RBC在高速铁路中的接口及应用

2010-05-09李永善

铁路通信信号工程技术 2010年4期

李永善

（上海铁路通信工厂，上海 200436）

1 概述

CTCS-3级列控系统是采用无线传输方式来实现车地之间的双向、大容量、实时的信息传递，实现了车地一体化的闭环控制系统。无线闭塞中心（RBC）系统是CTCS-3级列控系统的核心设备，RBC根据从地面列控系统和车载列控设备接收的信息，通过复杂的逻辑运算，生成管辖范围内的每趟列车的行车许可（M A）并发送给列车，实现准移动闭塞方式的间隔控制，保证列车安全、高效运行。

2 RBC的功能和构成

RBC同时管辖多趟列车，并且控制列车运行，因此，对设备的安全性和可靠性要求极高。RBC系统是基于故障-安全计算机平台的信号控制系统，RBC系统满足不同站场和运输作业的需要，保证行车安全，提高运输效率，降低维护难度。

RBC设备采用硬件安全比较、主备双系冗余结构，由无线闭塞单元（RBU）、协议适配器（VIA）、RBC维护终端、司法记录器（JRU）、ISDN服务器、本地终端和交换机等设备组成，RBC系统结构如图1所示。

RBC系统根据车载子系统、列控地面子系统等提供的列车状态、轨道占用、临时限速命令、联锁进路状态、灾害防护等信息，产生针对所控列车的M A及线路描述、临时限速等控制信息，通过GSM-R无线通信系统传输给车载子系统。同时，RBC系统向地面列控和其他外部系统提供来自车载子系统的信息。

3 RBC的接口分析

RBC与外部系统之间的物理通信接口都是通过以太网连接，我们重点分析RBC系统在应用层面与外界的数据链路和应用逻辑接口。RBC系统对所接收到的全部消息内容进行有效性检查,所有内容均有效，才接受并使用该消息。RBC通过安全接口或非安全接口与外部系统交换信息，安全接口的信息编码和传输设计符合RSSP-2安全通信协议。RBC系统外部接口主要包括RBC与地面设备的接口、RBC与车地通信和车载设备的接口，如图2所示。

3.1 地面设备间接口技术

地面设备间接口包括RBC-IL接口、RBCTSRS接口、RBC-CTC接口，RBC-CSM接口和RBC-NRBC接口。其中RBC-IL、RBC-TSRS通信接口通过客运专线信号系统安全数据网实现，如图3所示。

RBC-IL和RBC-TSRS是RBC的两个最主要接口。在联锁接口中，RBC从车站联锁获取地面进路信息，包括站内进路状态和区间闭塞分区状态，作为控制行车的进路依据，同时向联锁系统发送各段进路内的列车状态信息。RBC系统的主、备系均从IL的主系接收信号授权信息和紧急停车区域信息。RBC接收来自IL的周期性信号授权信息，主要包括进路信息、降级状态、溜入状态等。RBC系统移交区的信号授权信息，通过IL传递。RBC系统从IL周期性接收紧急停车区域信息。若CTCS-3列车在RBC的控制范围内，则RBC向IL发送的信息包括列车状态、行车许可状态、列车位置、列车速度、CTCS-3列车的长度等信息。每次列车状态发生变化时，RBC系统的主系通过冗余网络向IL的主系和备系发送列车信息。RBC向列车发送M A后，RBC系统向IL报告。如果多趟列车在同一信号授权（SA）区段，RBC系统按一定的优先顺序选择发送列车信息。

在临时限速（TSR）接口中，RBC从TSRS获取地面限速信息，线路涉及临时限速命令时，操作员在CTC终端上进行拟定、设置、取消等操作，CTC系统将操作命令发送TSRS设备，再由TSRS统一实现对RBC和列控中心的限速信息交互，并保证列车在CTCS-2、CTCS-3不同等级下运行时限速一致。RBC从TSRS接收临时限速命令、临时限速状态请求和生命信号,包括TSR刷新请求、初始化命令、验证TSR、执行TSR、TSRS生命信息。RBC向TSR服务器发送临时限速状态，包括TSR成功状态、TSR错误回执、RBC初始化状态信息。RBC系统接收到1条TSR命令：若接受该命令，返回相应的TSR状态；若不接受该命令，则RBC向TSR服务器返回1个包含错误码的错误消息；若RBC接收到1个不符合顺序的TSR消息，则向TSR服务器返回1个包含错误码的错误消息。若接受来自TSR服务器的刷新请求，则应向TSR服务器发送全部激活的TSR状态。

在CTC接口中，RBC系统从CTC设备获取时钟信息，同时向CTC报告列车的静态信息和动态信息。静态信息主要包括列车固有的状态消息，如列车ID、车次号、列车等级、列车长度等参数。动态信息包括列车完整性、列车速度、列车模式、CTCS等级、位置状态、无线通信状态等实时信息。该接口不直接影响行车。在特殊情况下，调度员可通过CTC向RBC发送紧急停车命令。RBC-CTC之间的通信网络使用封闭的冗余以太网，但是在接入CTC网络时，采用2 M通道接入，所以，RBC通过接口服务器（V IA）的以太网接口转换成2 M数字通道接入，如图4所示。

RBC的主、备系应向CTC发送连接状态。主系向CTC发送数据消息。若RBC与CTC之间的连接关闭，则RBC仅接受来自CTC的建立连接消息来建立连接。若RBC接受来自CTC的建立连接命令，则RBC应向CTC发送RBC控制区域内所有列车的静态和动态状态。若RBC接受来自CTC的连接检查消息，或RBC已经向CTC发送完毕全部的列车状态，或发生接口服务器和RBC主备切换，则RBC应向CTC发送连接状态消息。若RBC中的列车信息更新，则RBC向CTC发送动态列车状态。

CSM接口实现集中监测系统对RBC的监视、维护功能。RBC向CSM发送所有的内外部接口状态，包括司法记录器、RBC本地终端和自身的报警信息。RBC在线单元向CSM发送数据消息。若RBC接受来自CSM的连接检查消息，则RBC应向CSM发送连接状态消息。RBC应能响应来自CSM的状态请求命令。RBC的主备系都向CSM发送连接状态消息。若RBC与CSM之间的连接关闭，则RBC应仅接受来自CSM的建立连接消息来建立连接。若RBC接受来自CSM的连接检查消息，或发生接口服务器或RBC主备切换，则RBC向CSM发送连接状态消息。若RBC从CSM接受的消息包含反馈请求，则RBC应在要求时间内向CSM发送1条包含反馈码的反馈消息。

RBC系统通过信号安全数据网接口，以完成列车在两个RBC之间控制功能的移交。

3.2 车地接口

RBC车地接口包括RBC与GSM-R系统接口以及RBC与车载设备间应用层面的逻辑接口。RBC与列车的通信在数据传输方面可分为两部分：一是RBC与GSM-R系统的通信，属于RBC设备对核心网机房的地面有线通信；二是GSM-R与列车的通信，属于列车对地面基站的无线通信。RBC与GSM-R网络的接口比较特殊，RBC其他接口都采用封闭传输网络来传输列控信息，而RBC与GSM-R是利用开放的通信环境（GSM-R）来传输列控信息，RBC通过ISDN接口连接到GSM-R网络，保持与其管辖范围内所有列车的无线数据通信，获得列车状态信息，向列车发送行车授权。RBC通过GSM-R网络与车载子系统建立、保持、释放通信会话连接，并交换数据。同时，RBC通过GSM-R无线通信系统接收车载子系统的消息。

1套RBC系统中所有ISDN PR I接口的电话号码相同。每台ISDN服务器应支持ETS 300 011所规定的欧洲30B-信道、符合N T1 PR I接口的ISDN PR I标准。数据传输应依照ITU I.431（适用于1层，2 048 kbit/s）、ITU V.110和ITU X.30等标准。

对车载子系统发送的请求消息进行响应，接收列车数据、位置报告、确认信息等作为逻辑处理的依据。RBC和列车之间的传输层接口符合ITU-T X.224要求。RBC和列车之间的网络层接口符合ITU-T T.90要求。RBC和列车之间的数据链路层接口符合ISO/IEC 3309、ISO/IEC 4335、ISO/IEC 7809要求。仅RBC的在线单元向列车发送TSR信息。若RBC在规定时间内未收到列车对有应答要求的消息反馈，则RBC应重复发送该消息，直到达到规定的次数为止。RBC基于本务端车载设备的CTCS ID来标识列车，在向列车发送行车许可的同时，发送永久和临时限速、线路坡度、轨道条件、进路适宜性等信息。RBC向列车发送MA的同时，还发送包括覆盖M A定义的整个线路的描述。线路描述包括链接信息、坡度曲线、静态速度曲线、轴重速度曲线、临时限速和轨道条件等信息。若RBC向列车发送1个“缩短行车许可”命令，则RBC要求接收确认。若RBC向列车发送紧急消息，则该消息中应包含由RBC确定的标识号。若RBC重复发送紧急消息，则RBC应使用与原消息相同的标识号。

4 RBC在高速铁路的应用

目前，国内基于CTCS-3级列控系统已经建成的高速铁路有武广客运专线、郑西客运专线和沪宁城际。图5所示为武广客运专线的RBC及其接口配置框图。

通过RBC在武广客运专线的成功应用，可以得到RBC设备的一般应用配置原则，RBC的控制范围分界点设计在区间，原则上与列控中心（TCC）控制范围分界点保持一致，不宜跨越铁路局边界，还应考虑枢纽站及大站线路发展、维修、管理等方面因素。在设计控制范围时需重点考虑以下几个系统容量参数：（1）可能同时存在已注册的CTCS-3级列车数量不超过系统设计容量；（2）同时存在已设置的进路数；（3）同时存在已激活的临时限速区域数；（4）可能同时存在已激活的紧急区域数；（5）同时与RBC接口的联锁系统数量；（6）同时与RBC接口的ISDN PR I线路数量；（7）同时与RBC接口的临时限速服务器数量。