鄭鐵軍

摘要：CTCS-2級列控仿真系統(tǒng)對于列車的提速、限速、剎車等各種操作都存在著很大的聯(lián)系，因此，分析與設(shè)計系統(tǒng)環(huán)境模擬器問題非常有必要。本文針對于CTCS-2級列控仿真系統(tǒng)環(huán)境模擬器設(shè)計問題，主要做了以下幾點思考：CTCS-2級列控仿真系統(tǒng)測試平臺系統(tǒng)分析；環(huán)境模擬器系統(tǒng)設(shè)計；CTCS-2級列控仿真系統(tǒng)模塊分析。

關(guān)鍵字：CTCS-2級列控系統(tǒng)；環(huán)境模擬；設(shè)計；系統(tǒng)模塊

我國列控系統(tǒng)的研發(fā)起步晚，特別是CTCS-2級列控系統(tǒng)信號處理等信息數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用情況主要還是依靠實際現(xiàn)場列車運行中去測試，這樣需要很多人力、物力、財力等因素緊密配合，而且高速鐵路信號系統(tǒng)的復(fù)雜性決定對其控制邏輯的處理較為復(fù)雜，特別是對實際列車運行中安全性帶來很多隱患。設(shè)計CTCS-2級列控仿真系統(tǒng)需要符合CTCS-2級列控標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計時各仿真子系統(tǒng)都預(yù)留接口，以便能和實體設(shè)備關(guān)聯(lián)，這對高鐵列控信號系統(tǒng)的研究以及工程設(shè)計都有借鑒意義。

1 CTCS-2級列控仿真測試平臺系統(tǒng)分析

1.1 CTCS-2級列控仿真平臺系統(tǒng)簡介

此系統(tǒng)主要是針對軌道電路+點式應(yīng)答器傳輸控車信息系統(tǒng)，設(shè)計車地一體化的列車進行控制。在地面上，需要增加一種系統(tǒng)：列控中心子系統(tǒng)。針對列車軌道電路占用狀況分析，主要此階段是進路狀態(tài)，這過程中主要是計算出行車。在列車行駛操作過程中，軌道地面上不設(shè)信號機，需要經(jīng)過提速干線以及其高速鐵路，同時適合各種線路速度區(qū)段。

1.2 CTCS-2級列控仿真平臺設(shè)計目標(biāo)

計算機局域網(wǎng)的構(gòu)建主要是根據(jù)仿真、設(shè)計、測試等存在著聯(lián)系的一體化使用平臺。根據(jù)仿真平臺分析，可以對系統(tǒng)進行擴充。仿真系統(tǒng)的特點就是獨立性的，根據(jù)各種接口預(yù)留真實設(shè)備，主要目的就是把實用性的換成仿真型的設(shè)備。根據(jù)數(shù)字化仿真實驗平臺分析，主要跟CTCS-2級列控仿真平臺存在著直接的聯(lián)系，工作原理也是采用理論構(gòu)建，實現(xiàn)了車載設(shè)備與地面設(shè)備，在此過程中，地面設(shè)備主要包含應(yīng)答器、微機聯(lián)鎖等主要功能，在開通調(diào)試此仿真平臺可以設(shè)置各種數(shù)字化試驗，例如設(shè)置應(yīng)答器數(shù)據(jù)的丟失、信號機故障等以及列車各種運作狀況，例如減速、提速、緊急剎車等設(shè)置。當(dāng)中，還需要提出評估平臺，此平臺主要性能是提升系統(tǒng)的整體性，以及各種設(shè)備的關(guān)鍵性能。測試平臺對于測試平臺環(huán)境非常有必要。

1.3 CTCS-2級列控仿真平臺數(shù)據(jù)流分析

平臺數(shù)據(jù)流分析，主要是經(jīng)過列仿真平臺各子系統(tǒng)信息交互實現(xiàn)，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)，主要跟車載仿真子系統(tǒng)的環(huán)境模擬器有關(guān)，都是經(jīng)過局域網(wǎng)來建立子系統(tǒng)，實現(xiàn)了信息控制交互功能。車載仿真子系統(tǒng)與環(huán)境模擬器子系統(tǒng)、環(huán)境模擬器子系統(tǒng)與控制中心、車站聯(lián)鎖、列控中心間通過局域網(wǎng)建立連接，實現(xiàn)控制信息的交互。

2環(huán)境模擬器系統(tǒng)設(shè)計

2.1環(huán)境模擬器子系統(tǒng)簡要

根據(jù)上述分析，環(huán)境模擬器子系統(tǒng)主要是跟網(wǎng)絡(luò)通信模塊、軌道電路占用狀態(tài)識別模塊、應(yīng)答器報文模塊和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)管理模塊組成。平臺系統(tǒng)也是要依賴于平臺環(huán)境，因此環(huán)境模擬器非常重要，子系統(tǒng)主要有車載、控制中心等進行信息交互工作。數(shù)據(jù)庫管理模塊主要是統(tǒng)一進行路線管理，采用的靜態(tài)數(shù)據(jù)分析，以及軌旁信號設(shè)備的運態(tài)信息管理，隨時更新數(shù)據(jù)，主要是保證了信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全保障以及數(shù)據(jù)的完整性。應(yīng)答器報文模塊主要提供列車安全運行所需的線路數(shù)據(jù)，包含無源和有源應(yīng)答器，同時處理臨時限速信息。此外，環(huán)境模擬器還可以設(shè)置軌道故障和應(yīng)答器故障，用于測試系統(tǒng)的功能完整性。環(huán)境模擬器為CTCS-2級列控仿真系統(tǒng)提供良好的模擬條件。

2.2環(huán)境模擬器數(shù)據(jù)庫的需求分析

針對于CTCS-2級列控仿真平臺分析，主要是數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等，以及平臺的環(huán)境控制。經(jīng)過地面以及車載設(shè)備中，都存在著兩種數(shù)據(jù)狀態(tài)（靜態(tài)和動態(tài)），數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中進行交互，并且數(shù)據(jù)的傳輸量比較大，實時性高（信息信號方面等），同時，實現(xiàn)了資源數(shù)據(jù)共享，以及環(huán)境管理，主要指標(biāo)依靠：1、全線靜態(tài)數(shù)據(jù)的存儲；2、仿真中交互的動態(tài)數(shù)據(jù)的儲存及轉(zhuǎn)發(fā)。

2.3軌道電路狀態(tài)的識別程序設(shè)計與應(yīng)答器仿真設(shè)計分析

在設(shè)計軌道電路狀態(tài)識別中，CTCS-2級列控系統(tǒng)主要是依賴于電路疊加性原理進行應(yīng)答式控制系統(tǒng)平臺。目前的列車運行控制系統(tǒng)中的電路主要是依靠軌道占用檢查，無絕緣軌道電路主要的用途就是對軌道進行占用檢查，與提供為行車許可（碼序）的作用。在設(shè)計應(yīng)答器仿真設(shè)計方面，主要是跟地面信息通信存在一種直接關(guān)系，應(yīng)答器仿真設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn)主要依靠以下幾點方面：第一、區(qū)間無源應(yīng)答器報文的提??；第二、車站有源應(yīng)答器報文的提??；第三、臨時限速報文提取；第四、應(yīng)答器報文發(fā)送時機判斷；第五、應(yīng)答器故障模擬。

3 CTCS2列控仿真系統(tǒng)模塊相關(guān)分析

3.1備時限速模塊

備用限速模塊對于CTCS-2級列控仿真系統(tǒng)非常重要，控制列車進行臨時性的限速，在突發(fā)性事件中可以隨時調(diào)整速度。突發(fā)事件在列車中經(jīng)常遇到，例如，自然災(zāi)害、施工產(chǎn)生的限速、故障產(chǎn)生的限速等事件。實際CTCS-2級列控系統(tǒng)中，臨時限速由控制中心統(tǒng)一管理，通過控制中心向列控中心子系統(tǒng)下達調(diào)度命令，列控中心接收命令后進行限速的一些列操作，臨時限速的設(shè)置涉及列車運行安全?？煞謩e設(shè)置一處臨時限速。限速管轄范圍的設(shè)置，應(yīng)實現(xiàn)正線臨時限速的預(yù)告，避免排列正線通過進路時，進站信號機降級顯示。區(qū)間及站內(nèi)正線臨時限速區(qū)域以閉塞分區(qū)為基本單元，列控中心單方向臨時限速管轄范圍內(nèi)長度超過5個閉塞分區(qū)的臨時限速按l個限速設(shè)置。限速等級設(shè)45km、80km、120km、160km、200km、250km六檔。

3.2有源應(yīng)答器臨時限速設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

車站列控中心和中繼站列控中心作為臨時限速的更新點，在其臨時限速管轄范圍內(nèi)，有源應(yīng)答器臨時限速管轄范圍分析本列控仿真系統(tǒng)主要涉及的站內(nèi)接車及區(qū)間臨時限速，接車進路臨時限速報文主要是進站口有源應(yīng)答器管轄，當(dāng)控制中心設(shè)置區(qū)間內(nèi)的臨時限速時，臨時限速報文主要是出站口有源應(yīng)答器管轄。當(dāng)設(shè)置站內(nèi)的臨時限速，根據(jù)進路的不同應(yīng)答器管轄的范圍也不同，本節(jié)將根據(jù)不同情況進行分析。具體參照：客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)臨時限速設(shè)置原則v2.617中臨時限速數(shù)據(jù)管轄范圍準(zhǔn)則。

3.3應(yīng)答器報文發(fā)送時機判斷分析

在仿真中環(huán)境模擬器不單對區(qū)間無源、車站有源應(yīng)答器進行用戶報文的提取、對臨時限速的處理，同時還要把應(yīng)答器信息在恰當(dāng)時機發(fā)送給列車車載設(shè)備，減少信息傳輸?shù)牟煌叫栽斐煞抡嫦到y(tǒng)的延遲。由于在仿真中應(yīng)答器無實體設(shè)備，無法做到通過頻率激活的方式觸發(fā)地面應(yīng)答器傳輸信息，所以仿真過程把應(yīng)答器做為一個質(zhì)點，當(dāng)列車車載設(shè)備到達應(yīng)答器位置后，就由地面應(yīng)答器把信息發(fā)送給列車車載設(shè)備。應(yīng)答器報文發(fā)送時機就要結(jié)合列車車載設(shè)備顯示里程以及應(yīng)答器位置進行比較判斷，經(jīng)過判斷才可知道車載達到哪個應(yīng)答器，才能把對應(yīng)應(yīng)答器信息傳送給車載設(shè)備。

3.4應(yīng)答器故障模擬

應(yīng)答器故障模擬主要是為了在應(yīng)答器信息丟失的情況下檢驗車載設(shè)備處理邏輯。根據(jù)應(yīng)答器報文發(fā)送時機原理，應(yīng)答器故障模擬就是在車載經(jīng)過應(yīng)答器時不滿足發(fā)送報文的條件。在程序設(shè)計時，只需把對應(yīng)應(yīng)答器的標(biāo)志設(shè)為“1”，那么應(yīng)答器報文發(fā)送功能就被屏蔽。

參考文獻：

[1]何堅.CTCS2列控仿真系統(tǒng)環(huán)境模擬器的設(shè)計與研究[D].西南交通大學(xué)，2011.