軌道交通畢業(yè)論文

.z.-----總結(jié)資料畢業(yè)論文題目城市軌道交通區(qū)域控制器的研究學(xué)生****班級專業(yè)城市軌道交通控制分院指導(dǎo)教師2013目錄題目城市軌道交通區(qū)域控制器的研究1摘要1一、緒論11.1概述11．2CBTC技術(shù)的開展21．3本論文研究意義及主要內(nèi)容4二、我國城市軌道交通開展的歷程62．1CBTC系統(tǒng)原理62．2CBTC區(qū)域控制器組成原理62．3區(qū)域控制器功能需求72．4Z0與其它子系統(tǒng)關(guān)系92．5ZC切換10三、當(dāng)前我國城市軌道交通開展的主要特點143．1有色Petri網(wǎng)建?？尚行苑治?43．2ZC與DSU交互模型設(shè)計153．3ZC與VOBC交互模型設(shè)計163．4ZC與ATS交互模型設(shè)計193．5ZC與CI交互模型設(shè)計20四、軌道交通的平安問題得到高度重視244．1移動授權(quán)的內(nèi)容244．2移動授權(quán)相關(guān)ZC輸入輸出信息254．3移動授權(quán)延伸264．4移動授權(quán)算法設(shè)計274．5不同運行場景下的移動授權(quán)設(shè)計284．6系統(tǒng)故障工況下的ZC處理策略37總結(jié)39致謝語40參考文獻(xiàn)41-.z.摘要基于無線通信的列車控制系統(tǒng)CBTC(municationBasedTrainControD是今后城軌交通列控系統(tǒng)的開展趨勢。作為CBTC系統(tǒng)的核心地面設(shè)備，區(qū)域控制器主要實現(xiàn)移動授權(quán)的生成和發(fā)送，是決定CBTC系統(tǒng)以下車行車效率、控制精度、平安性和可靠性的重要因素。本文在分析了CBTC系統(tǒng)的運行機理根底上，確定了區(qū)域控制器的功能需求和設(shè)計原理，剖析了區(qū)域控制器與其它子系統(tǒng)的關(guān)系，以區(qū)域控制器作為研究對象，進(jìn)展系統(tǒng)建模和仿真。論文在研究區(qū)域控制器的功能和交互過程根底上，在VC++開發(fā)平臺上設(shè)計了區(qū)域控制器的仿真系統(tǒng)軟件，完成了對區(qū)域控制器在不同列車運行場景下進(jìn)展多車控制的功能驗證和仿真實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：CBTC區(qū)域控制器移動授權(quán)有色Petri網(wǎng)VC++-.z.一、緒論1.1概述當(dāng)今城市經(jīng)濟飛速開展，不斷擴張的城市規(guī)模和不斷增長的城市人口使城市交通問題變得日益嚴(yán)峻，交通堵塞狀況在各個城市愈演愈烈，交通問題已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)制約各城市開展的瓶頸，也是各城市開展亟待解決的問題。城市軌道交通因其運量大、運行速度快、平安性能高和不易受干擾等特點，使其成為了解決城市交通問題的首選運載方案和模式。列車運行控制系統(tǒng)是提高城軌列車運行效率，保證行車平安的關(guān)鍵技術(shù)裝備。近些年無線通信技術(shù)飛速開展，無線通信的可用性和可靠性大大提升，基于無線通信的列車控制系統(tǒng)CBTC(municationBasedTrainContr01)是今后城市軌道交通列車控制系統(tǒng)的開展方向和趨勢。CBTC系統(tǒng)是不再采用依賴軌道電路來進(jìn)展信息傳送和檢測的控制方式，脫離了傳統(tǒng)的固定閉塞模式的新一代鐵路信號系統(tǒng)。CBTC系統(tǒng)在確保車地之間不問斷地通信和高精度的列車定位根底上，對列車進(jìn)展更加準(zhǔn)確和平安的運行控制，縮短列車運行間隔，提高客運量，保證行車平安。傳統(tǒng)的鐵路信號系統(tǒng)是通過軌道電路技術(shù)來檢測運行列車位置的，并通過軌道電路向列車發(fā)送控制信息。軌道電路主要優(yōu)勢在于可靠性高，技術(shù)成熟，能夠保障行車平安。但軌道電路本身技術(shù)和構(gòu)造上的缺陷也制約著信號系統(tǒng)的進(jìn)一步開展和線路通行能力的繼續(xù)提升：(1)軌道電路抗干擾能力差，工作穩(wěn)定性低，維護(hù)費用高；(2)車地通信過程中軌道電路傳輸信息量小；(3)列車定位精度低；(4)從乘客角度來說，采用軌道電路會不可防止的帶來噪聲、電磁干擾輻射等影響。而CBTC系統(tǒng)采用應(yīng)答器、穿插感應(yīng)環(huán)線或計軸器進(jìn)展高精度的列車定位和準(zhǔn)確地判斷列車占用軌道情況，通過WLAN無線通信技術(shù)進(jìn)展高速、連續(xù)、雙向地車地通信，擺脫了軌道電路技術(shù)上的缺陷和束縛，通過地面和車載平安設(shè)備實現(xiàn)對運行列車的平安控制。CBTC技術(shù)起源于歐洲連續(xù)式列控系統(tǒng)，在CBTC幾十年的開展歷程中，對CBTC系統(tǒng)的定義逐步趨于一致。為了更好地標(biāo)準(zhǔn)CBTC技術(shù)的開展，IEEE在1999年首次制定了CBTC系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IEEEStd1474．1．1999，其中明確定義了CBTC系統(tǒng)是利用高精度的列車定位技術(shù)(不依賴于軌道電路技術(shù))，高速、連續(xù)、雙向、大容量地進(jìn)展車地數(shù)據(jù)通信，依靠車載和地面平安設(shè)備實現(xiàn)的一種自動連續(xù)列車控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的基于軌道電路技術(shù)的列控系統(tǒng)相比，CBTC系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：(1)列車定位不再依賴軌道電路技術(shù)，定位精度更高，可對列車實現(xiàn)準(zhǔn)確度更高的控制，有效縮短列車運行間隔，可靈活組織列車雙向運行和單向連續(xù)發(fā)車；(2)車地之間通信采用無線通信方式，傳輸?shù)目刂菩畔⒑蜖顟B(tài)信息數(shù)據(jù)量顯著提高，容易實現(xiàn)移動閉塞；(3)大量減少區(qū)間敷設(shè)電纜，減少日常維護(hù)工作，降低了維護(hù)費用；CBTC系統(tǒng)現(xiàn)成為城軌交通信號系統(tǒng)的首選方案，包括西門子、卡斯柯等多家列車控制系統(tǒng)設(shè)備供貨商均研發(fā)出了自己的CBTC系統(tǒng)，并在世界上多個城市的地鐵及輕軌線路上投入使用，國內(nèi)也有多條線路使用了CBTC系統(tǒng)。1．2CBTC技術(shù)的開展1.2．1國外CBTC開展與應(yīng)用國外對CBTC的研究起步時間較早，技術(shù)開展速度也較快，目前許多國家和信號設(shè)備供貨商都研發(fā)出了自己的CBTC系統(tǒng)，如：北美鐵路公司研發(fā)的ATCS，法國自動化實時追蹤系統(tǒng)ASTREE，德國鐵路研發(fā)的新型無線列車控制系統(tǒng)FZB，日本鐵路的新型列車控制系統(tǒng)CARAT。(1)北美ATCS系統(tǒng)ATCS整體構(gòu)造由車載設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、沿線設(shè)備、調(diào)度控制中心等構(gòu)成ATCS共有4個級別，各鐵路公司可根據(jù)線路和自身情況逐級實現(xiàn)相應(yīng)的ATCS系統(tǒng)，這4個級別是根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度來劃分的。通信系統(tǒng)為ATCS系統(tǒng)的核心，將無線移動數(shù)據(jù)通信作為信息傳輸?shù)闹饕侄?，在隧道中將泄露同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，整個通信系統(tǒng)參考OSI模型。ATCS系統(tǒng)的另一特點是引入了列車識別和定位系統(tǒng)，使得ATCS系統(tǒng)成為一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。ATCS系統(tǒng)的研發(fā)晚于國外其它系統(tǒng)，故采用了一些新技術(shù)，整體性能也優(yōu)于其它國外CBTC系統(tǒng)。(2)德國FZB系統(tǒng)德國鐵路為該系統(tǒng)進(jìn)展了大量而深入的研究和實驗，它也是目前一個較為典型的基于無線通信的列控系統(tǒng)。FZB系統(tǒng)通過無線傳輸方式實現(xiàn)車地通信，傳輸?shù)男畔熊嚻胀ㄐ畔⒘熊嚳刂菩畔⒌?。FZB系統(tǒng)在通信平安性方面采取了許多有效的措施，以防止通信過程中可能發(fā)生的惡意入侵、破壞等。FZB系統(tǒng)不僅支持高速客運線路，還支持貨運運輸線路。(3)日本CARAT系統(tǒng)CARAT系統(tǒng)包括車載設(shè)備和地面設(shè)備，地面設(shè)備包括無線通信設(shè)備和地面監(jiān)控設(shè)備，車載設(shè)備負(fù)責(zé)對列車的直接控制。列車運行過程中，對自身所處位置進(jìn)展檢測，通過無線通信方式將位置信息發(fā)送給地面設(shè)備。地面設(shè)備接收來自列車的位置信息，在實施列車追蹤運行的同時，監(jiān)視沿線軌旁設(shè)備的狀態(tài)，并根據(jù)線路周圍的狀態(tài)，判斷列車可以平安運行的區(qū)間。車載設(shè)備連續(xù)地監(jiān)視列車運行速度，列車速度超過平安防護(hù)速度時，按照緩和制動、常規(guī)制動、緊急制動的順序，根據(jù)實際運行情況由車載控制設(shè)備自動地實施制動。CARAT系統(tǒng)中各子系統(tǒng)都具有較完善的自檢和自診斷功能，對各子系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)展實時監(jiān)視和故障報警。1．2．2國內(nèi)CBTC開展與應(yīng)用1994年我國與瑞典Adtranz公司、Dalarna大學(xué)及瑞典國家鐵路合作，進(jìn)展了CBTC2MAS的可行性研究，并且在CBTC系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的制定、理論研究、計算機模擬等方面取得了一定成果和結(jié)論。1999年北方交通大學(xué)提交了關(guān)于無線通信平安性、有效性方面研究的"無線數(shù)據(jù)傳輸在鐵路平安中的應(yīng)用研究〞報告，報告對基于GSM—R網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸、無線列控平安性進(jìn)展了分析與研究。20世紀(jì)80．90年代我國學(xué)者對CBTC條件下的系統(tǒng)整體構(gòu)造、行車控制方式、線路通行能力及列車運行組織方法、通過能力模擬等，進(jìn)展了深入和廣泛的研究。2002年，鐵道部完成了青藏鐵路無線通信機車信號設(shè)備的研究及兩套通信樣機的生產(chǎn)，其中每套樣機包括兩臺車載設(shè)備和一臺地面設(shè)備，并完成了在青藏鐵路的現(xiàn)場性能測試。2004年9月，**地鐵一號線進(jìn)入運行階段，此條線路也是國內(nèi)第一個采用CBTC技術(shù)的城軌線路，阿爾卡特公司為**地鐵一號線提供了SelTrac$40CBTC信號系統(tǒng)解決方案。并且阿爾卡特公司還為**地鐵三號線提供了CBTC技術(shù)解決方案。隨著CBTC技術(shù)的飛速開展和城軌交通在城市開展中的地位不斷提升，國內(nèi)城市軌道交通采用CBTC方案已經(jīng)成為一種趨勢。例如**軌道交通6號線、8號線、地鐵4號線和**地鐵1號線的供貨商均提供了CBTC解決方案。1．3本論文研究意義及主要內(nèi)容研究意義為了提高城軌交通運輸效率和確保行車平安，近年來各條城軌交通線路的信號系統(tǒng)均采用CBTC技術(shù)，這也就迫切需要性能先進(jìn)和平安可靠的信號裝備。區(qū)域控制器ZC(ZoneController)是CBTC列控系統(tǒng)中的一個平安計算機系統(tǒng)，它對系統(tǒng)的平安性和可靠性有著極高的要求，并且區(qū)域控制器的工作穩(wěn)定性直接影響著列車運行效率和行車平安。根據(jù)歐洲連續(xù)式列控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，CBTC系統(tǒng)需要設(shè)置ZC地面設(shè)備?，F(xiàn)在區(qū)域控制器設(shè)備主要由歐美和日本幾個鐵路信號供給商提供，比方法國阿爾斯通公司、德國西門子公司、加拿大龐巴迪公司和日本日立公司等。隨著國外鐵路公司對區(qū)域控制器的不斷深入研究，并投入應(yīng)用的同時，國內(nèi)對CBTC的研究逐漸起步，國內(nèi)運營線路上現(xiàn)有的關(guān)鍵信號設(shè)備均采用進(jìn)口設(shè)備，也就是說國外供給商壟斷了國內(nèi)CBTC關(guān)鍵設(shè)備的供貨。因為城軌交通的開展決定著城市的開展速度和規(guī)模，所以對CBTC系統(tǒng)的研究迫在眉睫，而區(qū)域控制器的國產(chǎn)化任務(wù)也刻不容緩。近幾年已有多家國內(nèi)科研院所和公司在引進(jìn)國外區(qū)域控制器的根底上，已經(jīng)開場了對區(qū)域控制器的理論研究和系統(tǒng)仿真。區(qū)域控制器的體系構(gòu)造是否合理，能否計算出平安且不影響行車間隔的移動授權(quán)，能否穩(wěn)定運行，直接關(guān)系到系統(tǒng)是否可以平安地控制列車運行，甚至關(guān)系到整個CBTC系統(tǒng)能否正常運行。本文遵循并發(fā)系統(tǒng)建模思想，采用Pctri網(wǎng)建模方法，嚴(yán)密聯(lián)系CBTC系統(tǒng)的特點，建立了ZC與其它子系統(tǒng)的交互模型，并在此根底上分析了ZC的核心功能——移動授權(quán)的生成，最后采用VC++開發(fā)方法，對ZC控制列車運行的過程進(jìn)展仿真。因此本課題的研究無論從近期還是遠(yuǎn)期看對CBTC系統(tǒng)的研究都有一定的參考價值，對我國在區(qū)域控制器方面的技術(shù)進(jìn)步具有積極的意義。主要內(nèi)容論文在詳細(xì)分析了在CBTC系統(tǒng)地面設(shè)備中起到核心作用的區(qū)域控制器的系統(tǒng)構(gòu)造、功能需求和控制功能的根底上，對ZC與其它子系統(tǒng)的交互過程進(jìn)展建模，并結(jié)合實驗室條件，搭建了ZC系統(tǒng)仿真運行環(huán)境，完成了區(qū)域控制器控車模型的功能驗證，實現(xiàn)了簡單的CBTC系統(tǒng)下的列車運行控制。二、我國城市軌道交通開展的歷程2．1CBTC系統(tǒng)原理基于無線通信的列車控制系統(tǒng)CBTC(municationBasedTrainContr01)是指在高精度的列車定位前提下，通過WLAN無線通信技術(shù)進(jìn)展高速、連續(xù)、雙向地車地通信，從而實現(xiàn)對列車運行的平安控制。數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)在CBTC系統(tǒng)中建立了車地之間雙向、高速、連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸通道，車載設(shè)備和地面設(shè)備的命令和狀態(tài)信息可以在車地之間進(jìn)展可靠地數(shù)據(jù)交換，將地面設(shè)備和運行列車嚴(yán)密地連接在一起。車載控制器從應(yīng)答器傳送上來的數(shù)據(jù)中提取相關(guān)信息，數(shù)據(jù)存儲單元提供給答器位置信息，從而車載控制器結(jié)合各傳感器信息獲得列車的實際位置，并對此位置進(jìn)展平安包絡(luò)來獲得列車的準(zhǔn)確位置。地面設(shè)備區(qū)域控制器負(fù)責(zé)管理其管轄范圍內(nèi)的所有CBTC運行通信列車。ZC根據(jù)各列車的實時運行位置、速度以及運行方向等因素，同時考慮列車進(jìn)路、道岔所處狀態(tài)、ATS發(fā)送的線路臨時限速以及其他障礙物的條件，向列車發(fā)送移動授權(quán)MA(MovementAuthority)，即列車可以以什么樣的速度行駛到哪個位置，從而保證運行線路上各個列車間的平安行車間隔。CBTC系統(tǒng)中，移動授權(quán)是以距離更短的軌道分區(qū)為單位，這也就為區(qū)域控制器計算移動授權(quán)提供了更為準(zhǔn)確的分辨率，所以CBTC系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地控制列車運行，從而縮短了運營間隔，大大提高了行車效率。典型的CBTC系統(tǒng)構(gòu)造框圖如圖2-1所示，主要包括以下子系統(tǒng)或模塊：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)ATS(AutomaticTrainSupervision)、區(qū)域控制器ZC(ZoneController)、數(shù)據(jù)存儲單元DSU(DatabaseStorageUnit)、計算機聯(lián)鎖CI(puterInterlocking)、車載控制器VOBC(VehicleOnBoardController)、軌旁設(shè)備WE(WaysideEquipment)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)DCS(DatamunicationSystem，包括網(wǎng)絡(luò)交換機、骨干網(wǎng)、無線接入點及車載移動無線設(shè)備等)2．2CBTC區(qū)域控制器組成原理城市軌道交通中，CBTC系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證在準(zhǔn)移動閉塞模式以下車的平安運行，這是通過VOBC執(zhí)行從ZC接收到的移動授權(quán)來實現(xiàn)的，為管轄范圍內(nèi)的列車提供移動授權(quán)是ZC的核心任務(wù)。在ZC的每個周期工作過程中，ZC需要實時地與VOBC、DSU、CI、ATS子系統(tǒng)進(jìn)展信息交互，為MA的生成提供數(shù)據(jù)支持。當(dāng)列車在ZC管轄范圍內(nèi)按運行時刻表正常運行時，ZC接收列車發(fā)出的當(dāng)前位置和運行方向等信息，并使用以上列車信息和進(jìn)路信息，以及來自CI的周圍障礙物狀態(tài)信息確定列車的MA，VOBC向ZC提出MA延伸申請，ZC通過DCS通信子系統(tǒng)向VOBC發(fā)送生成的MA，ZC還會把列車移動授權(quán)范圍內(nèi)的障礙物狀態(tài)告訴給VOBC。區(qū)域控制器也回應(yīng)相鄰區(qū)域控制器的授權(quán)申請。ZC需要對所有在其管轄范圍內(nèi)的列車進(jìn)展管理和控制，根據(jù)列車的運行狀態(tài)，可以將整個管理和控制過程分為列車預(yù)登陸，列車進(jìn)入ZC控制、ZC正式控制列車和列車注銷。下面給分別對以上四鐘情況進(jìn)展說明：每個區(qū)域控制器采用三取二配置，可減少故障出現(xiàn)的可能性。2．3區(qū)域控制器功能需求(1)列車管理區(qū)域控制器管轄范圍內(nèi)的運行車輛有如下幾種狀態(tài)：列車預(yù)登陸、列車進(jìn)入ZC控制，列車正式控制列車、注銷狀態(tài)。區(qū)域控制器在完成對其管轄范圍內(nèi)單車的管理功能根底上，實現(xiàn)對多車的管理。列車管理功能需要的數(shù)據(jù)和信息來自區(qū)域控制器與其它子系統(tǒng)的信息交互過程，列車管理的目的是為了對通信列車的運行行為進(jìn)展管理，記錄列車的當(dāng)前運行狀態(tài)，監(jiān)控列車的控制等級，記錄列車緊急制動信息等。(2)MA生成移動授權(quán)的計算是區(qū)域控制器子系統(tǒng)的核心功能，也是區(qū)域控制器對列車進(jìn)展控制的主要手段和方式。區(qū)域控制器實時地與數(shù)據(jù)存儲單元、車載控制器、聯(lián)鎖設(shè)備、列車自動監(jiān)控系統(tǒng)等其它子系統(tǒng)進(jìn)展交互，也為MA的計算提供了數(shù)據(jù)支持，并通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)向列車的VOBC發(fā)送MA。在zc計算MA的過程中，將道岔、進(jìn)路終點、前行列車等視為障礙物，ZC還會把障礙物狀態(tài)和信息告訴VOBC。移動授權(quán)的原理如圖2．2所示。圖2．2MA原理圖(3)線路管理線路管理功能主要用來確定區(qū)域控制器管轄范圍內(nèi)區(qū)段線路的狀態(tài)，根據(jù)VOBC匯報的列車位置和從聯(lián)鎖設(shè)備接收到區(qū)段線路信息，確定此軌道區(qū)段是否被占用。(4)與其它子系統(tǒng)交互Zc為了完成其特定功能需要規(guī)律地、周期性地與VOBC、DSU、CI、ATS等其它子系統(tǒng)進(jìn)展交互，如圖2．3所示。ZC與不同子系統(tǒng)之間的交互過程在ZC運行過程中所起到的作用也各不相剛。圖2．3與其他系統(tǒng)間的交互Zc接收VOBC發(fā)送的列車位置、行駛方向以及列車運行等信息，并向VOBC發(fā)送計算出的MA，在ZC與DSU的信息交互過程中，簡要進(jìn)展數(shù)據(jù)庫版本號的比擬，并可進(jìn)展數(shù)據(jù)庫版本號及相應(yīng)內(nèi)容的更新；CI發(fā)送給ZC的數(shù)據(jù)主要包括喂列車所排進(jìn)路信息以及進(jìn)路范圍內(nèi)的障礙物所處狀態(tài)；ATS所發(fā)信息主要是對ZC所發(fā)信息確實認(rèn)和臨時限速等信息。2．4Z0與其它子系統(tǒng)關(guān)系區(qū)域控制器在CBTC系統(tǒng)中的交互構(gòu)造如圖2-4所示。在整個ZC工作過程中，需要實時地與其它子系統(tǒng)進(jìn)展通信。圖2_4ZC與其它子系統(tǒng)信息交互構(gòu)造圖(1)ZC與VOBCVOBC發(fā)送給ZC的信息主分為兩類：一類是列車控制信息，另一類是系統(tǒng)維護(hù)信息，本論文主要討論的是列車控制信息。當(dāng)列車在ZC管轄范圍內(nèi)運行時，ZC從VOBC得到列車當(dāng)前位置和運行方向，結(jié)合障礙物狀態(tài)信息，ZC為VOBC計算MA，計算結(jié)果以通信報文的形式通過DCS子系統(tǒng)發(fā)送給VOBC。VOBC對報文進(jìn)展合理性檢查，如果報文通過檢查，VOBC翻譯并執(zhí)行該報文信息。(2)ZC與ATS區(qū)域控制器會實時地周期性地把列車當(dāng)前位置和列車信息，以及周圍障礙物的狀態(tài)發(fā)送給ATS，ATS會在線路顯示屏上顯示列車具體所處位置和線路狀態(tài)。ATS向ZC發(fā)送的信息包括：臨時限速的設(shè)定及取消，人工進(jìn)路預(yù)留的設(shè)定及取消，開放／關(guān)閉區(qū)域的設(shè)定及取消。(3)ZC與DSU區(qū)域控制器每個工作周期前要首先進(jìn)展Zc的本地數(shù)據(jù)庫版本號與DSU數(shù)據(jù)庫版本號比擬，如果二者版本號一致，則無需進(jìn)展數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的更新；如果二者版本號不一致，則要更新數(shù)據(jù)庫版本號，然后從DSU下載新的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。(4)ZC與CI每個ZC工作周期內(nèi)，ZC都要將在其管轄區(qū)域范圍內(nèi)列車的信息發(fā)送給CI，主要包括列車的所在位置和列車進(jìn)路情況信息，還需要向列車發(fā)送進(jìn)路申請。CI向ZC發(fā)送周圍障礙物的狀態(tài)(如車站緊急停車按鈕狀態(tài)、道岔狀態(tài)、屏蔽門狀態(tài)等)和進(jìn)路信息。2．5ZC切換當(dāng)ZC與相鄰的ZC之間的控制區(qū)域重疊時，在指定區(qū)域(切換執(zhí)行應(yīng)答器組處)應(yīng)對列車進(jìn)展交接，即當(dāng)列車將要從一個ZC區(qū)域進(jìn)入另一個ZC區(qū)域時，這兩個ZC需要對列車控制權(quán)限進(jìn)展交接。ZC切換是列車行車所必須經(jīng)歷的過程，正常情況下，列車從一個ZC切換到另～個ZC無需司機干預(yù)。當(dāng)"移交"ZC查詢到列車接近切換邊界而無法繼續(xù)延伸凇時，"移交〞zC從DSU子系統(tǒng)得到"接收〞ZC的D號，通過DCS子系統(tǒng)與"接收"ZC的通信，得到延伸MA必要的地面信息，同時通知"接收"ZC有列車需要登錄。如果要使列車平滑無縫的按原狀態(tài)運行就必須使區(qū)域控制器的切換順利完成。ZC通過DSC通信子系統(tǒng)與其他相鄰ZC連接，通過查詢DSU子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，ZC可以知道其他所有ZC信息。切換示意圖如圖2．5所示：圖2-5ZC切換示意圖車載控制器只會與列車所占用區(qū)域的ZC進(jìn)展通信。為了使列車的移動授權(quán)能夠延伸超過ZC切換邊界，"接收"ZC將接收到"移交〞ZC為列車請求的MA延伸請求。當(dāng)列車車頭通過ZC切換邊界時，VOBC將開場與"接收〞ZC通信，在兩者通信連接建立以后，"接收〞ZC積極響應(yīng)，列車的MA將會延伸通過切換邊界，然后這些信息將會傳送到VOBC，最后列車將停頓與移交ZC通信，完全脫離原來的ZC。具體流程如圖2．6所示：圖2-6ZC切換流程圖〔1〕列車經(jīng)過ZC切換預(yù)告應(yīng)答器組時，此時列車的移動授權(quán)已經(jīng)到達(dá)ZC切換邊界，隨即啟動區(qū)域控制器切換流程，ZCl與ZC2建立通信連接，ZCl要通知ZC2即將進(jìn)展切換。〔2〕當(dāng)列車前端經(jīng)過ZC切換執(zhí)行應(yīng)答器組時，也就是列車已經(jīng)到達(dá)兩個區(qū)域控制器切換邊界時，VOBC將提取MA信息中的ZC2信息，并且與ZC2建立通信連接。這時列車與ZC2只是在通信上保持聯(lián)系，ZC2不直接控制列車，列車的控制信息還是由ZCl進(jìn)展發(fā)送，所以這個過程也是ZC2對列車的預(yù)接收過程?！?〕當(dāng)列車車尾通過切換邊界之前，也就是在ZCl進(jìn)展控車和ZC2預(yù)控車的過程中，列車同時與ZCl和ZC2保持通信，ZCl向列車發(fā)送MA，保證列車的正常運行，ZC2只發(fā)送用于與列車保持通信連接的空信息。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第14頁〔4〕當(dāng)列車后端通過區(qū)域控制器切換邊界后，列車登錄ZC2，ZC2在列車管理隊列中插入登陸列車信息，直到ZCl檢測到列車最小平安后端也已經(jīng)通過切換邊界時，列車將發(fā)送受ZC2控制的申請信息；當(dāng)ZC2接收到這個申請后，它將完畢對列車的預(yù)控制狀態(tài)，ZC2直接正式控制列車?！?〕當(dāng)列車最小平安后端通過ZC切換邊界時，列車將發(fā)送與ZCl注銷的信息，以脫離ZCl的控制，由ZC2來控制。ZCl將發(fā)送列車注銷信息，去除列車信息，同時與接收ZC2建立通信連接，告知已經(jīng)與運行列車注銷，整個ZC切換過程完畢。三、當(dāng)前我國城市軌道交通開展的主要特點3．1有色Petri網(wǎng)建模可行性分析有色Petri網(wǎng)模型適合從兩個層面上對異步并發(fā)系統(tǒng)的行為機理進(jìn)展充分的描述。本論文主要圍繞著區(qū)域控制器的核心功能——"生成移動授權(quán)"來對區(qū)域控制器進(jìn)展研究分析，在生成移動授權(quán)的過程中，區(qū)域控制器實時地與其他子系統(tǒng)進(jìn)展交互，區(qū)域控制器內(nèi)部會發(fā)生數(shù)據(jù)流動和一系列的處理過程，每個交互過程都會完成其相應(yīng)的功能。在交互過程中數(shù)據(jù)資源流動頻繁，數(shù)據(jù)類型眾多，各個交互過程具有復(fù)雜的邏輯構(gòu)造和運行機理，因此可將每個交互過程的參與者看作為模型的主體，這樣區(qū)域控制器生成移動授權(quán)就是一個多主體參與的過程，為了準(zhǔn)確地展現(xiàn)交互過程的動態(tài)行為機理，本文考慮利用有色Pctri網(wǎng)模型可以直觀地通過圖形化的模型界面對系統(tǒng)運行機理進(jìn)展展現(xiàn)，又可以對系統(tǒng)模型進(jìn)展形式化的表述。應(yīng)用有色Petri網(wǎng)對實際系統(tǒng)進(jìn)展建模主要目的之一就是借助系統(tǒng)模型來分析實際系統(tǒng)的性質(zhì)和功能。當(dāng)為一個實際系統(tǒng)建立了Petri網(wǎng)模型后，并且模型準(zhǔn)確地描述了系統(tǒng)的層次構(gòu)造和運行機理，則這個Petri網(wǎng)模型也可以表達(dá)出這個系統(tǒng)的一些特性。Pctri網(wǎng)理論中，定義和討論了Petri網(wǎng)模型運行過程中的一些特征和性質(zhì)，并且把這些性質(zhì)稱為動態(tài)性質(zhì)(dynamicproperty)，包括系統(tǒng)的活性、死鎖、有界性、家態(tài)性等，其動態(tài)特性主要通過托肯的分布和轉(zhuǎn)移進(jìn)展展現(xiàn)，這些動態(tài)性質(zhì)同所模擬的實際系統(tǒng)運行過程中表達(dá)的系統(tǒng)特性有著密切的聯(lián)系。有色Pctri網(wǎng)可利用圖形描述每個變遷過程的輸入輸出關(guān)系。CPNTools是創(chuàng)立、分析和仿真有色Petri網(wǎng)模型的強大工具。CPNTools建模工具為用戶提供了圖形化和可視化的模型開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)立模型后，可以調(diào)用SimulationTools工具箱，進(jìn)入模型仿真狀態(tài)，對模型的仿真既可以單步執(zhí)行，又可以連續(xù)執(zhí)行，用戶可以自行定義執(zhí)行的時間和步數(shù)刪。CPNTools狀態(tài)空間分析功能可對模型計算其狀態(tài)空間，生成狀態(tài)空間報告，在狀態(tài)空間工具和仿真器之間傳遞狀態(tài)矢量，根據(jù)狀態(tài)空間報告中的數(shù)據(jù)可以分析有色Petri網(wǎng)模型的有界性，活性等靜態(tài)和動態(tài)特性。3．2ZC與DSU交互模型設(shè)計數(shù)據(jù)存儲單元DSU完成整個CBTC系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理工作，其它所有子系統(tǒng)用到的數(shù)據(jù)內(nèi)容都來自DSU，ZC也不例外。DSU中，用數(shù)據(jù)庫版本號來標(biāo)識數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的實時性，為了確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的實時性，ZC的每個工作周期都要從DSU獲取數(shù)據(jù)庫版本號，并與ZC本地數(shù)據(jù)庫版本號比擬，當(dāng)本地數(shù)據(jù)庫版本號與DSU數(shù)據(jù)庫版本號不一致時，ZC停頓一切應(yīng)用處理，ZC需要從DSU下載新的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容保持?jǐn)?shù)據(jù)庫內(nèi)容最新。ZC與DSU交互模型如圖3．1所示：圖3-1ZC與DSU交互模型ZC與DSU交互模型中所涉及的庫所和變遷說明如表3—1、3—2所示：進(jìn)入CPNTools中的StateSpace工具，生成ZC與DSU交互模型的狀態(tài)空間報告：從生成的此Pctri網(wǎng)狀態(tài)空間報告來看，模型有109個節(jié)點和224條弧，整個模型是一個強連通的模型。有界性分析報告給出了每個庫所包含托肯的數(shù)量區(qū)間，從狀態(tài)空間報告中可以看出每個庫所中的資源都不會無限增大，庫所資源數(shù)量都是有限的，整個模型是有界Pctri網(wǎng)。活性分析報告顯示模型中無死標(biāo)識狀態(tài)和死變遷，所有的變遷都是活的，即任何一個變遷都可在指定標(biāo)識下發(fā)生，說明系統(tǒng)沒有死循環(huán)和死節(jié)點。從以上分析可得系統(tǒng)模型正確。3．3ZC與VOBC交互模型設(shè)計ZC與VOBC的交互過程是ZC整個交互過程的核心，因為在CBTC系統(tǒng)中，列車的行車平安是依靠移動授權(quán)來保證的，ZC計算完的移動授權(quán)發(fā)送給VOBC，而VOBC發(fā)送給ZC的列車位置信息是計算移動授權(quán)的根底，具體ZC與VOBC交互模型如圖3．2所示：圖3-2ZC與VOBC交互模型ZC與VOBC交互模型中所涉及的庫所和變遷說明如表3-3、3-4所示。表3-3ZC與VOBC信息交互模型庫所說明表3-4ZC與VOBC信息交互模型變遷說明進(jìn)入CPNTools中的StateSpace工具，生成ZC與VOBC交互模型的狀態(tài)空間報告：從生成的此Pctri網(wǎng)狀態(tài)空間報告來看，模型有9809個節(jié)點和134116條弧，整個模型是一個局部連通的模型。有界性分析報告給出了每個庫所包含托肯的數(shù)量區(qū)間，從狀態(tài)空間報告中可以看出每個庫所中的資源都不會無限增大，庫所資源數(shù)量都是有限的，整個模型是有界Petri網(wǎng)。由于模型預(yù)設(shè)了7個MA申請，所以活性分析報告顯示模型中無活的變遷和死的變遷，模型不會無限循環(huán)下去。從以上分析可得系統(tǒng)模型符合預(yù)期。3．4ZC與ATS交互模型設(shè)計ZC與ATS間的信息交互過程主要包括ZC向ATS報告列車登陸／出清信息和位置信息，ATS向ZC提供ATS對列車的管理信息，兩者之間的交互具體模型如圖3．3所示：圖3-3ZC與ATS交互模型進(jìn)入CPNTools中的StateSpace工具，生成ZC與ATS交互模型的狀態(tài)空間報告：從生成的此Petri網(wǎng)狀態(tài)空間報告來看，模型有6個節(jié)點和8條弧，整個模型是一個強連通的模型。有界性分析報告給出了每個庫所包含托肯的數(shù)量區(qū)間，從狀態(tài)空間報告中可以看出每個庫所中的資源都不會無限增大，庫所資源數(shù)量都是有限的，整個模型是有界Petri網(wǎng)。活性分析報告顯示模型中無死標(biāo)識和死的變遷，因為在實際系統(tǒng)中，只要列車在ZC管轄范圍內(nèi)，ATS和ZC要對列車進(jìn)展實時控制，所以ATSSendMessagetoZC、ZCSendMessagetoATS兩個變遷是活的，即在網(wǎng)中的任何一個標(biāo)識下，這兩個變遷能在可發(fā)生序列中。3．5ZC與CI交互模型設(shè)計CI發(fā)送的障礙物狀態(tài)信息以障礙物的ID作為障礙物標(biāo)識，由于MA本身相當(dāng)于一個位置信息，所以要明確障礙物的具體位置，包括障礙物所在區(qū)段信息，這些數(shù)據(jù)都包含在DSU中，在DSU中障礙物同樣以D標(biāo)識，除此之外，還有障礙物的類型描述。這就需要ZC在使用障礙物信息前，通過障礙物ID作為橋梁，將CI和DSU中的障礙物信息進(jìn)展結(jié)合，為ZC生成MA做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。采用建立層次Petri網(wǎng)的方法建立ZC與CI交互模型，首先建立沒有內(nèi)部詳細(xì)功能的頂層模型，用于仿真遍歷障礙物過程，命名為Network，Network層中設(shè)置了四個替代變遷FindObstacle。為了實現(xiàn)建立仿真功能更加詳細(xì)的模型，建立了Site層模型，用于仿真提取障礙物信息過程，每個替代變遷FindObstacle都連接到Site層模型，具體模型如圖3-4、3-5所示：圖3-4ZC與CI交互模型NetWork層圖3．5ZC與CI交互模型Site層進(jìn)入CPNTools中的StateSpace工具，生成zC與CI交互模型的狀態(tài)空間報告：生成的此Petri網(wǎng)狀態(tài)空間報告來看，模型有22922個節(jié)點和50056條弧，整個模型是一個局部連通的模型。有界性分析報告給出了每個庫所包含托肯的數(shù)量區(qū)間，從狀態(tài)空間報告中可以看出每個庫所中的資源都不會無限增大，庫所資源數(shù)量都是有限的，整個模型是有界Petri網(wǎng)。由于模型預(yù)設(shè)了4個障礙物，所以活性分析報告顯示模型中無活的變遷和死的變遷，模型不會無限循環(huán)下去。從以上分析可得系統(tǒng)模型符合預(yù)期。四、軌道交通的平安問題得到高度重視4．1移動授權(quán)的內(nèi)容4．1．1移動授權(quán)的概念城軌交通中，CBTC系統(tǒng)的主要任務(wù)是時刻確保列車在CBTC系統(tǒng)控制線路內(nèi)平安運行，具體采用的手段是向每列通信列車發(fā)送移動授權(quán)MA(MovementAuthority)。通信列車只有在接收到ZC發(fā)送的MA后，才能在移動授權(quán)的范圍內(nèi)平安行車，一個移動授權(quán)可以包含多條連續(xù)的軌道區(qū)段。移動授權(quán)的幾個概念：(1)移動授權(quán)：指從列車車尾到前方終點障礙物的這局部線路。(2)移動授權(quán)終點EOA(EndofMovementAuthority)：列車可運行到的授權(quán)位置。(3)縮短移動授權(quán)SMA(ShortenedMovementAu血ority)：當(dāng)列車新接收到MA中的EOA近于上一周期MA的EOA，縮短移動授權(quán)可以強制通信列車以此周期接收到的停車位置作為新的EOA。列車根據(jù)當(dāng)前的位置信息，來決定是否啟動常規(guī)制動或者緊急制動。如果列車位置已經(jīng)超越新的EOA，則列車馬上啟動緊急制動。此過程也叫回撤移動授權(quán)。4．1．2移動授權(quán)的構(gòu)造及內(nèi)容區(qū)域控制器向車載控制器發(fā)送的信息包含兩局部：一局部是對VOBC的應(yīng)答信息，用于對接收到VOBC發(fā)送的信息進(jìn)展確認(rèn)，此信息在列車管理功能中實現(xiàn)；另一局部是向VOBC發(fā)送的MA信息，MA信息融合了VOBC匯報的列車位置信息、DSU匯報的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容信息和CI匯報的障礙物信息、進(jìn)路信息，并將障礙物信息編制成鏈表信息，進(jìn)而進(jìn)一步對鏈表信息排列和遍歷。具體移動授權(quán)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)流圖如圖4—2所示。圖4-2移動授權(quán)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)流圖4．2移動授權(quán)相關(guān)ZC輸入輸出信息移動授權(quán)的生成和發(fā)送主要發(fā)生在區(qū)域控制器和車載控制器之間，車載控制器首先向區(qū)域控制器匯報列車的運行信息，包括列車運行狀態(tài)、列車當(dāng)前位置、MA延伸申請等，之后ZC根據(jù)列車運行信息向列車發(fā)送MA。4．2．1區(qū)域控制器的輸入、輸出信息〔1〕輸入信息根據(jù)各個信息在區(qū)域控制器子系統(tǒng)功能中發(fā)揮地不同作用，對區(qū)域控制器輸入信息進(jìn)展劃分，具體劃分為：系統(tǒng)決策層輸入信息、系統(tǒng)控制層輸入信息和系統(tǒng)維護(hù)層輸入信息。劃分原則如下：系統(tǒng)決策層輸入信息：向區(qū)域控制器實現(xiàn)功能申請、匯報信息、功能實現(xiàn)或者對功能轉(zhuǎn)換起到重要作用的信息，如VOBC匯報的運行狀態(tài)信息等。系統(tǒng)控制層輸入信息：列車具體運行參數(shù)輸入信息，區(qū)域控制器根據(jù)這些信息計算MA，對VOBC給出控制信息。系統(tǒng)維護(hù)層輸入信息：VOBC發(fā)送給ZC的狀態(tài)和模式信息等，不參與ZC的MA計算，只用于顯示或者標(biāo)識系統(tǒng)的狀態(tài)。〔2〕輸出信息ZC發(fā)送給VOBC的輸入信息內(nèi)容和意義如下：(1)列車運行信息標(biāo)示她：用來標(biāo)識ZC對列車運行狀態(tài)，包括列車登陸區(qū)域控制器狀態(tài)確認(rèn)信息、列車進(jìn)入?yún)^(qū)域控制器控制狀態(tài)確認(rèn)信息，列車正常運行ATP狀態(tài)確認(rèn)信息。(2)MA終點P,az：本周期ZC計算的MA終點EOA。(3)進(jìn)路號R∞：本計算周期內(nèi)CI為列車所排進(jìn)路的進(jìn)路編號。(4)障礙物數(shù)量％：從列車當(dāng)前所在位置到EOA之間的障礙物數(shù)量。(5)障礙物類別號甌：用于標(biāo)識障礙物的類別。(6)障礙物％：用于唯一的標(biāo)識障礙物。(7)障礙物狀態(tài)D脅：標(biāo)記障礙物的狀態(tài)，如道岔的定位、反位。4．3移動授權(quán)延伸區(qū)域控制器ZC向車載控制單元VOBC發(fā)送包含MA消息的信息幀，VOBC接收到MA信息后計算出目標(biāo)一距離速度防護(hù)曲線，并在MA規(guī)定的許可范圍內(nèi)行車，移動授權(quán)終點EOA是列車被授權(quán)可以前進(jìn)到的線路位置。通信列車在行駛到EOA之前，必須已經(jīng)得到新的MA，也就是對原有MA的延伸，使得運行列車能夠保持正常的運行速度繼續(xù)前進(jìn)。如果列車已經(jīng)行駛到EOA之前，VOBC還沒收到新的MA，VOBC將主動向ZC發(fā)送MA延伸申請。CBTC系統(tǒng)中可以在列車運行MA終點前設(shè)置一個規(guī)定時間，在這個規(guī)定時間內(nèi)，列車行至最近相關(guān)應(yīng)答器組LRBG(Lastrelevantbalisegroup)，VOBC發(fā)送MA延伸請求，或者在ZC響應(yīng)一個聯(lián)鎖設(shè)備輸出的變化時自動生成一個新的MA，從而列車行車路線延長到了列車當(dāng)前位置之前，示意圖如圖4．3所示。圖4-3MA延伸原理示意圖在下面兩種情況以下車車載設(shè)備VOBC也可以請求MA延伸，一種是列車到達(dá)EOA之前的規(guī)定時間內(nèi)，另一種是在MA信息內(nèi)部計時器到時之前的規(guī)定時間內(nèi)。CBTC系統(tǒng)中VOBC在接收到新的MA之前是否進(jìn)展屢次MA延伸申請是可以定義的，如果需要屢次申請，可以定義每次重復(fù)申請的時間間隔。直到ZC給出了新的MA參數(shù)，舊的MA參數(shù)才會失效。4．4移動授權(quán)算法設(shè)計4．4．1移動授權(quán)算法設(shè)計原則CBTC系統(tǒng)中因為取消了固定閉塞分區(qū)，采用了移動閉塞信號系統(tǒng)，軌旁信號機只有在后備模式中才發(fā)揮作用，所以移動授權(quán)信息是列車運行平安防護(hù)的關(guān)鍵，VOBC完全根據(jù)MA信息確定前方最大防護(hù)距離。移動授權(quán)的具體計算原則分為外部條件和內(nèi)部機制兩個方面。計算移動授權(quán)的外部條件：MA的計算是在所依據(jù)的信息是有效準(zhǔn)確的前提下進(jìn)展的，各子系統(tǒng)向ZC提供的信息，經(jīng)過有效性判斷之后，有效信息在ZC中被存儲起來，更新路徑信息過程就是將這些有效的信息及時地更新到已建立的路徑上，保證MA實時性的要求，從而滿足MA計算的準(zhǔn)確性。需要更新的信息主要包括臨時限速信息，聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)送的進(jìn)路信息和障礙物狀態(tài)信息，以及聯(lián)鎖設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的區(qū)間占用信息。在此根底上，依據(jù)完善的DSU數(shù)據(jù)庫存儲單元子系統(tǒng)的信息(線路信息等)，結(jié)合VOBC發(fā)送來的數(shù)據(jù)(列車D，列車速度，列車非平安位置等信息)，進(jìn)展平安包絡(luò)以對列車成功定位，至此數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)備工作已經(jīng)完成。從移動授權(quán)計算的內(nèi)部機制角度看，大致可將MA計算過程分為兩個步驟：第一個步驟，zC依據(jù)前面已經(jīng)提到的準(zhǔn)備完畢的信息，根據(jù)不同的行車場景，計算MA；第二個步驟是判斷是否發(fā)送已經(jīng)計算出的MA。4．5不同運行場景下的移動授權(quán)設(shè)計4．5．1區(qū)間撇的設(shè)計兩個車站之間只有一列車運行時，ZC記錄下VOBC發(fā)過來的列車位置，并以此為列車MA的起點。如圖4-7所示：圖4-7區(qū)間MA的延伸當(dāng)列車在位置l時：1)進(jìn)路鎖閉，聯(lián)鎖設(shè)備向zC發(fā)送信號授權(quán)：(SA_61)，(SA_62)，(SA_63)。2)ZC從列車剛經(jīng)過的LRBG位置沿著列車行駛方向向前查詢，查詢到軌道區(qū)段61的狀態(tài)為在進(jìn)路范圍內(nèi)、無列車占用、不是ZC切換邊界，則F為等于1，繼續(xù)向前查詢，同理軌道區(qū)段62和63的F=1，繼續(xù)查詢軌道區(qū)段64，由于軌道區(qū)段64前面沒有聯(lián)鎖設(shè)備的信號授權(quán)，前方無進(jìn)路，則F為0，所以MA終點到軌道區(qū)段64處。ZC向列車發(fā)送終點為軌道區(qū)段63終點的移動授權(quán)。當(dāng)列車在位置2時：1)CI向ZC發(fā)送：(sA-61)的"使用(occupied)〞狀態(tài)。2)ZC以軌道區(qū)段61的起點為目標(biāo)點，向列車發(fā)送有條件緊急停車消．g(CESM)。ZC根據(jù)信號授權(quán)，延伸移動授權(quán)。3)正常運行運行列車將忽略該CESM。當(dāng)列車在位置3時：1)CI向ZC發(fā)送：(SA_62)的"使用(occupied)〞狀態(tài)。2)ZC以軌道區(qū)段62的起點為目標(biāo)點，向列車發(fā)送有條件緊急停車消息(CESM)。ZC根據(jù)信號授權(quán)，延伸移動授權(quán)。當(dāng)列車在位置4時：1)CI向ZC發(fā)送：(SA_63)的"使用(occupied)〞狀態(tài)。2)ZC以軌道區(qū)段63的起點為目標(biāo)點，向列車發(fā)送有條件緊急停車消息(CESM)。ZC根據(jù)信號授權(quán)，延伸移動授權(quán)。如圖4—8所示。圖4-8區(qū)間MA示意圖4．5．2區(qū)間列車追蹤過程的MA設(shè)計圖4-9列車追蹤過程MA的產(chǎn)生當(dāng)區(qū)間有列車追蹤情況發(fā)生時，CI會把區(qū)間所有活動對象狀態(tài)一起發(fā)送給ZC。如圖4．9，假設(shè)聯(lián)鎖設(shè)備所排進(jìn)路到軌道區(qū)段66終點處，即發(fā)送的信號授權(quán)為(SA61)、(SA62)、(sh63)、(sA64)、(SA65)、(SA66)，ZC收到信號授權(quán)后對追蹤列車從列車處位置開場沿著列車行駛方向向前遍歷軌道區(qū)段，在到達(dá)軌道區(qū)段64處有列車占用，則F=O，追蹤列車的MA終點確定，生成EOA為軌道區(qū)段63終點處的MA，同理對前行列車生成EOA至軌道區(qū)段66終點處的MA。假設(shè)下一時刻，前行列車進(jìn)入軌道區(qū)段65后，追蹤列車的移動授權(quán)也延伸到軌道區(qū)段65。由此可以繼續(xù)延伸追蹤列車的移動授權(quán)，如圖4—10所示。圖4-10列車追蹤過程MA示意圖4．5．3站內(nèi)的M設(shè)計站內(nèi)區(qū)段是一個特殊的區(qū)段，當(dāng)聯(lián)鎖為列車排列了迸路后，該進(jìn)路就會被鎖閉，在該站內(nèi)進(jìn)路中不會存在第二輛列車，且站內(nèi)不會有ZC邊界的因素，因此只需考慮進(jìn)路。(1)站內(nèi)無進(jìn)路：為了向前延伸移動授權(quán)，ZC需要查詢站內(nèi)進(jìn)路是否是為該列車開放，如果查詢到聯(lián)鎖所給信號授權(quán)不是該列車的站內(nèi)接車進(jìn)路，則接車進(jìn)路軌道區(qū)段式(4·3)為0，則MA只能到達(dá)進(jìn)站信號機處。(2)接車進(jìn)路：如圖4．11所示，CI為列車辦理了*_*I接車進(jìn)路，向ZC發(fā)送(SA～*I)信號授權(quán)，ZC向VOBC發(fā)送終點為Ⅺ的MA。當(dāng)列車處于位置2時，ZC以進(jìn)站信號機*為目標(biāo)點，向列車發(fā)送有條件緊急停車消息(CESM)。當(dāng)CI向ZC發(fā)送發(fā)車進(jìn)路"無進(jìn)路(NoRoute)"信息，ZC向列車發(fā)送到列車前端的移動授權(quán)。圖4-11接車過程tVIA示意圖(3)發(fā)車進(jìn)路：如圖4．12所示，CI為列車辦理了發(fā)車進(jìn)路，向ZC發(fā)送授權(quán)信號(SA_*I)、(SA—Sn)、(SA79)。ZC向列車發(fā)送至軌道區(qū)段79的移動授權(quán)。列車在位置2時，ZC以出站信號機Ⅺ為目標(biāo)點，向VOBC發(fā)送有條件緊急停車消息(CESM)。當(dāng)列車運行到位置5時，ZC根據(jù)信號授權(quán)圖4-12發(fā)車過程MA示意圖(4)通過進(jìn)路：如圖4-13所示，列車在位置1時，CI辦理接車進(jìn)路。在位置3時，CI辦理發(fā)車進(jìn)路，ZC發(fā)送終點為軌道區(qū)段79的MA。在位置5時，ZC根據(jù)cI發(fā)送的進(jìn)路信息，延伸移動授權(quán)。圖4-13通過進(jìn)路MA示意圖4．5．4ZC切換時的MA設(shè)計圖4_14ZC切換時的MA延伸如圖4．14所示，列車從A站開往B站，區(qū)間有ZC的切換。ZC1只能給到軌道區(qū)段63的線路數(shù)據(jù)和移動授權(quán)，而在ZC2管轄范圍內(nèi)B站的聯(lián)鎖設(shè)備排進(jìn)路到了軌道區(qū)段65終點處，為保證列車以最大速度通過ZC切換邊界，ZCl應(yīng)該把移動授權(quán)從軌道區(qū)段63終點處延伸到軌道區(qū)段65終點處，這就需要ZC2提供所管轄范圍內(nèi)的線路數(shù)據(jù)及計算移動授權(quán)其它所需信息，即軌道區(qū)段64和軌道區(qū)段65的數(shù)據(jù)。列車MA=63MA+65MA，其中63MA來自于ZCl，65MA來自于ZC2，最終列車的MA延伸至軌道區(qū)段65終點處。具體步驟為：1)聯(lián)鎖為列車辦理進(jìn)路。2)cI向ZCl信號發(fā)送授權(quán)信息，即(sAjl)、(SA-_62)、…(s√U5)，ZCl沿列車行駛方向遍歷軌道區(qū)段，由于軌道區(qū)段63在ZC切換邊界，并且無列車占用，則F=0，ZCl所生成的MA只能到切換邊界即軌道區(qū)段63終點處，ZCl生成的MA只能到此處。3)ZCl向ZC2發(fā)送切換請求。4)ZC2得到ZCl的請求后向聯(lián)鎖獲取該列車在ZC2管轄范圍內(nèi)的進(jìn)路信息，即得到軌道區(qū)段64和65的信號授權(quán)信息，ZC2就將軌道區(qū)段64和65的線路數(shù)據(jù)及臨時限速發(fā)送給ZCl。5)ZCl得到ZC2發(fā)送的線路數(shù)據(jù)后，移動授權(quán)延伸至軌道區(qū)段65處，然后將整個移動授權(quán)內(nèi)(即該車位置到軌道區(qū)段65終點)的線路數(shù)據(jù)發(fā)送給列車。6)通信列車得到該數(shù)據(jù)后就可以以軌道區(qū)段65終點處為目標(biāo)終點正常行車。4．5．5列車進(jìn)出車輛段時的MA設(shè)計地鐵車輛每次迸出車場時都要經(jīng)過轉(zhuǎn)換軌，由于地鐵車輛段屬于非CBTC覆蓋范圍，所以轉(zhuǎn)換軌區(qū)域也可以看做為列車進(jìn)入或者駛離CBTC區(qū)域的換區(qū)域。為了確保列車駛?cè)隒BTC系統(tǒng)之前已經(jīng)登陸ZC和駛離CBTC區(qū)域之后平安運行在轉(zhuǎn)換軌區(qū)域，ZC的覆蓋區(qū)域要比CBTC區(qū)域大，如圖4．15所示。圖4-15CBTC區(qū)域示意圖下面分別討論列車進(jìn)出車輛段時ZC對列車的控制方式以及移動授權(quán)的生成。(1)列車由車輛段駛?cè)胝€當(dāng)列車由車輛段駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌停穩(wěn)后，開場進(jìn)入ZC的管轄范圍，ATS檢測到列車位置后并確認(rèn)是CBTC列車，VOBC登陸ZC，并且申請進(jìn)入ZC控制狀態(tài)，CI自動辦理由轉(zhuǎn)換軌至正線車站的進(jìn)路。當(dāng)上述控制過程都進(jìn)展完畢后，司機可將駕駛模式切換到ATPM模式，列車以小于25km／h的速度行駛在轉(zhuǎn)換軌。一旦切換到ATPM模式，列車在ZC生成的移動授權(quán)的監(jiān)視下，在CBTC區(qū)域內(nèi)前向第一個車站。ZC為剛剛駛?cè)隒BTC區(qū)域的列車第一次生成地移動授權(quán)終點為轉(zhuǎn)換軌的終點，當(dāng)列車駛離轉(zhuǎn)換軌，駛?cè)胝€之后，ZC移動授權(quán)的計算按區(qū)間MA的算法進(jìn)展，如圖4．16所示。一旦在第一個車站停車，司機將ATPM模式切換到AM模式，進(jìn)入正線運行，列車處于CBTC下的ATO運行模式。圖4-16列車駛?cè)隒BTC區(qū)域的MA計算(2)列車由正線駛?cè)胲囕v段CBTC列車由正線進(jìn)入車輛段時，如圖4—17所示，當(dāng)列車行至緊鄰轉(zhuǎn)換軌的軌道區(qū)段時，ZC為列車生成的移動授權(quán)終點在轉(zhuǎn)換軌起點。列車車頭在越過轉(zhuǎn)換軌起點后，ZC為列車生成的移動授權(quán)終點在轉(zhuǎn)換軌終點，在列車全部進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌后，列車需停車，司機必須將模式選擇開關(guān)從AM或ATPM切換到RM，列車以RM限速在軌旁信號的控制下在車輛段內(nèi)繼續(xù)行駛。ZC清空系統(tǒng)內(nèi)該列車的數(shù)據(jù)信息，不再管理此列車。圖4—17列車駛離CBTC區(qū)域的MA計算4．5．6列車自動折返時的MA設(shè)計CBTC系統(tǒng)以下車可以在折返站完成自動折返作業(yè)。整個折返過程中列車的啟動、巡航、惰行、加速、制動和準(zhǔn)確停車由車載信號控制，移動授權(quán)由ZC生產(chǎn)并發(fā)送給列車，VOBCl對列車折返過程進(jìn)展監(jiān)控，無需司機進(jìn)展任何操作。如圖4一18所示，列車在VOBCl的控制下運行到折返站站臺，VOBCl控制列車車門關(guān)閉。開場自動折返前，列車運行模式開關(guān)仍置于"ATO模式"