2021-4-9 | 无线通信论文
作者：赵晓峰 单位：上海贝尔股份有限公司
联锁子系统以进路控制为主要内容［３］，但在无线ＣＢＴＣ信号系统中功能有所扩展。联锁有ＣＢＴＣ和后备２种工作模式：ＣＢＴＣ模式的联锁处于受控地位，接收ＺＣ发送的命令，控制道岔转动和信号机显示；后备模式的联锁处于主控地位，不再接收ＺＣ命令，而是与传统联锁功能类似。ＺＣ子系统的主要功能是按照移动闭塞原理计算列车运行的ＬＭＡ（移动授权限制），即列车可以安全走行的距离。ＺＣ也有ＣＢＴＣ和后备２种工作模式：ＣＢＴＣ模式的ＺＣ可以计算ＬＭＡ，并发送给列车，以此控制列车走行的距离；后备模式的ＺＣ处于不输出的状态，整个信号系统转为固定闭塞制式，列车的安全运行由联锁子系统来保证。联锁和ＺＣ的两种模式之间的切换，只能通过操作员发命令来完成，不能自动切换；同时，为保证安全，两种模式之间的转换需要一定的延时。联锁和ＺＣ必须同时处于ＣＢＴＣ模式或后备模式。
ＶＯＢＣ子系统的主要功能是与车辆接口，控制列车速度。ＶＯＢＣ有多种驾驶模式：ＡＴＯ（列车自动驾驶模式）、ＡＴＰＭ（列车自动防护的人工模式）、ＷＳＰ（轨旁信号保护模式）和ＲＭ（限制人工模式）。当联锁和ＺＣ处于ＣＢＴＣ模式时，列车正常运行须使用ＡＴＯ和ＡＴＰＭ模式；当ＶＯＢＣ与ＺＣ失去通信时，列车正常运行只能使用ＷＳＰ模式（此模式带有简单的列车防护功能）；当ＶＯＢＣ与ＺＣ、ＡＴＳ均失去通信时，列车正常运行须使用ＷＳＰ模式，但在ＡＴＳ人机界面上显示为ＮＣＴ（非通信列车），操作员无法查看ＶＯＢＣ状态。在建立正常运营模式前，列车只能使用ＲＭ模式，包括：ＲＭＦ（限制人工前进模式），限速２０ｋｍ／ｈ；ＲＭＲ（限制人工后退模式），限速１０ｋｍ／ｈ。ＤＣＳ子系统主要提供各个子系统之间的通信传输通道，对各个子系统是透明的。ＤＣＳ主要设备有位于控制中心的防火墙、控制中心和区域均有的保密器件，以及各种交换机等。防火墙主要负责保护非安全子系统之间（如ＡＴＳ）的数据通信，保密器件主要负责保护涉及安全子系统（如ＶＯＢＣ与ＺＣ，ＶＯＢＣ与ＡＴＳ）的数据通信。
目前已经开通的无线ＣＢＴＣ信号系统项目大多具有后备模式。当信号系统在ＣＢＴＣ模式和后备模式之间转换时，系统会出现多种场景，如果再考虑到ＡＴＳ的中心控制模式和紧急站控模式之间的转换，还有多种列车驾驶模式的切换，整个信号系统的运作则变得灵活多样，操作命令也会随着模式不同而变化。下面依次介绍无线ＣＢＴＣ信号系统的各种工作模式。
全线ＣＢＴＣ工作模式全线ＣＢＴＣ工作模式是指整条线路中各个区域的联锁和ＺＣ均处于ＣＢＴＣ模式；中心ＡＴＳ服务器处于激活状态，即中心控制模式。ＶＯＢＣ正常运行的驾驶模式是ＡＴＯ或ＡＴＰＭ。全线ＣＢＴＣ工作模式如图１所示。图中的实线双箭头表示有线通信链路，实线闪电表示无线通信链路；联锁、ＺＣ、ＶＯＢＣ和相邻ＺＣ为安全设备，其余非安全设备。处于全线ＣＢＴＣ工作模式的信号系统，使用移动闭塞原理控制列车运行，控制中心和区域操作员通过各自的人机界面，将各类控制命令发送至中心ＡＴＳ服务器，然后下发至相关子系统。轨旁发车倒计时器可以正确显示列车停站时间。司机按照ＣＢＴＣ行车规则，通过ＶＯＢＣ人机界面控制列车运行。各区域ＺＣ均可以与相邻区域ＺＣ正常通信，列车在跨边界运行时，其ＬＭＡ能够延伸到相邻区域，从而保证列车正常通过。
区域后备工作模式当系统处于全线ＣＢＴＣ工作模式时，如果某个区域的联锁和ＺＣ切换到后备模式，那么该区域就进入了区域后备工作模式。处于该区域的ＶＯＢＣ只能使用ＷＳＰ模式。区域后备工作模式如图２所示，图中虚线的箭头和闪电表示通信中断，虚线框表示该设备不起作用。处于区域后备工作模式的区域，使用固定闭塞原理控制列车运行，中心和区域操作员只能通过联锁来实施进路控制，其他ＣＢＴＣ模式下的命令，如设置临时限速、打开或关闭轨道等均无法实施，轨旁发车倒计时器仍然可以正常工作。司机根据轨旁信号机显示和ＶＯＢＣ人机界面显示、人工控制列车运行，同时ＷＳＰ模式提供了闯红灯紧急制动的简单列车防护功能。该区域ＺＣ无法与相邻区域ＺＣ通信，列车在进入该区域前，需要停车转换驾驶模式至ＷＳＰ，然后进入后备模式区域；在离开该区域时，列车可以用ＷＳＰ模式开到相邻区域的第一个站台，然后转为ＡＴＯ或ＡＴＰＭ，继续正常运行。
全线紧急站控ＣＢＴＣ工作模式当中心ＡＴＳ服务器完全故障后，各区域的ＡＴＳ服务器会自动激活，联锁和ＺＣ均处于ＣＢＴＣ模式，此时称为全线紧急站控ＣＢＴＣ工作模式。ＶＯＢＣ正常运行的驾驶模式仍然是ＡＴＯ或ＡＴＰＭ。全线紧急站控ＣＢＴＣ工作模式如图３所示。图中大叉表示该设备故障，不能继续工作。处于全线紧急站控ＣＢＴＣ工作模式的信号系统，仍然可以使用移动闭塞原理控制列车运行，中心操作员无法进行任何操作；区域操作员可以通过区域ＡＴＳ人机界面和服务器，向当前区域的ＺＣ发送控制命令，如排列ＣＢＴＣ进路等，但对于向当前区域的ＶＯＢＣ发送的控制命令，如跳停、设置停站时间等均无法成功实施。由于区域ＡＴＳ服务器不存储时刻表，时刻表相关功能均无法使用。轨旁发车倒计时器不会有任何显示。司机按照ＶＯＢＣ人机界面显示的信息来控制列车运行。
全线紧急站控后备工作模式当系统处于全线紧急站控ＣＢＴＣ工作模式时，如果某个区域的联锁和ＺＣ切换到后备模式，那么该区域就进入了全线紧急站控后备工作模式。处于该区域的ＶＯＢＣ只能使用ＷＳＰ模式。全线紧急站控后备工作模式如图４所示。处于全线紧急站控后备工作模式的区域，只能使用固定闭塞原理控制列车运行，联锁负责排列进路，中心操作员无法指挥列车行车，区域操作员通过各自的区域ＡＴＳ人机界面和服务器发送控制命令。列车在区域ＡＴＳ人机界面上显示为ＮＣＴ。司机按照后备模式行车规则，通过ＶＯＢＣ人机界面控制列车运行。
区域紧急站控ＣＢＴＣ工作模式当区域的保密器件故障时，该区域的ＡＴＳ服务器会自动激活，并切断与控制中心ＡＴＳ服务器的通信，联锁和ＺＣ处于ＣＢＴＣ模式，那么该区域就进入区域紧急站控ＣＢＴＣ工作模式。处于该区域的ＶＯＢＣ只能使用ＷＳＰ模式。区域紧急站控ＣＢＴＣ工作模式如图５所示。处于区域紧急站控ＣＢＴＣ工作模式的区域，仍然可以使用移动闭塞原理控制列车运行，控制中心操作员可以通过中心ＡＴＳ人机界面和服务器，向处于该区域的ＶＯＢＣ发送相关命令，如扣车、跳停等；列车在控制中心ＡＴＳ人机界面上显示为ＷＳＰ模式，并且可以向控制中心发送列车状态。而区域操作员则是通过区域ＡＴＳ人机界面和服务器，向该区域的联锁和ＺＣ发送相关命令，如排列进路、设置临时限速等，列车在区域ＡＴＳ人机界面上显示为ＮＣＴ，不能向区域ＡＴＳ服务器发送状态。由于控制中心ＡＴＳ服务器仍然处于激活状态，时刻表相关功能有效。轨旁发车倒计时器可以接收控制中心ＡＴＳ服务器数据，显示列车当前停站时间。司机按照ＣＢＴＣ行车规则控制列车运行，在跨区域边界运行时，与全线正常工作模式相同。