ETCS基线3的系统版本管理方法

张友兵，陈志强，王建敏，于晓娜

(1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2.北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

在欧洲，由于列车运行控制系统种类繁多，且各国信号制式复杂、互不兼容，为统一欧洲铁路网，保证高速列车在欧洲铁路网内互通运行，提高运输效率，1989年12月欧洲运输部长会议做出决定，就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案。1998年，欧洲各大信号公司组建UNISIG组织，共同制定统一的ERTMS技术规范。2001年欧盟通过立法形式确定ETCS成为强制性技术规范。ETCS得到欧洲各国铁路公司和供货商的广泛认可。

为了拓展海外市场，亟需开发符合ETCS 基线3的车载设备，支持基线3和基线2等不同版本，既能满足新建线路，又能兼容既有线路，实现广泛的互联互通和版本兼容。

本文主要研究ETCS基线3的系统版本管理功能。

1 ETCS系统版本

1.1 系统版本的定义

系统版本明确定义了ETCS强制性功能，确保ERTMS/ETCS车载子系统和轨旁子系统之间技术上的互联互通。系统版本用于防止由ERTMS/ETCS规范的变化而导致不可接受的安全性或性能降低的情况。因此，任何有可能改变ERTMS/ETCS系统的行为、性能或安全性的技术变化都被视为影响系统版本。ERTMS/ETCS系统版本的演变是连续的，即现有版本只能进行一次直接升级，不接受分支。

ERTMS/ETCS系统版本由符合要求的版本号标识，每个版本号都遵守X.Y格式，其中X是1到7之间的任何数字，Y是0到15之间的任何数字。X用于区分不兼容的版本，Y表示版本X内的兼容性。如果两个版本的X相同，表明这些版本是兼容的，与Y无关。

1.2 变更对系统版本的影响

当欧洲铁路局变更管理委员会对ERTMS/ETCS系统进行变更时，必须评估这些变更是否影响系统版本。如果影响，还需要确定是增加系统版本号X，还是增加系统版本号Y。

对一组商定的变更请求进行评估，以确定两个连续的ERTMS/ETCS系统版本之间的兼容性。无论一个变更请求会影响多少个TSI附录A中被确定为影响ERTMS/ETCS系统版本的规范文件，每个变更请求都应作为一个整体进行评估，就其兼容性做出单独决定。

如果所有被评估的变更请求都被认定为是兼容的，新的ERTMS/ETCS系统版本被认定为与现有版本兼容(Y增加)。如果在一组评估后的变更请求中，即使有一个变更请求被认定为不兼容，新的ERTMS/ETCS系统版本也被认定为与现有版本不兼容(X增加)。

1.3 系统版本的兼容性

通过对运行一个系统版本的ERTMS/ETCS车载设备和运行另一个系统版本的ERTMS/ETCS轨旁基础设施之间的关系进行分析，可以确定两个连续的ERTMS/ETCS系统版本之间的兼容性。

假设版本A是现有系统版本，版本B是后续系统版本，按以下方法确定版本A和版本B的兼容性。

运行版本A的列车可以在运行版本B的轨旁基础设施上运行正常服务，且运行版本B的列车可以在运行版本A的轨旁基础设施上运行正常服务，那么版本B兼容版本A。

存在技术、操作或安全相关障碍，阻止运行版本A的列车在运行版本B的轨旁基础设施上运行正常服务，或阻止运行版本B的列车在运行版本A的轨旁基础设施上运行正常服务，那么版本B不兼容版本A。

在基线3 ETCS系统中，系统版本号X可以为1或2，即存在1.Y（X=1）和2.Y（X=2）两个不兼容的系统版本；当系统版本号X等于1时，系统版本号Y可以是0或1，即存在1.0和1.1两个兼容的系统版本；当系统版本号X等于2时，系统版本号Y可以是0或1，即存在2.0和2.1两个兼容的系统版本。在同一个系统版本X中，几个兼容的系统版本Y共存，不会对部署ERTMS/ETCS车载设备和轨旁基础设施产生任何约束或限制。ETCS基线3支持的系统版本如表1所示。

不兼容的系统版本允许在欧洲同时运行，由“合法运行的X版本集合”定义。该集合由多个连续的X版本组成，并在ERTMS/ETCS系统的整个寿命期内进行演变。目前，在欧洲可以同时运行X=1和X=2两个不兼容的系统版本，X=1和X=2就是一个合法运行的X版本集合。欧盟委员会条例EU 2016/919的附录A给出了1.0、2.0和2.1共3个基线包含的强制性规范列表及版本，如表2所示。其中，根据SUBSET-108对基线2进行修订，得到基线2增强版。EU 2016/919为欧盟铁路系统“控制命令和信号”子系统互联互通技术规范。

1.4 运行的系统版本

ERTMS/ETCS车载设备和地面设备可能支持多个系统版本，但是某一时刻只有一个系统版本在运行，即为运行的系统版本。运行的系统版本为设备支持的多个系统版本中的正在运行的那一个系统版本。

车载设备应至少支持两个不兼容的系统版本，以便在运行不同系统版本X的轨旁基础设施上运行。车载设备能够解析来自轨旁组件的标记版本与相关轨旁基础设施运行版本不同的信息。

车载设备运行的系统版本由轨旁设备决定。但是，在划定的轨旁区域内，运行一个系统版本号X.Y仅意味着运行在该区域的车载设备应按照适用于该系统版本号的一组要求运行，其中X是轨旁命令的版本号，Y是版本X内车载设备运行的系统版本号(可能不同于轨旁命令的版本号Y)。因此，只有轨旁命令的系统版本号X会影响车载设备运行的系统版本X。在车载设备支持的系统版本号X中，车载设备运行的系统版本号Y是车载设备符合的ETCS规范中定义的最高版本号。也就是说，如果轨旁命令版本X=1且车载设备支持版本1.0和1.1，则车载设备运行的系统版本为1.1；如果轨旁命令版本X=2且车载设备支持版本2.0和2.1，则车载设备运行的系统版本为2.1。

ERTMS/ETCS基础设施使用合法运行的X版本集合中的系统版本号X运行。

在轨旁区域内运行一个系统版本X并不意味着所有安装的“非RBC”轨旁组件(应答器、环线、RIU)必须传输标有相同版本号X的信息，在相关的轨旁区域安装的应答器、环线或RIU可以传输标有不同版本号X的信息，该版本号为:在合法运行的X版本集合内；超出了合法运行的X版本集合，并且已经过时，但是所传输的报文/消息包含车载设备能够解释的信息。

在所有等级和所有合适的位置，ERTMS/ETCS轨旁可以命令ERTMS/ETCS车载设备运行哪个系统版本。

1.5 ETCS轨旁组件的系统版本

ERTMS/ETCS轨旁组件的系统版本必须与车载设备运行的系统版本分开考虑。

尽管无线闭塞中心传送的系统版本表明在无线闭塞中心区域运行的系统版本，但这主要意味着地面设备使用运行的系统版本指定的ETCS语言版本与车载设备会话。

RIU传送的系统版本表示RIU使用该系统版本指定的ETCS语言版本编码传送的信息。

应答器/环线发送的报文头/消息头中标记的系统版本表明，应答器/环线使用该系统版本指定的ETCS语言版本编码发送的信息。

2 确定运行的系统版本

基线3车载设备可以使用合法运行的系统版本集合中包含的任何ERTMS/ETCS系统版本号X。在其支持的一个系统版本号X内，车载设备始终运行本版本的系统需求规范中定义的最高系统版本号Y，不受轨旁传输的系统版本号Y影响。车载设备一次只能运行一个系统版本，即车载设备按照适用于一个系统版本的整套要求运行。

2.1 适应于所有等级的场景

车载设备关闭(即进入未上电模式)时，保留当前运行的系统版本，并在上电时重新使用保存的系统版本X。

应答器组可以通过系统版本命令（P2）命令车载设备运行一个系统版本。从应答器组收到系统版本命令（P2）后，车载设备立即运行命令中给出的系统版本号X。

如果车载设备进入故障模式，重启设备后，车载设备使用支持的最高系统版本X。

2.2 适应于1级的场景

在等级1，车载设备根据以下原则确定运行的系统版本号X:如果任何应答器、环线或RIU发送的系统版本号X高于车载设备当前运行的系统版本号X，车载设备确定应答器、环线或RIU发送的系统版本号X为运行的系统版本号；如果检测到从应答器/环线读取的国家或地区标识符（NID_C）与车载设备使用的一组国家值对应的标识符（NID_C）不匹配，车载设备将该应答器/环线传输的系统版本号X作为运行的系统版本号；如果车载设备不支持由非RBC轨旁组件或应答器组的系统版本命令（P2）中规定的系统版本号X，则车载设备不改变运行的系统版本。

2.3 与RBC建立通信会话

在与RBC建立通信会话的情况下，RBC的系统版本号X优先于与非RBC组件（应答器、环线或RIU）相关的运行系统版本和从应答器组命令的系统版本，车载设备根据以下原则确定运行的系统版本号X。

如果车载设备处于0级、NTC或1级，与RBC建立了通信会话，则当执行向2/3级的等级转换时，车载设备运行RBC系统版本号X。

如果SoM过程，车载设备处于2/3级，与RBC建立了通信会话，则立即运行RBC系统版本号X。

在2/3级，在RBC/RBC移交过程中，如果车载设备与接收RBC建立了通信会话，一旦列车最大安全前端通过RBC/RBC边界位置，车载设备运行接收RBC系统版本号X。

在2/3级，如果列车最大安全前端通过RBC/RBC边界位置，并且没有与接收RBC建立会话，车载设备再次运行与非RBC组件相关的系统版本，并再次考虑应答器组命令的系统版本。

如果车载设备从2/3级切换到另一个等级，车载设备再次运行与非RBC组件相关的系统版本，并再次考虑应答器组命令的系统版本。

以上5个场景均与2/3级相关，第1个场景为从其他等级进入2/3级，第5个场景为从2/3级进入其他等级，其他3个场景为2/3级下的场景。

3 与系统版本相关的轨旁数据的处理

由应答器发送的每一个报文，以及由欧洲环线和RIU发送的每一条消息，应仅包含与一个系统版本相关的数据。应答器、欧洲环线和RIU不允许传输与多个系统版本相对应的数据。RBC传输的所有消息应包含仅与一个系统版本相关的数据。车载设备先检查系统版本，然后再对数据进行一致性检查等，因为这些检查受系统版本影响。

3.1 对RBC或RIU无线消息的版本检查

车载设备检查任何连接的RBC(包括RBC移交)或任何连接的RIU首次发送的ERTMS/ETCS系统版本号X（消息M32）。

对于仅与车载设备支持的最高系统版本号X相差Y的轨旁信息，车载设备不将未知数据包/消息的接收视为消息数据一致性错误，并应在以下情况下忽略未知数据包/消息的内容：与较高系统版本相关的应答器报文/环线报文中包含的未知数据包；来自运行更高系统版本的RBC或RIU的未知无线消息；来自运行较高系统版本的RBC或RIU的未知数据包，包含在一条消息中，其中可以根据车载运行的版本添加一个或多个可选数据包。

3.2 对应答器报文的版本检查

车载设备检查任何应答器发送的ERTMS/ETCS系统版本号X:在所有级别上，如果系统版本号X等于0，车载设备忽略应答器信息；在所有级别上，如果该系统版本号X不等于0，并且低于车载设备支持的最低系统版本号X，则该系统版本号X应能够解析应答器信息，如果车载设备无法解析该应答器信息，认为发生信息一致性错误；在所有级别上，如果该系统版本号X在其支持的版本中，车载设备应能够解析应答器信息；在等级1、2和3中，如果该系统版本号X大于车载设备支持的最高版本号X，则应忽略来自该应答器的信息，列车转入冒进模式，并向列车司机发出指示；在等级0和NTC中，如果该系统版本号X大于车载设备支持的最高版本号X，则忽略来自该应答器的信息，且不施加任何反应。

3.3 对环线信息的版本检查

在1级，车载设备检查欧洲环线传输的ERTMS/ETCS系统版本号X:如果该系统版本号X低于车载设备支持的最低系统版本号X，则该系统版本号X应能够解析环线信息，如果车载设备无法解析该环线信息，则认为发生信息一致性错误；如果该系统版本号X在其支持的版本中，车载设备应能解析环线信息；如果该系统版本号X大于车载设备支持的最高版本号X，则不施加任何反应，并且忽略来自该环线的信息。

4 常见场景

4.1 场景一

列车在 L0/ NTC/ L1 等级运行。

收到系统版本为1.0的应答器报文，车载设备运行的系统版本为1.1。

从地面应答器收到会话管理包P42，车载设备与RBC建立通信会话，其中无线消息M32包含的系统版本为2.0，此时车载设备运行的系统版本依旧为1.1。

列车越过等级转换点，车载设备进入L2/L3等级，根据需求“如果车载设备处于0级、NTC或1级，与RBC建立了通信会话，则当执行向2/3级的等级转换时，车载设备运行RBC系统版本号X”和“在其支持的一个系统版本号X内，车载设备始终运行本版本的系统需求规范中定义的最高系统版本号Y”，车载设备运行的系统版本变为2.1。

从地面应答器收到系统版本为1.0的应答器报文，根据需求“在与RBC建立通信会话的情况下，RBC的系统版本号X优先于与非RBC组件（应答器、环线或RIU）相关的运行系统版本和从应答器组命令的系统版本”，车载设备运行的系统版本依旧为2.1。

4.2 场景二

车载设备以L2/L3等级运行，此时运行的系统版本为1.1。

车载设备从系统版本为2.0的应答器收到等级转换命令，要求转入L1等级。

转入L1等级后，根据需求“如果车载设备从2/3级切换到另一个等级，车载设备再次运行与非RBC组件相关的系统版本，并再次考虑应答器组命令的系统版本”，车载设备运行的系统版本变为2.1。

从地面应答器收到系统版本命令P2包（系统版本为1.1），根据需求“从应答器组收到系统版本命令（P2）后，车载设备立即运行命令中给出的系统版本号X”，车载设备运行的系统版本变为1.1。

从地面应答器收到系统版本为2.0的P5包，根据需求“如果任何应答器、环线或RIU发送的系统版本号X高于车载设备当前运行的系统版本号X，车载设备确定应答器、环线或RIU发送的系统版本号X为运行的系统版本号”，车载设备运行的系统版本变为2.1。

4.3 场景三

车载设备当前运行的系统版本为2.1。

车载设备收到系统版本为1.0应答器报文，应答器携带的NID_C与车载设备使用的NID_C不同，根据需求“如果检测到从应答器/环线读取的国家或地区标识符（NID_C）与车载设备使用的一组国家值对应的标识符（NID_C）不匹配，车载设备将该应答器/环线传输的系统版本号X作为运行的系统版本号”，车载设备运行的系统版本变为1.1。

5 总结

本文介绍了ETCS基线3系统管理系统版本的原理和方法。ETCS基线3车载设备对系统版本进行有效管理，可以在不同系统版本的轨旁区域内运行，并根据地面设备命令切换运行的系统版本，保证列车可以在不同版本的线路上畅通运行，提高系统的兼容性，进而在保障安全的前提下，提高系统的运行效率。同时， ETCS基线3的系统版本管理方法，对CTCS列控系统的系统版本管理具有借鉴意义。