适用于FAO互联互通系统的VOBC远程唤醒通信流程

康 峰

(通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070)

1 研究背景

近年来随着城市轨道交通建设快速增长，既有列车运行控制系统存在的问题（如线间资源共享不足等）日益突出。对此，城市轨道交通行业提出了基于网络化运营的互联互通思想，基于该思想的基于通信的列车控制（CBTC）互联互通系统成为重点研究对象[1-2]。应国家发展和改革委员会要求，中国城市轨道交通协会作为牵头方组织各相关单位编制CBTC 互联互通技术规范体系，以重庆轨道交通CBTC 互联互通示范工程为落地项目进行验证[3]，取得了重庆四线共线试运营安全认证，标志着国内CBTC 互联互通关键技术取得了突破性的成就。

全自动运行系统（以下简称FAO 系统）具有城市轨道交通列车运行自动化水平的最高等级，是城市轨道交通系统集成技术质的飞跃，具有广阔的发展前景[4-5]。FAO 互联互通系统在CBTC 互联互通技术规范体系基础上扩展而成，是CBTC 互联互通系统的延伸和升级，是中国城市轨道交通列车运行控制系统的发展方向[3]。

远程唤醒为FAO 系统的特有功能，控制中心可根据计划运行图提前对列车执行远程唤醒操作，实现列车低压上电，待车载控制器（VOBC）、车辆上电自检成功后，VOBC 发起静态测试、动态测试，对紧急制动/常用制动、牵引、开/关车门等功能进行测试，确保接口完好，为投入运营做好准备[6-7]。远程唤醒需要VOBC 与区域控制器（ZC）相互配合，故本文尝试以CBTC 互联互通技术规范体系为基础，结合FAO系统功能需求，对远程唤醒过程中VOBC 与ZC 的通信流程进行设计。

2 VOBC对外通信架构

在CBTC 互联互通技术规范体系中，VOBC 具有两种对外通信架构：首尾端VOBC 共用安全连接、首尾端VOBC 不共用安全连接，规范体系中设计了相应的通信流程以实现地面设备（包括ZC、行车综合自动化系统（TIAS）、联锁（CI））兼容不同对外通信架构的VOBC[8]。以下以折返流程为例，对两种架构分别进行介绍。

对于首尾端VOBC 共用安全连接的架构，首尾端VOBC 共用一个供应方标识（VID），与地面设备建立一组安全连接（包括红网、蓝网），首尾端VOBC 共用这组安全连接。对于同一列车，地面设备不区分首尾端VOBC。折返开始前，带驾驶室的拖车（TC）1 端VOBC 为首端，TC2 端VOBC 为尾端，VOBC 向ZC 发送TC1 端VOBC 方向的列车位置信息；折返开始后，TC2 端VOBC 转为首端，TC1 端VOBC 转为尾端，VOBC 停止向ZC 发送TC1 端VOBC 方向的列车位置信息，改为发送TC2端VOBC 方向的列车位置信息；ZC 根据收到的列车位置信息判断列车运行方向发生改变，则认为列车折返，向VOBC 发送与列车位置信息同方向的移动授权（MA）。折返流程中VOBC 与ZC 通信示意图如图1 所示。

图1 折返流程AFig.1 Reverse process-A

对于首尾端VOBC 不共用安全连接的架构，首尾端VOBC 使用不同的VID，分别与地面设备建立一组安全连接（包括红网、蓝网）。折返开始前，TC1 端VOBC 为首端，TC2 端VOBC 为尾端，仅TC1 端VOBC 与ZC 建立一组安全连接；折返开始后，TC2 端VOBC 与ZC 新建立一组安全连接，此时TC1 端VOBC、TC2 端VOBC 同时与ZC 通信，分别维护安全连接；ZC 根据TC1 端VOBC、TC2端VOBC 分别发送的列车位置信息判断列车正在折返，向TC1 端VOBC、TC2 端VOBC 分别计算MA；折返完成后，TC2 端VOBC 转为首端，TC1端VOBC 转为尾端，TC1 端VOBC 断开与ZC 的安全连接，仅TC2 端VOBC 保持与ZC 的安全连接（与折返前相比，与ZC 通信的VOBC 红蓝网IP 地址发生切换）。折返流程中VOBC 与ZC 通信示意如图2 所示。

3 VOBC远程唤醒通信流程

3.1 首尾端VOBC共用安全连接

远程唤醒过程中，VOBC 与ZC 的通信流程如下（以TC1 端为上电激活端为例）。

1) TC1 端VOBC 经远程上电后，若判断满足静态测试条件，则向ZC 发起注册请求。

图2 折返流程BFig.2 Reverse process-B

2) ZC 收到VOBC 发送的注册请求后，若满足注册条件，则向VOBC 回复注册成功。

3) TC1 端VOBC 收到ZC 发送的注册成功后，向ZC 回复列车位置信息，并发起静态测试请求。

4) ZC 收到VOBC 发送的列车位置信息和静态测试请求后，若判断满足静态测试条件，则向VOBC 回复静态测试允许。

5) TC1 端VOBC 收到ZC 发送的静态测试允许后，开始进行静态测试，待静态测试完成后向ZC发起动态测试请求。

6) ZC 收到VOBC 发送的动态测试请求后，若判断满足动态测试条件，则向VOBC 回复动态测试允许。

7) TC1 端VOBC 收到ZC 发送的动态测试允许后，开始进行动态测试，待动态测试完成后执行折返。

a.折返开始后，VOBC 停止发送TC1 端VOBC方向的列车位置信息，改为发送TC2 端VOBC 方向的列车位置信息；

b.ZC 根据收到的VOBC 列车位置信息判断列车方向发生改变，则认为列车折返，与VOBC 保持通信。

8) TC2 端VOBC 切换为控制端后，继续按照上述步骤执行静态测试、动态测试。

9) TC2 端VOBC 静态测试、动态测试均成功完成，从TIAS 获取计划运行方向后，若当前列车运行方向与计划运行方向不一致，则执行折返，TC1端VOBC 切换为控制端后开始向ZC 发送唤醒成功信息；若当前列车运行方向与计划运行方向一致，则TC2 端VOBC 开始向ZC 发送唤醒成功信息。

10) ZC 收到VOBC 发送的唤醒成功信息后，开始为VOBC 计算MA，远程唤醒结束。

3.2 首尾端VOBC不共用安全连接

远程唤醒过程中，VOBC 与ZC 的通信流程如下（以TC1 端为上电激活端为例）。

1) TC1 端VOBC 经远程上电后，若判断满足静态测试条件，则向ZC 发起注册请求。

2) ZC 收到TC1 端VOBC 发送的注册请求后，若满足注册条件，则向TC1 端VOBC 回复注册成功。

3) TC1 端VOBC 收到ZC 发送的注册成功后，向ZC 回复列车位置信息，并发起静态测试请求。

4) ZC 收到TC1 端VOBC 发送的列车位置信息和静态测试请求后，若判断满足静态测试条件，则向TC1 端VOBC 回复静态测试允许。

5) TC1 端VOBC 收到ZC 发送的静态测试允许后，开始进行静态测试，待静态测试完成后向ZC发起动态测试请求。

6) ZC 收到TC1 端VOBC 发送的动态测试请求后，若判断满足动态测试条件，则向TC1 端VOBC回复动态测试允许。

7) TC1 端VOBC 收到ZC 发送的动态测试允许后，开始进行动态测试，待动态测试完成后执行折返。

a.TC1 端VOBC 与ZC 保持通信，向ZC 发送列车位置信息（“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“非AR 状态”[8]）；同时TC2 端VOBC 向ZC 发起注册，收到ZC 发送的注册成功后，开始向ZC 发送列车位置信息（其中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“AR 状态”），并发起静态测试请求。

b.ZC 收到TC2 端VOBC 发送的列车位置信息和静态测试请求后，若判断TC2 端VOBC 与TC1端VOBC 属于同一列车且满足静态测试条件，则向TC2 端VOBC 回复静态测试允许。

c.TC2 端VOBC 收到ZC 发送的静态测试允许后，通 知TC1 端VOBC；TC1 端VOBC 向ZC 发起注销请求，断开与ZC 的通信。在TC1 端VOBC向ZC 发起注销请求之前，TC1 端VOBC 向ZC 发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“非AR 状态”，TC2 端VOBC 向ZC 发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“AR 状态”；在TC1 端VOBC 与ZC 注销过程中，TC2 端VOBC 向ZC 发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“AR 状态”；在TC2 端VOBC 确保TC1 端VOBC 已与ZC注销完成或断开通信后，向ZC 发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段改为“非AR 状态”。

8) TC2 端VOBC 切换为控制端后，继续按照上述步骤执行静态测试、动态测试。

9) TC2 端VOBC 静态测试、动态测试均成功完成，从TIAS 获取计划运行方向后，若当前列车运行方向与计划运行方向不一致，则执行折返，TC2端VOBC 与ZC 保持通信，向ZC 发送列车位置信息（“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“非AR 状态”）；同时TC1 端VOBC 向ZC发起注册，收到ZC 发送的注册成功后，开始向ZC发送列车位置信息（其中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“AR 状态”），并向ZC 发送唤醒成功信息；若当前列车运行方向与计划运行方向一致，则TC2 端VOBC 开始向ZC 发送唤醒成功信息。

10) ZC 收到VOBC 发送的唤醒成功信息后，若此刻同时与该列车另外一端VOBC 建立通信，且两端VOBC 属于同一列车，则开始为两端VOBC 计算MA；若此刻未同时与该车另外一端VOBC 建立通信，则开始为该VOBC 计算MA。

11) VOBC 开始向ZC 发送唤醒成功信息后，应持续发送，直至收到ZC 发送的MA 后，停止向ZC发送唤醒成功信息，此时，若对端VOBC 与ZC 通信，则通知对端VOBC；对端VOBC 向ZC 发起注销请求，断开与ZC 的通信。在对端VOBC 向ZC发起注销请求之前，对端VOBC 向ZC 发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“非AR 状态”，本端VOBC 向ZC发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“AR 状态”；在对端VOBC 与ZC 注销过程中，本端VOBC 向ZC 发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段发送“AR 状态”；在本端VOBC确保对端VOBC 已与ZC 注销完成或断开通信后，向ZC 发送的列车位置信息中“激活端”字段发送“激活端”，“折返状态”字段改为“非AR 状态”，远程唤醒结束。若对端VOBC 未与ZC 通信，则远程唤醒结束。

4 结论

本文首先以折返流程为例，介绍CBTC 互联互通技术规范体系中首尾端VOBC 共用安全连接、首尾端VOBC 不共用安全连接两种VOBC 对外通信架构；然后，以CBTC 互联互通技术规范体系为基础，结合FAO 系统功能需求，针对两种VOBC 对外通信架构分别设计远程唤醒过程中VOBC 与ZC 的通信流程。本文所述VOBC 远程唤醒通信流程适用于FAO 互联互通系统，具有可行性。