 （例如列车完整性丢失，PSD报警）。
ZC接口-ATS
ATS子系统发送给CBTC的命令应包括如下数据信息：
ZC接口-FRONTAM
ZC与FRONTAM的数据交换信息如下图：
ZC_Operational_Acknowledgment FA_Operational_Confirmation
FA_Operational_Request
FRONTAM
ZC DCS
ZC_Maintenance_Data_Report
ZC系统配置-CSD
CSD为ZC的三取二安全计算平台，由三系组成，分别为PCSG1、2、3。每个 PCSG都单独供电（24VDC）。如果单个PCSG发生故障，CSD会将其切除，并 自动切换，以二取二的方式进行工作，不会影响ZC的功能。 单个PCSG由以下模块构成： • CAP-ATP应用处理板 • CME-内存交换板 • CIER-通信板 • CVO安全表决板 • CALS-电源转换板 • CAP插头和CVO插头 相同的ATP应用在3个CAP板上处理。3个CME板用于在CAP，CIER和CVO板之 间传输数据。2个CVO板为安全表决板，用于比较3块CAP板的输出。如果3个输 出中至少有两个是相同的，然后该输出被传送到CIER板。CIER板通过以太网连 接与外部设备之间交换数据。
ZC功能简介-特殊区域保护
CBTC系统应可以保护某个区域。如果某个区域被保护，CBTC禁止列车进入或 者通过该区域。这些预先定义的区域叫做 “移动授权区域”（MAZ）。 当一个与预定义区域关联的报警被激活时，就对此区域的进行保护。该报警可以 被列车调度员或工作人员或某自动装置或一列车激活。 当与此区域关联的报警消除并且从调度员那里收到解锁命令时，释放对此区域的 保护。 在调度员的请求下，某些保护可以暂时释放。 下列事件可能引起对某个区域的保护： • 列车完整性丢失 • 车门打开 • 非计划停车 • 非正常屏蔽门开启 • 站台紧急制动按钮按下
ZC系统介绍
目录
ZC系统配置 ZC接口介绍 ZC功能简介
CBTC的系统架构
RS
MLK = 联锁 ZC = 区域控制器 FRONTAM =数据存储单元 ATS = 列车自动监控 CMS = 中央维护子系统 UPS = 不间断电源 PSD =站台屏蔽门 CC = 车载控制器 TOD = 司机显示器 RS = 车辆
Train length + Location uncertainty 列车长度+位置不确定性
Vital external front end location 列车前端安 全位置
ZC功能简介-列车追踪
ZC根据系统的可用程度，自动选择是采用列车位置报告或者采用计轴区段占用 来追踪列车。 当从计轴区段占用追踪列车，到列车位置报告追踪列车的转换过程中，列车需要 经过筛选过程。 动画参见：Ref\Train Tracking.pptx
ZC系统配置-CSD
CSD中各个板卡的热备关系及照片参见：Ref\1. CBTC presentation - ZC internal architecture V01.pdf
ZC系统配置-SILAM
SILAM的硬件由两台工业计算机组成， 分别为SILAMA和SILAMB，出于可用性 的考虑，SILAM计算机冗余设计。两台 SILAM计算机公用一个KVM。 SILAM收集、处理所有与维护有关的信 息，并将其发送给FRONTAM。 每台SILAM计算机连接至DCS系统的A网 和B网，用于与CIER板和FRONTAM的 通信，通讯协议为IP/UDP。
zc系统介绍目录?zc系统配置?zc接口介绍?zc功能简介cbtc的系统架构mlkrspsdtod轨旁基础信号设备信号机道岔等mlk联锁zc区域控制器frontam数据存储单元ats列车自动监控cms中央维护子系统ups不间断电源psd站台屏蔽门cc车载控制器tod司机显示器rs车辆cmscczctagsatsradioupswaysidenetworkfrontamcbtc的系统架构mlk联锁zc区域控制器frontam数据存储单元lcw现地工作站msw维护工作站acs计轴设备ri继电器接口tr接口设备ps电源bs骨干交换机as接入交换机zc系统配置zc设备由以下单元组成
ZC ZCR_ZC_Applicable_TSR_Ctx
(Including
ZCR function)
ZCR_ZC_Applicable_TSR_Ctx
ZC接口-相邻ZC
在每个ZC周期里，ZC向相邻ZC传输所有报文，独立于从相邻ZC接收到的报文 。 每个ZC/ZC消息都包含发送方的时间戳和估计的接收方时间戳。 当在某个预先定义的时间段内仍没有收到相邻ZC的信息，则认为ZC之间的通信 中断（结束）。