1、ZPW-2000A軌道電路計算機編碼技術北京全路通信信號研究設計院2006年08月 CTCS2列控系統(tǒng) 計算機編碼技術的研究 軌道電路與列控中心接口 環(huán)行道試驗準備 目 錄CTCS2列控系統(tǒng) 總體描述 系統(tǒng)構成 工作原理 地面子系統(tǒng)總體描述 基于軌道傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。 面向提速干線和高速新線，采用車-地一體化設計。 適用于各種限速區(qū)段，地面可不設通過信號機，機車乘務員憑車載信號行車。系統(tǒng)構成工作原理 地面列控中心通過軌道電路檢查列車對軌道的占用及完整性，并根據(jù)軌道占用、列車進路及限速等信息，處理產(chǎn)生運行許可信息，并與相關線路參數(shù)通過軌道電路點式應答器發(fā)送至列車，列控車載設備通過對運行

2、許可信息的處理，產(chǎn)生連續(xù)速度監(jiān)控曲線，實時監(jiān)控列車安全運行地面子系統(tǒng) 列控中心： 根據(jù)其管轄范圍內(nèi)各軌道的軌道占用、列車進路、限速、邊界條件等信息，確定各列車運行許可信息，并通過軌道電路+點式應答器實時傳送給管內(nèi)各在線運行列車 軌道電路： 檢查列車對軌道的占用； 為車載設備提供連續(xù)運行許可信息； 檢查列車的完整性。 應答器： 為車載提供一個完整制動距離范圍內(nèi)的線路信息、臨時限速及軌道電路信息；向移動列車提供其準確的位置信息；研發(fā)過程（1） 自2002年ZPW2000A軌道電路鑒定以來，為實現(xiàn)計算機編碼進行了一系列工作 2002年7月開始，對預留的CAN總線通信接口進行完善，并以增加通信盤，管理

3、機柜內(nèi)部設備，實現(xiàn)與外部的統(tǒng)一接口 2002年9月2003年10月，與上海廠合作完成改進機架形式的軌道電路試制，并進行了室內(nèi)試驗 2002年8月2006年6月，實現(xiàn)繼電器接口方式的計算編碼，在北京地鐵實現(xiàn)連續(xù)近四年的試驗 2004年1月2005年3月，與北信廠合作19英寸標準機柜形式設備試制，并進行了室內(nèi)試驗2004年4月2004年11月，與西門子合作，繼電器接口方式的計算機編碼，并完成聯(lián)調(diào)試驗 2005年1月，與北信廠合作既有機架形式的設備試制，并完成室內(nèi)試驗，實現(xiàn)與既有線列控中心聯(lián)調(diào)，完成與基于K5B的列控中心的聯(lián)調(diào)研發(fā)過程（2） 配合ZPW2000A軌道電路工作對列控中心和計算機編碼技術

4、進行研究 2002年6月至今，ZPW2000A軌道電路鑒定后，以地鐵ATP數(shù)字軌道電路編碼為基礎，借鑒秦沈線的方式，開始研究計算機編碼技術 2002年8月2004年10月，完成基于DS611的雙機熱備計算機平臺的列控中心，實現(xiàn)室內(nèi)聯(lián)調(diào)，并在地鐵進行現(xiàn)場試驗 2004年1月2006年4月，完成基于K5BMC計算機平臺的列控中心，并實現(xiàn)與軌道電路的室內(nèi)聯(lián)調(diào) 2005年5月2005年10月，完成基于既有線列控中心平臺的計算機編碼，并完成室內(nèi)聯(lián)調(diào)試驗 系統(tǒng)結構計算機編碼技術的研究接口實現(xiàn) 概述 與軌道電路接口 與LEU（CTC分機、非K5B聯(lián)鎖）接口 非數(shù)據(jù)通信方式接口 125M LAN接口 概述（1

5、）序號名稱接口類型屬性1與軌道電路接口CAN總線安全通信接口2與LEU接口RS422或電子終端安全通信接口3非數(shù)據(jù)通信接口方式電子終端安全通信接口4與相鄰列控中心接口125M LAN安全通信接口5與分（主）列控中心接口125M LAN安全通信接口6與車站聯(lián)鎖接口125M LAN或RS422安全通信接口7與CTC車站分機接口RS422非安全通信接口8與微機監(jiān)測接口CAN或RS422非安全通信接口概述（2）與軌道電路接口（1）非數(shù)據(jù)通信接口方式（2）非數(shù)據(jù)通信接口方式（3）125M LAN接口編碼原則（1）序號信息名稱頻率Hz含義F1H碼29.0要求立即采取緊急停車措施F2B碼27.9表示按站間閉

6、塞反向運行，機車信號機顯示一個白色閃光燈光F3HU碼26.8要求及時采取停車措施F4L7碼25.7準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方9個及以上閉塞分區(qū)空閑F5HB碼24.6表示列車接近的進站或接車進路信號機開放引導信號或通過信號機顯示容許信號F6L4碼23.5準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方6個閉塞分區(qū)空閑F7L6碼22.4準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方8個及以上閉塞分區(qū)空閑F8L5碼21.3準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方7個閉塞分區(qū)空閑F9U2S碼20.2要求列車減速到規(guī)定的速度等級越過接近的地面信號機，并預告次一架地面信號機顯示一個黃色閃光和一個黃色燈光編碼原則（2）序號

7、信息名稱頻率Hz含義F10UUS碼19.1要求列車限速運行（默認限速值：80km/h），表示列車接近的地面信號機開放經(jīng)18號及以上道岔側向位置進路，且次一架信號機開放經(jīng)道岔的直向或18號及以上道岔側向位置進路；或表示列車接近設有分歧道岔線路所的地面信號機開放經(jīng)18號及以上道岔側向位置進路F11UU碼18.0要求列車限速運行（默認限速值：45km/h），表示列車接近的地面信號機開放經(jīng)道岔側向位置的進路F12U碼16.9要求列車減速到規(guī)定的速度等級越過接近的地面信號機，表示運行前方1個閉塞分區(qū)空閑F13LU2碼15.8要求列車減速到規(guī)定的速度等級越過接近的地面信號機，并預告次一架地面信號機顯示一個

8、黃色燈光F14U2碼14.7要求列車減速到規(guī)定的速度等級越過接近的地面信號機，并預告次一架地面信號機顯示兩個黃色燈光編碼原則（3）序號信息名稱頻率Hz含義F15LU碼13.6準許列車按規(guī)定速度注意運行，表示運行前方2個閉塞分區(qū)空閑F16L2碼12.5準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方4個閉塞分區(qū)空閑F17L碼11.4準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方3個閉塞分區(qū)空閑F18L3碼10.3準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方5個閉塞分區(qū)空閑編碼原則（4）追蹤運行編碼原則（5）機外停車編碼原則（6）正線停車編碼原則（9）正線發(fā)車編碼原則（10）側線發(fā)車（12號道岔）編碼原則（11）側線發(fā)車（18

9、號道岔）計算機編碼技術的研究系統(tǒng)特點 安全性 可靠性 可維護性 工程設計 工程施工 工程造價 安全性（1） 計算機編碼基于22取2的高可靠安全型專用計算機平臺，單系統(tǒng)為總線同步比較的故障安全雙重CPU 總線比較器以時鐘為單位，對雙重CPU的處理經(jīng)過、處理結果進行對照檢查，可以做到對CPU及周邊器件故障的早期發(fā)現(xiàn)，屏蔽對外輸出或停止CPU動作，對輸出做安全側處理。 處理器以一定周期執(zhí)行所有的處理，必要的硬件資源在規(guī)定的周期內(nèi)會全部被訪問到，對外部的輸入和輸出在規(guī)定的周期內(nèi)全部進行更新，軟件在執(zhí)行過程中將輸出交變的定時監(jiān)視信號WDT，標志所有處理按照規(guī)定周期正確執(zhí)行 WDT信號接受故障安全驅動電路

10、（FSD）監(jiān)視安全性（2） 軟件診斷程序，對總線比較器檢查不使用的部分（如未使用的內(nèi)存等），以及實現(xiàn)故障安全功能，和完成冗余系統(tǒng)管理用到的特定的硬件資源進行診斷監(jiān)視。 總線比較器在雙重CPU比較一致時輸出交變信號。發(fā)生不一致時，停止輸出交變信號。 故障安全驅動電路對總線比較器輸出的交變信號和WDT交變信號進行監(jiān)視，當有一方停止變化時，將從物理上（切斷輸出電路電源）屏蔽對外輸出。 對輸入信息以單重故障為單位進行故障檢測，發(fā)現(xiàn)異常時，對該裝置的輸入信息做固定為“0”的安全側處理 安全性（3） 系統(tǒng)設備具有自檢測和安全檢查程序。檢測程序在系統(tǒng)初始化時對系統(tǒng)的資源進行檢測，運行中對系統(tǒng)網(wǎng)絡通信和輸入輸

11、出接口工作狀態(tài)進行測試。安全檢查程序對應用程序任務模塊的運行狀態(tài)進行監(jiān)視，對關鍵信息代碼的合法性進行檢查。發(fā)生錯誤給出報警和錯誤指示，停止執(zhí)行相關任務，直到停止運行 單機的應用軟件對以不同方式得到的數(shù)據(jù)進行與處理，保證輸入數(shù)據(jù)的安全性 與安全行車有關的信息在主機內(nèi)部采用冗余編碼方式存儲，在自由狀態(tài)下安全側碼與非安全側碼出現(xiàn)的比率不小于255:1 通信傳輸中采用冗余編碼、正反碼多重傳輸控制和CRC校驗等多種手段，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘玫匠浞直ＷC?？煽啃裕?） 硬件運行平臺選用22取2的高可靠專用計算機平臺，該平臺中安全性計算機、輸入輸出接口、系統(tǒng)內(nèi)通信接口、系統(tǒng)間通信接口，均為二重冗余設計。 為保

12、證單系統(tǒng)設備的高可靠性，對元器件的選擇和使用進行控制，提高印制電路板的加工質量，嚴格控制設備生產(chǎn)的工藝、流程和檢驗。 采用降額設計，保證元器件或設備工作時所承受的工作應力適當?shù)陀谠骷蛟O備的額定值，從而達到降低故障率，提供可靠性。 進行完善的結構和熱設計，減少環(huán)境限制（例如：加裝空調(diào)），保證設備運行于良好的環(huán)境。 可靠性（2） 使用成熟、可靠的操作系統(tǒng)作為軟件平臺； 計算機編碼軟件開發(fā)，運用軟件工程方法，嚴格控制軟件開發(fā)流程，按照軟件工程規(guī)范執(zhí)行軟件文檔的編制和審核，提高軟件質量； 計算機編碼軟件做到模塊化、結構化、標準化設計，并采用計算機輔助設計工具生成工程數(shù)據(jù)，減少人工輸入造成的錯誤。變

13、更線路不需要修改軟件和數(shù)據(jù)結構，保證軟件的穩(wěn)定性； 使用成熟可靠的編譯器，選用可信的編程語言，制定并遵循統(tǒng)一的編程規(guī)則 建立完整的軟件測試系統(tǒng)，對應用軟件進行全面系統(tǒng)的測試 可維護性 設置檢測維護終端，對系統(tǒng)內(nèi)各設備的運行狀況進行實時監(jiān)視 檢測維護終端具有實時顯示、報警、記錄、歷史恢復、統(tǒng)計分析、維修建議等功能 檢測維護終端可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測功能 檢測維護終端可以通過RS422或CAN總線與集中監(jiān)測實現(xiàn)接口 降低維護難度，實現(xiàn)板級更換維修 所有連接線，均采用插接、壓接方式 工程設計 大大降低工程設計的工作量 采用自動人工測試的方法，降低設計審核的工作量 提高工程設計的質量 簡化閉塞系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口 為使用站內(nèi)一體化軌道電路，全線區(qū)段有碼降低難度 工程施工 降低室內(nèi)工程施工工作量和難度 提高工程開通的效率 設備占用空間大大減少 大量采用標準件，采用插接、壓接技術，降低對施工人員的要求，減少施工所使用的設備 工程造價可以在一定程度上節(jié)省工程造價 取消站間聯(lián)系電纜，采用光纖通信進行站間聯(lián)系 節(jié)省一定的房屋空間和電能消耗 節(jié)省大量繼電器的使用 為車站聯(lián)鎖