關于計算機聯鎖系統在CTCS-3客運專線中運用的研究

王現軍

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

隨著客運專線在我國快速發展，鐵路建設所采用的各項技術也日趨復雜，信號系統作為鐵路的重要組成部分，也在經歷著快速的發展，尤其是列控技術，其在客專建設和運營中所起到的作用也越來越突出，以CTCS-3（簡稱C3）級為代表的列車控制系統是保障列車運行安全、提高運輸效率、減輕作業人員勞動強度的重要技術設備，而計算機聯鎖系統作為鐵路地面車站控制設備，通過與C3列控系統的接口，將地面車站控制與列車安全高效的運行有效的結合在一起，從而使列車的動態信息與地面的靜態信息有機的結合在一起，并對列車高效、安全的運行起到了決定性作用。

1 計算機聯鎖系統在C3中的運用

CTCS-3級列控系統是基于GSM-R無線通信實現車-地信息雙向傳輸，無線閉塞中心（RBC）生成行車許可，軌道電路實現列車占用檢查，應答器實現列車定位，主要構成的設備：無線閉塞中心、列控中心、臨時限速服務器、車載ATP、調度集中、集中監測等構成。系統結構如圖1所示。

從以上結構示意圖可以看出，計算機聯鎖是連接鐵路軌旁設備和其他控制系統的地面車站控制系統，計算機聯鎖除了進行自身的邏輯運算和處理之外，同時還作為信息源，擔負著與其他子系統數據信息交互的任務。除聯鎖本身需采集軌旁的繼電接口外，與其他系統的接口主要存在有以下5個方面。

1）?聯鎖與無線閉塞中心的接口；

2）?聯鎖與列控中心的接口；

3）?聯鎖與鄰站聯鎖的接口；

4）?聯鎖與調度集中系統的接口；

5）?聯鎖與集中監測系統的接口。

計算機聯鎖應具備與外部系統接口的能力，但由于各系統的需求不同，安全等級要求不同，所涉及的接口技術和方案均存在較大差異。在C3線路中主要涉及增加了聯鎖與無線閉塞中心的接口技術，由于無線閉塞中心一般為集中設置，并根據其通信業務量大的特點，聯鎖通過專用安全數據網與無線閉塞中心進行通信，依據聯鎖與無線閉塞中心的接口規范要求，聯鎖按一定的規則與無線閉塞中心進行數據交互。

對于聯鎖與無線閉塞中心的通信，首先由聯鎖與無線閉塞中心建立通信鏈路，在完成通信層和安全層校驗且通信條件滿足情況下，聯鎖與無線閉塞中心開始進行應用數據的周期性傳輸。在應用層的交互中，計算機聯鎖向無線閉塞中心發送信號授權信息，無線閉塞中心向計算機聯鎖發送列車信息。聯鎖根據實際應用場景及聯鎖邏輯運算實時向無線閉塞中心發送區間閉塞分區信息、站內進路信息以及災害信息，無線閉塞中心依據從聯鎖層面獲取的地面信息并結合其他系統獲得的數據產生控制列車運行的移動授權并發至車載設備。對于區間信息，是由聯鎖將無線閉塞中心管轄范圍內的區間軌道狀態以進路形式傳送給無線閉塞中心，區間閉塞分區的狀態可以是由聯鎖采集的軌道繼電器狀態，也可以是從列控中心（TCC）接收到的區間閉塞分區的狀態；對于站內進路，包括所有聯鎖運算產生的列車進路信息；對于災害信息，聯鎖根據接收到列控中心的相關災害的狀態并經聯鎖運算后發送至無線閉塞中心關于災害是否為被激活狀態。從聯鎖功能、無線閉塞中心功能以及聯鎖與無線閉塞中心的信息交互中可以看出，上述兩設備均為控制列車安全、高速和高效運行的核心設備，所有產生的任一指令均可能對列車的運行產生決定性作用，因此兩系統在鐵路控制領域的重要性不言而喻。

由于聯鎖與無線閉塞中心的接口是基于在既有聯鎖關系基礎上衍伸出來一相對獨立的功能模塊，首先不應由于增加了與無線閉塞中心的通信影響既有聯鎖功能，其次，所有向無線閉塞中心發送的數據應是經聯鎖運算后產生的安全結果，應滿足基本的故障-安全原則。基于計算機聯鎖與無線閉塞中心接口通信的重要性，在兩系統的接口通信方面應充分考慮各安全通信層面的安全性要求，應采用較為復雜的安全通信協議，但由于計算機聯鎖系統一般為專用平臺，為了滿足系統運行的穩定和同步性，計算機的主頻相對較低，在低性能的計算機平臺進行高復雜度的接口通信運算，必然造成系統資源開銷不足的問題，進而可能影響計算機系統的穩定性，鑒于此種情況，可考慮將在計算機聯鎖中使用單獨的通信板或通信機對安全通信協議進行運算和處理，將既有聯鎖關系運算仍留在原聯鎖機中，這樣既解決了既有聯鎖的穩定也滿足了復雜通信接口的運算。

在C3系統中除聯鎖與無線閉塞中心的接口外，聯鎖還存在著與列控中心、調度集中系統、鄰站聯鎖以及集中監測等系統的接口。對于聯鎖與列控中心，主要由聯鎖向列控中心發送進路以及閉塞等信息接口，列控中心向聯鎖發送區間狀態以及降級等信息；聯鎖與調度集中系統的通信主要是聯鎖向調度集中系統發送站場和進路信息，接收并處理調度集中下發的按鈕命令；對于存在有站聯且不敷設電纜完成站聯功能的車站，需聯鎖與鄰站聯鎖進行數據通信以完成聯鎖的站聯功能；聯鎖與集中監測系統主要是完成集中監測的數據采集功能。以上接口功能也是C3客運專線中的重要組成部分。

2 持續優化

隨著鐵路信號系統的發展，計算機聯鎖也逐漸從早期獨立的車站信號控制設備發展為列控系統中不可缺少的組成部分以及重要的信息交互平臺，計算機聯鎖也以其優越的信息交互性得到了相關部門以及客戶的認可。

由于計算機聯鎖的眾多優勢，使得其在鐵路信號控制系統中得到了廣泛運用，但同時也應注意到其中存在進一步完善和優化之處，尤其是在C3線路中。在C3客運專線中，計算機聯鎖與無線閉塞中心系統的接口通信數據流為雙向，即無線閉塞中心在接收聯鎖數據的同時還會向聯鎖發送信息，主要反饋列車的狀態數據，包括：列車狀態、行車許可狀態、列車位置、列車長度以及列車速度，由于在目前國內的聯鎖系統中，均未使用無線閉塞中心傳送過來的列車信息，因此在應用邏輯上屬于單向傳輸，由于這種單向傳輸造成聯鎖與無線閉塞中心的處理均為單一模式，未能夠進行系統性的閉環處理，對整個列控系統的發展存在一定制約。另外，眾所周知，分路不良為鐵路系統的一大難題，尤其站內分路不良，嚴重影響行車的安全，因此可以考慮由計算機聯鎖結合使用RBC的列車數據進行預防，即聯鎖通過檢測列車位置及列車速度對已走行進路的解鎖時機進行處理，在判斷列車仍可能存在相關區域運行時，暫不對進路解鎖，因此可以有效防止由于前車尾部分路不良而造成后續進路錯誤開放的問題。對于接近鎖閉進路的人工解鎖延時，也可以根據接收到無線閉塞中心的列車位置和速度信息判斷接近鎖閉進路解鎖的時機，可以進一步提高運輸效率和行車安全。

3 結束語

計算機聯鎖在C3系統中的運用使得聯鎖系統有了更廣泛的應用模式，為客運專線的建設提供了有力的支撐，隨著技術的發展，聯鎖系統的功能會進一步加強和完善，使之在國內外鐵路建設、尤其在C3客運專線中的建設中發揮更大、更強的作用，為鐵路運輸的安全、可靠和高效提供有力保障。