城市軌道交通數(shù)字軌道電路系統(tǒng)可靠性與安全性設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2013-01-11
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國(guó)外軌道交通ATP系統(tǒng)許多都采用軌道電路作為信息傳遞媒介。軌道電路把控制中心發(fā)出的命令傳遞給列車(chē)，同時(shí)將列車(chē)的位置信息（以軌道電路區(qū)段單位）返回給控制中心，控制中心據(jù)此形成后續(xù)列車(chē)的控制命令。軌道電路具備雙重作用：即列車(chē)檢知和信息傳遞。以軌道電路作為信息媒介可以簡(jiǎn)化ATP系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著ATP系統(tǒng)新的控車(chē)模式（尤其是一次模式曲線(xiàn)控車(chē)方式）的出現(xiàn)，車(chē)載系統(tǒng)對(duì)信息量的需求顯著增加，軌道電路信息數(shù)字化應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，車(chē)載設(shè)備對(duì)信息連續(xù)性、穩(wěn)定性的要求也相應(yīng)提高。為此，列控信息安全可靠快速傳遞成為新型數(shù)字軌道電路首要解決的問(wèn)題。
作為ATP系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，從信息傳遞的角度看，數(shù)字軌道電路（Digital Track Circuit，縮寫(xiě)DTC）在整個(gè)系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，是信息的主要載體，ATP系統(tǒng)信息傳遞流程如下圖。
ATP各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立，彼此沒(méi)有任何的直接控制功能，子系統(tǒng)間的聯(lián)系只有信息交換，因此信息的安全性與可靠性的設(shè)計(jì)，可局限于通訊信道和端設(shè)備的設(shè)計(jì)。
2.1 通訊信道設(shè)計(jì)
對(duì)于區(qū)控中心和DTC信息交換的物理通道——電纜本身來(lái)說(shuō)，其狀態(tài)可定義為“通”和“斷”，“通”是正常工作狀態(tài)，“斷”則是故障狀態(tài)，因此把“斷”作為安全狀態(tài)（故障輸出狀態(tài)）。在任何導(dǎo)致信息錯(cuò)誤接收時(shí)，接收端都將視為信息中斷，并根據(jù)該狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。同樣，在DTC和車(chē)載接收設(shè)備之間的信息傳遞通道——鋼軌線(xiàn)路（也包括設(shè)備）的安全狀態(tài)也定義在“斷”。
為此，需要確定界定故障的條件。區(qū)控中心與DTC之間的聯(lián)系在設(shè)計(jì)通訊協(xié)議（protocol）時(shí)，需要確定通訊周期、信息格式，當(dāng)超出通訊周期時(shí)，通訊仍然中斷或不能正確接收信息，則視為通訊錯(cuò)誤，若連續(xù)出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤，則視為通訊故障，啟動(dòng)相應(yīng)的故障處理程序。為保證信息正確接收，采用應(yīng)答方式對(duì)信息接收進(jìn)行確認(rèn)。
對(duì)通道中傳遞的信息也進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，采用三取二方式（2-out-3），即區(qū)控中心的每個(gè)ICU主機(jī)都發(fā)送一組列控?cái)?shù)據(jù)給DTC，由DTC設(shè)備對(duì)三組數(shù)據(jù)進(jìn)行三取二判決，以此保證列控?cái)?shù)據(jù)的安全。為保證ICU與DTC之間信息交換可靠進(jìn)行，通訊的物理通道采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的通訊環(huán)路任何一處出現(xiàn)電氣斷路，都不影響其正常工作。并且只要有一個(gè)通訊環(huán)工作正常，通訊就能正常進(jìn)行。當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)故障時(shí)，有正常的檢測(cè)機(jī)制報(bào)告其狀態(tài)，以便及時(shí)維修。
DTC與車(chē)載設(shè)備之間由于信息是單向傳遞的，因此只有在信息編碼調(diào)制過(guò)程中約定信息格式。防止信息錯(cuò)誤接收的唯一辦法是對(duì)信息進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，并且規(guī)定接收端只能檢錯(cuò)。
評(píng)論