基于车-车通信的列控系统行车许可生成方案探究
来源:用户上传
作者:
摘 要：为保障列车行车安全，解决基于车-车通信的列控系统在改变车-地功能后行车许可生成问题。文章在阐述基于车-车通信的列控系统架构的基础上，提出行车许可生成的基本原则和方案，分别从列车出车辆段、列车区间追踪运行、列车在岔区运行的正常场景和列车通信超时的故障场景，研究行车许可生成方案，为基于车-车通信的列控系统的技术方案提供参考。
关键词：车-车通信;列控系统;行车许可
中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）17-0142-02
Abstract： In order to ensure the safety of train operation， it is supposed to solve the problem of movement authority generation of train control system based on train-to-train communication after the alteration of the train-ground function. On the basis of expounding the architecture of train control system based on vehicle-to-vehicle communication， this paper puts forward the basic principle and scheme of train movement authority generation. From the normal scene of train departure depot， train section tracking operation， train operation in the fork area and the fault scenario of train communication overtime， this paper studies the train movement authority scheme， which provides a reference for the technical scheme of train control system based on train-to-train communication.
Keywords： train-to-train communication; train control system; movement authority
基于車-车通信的列控系统是在既有地面为控制核心的列控系统基础上通过车-地功能的重新分配而研发出的新型列控系统，通过列车的信息主动获取技术，实现车车通信，使车载设备能判别列车的相对位置关系，自主生成行车许可。通过将地面设备的部分功能集成于车载，优化系统功能、减少地面设备，同时减少轨旁设备的调试及维护工作，从而达到优化信号系统、降低系统建设成本的目的。当地面设备不再负责生成列车运行所必须的行车许可后，车载设备如何通过主动获取地面设备提供的线路及列车运行信息，判别列车相对位置关系，生成行车许可已经成为基于车-车通信列控系统需要首先研究的技术难题。
1 基于车-车通信的列控系统架构
与传统列控系统架构不同，在基于车-车通信的列控系统架构中，重点对车载设备进行了提升，丰富了车载设备的功能，将部分地面设备的控制功能移到车载设备中，使得车载设备拥有更多感知信息及对列车的主动控制功能。基于车-车通信的列控系统包括地面设备、车载设备和轨旁设备三个层次。其中地面设备由列车自动监控（ATS）、列车资源管理库（SDB）组成;车载设备的核心部分由车载控制中心模块（TCS）、行车许可（MAM）和速度防护模块（SPM）三部分构成，还有其他一些外围模块如DMI等;轨旁设备包括轨旁目标控制器（TSC）等如图1所示。
基于车-车通信的列控系统中，ATS对列车进行实时的监督与控制。SDB管理线路上的列车位置信息、IP信息以及ID信息，通信故障列车信息，以及故障列车产生的故障区信息，为生成列车行车许可提供静态信息。当列车进入TSC管辖范围时，TSC负责建立车地间通信，将实时轨道状态信息提供给车载和ATS，接受并处理ATS和车载设备对道岔资源的操纵命令。TCS负责与其他列车进行列车数据交换、前车识别等，为行车许可生成提供移动障碍物信息。MAM负责根据各模块提供的动态障碍物和静态障碍物信息等，生成行车许可。
2 基于车-车通信的列控系统行车许可生成分析
针对正常场景和故障场景，分析基于车-车通信的列控系统行车许可生成方案。
2.1 正常场景下行车许可生成
（1）列车从车辆段出发。本列车从ATS获得运行计划后，从车辆段出发，经过应答器组后息，与SDB建立通信后，向SDB发送本列车的列车信息。同时SDB将线路上所有列车信息、故障缓冲区信息发送给列车。收到SDM的信息后，本列车呼叫线路上所有列车，并建立通信，建立通信后交换列车位置、速度、方向等信息。通过列车数据的交换，本列车仅将当前运行线路前方最近的列车识别为前车，并维持与前车的通信会话，断开其他列车的通信。至此本列车根据前车位置、通信故障列车形成的缓冲区信息等生成行车许可。
（2）列车在区间追踪运行。本车在区间追踪运行中与前车和SDB保持通信。在以下情况时会触发本列车识别新的前车：a.前车超出本列车的进路范围;b.本车判定为有前车，但与前车通信超时;c.本车判定为无前车，但进路延伸;d.本车行车许可缩短至TSC处，后进路延伸。
（3）列车运行至岔区。若在本车运行线路中存在道岔区域，当列车驶入TSC管辖范围时，列车与TSC建立通信，TSC将列车进路上的道岔位置状态发送给列车，用于列车判断。 当列车判断该道岔资源没有被其他车占用，且道岔位置与进路相符，则列车设置占用该道岔资源，同时触发列车识别新的前车。当列车识别出新的前车后，延伸行车许可，否则以TSC管辖边界作为行车许可终点。
当列车判断该道岔资源没有被其他车占用，但道岔位置与进路不相符，则本车会向TSC发送将道岔扳动至与进路相符的操纵命令，当道岔转换至规定位置后，列车设置占用该道岔资源，同时触发列车识别新的前车。當列车识别出新的前车后，延伸行车许可，否则以TSC管辖边界作为行车许可终点。
当列车判断该道岔资源被其他列车占用，需要等待道岔资源空闲时，才能向TSC发送将道岔扳动至与进路相符的操纵命令，当道岔转换至规定位置后，触发列车识别新的前车，当列车识别出新的前车后，延伸行车许可，否则以TSC管辖边界作为行车许可终点。
2.2 故障情况行车许可生成
（1）列车与SDM超时。列车在运行过程中与SDM通信超时，SDB标记列车为故障列车，并将最后一次收到的该列车的有效位置且考虑一定的安全防护距离作为该故障缓冲区，同时将该故障列车的信息和故障缓冲区信息发送给线路上其他列车。
（2）列车与其他列车通信超时。若列车出车辆段时，与其他列车通信超时，列车将通信超时的故障列车信息发送给SDM，SDM将其标记为故障列车，并在计算出故障缓冲区后，发送给本列车。若列车在区间追踪运行时与前车通信超时，列车将通信超时的前车信息发送给SDM，并将最后一次收到的前车位置且考虑一定的安全防护距离作为行车许可终点进行安全防护。
（3）SDM的故障列车信息。当列车收到SDM的故障列车信息，且该故障列车为本车的前车时，本车将故障缓冲区边界作为行车许可终点进行安全防护。
（4）列车与TSC通信超时。当列车与TSC通信超时，列车则以TSC处作为行车许可终点进行安全防护。
3 结束语
随着列控系统的发展，基于车-车通信的列控系统是中国列车控制系统未来的发展方向。基于车车通信列控系统行车许可生成方案的研究，解决了车-地功能分配改变后，不再由地面设备提供行车许可的问题，有助于加快完善基于车-车通信列控系统的整体解决方案，由于行车许可事关行车安全，还应进一步结合基于车-车通信列控系统整体技术方案，不断优化和完善。
参考文献：
[1]徐纪康.基于车-车通信的新型CBTC系统分析[J].铁道通信信号，2014，50（6）：78-80.
[2]程剑锋，田青，赵显琼，等.下一代列控系统技术方案探讨[J].中国铁路，2014（12）：32-35.
[3]王鹏，李开成，刘雨.车车通信技术在列控系统中的应用研究[J].铁道通信信号，2016，52（07）：62-65+70.
[4]吕继函.一种基于车-车通信的新型列控系统进路防护设计方法研究[J].铁道通信信号，2018，54（06）：19-22.
[5]徐纪康，贾森，许琰.基于车车通信的新型CBTC系统中的道岔控制功能研究[J].铁路通信信号工程技术，2017，14（03）：47-49.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15241445.htm
