關(guān)于全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)和計軸系統(tǒng)基于RSSP-I協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口的探討

盧平 王瑞云

摘要：本文通過闡述聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展歷史，引入全電子計算機(jī)聯(lián)鎖和計軸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，并對計軸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口功能實現(xiàn)架構(gòu)和可能存在問題進(jìn)行了羅列，在最后以一個問題為例進(jìn)行了詳細(xì)說明和提出改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：全電子計算機(jī)聯(lián)鎖;鐵路信號安全協(xié)議;RSSP-I;計軸

目前國內(nèi)使用較多的計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)都是從繼電器集中過渡發(fā)展起來的，還都不是以計算機(jī)技術(shù)為核心的全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)，由于當(dāng)時電子技術(shù)的限制，計算機(jī)聯(lián)鎖與道岔、信號機(jī)、軌道電路等軌旁設(shè)備的接口電路仍為繼電方式，雖然不同制式的計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)所保留的繼電器數(shù)目都較少，還是存在一些弊端，如繼電器體積大、配線多，現(xiàn)場施工質(zhì)量直接影響計算機(jī)聯(lián)鎖的穩(wěn)定性，因此繼電器執(zhí)行電路的升級換代為全電子計算機(jī)聯(lián)鎖是必然的趨勢。全電子計算機(jī)聯(lián)鎖和計軸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口也是成為一種趨勢。

一、和計軸系統(tǒng)的通信接口

全電子計算機(jī)聯(lián)鎖通過基于RSSP-I鐵路信號安全協(xié)議進(jìn)行通信，接口采用冗余通道確保信息傳輸?shù)目煽啃耘c安全性。全電子計算機(jī)聯(lián)鎖與計軸系統(tǒng)接口如下圖所示。

CBI每系每個端口與計軸設(shè)備系統(tǒng)間的對應(yīng)端口（本系A(chǔ)口與對方兩系的A口，本系B口與對方兩系的B口）均建立安全通信鏈接。CBI與計軸設(shè)備間按固定周期（取決于接口要求）交互數(shù)據(jù)。計軸系統(tǒng)由A、B兩系構(gòu)成，計軸系統(tǒng)的A，B兩系可以互為主備，也可以不區(qū)分主備。

每套計軸設(shè)備系統(tǒng)最多可以連接2個CBI，每個CBI可以支持連接多套計軸設(shè)備，計軸系統(tǒng)需根據(jù)聯(lián)鎖區(qū)域傳輸相關(guān)管界內(nèi)的區(qū)段數(shù)據(jù)。

二、存在的問題

（1）由于目前各家計軸系統(tǒng)每一套計軸系統(tǒng)的冗余設(shè)計也不盡相同，那么對于聯(lián)鎖軟件的處理也會有所區(qū)別。

（2）雖然大家都基于RSSP-I鐵路信號安全協(xié)議，但是在應(yīng)用協(xié)議層還是存在各自的差異。

（3）各家計軸系統(tǒng)的軟硬件性能限制，每一套計軸系統(tǒng)最大支持區(qū)段個數(shù)也不相同。導(dǎo)致聯(lián)鎖軟件對此部分要額外處理;

（4）由于從繼電電路轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)接口，那么2個系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)寬恕延時各家也是不同，此部分需要在信號系統(tǒng)相關(guān)時間參數(shù)計算里考慮進(jìn)去。

（5）由于RSSP-I安全協(xié)議沒有類似RSSP-II型安全協(xié)議中的時間戳的時效性防護(hù)機(jī)制，有可能導(dǎo)致來自計軸系統(tǒng)的安全相關(guān)數(shù)據(jù)在傳輸路上已經(jīng)是超時數(shù)據(jù)。

（6）計軸系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)之間的對應(yīng)區(qū)段碼位表根據(jù)根據(jù)實際項目提供。

三、問題探討

本文針對上述存在的問題（5）進(jìn)行展開討論。

通過分析當(dāng)前與計軸設(shè)備的通信，我們可以發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用RSSP-I協(xié)議時，對于數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的延遲防護(hù)是不夠的。如下圖：

（1）假設(shè)CBI側(cè)周期序列號Tn的報文發(fā)出來后，對方計軸在時間tn收到;

（2）由于網(wǎng)絡(luò)延遲的存在，本地周期序列號Tn+1的報文發(fā)出來后，計軸側(cè)在tn+1時間才收到，但此時tn+1–tn?還滿足配置的報文生命周期閾值;

（3）接著CBI側(cè)周期序列號Tn+2的報文發(fā)出來后，對方在tn+2時間才收到，此時tn+2 –tn+1依舊滿足配置的報文生命周期閾值，但實際上，周期序列號Tn+2的報文的生命周期是tn+2 –t?，可能已經(jīng)大于配置的報文生命周期。

因此除了遵循RSSP-I協(xié)議本身之外，還需要再應(yīng)用層協(xié)議增加相應(yīng)協(xié)議字段（SN_TX、T_COMM、SN_Rx、SN_RxTx）以保證軟件有足夠的條件判斷報文時效性。那么有了這些信息之后，當(dāng)聯(lián)鎖系統(tǒng)拿到相應(yīng)的報文信息后就可以實時的根據(jù)公式進(jìn)行報文時效性判斷：安全延遲 = （當(dāng)前周期的通信序號- SN_Rx）*報文周期 –（SN_Tx-SN_RxTx）* T_Comm。

四、總結(jié)與展望

以往計算機(jī)聯(lián)鎖，繼電聯(lián)鎖都是通過繼電接口實現(xiàn)和計軸系統(tǒng)的接口。那么全電子計算機(jī)聯(lián)鎖通過RSSP-I型協(xié)議實現(xiàn)和計軸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，在技術(shù)上往前進(jìn)了一步。但是對于計軸系統(tǒng)、聯(lián)鎖軟件以及整個CBTC系統(tǒng)的功能設(shè)計會存在和以往項目的一些差異。這個需要我們進(jìn)行深入的分析研究，根據(jù)各自系統(tǒng)的設(shè)計特點(diǎn)進(jìn)行針對性的適配。

參考文獻(xiàn)

[1] RSSP-I鐵路信號安全通信協(xié)議（V1.0）

[2] Ⅰ型鐵路信號安全協(xié)議的消息時效性防護(hù)機(jī)制，中國鐵道科學(xué)2015年3月，第36卷第2期