專利名稱：支持c3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及聯(lián)鎖控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鐵路控制技術，特別涉及一種支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及聯(lián)鎖控制方法。
背景技術：
計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是采用計算機設備對車站作業(yè)人員的操作命令及現(xiàn)場表示的信息進行邏輯運算，從而實現(xiàn)對信號機及道岔等進行集中控制，使其達到相互制約的聯(lián)鎖關系，從而保障行車安全的基礎信號系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可以參見圖1，圖1為現(xiàn)有技術計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的結構示意圖。該計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可以包括人機界面模塊11、聯(lián)鎖邏輯模塊12、輸入輸出模塊 13和電源模塊14等。其中，人機界面模塊11可以提供操作及維護人員向系統(tǒng)輸入控制命令并獲得行車作業(yè)及設備工作狀態(tài)信息；聯(lián)鎖邏輯模塊12可以接收來自人機界面模塊11 的操作信息和輸入的設備狀態(tài)信息，根據(jù)以上信息通過安全計算機進行安全邏輯運算，產(chǎn)生相應的用于對信號設備進行實際控制的控制輸出信號；輸入輸出模塊13可以將聯(lián)鎖邏輯模塊12輸出的控制輸出信號轉變成可使現(xiàn)場信號設備動作的電壓(或電流)，以控制現(xiàn)場設備工作；電源模塊14可以為改計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)內的其他模塊提供工作電源。隨著鐵路的跨越式發(fā)展，列車速度不斷提高，鐵路上也已經(jīng)開始應用滿足高速列車運行的安全性要求的列車運行控制系統(tǒng)例如CTCS-3。該CTCS-3是基于無線控車的高速鐵路列控系統(tǒng)，CTCS-3級列控系統(tǒng)可以包括無線閉塞中心(RBC)、車站列控中心(TCC)等設備，在這個系統(tǒng)中，RBC等設備進行無線控車需要計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的支持，其需要根據(jù)聯(lián)鎖系統(tǒng)提供的信號授權信息來產(chǎn)生控制列車運行的移動授權等。但是，上述現(xiàn)有技術的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由于其功能的單一性，不能提供支持CTCS-3列控的功能，阻礙了 CTCS-3列控的發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及聯(lián)鎖控制方法，以實現(xiàn)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTCS-3級列控系統(tǒng)的功能支持。本發(fā)明提供一種支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，包括人機界面模塊、聯(lián)鎖邏輯模塊、輸入輸出模塊和電源模塊，所述聯(lián)鎖邏輯模塊分別與所述人機界面模塊和輸入輸出模塊連接，用于根據(jù)所述人機界面模塊的輸入信息生成控制輸出信號，并將所述控制輸出信號發(fā)送至輸入輸出模塊，以使得所述輸入輸出模塊根據(jù)所述控制輸出信號控制現(xiàn)場設備操作；所述電源模塊分別與所述人機界面模塊、聯(lián)鎖邏輯模塊和輸入輸出模塊連接；還包括 列控接口模塊，所述列控接口模塊的一端與所述聯(lián)鎖邏輯模塊連接，另一端與列控設備連接，用于實現(xiàn)所述聯(lián)鎖邏輯模塊和列控設備之間的通信交互。本發(fā)明提供一種支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖控制方法，包括計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與列控設備進行通信交互。
本發(fā)明的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及聯(lián)鎖控制方法，通過增設了用于與無線閉塞中心和列控中心等通信的列控接口模塊，實現(xiàn)了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTCS-3級列控系統(tǒng)的功能支持。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本發(fā)明支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)實施例的結構示意圖；圖3為本發(fā)明支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與無線閉塞中心的網(wǎng)絡結構圖；圖4為圖3中的應用數(shù)據(jù)流的結構示意圖；圖5為圖3中所采用的通信協(xié)議幀格式圖；圖6為本發(fā)明支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)CBI與列控中心TCC的網(wǎng)絡結構圖；圖7為本發(fā)明支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與鄰站通信連接示意圖；圖8為本發(fā)明支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)實施例所應用的安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的連接示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明的主要技術方案為，在現(xiàn)有的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基礎上進行改進，增加了用于與CTCS-3列控系統(tǒng)交互的通信模塊等，實現(xiàn)了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTCS-3級列控系統(tǒng)的功能支持。下面通過附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。圖2為本發(fā)明支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)實施例的結構示意圖，本實施例的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可以適應于CTCS-3列控系統(tǒng)，如圖2所示，該計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可以包括人機界面模塊21、聯(lián)鎖邏輯模塊22、輸入輸出模塊23、電源模塊M以及列控接口模塊25。其中，人機界面模塊21可以通過可視化的人機界面，提供操作及維護人員向系統(tǒng)輸入控制命令并獲得行車作業(yè)及設備工作狀態(tài)信息。聯(lián)鎖邏輯模塊22是該聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心，其可以接收來自人機界面模塊21的操作信息和輸入的信號、道岔、軌道等設備狀態(tài)信息；并根據(jù)以上信息通過安全計算機進行安全邏輯運算，產(chǎn)生相應的控制輸出信號。輸入輸出模塊23可以由現(xiàn)場信號設備的采集驅動設備組成，直接或通過現(xiàn)場設備的繼電器結合電路，按照聯(lián)鎖邏輯模塊22得出的控制輸出信號，以安全的方式將其轉變成可使現(xiàn)場信號設備動作的電壓(或電流)，并以安全的方式獲得現(xiàn)場信號設備的狀態(tài)。電源模塊M可以為系統(tǒng)內的各組成模塊提供電源。
本實施例中，列控接口模塊25可以是為實現(xiàn)CTCS-3功能而設置的接口適配模塊。 該列控接口模塊25可以分別與聯(lián)鎖邏輯模塊22和CTCS-3的列控設備連接，可以用于聯(lián)鎖邏輯模塊22與列控設備之間的通信交互，以實現(xiàn)該聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTCS-3列控系統(tǒng)之間的功能支持。例如，該列控設備可以包括列控中心、無線閉塞中心等；相應的，列控接口模塊25 可以包括無線閉塞單元和列控中心單元，其中，無線閉塞單元可以分別與聯(lián)鎖邏輯模塊22 和無線閉塞中心沈連接；列控中心單元可以分別與聯(lián)鎖邏輯模塊22和列控中心27連接。具體實施中，該計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)應用在開放式的網(wǎng)絡環(huán)境中，其網(wǎng)絡通信平臺可以采用基于TCP/IP協(xié)議的標準以太網(wǎng)構成的安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)；該安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在 CTCS-3列控系統(tǒng)中，可以在鐵路沿線各車站、區(qū)間中繼站、控制中心之間建立，具有雙冗余的配置，可以保證整個網(wǎng)絡的可靠性。列控接口模塊25即可以通過該安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與 CTCS-3列控系統(tǒng)的列控中心(TCC)和無線閉塞中心(RBC)安全連接，相互交換列控系統(tǒng)安全信息，協(xié)同完成CTCS-3列控系統(tǒng)功能。例如，CTCS-3列控系可以提供RSSP-I和RSSP-II兩個可選的安全通信協(xié)議用于安全信息的交換其中，RSSP-I安全通信協(xié)議是基于UDP的一種安全通信協(xié)議，適用于在封閉型的通信環(huán)境中的安全通信；該聯(lián)鎖系統(tǒng)與列控中心的通信可以采用此協(xié)議；RSSP-II安全通信協(xié)議是基于TCP的一種安全通信協(xié)議，適用于在封閉型或開放型的通信環(huán)境的安全通信；該聯(lián)鎖系統(tǒng)與無線閉塞中心的通信可以采用此協(xié)議。以下分別對本實施例的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的列控接口與無線閉塞中心RBC和列控中心TCC的通信原理和信息交互進行說明；首先說明無線閉塞中心RBC和計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通信設計無線閉塞中心沈是CTCS-3列控系統(tǒng)的核心設備，其與本實施例的聯(lián)鎖系統(tǒng)之間的信息交換為雙向傳輸，可以采用RSSP-II安全通信協(xié)議實現(xiàn)信息安全傳輸；且基于通用對象模型進行接口信息交換，該對象模型包括用于傳輸進路許可和列車狀態(tài)數(shù)據(jù)的SA對象以及用于聯(lián)鎖系統(tǒng)向RBC發(fā)送緊急區(qū)數(shù)據(jù)的EMA對象。聯(lián)鎖邏輯模塊22可以通過列控接口模塊25中的無線閉塞單元向無線閉塞中心沈發(fā)送以閉塞分區(qū)、聯(lián)鎖進路為基礎的信號授權(SA)信息和緊急區(qū)狀態(tài)(EMA)信息。其中，SA信息由聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)區(qū)間方向及區(qū)間軌道占用狀態(tài)以及站內進路信息生成，每條SA信息可以包含有進路類型、進路狀態(tài)、降級狀態(tài)、子進路號，危險點狀態(tài)、溜入危險狀態(tài)等6種信息；EMA信息由聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)列控中心27傳來的異物侵限災害報警狀態(tài)生成，每條EMA信息只有緊急區(qū)是否激活一種信息，發(fā)送給無線閉塞中心沈從而實現(xiàn)對列車的緊急停車控制。無線閉塞中心沈接收到SA信息以后，可以根據(jù)該SA信息，為其所控制范圍內列車生成移動授權(MA)信息，并通過安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)將MA信息發(fā)送給列車上的車載設備，以使得車載設備根據(jù)MA信息控制列車在允許的速度下運行；通過延長或縮短移動授權、有條件緊急停車、無條件緊急停車等命令達到指揮控制列車運行的目的。該無線閉塞中心26可以通過列控接口模塊25向聯(lián)鎖邏輯模塊22返回SA信息的使用狀態(tài)和列車運行狀態(tài)信息 TIM。該TIM信息由無線閉塞中心沈根據(jù)已下發(fā)行車許可的SA對象上列車的狀態(tài)信息生成，每條TIM包含有列車狀態(tài)、行車許可狀態(tài)、列車位置、列車長度、列車速度5種信息。具體實施中，本實施例的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與無線閉塞中心沈之間的網(wǎng)絡物理結構可以參見圖3，圖3為本發(fā)明支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與無線閉塞中心的網(wǎng)絡結構圖。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與無線閉塞中心26通過沿線敷設的雙冗余配置的TCP/IP信號專用安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接，信號專用安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在集中設置無線閉塞中心RBC的控制中心設置兩臺獨立的交換機，即第一交換機31 (SW-L)和第二交換機32 (SW-R)構成控制中心通信節(jié)點，RBC的二重系(I系和II系)分別通過安全服務器的以太網(wǎng)端口連接至控制中心節(jié)點交換機。信號專用安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)通過信號專用安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)光纖35將控制中心的 RBC與本實施例的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)CBI連接；在沿線車站分別同樣設置兩臺獨立的交換機， 例如第三交換機33(SW-L)和第四交換機34(SW-R)，構成每個車站通信節(jié)點，本實施例的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)CBI的二重系(I系和II系)分別通過邏輯部的以太網(wǎng)端口連接至上述的車站節(jié)點交換機，即第三交換機33 (Sff-L)和第四交換機34。圖4為圖3中的應用數(shù)據(jù)流的結構示意圖，如圖4所示，CHA與CHB分別表示各設備的兩個物理端口，線條箭頭指示應用數(shù)據(jù)流方向?？梢钥闯鐾ㄐ烹p方均采用主系收發(fā)數(shù)據(jù)，從系只收不發(fā)的通信方式，在雙方從系對從系的通道上無應用數(shù)據(jù)流，但是必須建立 TCP/IP連接。通信協(xié)議采用RSSP-II。本實施例的無線閉塞中心RBC與聯(lián)鎖系統(tǒng)CBI采用安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進行安全通信。雖然安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)仍是封閉網(wǎng)絡，但由于CTC-3級列控系統(tǒng)新增設備種類多，網(wǎng)絡復雜，打破了原先點對點連接的模式，已經(jīng)不同于既有線的封閉網(wǎng)絡模式。特別是無線網(wǎng)的介入，單純由人為控制限制非法設備接入本身就是不安全也不現(xiàn)實的，因此信息接收方不僅需要檢測信息內容是否正確，更主要的是檢查信息來源的合法性，即在傳輸信息中采用某些特殊手段來檢驗信息源的合法性。按照EN50159-1的安全標準已經(jīng)無法滿足CTCS-3級列控整體系統(tǒng)要求，因此安全設備接口均參照歐標EN50159-2的安全防護標準實施。聯(lián)鎖系統(tǒng)與無線閉塞中心的安全通信接口技術與以往鐵路安全通信控制手段最大的不同在于增加了防偽裝手段，即在信息傳輸正確且信息均為有效值時仍不能認定信息是合法的，必須使用了消息鑒定碼(MAC)防護技術。為了實現(xiàn)CBI與RBC的安全接口，網(wǎng)絡通信協(xié)議和軟件接口設計為圖5所示的層次結構，圖5為圖3中所采用的通信協(xié)議幀格式圖。從圖5中可知，安全功能主要集中在安全應用中間子層和消息鑒定安全層來實現(xiàn)，安全通信建立是由下層到上層逐層對等建立的，首先是消息鑒定安全層的連接過程，整個過程需要交互協(xié)議數(shù)據(jù)單元用于雙方確認對方ID以及交互用于生成密鑰的隨機數(shù)，MAC防護技術即在這一層實現(xiàn)。MAC防護技術是集防偽裝與防誤碼為一體的防護手段，它的核心是采用的DES加密技術。在消息鑒定安全層連接確認后，即上升到安全應用中間層SAI，可以由表1和表2 所示的安全應用中間層的幀格式體現(xiàn)其防護功能。表1使用TTS時的SAI幀頭結構
權利要求
1.一種支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，包括人機界面模塊、聯(lián)鎖邏輯模塊、輸入輸出模塊和電源模塊，所述聯(lián)鎖邏輯模塊分別與所述人機界面模塊和輸入輸出模塊連接，用于根據(jù)所述人機界面模塊的輸入信息生成控制輸出信號，并將所述控制輸出信號發(fā)送至輸入輸出模塊，以使得所述輸入輸出模塊根據(jù)所述控制輸出信號控制現(xiàn)場設備操作；所述電源模塊分別與所述人機界面模塊、聯(lián)鎖邏輯模塊和輸入輸出模塊連接；其特征在于，還包括列控接口模塊，所述列控接口模塊的一端與所述聯(lián)鎖邏輯模塊連接，另一端與列控設備連接，用于實現(xiàn)所述聯(lián)鎖邏輯模塊和列控設備之間的通信交互。
2.根據(jù)權利要求1所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，其特征在于，所述列控設備為無線閉塞中心；所述列控接口模塊包括無線閉塞單元，所述無線閉塞單元分別與所述聯(lián)鎖邏輯模塊和無線閉塞中心連接，用于將所述聯(lián)鎖邏輯模塊發(fā)送的信號授權信息和緊急區(qū)狀態(tài)信息轉發(fā)至所述無線閉塞中心，并將所述無線閉塞中心發(fā)送的列車運行狀態(tài)信息轉發(fā)至所述聯(lián)鎖邏輯模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，其特征在于，所述列控設備為列控中心；所述列控接口模塊包括列控中心單元，所述列控中心單元分別與所述聯(lián)鎖邏輯模塊和列控中心連接，用于將所述列控中心發(fā)送的災害信息、臨時限速信號降級指令、區(qū)間軌道狀態(tài)和區(qū)間運行方向信息轉發(fā)至所述聯(lián)鎖邏輯模塊，以及將所述聯(lián)鎖邏輯模塊發(fā)送的列車進路信息、信號機狀態(tài)信息發(fā)送至所述列控中心。
4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，其特征在于，所述列控接口模塊還與鄰站聯(lián)鎖模塊連接，用于實現(xiàn)所述計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與相鄰車站的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)之間的通信交互。
5.根據(jù)權利要求4所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，其特征在于，所述列控接口模塊與所述列控設備和所述鄰站聯(lián)鎖模塊之間通過安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，其特征在于，還包括調度集中系統(tǒng)；所述人機界面模塊與所述調度集中系統(tǒng)連接，用于接收所述調度集中系統(tǒng)發(fā)送的進路控制命令，以及向所述調度集中系統(tǒng)返回車站信號設備狀態(tài)信息。
7.根據(jù)權利要求1所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)鎖邏輯模塊中還設置有信號控制單元，所述信號控制單元用于實現(xiàn)室外信號機滅燈模式和點燈模式工作狀態(tài)的轉換。
8.一種支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖控制方法，其特征在于，包括計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與列控設備進行通信交互。
9.根據(jù)權利要求8所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖控制方法，其特征在于，所述計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與列控設備進行通信交互，包括所述計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)向無線閉塞中心發(fā)送信號授權信息和緊急區(qū)狀態(tài)信息，并接收所述無線閉塞中心返回的列車運行狀態(tài)信息；或者，所述計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)向列控中心發(fā)送列車進路信息和信號機狀態(tài)信息，并接收所述列控中心返回的災害信息、臨時限速信號降級指令、區(qū)間軌道狀態(tài)和區(qū)間運行方向信息。
10.根據(jù)權利要求8所述的支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖控制方法，其特征在于，還包括所述計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)還與鄰站聯(lián)鎖模塊進行通信交互；和/或，所述計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接收調度集中系統(tǒng)發(fā)送的進路控制命令，以及向所述調度集中系統(tǒng)返回車站信號設備狀態(tài)信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種支持C3系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及聯(lián)鎖控制方法，其中，系統(tǒng)包括人機界面模塊、聯(lián)鎖邏輯模塊、輸入輸出模塊和電源模塊，所述聯(lián)鎖邏輯模塊分別與所述人機界面模塊和輸入輸出模塊連接，用于根據(jù)人機界面模塊的輸入信息生成控制輸出信號，并將控制輸出信號發(fā)送至輸入輸出模塊，以使得所述輸入輸出模塊根據(jù)所述控制輸出信號控制現(xiàn)場設備操作；電源模塊分別與所述人機界面模塊、聯(lián)鎖邏輯模塊和輸入輸出模塊連接；還包括列控接口模塊，所述列控接口模塊的一端與所述聯(lián)鎖邏輯模塊連接，另一端與列控設備連接，用于實現(xiàn)所述聯(lián)鎖邏輯模塊和列控設備之間的通信交互。本發(fā)明實現(xiàn)了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTCS-3級列控系統(tǒng)的功能支持。
文檔編號B61L19/06GK102275598SQ20111012494
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權日2011年5月16日
發(fā)明者于長洪, 宋西欣, 崔新民, 杜以江, 王現(xiàn)軍, 謝迎鋒, 趙曉東, 邱錫宏, 陸振鵬, 陳強 申請人:北京全路通信信號研究設計院有限公司