高速鐵路列控中心子系統仿真軟件設計

摘 要：伴隨著我國經濟快速發展，高速鐵路運輸面臨的運輸壓力日益見增。高速鐵路的快速發展，CTCS2列控系統的投入使用很大程度上解決了高速鐵路面臨的調度運行問題。但列控系統仍需不斷完善才能更加有效地提升高鐵運行效率。完善鐵路列控系統需要不斷試驗，但實際投入耗時費力。仿真技術解決了這一缺點，用模型代替實際物體進行試驗。整個系統在仿真平臺運行，模擬列車運行出現的各種問題。文章首先分析了模擬仿真模型，介紹了軌道電路編碼原則。

關鍵詞：列控中心；CTCS-2；計算機仿真

1 我國列控系統研究現狀

我國的列控系統采用的是CTCS系統，它是由地面子系統和車載子系統兩部分組成，并且由這兩個子系統相互交換信息來實現列車的實際運行情況。CTCS根據系統配置、功能的不同劃分為CTCS-0級到CTCS-4級一共5個等級[1]。CTCS-0級是既有線的現狀，由運行監控記錄裝置和通用機車信號兩部分構成。

CTCS-1級是在既有線基礎上增加點式應答器，在CTCS-0級的基礎上增加了點式應答器，主要面向不超過160km/h的區段。

CTCS-2級是基于軌道傳輸信息的列控系統，采用車-地一體化的設計思路，由列控中心、軌道電路、應答器和車載設備（ATP）4部分構成，主要面向高速和提速區段。

CTCS-3級是基于無線傳輸信息的列控系統，由無線閉塞中心、無線通信地面設備、軌道電路、應答器、車載設備（無線通信ATP）五部分構成。采用的設計思路和面向的區段和CTCS-2級一致。

CTCS-4級也是基于無線傳輸信息的列控系統，但它是一種理想狀態，由無線閉塞中心、無線通信地面設備、車載設備（無線通信ATP）3部分構成。并且規定在不影響列車運行速度的條件下，系統能夠向下兼容、系統各級間的切換自動完成。

2 研究C2級列控系統的意義

中國的列控技術通過借鑒歐洲列控技術的先進經驗，制定了具有本國特色的列車控制系統CTCS有效的仿真試驗手段。文章通過建立科學的仿真試驗方法，逐步完善系統仿真試驗內容，克服仿真試驗的缺點，扭轉在CTCS-2新線開通以及站改施工中的工作被動局面，充分發揮仿真試驗的作用和優勢[8]。利用仿真設備對實際軟件、數據、設計方案、軟件編制進行檢測，提前發現問題。將多數問題解決在仿真試驗階段，從而減小現場試驗的壓力，保證現場試驗的順利完成。

3 CTCS-2仿真系統需求分析

列控仿真系統由五大板塊組成[2]，其中主要包括區間信號機點燈控制、軌道電路編碼、通信接口、區間運行方向機閉塞控制以及臨時限速命令處理及生成有源應答器報文。

（1）區間信號點燈控制模塊：當列車反向運行時區間信號燈處于滅燈狀態；當列車正向運行時區間信號燈被賦值，在特殊情況時，信號燈具備紅燈改變功能。

（2）軌道電路編碼模塊：一是用于控制站內軌道電路發送方向；二是通過接收服務器發送的軌道狀態信息，實現對站內軌道區段故障情況進行防護。

（3）通信接口模塊：一是用來與相鄰列控中心聯系，獲取兩站之間邊界區段碼序及占用信息，為其他版塊（區間信號機點燈控制模塊、軌道電路編碼模塊）提供必要的信息。二是與服務器通信，主要用于將區間防護信號機燈色、站內區間軌道電路編碼發送給服務器，從而為車載系統提供行車憑證。

（4）區間運行方向及閉塞控制模塊：主要通過對接收的信息進行處理，從而判斷列車進路方向，確保列車行進方向與區間編碼一致性。

（5）臨時限速命令處理及生成有源應答器報文模塊：對于來自列控系統的臨時限速命令，采用進路報文進行處理并且形成有源應答器報文發送至地面電子單元，及時向列控中心反饋限速命令的執行情況。

4 列控中心區間編碼控制設計

在列控系統中區間軌道編碼尤為重要，列控中心通過軌道編碼間接控制列車運行。在實際運行中有很多因素影響軌道電路編碼，下面詳細分析一下各種因素對軌道點嗎編碼的具體影響。

（1）列車運行的方向。因為列控中心要實時控制列車運行，所以列車運行的方向決定了列控中心編碼的方向。列控中心在接收到列車存儲在數據庫服務器中的運行方向以后，給車輛前行的所有軌道區段進行編碼并發送給車載設備，隨時更新編碼數據防止意外發生。

（2）來自鄰站列控中心的邊界區段信息。在車輛出發時，對車站發車端口的編碼需要用到鄰站列控中心的邊界區段信息，通過此信息給自己所屬邊界區段進行編碼，其他區段按照正常編碼原則編碼，下節有詳細介紹。

（3）軌道區段出清（空閑）或占用狀態。列控中心對軌道電路編碼過程中，一旦遇到軌道占用立馬編H碼，其前方HU碼序依次升級。所以軌道占用狀態每改變一次，整個軌道區段的編碼碼序重新排列一次。

（4）對應進站信號機的顯示。如果信號機顯示綠燈，則根據三接近軌道區段編碼。如果信號機顯示其他燈色，則其編碼受到信號機顯示影響，碼序跟隨信號機顯示狀態隨時改變。

（5）自然災害、信號機紅燈斷絲：當發生自然災害或者信號機紅燈燈絲斷絲的時候直接給當前軌道區段編H碼，禁止列車通行，防止安全事故的發生，其接近區段編碼碼序也隨之改變。區間軌道編碼碼字代表的意義。

5 結束語

列控中心是整個高速鐵路系統重要的組成部分，將車站跟車輛實時聯系在一起，提高了整個高速列車的運行效率。建立一套功能完備的列控中心仿真系統能使列控設備各系統中存在的問題提前暴漏，避免在實際工作中的被動和人力、物力、財力等的社會資源的浪費。我國對鐵路列控系統仿真試驗的研究起步晚，目前仿真系統試驗仍然處于子系統試驗階段，各系統之間不能進行聯調，效率和功能低下。文章簡要分析了列控系統中各子系統之間的邏輯關系及仿真調試方法，希望能夠提供一些有價值的參考經驗。

參考文獻

[1]裘韌.列車運行控制技術的發展與系統研究[J].電氣化鐵道.

[2]傅世善.鐵路信號基礎知識第七講列控系統的基本概念[J].鐵路通信信號工程技術.