列控中心与计算机联锁数字接口通信的研究

王文芳

（兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室，硕士研究生，甘肃 兰州 730070）

我国铁路信号领域，不同的系统之间大部分采用继电器接口方式。继电器接口在技术上比较成熟且容易实现，但在继电接口的系统之间存在着交换信息种类和信息量有限、电气电路复杂、配线繁多需要投入大量的电缆和工程造价高等问题。随着列车速度的提高，在CTCS2级及以上列控系统中增加了列控中心等新的系统和新的技术，继电接口已经不适应列控中心与调度集中、计算机联锁及微机监测等系统之间信息的交互。为了克服继电接口的缺点，满足系统间大信息量传输，减少投资，采用数字接口。数字接口技术在通信接口技术领域有更广泛的应用前景，它的使用对列控系统的开发和应用具有重要的意义［1］。

1 通信技术要求

TCC（列控中心）和CBI（计算机联锁）系统是CTCS的重要信号设备。车站计算机联锁系统主要是实现道岔、轨道、信号机之间的联锁控制，把接发车进路的办理情况告诉地面列控中心，列控中心接收到信息并进行处理从而控制车站和区间轨道电路，并通过轨旁电子单元控制有源应答器，实现地面信息向列车动态传输。本文研究的主要内容是TCC与CBI间的通信。设备和通信信道技术要求及通信指标要求如下［2］：

1）TCC与CBI间应能实现信息传输的安全性。TCC或CBI对接收的数据进行CRC安全校验，TCC应能够与不同型号的计算机联锁系统通用兼容，采用标准统一的通信接口协议，TCC与CBI间应采用RSSP-1（Railway Signal Safety Protocol）安全协议。

2）设备与传输通道故障时应不影响信息正常传输。为保证列车控制的安全性和设备的冗余性，设备与通信网络均按双套冗余配置，分为主机和备机。主机应能向外部设备的主、备机发送数据，备机不发送。主备机切换时，应能保证切换后发送数据的连续性。

3）系统设计要符合“故障-安全”原则，应具备诊断与维护功能，并能实时向集中监测系统提供监测状态信息。设备或通道故障时能够向集中监测系统提供故障报警信息。

4）列控中心的IP地址和端口号应参照列控系统相关编号规则进行配置。

5）TCC与CBI间应能实现信息传输的实时性，以300 ms为周期交互数据。

6）TCC与CBI通信数据的应用层信息包的总长固定为40个字节，其中帧头信息占用3个字节、信息类型l个字节，为数据内容余留33个字节，其中包括预留字节，当车站规模较大或者系统升级传输数据内容增加，由预留字节填充。

2 接口配置

列控中心与计算机联锁之间采用标准以太网连接。两者之间的数据传输采用TCP方式，如图1所示。

图1 TCC和CBI网络连接示意图

TCC与CBI的物理接口采用标准RJ45接口，形成交叉互连的冗余双通道，通过安全信息网传递安全信息。RJ45型网线插头又称水晶头，广泛应用于局域网和以太网的网络设备间网线的连接。RJ45型插头和网线有2种连接方法，分别称作T568A线序和T568B线序。列控中心和计算机联锁系统分别与交换机相连，应采用直连线互连，即网线的两端均用T568B线序。T568B线序是指RJ45型插头的8个引脚插入的网线按“橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕”顺序排列。对于10/100Base-T以太网RJ-45各脚功能如下：

1—TX+ 传输数据正极（发信号+）；

2—TX- 传输数据负极（发信号-）；

3—RX+ 接收数据正极（收信号+）；

4—n/c 未使用（空脚）；

5—n/c 未使用（空脚）；

6—RX- 接受数据负极（收信号-）；

7—n/c 未使用（空脚）；

8—n/c 未使用（空脚）。

RJ45接口采用差分传输方式，tx+、tx-是一对双绞线，拧在一起可以减少干扰。

3 通信信息

3.1 计算机联锁发给列控中心的信息 列控中心接收联锁设备的信息包括接发车进路信息、进站信号机灯丝断丝信息、发车请求信息、发车锁闭状态信息、发车辅助办理请求信息、接车辅助办理请求信息。计算机联锁系统以进路号的形式向列控中心传送接发车进路信息。根据不同的车站，进路信息号分为接车进路、通过进路和发车进路信息号。

对于接车进路，进路信息号发送时机为进站信号机开放，当进站信号机内方首区段解锁则停止发送。

由列控中心判别计算机联锁系统是否建立了通过进路，若进路建立，计算机联锁系统向列控中心同时发送接车进路信息号和相应的发车进路信息号。

对于发车进路，进路锁闭开始发送进路信息号，进路末区段解锁则停止发送。特别是对于正线股道的直股发车进路，发送时机为该股道发车信号机的开放，该信号机关闭时，立即停止发送进路信息号［3］。

3.2 计算机联锁接收列控中心的信息 列控中心向联锁设备提供如下信息：进站信号机降级显示命令、区间闭塞及方向信息、区间轨道电路状态信息、区间灯丝断丝信息。进站信号机降级显示命令发送和停止时机为：当正线发车区段或车站离去区间有限速或者当应答器与限速起点的距离小于限速目标距离，列控中心系统向计算机联锁发送相应进站信号降级显示命令信息。计算机联锁系统收到降级显示命令后，需要控制该信号机降级显示黄灯，直到相应的临时限速区取消后，停止发送该命令。［3］

4 接口通信的实现

列控中心和计算机联锁分别用1台计算机模拟，2台计算机通过以太网进行通信，对于每一台计算机来说都要知道它的通信对象、通信信息和通信规则（即协议），在网络上通过IP地址来标识1台计算机，结合端口号就可以唯一的确定1台主机。主机A和主机B是网络中的2个终端，只要主机A知道主机B的IP地址和端口号，就可以向主机B发送通信请求，主机B接受请求并按照通信协议的规定就可以和主机A进行交互。

这里使用基于TCP（面向连接）的Socket套接字进行编程。在TCP/IP网络应用中，通信的2个进程间相互作用的主要模式是客户机/服务器模式，即客户端向服务器主动提出请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务［4］。Windows下Socket编程主要包括服务器端和客户端。

4.1 服务器端程序 服务器端程序流程，如图2所示。

图2 服务器端程序流程图

加载套接字库主要用到的函数是int WSAStart⁃up（MAKEWORD（2，2），&Ws）。其中 MAKEWORD（2，2）用来获得要加载的Winsock库的版本信息。创建套接字函数 ServerSocket=socket（AF_INET，SOCK_STREAM，IPPROTO_TCP）中第1个参数指定地址族，第2个参数指定Socket类型，第3个参数是与特定的地址家族相关的协议。当socket函数调用失败后返回INVALID_SOCKET。通过bind（Server⁃Socket，（struct sockaddr*）&LocalAddr，sizeof（Loca⁃lAddr））函数将该套接字绑定到本地地址和端口上。其中，第1个参数是要绑定的套接字，第2个该套接字的本地地址信息，第3个是该地址结构的长度。调用listen（ServerSocket，10）即可实现将套接字设为监听模式。根据流程图，下一步进入循环，接受链 接 请 求

开始接收信息：

cout<<"接收到客户信息为："<

4.2 客户端程序 在列控中心与计算机联锁组成的系统中，列控中心为服务器端，计算机联锁为客户端。客户端比服务器端程序要简单，下面以计算机联锁系统发送发车请求信息为例说明客户端的工作原理。首先，打开一个通信通道并连接到服务器所在主机的特定端口，并向服务器发送服务请求con⁃nect（CientSocket，（struct sockaddr*）&ServerAddr，sizeof（ServerAddr））。通信协议中定义1010表示发车请求继电器（FQJ）吸起，0101表示该继电器处于落下状态。若现在处于选路过程，则FQJ的值为1010；若进路信号开放，则FQJ的值为1010。然后由语 句 GetDlgItem（IDC-SENDTEXT）->GetWindow⁃Text（str）将 FQJ的值赋给 str，用 send（CientSocket，str.GetBuffer（1），sizeof（str），0）函数将信息发送到制定的服务器端。最后，请求结束后关闭通信通道并终止。客户端完成信息发送的功能。

作为客户端，还应该能够接收并显示服务器端所发送的消息。采用异步套接字模式实现该功能，可以调用函数WSAAsyncSelect（）实现。

5 结束语

我国在CTCS建设中成功借鉴ETCS的经验，采用统一的技术标准，模块化设计，实现通用兼容的功能。本文分析列控中心与计算机联锁之间交换的数据内容并结合铁道部的相关规定制定出适用于本系统的接口协议，通过编程实现了计算机联锁和列控中心的互联互通。

［1］肖鹏，高建强，李远刚.CTCS2列控系统中心接口分析［J］.铁道工程学报.2007.2

［2］北京全路通信信号研究设计院.客专列控中心与联锁接口规范（V1.0）［S］.北京：北京全路通信信号研究设计院.2009.

［3］铁道部.客运专线列控中心技术规范V0.6［S］北京：铁道部.2008.9.

［4］胡小军，邓波，高宏伟.Visual C++高级开发范例解析［M］.北京：电子工业出版社.2002.1