实现基于通信的列车控制互联互通的若干思考

实现基于通信的列车控制(CBTC)的互联互通,由于涉及信号系统特有的安全设计以及各信号设备供货商的利益而难度较大。提出了CBTC互联互通的实施原则,并就CBTC互联互通技术规格的内容,从系统结构、系统设计原则、系统功能分配、互联互通接口技术规格等方面进行了阐述。     

基于ARINC659总线的互联互通ZC安全通信计算机平台的设计

为了更好地满足城市轨道交通互联互通对信号领域安全通信的要求,将具有数据吞吐量大、传输时间确定、故障隔离严格、容错性好等特点的ARINC659总线用于城市轨道交通信号控制系统领域。提出了一种基于ARINC659总线技术的二乘二取二安全通信计算机平台的方案,用以实现ZC平台的对外通信功能和安全通信协议运算功能。设计其软硬件结构、用户软件和总线间线程的通信序列,并对数据的冗余处理和安全协议运算等关键功能进行研究,以满足系统高安全性、高可靠性和高实时性通信的需求。     

高速列车总线式与交换式网络控制系统重联设计

当前我国高速动车组网络控制系统主要有总线式和交换式2种通信方式,但某些特殊情况下,同速度等级2种通信模式的车型需要实现互联互通。由于2种网络控制系统技术特性和工作原理不同,实现互联互通存在困难,为此提出了一种高速列车总线式与交换式网络控制系统重联方案,包括列车网络拓扑方案、自适应重联策略、初运行过程实现和互联互通控制等,并在"复兴号"高速动车组上进行了验证。验证结果表明,该方案能够实现2种不同通信类型的列车的互联互通控制,对提高列车运营效率具有非常重要的现实意义。     

城市轨道交通互联互通线路中列车跨线移交场景分析

介绍了城市轨道交通CBTC(基于通信的列车运行控制)线路列车跨线移交的边界重叠区域的设置和切换原则,分析了多种情况下的列车跨线移交场景,并给出相应的具体实现方案。基于互联互通的列车跨线运行,应在信号系统设计之初,充分结合运营规章制度、各信号厂商信号系统的安全距离、车辆的特性、运营场景等进行设计,以确保列车在跨线移交过程中的安全性和可靠性。     

基于LTE-M的互联互通全自动运行系统车地安全通信方案研究

阐述了互联互通FAO(全自动运行)系统车地安全通信的特点.归纳现有互联互通CBTC(基于通信的列车控制)系统中采用基于TCP(传输控制协议)的RSSP-Ⅱ(铁路信号安全协议Ⅱ)在实际工程项目中存在的问题,提出了一种互联互通FAO系统车地安全通信解决方案.基于RSSP-Ⅰ,通过在LTE-M(城市轨道交通长期演进系统)的设备中增加祖冲之加密算法,能有效防护开放通信系统中的伪装威胁.提出的互联互通FAO系统车地通信方案可有效解决现有互联互通CBTC系统车地通信存在的问题.     

铁路施工防护系统中多重冗余预警技术的研究

铁路施工作业过程中列车定位的手段单一,缺少信息的互联互通多方联控,人身安全防护的保障效果差。针对以上问题,铁路施工防护系统基于北斗高精度定位,利用4G通信、二次雷达通信等技术,进行列车位置跟踪、列车接近预警。对于列车接近预警的方式,系统采用基于二次雷达推算预警和基于北斗定位推算预警的多重冗余预警技术,该技术可保证由于隧道等原因造成只有一种预警机制起作用时,仍可检测出列车接近施工区从而产生预警信息,保证系统功能的可靠性。     

城市轨道交通基于通信的列车控制系统实现互联互通存在的主要问题分析

城市轨道交通基于通信的列车控制系统互联互通对于资源共享、资金节约有着重大意义,对提高运营效率、节省投资、便于维护等都是有利的。但信号系统互联互通是一项系统工程,牵涉到多个专业,标准的制定和执行还需要经过进一步的充分讨论和研究。提出了信号系统实现互联互通存在的主要问题是列车自动调整、电子地图及物理对象编码、通信协议和安全认证等,对其中为了实现互联互通而牺牲掉的某些性能或功能,尤其是对信号系统引导未来发展的问题,都需要进行认真识别和讨论。     

列控系统安全通信计算机设计

CTCS-2级、CTCS-3级列控系统的地面子系统中,列控中心、临时限速服务器、无线闭塞中心都具有安全相关通信功能,且绝大部分采用2oo2×2的软、硬件安全冗余结构,需要采用具备较强通信功能和运算性能、能够适应2oo2×2冗余结构的安全平台来实现。由于通信对象较多及安全通信协议较为复杂的算法和严格的实时性要求,采用专用的安全通信计算机实现与相关系统的安全通信是一种合理可行的解决方案。结合CTCS-3级列控系统地面设备的需求提出一种安全通信计算机的实现方案,设计其硬件结构,研究同步关键算法并实现安全协议的功能。     

CAN总线技术在列车制动系统上的应用

为满足城市轨道交通列车制动系统通信过程中对数据传输可靠性和稳定性的要求,提出采用控制器局域网络(CAN)总线技术作为通信技术协议的方案。介绍CAN总线通信协议的特点,基于STM32芯片,设计CAN通信模块,用于城市轨道交通列车制动系统,并编写CAN通信程序,实现制动系统的互联互通,通过现场调试验证,CAN总线通信在可靠性、传输速度等方面都能达到使用要求。     

城市轨道交通信号系统互联互通协议框架研究

互联互通是城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)信号系统的发展趋势。为了实现不同CBTC厂商系统设备间信息无缝融合,需要设计一种通用的互联互通框架协议,在满足安全可靠的前提下,兼容多个异构系统的互联互通的需求。从信息流的角度出发,将CBTC系统分为4种类型系统交互模式,探讨了信息交互中接口方式、通信体系结构、接口数据描述和应用信息的定义等4个核心问题的实现方式。结合重庆轨道交通互联互通示范工程,通过搭建交叉测试平台和仿真试验,验证了互联互通协议的通用性和可行性。     

基于通用计算机多线程技术的二乘二取二平台的研究与实现

对现有的二乘二取二模式进行了研究和分析,为设计和实现基于通用计算机的任务同步二乘二取二计算平台提供了参考;设计并实现了基于多线程技术的二乘二取二计算平台     

基于通信的列车运行控制系统测试研究

针对城市轨道交通基于通信的列车运行控制(CBTC,Communication Based Train Control)系统互联互通测试规范的要求,研究CBTC系统的测试方法。文章介绍了CBTC系统测试平台、测试流程和测试案例的开发,并以CBTC系统运行过程中的区域控制器(ZC,Zone Controller)移交场景为例,以车载控制设备(VOBC,Vehicle On Board Controller)为被测对象,提取测试需求,编写测试案例。测试系统从外围设备模拟系统中获得设备的状态信息,与脚本中预期的反馈结果进行比对。测试结果验证了CBTC系统测试方法的可用性。     

基于脚本语言的互联互通通信数据解析插件

在分析城市轨道交通互联互通通信规范的基础上,结合现场调试中遇到的不便,借助Wireshark网络封包分析软件能够加载Lua脚本进行私有通信协议解析的特性,构建一套基于Lua脚本语言的互联互通车-地安全通信协议、地-地安全通信协议、互联互通应用协议数据分析插件,为城市轨道交通互联互通CBTC系统调试、故障排查提供便利。     

城市轨道交通区域控制器布置数量研究

区域控制器作为基于无线通信的列车运行控制系统中的关键地面设备,其在一条地铁线路中的布置一直采用一级设备站布置的方式,具有一定的优化调整空间。本文在介绍区域控制器的结构、功能和接口的基础上,通过分析影响区域控制器布置数量的定量因素,提出区域控制器布置的一些基本原则,同时给出一条地铁线计算区域控制器数量的公式,并以北京地铁10号线一期工程为对象,使用公式计算了区域控制器的数量。     

基于MSC与UPPAAL的区域控制器切换场景建模与验证

区域控制器(Zone Controller,ZC)边界切换场景是城市轨道交通列车控制系统的重要场景,切换过程中移交ZC、接管ZC和车载子系统之间要进行频繁的信息交互,因而对其安全性和实时性有更严苛的要求。根据ZC子系统特点,将MSC半形式化方法作为切入点,结合时间自动机理论,建立ZC切换场景的MSC模型和时间自动机网络模型,用于ZC切换场景功能和受限活性的安全验证。结果表明:ZC边界切换控制功能满足系统安全性和受限活性的规范要求。因此此种建模验证方法是可行的,可以将其应用于列控系统其他场景的建模与验证过程中。     

LTE-R应用于铁路通信多径衰落信道下的时频同步研究

LTE-R(Long Term Evolution-Railway,长期演进)作为下一代铁路无移动通信系统,采用OFDM(正交频分复用)的调制方式来提高频谱利用率。铁路无线通信系统易受到多径衰落和突发干扰的影响,严重影响铁路的行车安全和运输效率。因此研究符号定时同步和载波频率同步对铁路无线通信系统具有很重要的意义。采用重复共轭结构训练符号的自适应符号同步算法,首先确定训练符号的符号定时同步、载波频率同步以及信道参数,再经过迭代递推把符号定时同步起始位置调到FFT窗口的理想位置和对载波频偏进行补偿。仿真结果表明,该方法在多径衰落信道下有很好的符号定时同步估计和对载波频偏的补偿,信噪比越高符号定时同步估计精度也越高。     

城际铁路C2+ATO互联互通测试关键技术研究

为了保证莞惠城际铁路多个厂家C2+ATO设备的正常运行,需对各厂家设备进行互联互通测试。研究莞惠城际铁路C2+ATO列控系统的实验室及现场互联互通测试的关键技术。首先分别对实验室互联互通试验环境的搭建、测试内容、测试方法这3部分内容进行详细分析;其次针对现场互联互通测试发现的问题,总结互联互通测试经验;最后探讨目前城际铁路C2+ATO列控系统技术规范方面的问题。     

城轨CBTC系统改进方案的分析探讨

针对CBTC系统的改进建议,目前的主流思想有车-车通信和ZC联锁一体化。本文对二者进行优劣分析,从多方面探讨CBTC系统改进的可行性。     

二取二制式计算机联锁系统中的通信技术

对二取二制式计算机联锁系统中的一项关键技术--通信技术进行研究.工作联锁机与备用联锁机之间的通信,是两台联锁机实现系统级同步的必要条件,也是整个系统实现故障安全防护（故障倒机）的必要前提.从数据分包方式、收发调度机制和差错处理原则等几个方面的分析表明,其工作模式简单、双机同步迅速、信息传输安全.上位机与联锁机之间的通信,采用冗余的通信网以及数据校验等安全措施,保证了车务终端与联锁系统之间信息交换的安全性,从联锁机发送、接收和上位机发送、接收四个方面的分析表明,其通信稳定性高,收发调度灵活,无通信时延.联锁机与安全智能I/O模块之间的通信,工作模式采用应答方式,分为数据预处理和CAN智能卡驱动两个通信层次,所采用的数据校验和正反码传输技术可以达到可靠的数据传送,该通信过程具有适应分布式系统控制、系统升级方便、多重安全防护等特点.