臨時限速報文動態(tài)組幀的應(yīng)用研究

王素姣,吳 建

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司通號院,北京 100055；2.武漢鐵路局襄樊電務(wù)段信號技術(shù)科,湖北襄樊 441000)

1 概述

當(dāng)前已經(jīng)實(shí)施的CTCS-2級列控系統(tǒng)中,有源應(yīng)答器報文由列控中心存儲并選擇。采用該種方式,列控中心存儲量有限,限制了應(yīng)答器報文的存儲數(shù)量,從而對臨時限速的下達(dá)帶來諸多限制。兩站(含中繼站)一區(qū)間加一制動余量范圍內(nèi)僅允許設(shè)置1處臨時限速。臨時限速等級設(shè)45、80、120、160、200、250 km/h 6檔；區(qū)間及站內(nèi)正線臨時限速區(qū)域以閉塞分區(qū)為基本單元。該方式的缺點(diǎn)是臨時限速設(shè)置不夠靈活,不能很好地滿足運(yùn)營維護(hù)的實(shí)際需求,且列控中心預(yù)存儲報文的數(shù)量也相當(dāng)龐大,給列控中心的數(shù)據(jù)編制和驗證帶來了極大的不便。

因此,對臨時限速報文動態(tài)組幀進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)根據(jù)輸入條件實(shí)時完成臨時限速報文的編譯和發(fā)送,可極大緩解列控中心報文容量壓力。同時,可使臨時限速從影響范圍、限制速度值等方面更加精確,使臨時限速設(shè)置更加靈活,以提高運(yùn)輸效率。

2 臨時限速信息包結(jié)構(gòu)分析

列控中心應(yīng)答器報文數(shù)據(jù)由于疊加了臨時限速信息包的不同組合,使得列控中心報文數(shù)量成幾何倍增加,這給報文的編制和校核帶來了極大的麻煩。臨時限速報文的動態(tài)編譯將極大地緩解列控中心存儲報文數(shù)量壓力,實(shí)現(xiàn)由“存儲—條件—選擇—發(fā)送”過程向“條件—編譯—發(fā)送”過程的轉(zhuǎn)變。

對臨時限速報文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析如表1所示。

表1 臨時限速報文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

2.1 驗證方向

對于每個有源應(yīng)答器臨時限速包的方向有效性,在動態(tài)編譯情況下,完全等同于線路當(dāng)前方向,即列車正向運(yùn)行則正向有效,反之則反向有效，如圖1所示。

圖1 有源應(yīng)答器臨時限速報文驗證方向示意

對于車站內(nèi)的有源應(yīng)答器,僅當(dāng)收到聯(lián)鎖的進(jìn)路編號后,對于進(jìn)路上的應(yīng)答器才發(fā)送相應(yīng)報文,如辦理B1至B7的正線通過,B1和B7的臨時限速報文均為正向有效；如辦理經(jīng)過B1、B3、B5、B7的側(cè)線通過進(jìn)路,B1、B5、B7均為正向有效,B3發(fā)送預(yù)告報文。即站內(nèi)有源應(yīng)答器可由進(jìn)路屬性來確定,根據(jù)站內(nèi)應(yīng)答器的布置情況,對應(yīng)每個車站逐條進(jìn)路建立經(jīng)過的始端應(yīng)答器及其方向。

對于中繼站的有源應(yīng)答器,其臨時限速報文的驗證方向由區(qū)間方向決定,當(dāng)區(qū)間方向為正向時,則限速報文正向有效,反之則反向有效。

2.2 臨時限速信息有效區(qū)段長度

當(dāng)一個管轄范圍內(nèi)可設(shè)置多處臨時限速時,不管是進(jìn)站口、出站口,還是出站信號機(jī)處的有源應(yīng)答器,除側(cè)線接車外,其臨時限速信息有效區(qū)段長度可覆蓋至同方向限速管轄范圍的末端,那么有效區(qū)段長度的值可根據(jù)應(yīng)答器的坐標(biāo)之差獲得,如果是側(cè)線發(fā)車可通過發(fā)車進(jìn)路長度和正線里程坐標(biāo)相減獲得。側(cè)線接車臨時限速有效區(qū)段長度為接車進(jìn)路長度加80 m,再加上有源應(yīng)答器距絕緣節(jié)的距離,如圖2所示。

圖2 臨時限速有效區(qū)段長度

可見,要獲取臨時限速區(qū)段長度需存儲應(yīng)答器坐標(biāo)信息、站內(nèi)進(jìn)路信息等,作為限速報文動態(tài)組幀的輸入。

2.3 到臨時限速區(qū)段的距離、臨時限速區(qū)段的長度及限速值

到臨時限速區(qū)段的距離、臨時限速區(qū)段的長度及限速值這3個變量均是從臨時限速設(shè)置時獲取輸入,對于多處設(shè)置的限速用數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。對于限速區(qū)段存在覆蓋的限速,可按時間順序進(jìn)行覆蓋處理,也可在校驗層以現(xiàn)有方式按沖突處理不予執(zhí)行。如按時間順序覆蓋進(jìn)行處理,其覆蓋原則如圖3所示。

圖3 限速區(qū)段覆蓋處理

80、90 km/h為已經(jīng)存在的限速,此時,若下達(dá)如圖3所示的50 km/h的限速時,按照時間先后覆蓋原來限速與50 km/h限速的重復(fù)部分。此時,80 km/h限速的限速長度由k2-k1變?yōu)閗1-k5,50 km/h限速的D_TSR為0,L_TSR為k6-k5,90 km/h限速的D_TSR為0,L_TSR為k4-k6。

可見,臨時限速還需對原有限速信息進(jìn)行存儲,以完成限速變化后臨時限速數(shù)據(jù)再次動態(tài)組幀及報文編譯。

3 臨時限速動態(tài)組幀的設(shè)計及實(shí)現(xiàn)

臨時限速設(shè)置及取消控制實(shí)現(xiàn)過程如圖4所示。

圖4 臨時限速設(shè)置及取消控制實(shí)現(xiàn)過程

如果增加了對有源應(yīng)答器的檢測,則增加了虛線的反饋過程。

根據(jù)上述對臨時限速報文結(jié)構(gòu)、限速功能需求的分析,臨時限速動態(tài)組幀結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖5所示。

圖5 臨時限速動態(tài)組幀結(jié)構(gòu)設(shè)計

各模塊主要功能如下。

輸入模塊：接受CTC和聯(lián)鎖發(fā)送的限速命令、進(jìn)路辦理取消信息。

數(shù)據(jù)庫模塊：存儲應(yīng)答器位置、站內(nèi)進(jìn)路數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)處理：根據(jù)輸入數(shù)據(jù)以及存儲的靜態(tài)數(shù)據(jù),計算限速報文中每個變量的10進(jìn)制數(shù)值。

報文編譯：對限速報文中每個字段進(jìn)行二進(jìn)制編碼,然后組合疊加。

以下行進(jìn)站口X為例,其臨時限速報文動態(tài)組幀流程圖如圖6所示。

圖6 臨時限速報文動態(tài)組幀流程

4 結(jié)論及展望

臨時限速報文動態(tài)組幀的實(shí)現(xiàn)將極大緩解列控中心報文容量,同時使臨時限速的影響范圍縮小,限速速度值可精確到分辨率5 km/h。同時,對應(yīng)答器組內(nèi)有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器分擔(dān)數(shù)據(jù)包進(jìn)行合理分配,如在進(jìn)出站口各增加一個有源應(yīng)答器,僅放置臨時限速包,這樣就使一個限速管轄范圍內(nèi)可同時設(shè)置多處臨時限速,使臨時限速設(shè)置更加靈活,提高運(yùn)輸效率。

臨時限速直接影響到列車運(yùn)行安全和人身安全,其重要性不言而喻,臨時限速報文在動態(tài)編譯完成后,就直接發(fā)送到有源應(yīng)答器。如何保證其數(shù)據(jù)的正確性也將是一個新的課題。主要方法有增加有源應(yīng)答器的檢測、動態(tài)組幀的仿真測試試驗等等。只有通過反復(fù)的論證才能檢驗動態(tài)組幀后數(shù)據(jù)的有效性和正確性。

具有全新臨時限速功能的CTCS-3級列控系統(tǒng)已經(jīng)在武廣和鄭西客運(yùn)專線開通使用,其中的臨時限速服務(wù)器和具有應(yīng)答器報文實(shí)時編碼功能的列控中心同樣可以運(yùn)用于CTCS-2級列控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備以米為精度的臨時限速下達(dá),并且應(yīng)答器管轄范圍內(nèi)最多可以下達(dá)5處限速。

[1]科技運(yùn)[2007]158號，客運(yùn)專線CTCS-2級列控系統(tǒng)列控中心技術(shù)規(guī)范(暫行)[S].

[2]鐵集成[2007]124號，客運(yùn)專線CTCS-2級列控系統(tǒng)配置及運(yùn)用技術(shù)原則(暫行)[S].

[3]運(yùn)營基號[2008]42號文，CTCS-2級列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表編制暫行規(guī)定[S].

[4]科技運(yùn)[2008]16號文，CTCS-2級應(yīng)答器報文定義及應(yīng)用原則(暫行)[S].