王 建，张亚东

（西南交通大学 信息科学与技术学院，成都 610031）

列控中心轨道电路编码的分析与实现

王 建，张亚东

（西南交通大学 信息科学与技术学院，成都 610031）

本文首先从数据流的角度分析了轨道电路编码的编制逻辑，着重研究了列控中心与轨道电路之间的数据通信；接下来对轨道区段进行了模块化仿真建模，分析了轨道电路低频编码的自动调整原则；实现了对区间、车站无进路、车站接车进路、车站发车进路等4个场景下的轨道电路低频编码；通过对郑西线的线路数据进行数字化仿真，验证了该轨道电路编码仿真研究的有效性，并为以后对轨道电路编码的研究提供了一个可靠的实验环境。

轨道电路编码；数据流；自动调整；仿真

轨道电路在列控系统中主要实现对列车的占用检测并向列车发送轨道电路编码。在CTCS-2列控系统中轨道电路编码代表了列车前方空闲的闭塞分区个数，和应答器发送的列车前方闭塞分区长度共同构成了列车移动授权信息，对列车的安全运行起到非常重要的作用。本文着重研究轨道电路编码错误的发生原因，分析轨道区段故障情况下对轨道电路编码的影响，并利用计算机软件实现了对其仿真分析。

1 轨道电路编码建模

1.1 列控中心结构

列控中心（TCC, Train Control Center ）设置于联锁车站，主要实现对轨道电路低频、载频编码，控制轨道电路发码方向；应答器报文的组帧、编制、校验和发送；信号机的点灯控制；在CTCS-2级列控系统中实现对临时限速信息的接收、校验和下发等功能。TCC结构如图1所示。

图1 列控中心结构图

1.2 轨道电路编码数据流

轨道电路编码是TCC最重要的功能之一，需要TCC各单元相互合作完成。其中，安全主机单元主要负责逻辑运算；轨道电路通信接口单元向轨道电路发送编码数据和轨道电路同步帧，同时向TCC安全主机发送轨道区段状态数据；采集单元，采集方向继电器状态信息、区间轨道继电器状态信息、区间异物侵限继电器状态信息，向安全主机单元发送；安全数据网通信接口单元向安全主机发送进路信息、临时限速信息、进站信号机信号开放状态、邻站线路边界信息、区间方向信息等。

TCC与轨道电路和安全数据网的通信完全独立，安全主机的数据接收没有一个严谨的时序关系。继电器、安全数据网与TCC的通信没有太多的数据交互，安全主机接收到的信息仅用于对逻辑运算的数据支持。TCC与轨道电路的通信较复杂且频繁，所以在此着重研究TCC与轨道电路的时序逻辑。

TCC与轨道电路之间采用固定工作周期方式，一般通信周期设定在250 ms。在一个周期开始时，TCC首先向轨道电路发送低频与载频编码；发送完毕后TCC向轨道电路发送同步帧；轨道电路接收到同步帧后，进行延时，向TCC发送轨道区段状态数据帧；在通信间隙，TCC根据上一个周期的轨道区段状态数据进行编码运算，至此，两者在一个周期内的通信完成。TCC与轨道电路通信时序如图2所示。

图2 TCC与轨道电路通信时序

2 轨道电路编码仿真

软件仿真轨道电路编码，首先建立轨道区段模型。轨道区段包括所属车站名称、信号机名称、信号机类型、轨道区段名称、里程、状态、码序、长度、载频、故障原因、长短链等属性。轨道区段名称、里程、长度、载频等固定信息从存放在数据库中的轨道区段表中得到。郑西线（郑州—西安）采用的是高速铁路ZPW2000-A型轨道电路，车站使用与区间同制式的轨道电路；上下行（包括站内）轨道电路载频进行奇偶频错置，即上行2600-1、2000-1、2600-2、2000-2，下行2300-1、1700-2、2300-2、1700-1按运行方向循环排列，并使用计算机编码方式，站内采用全进路发码。

轨道电路低频码序变化比较复杂，它随着列车占用出清而发生不同的变化。基本的区间轨道电路追踪码序为L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，车站的轨道电路码序随开放进路的不同会出现UU、UUS等情况。

2.1 轨道电路编码自动调整

2.1.1 站内轨道电路编码

在车站进路信号机没有开放的情况下，站内股道发送HU码或检测码，道岔区段发送检测码。

当车站进站信号开放后，接车进路相关轨道区段按照出站信号机状态进行编码，其余轨道区段码序不变。接车进路区段与接车股道发码一致，图3所示为正线接车进路。

图3 接车进路轨道电路低频编码

当车站出站信号开放后，发车股道按照出站信号状态以及出站第一离去区段发码状态进行编码；发车进路区段与出站第一离去区段发码一致，图4所示为正线发车进路。

图4 发车进路轨道电路低频编码

当列车占用两个轨道区段时，列车头部占用的轨道区段以及前方所有轨道区段发送正常码序，列车尾部占用的轨道区段发送检测码。

2.1.2 区间轨道电路编码

区间轨道电路按照前方车站进站信号开放状态以及前方轨道区段占用状态，按照轨道电路低频追踪码序发码，如图5所示。

图5 区间无车轨道电路低频编码

区间闭塞分区空闲时，同一闭塞分区内的所有轨道区段的编码保持一致。列车完整占用闭塞分区一轨道区段时，列车所在的轨道区段以及列车前方所有轨道区段发送正常码序，后方所有区段发送检测码，如图6所示。

图6 下行区间轨道电路低频编码（1）

列车同时占用了同一闭塞分区的两个轨道区段时，列车车头压入的轨道区段以及前方所有轨道区段发送正常码序，列车车尾压入的轨道区段以及后方所有轨道区段发送检测码，如图7所示；列车同时占用两个闭塞分区时，车头压入的闭塞分区以及前方所有闭塞分区按正常码序发码，车尾压入的闭塞分区发送检测码，如图8所示。

图7 下行区间轨道电路低频编码（2）

图8 下行区间轨道电路低频编码（3）

2.2 轨道电路编码仿真实现

2.2.1 区间轨道电路编码

将区间轨道电路编码的基本单元定为闭塞分区，在一个闭塞分区内部的编码逻辑参照2.1.2。在进行编码运算前，应该时刻更新闭塞分区的占用状态。通过车载设备传送的列车位置信息，结合从数据库中得到的线路闭塞分区起终点里程，考虑列车长度因素，时刻生成全线区间闭塞分区占用状态。再通过列车里程与闭塞分区内部轨道区段的起终点里程进行比较得到列车所占用的具体轨道区段信息。区间轨道电路的编码范围从前方车站接近区段开始直至后方车站的离去区段。

接近区段码序主要根据进站信号机显示确定，不同场景下的接近区段码序如表1所示。

表1 不同场景下的接近区段码序

其区间编码仿真流程图如图9所示。

2.2.2 站内轨道电路编码

站内轨道电路编码分为3种场景：无进路时的站内轨道电路编码、接车进路轨道电路编码和发车进路轨道电路编码。

（1）无进路时的站内轨道电路编码。列车进路信号未开放，站内轨道电路（包括道岔区段和股道区段）上无进路经过时，道岔区段默认发送检测码，股道区段默认发送HU码。具体实现是根据车站轨道区段表，依次对相应车站的所有站内轨道区段进行遍历，结合该站办理的进路（包括接车进路和发车进路），看是否排列了经站内轨道区段的进路，如果站内轨道区段没有进路经过，则该轨道区段按默认编码进行低频码序编制。无进路时的站内轨道电路低频编码仿真流程图如图10所示。

（2）接车进路轨道电路编码。接车进路中无车占用时，接车进路区段编码与股道区段码序一致，股道区段发码由出站信号机显示状态决定。接车进路中有车占用时，列车运行前方所有进路区段编制正常码序，后方进路区段均发送检测码。当列车在咽喉区（进站信号机内方第一区段）时，如果股道区段码序升级，则咽喉区码序保持不变，直到列车行驶压入股道后编制升级码序。站内接车进路轨道电路低频编码仿真流程图如图11所示。

图9 区间轨道电路低频编码仿真流程

图10 无进路时的站内轨道电路低频编码仿真流程

图11 站内接车进路轨道电路低频编码仿真流程

（3）发车进路轨道电路编码。发车进路中无车占用时，发车进路区段编码与一离去区段码序一致，股道区段发码由出站信号机显示状态决定。发车进路中有车占用时，列车运行前方所有进路区段编制正常码序，后方进路区均发JC码。列车运行在咽喉区（出站信号机内方第一区段）时，如果一离去区段码序升级，列控中心应控制咽喉区码序保持不变，直到列车行驶压入区间后编制升级码序。站内发车进路轨道电路低频编码仿真流程图如图12所示。

图12 站内发车进路轨道电路低频编码仿真流程

3 仿真软件实现

区间轨道电路低频编码仿真如图13所示。接车进路时车站轨道电路低频编码仿真如图14所示。发车进路时车站轨道电路低频编码仿真如图15所示。

图13 区间轨道电路低频编码

图14 接车进路时车站轨道电路低频编码

图15 发车进路时轨道电路低频编码

4 结束语

本文首先从数据流的角度研究了列控中心编制轨道电路编码的逻辑，然后分析了轨道电路低频编码的自动调整原则，详细阐述了轨道电路低频编码的仿真流程。通过对郑西线线路数据的仿真实现，直观明了地看到：轨道电路编码很好地保障了列车的运行安全。

[1] 中华人民共和国铁道部.科技运(2010)138号 列控中心技术规范[S]. 中华人民共和国铁道部，2010.

[2] 中华人民共和国铁道部.列控中心与轨道电路接口规范[S].中华人民共和国铁道部，2010.

[3] 中华人民共和国铁道部.科技运(2008)34号 CTCS-3级列控系统总体技术方案[S]. 中华人民共和国铁道部，2008.

[4] 何 坚，郭 进.列车运行控制仿真系统-轨道电路模块的设计与实现[J].铁路计算机应用，2010，19（2）：5-8.

[5] 李 铭.客运专线CTCS2级列控中心功能仿真研究[D].成都：西南交通大学，2009.

[6] 傅世善.闭塞与列控概论[M].北京：中国铁道出版社，2006.

责任编辑 徐侃春

Coded track circuit of train control center

WANG Jian, ZHANG Yadong
( School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China )

Firstly, the paper analyzed the programming logic of track circuit coding from the perspective of the data fl ow, focused on data communication between train control center and track circuit, implemented the modular simulation modeling of the track section, analyzed the automatic adjusts principle of low-frequency coding to track circuit, realized track circuit low-frequency coding under the four scenarios of section, no route to station, station receiving route, station departure approach by digitizing simulation to Zheng-Xi Line data. The effectiveness of the track circuit coding simulation was validated. It was provided a reliable experimental environment to research on track circuit code for future.

track circuit coding; data fl ow; automatic adjustment; simulation

U284.2∶TP39

A

1005-8451（2015）10-0053-06

2015-01-06

王 建，在读硕士研究生；张亚东，讲师。