張友兵，陳志強，王建敏，于曉娜

(1.北京全路通信信號研究設(shè)計院集團有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

在歐洲，由于列車運行控制系統(tǒng)種類繁多，且各國信號制式復(fù)雜、互不兼容，為統(tǒng)一歐洲鐵路網(wǎng)，保證高速列車在歐洲鐵路網(wǎng)內(nèi)互通運行，提高運輸效率，1989年12月歐洲運輸部長會議做出決定，就歐洲大陸鐵路互聯(lián)互通中的技術(shù)問題尋找解決方案。1998年，歐洲各大信號公司組建UNISIG組織，共同制定統(tǒng)一的ERTMS技術(shù)規(guī)范。2001年歐盟通過立法形式確定ETCS成為強制性技術(shù)規(guī)范。ETCS得到歐洲各國鐵路公司和供貨商的廣泛認(rèn)可。

為了拓展海外市場，亟需開發(fā)符合ETCS 基線3的車載設(shè)備，支持基線3和基線2等不同版本，既能滿足新建線路，又能兼容既有線路，實現(xiàn)廣泛的互聯(lián)互通和版本兼容。

本文主要研究ETCS基線3的系統(tǒng)版本管理功能。

1 ETCS系統(tǒng)版本

1.1 系統(tǒng)版本的定義

系統(tǒng)版本明確定義了ETCS強制性功能，確保ERTMS/ETCS車載子系統(tǒng)和軌旁子系統(tǒng)之間技術(shù)上的互聯(lián)互通。系統(tǒng)版本用于防止由ERTMS/ETCS規(guī)范的變化而導(dǎo)致不可接受的安全性或性能降低的情況。因此，任何有可能改變ERTMS/ETCS系統(tǒng)的行為、性能或安全性的技術(shù)變化都被視為影響系統(tǒng)版本。ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本的演變是連續(xù)的，即現(xiàn)有版本只能進行一次直接升級，不接受分支。

ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本由符合要求的版本號標(biāo)識，每個版本號都遵守X.Y格式，其中X是1到7之間的任何數(shù)字，Y是0到15之間的任何數(shù)字。X用于區(qū)分不兼容的版本，Y表示版本X內(nèi)的兼容性。如果兩個版本的X相同，表明這些版本是兼容的，與Y無關(guān)。

1.2 變更對系統(tǒng)版本的影響

當(dāng)歐洲鐵路局變更管理委員會對ERTMS/ETCS系統(tǒng)進行變更時，必須評估這些變更是否影響系統(tǒng)版本。如果影響，還需要確定是增加系統(tǒng)版本號X，還是增加系統(tǒng)版本號Y。

對一組商定的變更請求進行評估，以確定兩個連續(xù)的ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本之間的兼容性。無論一個變更請求會影響多少個TSI附錄A中被確定為影響ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本的規(guī)范文件，每個變更請求都應(yīng)作為一個整體進行評估，就其兼容性做出單獨決定。

如果所有被評估的變更請求都被認(rèn)定為是兼容的，新的ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本被認(rèn)定為與現(xiàn)有版本兼容(Y增加)。如果在一組評估后的變更請求中，即使有一個變更請求被認(rèn)定為不兼容，新的ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本也被認(rèn)定為與現(xiàn)有版本不兼容(X增加)。

1.3 系統(tǒng)版本的兼容性

通過對運行一個系統(tǒng)版本的ERTMS/ETCS車載設(shè)備和運行另一個系統(tǒng)版本的ERTMS/ETCS軌旁基礎(chǔ)設(shè)施之間的關(guān)系進行分析，可以確定兩個連續(xù)的ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本之間的兼容性。

假設(shè)版本A是現(xiàn)有系統(tǒng)版本，版本B是后續(xù)系統(tǒng)版本，按以下方法確定版本A和版本B的兼容性。

運行版本A的列車可以在運行版本B的軌旁基礎(chǔ)設(shè)施上運行正常服務(wù)，且運行版本B的列車可以在運行版本A的軌旁基礎(chǔ)設(shè)施上運行正常服務(wù)，那么版本B兼容版本A。

存在技術(shù)、操作或安全相關(guān)障礙，阻止運行版本A的列車在運行版本B的軌旁基礎(chǔ)設(shè)施上運行正常服務(wù)，或阻止運行版本B的列車在運行版本A的軌旁基礎(chǔ)設(shè)施上運行正常服務(wù)，那么版本B不兼容版本A。

在基線3 ETCS系統(tǒng)中，系統(tǒng)版本號X可以為1或2，即存在1.Y（X=1）和2.Y（X=2）兩個不兼容的系統(tǒng)版本；當(dāng)系統(tǒng)版本號X等于1時，系統(tǒng)版本號Y可以是0或1，即存在1.0和1.1兩個兼容的系統(tǒng)版本；當(dāng)系統(tǒng)版本號X等于2時，系統(tǒng)版本號Y可以是0或1，即存在2.0和2.1兩個兼容的系統(tǒng)版本。在同一個系統(tǒng)版本X中，幾個兼容的系統(tǒng)版本Y共存，不會對部署ERTMS/ETCS車載設(shè)備和軌旁基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生任何約束或限制。ETCS基線3支持的系統(tǒng)版本如表1所示。

不兼容的系統(tǒng)版本允許在歐洲同時運行，由“合法運行的X版本集合”定義。該集合由多個連續(xù)的X版本組成，并在ERTMS/ETCS系統(tǒng)的整個壽命期內(nèi)進行演變。目前，在歐洲可以同時運行X=1和X=2兩個不兼容的系統(tǒng)版本，X=1和X=2就是一個合法運行的X版本集合。歐盟委員會條例EU 2016/919的附錄A給出了1.0、2.0和2.1共3個基線包含的強制性規(guī)范列表及版本，如表2所示。其中，根據(jù)SUBSET-108對基線2進行修訂，得到基線2增強版。EU 2016/919為歐盟鐵路系統(tǒng)“控制命令和信號”子系統(tǒng)互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范。

1.4 運行的系統(tǒng)版本

ERTMS/ETCS車載設(shè)備和地面設(shè)備可能支持多個系統(tǒng)版本，但是某一時刻只有一個系統(tǒng)版本在運行，即為運行的系統(tǒng)版本。運行的系統(tǒng)版本為設(shè)備支持的多個系統(tǒng)版本中的正在運行的那一個系統(tǒng)版本。

車載設(shè)備應(yīng)至少支持兩個不兼容的系統(tǒng)版本，以便在運行不同系統(tǒng)版本X的軌旁基礎(chǔ)設(shè)施上運行。車載設(shè)備能夠解析來自軌旁組件的標(biāo)記版本與相關(guān)軌旁基礎(chǔ)設(shè)施運行版本不同的信息。

車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本由軌旁設(shè)備決定。但是，在劃定的軌旁區(qū)域內(nèi)，運行一個系統(tǒng)版本號X.Y僅意味著運行在該區(qū)域的車載設(shè)備應(yīng)按照適用于該系統(tǒng)版本號的一組要求運行，其中X是軌旁命令的版本號，Y是版本X內(nèi)車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本號(可能不同于軌旁命令的版本號Y)。因此，只有軌旁命令的系統(tǒng)版本號X會影響車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本X。在車載設(shè)備支持的系統(tǒng)版本號X中，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本號Y是車載設(shè)備符合的ETCS規(guī)范中定義的最高版本號。也就是說，如果軌旁命令版本X=1且車載設(shè)備支持版本1.0和1.1，則車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本為1.1；如果軌旁命令版本X=2且車載設(shè)備支持版本2.0和2.1，則車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本為2.1。

ERTMS/ETCS基礎(chǔ)設(shè)施使用合法運行的X版本集合中的系統(tǒng)版本號X運行。

在軌旁區(qū)域內(nèi)運行一個系統(tǒng)版本X并不意味著所有安裝的“非RBC”軌旁組件(應(yīng)答器、環(huán)線、RIU)必須傳輸標(biāo)有相同版本號X的信息，在相關(guān)的軌旁區(qū)域安裝的應(yīng)答器、環(huán)線或RIU可以傳輸標(biāo)有不同版本號X的信息，該版本號為:在合法運行的X版本集合內(nèi)；超出了合法運行的X版本集合，并且已經(jīng)過時，但是所傳輸?shù)膱笪?消息包含車載設(shè)備能夠解釋的信息。

在所有等級和所有合適的位置，ERTMS/ETCS軌旁可以命令ERTMS/ETCS車載設(shè)備運行哪個系統(tǒng)版本。

1.5 ETCS軌旁組件的系統(tǒng)版本

ERTMS/ETCS軌旁組件的系統(tǒng)版本必須與車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本分開考慮。

盡管無線閉塞中心傳送的系統(tǒng)版本表明在無線閉塞中心區(qū)域運行的系統(tǒng)版本，但這主要意味著地面設(shè)備使用運行的系統(tǒng)版本指定的ETCS語言版本與車載設(shè)備會話。

RIU傳送的系統(tǒng)版本表示RIU使用該系統(tǒng)版本指定的ETCS語言版本編碼傳送的信息。

應(yīng)答器/環(huán)線發(fā)送的報文頭/消息頭中標(biāo)記的系統(tǒng)版本表明，應(yīng)答器/環(huán)線使用該系統(tǒng)版本指定的ETCS語言版本編碼發(fā)送的信息。

2 確定運行的系統(tǒng)版本

基線3車載設(shè)備可以使用合法運行的系統(tǒng)版本集合中包含的任何ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本號X。在其支持的一個系統(tǒng)版本號X內(nèi)，車載設(shè)備始終運行本版本的系統(tǒng)需求規(guī)范中定義的最高系統(tǒng)版本號Y，不受軌旁傳輸?shù)南到y(tǒng)版本號Y影響。車載設(shè)備一次只能運行一個系統(tǒng)版本，即車載設(shè)備按照適用于一個系統(tǒng)版本的整套要求運行。

2.1 適應(yīng)于所有等級的場景

車載設(shè)備關(guān)閉(即進入未上電模式)時，保留當(dāng)前運行的系統(tǒng)版本，并在上電時重新使用保存的系統(tǒng)版本X。

應(yīng)答器組可以通過系統(tǒng)版本命令（P2）命令車載設(shè)備運行一個系統(tǒng)版本。從應(yīng)答器組收到系統(tǒng)版本命令（P2）后，車載設(shè)備立即運行命令中給出的系統(tǒng)版本號X。

如果車載設(shè)備進入故障模式，重啟設(shè)備后，車載設(shè)備使用支持的最高系統(tǒng)版本X。

2.2 適應(yīng)于1級的場景

在等級1，車載設(shè)備根據(jù)以下原則確定運行的系統(tǒng)版本號X:如果任何應(yīng)答器、環(huán)線或RIU發(fā)送的系統(tǒng)版本號X高于車載設(shè)備當(dāng)前運行的系統(tǒng)版本號X，車載設(shè)備確定應(yīng)答器、環(huán)線或RIU發(fā)送的系統(tǒng)版本號X為運行的系統(tǒng)版本號；如果檢測到從應(yīng)答器/環(huán)線讀取的國家或地區(qū)標(biāo)識符（NID_C）與車載設(shè)備使用的一組國家值對應(yīng)的標(biāo)識符（NID_C）不匹配，車載設(shè)備將該應(yīng)答器/環(huán)線傳輸?shù)南到y(tǒng)版本號X作為運行的系統(tǒng)版本號；如果車載設(shè)備不支持由非RBC軌旁組件或應(yīng)答器組的系統(tǒng)版本命令（P2）中規(guī)定的系統(tǒng)版本號X，則車載設(shè)備不改變運行的系統(tǒng)版本。

2.3 與RBC建立通信會話

在與RBC建立通信會話的情況下，RBC的系統(tǒng)版本號X優(yōu)先于與非RBC組件（應(yīng)答器、環(huán)線或RIU）相關(guān)的運行系統(tǒng)版本和從應(yīng)答器組命令的系統(tǒng)版本，車載設(shè)備根據(jù)以下原則確定運行的系統(tǒng)版本號X。

如果車載設(shè)備處于0級、NTC或1級，與RBC建立了通信會話，則當(dāng)執(zhí)行向2/3級的等級轉(zhuǎn)換時，車載設(shè)備運行RBC系統(tǒng)版本號X。

如果SoM過程，車載設(shè)備處于2/3級，與RBC建立了通信會話，則立即運行RBC系統(tǒng)版本號X。

在2/3級，在RBC/RBC移交過程中，如果車載設(shè)備與接收RBC建立了通信會話，一旦列車最大安全前端通過RBC/RBC邊界位置，車載設(shè)備運行接收RBC系統(tǒng)版本號X。

在2/3級，如果列車最大安全前端通過RBC/RBC邊界位置，并且沒有與接收RBC建立會話，車載設(shè)備再次運行與非RBC組件相關(guān)的系統(tǒng)版本，并再次考慮應(yīng)答器組命令的系統(tǒng)版本。

如果車載設(shè)備從2/3級切換到另一個等級，車載設(shè)備再次運行與非RBC組件相關(guān)的系統(tǒng)版本，并再次考慮應(yīng)答器組命令的系統(tǒng)版本。

以上5個場景均與2/3級相關(guān)，第1個場景為從其他等級進入2/3級，第5個場景為從2/3級進入其他等級，其他3個場景為2/3級下的場景。

3 與系統(tǒng)版本相關(guān)的軌旁數(shù)據(jù)的處理

由應(yīng)答器發(fā)送的每一個報文，以及由歐洲環(huán)線和RIU發(fā)送的每一條消息，應(yīng)僅包含與一個系統(tǒng)版本相關(guān)的數(shù)據(jù)。應(yīng)答器、歐洲環(huán)線和RIU不允許傳輸與多個系統(tǒng)版本相對應(yīng)的數(shù)據(jù)。RBC傳輸?shù)乃邢?yīng)包含僅與一個系統(tǒng)版本相關(guān)的數(shù)據(jù)。車載設(shè)備先檢查系統(tǒng)版本，然后再對數(shù)據(jù)進行一致性檢查等，因為這些檢查受系統(tǒng)版本影響。

3.1 對RBC或RIU無線消息的版本檢查

車載設(shè)備檢查任何連接的RBC(包括RBC移交)或任何連接的RIU首次發(fā)送的ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本號X（消息M32）。

對于僅與車載設(shè)備支持的最高系統(tǒng)版本號X相差Y的軌旁信息，車載設(shè)備不將未知數(shù)據(jù)包/消息的接收視為消息數(shù)據(jù)一致性錯誤，并應(yīng)在以下情況下忽略未知數(shù)據(jù)包/消息的內(nèi)容：與較高系統(tǒng)版本相關(guān)的應(yīng)答器報文/環(huán)線報文中包含的未知數(shù)據(jù)包；來自運行更高系統(tǒng)版本的RBC或RIU的未知無線消息；來自運行較高系統(tǒng)版本的RBC或RIU的未知數(shù)據(jù)包，包含在一條消息中，其中可以根據(jù)車載運行的版本添加一個或多個可選數(shù)據(jù)包。

3.2 對應(yīng)答器報文的版本檢查

車載設(shè)備檢查任何應(yīng)答器發(fā)送的ERTMS/ETCS系統(tǒng)版本號X:在所有級別上，如果系統(tǒng)版本號X等于0，車載設(shè)備忽略應(yīng)答器信息；在所有級別上，如果該系統(tǒng)版本號X不等于0，并且低于車載設(shè)備支持的最低系統(tǒng)版本號X，則該系統(tǒng)版本號X應(yīng)能夠解析應(yīng)答器信息，如果車載設(shè)備無法解析該應(yīng)答器信息，認(rèn)為發(fā)生信息一致性錯誤；在所有級別上，如果該系統(tǒng)版本號X在其支持的版本中，車載設(shè)備應(yīng)能夠解析應(yīng)答器信息；在等級1、2和3中，如果該系統(tǒng)版本號X大于車載設(shè)備支持的最高版本號X，則應(yīng)忽略來自該應(yīng)答器的信息，列車轉(zhuǎn)入冒進模式，并向列車司機發(fā)出指示；在等級0和NTC中，如果該系統(tǒng)版本號X大于車載設(shè)備支持的最高版本號X，則忽略來自該應(yīng)答器的信息，且不施加任何反應(yīng)。

3.3 對環(huán)線信息的版本檢查

在1級，車載設(shè)備檢查歐洲環(huán)線傳輸?shù)腅RTMS/ETCS系統(tǒng)版本號X:如果該系統(tǒng)版本號X低于車載設(shè)備支持的最低系統(tǒng)版本號X，則該系統(tǒng)版本號X應(yīng)能夠解析環(huán)線信息，如果車載設(shè)備無法解析該環(huán)線信息，則認(rèn)為發(fā)生信息一致性錯誤；如果該系統(tǒng)版本號X在其支持的版本中，車載設(shè)備應(yīng)能解析環(huán)線信息；如果該系統(tǒng)版本號X大于車載設(shè)備支持的最高版本號X，則不施加任何反應(yīng)，并且忽略來自該環(huán)線的信息。

4 常見場景

4.1 場景一

列車在 L0/ NTC/ L1 等級運行。

收到系統(tǒng)版本為1.0的應(yīng)答器報文，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本為1.1。

從地面應(yīng)答器收到會話管理包P42，車載設(shè)備與RBC建立通信會話，其中無線消息M32包含的系統(tǒng)版本為2.0，此時車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本依舊為1.1。

列車越過等級轉(zhuǎn)換點，車載設(shè)備進入L2/L3等級，根據(jù)需求“如果車載設(shè)備處于0級、NTC或1級，與RBC建立了通信會話，則當(dāng)執(zhí)行向2/3級的等級轉(zhuǎn)換時，車載設(shè)備運行RBC系統(tǒng)版本號X”和“在其支持的一個系統(tǒng)版本號X內(nèi)，車載設(shè)備始終運行本版本的系統(tǒng)需求規(guī)范中定義的最高系統(tǒng)版本號Y”，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本變?yōu)?.1。

從地面應(yīng)答器收到系統(tǒng)版本為1.0的應(yīng)答器報文，根據(jù)需求“在與RBC建立通信會話的情況下，RBC的系統(tǒng)版本號X優(yōu)先于與非RBC組件（應(yīng)答器、環(huán)線或RIU）相關(guān)的運行系統(tǒng)版本和從應(yīng)答器組命令的系統(tǒng)版本”，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本依舊為2.1。

4.2 場景二

車載設(shè)備以L2/L3等級運行，此時運行的系統(tǒng)版本為1.1。

車載設(shè)備從系統(tǒng)版本為2.0的應(yīng)答器收到等級轉(zhuǎn)換命令，要求轉(zhuǎn)入L1等級。

轉(zhuǎn)入L1等級后，根據(jù)需求“如果車載設(shè)備從2/3級切換到另一個等級，車載設(shè)備再次運行與非RBC組件相關(guān)的系統(tǒng)版本，并再次考慮應(yīng)答器組命令的系統(tǒng)版本”，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本變?yōu)?.1。

從地面應(yīng)答器收到系統(tǒng)版本命令P2包（系統(tǒng)版本為1.1），根據(jù)需求“從應(yīng)答器組收到系統(tǒng)版本命令（P2）后，車載設(shè)備立即運行命令中給出的系統(tǒng)版本號X”，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本變?yōu)?.1。

從地面應(yīng)答器收到系統(tǒng)版本為2.0的P5包，根據(jù)需求“如果任何應(yīng)答器、環(huán)線或RIU發(fā)送的系統(tǒng)版本號X高于車載設(shè)備當(dāng)前運行的系統(tǒng)版本號X，車載設(shè)備確定應(yīng)答器、環(huán)線或RIU發(fā)送的系統(tǒng)版本號X為運行的系統(tǒng)版本號”，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本變?yōu)?.1。

4.3 場景三

車載設(shè)備當(dāng)前運行的系統(tǒng)版本為2.1。

車載設(shè)備收到系統(tǒng)版本為1.0應(yīng)答器報文，應(yīng)答器攜帶的NID_C與車載設(shè)備使用的NID_C不同，根據(jù)需求“如果檢測到從應(yīng)答器/環(huán)線讀取的國家或地區(qū)標(biāo)識符（NID_C）與車載設(shè)備使用的一組國家值對應(yīng)的標(biāo)識符（NID_C）不匹配，車載設(shè)備將該應(yīng)答器/環(huán)線傳輸?shù)南到y(tǒng)版本號X作為運行的系統(tǒng)版本號”，車載設(shè)備運行的系統(tǒng)版本變?yōu)?.1。

5 總結(jié)

本文介紹了ETCS基線3系統(tǒng)管理系統(tǒng)版本的原理和方法。ETCS基線3車載設(shè)備對系統(tǒng)版本進行有效管理，可以在不同系統(tǒng)版本的軌旁區(qū)域內(nèi)運行，并根據(jù)地面設(shè)備命令切換運行的系統(tǒng)版本，保證列車可以在不同版本的線路上暢通運行，提高系統(tǒng)的兼容性，進而在保障安全的前提下，提高系統(tǒng)的運行效率。同時， ETCS基線3的系統(tǒng)版本管理方法，對CTCS列控系統(tǒng)的系統(tǒng)版本管理具有借鑒意義。