城市軌道交通數(shù)字軌道電路系統(tǒng)可靠性與安全性設(shè)計
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國外軌道交通ATP系統(tǒng)許多都采用軌道電路作為信息傳遞媒介。軌道電路把控制中心發(fā)出的命令傳遞給列車，同時將列車的位置信息（以軌道電路區(qū)段單位）返回給控制中心，控制中心據(jù)此形成后續(xù)列車的控制命令。軌道電路具備雙重作用：即列車檢知和信息傳遞。以軌道電路作為信息媒介可以簡化ATP系統(tǒng)設(shè)計。隨著ATP系統(tǒng)新的控車模式（尤其是一次模式曲線控車方式）的出現(xiàn)，車載系統(tǒng)對信息量的需求顯著增加，軌道電路信息數(shù)字化應(yīng)運而生。同時，車載設(shè)備對信息連續(xù)性、穩(wěn)定性的要求也相應(yīng)提高。為此，列控信息安全可靠快速傳遞成為新型數(shù)字軌道電路首要解決的問題。
作為ATP系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，從信息傳遞的角度看，數(shù)字軌道電路（Digital Track Circuit，縮寫DTC）在整個系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，是信息的主要載體，ATP系統(tǒng)信息傳遞流程如下圖。
ATP各子系統(tǒng)設(shè)計相對獨立，彼此沒有任何的直接控制功能，子系統(tǒng)間的聯(lián)系只有信息交換，因此信息的安全性與可靠性的設(shè)計，可局限于通訊信道和端設(shè)備的設(shè)計。
2.1 通訊信道設(shè)計
對于區(qū)控中心和DTC信息交換的物理通道——電纜本身來說，其狀態(tài)可定義為“通”和“斷”，“通”是正常工作狀態(tài)，“斷”則是故障狀態(tài)，因此把“斷”作為安全狀態(tài)（故障輸出狀態(tài)）。在任何導(dǎo)致信息錯誤接收時，接收端都將視為信息中斷，并根據(jù)該狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。同樣，在DTC和車載接收設(shè)備之間的信息傳遞通道——鋼軌線路（也包括設(shè)備）的安全狀態(tài)也定義在“斷”。
為此，需要確定界定故障的條件。區(qū)控中心與DTC之間的聯(lián)系在設(shè)計通訊協(xié)議（protocol）時，需要確定通訊周期、信息格式，當超出通訊周期時，通訊仍然中斷或不能正確接收信息，則視為通訊錯誤，若連續(xù)出現(xiàn)通訊錯誤，則視為通訊故障，啟動相應(yīng)的故障處理程序。為保證信息正確接收，采用應(yīng)答方式對信息接收進行確認。
對通道中傳遞的信息也進行冗余設(shè)計，采用三取二方式（2-out-3），即區(qū)控中心的每個ICU主機都發(fā)送一組列控數(shù)據(jù)給DTC，由DTC設(shè)備對三組數(shù)據(jù)進行三取二判決，以此保證列控數(shù)據(jù)的安全。為保證ICU與DTC之間信息交換可靠進行，通訊的物理通道采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的通訊環(huán)路任何一處出現(xiàn)電氣斷路，都不影響其正常工作。并且只要有一個通訊環(huán)工作正常，通訊就能正常進行。當環(huán)路出現(xiàn)故障時，有正常的檢測機制報告其狀態(tài)，以便及時維修。
DTC與車載設(shè)備之間由于信息是單向傳遞的，因此只有在信息編碼調(diào)制過程中約定信息格式。防止信息錯誤接收的唯一辦法是對信息進行冗余設(shè)計，并且規(guī)定接收端只能檢錯。
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