CBTC系统中SICAS联锁子系统的研究

李中原

江苏省徐州技师学院 江苏徐州 221000

摘 要    随着CBTC(基于通信的列车控制)技术的完善，联锁在轨道交通控制系统中的作用也在逐渐发生变化，本文就CBTC系统中的联锁技术，从轨道区段状态、进路建立、信号开放、进路解锁、信号显示、保护进路、运行方向及其他辅助功能等几个方面进行了分析与研究。

关键词   基于通信的列车控制系统;联锁技术;移动闭塞

1系统概况

1.1子系统特点

（1）适用于：城轨交通的各种运营管理系统，并且 SICAS ECC 可以连接好多个联锁计算机。这些联锁计算机可以集中设置在控制中心或分散放置在较远的地方。

（2）高安全性、可靠性、可用性

①每年的运行故障少于0.2次（根据现场数据）

②经国际安全机构和几十个铁路运营机构认证

（3）其基础是建立在成熟的SIMIS原理的故障安全计算机

①采用2取2或3取2结构

②每个SIMIS CU采用相同的硬件和操作系统

③每个SIMIS IC系统采用不同的操作系统

（4）为大型复杂的车站设计

①一个SICAS ECC联锁系统最多可以控制250个现场元件（如转辙机、信号机等）。

②在以太网联锁总线上，最多可以连接10个SICAS ECC联锁系统。

③采用了几十个运营机构的操作规则

（5）采用紧凑、先进的硬件

①所需空间小

②COTS 硬件和操作系统

（6）联锁表原理联锁功能通过联锁表来执行

1.2  功能特点

（1）中心功能的计算机内部管理

①信号逻辑功能(SI 逻辑，Signaling Logic)

②控制和监视功能(CM逻辑，Control and Monitoring Logic)

③维护和诊断的指示功能

④到外部功能单元的接口

⑤到列车控制部件的接口

⑥联锁的通信功能

⑦与控制系统的通信功能

1.3维护

通过采用高可靠性的硬件部件，维护工作保持在较低水平。SICAS ECC 将指示传输到外接的服务和诊断系统进行评估。据此，用户可以进行在线诊断，从而保证了高效维护。

1.4 安全

SICAS ECC联锁系统与经过验证的安全故障SIMIS微机系统协同工作。西门子具有15年以上的生产基于SIMIS计算机联锁系统的经验。

1.5 系统特点

SICS系统是根据SMIS的高可靠性和可靠性设计的，不仅具有先进的技术还有可扩展性。微机联锁的设备设计非常先进，因为运用了安全的数字总线通信，使得微机联锁设备配置数量是最少的。特点如下：

（1）SICAS系统硬件平台包括IC（联锁计算机）系统和SIMIS ECC（元件控制计算机）。

（2）联锁计算机系统的SICAS系统按故障-安全模式（基于2取2计算机配置）运行或按故障-安全加高可用性模式（两套2取2计算机配置）运行。

（3）SIMIS ECC按故障安全加高可用性模式（3取2配置）运行。

2系统组成

2．1 SICAS联锁系统包含三个逻辑层

（1）“操作和显示”层

 ①操作和显示功能（如本地操作控制）

②自动化功能（如集中控制系统）

③服务和诊断功能（如服务和诊断计算机）

（2）“信号逻辑”层，SICAS联锁计算机以热备方式实现信号功能和安全逻辑。

（3）“控制和监督”层，EIM系统转换并传输控制命令到现场元件。该层还监视转辙机、信号机和轨道空闲检测等现场元件，并回传状态指示到联锁逻辑单元。SICAS微机联锁的核心功能是可编程逻辑，通过它实现操作功能。

2.2基本系统配置

多达十个联锁区域可以连接在一起，每个联锁区域又包含一个联锁计算机和最多十个EIM ECC（元件接口模块）。EIM ECC有硬件控制驱动器。                       

（1）操作和显示控制系统：计算机单元控制台集中操作和显示功能服务和诊断设备应急盘 。

（2）联锁计算机（IC）系统：联锁的信号和安全逻辑，以及控制和监督逻辑相邻SICAS联锁以以太网通信线路连接，通过高性能光纤通信进行信息传输，并用冗余连接增加可用性。

（3）SICAS ECC（元件控制计算机）：3取2配置的故障安全EIM ECC室外设备和轨道空闲检测的连接接口其他表示信息的处理（如电源）采用高性能的信号电缆。

3系统功能

3.1轨道空闲处理功能

轨道空闲检测功能处理从轨道空闲检测系统的输出，以改善列车完整性信息的检查。轨道空闲检测处理功能从Az S 350 U系统接收物理出清指示。

3.2进路控制功能

进路控制功能负责整条进路的排列、锁闭、保持和解锁。这些动作是对ATS系统命令的响应。因为进路控制功能将直接影响到列车行驶的安全，所以当命令不符合安全条件时，它将拒绝执行命令。进路自动解锁总是可以用不同的方法实现。

3.3道岔控制功能

道岔控制功能负责道岔的解锁、转换、锁闭和监督。这些动作是对联锁系统通过接口模块输出的单操道岔或进路排列命令的响应，这些命令可能来自于ATS系统。因为道岔控制功能将直接影响列车移动的安全，所以它将拒绝执行不符合安全条件的命令。

3.4信号控制功能

信号控制功能负责监督轨旁信号机状态，并根据进路、轨道区段、道岔和其它轨旁信号机的状态来控制信号机。它根据来自ATS的命令设置信号机为停车显示。它也产生命令输出，ATC系统以此来授权列车从一个进路行驶到另一进路。

3.5进路控制

轨道区段必须组合才能形成进路，每条进路在铁路网的两点之间定义一条专门的路径，它可能包括道岔和叉心。一条进路代表一条路径，在合适的条件下，可以分配给单趟列车或多趟连续列车行驶。进路控制基于轨道空闲检测功能的“逻辑出清”和“逻辑占用”信息。

4系统原理

4.1 联锁组成

SICAS ECC的联锁逻辑由高性能的SIMIS IC来处理。双套2取2配置保证了系统的高可用性。SIMIS IC的软件基于故障安全原理，并且经过测试。SIMIS IC放置在机柜中。室外设备的监视和控制模块位于联锁机柜的底部和扩展机架里。电源、轨道空闲检测系统以及其他外围系统安装在另外的机柜里。硬件核心与SIMIS IC通过独立的冗余以太网相连接。信息通过光缆传输。铜缆用于连接室外设备。一套单独的以太网用于连接操作控制系统以及不同的操作显示系统。通信协议为 PDI。

4.2容量

SICAS ECC联锁系统具有以下容量：EIM ECC可控制多达25个受控元件（道岔、信号机等）。每个联锁区域大约有250个受控元件。SICAS ECC联锁可以控制多达2,500个元件。最远控制距离（指EIM ECC到室外元件的距离）最长可达6.5公里，这取决于所用电缆。

5结论

在我国城市轨道交通建设中，基于通信的列车控制系统CBTC以轨旁设备少、调试效率高、线路追踪间隔时间短、运能大等特点，得到快速发展。北京地铁2号线等多项工程的开通运营，标志着我国轨道交通信号技术已经迅速接近发达国家先进水平。随着CBTC系统的发展，联锁还会面临新的功能需求，这就要求我们从综合系统运用的大局出发，不断研究各个子系统的功能和特点，充分运用各个子系统的信息，为列车的安全高效运行研究新的技术，为轨道交通的发展做出贡献。

参 考 文 献

[1]计算机联锁技术条件[S]. TB/T 3027-2002

[2]赵晓峰，无线CBTC信号系统工作模式分析，城市轨道交通研究，2012

[3]凌祝军，CBTC系统中的联锁技术研究，铁道通信信号，2009

[4] 曹启滨，城市轨道交通自动化车辆段信号系统功能简析，铁道通信信号2016

作者简介：李中原，大学，高级讲师，研究方向：铁道信号，单位：江苏省徐州技师学院