轨道电路计算机编码-V013

ZPW-2000A轨道电路

计算机编码技术北京全路通信信号研究设计院2006年08月

CTCS2列控系统

计算机编码技术的研究

轨道电路与列控中心接口

环行道试验准备目录CTCS2列控系统总体描述系统构成工作原理地面子系统总体描述基于轨道传输信息的列车运行控制系统。面向提速干线和高速新线，采用车-地一体化设计。适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。系统构成工作原理地面列控中心通过轨道电路检查列车对轨道的占用及完整性，并根据轨道占用、列车进路及限速等信息，处理产生运行许可信息，并与相关线路参数通过轨道电路＋点式应答器发送至列车，列控车载设备通过对运行许可信息的处理，产生连续速度监控曲线，实时监控列车安全运行地面子系统

列控中心：根据其管辖范围内各轨道的轨道占用、列车进路、限速、边界条件等信息，确定各列车运行许可信息，并通过轨道电路+点式应答器实时传送给管内各在线运行列车轨道电路：

检查列车对轨道的占用；为车载设备提供连续运行许可信息；检查列车的完整性。

应答器：

为车载提供一个完整制动距离范围内的线路信息、临时限速及轨道电路信息；向移动列车提供其准确的位置信息；计算机编码技术的研究概述研发过程系统结构系统功能硬件平台接口实现编码原则系统特点概述

轨道电路计算机编码技术应该在列控中心中实现列控中心与轨道电路通过通信接口连接，传输编码控制信息和轨道占用信息轨道电路采用计算机编码方式时，可以取消轨道继电器按照车站管辖范围，将全线轨道电路分配给相应的列控中心管辖列控中心之间通过通信方式传输边界信息计算机编码需要考虑轨道电路方向控制在设置区间通过信号机的线路，需要控制区间信号机点灯研发过程（1）自2002年ZPW－2000A轨道电路鉴定以来，为实现计算机编码进行了一系列工作

2002年7月开始，对预留的CAN总线通信接口进行完善，并以增加通信盘，管理机柜内部设备，实现与外部的统一接口

2002年9月～2003年10月，与上海厂合作完成改进机架形式的轨道电路试制，并进行了室内试验

2002年8月～2006年6月，实现继电器接口方式的计算编码，在北京地铁实现连续近四年的试验

2004年1月～2005年3月，与北信厂合作19英寸标准机柜形式设备试制，并进行了室内试验2004年4月～2004年11月，与西门子合作，继电器接口方式的计算机编码，并完成联调试验

2005年1月，与北信厂合作既有机架形式的设备试制，并完成室内试验，实现与既有线列控中心联调，完成与基于K5B的列控中心的联调研发过程（2）配合ZPW－2000A轨道电路工作对列控中心和计算机编码技术进行研究

2002年6月至今，ZPW－2000A轨道电路鉴定后，以地铁ATP数字轨道电路编码为基础，借鉴秦沈线的方式，开始研究计算机编码技术

2002年8月～2004年10月，完成基于DS6－11的双机热备计算机平台的列控中心，实现室内联调，并在地铁进行现场试验

2004年1月～2006年4月，完成基于K5B－MC计算机平台的列控中心，并实现与轨道电路的室内联调

2005年5月～2005年10月，完成基于既有线列控中心平台的计算机编码，并完成室内联调试验系统结构系统功能根据轨道电路提供的基础信息，产生轨道占用信息计算控制范围内各个闭塞分区，前方闭塞分区数，并通过轨道电路低频码，传送给车载设备根据列车进路、信号显示、区间状态，控制站内轨道电路低频发码根据区间方向、列车进路，控制轨道电路方向继电器根据轨道电路低频信息，控制区间通过信号机点灯为微机联锁提供轨道占用信息为邻站列控中心提供编码用边界条件硬件平台（1）硬件平台（2）计算机编码技术的研究－接口实现概述与轨道电路接口与LEU（CTC分机、非K5B联锁）接口非数据通信方式接口

125MLAN接口概述（1）序号名称接口类型属性1与轨道电路接口CAN总线安全通信接口2与LEU接口RS422或电子终端安全通信接口3非数据通信接口方式电子终端安全通信接口4与相邻列控中心接口125MLAN安全通信接口5与分（主）列控中心接口125MLAN安全通信接口6与车站联锁接口125MLAN或RS422安全通信接口7与CTC车站分机接口RS422非安全通信接口8与微机监测接口CAN或RS422非安全通信接口概述（2）与轨道电路接口（1）采用安全通信协议信息编码采用冗余编码方式，增加码距；数据帧中，除CAN通信控制器的16位CRC校验外，对每个数据包增加16位CRC校验；在数据帧中增加随机码，保证数据更新；

CPU1和CPU2采用不同通信地址，其数据分别传送，由接收端对分别接收的数据进行逻辑处理；通信逻辑地址冗余设计，编码发送采用点对点；双CPU采用不同的设备地址线，设备地址线有校验。与轨道电路接口（2）与LEU（CTC分机、非K5B联锁）接口非数据通信接口方式（1）非数据通信接口方式（2）非数据通信接口方式（3）125MLAN接口编码原则（1）序号信息名称频率Hz含义F1H码29.0要求立即采取紧急停车措施F2B码27.9表示按站间闭塞反向运行，机车信号机显示一个白色闪光灯光F3HU码26.8要求及时采取停车措施F4L7码25.7准许列车按规定速度运行，表示运行前方9个及以上闭塞分区空闲F5HB码24.6表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号F6L4码23.5准许列车按规定速度运行，表示运行前方6个闭塞分区空闲F7L6码22.4准许列车按规定速度运行，表示运行前方8个及以上闭塞分区空闲F8L5码21.3准许列车按规定速度运行，表示运行前方7个闭塞分区空闲F9U2S码20.2要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和一个黄色灯光编码原则（2）序号信息名称频率Hz含义F10UUS码19.1要求列车限速运行（默认限速值：80km/h），表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路，且次一架信号机开放经道岔的直向或18号及以上道岔侧向位置进路；或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路F11UU码18.0要求列车限速运行（默认限速值：45km/h），表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置的进路F12U码16.9要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，表示运行前方1个闭塞分区空闲F13LU2码15.8要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色灯光F14U2码14.7要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光编码原则（3）序号信息名称频率Hz含义F15LU码13.6准许列车按规定速度注意运行，表示运行前方2个闭塞分区空闲F16L2码12.5准许列车按规定速度运行，表示运行前方4个闭塞分区空闲F17L码11.4准许列车按规定速度运行，表示运行前方3个闭塞分区空闲F18L3码10.3准许列车按规定速度运行，表示运行前方5个闭塞分区空闲编码原则（4）追踪运行编码原则（5）机外停车编码原则（6）正线停车编码原则（7）侧线接车（12号道岔）编码原则（8）侧线接车（18号道岔）编码原则（9）正线发车编码原则（10）侧线发车（12号道岔）编码原则（11）侧线发车（18号道岔）计算机编码技术的研究－系统特点安全性可靠性可维护性工程设计工程施工工程造价安全性（1）计算机编码基于2×2取2的高可靠安全型专用计算机平台，单系统为总线同步比较的故障－安全双重CPU

总线比较器以时钟为单位，对双重CPU的处理经过、处理结果进行对照检查，可以做到对CPU及周边器件故障的早期发现，屏蔽对外输出或停止CPU动作，对输出做安全侧处理。处理器以一定周期执行所有的处理，必要的硬件资源在规定的周期内会全部被访问到，对外部的输入和输出在规定的周期内全部进行更新，软件在执行过程中将输出交变的定时监视信号WDT，标志所有处理按照规定周期正确执行

WDT信号接受故障－安全驱动电路（FSD）监视安全性（2）软件诊断程序，对总线比较器检查不使用的部分（如未使用的内存等），以及实现故障－安全功能，和完成冗余系统管理用到的特定的硬件资源进行诊断监视。总线比较器在双重CPU比较一致时输出交变信号。发生不一致时，停止输出交变信号。故障－安全驱动电路对总线比较器输出的交变信号和WDT交变信号进行监视，当有一方停止变化时，将从物理上（切断输出电路电源）屏蔽对外输出。对输入信息以单重故障为单位进行故障检测，发现异常时，对该装置的输入信息做固定为“0”的安全侧处理安全性（3）

系统设备具有自检测和安全检查程序。检测程序在系统初始化时对系统的资源进行检测，运行中对系统网络通信和输入输出接口工作状态进行测试。安全检查程序对应用程序任务模块的运行状态进行监视，对关键信息代码的合法性进行检查。发生错误给出报警和错误指示，停止执行相关任务，直到停止运行单机的应用软件对以不同方式得到的数据进行与处理，保证输入数据的安全性与安全行车有关的信息在主机内部采用冗余编码方式存储，在自由状态下安全侧码与非安全侧码出现的比率不小于255:1

通信传输中采用冗余编码、正反码多重传输控制和CRC校验等多种手段，使数据传输的安全性得到充分保证。

可靠性（1）硬件运行平台选用2×2取2的高可靠专用计算机平台，该平台中安全性计算机、输入输出接口、系统内通信接口、系统间通信接口，均为二重冗余设计。为保证单系统设备的高可靠性，对元器件的选择和使用进行控制，提高印制电路板的加工质量，严格控制设备生产的工艺、流程和检验。

采用降额设计，保证元器件或设备工作时所承受的工作应力适当低于元器件或设备的额定值，从而达到降低故障率，提供可靠性。进行完善的结构和热设计，减少环境限制（例如：加装空调），保证设备运行于良好的环境。

可靠性（2）使用成熟、可靠的操作系统作为软件平台；计算机编码软件开发，运用软件工程方法，严格控制软件开发流程，按照软件工程规范执行软件文档的编制和审核，提高软件质量；计算机编码软件做到模块化、结构化、标准化设计，并采用计算机辅助设计工具生成工程数据，减少人工输入造成的错误。变更线路不需要修改软件和数据结构，保证软件的稳定性；使用成熟可靠的编译器，选用可信的编程语言，制定并遵循统一的编程规则建立完整的软件测试系统，对应用软件进行全面系统的测试

可维护性

设置检测维护终端，对系统内各设备的运行状况进行实时监视检测维护终端具有实时显示、报警、记录、历史恢复、统计分析、维修建议等功能检测维护终端可以实现远程监测功能检测维护终端可以通过RS422或CAN总线与集中监测实现接口降低维护难度，实现板级更换维修所有连接线，均采用插接、压接方式工程设计大大降低工程设计的工作量采用自动＋人工测试的方法，降低设计审核的工作量提高工程设计的质量简化闭塞系统与其他系统的接口为使用站内一体化轨道电路，全线区段有码降低难度工程施工降低室内工程施工工作量和难度提高工程开通的效率

设备占用空间大大减少大量采用标准件，采用插接、压接技术，降低对施工人员的要求，减少施工所使用的设备工程造价可以在一定程度上节省工程造价取消站间联系电缆，采用光纤通信进行站间联系节省一定的房屋空间和