高速铁路CTC系统与TCC系统的接口

高速铁路CTC系统与TCC系统的接口研究
林海香
（兰州交通大学 自动化与电气工程学院 甘肃 兰州 730070）
摘 要： 高速铁路调度集中系统CTC作为高速铁路的调度指挥中枢，需要包括列车运行信息等多种信息在内的支持，其中与列车运行控制系统TCC信息交换是很重要的一方面，这两者之间的接口设计成为实现信息交换的关键。

结合高速铁路TCC的特点和CTC系统对通道的要求，总结接口的设置原则，详细描述其接口信息管理方式和传输内容，对其中重要的临时限速设置给出流程。

关键词： 高速铁路；CTC；TCC；接口
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110072-01
高速铁路需要信号系统保证运营安全，其中的行车调度指临时限速的相关操作，并与临时限速服务器相连接。

在CTCS-挥系统CTC（Centralized Traffic Control，调度集中系统）3下，临时限速服务器首先要完成存储并验证限速命令合法性负责高铁总体运营调度，属于非故障-安全系统；另一个重要的和有效性，校核限速命令在发往两个目标系统RBC和TCC后的一信号系统就是CTCS（中国列车运行控制系统，Chinese Train 致性，其次在该临时限速命令执行时，检查两个目标系统Control System），它是一种先进的铁路列车运行控制系统。

RBC和TCC的临时限速执行情况，最后要记录限速命令的操作其中的TCC（Train Control Center，列控中心）是CTCS地面和状态变化日志。

核心子系统，它综合分析线路限速信息、轨道区段状态和信号 3 接口方式
联锁进路信息等，得出列车行车许可，再通过车地通信通道，CTC与TCC系统的结合通过车站自律机与车站列控中心进行传输给车载子系统，确保其管辖内的所有列车运行安全，因此接口，如图1所示，目前工程上多采用RS-422串口连接，而且TCC系统是一个典型的故障-安全系统。

TCC与多个站内信号系统双方之间采用双通道交叉冗余连接，并采取隔离措施。

车站自均有接口，而安全系统TCC与非安全系统CTC系统的接口，成为律机通过标准的4芯双绞屏蔽电缆连接至车站列控中心。

屏蔽线影响高速铁路安全高效运营的关键接口。

采用单端接地，即只在车站列控中心一端接地，通信速率本文主要对高速铁路CTC系统与TCC系统的接口问题进行深38400bps，其中主要数据位8bit，停止位1bit。

入分析，并对该接口在不同CTCS运行级别下的配置与管理进行
总结。

1 CTC系统与TCC系统的接口设置原则
车站列控中心或无岔站列控中心TCC（Train Control
Center）与CTC系统直接通信，而中继站列控中心TCC则通过其
所属车站列控中心与CTC系统间接通信[1]。

相应的，CTC调度中心处增设临时限速服务器和临时限速
操作终端，主要完成临时限速的下达与取消、冲突检测等功能图1 CTC与TCC接口连接
[2]。

4 临时限速报文交互流程
2 接口信息管理
目前我国的高速铁路列控系统应用的主要是CTCS-2级和CTCS-3级，不同等级的列控系统，其TCC与CTC接口配置和管理不同。

对于CTCS-2级，即200-250km/h客运专线，临时限速由CTC调度中心综合维修调度台集中管理，CTC车站终端也应具备设置临时限速功能。

在调度中心综合维修调度台上，综合维修调度员在列车调度员的领导下，通过综合维修工作站完成车站设备日常维护、天窗修、施工以及故障处理方面的登销记手续办理，并结合临时限速操作终端和临时限速服务器，具有设置临时限速，区间、股道封锁等功能。

此时，临时限速服务器主要用于存储临时限速命令计划，另一方面对即将到达执行时间的限速命令，在人机对话界面上给综合维修调度员提示并由其进行激活。

再由临时限速服务器经通信网络分别下达给相关无线闭塞中心RBC（Radio Blocking Center）和列控中心TCC进行执行，并接收已执行信息，再送至综合维修工作站。

RBC的本地操作终端，一般情况下与临时限速服务器操作终端设在一块，通常设在调度中心。

对于CTCS-3级，即300-350km/h客运专线，临时限速直接由临时限速服务器和临时限速操作终端管理。

在CTC综合维修调度台放置临时限速操作终端，用于综合维修调度员进行
高速列车在行驶过程中，需要多种信息的支持，才能保证安全运营。

其中，CTC系统与TCC系统接口的重要目的就是临时限速报文的交互，如在某些重要区段进行临时维修作业时，为保证安全，该区段所通行的高铁列车必须临时限速。

临时限速命令属于一种调度命令，在管理上属于CTC统一调度管理，在执行上由TCC下发至高铁列车执行。

同时在接口交互的过程中，CTC和TCC均要进行临时限速命令的合法性、有效性和一致性的校核并记录，这是一个复杂的过程，并且报文的交互不能影响安全系统TCC的工作。

为此，CTC和TCC系统的临时限速报文格式必须一致，为方便交互过程中对限速命令的检查与校核，报文中还应设限速命令标志位，如图2所示，CTC先将限速命令的标志信息置为0x50，同时向主、备TCC均发送临时限速命令；TCC接收到后进行验证，如果该临时限速命令能够执行，TCC将相应的限速状态标志置为0x55，CTC接收到该反馈后，就会提醒值班员该临时限速命令可以正式批准执行。

在经值班员批准执行后，限速命令的标志信息置为0xA0，再发往TCC，经验证后立即执行该限速命令，并更新应答器的报文。

若不可执行，TCC将相应限速状态的标志信息置为0x5A并返回至CTC，而CTC据此限速的反
馈来撤销该限速命令。

（下转第75页）
及其应用[J].计算机工程与应用，2006（13）：200-202.
3）元胞自动机转换规则的建立问题。

建立合理的转换规[4]柯长青、欧阳晓莹，基于元胞自动机模型的城市空间变化模拟研则是元胞自动机应用于分布式水文模型取得成效的关键。

在本究进展[J].南京大学学报（自然科学），2006，42（1）：103-110.
文定义的元胞自动机中，将元胞按照所处的位置分为坡面和河[5]石琴、黄志鹏、张卫华，基于交通流元胞自动机模型的车辆当量道元胞，不同类型的元胞采用不同的转换规则。

如何建立这两换算[J].中国公路学报，2006，19（4）：114-117.
类转换规则，是需要重点研究的问题。

[6]周成虎、孙战利，地理元胞自动机研究[M].北京：科学出版社，4）元胞自动机与GIS集成的问题。

虽然将元胞自动机与1999.
GIS集成可以克服各自的缺点，形成一个全新的优势互补的动态[7]高宝俊、张廷、宣慧玉等，基于异质元胞自动机的SARS传播系统，然而元胞自动机是一个时空动态模型，传统的GIS并不能[J].系统工程理论方法应用，2006，15（3）：205-209.
完整的表示地理实体的时空信息和时空关系，时空分析能力很[8]赵文杰、刘兆理，元胞自动机在环境科学中的应用[J].东北师大弱。

如何将二者动态的紧密集成，也是需要重点研究的问题。

学报（自然科学版），2003，35（2）：87-92.
5 结语
[9]Ambrosio D, Gregorio S D, Gabriele S et al. A cellular automata 1）近年来GIS、RS等技术的发展，为满足分布式流域水文model for soil erosion by water[J]. Physics and Chemistry of the Earth (B), 模型研究的条件提供了有力的支持，使分布式流域水文模型得2001, 26 (1): 33-39.
以迅速发展，成为水文学研究的热点。

同时，分布式水文模型[10]Avolio, M V, Crisci G M, D'Ambrosio, D et al. An extended notion 的发展也面临一些问题和挑战，迫切需要新的技术和方法来进of Cellular Automata for surface flows modeling[J]. WSEAS Transactions on 一步推动分布式水文模型的发展。

Computers, 2003（2）：1080-1085.
2）元胞自动机是一种时间、空间和状态都离散的分布式[11]Aitkenhead M J,Foster A R, FitzPatrick E A et al. Modelling water 计算模型，理论上非常适合应用于分布式水文模型的研究。

将release and absorption in soils using cellular automata[J].Journal of Hydrology, 元胞自动机和分布式水文模型相结合建立了元胞自动机水文模1999, (220):104-112.
型CAHM，该模型有易于建模、具有并行计算能力、易于同[12]Ahmad S, Simonovic S P. Spatial system dynamics: a new approach GIS集成等优势，具有潜在的应用前景。

for simulation of water resources systems[J]. Journal of Computing in Civil 3）由于元胞自动机框架的简单性与水文机理复杂性之间存Engineering, 2004, 18(4): 331-340.
[13] Rinaldi P R, Dalponte D D, Venere M J et al. Graph-based 在的矛盾，使得用基于元胞自动机的分布式水文模型来模拟水Cellular Automata for Simulation of Surface Flows in Large Plains[J]. Asian 文过程的时空动态变化也面临尺度问题、水文物理规律不确定Journal of Applied Sciences, 2012, (5): 224-231.
性、转换规则的复杂性、与GIS集成等问题和挑战，通过对这些[14]张俊勇、陈立、吴华林等，水系形成与发展的元胞自动机模型问题的进一步研究，使元胞自动机更好地应用于水文学领域。

研究[J].水科学进展，2007，18（5）：695-700.
4）本文针对水文研究领域的特殊性，扩展了元胞自动机[15]汤富平、李满春、秦奋，基于CA的小流域分布式降雨径流模的定义，提出了基于元胞自动机的分布式水文模型的框架结拟，2010，21（2）：173-178.
构，为元胞自动机这一新方法工具在水文学研究领域的应用作[16] O'Callaghan J F, Mark D M. The extraction of drainage networks 了一些探索。

在进一步研究中，将要根据本文建立的模型框架from digital elevation data[J]. Computer Vision Graphics and Image 来建立一个真正实用的分布式水文模型来检验元胞自动机在分Processing, 1984, (28):323-344.
布式水文模型研究的实际可行性。

[17] Quinn P, Beven K, Chevalier P et al. The prediction of hillslope flow paths for distributed hydrological modelling using digital terrain models[J]. 参考文献：
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[2]夏军，水文非线性系统理论与方法[M].武汉：武汉大学出版社，作者简介：
2003.
张文明（1980-），男，湖北黄梅人，博士，珠江水利科学研究[3]张金区、汤世华、王云鹏，MapInfo中元胞自动机集成开发方案
院，从事水文水资源、水利信息化方面的研究。

报文交互中需注意，因安全系统TCC有A、B两系，即主、 5 结论
备机，在接收来自CTC的报文时，必须主、备机都接收和处理高速铁路CTC系统与TCC系统间的接口通信是一个复杂的过临时限速报文，这样符合信号系统的故障-安全原则。

程，又涉及行车安全，必须保证它们之间的通信可靠有效地建立，故在硬件接口上一般采用交叉冗余的连接方式。

同时结合高速铁路线路和车站特点，按照接口设置原则，针对不同的中继站和大站，在工程设计时，根据TCC的地理位置，有选择的设置接口或几个车站合设接口。

参考文献：
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图2 临时限速命令正常交互过程示意
（上接第72页）。