胡卫岩

郑西高铁动车组运行场景分析

胡卫岩

以正式开通运营的G2001为例，通过报文和消息对郑西高铁动车组的一些运行场景进行了分析再现，比如ATP如何与地面无线闭塞中心RBC之间建立通信连接、发送行车许可的作用、以及ATP如何进行级间转换等。

消息;网络注册;行车许可;级间转换

郑西高铁自2010年开通运营以来，列控系统故障的分析判断主要依据动车组的运行日志，而运行日志记录的全部是车载ATP和地面RBC之间交互的信息。因此通过车-地之间传送的报文和消息，还原动车组的运营场景是进行故障分析判断的关键。本文以正式开通运营的动车组G2001为例，通过报文和消息的内容，对其运营场景进行分析再现。

1 郑西高铁G2001动车组的运营场景

G2001从郑州站12道以C2部分监控模式发车，当越过反方向进站信号机SXF外方的应答器组028-1-23-5后，自动转为C2完全模式，随后从郑州西站1道通过。当越过中继1应答器组069-2-1-13后，收到GSM-R无线网络注册消息，于是列车开始进行网络注册。无线连接建立后，车载ATP开始和RBC1之间通过交换无线消息Message来建立通信连接。当RBC1通过列车发送的位置报告获悉G2001已经运行至级间转换点时，列车依据RBC1向车载发送的级间转换预告包Package自动转为C3完全监控模式。列车在西安北站终到停车前需要经过4次RBC控制权切换。

2 通过报文和消息分析运营场景

下面通过车载ATP与地面应答器、RBC之间交换的报文和消息，详细分析G2001与无线闭塞中心RBC1之间是如何建立通信连接的，RBC1向ATP发送的行车许可有什么作用，以及动车组ATP如何进行级间转换等运营场景。运营场景示意图如图1所示。

2.1 场景一:5797信号点处建立通信连接

动车组以CTCS-2级的完全监控FS模式从郑州西站I道通过。因069-2-1-13应答器组内第2个应答器的报文中包含ETCS-42通信会话管理包，所以当动车组越过该应答器组后，收到应答器报文，便开始根据报文提供的RBC电话号码NID_ RADIO呼叫RBC1。

10 s后，大约运行至K580+240处，车载电台和地面通信设备建立起了无线连接，于是车载ATP开始向RBC1发出请求建立通信连接的消息Message155#，并建立通信连接，如图2所示，具体过程如下。

车载设备向RBC1发送建立通信会话消息M155，告诉RBC本动车组的机车号NID_ENGINE。RBC1收到后，随即向车载发送系统版本消息M32:版本号为M_VERS ION=16，并通过变量M_ACK=1要求车载设备收到该消息后回执确认。车载设备收到M32，认为与RBC1之间的通信会话已建立，于是向RBC1发送M159通信会话已建立消息和M146确认收到消息。

图1 运营场景示意图

列车接着向RBC1发送经过确认的列车数据M129，其中包括:列车数据包P11，告诉RBC1本列车的车次号为NID_OPERTIONAL=G2001，列车类型为基本静态曲线型NC_TRAIN=0，列车长度为L_TRAIN=210 m，最高限速V_MAXTRAIN= 350 km/h等;并通过位置报告包P0向RBC1报告其位置，告诉RBC1列车已经过了NID_LRBG= 069-2-1-13应答器组，列车运行方向为正向，列车当前速度为165 km/h等信息。

RBC1收到列车数据消息后，发送列车数据确认消息M8，并要求车载设备收到M8后给予回复(变量M_ACK=1)，于是列车就按要求向RBC1发送确认回执消息M146。

图2 建立通信连接的车-地信息

2.2 场景二:C2转为C3级间转换预告

如图3所示，当列车越过应答器组069-2-1-15后，向RBC1发送列车位置报告消息M136报告其位置。通过列车位置报告包P0，告诉RBC1列车已经越过069-2-1-15应答器组，运行方向正向，速度为V_TRAIN=165 km/h，模式为M_MODE=完全监控，等级为M_LEVEL=CTCS-2级。

于是RBC1向列车发送通常消息M24，其中包含等级转换命令包P41并要求回复，用来预告前方有等级转换点，告诉列车从069-2-1-15应答器组到等级转换点距离为D_LEVELTR=4652 m，也就是命令列车运行到前方级间转换执行应答器组069-2-2-3处必须转换为M_LEVELTR=CTCS-3级，确认等级转换区域长度为L_ACKLEVELTR=400m，如果转换不成功，保持CTCS-2。

图3 级间转换预告的车-地信息

列车继续运行，越过应答器组069-2-1-17后，向RBC1发送位置报告M136(P0)报告其位置。并在收到级间转换预告后，向RBC1发送回执消息M146。

RBC1收到回执后，就向车载设备发送通用消息M24，包括位置报告参数包P58、行车许可请求包P57、配置参数包P3，并要求列车回复。位置报告参数包命令列车每T_CYCLOC=6 s，以及在每个应答器点处向RBC1报告其位置。行车许可请求包命令列车在到达授权终点EOA/LOA显示界限前T_MAR=12 s，并且每T_CYCRQST=8 s重复一次向RBC1请求获得行车许可。配置参数包告知列车从最近相关应答器组LRBG处开始配置参数生效，调车模式的允许速度为V_NVSHUNT= 40 km/h，目视行车模式的允许速度为V_NVONSIGHT=40 km/h，引导模式的允许速度为V_ NVSTFF=40 km/h，开口速度V_NVREL=0，溜逸距离不能超过D_NVROLL=5 m;当监控制动到目标点时，允许实施常用制动;只有停车时，才允许紧急制动缓解;不允许越过EOA;目视行车模式下最大运行距离不受限制等。

列车收到后，发送对M24的确认回执消息M146。

2.3 场景三:RBC1发送第一个行车许可

如图4所示，RBC1开始向车载设备发送行车许可(MA范围内包含一个临时限速K592+872～K809+400，限速250 km/h)。RBC1已经收到来自地面联锁的信息:荥阳南站已经开放IG通过进路，且区段空闲。于是RBC1向列车发送行车许可消息M3，提供从应答器组069-2-1-17一直到5973信号点处的行车许可MA。

图4 发送行车许可的车-地信息

行车许可消息M3，包括CTCS-3级的行车许可包P15，线路条件包P68，位置报告参数包P58，行车许可请求参数包P57，配置参数包P3，静态速度曲线包P27，坡度曲线包P21，链接信息包P5。其中P58、P57、P3系重复发送。

行车许可包告知列车:出口速度为0，MA长度为L_ENDSECTION=6270 m;LRBG前方有一长度为L_TRACKCONDK(1)=98 m的分相区。

静态速度曲线包告知线路允许速度情况依次为:速度200 km/h，5855 m;速度180 km/h，3400m;速度200 km/h，161 m;速度160 km/h，425 m;速度310 km/h，6429 m。

坡度曲线包告知前方坡度情况依次为:平坡，1064 m;3%上坡，1796 m;10%上坡，2658 m;平坡，1567 m;1%下坡，1235 m;3%上坡，1595 m;平坡，4620 m;11%上坡，1500 m;平坡，235m。

链接信息包:连接了16个应答器组，前方499 m的应答器组069-2-1-17;距离增量1961 m的应答器组069-2-1-19;增量1922 m的应答器组069-2-2-05;直到应答器组069-2-2-31。

因为此MA范围是从LRBG最近相关应答器组069-2-1-17(K580+945)到5973信号点处(K597 +215)，所以长度为16270 m。而在此范围内包含从荥阳南站出发信号点X3处到5973信号点处，长4344 m的临时限速区段，限速值为200 km/h。于是RBC1接着向车载发送了包含设置临时限速信息包P65的M24消息，告知列车该临时限速区段，并编为127号限速。

以上行车许可消息和包含临时限速包的消息都要求列车回复。当列车收到后，分别向RBC1发送了回执M146。

根据RBC1发送给列车的位置报告参数包P58，每6s列车要向RBC1报告其位置，于是列车依据该要求向RBC1发送了位置报告M136(P0)，告诉RBC1此时列车已经越过LRBG 069-2-1-17应答器组。因为尚未到级间转换执行点，因此当前等级仍为CTCS-2级。处于CTCS-2级的车载ATP虽然收到了来自RBC1的MA，但它仍然依据应答器报文生成控车曲线。

2.4 场景四:级间转换

当列车到达069-2-2-3应答器组(级间转换执行)后，按照前等级转换预告包P41要求，列车在此处自动转换为CTCS-3级，并向RBC1报告其位置，告知RBC1已经越过069-2-2-3应答器组，且等级为CTCS-3。列车越过069-2-2-005应答器组后，RBC1收到位置报告后，更新了MA，不过仍然未到5973信号点处(K597+215)。

2.5 场景五:MA延长

当列车越过应答器组069-2-2-9(K587+236)，RBC1再次向列车发送MA，长度为11920 m，即从该应答器处直到5991信号点处。也就是说随着列车的运行，将MA终点由5973信号点处延长到5991信号点处。同时，临时限速区段也延长为6285 m(总长216528 m，从K592+872到K809+ 400)。

车载ATP和地面RBC是CTCS-3级列控系统的核心设备，而CTCS-3列控系统又是高速铁路运行的中枢神经，如果没有这套连接列车、调度中心、信号传送线路和设备的系统，再先进的机车和再精良的轨道也无法维持高速运行。因此，只有深入研究CTCS-3列控系统的各种运行场景，才能管好、用好、维护好这一先进的系统，才能保证高铁运营的安全和效率。

［1］铁道部科学技术司.科技运［2008］127号.CTCS-3级列控系统系统需求规范(SRSV1.0)［S］.北京:铁道部运输局，2008.

In the case of CRH G2001 in normal operation，several operation scenes of CRH EMU operating on Zhengzhou－Xi＇an PDL are analyzed and played back through interpreting the packets and messages，including ATP＇s establishing a communication link with RBC，the function of sending an AM，and ATP level conversion．

Message;Network registration;Authorization ofmovement;Conversion of level

胡卫岩:郑州铁路局郑州电务段高级工程师450052郑州

2012-02-21

(责任编辑:温志红)