（交通信息工程及控制专业论文）CTCS列车追踪间隔控制及信息传输的研究.pdf

北京交通大学颈m 上学位论文 y8 7 9 6 9 l 摘要 计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得 利用无线通信传递车一地之间的信息成为可能。中国列车控制系统 ( c t c s ) 是中豳铁路列车控制的发展方向。c t c s 的体系结构按铁路运输 管理层、嘲络传竣层、地面设备层帮车载设各层配置。在c t c s 一4 中， 遗西设备艨主要包括无线闭塞中心帮光线遥藩趣殛设各，弓i 入了无线 歹蝗的概念，在车一遣之闻利用无线通信系统来双向传输有关列车控 制的安全信想。 论文重点分析了c t c s 一4 中无线闭塞中心的组成结构及功能，建 立了基于模糊神经网络的区间列车追踪运行间隔距离模型，此模型采 用智能控制技术有效地克服了根据列窜的运动规律建立起来的模趔 所具有的局限性，为无线闭塞中心实现地面列车间隔控制提供更准确 的数据，以及分梃了模糊神经嬲络在列车闻隔控制中豹应用。 移动翊寨在c t e s 一4 列车追踪运彳亍中徭以实现的关键在予菇雩亍歹习 车能够实时地接收到前行列车运行状况的信息( 位置、速度、加速度) ， 因此实现车一地之间实时双向数据传输 e 常熏要，本文设计一种藻予 嵌入式l i n u x 和g p r s 网络的无线数据传输接口模块，并且建立了一 套无线传输系统，以确保列车控制信息能够在车一地之间实时传输； 此外，还分析和提出了提高系统可靠性的措施。 论文壤藤辩质傲的研究工作进行了总结，同时指出了进一步黟 究 的方淘。 关键词：a c s 模糊神经网络列车追踪间隔嵌入式“n u x 无线通信 北京交通大学硕士学位论文 a b s t r a c t 1 1 1 ef a s t d e v e l 叩m e n t o fc o m p u t e r t e c l u l o l o g y ， c o m m u n i c a t i o n t e c h o l o g y ，m i c r o e l e c t r o n i ct e c h n o l o g ya n dc o n t m lt e c h o l o g ym a k e si t p o s s i b l et ot f a n s r n 耋b 1 d i f e c t j o 蚰la i l dh i 旗e a p a c t y 磕f o m a t i o nb e 懈e e n 缸a i n sa n ds a i o n s 如珏曲豫d i o 。c h i n c s e1 1 f a i nc o n 枉谨s y s e m ( c r c s ) i s b e c o m i n gt h eo n e n t a t i o n0 fm ed e v e l o p m e n to ft r a i nc o 丑t m ls y s t e m t h e s y s t e ms t m c t u r eo f ( 丁c si n c l u d e st h er a i l w a yt r a f f i cm a n a g e m e n tl a y e r t h en e m 0 r kt r a n s m i s s i o nl a y e r ，t h es t a t i o ng r o l l i i de q u i p m e n tl a y e ra n dt h e o n b o a r de q u i p m e n tl a y e li nt h e ( s 一4 ，t l l es t a t i o n 铲o u n de q u i p m e n t l a y e rm o s t l yh a sr a d ob l o c kc e n t e r ( r b c ) a n dr a d i oc o m m u n 主c a t i o n e q u j p m e n ，i n 翔d u c 主n gi n t o 出ec o n c e p o fr a d i ot f a i nc o n l m i ；a n dt h e g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l cc o m m u n i c a i i o no nm i l w a yh a sb e e nu s e dt o t r a n s f e rt h eb i d i r e c t i o n a ls a f 色i n f b n n a t i o 驰a b o u tt h et r a i nc o n t i d lb e t w e e n t h et r a i n sa n dt h es t a t i o n s t h ep a p e rs t r e s sa n a l y s e st h es t r u c t u r ea n df u n c t i o n so ft h er b ci n c t c s - 4 ，a n ds t l l d i e st h e 扛a i ns e c t i o nf o 鞋o w i n g 翠a c ei n t e r 、，a lm o 曲l b a s e do nf u z z yn e u r a ln e t w o 矗s ( f n ) u n d e rm a s 。u s i n ga r t i f i d a i i n t e l l 适e n c et e c h n o l o g y ， t h i sm o d dc a n e 砸c i e n t l y o v e r c o m et h e 1 0 c a l i z a t i o n sb m u g h ti n t ot h em o d e lb u i l to nt h et m i nl o c o m o t i o n d i s d p l i n a r j a n ，p m v i d es t i l lt h em o r ee x a c td a t af o rr b c t or e a l i z et h et r a i n s p a c ei n t e r v a lc o n t r o l ，i h e nt h ep a p c ra n a l y s e st h ea p p l i c a t i o no ff u z z y n e u 堪n e 船o r k si n t ot 囊e t r a 诬s p a e ec o n t r o l 。m 0 v 址ga u l o 难a t c b l o e k s y s l e m ( m a s ) c a nc o m e t f u ei nt h e 拄a i nf o l l o w i n gf u n n i n gi nc t c s 一4 ，娃 2 北京_ 蹙通大学硕士学位论文 m o s l yc o n s i s t s 童h a t h ef o l l o w i 玎gl 孙纽c a 珏r c a l 寸i m ek n o wt h er u n n i n g s t 甜u so ft h ef b f e r a i 珏s u c ha sl 坶s i t i o 玎，s p e e da n da o c e l e i a t i o n s oi tj s v e r yi m p o r t a n tt oa c h i e v et h eb i d i f e c t i o n a l 血t at r a n s m i s s i o nr e a l t i i i l e ， t h ep 婶e rd e s i g n sai n t e r f a c em o d u l eo fw j r e l e s sd a t at r a n s m i s s i o nb a s e d o ne m b e d d e d“n u xa i l dg p r s ， t h e ne s t a b l i s h e sas e to fr a d i o t r a n s m i s s i o ns y s t e 田i no r d e rt oi n s u r em es a f e l y r a n s f c rb e t w e e nt h e t 糟i n sa l l d 搬es a 垃o n s a n di t a n a l y 辩sa 珏ds 珏m m a r i z e s 氇er e l i a b i l i t yo f t h es y s t c m a tl a s t ，“s u m m a r i z e st h ew o r k so ft l l i sp 印e ra n dp o i n t so u tt h e d i r e c 丑i o no fn l o r s n 】d i e s 融yw o f d s ：c t c s ，f u z z yn c u r a l 柳o f k s ，t r a 血f 谴1 0 诮n gs p a c e 扭t e 8 l ，e m b e d d e d “n u x ，r a d i oc o m m u n i c a 狂o n 3 托寮交通大学颈士学位论文 第一章综述 1 1 列车逯行控制系统的发展 1 8 7 8 年开始，瞧雾上开始舂鞋孰遂壤路为中心警产一些设餐豹公 司或立，这瓣悫着铁路嚣蘑行车整裁瓣一个露代静开媳，这令鼓钱露 考称它为“鏊予鞔遒窀鼹豹嚣车运行按涮”对代。也可稼为除段。在 北詹静1 0 0 多年堂，人们对鞔道电路不仅从理论积技术方面作了较深 入的研究，掰且在其具体应用、扩大功能方面魂有缎大进蓑，嚣诧， 现代的聪婚编组站控铺系统、微机联锁装置和各漱自铷溺塞系统等都 要借助于轨道电路，己成为列车控制的糖础设施之。从宏观来分析， 列车运行控制系统实际上包括：a 、车站的列车运行控制系统，它一般 以车站联镶来表达，帮在一个车站雨，将车站肉鹩滋禽，避站盘鳐 凋车信号车，车站主干线车站股道等三部分之间敞定联锁关系构 戒系统，为剿车创造行车迷路或调车遴路，它氍要保证稽车安全，叉 要豫证行车效率；b 、嚣阗趣刭车运行获裁系统，它撵懿跫蠢车在舞 蠢车羹与享瓣之羯运彳亍嚣羧澍系统，箕嚣靛是裸谖它镪瓣安全运露、 摄高行车效率氍提高信惠；e 、驻晦编组涪运行按铡系统，它是指对 列车在骢蜂编缀站进行辩编过程，系统黉保证实现安全控制和效率控 制，基鹣怒将闷一方向的货物弼车车辆编在一个捌率撵。从逻辑控翩 使用来区分，上述三方面系统是各自独立的，即它们的硬件系统和软 件系统都灸独立的，它们的研究开发、设计、生成、使用等可以彼此 不榴予。但憋从信息流瓣富，这三者之阕有着密切豹联系，因为侄舞 旅客列车运行，都要经过车活和区间，厮货物列车则不仅有经车站、 区间之外还露验峰编组兹。但是，从微观丽言，人们经常撼列车运行 接裁系统攒建嚣藏捌车运行控割系统，嚣且往往简称为列车运行擦裁 系绞，实鼯上在车蟾越嚣黧襄车运孬捷巷l 氆震予毙菠潮。 瓿邋魄鼹窍效遗保证了行车安全，逸是凌赢，章予攀效率的章孛重要 措施。可以潞基于轨道电路的列车控裁系统( t r a c kc i r c u i tb a s e d 靶隶交避犬举磺士学位论文 彳r a i nc o n t r o l ，t b 聪) 是早期铁路铵号基确鞠特征。并越轨瀵泡爨技 术溉存在以下不足：猁车运行在轨道上，轨邋彀貉就能自动壹| 魏检测到 它的脊农，髑以保诞彳亍车安全，这是孰道曦鼹的簸大优点。进入信息 融投嚣，罄遴秘控翎畿不菠要甄邀强车熬存农，褥鐾还娶巍邀麓车在 鞔遂上豹彼嚣、捌车车次号、翮毒薹编缀稳嚣、翻车熬实辩整程标移运 幸亍逮浚等。此外，还墩及时通知缓列车静交公攮点、减速嚣段、减速 谴、猁车髓方鹃坡遵镶和弯道缎等。换言之，捌车与琏隧羧铡者帮管 壤袭之阕必矮有粳自信怠转送，蘩嚣熬是滋一步探谨安全，鼹离运输 效搴秘攥供更多熬遮行实孵臻惑，笈铁鼹运输渡避箕鸯突擎力。毽是 鞔邋电瓣在传输上述傣怠过程申夜极大的阐难。蕾先孰道嘏精难以实 现列车对地面的传送：其次，它在实现地面对列车传输的信息量上也 极为谢限。如法国的t v m 一4 3 0 系统，只有2 2 8b i t 的信息燃。这对 于列车在不问速度下实现列车超速防护系统( a t p ) 或列车崩动控制系 统( a i e ) 蠛列车蠡动攘缀系统( 姆国抟臻耱怒遮遴不够的。在这魈系统 孛必籁转道剜车豹垡称经嚣、摹速、嚣舞豹城邋秘弯遥鬣，鼹懿方垂 橡鼹薅德、区稠瓣潮遮度及区段簿鼗撂。帮繇次髂送落息爨遮凡吾建 ( b i t ) 以上。用辘道魄路构成的融劝闭塞系绕疑工程造价院鞍昂责， 其中约4 0 左右集中耗费在魄缆上。在不i 司气候条件下对轨道墩路豹 维护，穗整它豹参数，鬻醴逶瘫遘蘧疆挠等，必矮簿鬻，j 、心、及瓣， 露剐鸯w 熊造成蹙陵。 随瀚计算枫技术( e o m p u t e r ) ，通信技术( e o m m u n i c a t i o n ) 辩控制 技术o 眦r 0 1 ) 豹飞跋发篪，淘传统豹鞭绷虢撵为傣息搀翰煤葶搴的轨 道泡鼹撼如了新的挑战。综合祠闱3 c 技术代替辘道电路技术，梅成 新激列车控制系统殴成必然。 憩乏，辘逶瞧隆谯造去l 多年受怼铁路遮辕起到了不可瘗炎戆 薅臻，鏊予辕遒邀姆的零潞c 系统趸劐睾运行控潮发漾静簿一阶段， 豫如秘藜镪辫耪一样，谢它的正颡的好作用，瞧一定有它的不足之处， 科攀技术酌笈嶷就是要寻求耨麴方法寒嚣枣 遮拨不足，餐是邋过各类 t 瓣g 系统静开发至藏爝哥戳褥到一令羹要结论：“翅塞分蕊”怒经嚣 2 北京交通大学硕士学位论文 列车运行控制系统必须遵循的控铡荦位，它一蠹被傈持着，是任何列 车自我保护的基本距离单位，只是在t b t c f a s 系统中，“闭寨分区” 的长度和地段在确定之后就固定不变，是它的不足。在瑗代信患社会 里，人们提出用3 c 技术来代替轨道电路是事物发展的必然规律。 1 2 新型列车运行控制系统c b t c 系统 爰3 c 技术代替轨遂电路的核心是通信技术的应雳，目前计算杌 和控制技术已经渗透到轨道电路技术中，称为“基于通信技术的列车 运彳亍控制系统”( c 0 i i j m u n i c a t i o nb a 8 e dt r a i nc o n t r o l ，c b t e ) ，也 称p t c ，p t s 等，假是c b t c 已- 获得龄界信号界的共识。 c b t c 最初是以无线自动闭塞系统出现的。早在2 0 世纪的6 0 年代 初期，我豳铁路信号界最早提出这种构想。6 0 年代末期当时的鼯德同 样进行无线自动闭塞系统的实验，8 0 - 9 0 年代世界铁路界陆续出现很 多项e b 聪现场试验项目，例如a t c s 、a r e s ，r e e 、c a r a 下、e t c s 、e 腔淤 及f z b 等。 所有上述各类实验系统。均有2 个基本特点“3 。 ( 1 ) 列车与地面之间有备种类型的无线双向通信，可分为连续式 和点式的，其中又可分为短距离传输( 指1 m 以内) 和较长距离传输的 移动无线通信。 ( 2 ) 它们仍然保留闭塞分区、其中最简易方式是t b t c 固定的闭塞 分区，但是闭塞分区戆分隔点不是焉孰遂电貉的机械终缘布或宅气绝 缘节( 如无绝缘轨道电路) ，而是用畿询应答器、计轴器或其它形式 能传送无线信号的装簧构成分隔点，这种篱易形式仍然傈壁固定长度 的闭塞分区( f i x e da u t o b l o 酞s y s t e l i l ，f a s ) ，简称为c b t c f a s 。 在c b t c 中进一步发展的闭塞分区不是固定的，两是移动的 ( m o v i n ga u t o b l o c ks y s t e m ，姒s ) 、简称e b t e 一姒s 。凇s 中闭寨分区 的特征是：当长度l 。；、在最短情况下艇少有： l ￥ 产l l 十l m 3 栽意交逯夫学疆圭学臻谂文 其中，l 。一嚣魏列车u 谯当时运行逮藏下脊足够的常愆制渤躐离、 不发生追尾臻敞。l 。，全防护躐离是一种嵌全备用距离，用以补偿 羝瀵嚣髓到车农渊遮、溅疑、剩凌、延遐簿多秘德獠下爵麓蘩柬翡误 麓掰掰会瓣悫弦距离。 g 鼢e f a s 一般属予过渡往矮，印巍行车密度较低，运行速度鞍 态，为了减少秘麓投资聪莱愆熬方案，篡最终鹃鏊标黪楚跫e 瓣e 一 疆茂s 。 e 艄院一热蠛s 鹣鬻塞分送是动态静，它髓着弼革浆羧蘩蕊、刽动 熊力、运行遮艘、蕊在蛾煮蕊方鹣壤道，弯邋篷等多耱辫豢寒决宠。不 溺瓣车脊不阐长发豁阈豢分嚣。蘧舞( 嚣弼一龇辐熬闵豢分嚣憝瓣态 的，即同列车、虽有围定牵引熏量、网筑的编组，假在不闯地点有 不涮长度的闭糕分区。 为了实现e 酩t c f a s 躐e 嚣t e 一漱s ，必然蹬瑷不少驻懿钦豫僖号很 少渗怒鹣菠零。瓣c 系绫中主要关穗技术魏据： ( 1 ) 蠢线驳囱移动懑嚣系统是凇s 熬芙键，潮魏e 8 褥串翔德梅戏 双陶数据通债鼹缀重要的阔题。 ( 2 弼车宠靛按零决定e 豁e 系统耀塞分嚣麓患帮终点继慧，蹩 g 驸e 系筑髂一个霪要部分。 ( 3 ) 捌孳究黎性检测跫在不爆鞔道惑路聪必须癸解决的瓣鼷，它 斑蔻美蓉裂弼率蓉绫安全懿重要零努，翔袋魏霉窕熬糕捻溅了麓 蹶，舅s 将是个缀严熏的攀故。 ( 4 ) 列车避行间隔蹑瓣计算系绞，关鬣别e b k 系缀中的a 扭、a 譬o 和a t c 的能力，它是e b t c 系统一个很煎鼹的问题，涉及的燕鬃因索 意：捌车熬糖确定位豹测定，对它免许豹误麓，定袋镣慧蒺檠频袋等； 享一魏之勰遥僚延翻，c 嚣氍系统设备魏嘲瘦鞋雩阚，遮爨黪楚收弼耱 威嵇息劐栽及髓徽豳反映的过程等。 瘁 j 京交递大学硬士学建论文 1 。3 国内外研究状况 l 。3 王毽逡c 零c s 磷窕获嚣 参照潜舔糠壤，缝合鏊溃、祆震求照发，犊系统条彳辛嗣鞠畿劐劳 等缀。c 麟系统铸= 系靛秘建原受唾是鹾迪西设备海蕊礁，车裴依缝露设 器缆设计，我鼠鹩锻c s 蓑展初步定为5 级： e 阢so 级：既荫线瓣控车模式。区阿轨道愈踌+ 站肉媳粥化+ 通 麓税攀信号+ 列车逡罨亍蓬控装嚣。 c l e si 级：瑟予繇蠢设备浚造静瓣p 系缀。瀵臻嚣肖线1 6 0 k 影h 浚 下躺隧段。针对中阕主要于线装冬现状，辩瓣有设备实行强纯教造， 在主体化梳车信号的基础上，通过补点，安黼瀑宵中国特色的点连式 a t p 。即主体化机率倍号( 区间、站内轨嫩电路进行强化改谶十故障 安全型机车信号) + 点式设备+ 安全型监控浆髓。 c t c s2 级：鏊予鞔道电黯信息兹勰p 系统。琏箍一辜鼗髂纯系绞 设计，车载设备有撬绦合；速度簸罄可采取大念除，逛可以溪取速发 躐离模式麴绫：蟪瑟嚣采蘧搂菝多痿惑瓿遴魄黪，邀哥聚耀数字辕遵 惫懿，并辚颤豁要鼹患式设备，维寝点连式矗羊p 。 e t c s3 级：基予鞭道电路释无线逶蔫 g s 渺r ) 麓矗羊p 系缭。软道邀 鼹谯实域区段占淄与列车完整瞧检查方瑟爨肖不霹替代戆优势：无线 通信( g s m r ) 在满足戏豳铁路移动信息网需求的黼对，又熊粼决信息 赢速率爵靠祷输，丽豢结合是援强互补。蒜麓默定位校验的点蠛设备， 袭绞黎蠢与瓣豁接簸豹先进毽。 e 氍s4 级：完全灏于无线遴甓稻s 争醛的a t p 系统。该系统其有移 动蠢劫闭塞的特，谯。氍闯占用靠g p s 和g s 渺r 塞时数据传输解决( 站内 仍需轨道电路) 。列车完整性梭查、定位校糖分别靠车载设铸和点式 设备突现，使得察外设备减少到最低程度。 e 簟c s 4 是基于无线传输信息豹歹车运行控制系统，惩蒸予无线通 信佼输平台实现移渤耀塞，峦r 嚣帮车载聆诞系统共黼完成铡车定位 移嬲攀完麓缝缝焱，撬鬣苓凌邋遘售号掇，搬毒黎务受麓车羧蕊号行 车。系绫薹菱氇戆遮嚣子系统蠢车载予系统，缝毯子系统愆戆嚣线院 赛中心墨嚣无线运倍缝谶设备；车载予系统包捺燹线邋蕊车载竣备、溅 遮搂块、车簸安全计舞橇及裂车完整幢埝蠢设器等。 题前，c t c s 标准麴制定 ：俸正在紧锣镦效她进行，涎一栎潦褥成 为中黧捌车捷铡系统建设靼发矮的准刚，可以聪决嚣蓠我黧铰鼹多静 撩潮落缓蔓不麓褰熬瓣戆，确僚我藿铁释豹列车按翱象绞蠢麓菠莛张 5 辍寨交运太学蘸圭学豫谂文 牟口互相兼容的方向发展，满足我国铁路既谢线提遮以缴嵩速铁路建设 的要求，实现铁路的跨越式发展。 i 3 2 隧外嚣c s 研究获嚣 凿乡 戮究e b 代鹣黠阕较早，技术发麓墩魄鞍俊，嚣麓辎辩魄较成 熟豹有欧洲捌车控制系统( e t c s e u r o p e a nt r a i f le o n t r ls y s t e 妨， j 毫美鹃毙避列车攘蒜系统( 矗t c s a d v 鞠e e dj r r a i ng o n t r o ls y s t e 犯， 强零豹避冀稳巍笼线懑嫠强车整裁系统( 激瓢彳一g 鳓p h t e ra 谢 r 8 d i 。a i 畦e de o n t r o ls y s t e 孺) 2 l 及美垂l 建e 薯器( r a d i o 嚣l e e t l 9 0 n i e t o k e nb i o e k ) 系统等等。下面将简要介缨欧测列车掩制系统。 欧洲列攀接澍袭统e s 设诗豹耪裘愚两了实现欧共拣内铁鼹控 铡蓉绕黪统一，扶薅减少攀载莰各，缭瓣隆壤旅簿懿褥。i 姆1 年，欧 渊铁路联强与九家信号遴信公司签订开发设备协议，掰虢已经制宠琏l 较为究誉的技术标准，丽且，在欧洲己缀m 开始试验馘商用。e t c s 橼准 规定了不周的腹用等级，其中，e t c s 第2 缀和第3 级规定以g s m r 露线 通信系统作为猁车拄巷l 镕患的转输遁邀。下蕊将介绍辨e s 各级麴特点 e ( 1 ) g s 第l 缀： 漱她丽馕譬系统魏主体，覆盖现膏的僚号系统，漾用阉定闭塞方 式。在线路上螯激黢渊点式应答器，分为黼釉，一静为露变信息废答 嚣，瘸予姆遮瑟信号辍瓣显示售惑筵输戮鬻上，璐飒车倍号熬方式显 示绘霉秘：嚣一耪建霜寇绥怠应答器，哭餮佟赣往嚣髅感( 瑟公墅榕) ， 褥予弼牵定镶。融辘通电路进行轨道窆阕梭查鹈列车凳整性捡套。在 钱鼹一b 镳设欧洲环线，列车通过环线时，可以提前接收魏方的镶譬信 惑。 ( 2 ) e w s 麓2 缀： 列= 萃运行控制命令由涎线闭塞中心( r b c ) 产生，通过无线通傣系 统g s m r 传送蒯列车上。威答器作为定标设备，用于列牟定位。利用 鞔遵窕精或计率虫设备遴行猁车占用检测釉列举完夔瞧检测。枫车债等 烫行车凭诞，越蒸嵇号为爵选，采取嚣蹙溺豢万式。 ( 3 ) e 强s 辫3 缀： 列车运行狡制命令融涎线闭塞中心( 船e 产受，遴过觉线通结系 统g s 渺r 转送剥捌车上。癍答器作为定探设备，用予捌车定位。车载 竣餐受蠢列车宠熬拣捻奁。稳车萋号菇行车毙涯，取淤遗溪信号，采 取移魂阕寨方式。 矗 j b 豪交通大学碳士学位论室 量。莲零文主嫠壤究的遗容 交予黼a s 条传下送鬻列车运霉亍控餐蓉缝蕊个擞复杂的系统， 褒捌车逡抒过糕审存在提多不确定魏因素，毽褥镑缝采耀的牵弓 计算 搂鍪褥弱熬距簿滚滚适应穆臻趣塞，萋予逶绉懿捌车遮嚣控亲l 系统懿 麓 嚣浚蘩麓谚变蹩秘集逶莹、控裁、诗葬魏髂鹣跨擎辩熬纛磊禳 强戆磅窕谍题，篓予锋耆擎誊 葶霾霹闻黪有限，兵巍良下方露敲了一些 探讨： 第辫综述了网内外c b t e 的研究和发展状况，c t c s 和e t c s 分缀及特烈。 第二濑撵缀努橱了e ：硇墨系统中地西墩锫靛继搦及翡能，无线 蕊骞审心黪缩稔及动麓，鼓及弛e 瓣痿惑弱娥璞酾对瓢繁辖范弱建 列辜逮拣潮黼瓣控露l 。 第三鬻主要磷究了摸釉裤经羽络在熨霉避黥阕滚控制孛魏应 羯；谗缨分辑了影嫡搠车运行翔疆躐离豹蠢关藩溪t 线爨坡瘦、翻动 辜、镶麓鞭麓、舔揍获嚣、舞车参数等，建立了麓予楼籀静羟鬻络兹 爨辜遣踪阕陵距溪摸登。 繁强露详缩分析了弼车车载设器与无线 l l 塞中。乏蠲静无线数 掭传输系统的缒硪方案，弗提出了g p r s 搀输方黎；设计了一种基于 嵌入式“n u x 嗣g p r s 的无线传输系统。 第五鬻总结了论文所傲的工l 乍，指出避步研究的方向。 7 翡蒙交通太擎璃士擎攮谂文 第二章c t c s 地面子系统 e 托s 毯鬣予系统包括凭线潞塞中心酃嚣线遂蔼溉瑟浚餐；蠢线阙 察中心就是使用无线通信手段的地筒列举间隔控制系统。它根据列擎 占翔情况、调度命令及进路状态翔掰管辖列车发事行车详可秘列举按 嚣蘩愚。掰镬弼麴安垒数餐逶遂季麓瘸予落妾遴信。 2 1 地面子系统的缝擒 基予遴蕊懿翻车运行按麓蘩绫戆建瓣予系统包攮燹绫耀纂中、 谶黼应蛰器和凭线通信地黼设备；笼线闭塞中心由控制主机、鼹示子 添统、记录予系统、无线通信网络等组成。地面子系统的结构如图2 l 所添。 ；困守 亨 r 王_ 1 i 磐接口 一一无线闭卜 i 。一 塞费心l !l |l t 。，。j l 黼2 一l 豫西予系统盼结秘 2 。l 。l 罴线闭塞中心瓣组成及功能 l 、无线阐塞中心静缀藏 无线瓣塞中心主要豳羧落日主帆、入撼器僮、g p r s 霹络搂瞪、鼷定 8 北京交通大学硕士学位论文 网络接 1 等构戒，翅瑟2 2 所示。 l 识髫系卜一 控带 l 一回曩留臻 统 。 主柑lk _ ig p r s 网络 人机界面卜一 i接口 图2 2r b c 的组成 各部分的功能如下： 擦潮主枫：它是无线瓣塞中心的中枢，管理移控制管辖范匿 瘫所骞歹习车，及时进行列车豹注秘稆注锩搡俸。它接受碉车定位信息、 列车运彳亍状态等信息，采集联锁信怠，叹及调度中心的调度命令：根 据这些信息形成列车控制信息，通过觅线通信接口发送给列车。 人机界面：显示r b c 及区间进路状态、r b c 控制范围内所有 的列车定像和速度信息、列车追踪运行情况等，本文将采用l i n u x 系 统的人机界面，利用g t k 图形界面软件进行人机界面编程，完全能够 满足要求。 g p r s 网络接口：与e t e s 车载设备进行无线通信，受资发送 和接收确车定位及状态信息，同时受赛信息传输逯遂的管理、加密并 检查矫接收信息的完整蛙。g p r s 网络接日应该能够实现一对多、不阆 断的通信，也就是说，无线闭塞中心的g p r s 通信接口应该与控制范 围内的所肖列车的g p r s 通信终端始终保持双向无线联系，实现r b c 与列车间的双向数据通信。 固定网络接口：负责传输无线闭塞中心与其他相邻无线闭塞 中心以及调度中心的数据通信，本论文中采用i s d n 网作为系统的固 定网络。 记录予系统：它是对r b c 管辖蟪区内所有运行列车的实际记 录：它们的速度麴线、至l 达或离开的瓣阀、发生的事故等信患。 2 、无线闭塞中心豹功能 r b c 怒c t c s 地面子系统的核心部分，具有以下重要的功能弘】： 对隧间所有列车运行核实计算，判断是否超速，证实各列车是 否建立了移动闭塞分区： 与区间各0 b e 数据通信： 显示区间列车运行实迹； 通信中的编码译码： 接受车站联锁系统的进路信患： 接受暇c 溺疫命令： 记录和打印所有管辖内列车行车实迹； 9 忿隶交逶大学疆士学攘论文 行车中特殊情况处理。 2 。l 。2 无线蠡塞中心对蔷息魏处理 无线薅塞中心负贲计算歹i 车运幸亍指令、绦诞猢车安全运行黪任务， 冀设备必须符合信号故障。安全技术标准，嶷餐高可靠性，所以，幽非专 麓计算极构成三重冗余豹计算枫系统应怒酋选，采磊3 敬2 的表决跟劂 w 撼商系统豹可靠性和焱全性。无线闭黎中心信息处理主要戗撩【2 l ： 接收列车占用捻查信息，确定列车对轨道区段占用情况： 接毅列车迸爨绥惑秘穗嚣疆速襞惑： 接竣裂享定链豫爨、速度售惠 接i 改调度中心的调度命令信息 根据列车定位倍息、进路信息、临时限速信息、轨道聪段占 用债息、调度命令信息以及中心数据库的线路参数等，确定其控制范围 肉锫列车的控制信息； 通过搀输通道商刭事发送控裁襞惫。 灸实瑗菇上售患羚疆嚣控裁 王务，无线阙塞中一玉狳了与烈车逡行 数掇交换外，遥与联镂慈统、调度中心敬爱褶邻无线闭寨中心遴行邋信， 如蹦2 3 所永。 图2 + 3 无线闭塞中心信息燮换示意图 无线淹寨中心接收求睡外部系统的数据被存储在不同豹内部数 舔艨中： ( 1 ) 列车静态参数数据库： 憩含鹱有利车的静态参数，峦枫车车辆数攫系统提供 1 8 j e 京交通大学硕学健论文 ( 2 ) 地面特征数据库： 该数据库包含r b c 控制范围内所有地丽设备的静态信息及特征， 这热信患的更新或者怒周期性的，或者基于漪求，取决于对地面设备 的激变殿状态。该数攥瘁瓣信息壶遗面特镬秘童氇巍坐标系悠慰系统提 餐，壤食软遵貔姆鬣，魏采瑟戆无线运嚣壤袋，坡邀，最大龛诲逮瘦 f 3 ) 列车注瑟袭数据痒： 包含瓣车的动态惯息。注册所有在r b e 控制下的列车。数据更 毅熬于以下情况： 列车编缎改变 产生了新戆刭车 数撼痒中缝蹙纛凑e b 蜀0 舞车谖翔琴遽孬嚣分。簿个舞车谈羯号 和下列的信怠相关： 列车特征 各种非发全信息 锁定的进路，列车位置和发送的运行权限数据库 该数据库包含r b c 控制下的所有地弱设备的动态信息。数据更 粉蒸予以下情况： 捌车移动著壤誊萁嬗置 设定了耨黪透路 连锁设器请求收回迸路 数据库中的信息幽进路标识进行区分，每祭迸鼹和下列信息襁 关： 联锁设蘩戆建西坐标 该遴鼹土瓣e 该避鼹上每个o b e 静运费权限 该进路上每个o b e 的最严格静态速度曲线 该进路上每个0 b e 的绝对位鼹( 地面坐标系) 和运行 方向 每个o b e 的安全信息( 如列车的运行模式等) 搿) 渗辑稠程录数据淳 记录装b c 中发生豹备耪事锌。 蘩予这些数攥黪孛提取豹售惑，弛c 至少完藏爨下熬凌魏： 谬信瓢鸯输久的无线信息斡有效靛 在需要时翼新列车数据 计算列车绝对位置 绘懑运霉亍收隈。子功# 2 包括： 将条镁定熬送爨程裂事稳联系 藏柬交运支学疆圭掌缱论文 控制列车间隔 检查进路豹有效性 计蒋速度曲线( 萃独，最严格鼹测，动态) 释赦一条蠲遵游避路 管理丢失的列牵 处理回收进路的请求 处理紧惫消惑 鲶嚣糙；e 靛越送交接 2 。l ，3 无线闭塞中心对列车的控制 i 、掰率瀚注瓣j 耩注销枣惩滔8 1 闭塞中心对列车运行的控制是通过列牟注册和注销机制实现的， 列车的注册垮注销机制主骚解决列车控制权的归属问题。所谓注册， 就憩捌车肉闭塞中心申请遴入r b c 的控制范翻，注嬲信患中包括列车 巍煎熬霞嚣、车载浚餐熬s 骐卡建蟪缡号、枢车静缡号薅蕊息。滚殛 成葫爱，翊攀裁处于r 转e 的控裁下。鼹谬注销，裁怒稽列车请求黼离 r 8 g 的控制。 在闭塞中心注煅成功麴列车，控制塞飘都会生成该捌车的注册表 镲怠。茳戆袭的内容翔表2 l 囊示，毪攥：攀载设蓊s l 赫卡瓣拣缝编 号、位置、上行下行、逮疫r 赘编零等。瓣塞中，心较据弼车注黪戆 先后顺序，周衙复始地陶注册表中的蹰裔列车发送鳓车闻隔控籍信 患，控砖4 列车的运行，闭塞中心也只向注册表中的列车发送机车信号 麓慰。因_ l 蕊：，遮嚣在线黪上豹囊车，必缀在r 毵注辑，才戆处予r 既 瓣控翻之下，才裁收到r 聪戆控割藩患。警烈革骚漆r 鼹戆控制戆霭 时，列车向潮塞中心发送注册信息，请求脱离r b g 控制。列车注销艏， 闭塞中心将该列车的注册信息从注册表中删除，因此，注册表总憋动 惑更新的。 裘2 一l 翻车渡船袭 在殴e s 车鼗竣蛰塞漤游，首先自掰在戆闭塞中心袋送注爝髂感， 请求闭塞中心的控制，农鳓车运行过程中，当运行副一些固定的应答 器的地方，列车将接收到些特殊固定僚息，然后就谶行列车控制舱 1 2 北京受嗵大学硕士学位论文 交换操作，对蠢前方的闭塞中心送行注册，然后对瓒在控帛l 它的溺塞 中心进行列车注销，并且在列车运行过程中，列车将不断地从一个r b c 驶向r b c 时，列车依次接受备r b c 的控制，瞄此，不断地向各r b c 发 遴注册和注销信惑，e 羊c s 车载设备不断在各r b c 控制箍围之闻切换， 即列车的控制权的交接。 2 、列车控制权的交接 在c t c s 系统中，无线闭塞中一心郄有一定的控制范囤，剜车从一 个闭塞中心控制范围进入到另一个闭塞中心控制范围内时，必需在两 个闭塞中心之间进行控制权的切换，也就是列车的控制权的交接问 越。 r b c 的控制范围是用应答器来分割的，也就是说襁两个r b c 控制 范围的分界点处安装应答器，当列车通过应答器时，车载设备( 查询 器) 接收到一定的信息，然后将进行控制权的交接操作。r b c 的控制 澈围如图2 4 所示： 图2 4r b c 的控制范围图 列车农r b c a 范露内受a 无线闭塞中心控制，车载设备与r b c a 进行双向通信，运行到r b c b 后接受船c b 的控帝l ，在两r b c 控制范 围内的分界点处，两r b c 的控制范围有一定的重叠范围，此时列车可 以接收到隧个闭塞中心的控制信息，但是在一个对刻只能有一个闭塞 中心进行控制列车运行，并且在此时进行列车控制权的切换操作。因 此，列车车载设备必须有两个g p r s 无线通信终端设备，一个情况下 只有一个工作，只套在要发生控制权交接时瘩动另外一个跟列车运行 前方的闭塞中心通信，迸行通信连接操作，当连接建立之后，关掉前 面正常工作的那个终端，这样就顺利地可以进行控制权的交接。 如匿2 5 赝示，列车从r b c a 囱r b b 运行辩，纛嚣个阙塞中心 之间进行交接的过程如下： 当列车越过。点的应答器时，车载查询器将接收到应答器传 来豹列车的位置售息以及薪方b 无线闭塞中心的编号秘垃址信息后， 向b 闭塞中心发送淀册信息，向a 闭塞中心发送位置报告和请求注销 信息以及b 闭塞中心的编号和地址信息。 8 闭塞中心收到列车的注艚镕患看，遂幸亍列车豹注艇处理，向 列车发送注册确认信息，然后a 闭塞中心收到请求注销信息后，确认 就隶交通大学硬圭攀键谂文 列举挝鼹和b 闭塞中心信息凭误后，向列车发送同意注销信息，列车 向b 发送嗣懑接收控制信息确认，b 就发送控镣4 储息盼列车，这样表 嬲穗经接管了测事的技铡投。 烈车牧列r b 一转魏菠裁萤惠嚣，趣r 8 0 矗黢邀鞭开连接潺交， 并海r b c 一8 笈邀翻车露憨。 r b e a 瓣麓车发送添开连接确认镶戆，与列车鞭开连接。至蘧， 麓车运行控肇彀戆交接藏完簸，列车浆运行魏交鼢e 转控潮。 爨2 5 列举攘蔫l 蔽交接遘穗孛豁傣憝交抉罄 3 、r b c 辩瓣管辖蠹嬲车运孬靛控剖 笼线闭塞中心对所藤范围蠹嚣毒菇率遮褥韵按裁，怒一鼯多瓣楚 涮方法，本文采爝c s 结构进行编程控制，一越别车开始进入冤线瓣 懑中心控制辩闭内时，首先进行的是列车的注册操作，当注册党后， 觅线闭塞中心将接收及记录该列车的一魑静态和劫滁数据，并且将此 列车的涟册德想加入潮闼塞中心的控制洼辑袭中，然精，闭塞中心采 掰凌谗注爆袋翡方式黠掰控潮莛霞蠹鹃掰肖髑车避露捺潮，嚣鬼接受 鼗镶髂患骇溆澜度余令，皇覆羁车控毒蘩纛，遴道秃绫溺络与：蘩载设 备避行逶髅，接受列车靛定位基惠霸蘧凄德感等，发送鞭车技籁穰慧 剿车载，遂耧藏霹黻完整逸完残黯簧有穰车豹一次控测，警鸯爨车串 毒注镇懿，涎线隧塞中心薅该囊车静注黪落塞甄淀黼装孛瓣狳，嚣薅 鼹鞠邻戆下一令无线瓣塞中心莲霉亍燕毒蔽懿交接撩终，实瑷慰磷车区 阗斑连续控制。 零文瓷擞绽翅塞中，如藏娄戳予隧终缀程串静鼹务器，篷翘运行黔 1 4 北京交通大学硕士学位论文 列车就爵作怒客户端，这样就可以基于l i n h x 豹e s 络秘进行网络遵 信编程，濑然，在通信的过程中，将完全考虑到列车的特殊情况，当 有列车发生攀敞时，无线闭塞中心将产生中断信号，滋行中断处理， 这样更瓣合爽鞣的运行漕况。 2 。2 地西予系统的透信模块 2 2 。l王s d 瓣隧 综会渡务数字随i s d n ( h t e l 辩t e ds e f v i c e sd i 痊t a l 柳o r k ) 是将 话音、数据霸瀚缳等业务综合在一个阑内，弗用统一的数字形式处理 各种不同通恪娥务的网络。只要设置了能够与各种通信网接续的i s d n 终端交换桃，并提供标准的用户一网络接口，用户就可通过一条用户 线，利用镑秭通信媒震进 亍逢信。 i s d n 分为窄带和宽带两种。通信能力在2m b 8 以下的称为窄带 综合业务数字嘲( n i s d n ) 。目前在嘲内开放的所锶i s d n 线通其实 都是牵带综合婕努数字鼹。照i 舞速访翔器辩髂惑潮( 弛甄t 蹦l e t 或e h l n a e t 等) 是秘薷辍癌i s 测应瘸既主要方斌。辩于这静应 爱，i s 戮翅声狳霉要蕤畜一条逶信缓和一令l s 黼譬褥岁 ，透露要鬏豢 羹基瓣实际痰溺逡撵不嚣夔终溃设备，惫蕹髓i 、揪、融、i s n 瘸 卡、n t l 耧槲l + 等。其次，至s 可骧蘑素实繇髑域潮互连秘远翟接 入，这时强需要配鬟i s d n 路由器等设备。拥簿pc 枫、髂d n 网卡、 多攥体处聪软件硬停、摄像系统和语音系统游浚蛰。塌户还w 以秘 用i s d n 柬开“会议电视”，适于家庭及小型办公黧的_ 陂用。 ( 1 ) 用户一网络接口原理 各秘终溺猩塔d n 用户一孺络接园上豹参考酝鬣磐图2 6 所示 伽 蓬2 喝 s 秘爱产一霹终接盈参考瓣嚣 参考黪嚣中瓣凌戆缝l 、霹! l 、霹1 2 窝叛为实疆瑟露功麓瓣款 疆传，它髑麓功熊麓： 鼷绍终端l ( 黼1 ) ：程当一个焉户或终端，包搔与物理层糟关豹珐 能寮交通太学磺士学健论烹 戆。铡_ 麴，线路维护、接舞终端。 繁el ：又n qi s 洲标准终端设备，是符合s t 接目的标凇数字设 备。如数字电话机、g 硅传真橇簿。 t 嚣2 ：棼i s 涨栋溅终端。它不褥合s 履接秘标准，瀑缎张魏转 换，方缝攘入l s 黼标准羧嚣s 露搂鞠。锈麴羚枫、模数泡诿搬、g 3 传_ 爨筏簿。 鞭：终端适配器飘煳i n a la d a p l e f ) 。它完成邋醚渤簸( 镪话速率适 配以及协议转换) ，馊j # 搽礁i s 淋终端t 馘熊按入n i s 渊的标漆接口。 一般张掇然融个模撅魄话接蜀彝一个r s 2 3 2 竣v 。2 4 数攒辩，掰个模 羧惫活溺可戮蔓逐，pe 蔽经嚣s 2 3 2 e 或￥，2 菝鼗霹在黔 s 淡土爨 s 4 ( 影s 绫i 2 8 k 8 s 豹遮率传送鼗撵，夺兹瞧可敬与遴常鹊瀚d 燃互逮， 曩祷懿瓣目的t a 有时檄稼为i s 黼鹾o d 锄。张遥包摇p c 搬艇瘸的i s 蹦 p c ”举。n t l ( 一类网络终端) ：n t i 是完成接口转换功能的设备。它把各 国不同的u 接口转换成国际统一的s t 接阴。n t lp l u s ：懿成了n t l 和似的功能，是完成i s d n 网络中u 接口和s t 按口之间转换工作并 向用户提供标准模拟电话接口的网络终端设衢。n t lp l u s 综合了n t l 和强的部分功能，缀构樱对麓蘩。 ( 2 ) 鞑懿逶酝 l s 淤终湍遥酝嚣丁纛笼l s 聪熬缀瓣设备，程i 苫滁建议书1 4 l l 孛， 蘑参蹲点帮功惩群煎橇念勰定了l s 淡鼹户潮络接日的模型，魄定义 了终端遗配器戳在网络黼置点豹缝位。慰申；tel 跫第一类i s 烈 终端设备，可赢接接入i s d n 网中；t e 2 是通僚瀚中运行的饕i s d n 终端 设餐，霹透过t a 适醚遴入i s 豫礴。 辇蘩，在邂话逡稳数豢溺孛嚣嚣装主要i 夔蕊终端竣器露鹳鼗奏 穰、= 线模瓠露活税、可视图文终端、x 。2 5 分缀终端、w 辘等，剩鼹 t a 澈浠对设备本身避行技术改造，就可以将它们适配进入i s 渊髓，使 它稍枣耀网络提供的撇努，耀当于为这些廉价豹锩统设备攒船了高性 能，瓣瓣极大地保护了翔户的投资，爨有缀嘉豹露际经济价值。为此我 们研制种终端适配器t a ，这是国家“八聂”敬关项皤，戮簿已在 ! s 洲突捌嘲上进萼亍。 篷2 一? 强翡霪络酝餮蠢 1 6 熊裳燮通大学硕士学位论文 它粪裔毅下羧疆秘邋鞑甥簇： 繁裔异步接秘，w 将艇有异步接口鲍设备，翔p c 褫遥耀刻i s d n 瀚中。 菊露磷步接弱，阿将景餐同步接口瓣设餐，如x 。2 5 分缝终端逡 嚣囊l s 淤鞠中。 繁蠢二线裰掇锻活缓霜，霹将g 3 铸囊撬、横季鼗瞧淫糨教可褫霆 文( 善e l e t e x ) 终蠛邋酝猁 s 烈耀中。 转身带霄输入键盘、液晶显示屏和鼹线魄话手礴接翻，可佟为 i s d n 电话机使用。 带商标准的s t 用户一网络接口，通过接口和接口协议，缀网络 与嘲终另一侧的设备谶行数据、话音通信。 2 。2 。2 秘然溪络 g p 赆( g e 玲e r a 差p 牲c 妇fr a d 泌s e r v i c e ) 随络可戳覆盖逡藤设备秘事 载设蛰，为它翻提供逶续的、隶久在线豹、取两邋祭的信息绩输瀵遂。 车载控测烹极接受戮翻车黪懂嚣鞠速度等信怠邋避g p r s 舞线邋镶模 块转送绘辘覆茏线翅褰中心，麓| l 雩霾塞孛心穗戆避g p 瑟随终溺爱事 车载控制设备传送到车的羧靠l 霞意等。 稷糍实际系统熬绐襁，簧实褒无线菠寨中。如豹控制逻辑，车辩 g p r s 无线终端应该实现对多、不间断的通信。也就是说，r b c 娥线 模块应该与控制管辖范围内的所有列车上的无线终端保持双向光线 通信，所裔列车茏线终端在r b c 无线终端的控制下实现r b c 与列率之 闯的双内遴信。 g 滁s 怒g 瓣强8 s e2 + 孳 入赡菲露重要熬癍褰之一，与g 秘嗽路又 换耱魄，g 鞭s 非常羹簧熬德点怒弓| 丸了分组交换g 力剩掇g p r