ZC FRONTAM系統(tǒng)介紹_2011-07-07

1、u ZC系統(tǒng)配置u ZC接口介紹u ZC功能簡介MLK RSPSDTOD軌旁基礎信號設備（信號機、道岔等）MLK = 聯(lián)鎖ZC = 區(qū)域控制器FRONTAM =數(shù)據(jù)存儲單元ATS = 列車自動監(jiān)控CMS = 中央維護子系統(tǒng)UPS = 不間斷電源PSD =站臺屏蔽門CC = 車載控制器TOD = 司機顯示器RS = 車輛CMSCCZCTagsATSRadioUPSWayside NetworkFRONTAMMLK = 聯(lián)鎖ZC = 區(qū)域控制器FRONTAM =數(shù)據(jù)存儲單元LCW=現(xiàn)地工作站MSW=維護工作站ACS=計軸設備RI=繼電器接口TR=接口設備PS=電源BS=骨干交換機AS=接入交換機Z

2、C設備由以下單元組成： 3取2 ATP處理平臺-CSD，負責執(zhí)行ZC相關(guān)的核心功能。CSD由3個叫做“PCSG1/2/3”的模塊組成，3個PCSG獨立運行，單系的故障不影響ZC的正常運行。另外該平臺為每個A/B網(wǎng)提供2路以太網(wǎng)通信，用于軌旁CBTC ATP應用并與CC，其他ZC，F(xiàn)RONTAM，MLK通信。 本地維護計算機-SILAM，負責收集與ZC相關(guān)的維護數(shù)據(jù)并把它傳送給FRONTAM 。SILAM由2個叫做“SilamA/B”的計算機和輔助的鍵盤顯示器和鼠標組成。該子系統(tǒng)收集與ZC相關(guān)的維護數(shù)據(jù)并把它傳送給FRONTAM 。CSD為ZC的三取二安全計算平臺，由三系組成，分別為PCSG1、

3、2、3。每個PCSG都單獨供電（24VDC）。如果單個PCSG發(fā)生故障，CSD會將其切除，并自動切換，以二取二的方式進行工作，不會影響ZC的功能。單個PCSG由以下模塊構(gòu)成：CAP-ATP應用處理板CME-內(nèi)存交換板CIER-通信板CVO安全表決板CALS-電源轉(zhuǎn)換板CAP插頭和CVO插頭相同的ATP應用在3個CAP板上處理。3個CME板用于在CAP，CIER和CVO板之間傳輸數(shù)據(jù)。2個CVO板為安全表決板，用于比較3塊CAP板的輸出。如果3個輸出中至少有兩個是相同的，然后該輸出被傳送到CIER板。CIER板通過以太網(wǎng)連接與外部設備之間交換數(shù)據(jù)。CSD中各個板卡的熱備關(guān)系及照片參見：Ref1.

4、 CBTC presentation - ZC internal architecture V01.pdfSILAM的硬件由兩臺工業(yè)計算機組成，分別為SILAMA和SILAMB，出于可用性的考慮，SILAM計算機冗余設計。兩臺SILAM計算機公用一個KVM。SILAM收集、處理所有與維護有關(guān)的信息，并將其發(fā)送給FRONTAM。每臺SILAM計算機連接至DCS系統(tǒng)的A網(wǎng)和B網(wǎng)，用于與CIER板和FRONTAM的通信，通訊協(xié)議為IP/UDP。ZC與ATS、MKL、FRONTAM、相鄰ZC以及CC的接口是通過數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)（DCS）實現(xiàn)的。ZC機柜與DCS系統(tǒng)通過100M的以太網(wǎng)連接。機柜的連接是從

5、PCSG機籠的前面板（2個CIER板）和SILAM（2臺）的背部面板上的以太網(wǎng)口連接。AlphaNetworkBetaNetworkZC cubicleSILAM BSILAM ACIER 1CIER 2CIER 2SILAM B AlphaSILAM B BetaCIER 1 BetaCIER 2 BetaCIER 1 AlphaCIER 2 AlphaSILAM A AlphaSILAM A BetaCBTC軌旁和車載設備不直接與ATS系統(tǒng)通信。ATS通過FRONTAM來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。因此，ATS到ZC以及ZC到ATS子系統(tǒng)之間的信息都是通過FRONTAM來轉(zhuǎn)發(fā)的。FRONTAM負責采集

6、、處理和傳輸ATS系統(tǒng)需要的所有的CBTC軌旁和車載的信息。對于與安全相關(guān)的信息，本接口支持安全命令協(xié)議，該協(xié)議由兩個子系統(tǒng)之間交換的一系列信息組成。其允許設置和取消臨時限速（TSR），以及報警的確認（例如列車完整性丟失，PSD報警）。ATS子系統(tǒng)發(fā)送給CBTC的命令應包括如下數(shù)據(jù)信息：對于臨時限速（設置和取消），應包括相應的軌道、限速區(qū)域的界限（起始和結(jié)束）以及操作員輸入的限速值；對于列車完整性丟失報警的確認，應包括列車的ID號； 對于PSD報警的確認，應包括PSD的ID號；所有的信息都應包括CRC校檢和時間戳。ATS與CBTC子系統(tǒng)之間的通信順序如下圖所示。用于所有與安全相關(guān)的命令。ATS

7、子系統(tǒng)子系統(tǒng)命令及命令數(shù)據(jù)命令及命令數(shù)據(jù)對命令的確認，及確認對命令的確認，及確認ID操作員輸入命令數(shù)據(jù)和操作員輸入命令數(shù)據(jù)和從從CBTC子系統(tǒng)收到的子系統(tǒng)收到的ID命令數(shù)據(jù)，確認命令數(shù)據(jù)，確認IDCBTC子系統(tǒng)保存命令數(shù)據(jù)和時間戳，并為此命子系統(tǒng)保存命令數(shù)據(jù)和時間戳，并為此命令創(chuàng)建一個令創(chuàng)建一個ID（確認（確認ID）CBTC子系統(tǒng)檢查命令數(shù)據(jù)與之前的原始信息一子系統(tǒng)檢查命令數(shù)據(jù)與之前的原始信息一致、致、ID是否正確以及信息之間的延時不超過命令是否正確以及信息之間的延時不超過命令超時值。超時值。命令成功（所有的檢查都通過）命令成功（所有的檢查都通過）命令失?。z查未通過）命令失?。z查未通過）C

8、BTC系統(tǒng)系統(tǒng)區(qū)域控制器負責CBTC與聯(lián)鎖設備之間的接口。此接口使用以太網(wǎng)連接并使用如下協(xié)議：UDP/IP標準協(xié)議，BIM_P專有協(xié)議，用于連接的冗余性，WCN_P專有協(xié)議，用于保護CBTC消息，SAFE_P專有協(xié)議，用于針對損壞的安全數(shù)據(jù)和超時的安全數(shù)據(jù)的保護聯(lián)鎖/ZC之間連接的冗余性由DCS系統(tǒng)保證。每個聯(lián)鎖設備和ZC設備都通過兩個獨立的網(wǎng)絡連接與DCS系統(tǒng)連接。設備間的延時管理：當某個設備從另一個設備收到狀態(tài)信息時，它將記錄此信息并“建立”該信息的時間戳，直到：它從另外的設備收到了更新的狀態(tài)信息，原狀態(tài)信息值將被最新的狀態(tài)信息所替換。原狀態(tài)信息的在某個時間段內(nèi)沒有更新（該時間段值是可以配

9、置的）。那么，此狀態(tài)信息值將被某個限制值所替換。下列CBTC功能的實現(xiàn)需要ZC與MLK的接口進行數(shù)據(jù)交換：列車定位（強制功能）列車保護（強制功能）停車保證（強制功能）信號機滅燈（可選功能）自動折返（可選功能）緊急停車（可選功能）故障區(qū)段越行（可選功能）站臺屏蔽門控制（可選功能）扣車&提前發(fā)車（可選功能）聯(lián)鎖方向鎖閉保護（可選功能）CBTC保護區(qū)段（可選功能）對于上述每個功能，將定義一組基本狀態(tài)變量，作為ZC和聯(lián)鎖設備之間的狀態(tài)信息的一部分。每個基本狀態(tài)變量都有以下屬性：安全/非安全（該狀態(tài)變量是否可以被安全功能使用）連續(xù)/離散（狀態(tài)或者事件）ZC與MLK通信所交換的變量定義舉例參見：R

10、efSummary of IO ZC-MLK.docxZC與FRONTAM的數(shù)據(jù)交換信息如下圖：ZCFRONTAMDCSZC_Operational_Data_ReportZC_Maintenance_Data_ReportFA_Operational_RequestFA_Operational_ConfirmationZC_Operational_AcknowledgmentFrontam和ZC之間周期性的交換下列兩個功能性信息：從ZC到Frontam的“操作性數(shù)據(jù)報告”信息從ZC到Frontam的“維護性數(shù)據(jù)報告”信息Frontam和ZC之間交換下列事件信息：從Frontam到ZC的“操作

11、性請求”信息從ZC到Frontam的“操作應答”信息從Frontam到ZC的“操作確認”信息ZC與相鄰ZC的數(shù)據(jù)交換信息如下圖：ZCZC_ZC_Direction_ZoneDCSZC_ZCR_Applied_TSR_CtxZCDCSZC(Including ZCR function)ZC_ZC_Direction_ZoneZC_ZC_Direction_ZoneZC_ZC_Border_AreaZCR_ZC_Applicable_TSR_CtxZC_ZCR_Applied_TSR_CtxZCR_ZC_Applicable_TSR_Ctx在每個ZC周期里，ZC向相鄰ZC傳輸所有報文，獨立于從相鄰

12、ZC接收到的報文。每個ZC/ZC消息都包含發(fā)送方的時間戳和估計的接收方時間戳。當在某個預先定義的時間段內(nèi)仍沒有收到相鄰ZC的信息，則認為ZC之間的通信中斷（結(jié)束）。ZC與CC的數(shù)據(jù)交換信息如下圖：ZC-CC-SynchroZCCCDCSZC-CC-Non_Urgent_Geographical_DataZC-CC-TSRZC-CC-MALCC-ZC-SynchroCC-ZC-LOC_ReportCC-ZC-Stop_AssureCC-ZC-CONFIG_ReportZC-CC-Urgent_Geographical_Data區(qū)域控制器的ATP功能包括：區(qū)域控制器激活列車追蹤特殊區(qū)域管理 特殊區(qū)

13、域保護 設置和移除臨時限速沖突防護 移動授權(quán) 請求解鎖保護區(qū)段 保證在區(qū)域控制器重疊區(qū)域中列車安全間隔的連續(xù)性 請求信號機滅燈ZC確定每列車的位置，同時，比較每列車的位置和固定障礙物。列車追蹤的主要目的是為安全列車間隔提供數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以被看作是所有列車（CBTC車、非CBTC車和非通信車）的一個網(wǎng)絡的地圖。ZC根據(jù)以下信息來建立軌道占用地圖：對于非CBTC列車，根據(jù)計軸區(qū)段占用情況對于CBTC列車，根據(jù)CC提供的列車位置報告道岔位置每個CC都提供包含列車識別信息的位置報告，包括車頭和車尾的位置、安全計算的位置不確定性以及運行方向。列車識別信息實際上就是CC編號，通過為每列車硬編碼，防止兩個C

14、C的編號相同。只要需要考慮位置的不確定性，ZC就根據(jù)CC報告的非安全位置報告和位置不確定性來計算列車的安全位置，如下圖所示。這保證了列車長度的最大化（即軌道占用計算的“最壞情況”）。ZC根據(jù)系統(tǒng)的可用程度，自動選擇是采用列車位置報告或者采用計軸區(qū)段占用來追蹤列車。當從計軸區(qū)段占用追蹤列車，到列車位置報告追蹤列車的轉(zhuǎn)換過程中，列車需要經(jīng)過篩選過程。動畫參見：RefTrain Tracking.pptxCBTC系統(tǒng)應可以保護某個區(qū)域。如果某個區(qū)域被保護，CBTC禁止列車進入或者通過該區(qū)域。這些預先定義的區(qū)域叫做 “移動授權(quán)區(qū)域”（MAZ）。當一個與預定義區(qū)域關(guān)聯(lián)的報警被激活時，就對此區(qū)域的進行保護

15、。該報警可以被列車調(diào)度員或工作人員或某自動裝置或一列車激活。當與此區(qū)域關(guān)聯(lián)的報警消除并且從調(diào)度員那里收到解鎖命令時，釋放對此區(qū)域的保護。在調(diào)度員的請求下，某些保護可以暫時釋放。下列事件可能引起對某個區(qū)域的保護：列車完整性丟失車門打開非計劃停車非正常屏蔽門開啟站臺緊急制動按鈕按下本功能用于保證CBTC系統(tǒng)實施由ATS操作員輸入的臨時限速（TSR）。臨時限速的信息應包括：相關(guān)軌道臨時限速的公里標限制：區(qū)域的始端公里標，區(qū)域的末端公里標施加的速度限制如果在同一段軌道上有幾個重疊的臨時限速（TSR），CBTC系統(tǒng)應在此段軌道上施加所有臨時限速中最低的限速值。此功能由車載控制器保證。根據(jù)請求，CBTC系

16、統(tǒng)應將在線路上的所有有效的臨時限速（TSR）信息發(fā)送給ATS。下圖描述了ATS和CBTC之間的功能性數(shù)據(jù)通信流程。ATS CBTCTemporary Speed Restriction Request (Setting/Removal) 臨時限速請求（設置/取消） Acknowledgment of Temporary Speed Restrictions (Setting/Removal) 臨時限速的應答（設置/取消） Temporary Speed Restriction Confirmation (Setting/Removal) 臨時限速的確認（設置/取消）Application of

17、 Temporary Speed Restrictions 有效的臨時限速信息 CBTC System Report Request CBTC系統(tǒng)報告請求Message of Vital Double Control Protocol安全雙重控制協(xié)議的信息 ZCR是一個專用的ZC設備，它從ATS接收（通過Frontam）臨時限速（TSR）信息，并且向其他ZC廣播TSR信息。ZCR定期向線路上其他ZC廣播可用的TSR。ZC定期向ZCR廣播在線路上施加的TSR。ZCR檢查由操作員請求的TSR的執(zhí)行情況。ZC定期向CC廣播將要施加的TSR。CC通知司機并且監(jiān)控速度限制的執(zhí)行情況。臨時限速的實施流程，

18、參見：RefTSR management.ppt列車安全間隔基于前方列車瞬時停車原則。對于CBTC列車，列車位置的確定取決于基于CBTC系統(tǒng)的定位精度。對于非CBTC列車，列車的位置由軌旁設備確定（軌道電路或者計軸）。CBTC系統(tǒng)保證列車在CBTC區(qū)域內(nèi)安全運行。為此，CBTC系統(tǒng)應得知列車的安全位置（CBTC車和非CBTC車），以及通過聯(lián)鎖系統(tǒng)和CBTC設備得知軌旁信號設備的狀態(tài)。CBTC系統(tǒng)為每列CBTC車計算移動授權(quán)（MAL）。移動授權(quán)為下列當中最受限制的：前方CBTC列車的車尾，并需要考慮位置不確定性；軌道終點；一條進路的入口，當此進路尚未確認開放或者鎖閉時（這種情況可能是在此進路的某

19、個區(qū)段上有敵對進路）；一段受保護的軌道區(qū)段的邊界（例如，某條不能保證列車安全運行的進路的入口）；前方非CBTC列車占用的軌道電路或者計軸閉塞。當保護的點（如：道岔）在距離停車點的較短距離之內(nèi)時，為了不降低列車行駛速度，保護區(qū)段用于允許CBTC列車接近停車點。聯(lián)鎖使用保護區(qū)段鎖閉機制，它允許列車越過停車點一段距離。當一列CBTC列車接近停車點時，ZC發(fā)送保護區(qū)段請求到IXL，在CC通知ZC列車停穩(wěn)后，ZC釋放該保護區(qū)段。相鄰的兩個ZC之間有一個重疊區(qū)域，用于列車在兩個ZC管轄區(qū)域之間的切換，在該區(qū)域內(nèi)兩個ZC同時最總列車并計算MAL，CC使用最大的MAL作為移動授權(quán)。CC僅僅與它當前所占用區(qū)域的ZC通信。一旦列車穿越重疊區(qū)域邊界，CC開始與新的ZC（接權(quán)ZC）。在建立與接權(quán)ZC之間的通信后，CC將切斷