上海地铁二号线车地通信系统分析

摘要: 介绍了上海地铁二号线a tc 信号系统中twc 子系统硬件设备, 分析了通信传输的数据格式以及twc 子系统实现列车程序停车功能的过程。

关键词: 列车自动控制　车地通信　非安全仿真逻辑　连续发送模式

　　车地通信(twc) 是在a tc 信号系统中, 实现车载设备与轨旁设备之间数据信息传输的非安全
1 　通信格式通信子系统, 分为车载twc 和轨旁twc 。

1.1 　nvl e 与轨旁串行通信控制板之间的通信要功能: ① 保持大部分信息在轨旁twc 和车载nvl e 与轨旁车地串行通信控制板之间的通信twc 之间的通信过程中不变; ② 支持列车在ato 信息。
上海格式包括: 信息头、twc 地址、车辆永久编号息结束符。nvl e 至轨旁twc 的控制数据包括: 轨道编号、目的地编号、主控时钟、a tp 命令(静态出发测试、车门测试) 、a to 命令(跳停本站、跳停下一站、取消跳停、惰行设置、惰行取消、关门、运行等级设置、停站时分、轨旁twc 与nvl e 的链路状态、站台停车制动率) 。轨旁twc 至nvl e 的表示数据包括: 轨道编号、a tp 报警(紧急制动、溜车检测、制动释放故障、摩擦制动故障、a tp 故障、备用模式、非计划停车、失去机车信号、允许开门、耦合状态、紧急全常用制动命令) 、a to 报警(轮径不符、twc 链路故障、超过或低于限速、a tc 模式改变) 、a tp 状态(开门、关门、运行方向、位置、时钟、下一区段频率、a tc 遥控串行链路故障、a tc 模式、全常用制动) 、a tp 诊断(静态测试状态、门循环测试状态) 、目的地编号、a to 状态(运行等级、a to 释放保持、列车原始编号输入、跳停本站、跳停下一站、停站制动率、惰行模式、列车停站、司机编号、列车长度) 。
nvl e 以250ms 为查询周期, 通过rs2485 串行接口发送数据信息(信息头fc) , 轮询每个轨旁twc 。轨旁twc 根据地址码响应对应的正确信息, 并且存入缓冲器, 作为下一个发送给车载twc 的信息。同样它发送相应的响应信息(信息头f1 或f2) 时, nvl e 接收来自相关单元的有效信息。当nvl e 要求轨旁twc 与车载twc 通信时, nvl e 发送1 个转换到半双工通信模式的信息(信息头fe) , 强迫轨旁twc 转换到半双工通信模式。
1.2 　轨旁twc 与车载twc 之间的通信
轨旁twc 与车载twc 之间的通信, 通过轨旁环线和车载天线完成, 信息内容遵循表1所示的信息头定义。
表1　轨旁twc 与车载twc 之间的信息头定义

轨旁twc 通过其接收/ 发送板、耦合单元、twc 环线, 与车载串行通信控制板之间进行信息交换。车载串行通信控制板通过车载twc 接收/ 发送板、接收/ 发送天线与轨旁串行通信控制板之间进行信息交换。轨旁twc 与车载twc 之间的通信采用基于线圈感应的移频键控半双工通信方式, 传输速率为4800b/ s , 信号载频为64 khz 。轨旁twc 的串行通信控制板将收到来自nvl e 的信息, 经过缓冲、编码和格式化后, 由轨旁rx/ tx 板把rs2232 串行数据变成移频键控信号, 再通过耦合单元发送到轨旁twc 环线上。轨旁twc 发送给车载twc 的信息格式包括: 信息头、pv id 、控制数据、crc16 位校验码及信息结束符等, 其中控制数据包括轨道编号、目的地编号、主控时钟、a tp 命令和a to 命令。
来自车载twc 天线的串行数据, 在列车通过轨旁twc 环线时, 经由耦合单元传送到轨旁rx/ tx 板, 转换成rs2232 极性数码序列, 送到轨旁串行通信控制板, 再通过rs2485 接口传送到nvl e 。车载twc 发送给轨旁twc 的信息格式包括信息头、eta (用于启动轨旁双向通信的预定到达时间) 、pv id 、表示数据、crc16 位校验码、信息结束符, 其中表示数据包括轨道编号、a tp 报警和a tp 状态。
2 　程序停车功能
上海地铁二号线的车地通信系统支持列车的自动程序停车功能。当列车进入站台接近区段时,轨旁twc 启动连续传输模式(ctm) ,这样,当列车经过轨旁twc 环线的交叉位置时,车载twc 就能检测到环线磁路的变化。每个环线的交叉位置都记录在车载a tc 的数据库中。当列车进入站台区域并且车载twc 天线检测到轨旁twc 环线时,车载a tc 系统通过车载twc 发送1 个预定时间(eta) 。在eta 不为零的时间段,轨旁twc 保持连续传输模式, 车载a tc 系统根据程序停车曲线启动自动停车程序, 通过环线固定交叉位置的坐标。不断地修正程序停车曲线。在这期间, 如果nvle 控制轨旁twc 改变发送数据时,ato 命令会通过轨旁twc 立即传送给列车,并且强迫轨旁twc 转换到半双工通信模式。如果轨旁twc 没有改变发送数据,那么它将一直保持连续传输模式, 车载twc 不能改变轨旁twc 正在运行的发送模式。当eta 为零时,轨旁twc 在下一个250ms 的通信周期内改为半双工通信模式,车载a tc 系统将在此周期内,完成列车的定点对位停车。
综上所述, 上海地铁二号线twc 系统车地通信的信息量比较大, 特别是车载a tc 的状态信息、故障信息和诊断信息发送到轨旁后, 可以让行车和维护人员及时了解车辆信息, 更好地进行运营组织和设备维护。特别在支持列车程序停车功能方面, 与其他通过标志线圈、对位天线修正的程序停车系统相比较, 轨旁twc 能保持连续传输模式, 实现列车程序停车功能, 提高了列车对位停车的精确度和列车程序停车曲线的平滑度, 使乘客在列车自动程序停车时更加感到舒适。

参考文献
1 　吴汶麒. 国外铁路信号新技术〔m〕. 北京: 中国铁道出版社, 2000.
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