高速铁路列控中心子系统仿真软件设计

高速铁路列控中心子系统仿真软件设计

伴随着我国经济快速发展，高速铁路运输面临的运输压力日益见增。高速铁路的快速发展，CTCS2列控系统的投入使用很大程度上解决了高速铁路面临的调度运行问题。但列控系统仍需不断完善才能更加有效地提升高铁运行效率。完善铁路列控系统需要不断试验，但实际投入耗时费力。仿真技术解决了这一缺点，用模型代替实际物体进行试验。整个系统在仿真平台运行，模拟列车运行出现的各种问题。文章首先分析了模拟仿真模型，介绍了轨道电路编码原则。

标签：列控中心；CTCS-2；计算机仿真

1 我国列控系统研究现状

我国的列控系统采用的是CTCS系统，它是由地面子系统和车载子系统两部分组成，并且由这两个子系统相互交换信息来实现列车的实际运行情况。CTCS根据系统配置、功能的不同划分为CTCS-0级到CTCS-4级一共5个等级[1]。CTCS-0级是既有线的现状，由运行监控记录装置和通用机车信号两部分构成。

CTCS-1级是在既有线基础上增加点式应答器，在CTCS-0级的基础上增加了点式应答器，主要面向不超过160km/h的区段。

CTCS-2级是基于轨道传输信息的列控系统，采用车-地一体化的设计思路，由列控中心、轨道电路、应答器和车载设备（ATP）4部分构成，主要面向高速和提速区段。

CTCS-3级是基于无线传输信息的列控系统，由无线闭塞中心、无线通信地面设备、轨道电路、应答器、车载设备（无线通信ATP）五部分构成。采用的设计思路和面向的区段和CTCS-2级一致。

CTCS-4级也是基于无线传输信息的列控系统，但它是一种理想状态，由无线闭塞中心、无线通信地面设备、车载设备（无线通信ATP）3部分构成。并且规定在不影响列车运行速度的条件下，系统能够向下兼容、系统各级间的切换自动完成。

2 研究C2级列控系统的意义

中国的列控技术通过借鉴欧洲列控技术的先进经验，制定了具有本国特色的列车控制系统CTCS有效的仿真试验手段。文章通过建立科学的仿真试验方法，逐步完善系统仿真试验内容，克服仿真试验的缺点，扭转在CTCS-2新线开通以及站改施工中的工作被动局面，充分发挥仿真试验的作用和优势[8]。利用仿真设备对实际软件、数据、设计方案、软件编制进行检测，提前发现问题。将多数问题解决在仿真试验阶段，从而减小现场试验的压力，保证现场试验的顺利完成。

3 CTCS-2仿真系统需求分析

列控仿真系统由五大板块组成[2]，其中主要包括区间信号机点灯控制、轨道电路编码、通信接口、区间运行方向机闭塞控制以及临时限速命令处理及生成有源应答器报文。

（1）区间信号点灯控制模块：当列车反向运行时区间信号灯处于灭灯状态；当列车正向运行时区间信号灯被赋值，在特殊情况时，信号灯具备红灯改变功能。

（2）轨道电路编码模块：一是用于控制站内轨道电路发送方向；二是通过接收服务器发送的轨道状态信息，实现对站内轨道区段故障情况进行防护。

（3）通信接口模块：一是用来与相邻列控中心联系，获取两站之间边界区段码序及占用信息，为其他版块（区间信号机点灯控制模块、轨道电路编码模块）提供必要的信息。二是与服务器通信，主要用于将区间防护信号机灯色、站内区间轨道电路编码发送给服务器，从而为车载系统提供行车凭证。

（4）区间运行方向及闭塞控制模块：主要通过对接收的信息进行处理，从而判断列车进路方向，确保列车行进方向与区间编码一致性。

（5）临时限速命令处理及生成有源应答器报文模块：对于来自列控系统的临时限速命令，采用进路报文进行处理并且形成有源应答器报文发送至地面电子单元，及时向列控中心反馈限速命令的执行情况。

4 列控中心区间编码控制设计

在列控系统中区间轨道编码尤为重要，列控中心通过轨道编码间接控制列车运行。在实际运行中有很多因素影响轨道电路编码，下面详细分析一下各种因素对轨道点吗编码的具体影响。

（1）列车运行的方向。因为列控中心要实时控制列车运行，所以列车运行的方向决定了列控中心编码的方向。列控中心在接收到列车存储在数据库服务器中的运行方向以后，给车辆前行的所有轨道区段进行编码并发送给车载设备，随时更新编码数据防止意外发生。

（2）来自邻站列控中心的边界区段信息。在车辆出发时，对车站发车端口的编码需要用到邻站列控中心的边界区段信息，通过此信息给自己所属边界区段进行编码，其他区段按照正常编码原则编码，下节有详细介绍。

（3）轨道区段出清（空闲）或占用状态。列控中心对轨道电路编码过程中，一旦遇到轨道占用立马编H码，其前方HU码序依次升级。所以轨道占用状态每改变一次，整个轨道区段的编码码序重新排列一次。

（4）对应进站信号机的显示。如果信号机显示绿灯，则根据三接近轨道区

段编码。如果信号机显示其他灯色，则其编码受到信号机显示影响，码序跟随信号机显示状态随时改变。

（5）自然灾害、信号机红灯断丝：当发生自然灾害或者信号机红灯灯丝断丝的时候直接给当前轨道区段编H码，禁止列车通行，防止安全事故的发生，其接近区段编码码序也随之改变。区间轨道编码码字代表的意义。

5 结束语

列控中心是整个高速铁路系统重要的组成部分，将车站跟车辆实时联系在一起，提高了整个高速列车的运行效率。建立一套功能完备的列控中心仿真系统能使列控设备各系统中存在的问题提前暴漏，避免在实际工作中的被动和人力、物力、财力等的社会资源的浪费。我国对铁路列控系统仿真试验的研究起步晚，目前仿真系统试验仍然处于子系统试验阶段，各系统之间不能进行联调，效率和功能低下。文章简要分析了列控系统中各子系统之间的逻辑关系及仿真调试方法，希望能够提供一些有价值的参考经验。

参考文献

[1]裘韧.列车运行控制技术的发展与系统研究[J].电气化铁道.

[2]傅世善.铁路信号基础知识第七讲列控系统的基本概念[J].铁路通信信号工程技术.