麻江帆 杨 韬

(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

从2009 年第一条采用CTCS-3 级列车运行控制系统的武汉-广州客运专线开通至今，已建成CTCS-3 级线路近2 万km。为了解决部分核心部件和核心技术仍被国外厂商垄断的问题，国内各主要厂商均开始研制完全自主知识产权的CTCS-3级列车运行控制系统。在2 万km 丰富的运营经验基础上，作为CTCS-3 级列车运行控制系统地面核心设备的自主化无线闭塞中心（Radio Block Center，RBC）进行了一系列优化设计。

RBC 用于实时计算列车移动授权并通过无线指挥行车，其所需基础线路信号授权信息来自于计算机联锁（Computer Based Interlocking，CBI），因此两者之间的接口在CTCS-3 级列控系统中起着极其重要的作用。而在现场运营过程中，曾出现因CBI 数据配置错误，导致CBI 给RBC 发送的进路和实际设置的进路不一致，RBC 给列车发送错误的移动授权（Movement Authority，MA）信息，发生了重大的安全隐患。

针对RBC-CBI 接口进行详细分析，并提出接口优化解决方案。

1 问题定位

CBI 接口数据是RBC 进行安全逻辑运算的基础，用于移动授权、紧急停车等核心功能，其正确性决定了RBC 的安全性和可靠性。

按照当前RBC-CBI 接口协议，CBI 传送以下信息给RBC。

1）站内轨道电路信息；

2）区间闭塞分区信息；

3）区间闭塞方向信息；

4）列车进路信息；

5）紧急区信息。

如图1 所示，基于以上CBI 信息，当CBI 数据配置错误时，CBI 给RBC 发送的进路（XH →37）和实际设置的进路（X →7）不一致，RBC 根据接收到的CBI 数据给列车发送错误的MA 信息，此时道岔开向与MA 不一致，列车有脱轨的风险。

图1 CBI数据配置错误风险示意图Fig.1 Schematic diagram of CBI data configuration error risk

通过上述案例可知，除了CBI 数据配置错误本身的问题外，从补强接口的角度，目前的RBCCBI 接口中存在以下问题。

1）因CBI 发送的站内轨道电路、闭塞区间、列车进路、紧急区等信息为单一来源，RBC 无法对上述信息进行充分校核，只能完全信任CBI 接口数据。

2）RBC 发送给列车的行车许可范围内，若存在道岔和信号机真实状态与进路设置不一致的情况，不能及时缩短行车许可，存在极大的安全风险。

3）RBC 在道岔和信号机真实状态与进路设置不一致的情况下，错误给列车延伸行车许可，存在极大的安全风险。

为了避免上述安全风险，本文对RBC-CBI 接口协议和RBC 处理逻辑进行优化研究，消除安全隐患。

2 借鉴原理

对于上述问题，借鉴道路导航软件设计方案：驾车出行时，仅获知道路名称，但对道路的起始点、路口数量及路口转向（路径）、支路拥堵程度（路权）等关键信息不充分掌握，可能导致走向错误的方向。如图2 所示。

图2 借鉴道路导航软件示意图Fig.2 Schematic diagram of leaning from road navigation software

通过多重关键信息的融合校验，核对道路方向、街道名称、路口信息、标志性建筑、拥堵情况等多重信息，驾驶员可以保证行驶方向和路线的正确性。借鉴上述方案，可在RBC-CBI 接口中增加路权和路径等关键信息，RBC 对行车许可范围内的关键信息进行信息融合处理和校核，从而确保列车行车安全。

3 接口优化方案

3.1 接口协议优化目标

降低对数据配置、测试人员的依赖，降低对数据配置工具可靠性和测试案例完整度的依赖；提高对现场复杂运营环境的适应性；故障处理反应迅速有效，安全程度高。

3.2 接口协议优化

RBC-CBI 接口信息的本质是信号授权，即CBI 告知RBC 管辖范围内的哪些进路可以用来给列车分配移动授权。

根据第2 节的原理，与路径相关的信息包括原协议中的站内列车进路、站内轨道电路和区间闭塞分区等信息。其中区间为一维几何结构，区间闭塞分区起点到终点之间的路径唯一。因存在道岔，站内为二维几何结构，在站内列车进路和站内轨道电路基础上，考虑在协议中增加道岔，用于站内列车进路的路径描述。

与路权相关的信息包括原协议中的站内列车进路和区间闭塞分区等信息，同样因几何结构的原因，在此基础上，考虑在协议中增加进路对应的信号状态信息，用于站内列车进路的路权描述。

具体地，分别对道岔信息和站内列车信号状态信息进行码位定义。其中道岔信息分别设置未知、定位、反位、预留4 种状态，站内列车信号状态分别设置信号关闭、正常、引导3 种状态。

对RBC-CBI 接口进行优化后CBI 向RBC 发送的应用信息，其中包含新增的道岔信息和站内列车状态信息如表1 所示。

3.3 R B C接口逻辑处理优化

根据上述接口协议优化，RBC 在接口层面获取了更丰富的信息，如何将这部分信息精准使用在RBC控车逻辑上是下一个需要解决的问题。

为了对增加的接口信息实现精准处理，以RBC 自身的配置信息为基准，检查接口信息并进行安全处理。本文提出两种接口逻辑处理方案。

1）完全否定故障源方案

CBI 发送的信息校验不通过，设置RBC 与CBI 通信中断，完全不信任CBI，使得整个CBI 管内所有列车紧急停车。

方案优点：对故障源零容忍，反应迅速。

方案缺点：对现场运营效率和舒适度影响很大。

2）故障进路精准安全处理方案

CBI 发送的信息中，某进路信息校验不通过，仅对校核不通过的进路进行处理，对出现问题进路进行精准的安全侧处理，及时通知列车紧急停车，并进行报警提示。

方案优点：精准化处理可避免过度防护，有效减少对现场运营效率影响。

方案缺点：对故障无容忍，但对故障源有一定容忍度。

表1 RBC-CBI接口协议优化后的应用信息Tab.1 Application information after RBC-CBI interface protocol optimization

综上所述，两种方案都可以实现对故障的安全处理，区别在于：第一种方案完全否定故障源，安全性非常高，但对运营效率会造成影响；第二种方案对故障进路进行精准处理，避免了过度防护，对运营效率的影响较第一种方案较小。因此，在两种方案都可以满足对故障安全处理的情况下，优选第二种方案——故障进路精准安全处理方案。

3.4 故障进路精准安全处理方案

对于故障进路精准安全处理方案，牵涉到数据配置、主机处理逻辑等的修改，如图3 所示。

图3 故障进路精准安全处理逻辑Fig.3 Fault route accurate processing logic

1）增加配置数据：在RBC 静态数据中，增加道岔定反位与进路关联的配置信息，增加进路起点信号机与进路关联的配置信息，增加站内轨道电路与进路关联的配置信息。

2）RBC 软件逻辑安全处理：RBC 故障进路处理机制根据列车所处位置、故障发生位置、故障来源等对故障情况采取不同的安全侧处理方式。

a.当进路状态与道岔状态或信号状态不匹配，若故障进路在MA 范围内，则RBC 发送缩短MA至故障进路前；若故障进路在MA 范围外，则RBC不延伸MA 至故障进路。

b.当进路状态与站内轨道电路状态不匹配，若故障进路为列车前方首条进路，则RBC 发送有条件紧急停车；若故障进路为列车前方非首条进路，则RBC 缩短MA 至故障进路前。

4 总结

针对现有RBC-CBI 接口协议进行缺陷分析，并根据借鉴原理，提出RBC-CBI 接口协议优化解决方案。首先，提出接口协议优化方案，新增部分RBC-CBI 协议数据；其次，提出两种RBC 接口逻辑优化方案，从中优选故障进路精准安全处理方案。最后，对故障进路精准安全处理方案进行详细阐述。该项技术目前已经在CTCS-3 级列控系统核心设备无线闭塞中心工程化实施中开始使用，极大的降低了现场运行的安全风险。