郝 建，楊志杰，盧佩玲，呂方瑤，單一龍

(1.中國鐵道科學(xué)研究院研究生部,北京 100081; 2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號研究所,北京 100081)

引言

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(簡稱“列控系統(tǒng)”)是確保高速鐵路安全運(yùn)營的核心技術(shù)裝備,以高安全性、高可靠性的技術(shù)手段監(jiān)控列車運(yùn)行速度并進(jìn)行超速防護(hù),保障列車安全運(yùn)行的同時(shí)提高線路通行效率[1]。《CTCS技術(shù)規(guī)范總則(暫行)》確立了我國列控系統(tǒng)的技術(shù)體系,按系統(tǒng)條件和功能將鐵路列控系統(tǒng)劃分為0～4共5個(gè)等級,其中CTCS-2與CTCS-3級列控系統(tǒng)是目前我國高速鐵路中應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的控制系統(tǒng)[2-3]。

近年來,西部地區(qū)鐵路建設(shè)逐漸提上日程,中老鐵路、拉林鐵路、若和鐵路等一大批工程項(xiàng)目落地。這些線路的自然地理環(huán)境和氣候條件普遍較為惡劣,因此對鐵路信號系統(tǒng)的裝備水平提出了新的要求[4-6]。

CTCS-2與CTCS-3級列控系統(tǒng)均需要依靠地面設(shè)備對列車進(jìn)行定位和完整性檢查,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、軌旁設(shè)備較多、建設(shè)及運(yùn)營維護(hù)成本較高。因此,在既有且逐步完善的CTCS技術(shù)體系下研究新型列控系統(tǒng)既是發(fā)展需求,也是客觀運(yùn)用需要[3]。

新型列控系統(tǒng)(CTCS-N,簡稱為“CN系統(tǒng)”)相比既有C2/C3系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下4個(gè)方面。

(1)提高運(yùn)輸效率。列車在區(qū)間以移動閉塞方式追蹤運(yùn)行,列車追蹤間距更短[7-8]。

(2)列車定位更加精確。采用多源融合的列車自主定位方式和更安全的列車完整性檢查手段[9-11]。

(3)運(yùn)維更加便捷。車站采用一體化控制,減少設(shè)備和接口數(shù)量,提高系統(tǒng)可靠性。執(zhí)行單元電子化、模塊化,減少軌旁設(shè)備。增加智能運(yùn)維功能[3]。

(4)采用基于IP的車地?zé)o線通信技術(shù)[12]。

新型列控系統(tǒng)主要由車載設(shè)備和地面設(shè)備構(gòu)成。地面設(shè)備主要分為軌旁設(shè)備、站內(nèi)設(shè)備與中心設(shè)備3類。軌旁設(shè)備包括站間計(jì)軸設(shè)備、無源應(yīng)答器、信號機(jī)與轉(zhuǎn)轍機(jī)等;站內(nèi)設(shè)備包括聯(lián)鎖列控一體化(TIS)設(shè)備、軌道電路、調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)車站分機(jī)、衛(wèi)星差分基站等;中心設(shè)備包括無線閉塞中心(RBC)、臨時(shí)限速服務(wù)器(TSRS)、CTC中心、列控維護(hù)中心(TCMC)、GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、衛(wèi)星地基增強(qiáng)系統(tǒng)(GBAS)等。車載設(shè)備主要分為車載ATP設(shè)備和列尾設(shè)備兩類。車載ATP設(shè)備主要由主控單元、人機(jī)界面單元(DMI)、應(yīng)答器信息接收單元(BTM)、測速測距單元、列車完整性檢查單元、電子地圖單元、無線通信單元以及衛(wèi)星接收天線等組成[3]。

其中,無線閉塞中心(RBC)作為新型列控系統(tǒng)的地面核心設(shè)備,實(shí)時(shí)控制列車的追蹤間隔,保證其管轄范圍內(nèi)列車的行車安全,必須通過完善的測試手段保證其功能安全性與可靠性。

1 新型列控系統(tǒng)無線閉塞中心

新型列控系統(tǒng)中,無線閉塞中心(RBC)是地面信號系統(tǒng)信息及指令的收集與交互中心[13]。根據(jù)TIS給出的站內(nèi)及區(qū)間設(shè)備狀態(tài)、TSRS臨時(shí)限速及特定引導(dǎo)信息、CTC控制指令、相鄰RBC的移交信息、列車發(fā)送的位置報(bào)告及完整性狀態(tài),結(jié)合線路靜態(tài)參數(shù),生成列車行車許可等控制信息,通過無線通信方式發(fā)送給車載設(shè)備,確保管轄范圍內(nèi)列車安全高效運(yùn)行。RBC與外圍設(shè)備接口如圖1所示。

圖1 RBC與外圍設(shè)備接口Fig.1 RBC interfaces with external eevices

CN系統(tǒng)與C3系統(tǒng)相比,RBC功能的主要區(qū)別在于以下6個(gè)方面。

(1)新增列車包絡(luò)的計(jì)算。列車包絡(luò)即RBC邏輯中的列車位置。C3系統(tǒng)中,后方列車以前行列車所在閉塞分區(qū)入口處作為追蹤終點(diǎn);而CN系統(tǒng)可將后方列車追蹤終點(diǎn)延伸至前行列車包絡(luò)后端,進(jìn)一步縮短追蹤間隔。RBC根據(jù)列車報(bào)告的位置信息及完整性狀態(tài)進(jìn)行列車包絡(luò)的計(jì)算,對于有完整性信息的列車,其列車包絡(luò)為列車安全確認(rèn)后端到最大安全前端的范圍,如圖2所示。

圖2 列車包絡(luò)示意Fig.2 Schematic of train envelope

(2)CN系統(tǒng)中,兩車站間除接近區(qū)段外,不設(shè)置軌道電路,而是將區(qū)間劃分為若干長度固定的虛擬閉塞分區(qū)。虛擬閉塞分區(qū)只存在于軟件邏輯中,其占用狀態(tài)由RBC綜合列車位置報(bào)告、站間計(jì)軸狀態(tài)等信息計(jì)算得到。

RBC依據(jù)虛擬閉塞分區(qū)狀態(tài)計(jì)算行車許可。當(dāng)區(qū)間閉塞制式為移動閉塞時(shí),RBC不再以閉塞分區(qū)為單位計(jì)算行車許可,行車許可終點(diǎn)或?yàn)榍靶辛熊嚨陌j(luò)后端,或?yàn)榉雷o(hù)區(qū)入口,或?yàn)槠渥畲箝L度的末端。如圖3所示。

圖3 行車許可計(jì)算示意Fig.3 Schematic of movement authority calculation

(3)由于區(qū)間缺少軌道電路等列車占用檢查設(shè)備,CN系統(tǒng)設(shè)計(jì)了“頭篩”與“尾篩”邏輯,用于RBC判斷列車頭部與尾部所在虛擬區(qū)段有無隱藏車輛,以實(shí)現(xiàn)列車安全防護(hù)及縮短追蹤間隔?！邦^篩”即確認(rèn)列車頭部有無隱藏車輛,“完成頭篩”是RBC為通信列車分配行車許可的前提條件;“尾篩”即確認(rèn)列車尾部有無隱藏車輛,“完成尾篩”是RBC為后方列車分配可抵達(dá)當(dāng)前列車包絡(luò)后端的前提條件。

當(dāng)出現(xiàn)列車闖入防護(hù)區(qū)段或完整性狀態(tài)丟失等故障情形時(shí),RBC將列車“頭篩”或“尾篩”標(biāo)志置為“未完成”并將相關(guān)區(qū)段設(shè)為防護(hù)區(qū),從而完成對列車的安全防護(hù)。

(4)故障場景下防護(hù)區(qū)的設(shè)置與解除。防護(hù)區(qū)是RBC在判斷某些區(qū)段可能存在隱藏車輛,防止其他通信列車與隱藏車輛發(fā)生碰撞危險(xiǎn)而設(shè)置的區(qū)域。例如列車完整性丟失場景,列車完整性得不到檢查,列車后方可能出現(xiàn)因脫鉤產(chǎn)生的隱藏車輛,RBC會將列車最后一次具備完整性的位置報(bào)告中列車包絡(luò)后端到列車最新位置報(bào)告的最小安全后端范圍設(shè)置為防護(hù)區(qū),防護(hù)區(qū)會隨列車位置報(bào)告的更新向前延伸。列車完整性丟失場景下防護(hù)區(qū)的設(shè)置如圖4所示。

圖4 列車完整性丟失后防護(hù)區(qū)設(shè)置Fig.4 Setting up of protection area after train integrity loss

同樣,在車地通信超時(shí)場景中,RBC在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到車載設(shè)備的應(yīng)用消息,RBC無法對列車進(jìn)行定位,列車可能位于其行車許可范圍內(nèi)的任何位置。因此RBC將列車最后一次位置報(bào)告中的包絡(luò)后端到其行車許可終點(diǎn)范圍設(shè)置為防護(hù)區(qū),防護(hù)區(qū)可根據(jù)當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)向前延伸。防護(hù)區(qū)延伸到實(shí)體區(qū)段時(shí),需根據(jù)實(shí)體區(qū)段的占用狀態(tài)進(jìn)行判斷:區(qū)段為空閑狀態(tài),不設(shè)置為防護(hù)區(qū),否則設(shè)置為防護(hù)區(qū)。車地通信超時(shí)場景下防護(hù)區(qū)的設(shè)置如圖5所示。

圖5 車地通信超時(shí)后防護(hù)區(qū)設(shè)置Fig.5 Setting up of protection area after timeout of train-RBC communication

當(dāng)故障場景中對應(yīng)故障恢復(fù)且未引入其他故障,或經(jīng)過人工確認(rèn)后,RBC可解除相應(yīng)防護(hù)區(qū),并恢復(fù)列車原有狀態(tài)。

(5)特定引導(dǎo)功能。特定引導(dǎo)是一種施工條件下的特定行車辦法。當(dāng)TIS因車站施工、維修等,無法正常辦理列車進(jìn)路可采用特定引導(dǎo)方式保證列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。

特定引導(dǎo)車站采用固定進(jìn)路接發(fā)列車,行車方式分為兩種:特定引導(dǎo)接車,正常發(fā)車;特定引導(dǎo)接車,人工信號發(fā)車。特定引導(dǎo)命令由TSRS以特殊臨時(shí)限速形式發(fā)送給RBC,RBC根據(jù)命令類型向列車發(fā)送包含特定引導(dǎo)信息的行車許可。

(6)調(diào)車防護(hù)功能。在C3系統(tǒng)調(diào)車作業(yè)場景中,RBC收到車載設(shè)備轉(zhuǎn)入調(diào)車模式的請求后,不再發(fā)送行車數(shù)據(jù)。若車載設(shè)備已轉(zhuǎn)為調(diào)車模式,RBC將結(jié)束與列車的通信會話,此后列車冒進(jìn)防護(hù)功能由布設(shè)于調(diào)車信號機(jī)前的有源應(yīng)答器組實(shí)現(xiàn)。但在裝備CN系統(tǒng)的線路中,未布設(shè)有源應(yīng)答器,需由RBC對其管轄范圍內(nèi)車站調(diào)車作業(yè)進(jìn)行安全防護(hù)。

通過在調(diào)車信號機(jī)前布設(shè)無源應(yīng)答器組,采用調(diào)車防護(hù)應(yīng)答器列表實(shí)現(xiàn)列車冒進(jìn)防護(hù)功能。調(diào)車信號開放后,RBC根據(jù)TIS發(fā)送的調(diào)車進(jìn)路信息向車載設(shè)備發(fā)送該進(jìn)路上可途徑的全部應(yīng)答器組列表;調(diào)車信號關(guān)閉后,RBC向車載設(shè)備發(fā)送應(yīng)答器組空列表。若列車在調(diào)車過程中越過列表中未包含的應(yīng)答器組時(shí),將觸發(fā)緊急制動,轉(zhuǎn)為冒進(jìn)模式,完成安全防護(hù)。

從以上主要差異項(xiàng)可看出,CN系統(tǒng)RBC相較C3系統(tǒng)RBC已有許多邏輯變化和功能提升。若要驗(yàn)證目標(biāo)需求及保證系統(tǒng)功能正確,必須通過完善的測試技術(shù)及全面的測試案例得以實(shí)現(xiàn)。但既有RBC測試平臺仍存在諸多問題,例如人工配置數(shù)據(jù)過多、站場類型適用范圍有限、自動化程度不高、無法滿足上述差異功能的測試需求等,研究適用于新型列控系統(tǒng)RBC的測試平臺為當(dāng)務(wù)之急。

2 RBC測試平臺關(guān)鍵技術(shù)

測試是保證設(shè)備質(zhì)量的重要途徑,新型列控系統(tǒng)RBC測試平臺是保證測試案例運(yùn)行的重要支撐[14]。設(shè)計(jì)RBC測試平臺,完成對新型列控系統(tǒng)RBC功能的全面測試,對驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)、確保性能指標(biāo)、提高測試效率具有重要意義。

RBC測試平臺以新型列控系統(tǒng)總體架構(gòu)為基礎(chǔ),采用真實(shí)設(shè)備與仿真設(shè)備虛實(shí)結(jié)合的方式,忠實(shí)于真實(shí)邏輯的同時(shí)簡化物理結(jié)構(gòu),從而保證測試的真實(shí)性、靈活性與可信度[15]。設(shè)計(jì)RBC測試平臺架構(gòu)如圖6所示。

圖6 新型列控系統(tǒng)RBC測試平臺架構(gòu)Fig.6 Architecture of RBC test platform in new train control system

測試平臺主要包括列車運(yùn)行仿真平臺、真實(shí)設(shè)備與仿真設(shè)備三部分。真實(shí)設(shè)備包括RBC、TSRS、TIS、車載ATP及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,仿真設(shè)備包括仿真TIS、仿真TSRS、仿真CTC、仿真車載ATP。RBC通過信號數(shù)據(jù)網(wǎng)與其他地面設(shè)備交互安全數(shù)據(jù),通過車載仿真網(wǎng)或GSM-R與仿真ATP或真實(shí)ATP交互車地消息;列車運(yùn)行仿真平臺通過仿真數(shù)據(jù)網(wǎng)與TIS設(shè)備交互采集類信息、進(jìn)路信息,通過車載仿真網(wǎng)將列車運(yùn)行路徑信息發(fā)送至仿真ATP或車載接口仿真。

作為測試平臺中線路數(shù)據(jù)的提供者以及RBC交互對象,本文將對列車運(yùn)行仿真平臺與仿真設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)研究。

2.1 列車運(yùn)行仿真平臺

列車運(yùn)行仿真平臺通過讀取列控?cái)?shù)據(jù),向列車提供其運(yùn)行所需的線路數(shù)據(jù),以站場圖形方式直觀顯示列車運(yùn)行過程,整體結(jié)構(gòu)如圖7所示,分為站場顯示界面與列車操作界面兩部分。

圖7 列車運(yùn)行仿真平臺結(jié)構(gòu)Fig.7 Structure of train operation simulation platform

站場顯示界面通過線路平面圖形動態(tài)顯示軌道區(qū)段、信號機(jī)、道岔、站內(nèi)進(jìn)路、應(yīng)答器、列車位置等信息。列車操作界面顯示列車運(yùn)行狀態(tài)、測試腳本列表,進(jìn)行試驗(yàn)操作及場景控制。

通過在站場顯示界面某一區(qū)段加載列車,仿真平臺將根據(jù)列車起始位置、方向,綜合TIS發(fā)送的進(jìn)路信息、自身設(shè)置的進(jìn)路信息、軌道區(qū)段信息、應(yīng)答器數(shù)據(jù)等,自動計(jì)算列車運(yùn)行路徑并以特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝,轉(zhuǎn)化為腳本數(shù)據(jù)發(fā)送至仿真ATP或車載接口仿真,驅(qū)動測試按序進(jìn)行。同時(shí)根據(jù)車載ATP反饋的走行距離實(shí)時(shí)計(jì)算列車所處位置,將區(qū)段占用及計(jì)軸占用狀態(tài)等采集信息發(fā)送給TIS設(shè)備。

既有列車運(yùn)行仿真平臺采用以列控?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的構(gòu)建方式,應(yīng)用過程中存在因人工配置數(shù)據(jù)過多、站場類型適配范圍有限等問題造成列車運(yùn)行路徑計(jì)算錯(cuò)誤、測試效率低下。新型列控系統(tǒng)中新增調(diào)車防護(hù)等功能使得上述缺陷更為凸顯,因此將構(gòu)建邏輯調(diào)整為以模型為基礎(chǔ),將線路模型劃分為車站與區(qū)間兩類。

在車站模型中,使用面向?qū)ο蟮乃枷雽φ緝?nèi)設(shè)備進(jìn)行抽象,以信號機(jī)為頂點(diǎn)、以進(jìn)路為邊建立站場結(jié)構(gòu)的有向圖[16]。通過進(jìn)路數(shù)據(jù)、應(yīng)答器鏈接關(guān)系為該有向圖添加專有屬性,確定軌道區(qū)段及應(yīng)答器組在進(jìn)路中的具體位置。計(jì)算列車運(yùn)行路徑時(shí),按照列車運(yùn)行方向?qū)τ邢驁D進(jìn)行搜索,從而方便、準(zhǔn)確地得到進(jìn)路區(qū)段及應(yīng)答器間的鏈接關(guān)系。

在區(qū)間模型中,以信號機(jī)或虛擬信號點(diǎn)為頂點(diǎn)、以閉塞分區(qū)為邊,按照線路方向?qū)④囌緟^(qū)間抽象為有向圖,并為該有向圖添加計(jì)軸、應(yīng)答器及特殊區(qū)段等專有屬性。仿真平臺根據(jù)專有屬性為不同類型測試列車分別計(jì)算運(yùn)行路徑,區(qū)分不同類型區(qū)段的界面顯示。列車在站內(nèi)與區(qū)間越行時(shí),搜索并匹配站內(nèi)與區(qū)間具有相同頂點(diǎn)及方向的有向圖,完成運(yùn)行路徑的接續(xù)。

通過底層構(gòu)建方式的調(diào)整,加強(qiáng)各設(shè)備間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,可有效避免在既有以數(shù)據(jù)構(gòu)建方式中頻繁出現(xiàn)的搜索算法復(fù)雜、數(shù)據(jù)重復(fù)存儲、信息覆蓋等問題。

2.2 仿真設(shè)備

仿真設(shè)備是按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)與RBC接口交互功能的仿真軟件。由于RBC管轄范圍較廣,接口設(shè)備眾多,為避免測試平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,借鑒HLA(High Level Architecture)的結(jié)構(gòu)體系對仿真設(shè)備進(jìn)行布設(shè)[17-18]。將仿真TIS、仿真ATP等各類型設(shè)備視作不同聯(lián)邦成員,各車站設(shè)備、測試列車等作為聯(lián)邦成員個(gè)體,成員個(gè)體采用統(tǒng)一模塊化設(shè)計(jì),以減少數(shù)據(jù)配置工作。按照數(shù)據(jù)類型的區(qū)別設(shè)置不同的承載網(wǎng)絡(luò),提供底層數(shù)據(jù)服務(wù)支撐,成員個(gè)體間的信息交互均通過該網(wǎng)絡(luò)完成。

2.2.1 需求分析

明確仿真設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)功能,由接口協(xié)議著手,分析雙方間交互內(nèi)容,關(guān)聯(lián)不同類型交互信息并作層次化處理。以仿真TIS為例,仿真TIS主要負(fù)責(zé)排列進(jìn)路、設(shè)置地面設(shè)備狀態(tài),根據(jù)區(qū)段占用信息調(diào)整進(jìn)路狀態(tài)。接口層面,仿真TIS將列車進(jìn)路、調(diào)車進(jìn)路及區(qū)間閉塞方向信息發(fā)送至列車運(yùn)行仿真平臺,用于仿真平臺計(jì)算測試腳本;將站內(nèi)軌道區(qū)段狀態(tài)、區(qū)間閉塞方向、區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)、站內(nèi)列車進(jìn)路信息、站內(nèi)調(diào)車進(jìn)路信息、災(zāi)害區(qū)狀態(tài)、道岔狀態(tài)、站內(nèi)信號狀態(tài)、站間計(jì)軸狀態(tài)和區(qū)間閉塞制式等發(fā)送至RBC,RBC綜合各設(shè)備信息計(jì)算行車許可及設(shè)置區(qū)段防護(hù)。仿真TIS接收來自仿真平臺發(fā)送的站內(nèi)軌道區(qū)段占用狀態(tài)、區(qū)間閉塞分區(qū)占用狀態(tài)、計(jì)軸占用狀態(tài)等采集信息;接收來自RBC的區(qū)間虛擬區(qū)段邏輯占用狀態(tài),用于進(jìn)路接近鎖閉的判斷。

由于進(jìn)路中包含站內(nèi)軌道區(qū)段、道岔及信號設(shè)備信息,與區(qū)間閉塞方向及閉塞分區(qū)狀態(tài)緊密關(guān)聯(lián),可將軟件邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行層次化設(shè)計(jì),如圖8所示。排列進(jìn)路時(shí),根據(jù)進(jìn)路類型設(shè)置軌道區(qū)段鎖閉狀態(tài)、道岔位置、信號機(jī)狀態(tài)、區(qū)間閉塞方向,反之相關(guān)設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)更新進(jìn)路狀態(tài)。

圖8 仿真TIS邏輯結(jié)構(gòu)Fig.8 Logical structure of TIS simulation

為驗(yàn)證RBC在某些故障場景下的安全側(cè)處理,需對各設(shè)備添加手動操作功能,完成接口間的故障注入[19-20]。

2.2.2 軟件設(shè)計(jì)

基于仿真TIS設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)仿真TIS界面如圖9所示。

圖9 仿真TIS界面Fig.9 Interface of TIS simulation

仿真TSRS主要完成臨時(shí)限速命令及特定引導(dǎo)命令的擬定和下發(fā)。將初始化命令、電子地圖版本等消息發(fā)送至RBC,同時(shí)接收RBC反饋的臨時(shí)限速執(zhí)行狀態(tài)、初始化狀態(tài)等。設(shè)計(jì)仿真TSRS界面如圖10所示。

圖10 仿真TSRS界面Fig.10 Interface of TSRS simulation

仿真CTC主要完成緊急停車命令、閉塞制式切換命令、文本消息的擬定和下發(fā),設(shè)置列車端頭命令及虛擬區(qū)段狀態(tài)命令。同時(shí)接收RBC發(fā)送的列車信息、虛擬區(qū)段狀態(tài)信息、命令反饋信息和閉塞制式狀態(tài)。設(shè)計(jì)仿真CTC界面如圖11所示。

圖11 仿真CTC界面Fig.11 Interface of CTC simulation

仿真ATP主要完成與RBC的車地消息交互?？蛇M(jìn)行列車長度、完整性狀態(tài)、運(yùn)行模式等參數(shù)的修改,完成速度控制、退行及換端操作;接收列車運(yùn)行仿真平臺發(fā)送的測試腳本,根據(jù)自身走行距離執(zhí)行測試腳本,在特定位置觸發(fā)對應(yīng)腳本事件;將實(shí)時(shí)速度、位置及腳本執(zhí)行情況反饋至仿真平臺。

仿真ATP可實(shí)現(xiàn)車地消息的編輯與故障插入,根據(jù)車地消息交互流程自動完成運(yùn)行模式切換。設(shè)計(jì)仿真ATP界面如圖12所示。

圖12 仿真ATP界面Fig.12 Interface of ATP simulation

3 RBC測試平臺功能驗(yàn)證

從RBC典型運(yùn)用場景及RBC相較于C3系統(tǒng)的提升功能中選取部分測試場景,通過對比RBC測試結(jié)果與預(yù)期結(jié)果的一致性,驗(yàn)證本文所提出的RBC測試平臺是否符合設(shè)計(jì)需求。

3.1 行車許可計(jì)算場景

測試場景:列車1位于A站1G,向B站方向發(fā)車;列車2位于A站2G,向B站方向發(fā)車,與列車1在區(qū)間追蹤運(yùn)行。

由仿真CTC設(shè)置區(qū)間閉塞制式為“移動閉塞”,由A站及B站仿真TIS設(shè)置區(qū)間自動閉塞,列車1與列車2分別向RBC注冊。在A站仿真TIS辦理XI到S發(fā)車進(jìn)路,在仿真平臺中加載列車1初始位置,生成測試腳本并發(fā)送至列車1。列車1在IG末端越過BXI應(yīng)答器組后完成定位,經(jīng)過確認(rèn)前方軌道空閑(TAF)流程,根據(jù)RBC分配的行車許可運(yùn)行至區(qū)間。辦理A站X2到S發(fā)車進(jìn)路,加載列車2初始位置,列車2根據(jù)測試腳本運(yùn)行至2G末端越過BX2應(yīng)答器組,同樣經(jīng)過TAF流程后獲得行車許可。

該測試案例中,兩車在仿真平臺中的位置及列車1的運(yùn)行腳本如圖13所示。

圖13 仿真平臺中兩車位置及列車1的運(yùn)行腳本Fig.13 Position of the two trains in the simulation platform and the operation scripts of train No.1

由圖14中RBC維護(hù)終端所示,RBC向列車2分配的行車許可終點(diǎn)為列車1包絡(luò)后端,符合預(yù)期設(shè)計(jì)。

圖14 兩車追蹤時(shí)RBC計(jì)算的行車許可Fig.14 Movement authority calculated by RBC when two trains are tracking

3.2 設(shè)置區(qū)段防護(hù)與空閑場景

測試場景:列車1與列車2在區(qū)間追蹤運(yùn)行,設(shè)置列車1完整性丟失后兩車?yán)^續(xù)運(yùn)行。

兩車區(qū)間追蹤運(yùn)行,列車1行至2291G區(qū)段,在列車1仿真ATP中將完整性狀態(tài)設(shè)置為“不完整”。

由圖15中維護(hù)終端所示,RBC將列車1丟失完整性后所經(jīng)過區(qū)段均設(shè)置為防護(hù)區(qū),且列車2行車許可終點(diǎn)在防護(hù)區(qū)入口處保持不變,符合預(yù)期設(shè)計(jì)。

圖15 RBC成功設(shè)置防護(hù)區(qū)Fig.15 RBC Sets protection area successfully

由仿真CTC按序依次向RBC下發(fā)防護(hù)區(qū)內(nèi)虛擬區(qū)段空閑命令,如圖16所示。

圖16 CTC設(shè)置虛擬區(qū)段空閑命令Fig.16 Set idle command of virtual segment in CTC

RBC根據(jù)CTC命令對虛擬區(qū)段狀態(tài)進(jìn)行檢查,符合空閑條件時(shí)將解除對應(yīng)防護(hù)區(qū),并更新列車2行車許可終點(diǎn),如圖17所示。

圖17 RBC成功解除對應(yīng)防護(hù)區(qū)Fig.17 RBC lifts protection area successfully

3.3 調(diào)車防護(hù)場景

測試場景:列車位于A站1G,車長為200 m,SH運(yùn)行模式,車頭運(yùn)行至IIAG區(qū)段后折返運(yùn)行至IIG。

A站仿真TIS辦理S1到D5、D5到D1進(jìn)路,在仿真平臺A站1G加載列車,仿真ATP以SH模式向RBC注冊。注冊成功并完成定位后,RBC向列車發(fā)送調(diào)車授權(quán)信息,包含列車當(dāng)前位置至前方首個(gè)調(diào)車進(jìn)路末端范圍內(nèi)的全部應(yīng)答器組列表,如圖18所示。

圖18 RBC提供調(diào)車授權(quán)消息Fig.18 Shunting authorisation message from RBC

列車運(yùn)行至IIAG區(qū)段后,車尾位于1/9WG區(qū)段,仿真TIS辦理折返調(diào)車進(jìn)路D19到XII。RBC按照車頭位置向列車發(fā)送調(diào)車授權(quán)信息,包含列車LRBG到前方調(diào)車進(jìn)路防護(hù)應(yīng)答器范圍內(nèi)的全部應(yīng)答器組,如圖19所示。

圖19 列車折返時(shí)RBC提供的調(diào)車授權(quán)消息Fig.19 Shunting authorisation message from RBC when the train turn Back

3.4 特定引導(dǎo)場景

測試場景:列車在區(qū)間運(yùn)行,前方車站為特定引導(dǎo)接車站。

在仿真TSRS中擬定下發(fā)A站特定引導(dǎo)行車命令,如圖20所示。由于特定引導(dǎo)行車計(jì)劃車站接車進(jìn)路可能未排列,若要生成列車通過A站的測試腳本,需從列車運(yùn)行仿真平臺中手動辦理接車進(jìn)路,如圖21所示。

圖20 TSRS擬定下發(fā)特定引導(dǎo)行車命令Fig.20 Preparation and issuance of specific guidance command in TSRS

圖21 仿真平臺中手動排列進(jìn)路以生成測試腳本Fig.21 Manually control the CBI route in the CTCS simulation platform to generate test scripts

列車行車許可抵達(dá)A站進(jìn)站信號機(jī),RBC根據(jù)特定引導(dǎo)計(jì)劃向列車發(fā)送接車進(jìn)路范圍的特定引導(dǎo)行車信息,如圖22所示。

圖22 RBC向列車送包含特定引導(dǎo)信息的行車許可Fig.22 RBC sends movement authority containing specific guidance information to the train

上述場景中,測試平臺滿足新型列控系統(tǒng)RBC的正常運(yùn)作及測試過程中的各環(huán)節(jié)需求,且RBC測試結(jié)果與預(yù)期一致。

4 結(jié)語

新型列控系統(tǒng)的試驗(yàn)與應(yīng)用標(biāo)志著我國在該方面的研究工作已經(jīng)走在鐵路信號領(lǐng)域前沿,但因許多新技術(shù)、新功能在國內(nèi)甚至國際范圍內(nèi)尚無成熟應(yīng)用,可借鑒案例甚少,必須對關(guān)鍵核心設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)且全面的測試。本文以解決既有RBC測試平臺應(yīng)用中的問題、無法滿足新型列控系統(tǒng)測試需求為研究背景,通過比較C3系統(tǒng)與新型列控系統(tǒng)中RBC的功能差異,分析新型列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù),將邏輯構(gòu)建方式由以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)調(diào)整為以模型為基礎(chǔ),同時(shí)對仿真設(shè)備統(tǒng)一采用模塊化、層次化設(shè)計(jì)。選取新型列控系統(tǒng)中部分典型場景,對新型列控系統(tǒng)RBC測試平臺功能進(jìn)行了驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的測試平臺可以完成RBC多場景測試任務(wù)。該測試平臺的運(yùn)用將為指導(dǎo)修訂更細(xì)致完善的新型列控系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范提供重要依據(jù),對新型列控系統(tǒng)在更多線路的推廣實(shí)施具有重要意義。