CTCS—2级列控仿真系统环境模拟器的设计与研究

郑铁军

摘要：CTCS-2级列控仿真系统对于列车的提速、限速、刹车等各种操作都存在着很大的联系，因此，分析与设计系统环境模拟器问题非常有必要。本文针对于CTCS-2级列控仿真系统环境模拟器设计问题，主要做了以下几点思考：CTCS-2级列控仿真系统测试平台系统分析；环境模拟器系统设计；CTCS-2级列控仿真系统模块分析。

关键字：CTCS-2级列控系统；环境模拟；设计；系统模块

我国列控系统的研发起步晚，特别是CTCS-2级列控系统信号处理等信息数据采集及应用情况主要还是依靠实际现场列车运行中去测试，这样需要很多人力、物力、财力等因素紧密配合，而且高速铁路信号系统的复杂性决定对其控制逻辑的处理较为复杂，特别是对实际列车运行中安全性带来很多隐患。设计CTCS-2级列控仿真系统需要符合CTCS-2级列控标准。在设计时各仿真子系统都预留接口，以便能和实体设备关联，这对高铁列控信号系统的研究以及工程设计都有借鉴意义。

1 CTCS-2级列控仿真测试平台系统分析

1.1 CTCS-2级列控仿真平台系统简介

此系统主要是针对轨道电路+点式应答器传输控车信息系统，设计车地一体化的列车进行控制。在地面上，需要增加一种系统：列控中心子系统。针对列车轨道电路占用状况分析，主要此阶段是进路状态，这过程中主要是计算出行车。在列车行驶操作过程中，轨道地面上不设信号机，需要经过提速干线以及其高速铁路，同时适合各种线路速度区段。

1.2 CTCS-2级列控仿真平台设计目标

计算机局域网的构建主要是根据仿真、设计、测试等存在着联系的一体化使用平台。根据仿真平台分析，可以对系统进行扩充。仿真系统的特点就是独立性的，根据各种接口预留真实设备，主要目的就是把实用性的换成仿真型的设备。根据数字化仿真实验平台分析，主要跟CTCS-2级列控仿真平台存在着直接的联系，工作原理也是采用理论构建，实现了车载设备与地面设备，在此过程中，地面设备主要包含应答器、微机联锁等主要功能，在开通调试此仿真平台可以设置各种数字化试验，例如设置应答器数据的丢失、信号机故障等以及列车各种运作状况，例如减速、提速、紧急刹车等设置。当中，还需要提出评估平台，此平台主要性能是提升系统的整体性，以及各种设备的关键性能。测试平台对于测试平台环境非常有必要。

1.3 CTCS-2级列控仿真平台数据流分析

平台数据流分析，主要是经过列仿真平台各子系统信息交互实现，经过数据库与网络通信实现，主要跟车载仿真子系统的环境模拟器有关，都是经过局域网来建立子系统，实现了信息控制交互功能。车载仿真子系统与环境模拟器子系统、环境模拟器子系统与控制中心、车站联锁、列控中心间通过局域网建立连接，实现控制信息的交互。

2环境模拟器系统设计

2.1环境模拟器子系统简要

根据上述分析，环境模拟器子系统主要是跟网络通信模块、轨道电路占用状态识别模块、应答器报文模块和数据库数据管理模块组成。平台系统也是要依赖于平台环境，因此环境模拟器非常重要，子系统主要有车载、控制中心等进行信息交互工作。数据库管理模块主要是统一进行路线管理，采用的静态数据分析，以及轨旁信号设备的运态信息管理，随时更新数据，主要是保证了信息系统数据的安全保障以及数据的完整性。应答器报文模块主要提供列车安全运行所需的线路数据，包含无源和有源应答器，同时处理临时限速信息。此外，环境模拟器还可以设置轨道故障和应答器故障，用于测试系统的功能完整性。环境模拟器为CTCS-2级列控仿真系统提供良好的模拟条件。

2.2环境模拟器数据库的需求分析

针对于CTCS-2级列控仿真平台分析，主要是数据分析、数据处理等，以及平台的环境控制。经过地面以及车载设备中，都存在着两种数据状态（静态和动态），数据在系统中进行交互，并且数据的传输量比较大，实时性高（信息信号方面等），同时，实现了资源数据共享，以及环境管理，主要指标依靠：1、全线静态数据的存储；2、仿真中交互的动态数据的储存及转发。

2.3轨道电路状态的识别程序设计与应答器仿真设计分析

在设计轨道电路状态识别中，CTCS-2级列控系统主要是依赖于电路叠加性原理进行应答式控制系统平台。目前的列车运行控制系统中的电路主要是依靠轨道占用检查，无绝缘轨道电路主要的用途就是对轨道进行占用检查，与提供为行车许可（码序）的作用。在设计应答器仿真设计方面，主要是跟地面信息通信存在一种直接关系，应答器仿真设计目标的实现主要依靠以下几点方面：第一、区间无源应答器报文的提取；第二、车站有源应答器报文的提取；第三、临时限速报文提取；第四、应答器报文发送时机判断；第五、应答器故障模拟。

3 CTCS2列控仿真系统模块相关分析

3.1备时限速模块

备用限速模块对于CTCS-2级列控仿真系统非常重要，控制列车进行临时性的限速，在突发性事件中可以随时调整速度。突发事件在列车中经常遇到，例如，自然灾害、施工产生的限速、故障产生的限速等事件。实际CTCS-2级列控系统中，临时限速由控制中心统一管理，通过控制中心向列控中心子系统下达调度命令，列控中心接收命令后进行限速的一些列操作，临时限速的设置涉及列车运行安全。可分别设置一处临时限速。限速管辖范围的设置，应实现正线临时限速的预告，避免排列正线通过进路时，进站信号机降级显示。区间及站内正线临时限速区域以闭塞分区为基本单元，列控中心单方向临时限速管辖范围内长度超过5个闭塞分区的临时限速按l个限速设置。限速等级设45km、80km、120km、160km、200km、250km六档。

3.2有源应答器临时限速设置标准

车站列控中心和中继站列控中心作为临时限速的更新点，在其临时限速管辖范围内，有源应答器临时限速管辖范围分析本列控仿真系统主要涉及的站内接车及区间临时限速，接车进路临时限速报文主要是进站口有源应答器管辖，当控制中心设置区间内的临时限速时，临时限速报文主要是出站口有源应答器管辖。当设置站内的临时限速，根据进路的不同应答器管辖的范围也不同，本节将根据不同情况进行分析。具体参照：客运专线CTCS-2级列控系统临时限速设置原则v2.617中临时限速数据管辖范围准则。

3.3应答器报文发送时机判断分析

在仿真中环境模拟器不单对区间无源、车站有源应答器进行用户报文的提取、对临时限速的处理，同时还要把应答器信息在恰当时机发送给列车车载设备，减少信息传输的不同步性造成仿真系统的延迟。由于在仿真中应答器无实体设备，无法做到通过频率激活的方式触发地面应答器传输信息，所以仿真过程把应答器做为一个质点，当列车车载设备到达应答器位置后，就由地面应答器把信息发送给列车车载设备。应答器报文发送时机就要结合列车车载设备显示里程以及应答器位置进行比较判断，经过判断才可知道车载达到哪个应答器，才能把对应应答器信息传送给车载设备。

3.4应答器故障模拟

应答器故障模拟主要是为了在应答器信息丢失的情况下检验车载设备处理逻辑。根据应答器报文发送时机原理，应答器故障模拟就是在车载经过应答器时不满足发送报文的条件。在程序设计时，只需把对应应答器的标志设为“1”，那么应答器报文发送功能就被屏蔽。

参考文献：

[1]何坚.CTCS2列控仿真系统环境模拟器的设计与研究[D].西南交通大學，2011.