基于車-車通信的列控系統行車許可生成方案探究

陳姣　陳亮　陳琪夫

摘? 要：為保障列車行車安全，解決基于車-車通信的列控系統在改變車-地功能后行車許可生成問題。文章在闡述基于車-車通信的列控系統架構的基礎上，提出行車許可生成的基本原則和方案，分別從列車出車輛段、列車區間追蹤運行、列車在岔區運行的正常場景和列車通信超時的故障場景，研究行車許可生成方案，為基于車-車通信的列控系統的技術方案提供參考。

關鍵詞：車-車通信;列控系統;行車許可

中圖分類號：U284.48 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）17-0142-02

Abstract： In order to ensure the safety of train operation， it is supposed to solve the problem of movement authority generation of train control system based on train-to-train communication after the alteration of the train-ground function. On the basis of expounding the architecture of train control system based on vehicle-to-vehicle communication， this paper puts forward the basic principle and scheme of train movement authority generation. From the normal scene of train departure depot， train section tracking operation， train operation in the fork area and the fault scenario of train communication overtime， this paper studies the train movement authority scheme， which provides a reference for the technical scheme of train control system based on train-to-train communication.

Keywords： train-to-train communication; train control system; movement authority

基于車-車通信的列控系統是在既有地面為控制核心的列控系統基礎上通過車-地功能的重新分配而研發出的新型列控系統，通過列車的信息主動獲取技術，實現車車通信，使車載設備能判別列車的相對位置關系，自主生成行車許可。通過將地面設備的部分功能集成于車載，優化系統功能、減少地面設備，同時減少軌旁設備的調試及維護工作，從而達到優化信號系統、降低系統建設成本的目的。當地面設備不再負責生成列車運行所必須的行車許可后，車載設備如何通過主動獲取地面設備提供的線路及列車運行信息，判別列車相對位置關系，生成行車許可已經成為基于車-車通信列控系統需要首先研究的技術難題。

1 基于車-車通信的列控系統架構

與傳統列控系統架構不同，在基于車-車通信的列控系統架構中，重點對車載設備進行了提升，豐富了車載設備的功能，將部分地面設備的控制功能移到車載設備中，使得車載設備擁有更多感知信息及對列車的主動控制功能。基于車-車通信的列控系統包括地面設備、車載設備和軌旁設備三個層次。其中地面設備由列車自動監控（ATS）、列車資源管理庫（SDB）組成;車載設備的核心部分由車載控制中心模塊（TCS）、行車許可（MAM）和速度防護模塊（SPM）三部分構成，還有其他一些外圍模塊如DMI等;軌旁設備包括軌旁目標控制器（TSC）等如圖1所示。

基于車-車通信的列控系統中，ATS對列車進行實時的監督與控制。SDB管理線路上的列車位置信息、IP信息以及ID信息，通信故障列車信息，以及故障列車產生的故障區信息，為生成列車行車許可提供靜態信息。當列車進入TSC管轄范圍時，TSC負責建立車地間通信，將實時軌道狀態信息提供給車載和ATS，接受并處理ATS和車載設備對道岔資源的操縱命令。TCS負責與其他列車進行列車數據交換、前車識別等，為行車許可生成提供移動障礙物信息。MAM負責根據各模塊提供的動態障礙物和靜態障礙物信息等，生成行車許可。

2 基于車-車通信的列控系統行車許可生成分析

針對正常場景和故障場景，分析基于車-車通信的列控系統行車許可生成方案。

2.1 正常場景下行車許可生成

（1）列車從車輛段出發。本列車從ATS獲得運行計劃后，從車輛段出發，經過應答器組后息，與SDB建立通信后，向SDB發送本列車的列車信息。同時SDB將線路上所有列車信息、故障緩沖區信息發送給列車。收到SDM的信息后，本列車呼叫線路上所有列車，并建立通信，建立通信后交換列車位置、速度、方向等信息。通過列車數據的交換，本列車僅將當前運行線路前方最近的列車識別為前車，并維持與前車的通信會話，斷開其他列車的通信。至此本列車根據前車位置、通信故障列車形成的緩沖區信息等生成行車許可。

（2）列車在區間追蹤運行。本車在區間追蹤運行中與前車和SDB保持通信。在以下情況時會觸發本列車識別新的前車：a.前車超出本列車的進路范圍;b.本車判定為有前車，但與前車通信超時;c.本車判定為無前車，但進路延伸;d.本車行車許可縮短至TSC處，后進路延伸。

（3）列車運行至岔區。若在本車運行線路中存在道岔區域，當列車駛入TSC管轄范圍時，列車與TSC建立通信，TSC將列車進路上的道岔位置狀態發送給列車，用于列車判斷。

當列車判斷該道岔資源沒有被其他車占用，且道岔位置與進路相符，則列車設置占用該道岔資源，同時觸發列車識別新的前車。當列車識別出新的前車后，延伸行車許可，否則以TSC管轄邊界作為行車許可終點。

當列車判斷該道岔資源沒有被其他車占用，但道岔位置與進路不相符，則本車會向TSC發送將道岔扳動至與進路相符的操縱命令，當道岔轉換至規定位置后，列車設置占用該道岔資源，同時觸發列車識別新的前車。當列車識別出新的前車后，延伸行車許可，否則以TSC管轄邊界作為行車許可終點。

當列車判斷該道岔資源被其他列車占用，需要等待道岔資源空閑時，才能向TSC發送將道岔扳動至與進路相符的操縱命令，當道岔轉換至規定位置后，觸發列車識別新的前車，當列車識別出新的前車后，延伸行車許可，否則以TSC管轄邊界作為行車許可終點。

2.2 故障情況行車許可生成

（1）列車與SDM超時。列車在運行過程中與SDM通信超時，SDB標記列車為故障列車，并將最后一次收到的該列車的有效位置且考慮一定的安全防護距離作為該故障緩沖區，同時將該故障列車的信息和故障緩沖區信息發送給線路上其他列車。

（2）列車與其他列車通信超時。若列車出車輛段時，與其他列車通信超時，列車將通信超時的故障列車信息發送給SDM，SDM將其標記為故障列車，并在計算出故障緩沖區后，發送給本列車。若列車在區間追蹤運行時與前車通信超時，列車將通信超時的前車信息發送給SDM，并將最后一次收到的前車位置且考慮一定的安全防護距離作為行車許可終點進行安全防護。

（3）SDM的故障列車信息。當列車收到SDM的故障列車信息，且該故障列車為本車的前車時，本車將故障緩沖區邊界作為行車許可終點進行安全防護。

（4）列車與TSC通信超時。當列車與TSC通信超時，列車則以TSC處作為行車許可終點進行安全防護。

3 結束語

隨著列控系統的發展，基于車-車通信的列控系統是中國列車控制系統未來的發展方向。基于車車通信列控系統行車許可生成方案的研究，解決了車-地功能分配改變后，不再由地面設備提供行車許可的問題，有助于加快完善基于車-車通信列控系統的整體解決方案，由于行車許可事關行車安全，還應進一步結合基于車-車通信列控系統整體技術方案，不斷優化和完善。

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