临时限速报文动态组帧的应用研究

王素姣,吴 建

(1.中铁工程设计咨询集团有限公司通号院,北京 100055；2.武汉铁路局襄樊电务段信号技术科,湖北襄樊 441000)

1 概述

当前已经实施的CTCS-2级列控系统中,有源应答器报文由列控中心存储并选择。采用该种方式,列控中心存储量有限,限制了应答器报文的存储数量,从而对临时限速的下达带来诸多限制。两站(含中继站)一区间加一制动余量范围内仅允许设置1处临时限速。临时限速等级设45、80、120、160、200、250 km/h 6档；区间及站内正线临时限速区域以闭塞分区为基本单元。该方式的缺点是临时限速设置不够灵活,不能很好地满足运营维护的实际需求,且列控中心预存储报文的数量也相当庞大,给列控中心的数据编制和验证带来了极大的不便。

因此,对临时限速报文动态组帧进行研究,实现根据输入条件实时完成临时限速报文的编译和发送,可极大缓解列控中心报文容量压力。同时,可使临时限速从影响范围、限制速度值等方面更加精确,使临时限速设置更加灵活,以提高运输效率。

2 临时限速信息包结构分析

列控中心应答器报文数据由于叠加了临时限速信息包的不同组合,使得列控中心报文数量成几何倍增加,这给报文的编制和校核带来了极大的麻烦。临时限速报文的动态编译将极大地缓解列控中心存储报文数量压力,实现由“存储—条件—选择—发送”过程向“条件—编译—发送”过程的转变。

对临时限速报文数据结构的分析如表1所示。

表1 临时限速报文数据结构分析

2.1 验证方向

对于每个有源应答器临时限速包的方向有效性,在动态编译情况下,完全等同于线路当前方向,即列车正向运行则正向有效,反之则反向有效，如图1所示。

图1 有源应答器临时限速报文验证方向示意

对于车站内的有源应答器,仅当收到联锁的进路编号后,对于进路上的应答器才发送相应报文,如办理B1至B7的正线通过,B1和B7的临时限速报文均为正向有效；如办理经过B1、B3、B5、B7的侧线通过进路,B1、B5、B7均为正向有效,B3发送预告报文。即站内有源应答器可由进路属性来确定,根据站内应答器的布置情况,对应每个车站逐条进路建立经过的始端应答器及其方向。

对于中继站的有源应答器,其临时限速报文的验证方向由区间方向决定,当区间方向为正向时,则限速报文正向有效,反之则反向有效。

2.2 临时限速信息有效区段长度

当一个管辖范围内可设置多处临时限速时,不管是进站口、出站口,还是出站信号机处的有源应答器,除侧线接车外,其临时限速信息有效区段长度可覆盖至同方向限速管辖范围的末端,那么有效区段长度的值可根据应答器的坐标之差获得,如果是侧线发车可通过发车进路长度和正线里程坐标相减获得。侧线接车临时限速有效区段长度为接车进路长度加80 m,再加上有源应答器距绝缘节的距离,如图2所示。

图2 临时限速有效区段长度

可见,要获取临时限速区段长度需存储应答器坐标信息、站内进路信息等,作为限速报文动态组帧的输入。

2.3 到临时限速区段的距离、临时限速区段的长度及限速值

到临时限速区段的距离、临时限速区段的长度及限速值这3个变量均是从临时限速设置时获取输入,对于多处设置的限速用数组进行数据存储。对于限速区段存在覆盖的限速,可按时间顺序进行覆盖处理,也可在校验层以现有方式按冲突处理不予执行。如按时间顺序覆盖进行处理,其覆盖原则如图3所示。

图3 限速区段覆盖处理

80、90 km/h为已经存在的限速,此时,若下达如图3所示的50 km/h的限速时,按照时间先后覆盖原来限速与50 km/h限速的重复部分。此时,80 km/h限速的限速长度由k2-k1变为k1-k5,50 km/h限速的D_TSR为0,L_TSR为k6-k5,90 km/h限速的D_TSR为0,L_TSR为k4-k6。

可见,临时限速还需对原有限速信息进行存储,以完成限速变化后临时限速数据再次动态组帧及报文编译。

3 临时限速动态组帧的设计及实现

临时限速设置及取消控制实现过程如图4所示。

图4 临时限速设置及取消控制实现过程

如果增加了对有源应答器的检测,则增加了虚线的反馈过程。

根据上述对临时限速报文结构、限速功能需求的分析,临时限速动态组帧结构设计如图5所示。

图5 临时限速动态组帧结构设计

各模块主要功能如下。

输入模块：接受CTC和联锁发送的限速命令、进路办理取消信息。

数据库模块：存储应答器位置、站内进路数据信息。

数据处理：根据输入数据以及存储的静态数据,计算限速报文中每个变量的10进制数值。

报文编译：对限速报文中每个字段进行二进制编码,然后组合叠加。

以下行进站口X为例,其临时限速报文动态组帧流程图如图6所示。

图6 临时限速报文动态组帧流程

4 结论及展望

临时限速报文动态组帧的实现将极大缓解列控中心报文容量,同时使临时限速的影响范围缩小,限速速度值可精确到分辨率5 km/h。同时,对应答器组内有源应答器和无源应答器分担数据包进行合理分配,如在进出站口各增加一个有源应答器,仅放置临时限速包,这样就使一个限速管辖范围内可同时设置多处临时限速,使临时限速设置更加灵活,提高运输效率。

临时限速直接影响到列车运行安全和人身安全,其重要性不言而喻,临时限速报文在动态编译完成后,就直接发送到有源应答器。如何保证其数据的正确性也将是一个新的课题。主要方法有增加有源应答器的检测、动态组帧的仿真测试试验等等。只有通过反复的论证才能检验动态组帧后数据的有效性和正确性。

具有全新临时限速功能的CTCS-3级列控系统已经在武广和郑西客运专线开通使用,其中的临时限速服务器和具有应答器报文实时编码功能的列控中心同样可以运用于CTCS-2级列控系统。该系统具备以米为精度的临时限速下达,并且应答器管辖范围内最多可以下达5处限速。

[1]科技运[2007]158号，客运专线CTCS-2级列控系统列控中心技术规范(暂行)[S].

[2]铁集成[2007]124号，客运专线CTCS-2级列控系统配置及运用技术原则(暂行)[S].

[3]运营基号[2008]42号文，CTCS-2级列控系统工程数据表编制暂行规定[S].

[4]科技运[2008]16号文，CTCS-2级应答器报文定义及应用原则(暂行)[S].