適用于FAO互聯互通系統的VOBC遠程喚醒通信流程

康 峰

(通號城市軌道交通技術有限公司，北京 100070)

1 研究背景

近年來隨著城市軌道交通建設快速增長，既有列車運行控制系統存在的問題（如線間資源共享不足等）日益突出。對此，城市軌道交通行業提出了基于網絡化運營的互聯互通思想，基于該思想的基于通信的列車控制（CBTC）互聯互通系統成為重點研究對象[1-2]。應國家發展和改革委員會要求，中國城市軌道交通協會作為牽頭方組織各相關單位編制CBTC 互聯互通技術規范體系，以重慶軌道交通CBTC 互聯互通示范工程為落地項目進行驗證[3]，取得了重慶四線共線試運營安全認證，標志著國內CBTC 互聯互通關鍵技術取得了突破性的成就。

全自動運行系統（以下簡稱FAO 系統）具有城市軌道交通列車運行自動化水平的最高等級，是城市軌道交通系統集成技術質的飛躍，具有廣闊的發展前景[4-5]。FAO 互聯互通系統在CBTC 互聯互通技術規范體系基礎上擴展而成，是CBTC 互聯互通系統的延伸和升級，是中國城市軌道交通列車運行控制系統的發展方向[3]。

遠程喚醒為FAO 系統的特有功能，控制中心可根據計劃運行圖提前對列車執行遠程喚醒操作，實現列車低壓上電，待車載控制器（VOBC）、車輛上電自檢成功后，VOBC 發起靜態測試、動態測試，對緊急制動/常用制動、牽引、開/關車門等功能進行測試，確保接口完好，為投入運營做好準備[6-7]。遠程喚醒需要VOBC 與區域控制器（ZC）相互配合，故本文嘗試以CBTC 互聯互通技術規范體系為基礎，結合FAO系統功能需求，對遠程喚醒過程中VOBC 與ZC 的通信流程進行設計。

2 VOBC對外通信架構

在CBTC 互聯互通技術規范體系中，VOBC 具有兩種對外通信架構：首尾端VOBC 共用安全連接、首尾端VOBC 不共用安全連接，規范體系中設計了相應的通信流程以實現地面設備（包括ZC、行車綜合自動化系統（TIAS）、聯鎖（CI））兼容不同對外通信架構的VOBC[8]。以下以折返流程為例，對兩種架構分別進行介紹。

對于首尾端VOBC 共用安全連接的架構，首尾端VOBC 共用一個供應方標識（VID），與地面設備建立一組安全連接（包括紅網、藍網），首尾端VOBC 共用這組安全連接。對于同一列車，地面設備不區分首尾端VOBC。折返開始前，帶駕駛室的拖車（TC）1 端VOBC 為首端，TC2 端VOBC 為尾端，VOBC 向ZC 發送TC1 端VOBC 方向的列車位置信息；折返開始后，TC2 端VOBC 轉為首端，TC1 端VOBC 轉為尾端，VOBC 停止向ZC 發送TC1 端VOBC 方向的列車位置信息，改為發送TC2端VOBC 方向的列車位置信息；ZC 根據收到的列車位置信息判斷列車運行方向發生改變，則認為列車折返，向VOBC 發送與列車位置信息同方向的移動授權（MA）。折返流程中VOBC 與ZC 通信示意圖如圖1 所示。

圖1 折返流程AFig.1 Reverse process-A

對于首尾端VOBC 不共用安全連接的架構，首尾端VOBC 使用不同的VID，分別與地面設備建立一組安全連接（包括紅網、藍網）。折返開始前，TC1 端VOBC 為首端，TC2 端VOBC 為尾端，僅TC1 端VOBC 與ZC 建立一組安全連接；折返開始后，TC2 端VOBC 與ZC 新建立一組安全連接，此時TC1 端VOBC、TC2 端VOBC 同時與ZC 通信，分別維護安全連接；ZC 根據TC1 端VOBC、TC2端VOBC 分別發送的列車位置信息判斷列車正在折返，向TC1 端VOBC、TC2 端VOBC 分別計算MA；折返完成后，TC2 端VOBC 轉為首端，TC1端VOBC 轉為尾端，TC1 端VOBC 斷開與ZC 的安全連接，僅TC2 端VOBC 保持與ZC 的安全連接（與折返前相比，與ZC 通信的VOBC 紅藍網IP 地址發生切換）。折返流程中VOBC 與ZC 通信示意如圖2 所示。

3 VOBC遠程喚醒通信流程

3.1 首尾端VOBC共用安全連接

遠程喚醒過程中，VOBC 與ZC 的通信流程如下（以TC1 端為上電激活端為例）。

1) TC1 端VOBC 經遠程上電后，若判斷滿足靜態測試條件，則向ZC 發起注冊請求。

圖2 折返流程BFig.2 Reverse process-B

2) ZC 收到VOBC 發送的注冊請求后，若滿足注冊條件，則向VOBC 回復注冊成功。

3) TC1 端VOBC 收到ZC 發送的注冊成功后，向ZC 回復列車位置信息，并發起靜態測試請求。

4) ZC 收到VOBC 發送的列車位置信息和靜態測試請求后，若判斷滿足靜態測試條件，則向VOBC 回復靜態測試允許。

5) TC1 端VOBC 收到ZC 發送的靜態測試允許后，開始進行靜態測試，待靜態測試完成后向ZC發起動態測試請求。

6) ZC 收到VOBC 發送的動態測試請求后，若判斷滿足動態測試條件，則向VOBC 回復動態測試允許。

7) TC1 端VOBC 收到ZC 發送的動態測試允許后，開始進行動態測試，待動態測試完成后執行折返。

a.折返開始后，VOBC 停止發送TC1 端VOBC方向的列車位置信息，改為發送TC2 端VOBC 方向的列車位置信息；

b.ZC 根據收到的VOBC 列車位置信息判斷列車方向發生改變，則認為列車折返，與VOBC 保持通信。

8) TC2 端VOBC 切換為控制端后，繼續按照上述步驟執行靜態測試、動態測試。

9) TC2 端VOBC 靜態測試、動態測試均成功完成，從TIAS 獲取計劃運行方向后，若當前列車運行方向與計劃運行方向不一致，則執行折返，TC1端VOBC 切換為控制端后開始向ZC 發送喚醒成功信息；若當前列車運行方向與計劃運行方向一致，則TC2 端VOBC 開始向ZC 發送喚醒成功信息。

10) ZC 收到VOBC 發送的喚醒成功信息后，開始為VOBC 計算MA，遠程喚醒結束。

3.2 首尾端VOBC不共用安全連接

遠程喚醒過程中，VOBC 與ZC 的通信流程如下（以TC1 端為上電激活端為例）。

1) TC1 端VOBC 經遠程上電后，若判斷滿足靜態測試條件，則向ZC 發起注冊請求。

2) ZC 收到TC1 端VOBC 發送的注冊請求后，若滿足注冊條件，則向TC1 端VOBC 回復注冊成功。

3) TC1 端VOBC 收到ZC 發送的注冊成功后，向ZC 回復列車位置信息，并發起靜態測試請求。

4) ZC 收到TC1 端VOBC 發送的列車位置信息和靜態測試請求后，若判斷滿足靜態測試條件，則向TC1 端VOBC 回復靜態測試允許。

5) TC1 端VOBC 收到ZC 發送的靜態測試允許后，開始進行靜態測試，待靜態測試完成后向ZC發起動態測試請求。

6) ZC 收到TC1 端VOBC 發送的動態測試請求后，若判斷滿足動態測試條件，則向TC1 端VOBC回復動態測試允許。

7) TC1 端VOBC 收到ZC 發送的動態測試允許后，開始進行動態測試，待動態測試完成后執行折返。

a.TC1 端VOBC 與ZC 保持通信，向ZC 發送列車位置信息（“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“非AR 狀態”[8]）；同時TC2 端VOBC 向ZC 發起注冊，收到ZC 發送的注冊成功后，開始向ZC 發送列車位置信息（其中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“AR 狀態”），并發起靜態測試請求。

b.ZC 收到TC2 端VOBC 發送的列車位置信息和靜態測試請求后，若判斷TC2 端VOBC 與TC1端VOBC 屬于同一列車且滿足靜態測試條件，則向TC2 端VOBC 回復靜態測試允許。

c.TC2 端VOBC 收到ZC 發送的靜態測試允許后，通 知TC1 端VOBC；TC1 端VOBC 向ZC 發起注銷請求，斷開與ZC 的通信。在TC1 端VOBC向ZC 發起注銷請求之前，TC1 端VOBC 向ZC 發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“非AR 狀態”，TC2 端VOBC 向ZC 發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“AR 狀態”；在TC1 端VOBC 與ZC 注銷過程中，TC2 端VOBC 向ZC 發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“AR 狀態”；在TC2 端VOBC 確保TC1 端VOBC 已與ZC注銷完成或斷開通信后，向ZC 發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段改為“非AR 狀態”。

8) TC2 端VOBC 切換為控制端后，繼續按照上述步驟執行靜態測試、動態測試。

9) TC2 端VOBC 靜態測試、動態測試均成功完成，從TIAS 獲取計劃運行方向后，若當前列車運行方向與計劃運行方向不一致，則執行折返，TC2端VOBC 與ZC 保持通信，向ZC 發送列車位置信息（“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“非AR 狀態”）；同時TC1 端VOBC 向ZC發起注冊，收到ZC 發送的注冊成功后，開始向ZC發送列車位置信息（其中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“AR 狀態”），并向ZC 發送喚醒成功信息；若當前列車運行方向與計劃運行方向一致，則TC2 端VOBC 開始向ZC 發送喚醒成功信息。

10) ZC 收到VOBC 發送的喚醒成功信息后，若此刻同時與該列車另外一端VOBC 建立通信，且兩端VOBC 屬于同一列車，則開始為兩端VOBC 計算MA；若此刻未同時與該車另外一端VOBC 建立通信，則開始為該VOBC 計算MA。

11) VOBC 開始向ZC 發送喚醒成功信息后，應持續發送，直至收到ZC 發送的MA 后，停止向ZC發送喚醒成功信息，此時，若對端VOBC 與ZC 通信，則通知對端VOBC；對端VOBC 向ZC 發起注銷請求，斷開與ZC 的通信。在對端VOBC 向ZC發起注銷請求之前，對端VOBC 向ZC 發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“非AR 狀態”，本端VOBC 向ZC發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“AR 狀態”；在對端VOBC 與ZC 注銷過程中，本端VOBC 向ZC 發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段發送“AR 狀態”；在本端VOBC確保對端VOBC 已與ZC 注銷完成或斷開通信后，向ZC 發送的列車位置信息中“激活端”字段發送“激活端”，“折返狀態”字段改為“非AR 狀態”，遠程喚醒結束。若對端VOBC 未與ZC 通信，則遠程喚醒結束。

4 結論

本文首先以折返流程為例，介紹CBTC 互聯互通技術規范體系中首尾端VOBC 共用安全連接、首尾端VOBC 不共用安全連接兩種VOBC 對外通信架構；然后，以CBTC 互聯互通技術規范體系為基礎，結合FAO 系統功能需求，針對兩種VOBC 對外通信架構分別設計遠程喚醒過程中VOBC 與ZC 的通信流程。本文所述VOBC 遠程喚醒通信流程適用于FAO 互聯互通系統，具有可行性。