胡超林

(浙江浙大網新眾合軌道交通工程有限公司，浙江 杭州 310000)

城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統分析

胡超林

(浙江浙大網新眾合軌道交通工程有限公司，浙江 杭州 310000)

CBTC因其技術優(yōu)勢已經成為現代城市軌道交通首選控制方案，隨著這類控制方式的應用推廣，對其計算機聯鎖子系統也提出了更高的要求?，F總結了城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統的功能、技術特點及優(yōu)勢，并結合實際案例研究了其具體的工作方式。

城市軌道交通；CBTC；聯鎖子系統

0 引言

隨著經濟社會發(fā)展和城市交通進步，城市軌道交通變得復雜而繁瑣，這對信號設備信息采集和列車安全聯鎖控制性能提出了很高的要求。而CBTC作為一種先進的列車控制系統，對其聯鎖子系統的控制精度要求也進一步提高。傳統的鐵路聯鎖技術雖已沿用20多年，但遠遠無法滿足城市內復雜的交通信號在安全、高效、自動化、多功能方面的運營要求，必須開發(fā)設計出新的聯鎖子系統。可喜的是，現代通信技術、網絡技術、計算機技術的飛速發(fā)展為這一復雜的控制系統提供了硬件基礎，它們構成的聯鎖子系統信息量大、可靠性高、體積小、便于集中聯網，能實現整個城市的統一協調調度，減小系統維修的工作量，這些優(yōu)點使得計算機聯鎖子系統在城市軌道交通領域得到了廣泛的應用，它的出現使車站聯鎖進入了計算機聯鎖時代。

1 系統結構及功能簡述

CBTC整個信號系統主要包含計算機聯鎖子系統、列車防護自動駕駛ATP/ATO子系統、智能列車自動監(jiān)控ATS子系統和維護支持MSS子系統等，其通過這些系統來實現列車的自動控制、狀態(tài)監(jiān)測、安全運行、維修和故障診斷等功能。而計算機聯鎖子系統是信號系統的基礎，其主要功能是通過對軌旁信號設備實施監(jiān)控，完成列車運行預排、過程監(jiān)控等功能，這類子系統如西安地鐵2號線的Microlok Ⅱ聯鎖控制器，北京亦莊線CBI子系統、MTC-Ⅰ型系統及TYJL-ZC1型系統等，其設計和開發(fā)有一定區(qū)別，但大同小異。本文以北京亦莊線CBI子系統為例談談其結構。

CBI子系統的主要功能設備包含聯鎖機、現場工作站、通信網絡、系統維護臺等，它們組成了以微處理器為基礎的計算機聯鎖信號控制系統，結構如圖1所示。

圖1 CBI子系統結構示意圖

由圖1可知，CBI子系統中包含有很多設備，而聯鎖機是整個系統的核心。CBI子系統中的聯鎖機主要實現軌旁設備聯鎖控制，管轄所有聯鎖功能，通過既定程序來實現聯鎖邏輯和控制邏輯。這種冗余聯鎖機采用二乘二取二雙CPU作為核心控制器，增加獨立的“故障/安全”校驗模塊，使用了一系列的可編程安全系統設計技術，如“固有故障—安全”“獨立計時器”“組合故障—安全”“雙通道相異軟件”“反應故障—安全”等，這些技術大大提高了系統的安全性。同時，系統采用雙網通信、邏輯上環(huán)網連接、模塊隔離技術，確保了可靠性和實用性，它能支持單點和多點安全型串行通信，能與很多列車自動駕駛子系統進行安全型數字通信。使用FSFB2安全通信協議的北京首都機場線證明，該子系統的信息交換是可靠的。

通信網絡是這些監(jiān)控信號和工作信號傳輸的通道，如圖1所示，聯鎖機通過兩套熱冗余的高速交換機設備分別與ATS子網和ATP/ATO信號子網進行信息傳輸。這個網絡為兩臺聯鎖機和現場操作站以及系統維護臺各提供了兩個網絡接口，來實現各設備間的信息傳輸。另外，還可通過SDH節(jié)點來接入ATC骨干網，實現該子系統與中心應用服務器之間的通訊。同理，其余區(qū)域的CBI子系統也可通過SDH節(jié)點接入骨干網來實現信息交換和集中控制。使用這種子系統時，ATS子網和信號子網同時處于工作狀態(tài)，相關的子系統均可單獨通過各自的兩個網絡來發(fā)送和接收信息。在其中一個網絡出現問題時，子系統仍可通過另一個網絡來進行通信，出現問題的網絡可進行維修或單獨維護，實現了整個系統的連續(xù)工作，便于及時維護和實時查詢。

現場工作站是聯鎖子系統控制的顯示單元，它作為人機交互界面能方便地對本聯鎖區(qū)的信號設備進行實時監(jiān)控，如道岔、進路、故障報警等信息，把這些信息通過車站ATS發(fā)送給中心。這里還可查看車站ATS所發(fā)送的中心操作指令，操作人員可根據操作指令將所需執(zhí)行的指令信息通過操作界面方便地傳送給聯鎖機。另外，它作為ATS子系統的車站及顯示終端，能形象地顯示子系統內部所有列車運行的位置信息、運行計劃信息和告警信息等。這些信息能給車站值班人員提供參考和依據，對故障和告警能及時進行反應和處理?，F場工作站的操作指令必須通過HILC校驗的二次確認后才能實現有效的操作，確保了現場工作站操作的安全性。

系統維護臺也是該聯鎖子系統中重要的設備，它不但能完成聯鎖系統維護和接口設備監(jiān)測，還能打印設備操作信息記錄，將子系統內設備的運行狀態(tài)和報警信息及時反饋給維修人員，同時提供故障處理指導方法。亦莊線的維護臺還具有“電子向導式”診斷手段，它可通過高速網絡來接收和記錄聯鎖機系統的診斷結果信息、全站簡化參數信息、指定參數追蹤信息等。

2 系統實用功能舉例

前文已敘述了該聯鎖子系統的主要構成，它能實現的基本功能包含列車防護、軌旁設備管理、列車運行管理、維護功能、運行指令、安全保障等。CBTC聯鎖子系統可為列車運行提供4種級別的控制進路功能，分別為連續(xù)式、點式、聯鎖、引導，以最大限度地提高列車運行的安全性、高效性和自動化水平?，F結合軌道交通信號的需求及特點，談談其在列車運行過程中的一些具體工作方式。

例如進路、道岔的處理，在站控狀態(tài)下，進路的建立和取消是車站控制的，在建立進路前，聯鎖子系統會對進路中所有道岔是否在規(guī)定的位置上、有無敵對進路建立、后備下進路內所有區(qū)段是否空閑等信息進行檢查，確保這些信息都處于正常狀態(tài)才能允許進路的建立。而進路指令下達后，CBI會轉換道岔至正確的位置并閉鎖，再檢查一些相關條件是否滿足，之后才會開放信號。聯鎖設備對進路實現預先閉鎖和接近閉鎖，閉鎖的進路隨列車的運行按三點檢查自動分段解鎖。一旦閉鎖，其他相關道岔是不能啟動的。信號機關閉后，未經再次辦理，是不會重復開放的。一旦狀態(tài)發(fā)生變化，也會馬上顯示，操作人員能快速地作出判斷和正確操作。它反映了操作的唯一性和安全性。

3 系統的優(yōu)勢

這類聯鎖子系統是借鑒國外經驗，結合我國城市交通實際情況和先進的計算機技術而研發(fā)的，較進口設備能降低投資成本，同時滿足技術要求，它的優(yōu)勢是設計參數化程度高，適應性和兼容性強，能在滿足各種技術需要的同時實現系統的模塊化、標準化設計，使其配置靈活，擴展和升級簡便，對新業(yè)務的適應性強。國內自主開發(fā)能實現快速調整和安裝維護，開發(fā)過程高標準、嚴要求，安全和質量有保障，供貨速度快、周期短。

4 結語

本文簡要闡述了城市軌道交通CBTC計算機聯鎖子系統的構成及功能，在其實用功能上僅僅提到了很小的一方面，而在實際運用過程中其是能滿足多方面要求的，如對軌旁設備的監(jiān)控、與其他子系統的接口、與旅客安全系統的信息交換、對列車運行的自動控制等，這些在實踐中也都得到了驗證和逐步完善。因此，這種子系統是一種非常安全和高效的信息接收、反饋系統，能適應當前城市軌道交通領域最新的基于移動閉塞式信號系統的要求。在城市軌道交通進一步發(fā)展后，應不斷拓展系統功能，提高系統安全性，以適應城市軌道交通的發(fā)展步伐。

[1]劉曉娟.城市軌道交通智能控制系統[M].中國鐵道出版社，2008

[2]許誠，徐瑞華，邢艷陽.北京軌道交通機場線信號系統[J].城市軌道交通，2008(12)

2014-05-27

胡超林(1979—)，男，陜西咸陽人，助理工程師，研究方向：軌道交通信號。