ZC FRONTAM系统介绍_2011-07-07

1、u ZC系统配置u ZC接口介绍u ZC功能简介MLK RSPSDTOD轨旁基础信号设备（信号机、道岔等）MLK = 联锁ZC = 区域控制器FRONTAM =数据存储单元ATS = 列车自动监控CMS = 中央维护子系统UPS = 不间断电源PSD =站台屏蔽门CC = 车载控制器TOD = 司机显示器RS = 车辆CMSCCZCTagsATSRadioUPSWayside NetworkFRONTAMMLK = 联锁ZC = 区域控制器FRONTAM =数据存储单元LCW=现地工作站MSW=维护工作站ACS=计轴设备RI=继电器接口TR=接口设备PS=电源BS=骨干交换机AS=接入交换机Z

2、C设备由以下单元组成： 3取2 ATP处理平台-CSD，负责执行ZC相关的核心功能。CSD由3个叫做“PCSG1/2/3”的模块组成，3个PCSG独立运行，单系的故障不影响ZC的正常运行。另外该平台为每个A/B网提供2路以太网通信，用于轨旁CBTC ATP应用并与CC，其他ZC，FRONTAM，MLK通信。 本地维护计算机-SILAM，负责收集与ZC相关的维护数据并把它传送给FRONTAM 。SILAM由2个叫做“SilamA/B”的计算机和辅助的键盘显示器和鼠标组成。该子系统收集与ZC相关的维护数据并把它传送给FRONTAM 。CSD为ZC的三取二安全计算平台，由三系组成，分别为PCSG1、

3、2、3。每个PCSG都单独供电（24VDC）。如果单个PCSG发生故障，CSD会将其切除，并自动切换，以二取二的方式进行工作，不会影响ZC的功能。单个PCSG由以下模块构成：CAP-ATP应用处理板CME-内存交换板CIER-通信板CVO安全表决板CALS-电源转换板CAP插头和CVO插头相同的ATP应用在3个CAP板上处理。3个CME板用于在CAP，CIER和CVO板之间传输数据。2个CVO板为安全表决板，用于比较3块CAP板的输出。如果3个输出中至少有两个是相同的，然后该输出被传送到CIER板。CIER板通过以太网连接与外部设备之间交换数据。CSD中各个板卡的热备关系及照片参见：Ref1.

4、 CBTC presentation - ZC internal architecture V01.pdfSILAM的硬件由两台工业计算机组成，分别为SILAMA和SILAMB，出于可用性的考虑，SILAM计算机冗余设计。两台SILAM计算机公用一个KVM。SILAM收集、处理所有与维护有关的信息，并将其发送给FRONTAM。每台SILAM计算机连接至DCS系统的A网和B网，用于与CIER板和FRONTAM的通信，通讯协议为IP/UDP。ZC与ATS、MKL、FRONTAM、相邻ZC以及CC的接口是通过数据通信子系统（DCS）实现的。ZC机柜与DCS系统通过100M的以太网连接。机柜的连接是从

5、PCSG机笼的前面板（2个CIER板）和SILAM（2台）的背部面板上的以太网口连接。AlphaNetworkBetaNetworkZC cubicleSILAM BSILAM ACIER 1CIER 2CIER 2SILAM B AlphaSILAM B BetaCIER 1 BetaCIER 2 BetaCIER 1 AlphaCIER 2 AlphaSILAM A AlphaSILAM A BetaCBTC轨旁和车载设备不直接与ATS系统通信。ATS通过FRONTAM来发送和接收数据。因此，ATS到ZC以及ZC到ATS子系统之间的信息都是通过FRONTAM来转发的。FRONTAM负责采集

6、、处理和传输ATS系统需要的所有的CBTC轨旁和车载的信息。对于与安全相关的信息，本接口支持安全命令协议，该协议由两个子系统之间交换的一系列信息组成。其允许设置和取消临时限速（TSR），以及报警的确认（例如列车完整性丢失，PSD报警）。ATS子系统发送给CBTC的命令应包括如下数据信息：对于临时限速（设置和取消），应包括相应的轨道、限速区域的界限（起始和结束）以及操作员输入的限速值；对于列车完整性丢失报警的确认，应包括列车的ID号； 对于PSD报警的确认，应包括PSD的ID号；所有的信息都应包括CRC校检和时间戳。ATS与CBTC子系统之间的通信顺序如下图所示。用于所有与安全相关的命令。ATS

7、子系统子系统命令及命令数据命令及命令数据对命令的确认，及确认对命令的确认，及确认ID操作员输入命令数据和操作员输入命令数据和从从CBTC子系统收到的子系统收到的ID命令数据，确认命令数据，确认IDCBTC子系统保存命令数据和时间戳，并为此命子系统保存命令数据和时间戳，并为此命令创建一个令创建一个ID（确认（确认ID）CBTC子系统检查命令数据与之前的原始信息一子系统检查命令数据与之前的原始信息一致、致、ID是否正确以及信息之间的延时不超过命令是否正确以及信息之间的延时不超过命令超时值。超时值。命令成功（所有的检查都通过）命令成功（所有的检查都通过）命令失败（检查未通过）命令失败（检查未通过）C

8、BTC系统系统区域控制器负责CBTC与联锁设备之间的接口。此接口使用以太网连接并使用如下协议：UDP/IP标准协议，BIM_P专有协议，用于连接的冗余性，WCN_P专有协议，用于保护CBTC消息，SAFE_P专有协议，用于针对损坏的安全数据和超时的安全数据的保护联锁/ZC之间连接的冗余性由DCS系统保证。每个联锁设备和ZC设备都通过两个独立的网络连接与DCS系统连接。设备间的延时管理：当某个设备从另一个设备收到状态信息时，它将记录此信息并“建立”该信息的时间戳，直到：它从另外的设备收到了更新的状态信息，原状态信息值将被最新的状态信息所替换。原状态信息的在某个时间段内没有更新（该时间段值是可以配

9、置的）。那么，此状态信息值将被某个限制值所替换。下列CBTC功能的实现需要ZC与MLK的接口进行数据交换：列车定位（强制功能）列车保护（强制功能）停车保证（强制功能）信号机灭灯（可选功能）自动折返（可选功能）紧急停车（可选功能）故障区段越行（可选功能）站台屏蔽门控制（可选功能）扣车&提前发车（可选功能）联锁方向锁闭保护（可选功能）CBTC保护区段（可选功能）对于上述每个功能，将定义一组基本状态变量，作为ZC和联锁设备之间的状态信息的一部分。每个基本状态变量都有以下属性：安全/非安全（该状态变量是否可以被安全功能使用）连续/离散（状态或者事件）ZC与MLK通信所交换的变量定义举例参见：R

10、efSummary of IO ZC-MLK.docxZC与FRONTAM的数据交换信息如下图：ZCFRONTAMDCSZC_Operational_Data_ReportZC_Maintenance_Data_ReportFA_Operational_RequestFA_Operational_ConfirmationZC_Operational_AcknowledgmentFrontam和ZC之间周期性的交换下列两个功能性信息：从ZC到Frontam的“操作性数据报告”信息从ZC到Frontam的“维护性数据报告”信息Frontam和ZC之间交换下列事件信息：从Frontam到ZC的“操作

11、性请求”信息从ZC到Frontam的“操作应答”信息从Frontam到ZC的“操作确认”信息ZC与相邻ZC的数据交换信息如下图：ZCZC_ZC_Direction_ZoneDCSZC_ZCR_Applied_TSR_CtxZCDCSZC(Including ZCR function)ZC_ZC_Direction_ZoneZC_ZC_Direction_ZoneZC_ZC_Border_AreaZCR_ZC_Applicable_TSR_CtxZC_ZCR_Applied_TSR_CtxZCR_ZC_Applicable_TSR_Ctx在每个ZC周期里，ZC向相邻ZC传输所有报文，独立于从相邻

12、ZC接收到的报文。每个ZC/ZC消息都包含发送方的时间戳和估计的接收方时间戳。当在某个预先定义的时间段内仍没有收到相邻ZC的信息，则认为ZC之间的通信中断（结束）。ZC与CC的数据交换信息如下图：ZC-CC-SynchroZCCCDCSZC-CC-Non_Urgent_Geographical_DataZC-CC-TSRZC-CC-MALCC-ZC-SynchroCC-ZC-LOC_ReportCC-ZC-Stop_AssureCC-ZC-CONFIG_ReportZC-CC-Urgent_Geographical_Data区域控制器的ATP功能包括：区域控制器激活列车追踪特殊区域管理 特殊区

13、域保护 设置和移除临时限速冲突防护 移动授权 请求解锁保护区段 保证在区域控制器重叠区域中列车安全间隔的连续性 请求信号机灭灯ZC确定每列车的位置，同时，比较每列车的位置和固定障碍物。列车追踪的主要目的是为安全列车间隔提供数据。该数据可以被看作是所有列车（CBTC车、非CBTC车和非通信车）的一个网络的地图。ZC根据以下信息来建立轨道占用地图：对于非CBTC列车，根据计轴区段占用情况对于CBTC列车，根据CC提供的列车位置报告道岔位置每个CC都提供包含列车识别信息的位置报告，包括车头和车尾的位置、安全计算的位置不确定性以及运行方向。列车识别信息实际上就是CC编号，通过为每列车硬编码，防止两个C

14、C的编号相同。只要需要考虑位置的不确定性，ZC就根据CC报告的非安全位置报告和位置不确定性来计算列车的安全位置，如下图所示。这保证了列车长度的最大化（即轨道占用计算的“最坏情况”）。ZC根据系统的可用程度，自动选择是采用列车位置报告或者采用计轴区段占用来追踪列车。当从计轴区段占用追踪列车，到列车位置报告追踪列车的转换过程中，列车需要经过筛选过程。动画参见：RefTrain Tracking.pptxCBTC系统应可以保护某个区域。如果某个区域被保护，CBTC禁止列车进入或者通过该区域。这些预先定义的区域叫做 “移动授权区域”（MAZ）。当一个与预定义区域关联的报警被激活时，就对此区域的进行保护

15、。该报警可以被列车调度员或工作人员或某自动装置或一列车激活。当与此区域关联的报警消除并且从调度员那里收到解锁命令时，释放对此区域的保护。在调度员的请求下，某些保护可以暂时释放。下列事件可能引起对某个区域的保护：列车完整性丢失车门打开非计划停车非正常屏蔽门开启站台紧急制动按钮按下本功能用于保证CBTC系统实施由ATS操作员输入的临时限速（TSR）。临时限速的信息应包括：相关轨道临时限速的公里标限制：区域的始端公里标，区域的末端公里标施加的速度限制如果在同一段轨道上有几个重叠的临时限速（TSR），CBTC系统应在此段轨道上施加所有临时限速中最低的限速值。此功能由车载控制器保证。根据请求，CBTC系

16、统应将在线路上的所有有效的临时限速（TSR）信息发送给ATS。下图描述了ATS和CBTC之间的功能性数据通信流程。ATS CBTCTemporary Speed Restriction Request (Setting/Removal) 临时限速请求（设置/取消） Acknowledgment of Temporary Speed Restrictions (Setting/Removal) 临时限速的应答（设置/取消） Temporary Speed Restriction Confirmation (Setting/Removal) 临时限速的确认（设置/取消）Application of

17、 Temporary Speed Restrictions 有效的临时限速信息 CBTC System Report Request CBTC系统报告请求Message of Vital Double Control Protocol安全双重控制协议的信息 ZCR是一个专用的ZC设备，它从ATS接收（通过Frontam）临时限速（TSR）信息，并且向其他ZC广播TSR信息。ZCR定期向线路上其他ZC广播可用的TSR。ZC定期向ZCR广播在线路上施加的TSR。ZCR检查由操作员请求的TSR的执行情况。ZC定期向CC广播将要施加的TSR。CC通知司机并且监控速度限制的执行情况。临时限速的实施流程，

18、参见：RefTSR management.ppt列车安全间隔基于前方列车瞬时停车原则。对于CBTC列车，列车位置的确定取决于基于CBTC系统的定位精度。对于非CBTC列车，列车的位置由轨旁设备确定（轨道电路或者计轴）。CBTC系统保证列车在CBTC区域内安全运行。为此，CBTC系统应得知列车的安全位置（CBTC车和非CBTC车），以及通过联锁系统和CBTC设备得知轨旁信号设备的状态。CBTC系统为每列CBTC车计算移动授权（MAL）。移动授权为下列当中最受限制的：前方CBTC列车的车尾，并需要考虑位置不确定性；轨道终点；一条进路的入口，当此进路尚未确认开放或者锁闭时（这种情况可能是在此进路的某

19、个区段上有敌对进路）；一段受保护的轨道区段的边界（例如，某条不能保证列车安全运行的进路的入口）；前方非CBTC列车占用的轨道电路或者计轴闭塞。当保护的点（如：道岔）在距离停车点的较短距离之内时，为了不降低列车行驶速度，保护区段用于允许CBTC列车接近停车点。联锁使用保护区段锁闭机制，它允许列车越过停车点一段距离。当一列CBTC列车接近停车点时，ZC发送保护区段请求到IXL，在CC通知ZC列车停稳后，ZC释放该保护区段。相邻的两个ZC之间有一个重叠区域，用于列车在两个ZC管辖区域之间的切换，在该区域内两个ZC同时最总列车并计算MAL，CC使用最大的MAL作为移动授权。CC仅仅与它当前所占用区域的ZC通信。一旦列车穿越重叠区域边界，CC开始与新的ZC（接权ZC）。在建立与接权ZC之间的通信后，CC将切断