CBTC系统的列车管理过程分析

摘 要：随着城市化脚步的逐渐加快，CBTC系统已经成为当今世界城市轨道交通列控系统的发展趋势。ZC作为CBTC的地面核心O备，是实现列车安全追踪的关键。ZC通过实时地与CBTC其他子系统进行信息交互，为列车提供移动授权进而管理列车的运行。文章对列车的整个管理过程进行了分析有助于系统的后期开发。

关键词：城市轨道交通；CBTC；列车管理

引言

随着社会的不断进步，城市轨道交通已经变为我们生活中必不可少的一部分，目前正处速发展的阶段。CBTC系统与传统的信号系统TBTC相比在安全性和可靠性上有了很大的提升，已经成为当今世界城市轨道交通列控系统的发展趋势[1]。ZC作为CBTC系统的核心地面设备，实时的与CBTC系统的其他子系统进行通信，通过提供移动授权实现列车管理。在ZC开发前利用形式化方法对其进行建模和验证，可以识别出系统中可能存在的安全隐患或权限。因此，在系统开发早期对系统的需求进行分析是很有必要的。

1 ZC列车管理运行过程分析

1.1 列车管理过程

从列车上电到返回车辆段，ZC通过把列车分为三个过程进行管理，分别为：列车登录、列车正常运行和列车注销。当CBTC子系统间发生通信故障或列车位置丢失时，管理列车为故障状态，本文为了降低系统复杂度，对列车故障状态未做分析。

（1）列车登录：在列车出车辆段或列车运行到ZC切换边界时，当遇到进入CBTC区域预告应答器时，列车向ZC发送通信链接请求，连接成功后，列车向ZC发送登陆申请，在收到受控确认信息后成为ZC管辖列车，列车登录成功，并在数据库中存储列车数据，转入列车正常运行流程。列车登录流程如图1所示。

（2）列车正常运行：列车登陆成功，ZC向CI汇报列车位置信息，并为列车请求进路，这时ZC需要判断是否为此列车排出进路，如果未排出进路，则ZC与CI间发送空报文直到排出进路[1]。在未排出进路前列车继续处于此状态。如果ZC查询到CI已为列车排出进路，则列车转入正常运行流程。列车处于此状态表示列车已经完全被ZC接管。在此状态下，ZC每隔一定周期从CBTC其他子系统获取计算MA所需的必要信息，实现MA计算功能，并周期性的给列车发送MA以控制列车的安全运行。并且ZC还需要判断列车是否满足ZC切换的条件，ZC切换条件即列车接收到的MA终点为ZC边界，同时列车需要延伸MA。列车正常运行如图2所示。

（3）列车注销：当列车将要离开ZC的控制范围或即将返回车辆段时，列车向ATS发送出清信息，同时ZC需要清空此列车的数据信息，这时列车处于注销状态。列车离开CBTC区域后以限制人工驾驶模式运行[3]。列车注销流程如图3所示。

1.2 ZC与CBTC其他子系统信息交互

ZC对列车进行管理时，需要每隔一定周期为其管辖范围内的所有列车提供移动授权，而移动授权的生成ZC需要从CBTC其他子系统VOBC、CI、DSU和ATS获取信息[4]。

（1）ZC与VOBC：每隔一定周期，列车就会把自己的位置、速度、行驶方向及VOBC的状态信息发送给列车运行范围内的ZC；ZC根据列车的位置报告，并根据道岔状态以及线路上的障碍物等条件，为列车计算并发送MA。

（2）ZC与CI：CI的主要功能在于控制，包括控制道岔、转辙机和轨旁信号机；并监督站台屏蔽门、防淹门、站台紧急停车按钮、计轴区段的状态。每隔一定周期，ZC就会将所管辖范围内的列车所在位置和进路信息发送给CI。CI在收到信息后，向ZC返回列车所在区段的的道岔、信号机、计轴区段等障碍物的状态信息。

（3）ZC与DSU：ZC和VOBC每隔一定的周期根据需要通过DCS从DSU请求数据库版本号，并对版本号进行校验以确保数据库内容的实时性。如版本号不一致，则重新下载。在ZC和VOBC之间每隔一定时间也会进行相同的校验。

（4）ZC与ATS：ZC周期性的向ATS发送列车信息，ATS当列车离开CBTC区域时，ZC向ATS发送列车出清信息，ATS发送回执信息。

2 结束语

本文通过把列车管理分为三个过程：列车登录、列车正常运行和列车登录流程进行了分析，并分析了在这些过程中CBTC的子系统间的信息交互过程。

参考文献

[1]魏 ，鲁怀伟，何朝晖.基于802.11协议的CBTC系统数据通信子系统的探讨[J].铁道学报，2013，35（4）：51-56.

[2]朱力，宁滨.基于IEEE 802.11标准的CBTC车地通信系统设计[J].中国铁道科学，2010，31（5）：119-124.

[3]鲍爱华，李开成.基于IEEE 802.11的CBTC数据安全传输的研究[J].微计算机信息，2006，22（3）：37-39.

[4]王潮，刘礼黎，牛志华.适合CBTC系统无线信道加密算法[J].通信学报，2011，32（2）：48-52.

作者简介：贺欢欢（1990-），女，甘肃，硕士研究生，研究领域为交通信息工程及控制。