CTCS2列控系统中心接口分析

!" 传统信号设备接口
国内传统的铁路信号安全技术领域， 在不同的系 统之间一般采用继电器接口方式 （ 以下 简 称 继 电 接 口） ， 如场间联系电路、 联锁与闭塞结合电路、 甚至计 算机联锁系统、 电码化或 ."/ 系统中的结合电路也仍 然采用继电接口。继电器接口技术上比较容易实现，
万方数据
列车控制中心机柜内部采用标准工业接插件， 为 每一个通道提供 1 个接线端子， 分别是： #2 3 、 #2 ’ 、 &2 3 、 &2 ’ 和 45 （ 保护地） 。外部系统通过 ( 芯双绞 屏蔽电缆连接至接线端子， 屏蔽线采用单端接地， 即只 在车站列控中心一端接地。双绞电缆长度不超过 0++ 6。 详细接线如图 ( 所示。 !" %$ 轨道电路编码 （ &’(） 与 &’’ 列控中心需要与轨道电路接收、 发送设备交换数 据。接口形式考虑采用： （ ) ）列控中心通过 "78 总线与轨道电路接收器、 万方数据 发送器接口；
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第- 期
肖8 鹏8 高建强8 李远刚： #"#$- 列控系统中心接口分析
7%
建设中的高速铁路多达十几条。网络化、 通信信号一 体化已成为国外铁路列车运行控制系统的发展趋势。 在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下， 为信号系统 的互联和兼容问题制定了相关的技术标准， 并研制和 开发了相关的产品， 其中就包括欧洲列车运行控制系 统— — —!"#$ 标准。而 #"#$ 则是在借鉴并消化吸收 !"#$ 的基础上， 制定的中国现代铁路列车控制系统。 目前， 我国铁路经历了 % 次大提速后， 列车最高运 行速度已经达到了 &’( )* + ,， 但铁路也始终面临着公 路、 航空等其他运输方式的激烈竞争。随着人们物质 文化生活水平的提高， 对铁路运输的效率、 舒适和便捷 程度都提出了更高的要求， 铁道部于 -((% 年提出了的 第六次铁路提速计划， 要求在既有的七大干线上实现 -(( )* + , 的客运列车运行速度， 同时建设和开通铁路 客运专线。#"#$ 的车站列控中心 （ "## 系统） 是实现 第六次提速的重要信号设备， 是完成地面信息处理并 向列车动态传送的关键地面设备。 #"#$ 技术平台必 须遵循全路统一规划的原则， 实现互联互通。
信号界对这种接口的安全评估也很有经验。但在继电 接口的系统之间， 存在着交换信息有限， 电路复杂， 配 线繁多， 有时需要大量的电缆工程投入等问题。因此， 继电接口已经越来越不适应调度集中、 计算机联锁、 列 控系统等新的应用领域和技术需求。 不同系统之间采用数字技术进行接口， 在国际上 有相应的安全标准和要求， 但目前在国内还缺少一定 的理论指导和应用实践。克服继电接口的固有缺点， 进一步统一列控系统规范和各种接口协议， 实现列控 设备即插即用的开发和应用具有重要的指导意义。
DE 概述
"# 世纪 <# — =# 年代发达国家铁路纷纷发展具有
本国特色的列车运行控制系统， 主要有法国 ( Z 5 系 统、 日本 +54 系 统、 德 国 ,[W 系 统、 欧 洲 1543 系 统 等。高速铁路在欧洲和亚洲快速发展， 已通车或正在
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收稿日期： "##: ; %" ; %< 万方数据 作者简介： 肖鹏， %=$> 年出生， 男， 助理工程师。
4543" 列控系统中心接口分析
肖 ! 鹏 ! 高建强 ! 李远刚
（ 铁道第二勘察设计院， ! 成都 :%##>% ）
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摘要： 研究目的： 4543 中的列控中心系统是实现第六次提速的重要信号设备， 是完成地面信息处理并向列车 动态传送的关键地面设备。本文立足于探询基于 4543" 列控中心与其它列控设备的互联互通， 接口协议的 统一。 研究方法： 通过分析既有信号系统间的继电器接口方式， 对基于 4543" 列控中心接口探索了一系列有指 导性的技术措施， 且详细分析了采用国际标准的安全型数字接口的可行性。 研究结果： 基于 4543" 地面列控中心接口采用国际上通用的标准安全型数字接口克服继电接口的固有 缺点。对于国内高速铁路设备间的即插即用开发和应用有重要的指导意义。 研究结论： 基于 4543" 列控中心数字接口是安全的、 可靠的， 实现互联互通、 即插即用是可行的。 关键词： 提速； 列控中心；接口；轨道电路编码 中图分类号： (?=! ! 文献标识码： +
年" 月 铁! 道! 工! 程! 学! 报 -67! "##$ ! ! 第"##$ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "期 （ 总 %#% ） &’()*+, ’- )+.,/+0 1*2.*11).*2 3’4.150 （ 3698 %#% ） *’8 "
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图 )$ 列控中心与接口适配板关系图
列控中心主控单元向轨道电路发送器发送低频信 息， 并通过接收器判断轨道电路状态和接收回来的信
图 !$ 列控中心与外部系统连接图
息码， 与发送编码进行核对判断， 并根据轨道电路状态 决定后续轨道电路编码。在轨道电路编码时， 可以考 虑临时限速信息引起的降码问题。 同时， 为了解决轨道电路方向的倒换和区间设置 地面信号机的点灯问题， 列控中心根据需要配置开关 量 > ? @ 板， 用于输出方向继电器驱动信号、 信号机点灯 继电器驱动信号和采集灯丝状态。 对于区间轨道电路来说， 49:;<,=. $4 总线节点容 量是足够的， 当站内采用与区间同制式轨道电路时， 由 于区间轨道电路数量根据站型规模可能有很大的变 化， 容量要求较大， 当容量不够时， 采用 49:;<,=. $4 总 线扩展板， 扩展出一个独立的 49:;<,=. $4 总线， 则可 以满足要求。
图 %" 系统结构图
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铁C 道C 工C 程C 学C 报
!++B 年 ! 月
!" #$ 地面信号设备接口关系 （ 如图 ! 所示）
图 %$ 接口详细接线
（ ! ）列控中心通过 49:;<,=. 总线连接到接口适配 板， 转换成各种接口方式与轨道电路接收器、 发送器联 接。 接口 ! 当轨道电路与列控中心接口不是 49:;<,=.
#" 地面信Biblioteka Baidu系统接口
#$ %" 地面信号设备 #"#$- 级系统是基于点式应答器、 轨道电路来传 输列车运行控制信息的点 0 连式系统。列控中心是构 成 #"#$- 级系统的重要组成部分， 控制车站和区间轨 道电路发码并通过轨旁电子单元 （ 1!2） 控制有源应答 器， 实现列控信息的连续传输。 #"#$- 列控系统主要用于 -(( 3 -%( )* + , 客货混 运客运专线， 主要地面设备包括： 列控中心、 微机联锁、 调度集中 #"# 、 微机监测、 应答器、 4/5 -((( 轨道电路 等。采用轨道电路加点式应答器作为信息传输手段， 实现列车运行的安全控制。考虑到车站列控中心必须 适用于 计 算 机 联 锁 或 ’%(- 电 气 集 中 联 锁、 #"# 或 "6#$， 其具体的连接框图如图 & 所示。
图 #$ 地面信号系统接口关系示意图
$4 时， 通过接口适配板可以很方便地实现与各种接口 方式的联接。以列控中心与轨道电路间采用 "78 总 线为例说明， 接口适配方案如图 1 所示。
!" !$ 列控中心标准外部接口 车站列控中心与计算机联锁系统、 "#" （ #$"% ） 系 统的接口采用标准异步 &% ’ (!! 串行接口， 形成交叉 互连的冗余双通道， 传递的是安全信息。而车站列控 中心与微机监测系统是 &% ’ (!! 单通道通信。所有 通道软件通讯协议采用统一的定时重复发送 ’ 应答机 制实现点对点连接， 速率： )*!++,-.， 数据位： / 位， 停 止位： ) 位， 连接方式如图 0 所示。除了必须保证数据 通信的可靠性外， 还必须保证数据通信过程安全。任 何一个通道故障不影响系统间的通信。以上软件测试 端口物理层采用 &% ’ !0! 。
第* 期
肖A 鹏A 高建强A 李远刚： ;=;3* 列控系统中心接口分析
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!" #$ 列控中心之间的接口 相邻站列控中心间的通信满足各个车站间协调控 制的需要， 传递边界条件及闭塞方向等信息。为了保 证通信的安全、 可靠和健壮性， 网络拓扑必须具有实时 采集功能、 长距离、 高带宽的网络传输和冗余备份等特 性。通信通道采用冗余的环形拓扑网络。 接口形式考虑设计专门的站间通信板， 对内通过 !"#$%&’( 总线与列控中心主机连接， 对外通过以太网接 口连接交 换 机。列 控 中 心 之 间 )*+ , 光 纤 局 域 网； !-./0123 区域安全光纤网将各站地面控制中心通过 光纤模块连接起来； 站间列控中心采用工业以太网实 现通信。以太网线接入交换机后， 从交换机的光通信 口接出两组光纤， 分别送往间隔相邻的 * 个站， 各站彼 此相连， 组成冗余的双环网。 该形式的交换机应采用工业以太网交换机， 支持 冗余环网拓扑结构的通信设备， 充分考虑到工业控制 对通信系统可靠性的要求， 采用独有的环网协议， 其 链路故障恢复时间达到了 455 6( 以内。带 * 个远距 )55 ,&%7 8 (光纤端口 （ 单模光纤最远 9+ :6） 。