数字轨道电路系统可靠性与安全性设计


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数字轨道电路系统可靠性与安全性设计

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数字轨道电路系统可靠性与安全性设计

作者：佚名文章来源：中国城市轨道网点击数：更新时间：2006-11-29

文章摘要： 城市轨道交通数字轨道电路系统可靠性与安全性设计摘要：本文分ATP系统、DTC子系统及各单元电路等几个部分阐述了城市轨道交通ATP国产化项目数字轨道电路系统提高可靠性与安全性的设计方法主题词：轨道交通、轨道电路、可靠性、安全性1 概述国外轨道交通ATP系统许多都采用轨道电路作为信息传递媒介。轨道电路把控制中心发出的命令传递给列车，同时将列车的位置信息（以轨道电路区段单位）返回给控制中心，控制中心据此形成后续列车的控制命令。轨道电路具备双重作用：即列车检知和信息传递......

城市轨道交通数字轨道电路系统可靠性与安全性设计

摘要：本文分ATP系统、DTC子系统及各单元电路等几个部分阐述了城市轨道交通ATP国产化项目数字轨道电路系统提高可靠性与安全性的设计方法
主题词：轨道交通、轨道电路、可靠性、安全性
1 概述
国外轨道交通ATP系统许多都采用轨道电路作为信息传递媒介。轨道电路把控制中心发出的命令传递给列车，同时将列车的位置信息（以轨道电路区段单位）返回给控制中心，控制中心据此形成后续列车的控制命令。轨道电路具备双重作用：即列车检知和信息传递。以轨道电路作为信息媒介可以简化ATP系统设计。随着ATP系统新的控车模式（尤其是一次模式曲线控车方式）的出现，车载系统对信息量的需求显著增加，轨道电路信息数字化应运而生。同时，车载设备对信息连续性、稳定性的要求也相应提高。为此，列控信息安全可靠快速传递成为新型数字轨道电路首要解决的问题。
作为ATP系统的一个子系统，从信息传递的角度看，数字轨道电路（Digital Track Circuit，缩写DTC）在整个系统中起着承上启下的作用，是信息的主要载体，ATP系统信息传递流程如下图。

区域控制中心（ICU）与DTC之间的信息交换是通过现场总线CAN来实现的，DTC与车载系统（On-board system）之间的信息传递通过钢轨线路与车载传感器的配合来完成。 DTC内部结构如下图示，其工作原理如下：通讯板接收列控命令并转发给各个轨道电路发送、接收设备，并把轨道电路状态及各单元电路的工作状态报告给区控中心。发送板根据通讯板送来的列控命令形成DTC信息，调制后送功放，经传输设备、钢轨回送至接收板，接收板对信号解调并判断轨道电路区段是否有列车占用，将此信息报告给通讯板。列车进入轨道区段后，通过装设在前部的传感器接收控制命令。因此，将ATP信息传递系统即DTC系统的安全性与可靠性分为三层设计，即ATP子系统间信息传递、轨道电路系统本身及各个设备单元。

2 ATP子系统间信息传递设计
      ATP各子系统设计相对独立，彼此没有任何的直接控制功能，子系统间的联系只有信息交换，因此信息的安全性与可靠性的设计，可局限于通讯信道和端设备的设计。
2.1 通讯信道设计
      对于区控中心和DTC信息交换的物理通道——电缆本身来说，其状态可定义为“通”和“断”，“通”是正常工作状态，“断”则是故障状态，因此把“断”作为安全状态（故障输出状态）。在任何导致信息错误接收时，接收端都将视为信息中断，并根据该状态产生相应的输出。同样，在DTC和车载接收设备之间的信息传递通道——钢轨线路（也包括设备）的安全状态也定义在“断”。
      为此，需要确定界定故障的条件。区控中心与DTC之间的联系在设计通讯协议（protocol）时，需要确定通讯周期、信息格式，当超出通讯周期时，通讯仍然中断或不能正确接收信息，则视为通讯错误，若连续出现通讯错误，则视为通讯故障，启动相应的故障处理程序。为保证信息正确接收，采用应答方式对信息接收进行确认。
      对通道中传递的信息也进行冗余设计，采用三取二方式（2-out-3），即区控中心的每个ICU主机都发送一组列控数据给DTC，由DTC设备对三组数据进行三取二判决，以此保证列控数据的安全。为保证ICU与DTC之间信息交换可靠进行，通讯的物理通道采用双环结构。这种结构的通讯环路任何一处出现电气断路，都不影响其正常工作。并且只要有一个通讯环工作正常，通讯就能正常进行。当

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